JP3920173B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、少なくともキャパシタとバイポーラトランジスタとを一つの基板上に形成する半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
バイポーラトランジスタとCMOS電界効果トランジスタ(以下、「MOS電界効果トランジスタ」を単に「MOSトランジスタ」と称する。)とを備えたBiCMOSは、バイポーラトランジスタの高速性とCMOSトランジスタの高集積度および低電力性とを併せ持つ回路として広く用いられている。
【0003】
このBiCMOSでアナログ回路を構成する場合、同一基板上に高精度の容量素子(キャパシタ)も必要である。このキャパシタとしては、酸化膜の両側に電極として不純物が添加された多結晶シリコン膜を備えたキャパシタ(所謂「インターポリオキサイドキャパシタ」、以下「IPOキャパシタ」と略称する。)が使用されている。このIPOキャパシタは、半導体基板の上に絶縁膜を形成し、その上に多結晶シリコン等の電極を設けた構成のキャパシタ(いわゆる「ゲートキャパシタ」)と異なり、容量値がバイアス条件によって大きく変化するという問題点がない。
【0004】
このIPOキャパシタを備えたBiCMOS回路の従来例としては、図14に示す構造が挙げられる。この図は、BiCMOS回路の部分断面図であって、金属配線形成前の状態を示している。この例では、素子分離酸化膜14で分離された素子領域内にバイポーラトランジスタBとCMOSトランジスタMが、素子分離酸化膜14上にIPOキャパシタCが、それぞれ形成されている。
【0005】
バイポーラトランジスタBは、シリコン基板1上に埋め込みN+ 層11とNウエル12を設け、このNウエル12にセレクティブリー・インプランテッド・コレクタ(以下、「SIC」と略称する。)により形成されたコレクタ31と、Nウエル12上に形成されたベース(ベース領域)17と、ベース17のコレクタ31の真上に形成されたエミッタ(エミッタ拡散層)62とからなる。また、エミッタ62に接触するエミッタ電極91Aが形成されている。
【0006】
CMOSトランジスタMを構成するPMOSトランジスタとNMOSトランジスタは、基板面内で隣り合って形成されているが、図14の断面ではNMOSトランジスタのみが示される。このNMOSトランジスタM1がPウエル15に形成され、図示されないPMOSトランジスタは図示されないNウエルに形成されている。
【0007】
IPOキャパシタCは、不純物が添加された多結晶シリコン膜からなる下側電極93Aおよび上側電極77と、CVD法で形成された酸化シリコン膜からなる絶縁層78aとで構成されている。下側電極93Aは、CMOSトランジスタMのゲート電極92Aと共通の薄膜(不純物が添加された多結晶シリコン膜)から、フォトリソグラフィ工程とエッチング工程とにより形成されている。上側電極77は、バイポーラトランジスタBのエミッタ電極91Aと共通の薄膜(不純物が添加された多結晶シリコン膜)から、フォトリソグラフィ工程とエッチング工程とにより形成されている。
【0008】
この図14に示す構造の半導体装置は、図15に示すように、バイポーラトランジスタBについてはベース領域17の形成工程までが終了し、CMOSトランジスタMについては全工程が終了し、IPOキャパシタCについては下側電極93Aの形成工程までが終了した後に、CMOSトランジスタMを保護膜78で保護した状態で、バイポーラトランジスタBおよびIPOキャパシタCの形成工程を続行することによって製造されている。図15は前記状態で、保護膜78の上に、エミッタ領域に対応する開口部25aを有するレジストパターン25を形成した状態を示す。
【0009】
保護膜78としては、例えば、TEOS(テトラエトキシシラン)を原料とした温度700℃程度の減圧CVD法により、50〜200nm程度の厚さで酸化シリコン膜を形成する。そして、図15に示すように、エミッタ領域に対応する開口部25aから、保護膜78、シリコン酸化膜22、およびベース領域17を介して、Nウエル12内にSIC法によりリンイオン(P+ )をイオン注入する。これにより、図16に示すように、エミッタ領域の真下にコレクタ31が形成される。
【0010】
次に、このレジストパターン25を利用して、その開口部25aに対応する保護膜78およびシリコン酸化膜22の部分をエッチングすることにより、図16に示すように、開口部25aに対応するベース領域17の部分(エミッタ領域の上面17b)を露出させる。
次に、このレジストパターン25を除去した後、図16に示すように、多結晶シリコン膜79を形成する。これにより、ベース領域17の露出面と、保護膜78の上に多結晶シリコン膜79が形成される。この状態で、多結晶シリコン膜79の全体に砒素イオン(As+ )をイオン注入する。次に、例えば温度を850〜1100℃程度に保持する熱処理を行うことにより、多結晶シリコン膜79にイオン注入された砒素イオンを、ベース領域17上部のコレクタ31の真上の部分に拡散させる。これにより、前記部分にエミッタ拡散層62が形成される(図14参照)。
【0011】
次に、この多結晶シリコン膜79上に、エミッタ電極91Aの形状とIPOキャパシタCの上側電極77(および絶縁膜78a)の形状とに対応させたレジストパターンを形成し、エッチング工程を行うことにより、多結晶シリコン膜79および保護膜78の両電極91A,77以外の部分を除去する。これにより、図14に示すように、エミッタ電極91AとIPOキャパシタCの絶縁膜78aおよび上側電極77とが形成され、CMOSトランジスタMのゲート電極92Aが露出する。また、エミッタ拡散層62の外縁部において、エミッタ電極91Aとシリコン酸化膜22との間に、保護層として形成されたシリコン酸化膜の一部78bが残る。
【0012】
すなわち、上記製造方法(第1の方法)では、CMOSトランジスタMの形成工程終了後にバイポーラトランジスタBのコレクタ31の形成(SIC法によるイオン注入)以降の工程を行っており、その際にCMOSトランジスタMを酸化シリコンからなる保護膜78で保護し、この保護膜78をIPOキャパシタCの絶縁膜78aとして使用している。
【0013】
また、特開平13−203287号公報には、上記方法と同様に、キャパシタを備えたBiCMOS回路の製造工程で、保護膜をキャパシタの絶縁膜として使用することが記載されている。
ただし、この公報に記載の方法(第2の方法)では、バイポーラトランジスタの形成領域を保護膜(例えば、減圧CVD法による厚さ30nmの窒化シリコン膜)により保護した状態で、ゲート電極の形成およびサイドウォールの形成を行っている。また、キャパシタはIPOキャパシタではなく、下側電極としてシリコン基板のNウエルを使用したゲートキャパシタが形成されている。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
上記第1の方法では、減圧CVD法で形成した酸化シリコン膜をIPOキャパシタの絶縁層としている。絶縁層の厚さが薄いほどキャパシタの容量は大きくなるが、減圧CVD法で形成した酸化シリコン膜は厚さが薄いと絶縁耐性が低下する。そのため、上記第1の方法では、比較的厚い酸化シリコン膜を形成している。また、上記第1の方法では、CMOSトランジスタの保護膜として形成される酸化シリコン膜をIPOキャパシタの絶縁層としているため、比較的厚い酸化シリコン膜を形成する必要がある。
【0015】
一方、下側電極をなす多結晶シリコン膜の表面を温度950〜1100℃で熱処理することによって形成された酸化シリコン膜を絶縁層として備えたIPOキャパシタは、前記熱処理によって得られる絶縁層が厚さが薄い場合でも優れた絶縁耐性を有するため、容量と絶縁耐性の両方に優れたものとなる。
しかしながら、上記第1の方法において、このような熱酸化膜をIPOキャパシタの絶縁層として形成するためには、例えば、IPOキャパシタの下側電極をCMOSトランジスタのゲート電極とともに形成した後、CMOSトランジスタの保護膜としての比較的厚い酸化シリコン膜を減圧CVD法で形成した後(図15でレジストパターンを形成する前の状態で)、この酸化シリコン膜のIPOキャパシタの下側電極の上に存在する部分を除去し、下側電極をなす多結晶シリコン膜を熱酸化する必要がある。また、この熱酸化のための処理とは別にエミッタ拡散のための熱処理も行う必要がある。
【0016】
このように、上記第1の方法において、IPOキャパシタの絶縁層を、下側電極をなす多結晶シリコン膜の熱酸化により形成しようとすると、製造工程数の著しい増加を招くことになる。
本発明は、このような従来技術の課題に着目し、少なくともIPOキャパシタとバイポーラトランジスタとを一つの基板上に形成する半導体装置の製造方法において、下側電極をなす多結晶シリコン膜の熱酸化膜を絶縁層とするIPOキャパシタを形成しながら、製造工程数を少なくすることのできる方法を提供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、キャパシタとバイポーラトランジスタとを一つの基板上に形成する半導体装置の製造方法において、バイポーラトランジスタのベースが形成され、このベースのエミッタ領域を露出させた状態の基板上に、多結晶シリコン膜を形成する工程と、前記多結晶シリコン膜に不純物を添加する工程と、前記不純物添加後の多結晶シリコン膜の表面に酸化膜を形成するとともにエミッタ領域に不純物を拡散させる熱処理工程と、前記酸化膜上のキャパシタ形成領域に、キャパシタの上側電極を形成する工程と、前記酸化膜のキャパシタ形成領域以外の部分を除去する工程と、前記熱処理後の多結晶シリコン膜から、バイポーラトランジスタのエミッタ電極とキャパシタの下側電極とを形成する工程と、を備え、前記熱処理工程は、950℃以上1100℃以下の温度で、且つ、酸素雰囲気下で所定時間行った後に不活性ガス雰囲気下で行い、酸素雰囲気下での熱酸化を、必要な厚さの酸化膜が形成されるまで行い、不活性ガス雰囲気下での熱処理を、エミッタ領域が最適な拡散状態となるまで行うことを特徴とする半導体装置の製造方法を提供する。
【0018】
本発明はまた、キャパシタとバイポーラトランジスタとMOS電界効果トランジスタとを一つの基板上に形成する半導体装置の製造方法において、MOS電界効果トランジスタのゲート酸化膜が形成され、バイポーラトランジスタのベースが形成され、このベースのエミッタ領域を露出させた状態の基板上に、多結晶シリコン膜を形成する工程と、前記多結晶シリコン膜に不純物を添加する工程と、前記不純物添加後の多結晶シリコン膜の表面に酸化膜を形成するとともにエミッタ領域に不純物を拡散させる熱処理工程と、前記酸化膜上のキャパシタ形成領域に、キャパシタの上側電極を形成する工程と、前記酸化膜のキャパシタ形成領域以外の部分を除去する工程と、前記熱処理後の多結晶シリコン膜から、バイポーラトランジスタのエミッタ電極と、キャパシタの下側電極と、MOS電界効果トランジスタのゲート電極とを同時に形成する工程と、を備え、前記熱処理工程は、950℃以上1100℃以下の温度で、且つ、酸素雰囲気下で所定時間行った後に不活性ガス雰囲気下で行い、酸素雰囲気下での熱酸化を、必要な厚さの酸化膜が形成されるまで行い、不活性ガス雰囲気下での熱処理を、エミッタ領域が最適な拡散状態となるまで行うことを特徴とする半導体装置の製造方法を提供する。
【0019】
本発明はまた、キャパシタとバイポーラトランジスタとMOS電界効果トランジスタと抵抗素子とを一つの基板上に形成する半導体装置の製造方法において、MOS電界効果トランジスタのゲート酸化膜が形成され、バイポーラトランジスタのベースが形成され、このベースのエミッタ領域を露出させた状態の基板上に、多結晶シリコン膜を形成する工程と、前記多結晶シリコン膜に不純物を添加する工程と、前記不純物添加後の多結晶シリコン膜の表面に酸化膜を形成するとともにエミッタ領域に不純物を拡散させる熱処理工程と、前記酸化膜上のキャパシタ形成領域に、キャパシタの上側電極を形成する工程と、前記酸化膜のキャパシタ形成領域以外の部分を除去する工程と、前記熱処理後の多結晶シリコン膜から、バイポーラトランジスタのエミッタ電極と、キャパシタの下側電極と、MOS電界効果トランジスタのゲート電極と、抵抗素子とを同時に形成する工程と、を備え、前記熱処理工程は、950℃以上1100℃以下の温度で、且つ、酸素雰囲気下で所定時間行った後に不活性ガス雰囲気下で行い、酸素雰囲気下での熱酸化を、必要な厚さの酸化膜が形成されるまで行い、不活性ガス雰囲気下での熱処理を、エミッタ領域が最適な拡散状態となるまで行うことを特徴とする半導体装置の製造方法を提供する。
【0020】
本発明の方法において、前記熱処理工程における熱処理時間は、酸素雰囲気下および不活性ガス雰囲気下での処理時間を併せた時間で、10秒以上180秒以下とすることが好ましい。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図1〜13は、本発明の一実施形態に相当する方法の各工程におけるウエハの部分断面を示す図である。
図1に示すように、先ず、表面酸化後のシリコン基板1上のバイポーラトランジスタ領域に、埋め込みN+ 層11とその上のNウエル12を形成する。
【0022】
埋め込みN+ 層11は、例えば以下の方法で形成できる。先ず、加速エネルギー70KeV、ドーズ量2.0×1014cm-2の条件で、砒素イオン(As+ )をイオン注入した後、1100℃で20分間アニールを行い、その上部に抵抗率10Ωcm程度のP型シリコンを、1.5μm程度の厚さでエピタキシャル成長させる。
【0023】
Nウエル12は、例えば、加速エネルギー320KeV、ドーズ量6.0×1012cm-2の条件で、リンイオン(P+ )をイオン注入した後、1100℃で120分間アニールを行うことによって形成できる。
次に、LOCOS法により、素子形成領域に薄いシリコン酸化膜13を残し、素子分離領域に厚い(厚さ300nmの)シリコン酸化膜(素子分離酸化膜)14を形成する。
【0024】
次に、NMOS形成領域にPウエル15を形成し、PMOS形成領域(図示されない)にNウエルを形成する。Nウエルは、例えば、加速エネルギー320KeV、ドーズ量1.0×1013cm-2の条件で、リンイオン(P+ )をイオン注入することによって形成できる。NMOS形成用のPウエル15は、例えば、加速エネルギー200KeV、ドーズ量1.0×1013cm-2の条件で、ホウ素イオン(B+ )をイオン注入することによって形成できる。
【0025】
次に、NMOSトランジスタのPウエル15のチャネル形成領域(および図示されないPMOSトランジスタのNウエルのチャネル形成領域)に、Vth(しきい値電圧)調整用のイオン注入を行う。これにより、Vth調整領域16を形成する。このイオン注入はVthの設定値に応じた条件で行われる。注入イオンとしては、例えば二フッ化ホウ素イオン(BF2 + )が使用できる。イオン注入条件は、例えば、加速エネルギー40KeVとし、ドーズ量はNMOSの場合に5.0×1012cm-2程度、PMOSの場合に1.5×1013cm-2程度とする。
【0026】
次に、Nウエル12のベース形成領域12aに対して、薄いシリコン酸化膜13を介してイオン注入を行う。このイオン注入は、例えば、二フッ化ホウ素イオン(BF2 + )を用い、加速エネルギー50KeV、ドーズ量5.0×1013cm-2の条件で行うことができる。なお、Nウエル12のベース形成領域12a内に注入されたイオンは、以下の工程で行う熱処理によって、ベース形成領域12a内で拡散され、活性化される。これにより、ベース領域17が形成される(図2参照)。
【0027】
次に、MOSトランジスタのVth調整領域16およびバイポーラトランジスタのベース形成領域12aの上に存在する薄いシリコン酸化膜13を除去した後、図2に示すように、両部分にシリコン酸化膜21,22を形成する。このシリコン酸化膜21,22は、例えば、温度850℃、水蒸気雰囲気の条件下でのウエット酸化により、6.5nm程度の厚さで形成する。Vth調整領域16上のシリコン酸化膜21はゲート酸化膜として形成する。
【0028】
次に、この状態のウエハ上に、第1の多結晶シリコン薄膜23を、例えばシランを原料として減圧CVD法により100nmの厚さで形成する。次に、フォトリソグラフィ工程により、図2に示すように、バイポーラトランジスタのエミッタ領域に対応する開口部25aを有するレジストパターン25を形成した後、塩素系プラズマを用いたドライエッチング工程により、第1の多結晶シリコン薄膜23の開口部25a直下の部分を除去する。これにより、第1の多結晶シリコン薄膜23に、エミッタ領域に対応する開口部23aが形成される。なお、このエッチング工程は、第1の多結晶シリコン薄膜23の下側に形成されているシリコン酸化膜22が除去されないようにして行う。
【0029】
次に、レジストパターン25をマスクとして、レジストパターン25の開口部25aおよび第1の多結晶シリコン薄膜23の開口部23aから、酸化シリコン膜22およびベース領域17を介して、Nウエル12内にリンイオン(P+ )をSIC法によりイオン注入する。このイオン注入は、例えば、加速エネルギー320KeV、ドーズ量6.0×1012cm-2の条件で行うことができる。これにより、図3に示すように、エミッタ領域の真下となるNウエル12内にコレクタ31が形成される。
【0030】
次に、図3の状態のウエハからレジストパターン25を除去した後、開口部23aを有する第1の多結晶シリコン薄膜23をマスクとして、開口部23a直下のシリコン酸化膜22をエッチングすることにより、ベース領域17のエミッタ領域の上面17bを露出させる。このエッチングは、例えば、HFとNH4 Fを主成分としたエッチング液を用いたウエットエッチング法で行うことができる。これにより、CMOS電界効果トランジスタのゲート酸化膜21が形成され、バイポーラトランジスタのベース17が形成され、このベースのエミッタ領域を露出させた状態となる。
【0031】
そして、この状態のウエハ上に、第2の多結晶シリコン膜41を、例えばシランを原料として減圧CVD法により250nmの厚さで形成する。図4はこの状態を示す。これにより、ベース領域17の露出面17bの上、第1の多結晶シリコン膜23の上、および第1の多結晶シリコン膜23の開口部23aの壁面に、第2の多結晶シリコン膜41が形成される。
【0032】
この状態で、図5に示すように、第2の多結晶シリコン膜41の全体に砒素イオン(As+ )をイオン注入する。このイオン注入は、バイポーラトランジスタのエミッタ拡散が最適化される条件で行う。そのため、例えば、加速エネルギー40KeV、ドーズ量1.0×1016cm-2の条件で行う。
次に、以下の熱処理を行うことによって、図6に示すように、第2の多結晶シリコン膜41の表面に熱酸化膜61を形成するとともに、ベース17のエミッタ領域にエミッタ拡散層62を形成する。
【0033】
この熱処理は、例えば、RTP(ラピッド・サーマル・プロセッサ)装置を用いて、温度1050℃、処理時間29秒間の条件で行う。最初の25秒間は、流量5slpm(standard liter per minute) で酸素のみをチャンバ内に導入することにより、酸素雰囲気で行う。25秒経過後に、チャンバ内への酸素の導入を停止すると同時に窒素を流量5slpmで導入することを開始し、4秒間は窒素雰囲気での熱処理を行う。
【0034】
ここで、前記条件でイオン注入がなされた第2の多結晶シリコン膜41の場合、熱処理条件が温度1050℃、100%酸素雰囲気では、15nmの熱酸化膜を形成するために25秒間の処理時間を必要とする。また、第2の多結晶シリコン膜41にイオン注入された砒素イオン(As+ )を、ベース17のエミッタ領域に拡散させて最適な拡散状態を得るためには、温度1050℃での熱処理の場合、処理時間を例えば29秒間とする必要がある。
【0035】
したがって、熱処理時間はエミッタ領域の最適な拡散状態を得るために必要な時間に設定し、熱処理時間のうち酸素雰囲気下で熱酸化を行う時間は第2の多結晶シリコン膜41上に形成する熱酸化膜61の厚さにより決定することにより、所定厚さの熱酸化膜61の形成と最適な拡散状態のエミッタ拡散層62の形成を、1回の熱処理工程で行うことができる。
【0036】
次に、図7に示すように、熱酸化膜61の上に第3の多結晶シリコン膜71を形成する。第3の多結晶シリコン膜71としては、例えば、シランを原料とした温度640℃での減圧CVD法により、250nmの厚さで形成する。次に、第3の多結晶シリコン膜71に、リンイオン(P+ )をイオン注入する。このイオン注入は、例えば、加速エネルギー50KeV、ドーズ量7.0×1015cm-2の条件で行う。
【0037】
次に、第3の多結晶シリコン膜71に対してフォトリソグラフィ工程およびエッチング工程を行い、第3の多結晶シリコン膜71のIPOキャパシタとする部分のみを残すことで、熱酸化膜61上にIPOキャパシタの上側電極71aを形成する。図8はこの状態を示す。なお、図7で行うイオン注入は、IPOキャパシタの上側電極71aをN型にするために行う。
【0038】
この状態で、図9に示すように、バイポーラトランジスタ形成領域のみを保護するレジストパターン75を、フォトリソグラフィ工程により形成した後、このレジストパターン75をマスクとして、第2の多結晶シリコン膜41にリンイオン(P+ )をイオン注入する。このイオン注入は、例えば、加速エネルギー20KeV、ドーズ量1.0×1016cm-2の条件で行う。
【0039】
このイオン注入の目的は、第2の多結晶シリコン膜41(および第1の多結晶シリコン膜23)をパターニングして形成される抵抗素子とCMOSトランジスタの、ゲート電極の電気的特性を調整することにある。すなわち、第2の多結晶シリコン膜41には、図5に示す工程で砒素イオン(As+ )がイオン注入されているが、このイオン注入は、バイポーラトランジスタのエミッタ拡散が最適化される条件で行われている。そして、このイオン注入条件では、抵抗素子およびゲート電極に対するイオン注入量が不足しているため、さらに上記条件でリンイオン(P+ )の注入を行う。その際、バイポーラトランジスタのエミッタ領域は既に最適化されているため、バイポーラトランジスタ領域をレジストパターン75で保護する。
【0040】
次に、上側電極71aをマスクとして熱酸化膜61をエッチングすることにより、図10に示すように、熱酸化膜61の上側電極71aの下側部分61aのみをIPOキャパシタの絶縁膜として残し、それ以外の部分を除去する。このエッチング工程は、フッ素系プラズマを用いたドライエッチング法で行ってもよいし、フッ化水素(HF)系薬液を用いたウエットエッチング法で行ってもよい。
【0041】
次に、図10の状態のウエハ上に、図11に示すように、バイポーラトランジスタのエミッタ電極の形状に対応させたパターン81と、CMOSトランジスタのゲート電極の形状に対応させたパターン82と、IPOキャパシタの下側電極の形状に対応させたパターン83と、抵抗素子の形状に対応させたパターン84とからなるレジストパターンを形成する。
【0042】
この状態で、塩素系プラズマを用いたドライエッチング工程により、前記レジストパターンをマスクとして、第2の多結晶シリコン膜41および第1の多結晶シリコン膜23をエッチングする。
これにより、図12に示すように、バイポーラトランジスタのエミッタ電極91と、CMOSトランジスタのゲート電極92と、IPOキャパシタの下側電極93と、抵抗素子94とが同時に形成される。これらの電極および抵抗素子は、第1の多結晶シリコン膜23からなる部分23b〜23eと第2の多結晶シリコン膜41からなる部分41a〜41dとの二層構造となっている。
【0043】
なお、エミッタ電極91では、第2の多結晶シリコン膜からなる部分41aがエミッタ拡散層62に接触し、第1の多結晶シリコン膜23からなる部分23bは、エミッタ拡散層62の外縁部で第2の多結晶シリコン膜からなる部分41aとシリコン酸化膜22との間に存在する。
次に、CMOSトランジスタのソース・ドレイン領域に対するイオン注入を行うことにより、CMOSトランジスタのソース・ドレイン96を形成する。PMOSトランジスタのソース・ドレイン領域には、例えば、加速エネルギー60KeV、ドーズ量2.5×1015cm-2の条件で、二フッ化ホウ素イオン(BF2 + )をイオン注入する。NMOSトランジスタのソース・ドレイン領域には、例えば、加速エネルギー60KeV、ドーズ量5.0×1015cm-2の条件で、砒素イオン(As+ )をイオン注入する。
【0044】
なお、前記二フッ化ホウ素イオン(BF2 + )のイオン注入を、PMOSトランジスタのソース・ドレイン領域に対してと同時にバイポーラトランジスタのベース17に対しても行うことにより、エミッタ拡散層62の外側に外部ベースを形成してもよい。これにより、ベース領域へのコンタクト抵抗を低減することができる。また、イオン注入後に、例えば温度950℃で2分間アニールを行うことにより、注入されたイオンを活性化することができる。
【0045】
次に、図13に示すように、ウエハ全面に層間絶縁膜97を形成した後、その表面をCMP法により平坦化する。次に、この層間絶縁膜97の所定位置に各素子に対する配線用のコンタクトホールを形成して、各コンタクトホールにタングステンプラグ98を形成し、その上にアルミニウム合金による配線層99を形成する。
【0046】
これにより、IPOキャパシタCと、バイポーラトランジスタBと、CMOSトランジスタMと、抵抗素子Rとが、一つの基板上に形成された半導体装置が得られる。IPOキャパシタCの絶縁膜61aは、下側電極の熱酸化により形成された熱酸化膜である。
なお、この方法で得られた半導体装置の性能として、バイポーラトランジスタBでは、VCE(コレクタエミッタ間電圧)が2Vの場合の遮断周波数(Ft)=約20GHz、BVCEO (ベースオープン状態でのコレクタ−エミッタ間の降伏電圧)=3.3V、電流増幅率=60が得られた。
【0047】
CMOSトランジスタCでは、W(ゲート幅)=15μm、L(ゲート長)=0.35μmのNMOSトランジスタで、Vth=0.65V、Vd(ドレイン電圧)=Vg(ゲート電圧)=3.3Vの場合、飽和電流値=7.3mAが得られた。W=15μm、L=0.35μmのPMOSトランジスタで、Vth=−0.83V、Vd=Vg=−3.3Vの場合、飽和電流値=3.6mAが得られた。
【0048】
IPOキャパシタCでは、容量=2.2F/μm2 、面積14000μm2 の場合、1μA電流リーク時の電圧14V、破壊耐圧18V程度(すなわち、破壊電界強度12MV/cm)が得られた。
容量素子Rでは、68Ω/スクエアのシート抵抗値が得られた。
このように、この実施形態の方法では、IPOキャパシタCと、バイポーラトランジスタBと、CMOSトランジスタMと、抵抗素子Rとを一つの基板上に形成し、IPOキャパシタの絶縁層を、下側電極をなす多結晶シリコン膜の熱酸化で形成しているが、1回の熱酸化処理工程で前記熱酸化とエミッタ拡散を同時に行っている。また、熱処理後の第3多結晶シリコン膜41(および第2の多結晶シリコン膜23)から、バイポーラトランジスタBのエミッタ電極91と、CMOSトランジスタMのゲート電極92と、IPOキャパシタCの下側電極93と、抵抗素子94とを同時に形成している。
【0049】
そのため、この実施形態の方法によれば、従来技術で説明した第1の方法で、IPOキャパシタの絶縁層を、下側電極をなす多結晶シリコン膜の熱酸化により形成しようとした場合と比較して、製造工程数を少なくすることができる。
【0050】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の方法によれば、少なくともIPOキャパシタとバイポーラトランジスタとを一つの基板上に形成する半導体装置の製造方法において、下側電極をなす多結晶シリコン膜の熱酸化膜を絶縁層とするIPOキャパシタを形成しながら、製造工程数を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に相当する方法の各工程におけるウエハの部分断面を示す図である。
【図2】本発明の一実施形態に相当する方法の各工程におけるウエハの部分断面を示す図である。
【図3】本発明の一実施形態に相当する方法の各工程におけるウエハの部分断面を示す図である。
【図4】本発明の一実施形態に相当する方法の各工程におけるウエハの部分断面を示す図である。
【図5】本発明の一実施形態に相当する方法の各工程におけるウエハの部分断面を示す図である。
【図6】本発明の一実施形態に相当する方法の各工程におけるウエハの部分断面を示す図である。
【図7】本発明の一実施形態に相当する方法の各工程におけるウエハの部分断面を示す図である。
【図8】本発明の一実施形態に相当する方法の各工程におけるウエハの部分断面を示す図である。
【図9】本発明の一実施形態に相当する方法の各工程におけるウエハの部分断面を示す図である。
【図10】本発明の一実施形態に相当する方法の各工程におけるウエハの部分断面を示す図である。
【図11】本発明の一実施形態に相当する方法の各工程におけるウエハの部分断面を示す図である。
【図12】本発明の一実施形態に相当する方法の各工程におけるウエハの部分断面を示す図である。
【図13】本発明の一実施形態の方法により得られた半導体装置(IPOキャパシタと、バイポーラトランジスタと、CMOSトランジスタと、抵抗素子とが、一つの基板上に形成された半導体装置)を示す断面図である。
【図14】IPOキャパシタとバイポーラトランジスタとCMOSトランジスタとが一つの基板上に形成された半導体装置の従来例を示す断面図である。
【図15】図14の半導体装置を製造する方法の各工程におけるウエハの部分断面を示す図である。
【図16】図14の半導体装置を製造する方法の各工程におけるウエハの部分断面を示す図である。
【符号の説明】
1 シリコン基板
11 埋め込みN+ 層
12 Nウエル
13 薄いシリコン酸化膜
14 素子分離酸化膜
15 Pウエル
16 Vth調整領域
12a ベース形成領域
17 ベース領域
21 ゲート酸化膜(シリコン酸化膜)
22 シリコン酸化膜
23 第1の多結晶シリコン薄膜
23b〜23e 第1の多結晶シリコン膜からなる部分
25 レジストパターン
25a レジストパターンの開口部
23a 第1の多結晶シリコン薄膜の開口部
31 コレクタ
41 第2の多結晶シリコン膜
41a〜41d 第2の多結晶シリコン膜からなる部分
61 熱酸化膜
62 エミッタ拡散層
71 第3の多結晶シリコン膜
71a IPOキャパシタの上側電極
75 レジストパターン
78 保護膜
78a IPOキャパシタの絶縁膜
81 エミッタ電極の形状に対応させたパターン
83 ゲート電極の形状に対応させたパターン
83 下側電極の形状に対応させたパターン
84 抵抗素子の形状に対応させたパターン
91 バイポーラトランジスタのエミッタ電極
92 CMOSトランジスタのゲート電極
93 IPOキャパシタの下側電極
94 抵抗素子
96 CMOSトランジスタのソース・ドレイン
97 層間絶縁膜
98 タングステンプラグ
99 配線層
C IPOキャパシタ
B バイポーラトランジスタ
M CMOSトランジスタ
R 抵抗素子[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device in which at least a capacitor and a bipolar transistor are formed on one substrate.
[0002]
[Prior art]
BiCMOS including a bipolar transistor and a CMOS field effect transistor (hereinafter, “MOS field effect transistor” is simply referred to as “MOS transistor”) has a high speed of the bipolar transistor, a high degree of integration and low power of the CMOS transistor. It is widely used as a circuit having both.
[0003]
When an analog circuit is configured with this BiCMOS, a highly accurate capacitive element (capacitor) is also required on the same substrate. As this capacitor, a capacitor (so-called “interpoly oxide capacitor”, hereinafter abbreviated as “IPO capacitor”) having a polycrystalline silicon film doped with impurities as electrodes on both sides of an oxide film is used. Unlike the capacitor (so-called “gate capacitor”) in which an insulating film is formed on a semiconductor substrate and an electrode made of polycrystalline silicon or the like is provided on the IPO capacitor (so-called “gate capacitor”), the capacitance value varies greatly depending on the bias condition. There is no problem.
[0004]
As a conventional example of a BiCMOS circuit provided with this IPO capacitor, there is a structure shown in FIG. This figure is a partial cross-sectional view of a BiCMOS circuit and shows a state before metal wiring is formed. In this example, a bipolar transistor B and a CMOS transistor M are formed in the element region isolated by the element
[0005]
The bipolar transistor B is embedded in the silicon substrate 1 N+A
[0006]
The PMOS transistor and the NMOS transistor constituting the CMOS transistor M are formed adjacent to each other in the substrate surface, but only the NMOS transistor is shown in the cross section of FIG. The NMOS transistor M1 is formed in the P well 15, and the PMOS transistor (not shown) is formed in the N well (not shown).
[0007]
The IPO capacitor C includes a
[0008]
In the semiconductor device having the structure shown in FIG. 14, as shown in FIG. 15, the process up to the formation of the
[0009]
As the
[0010]
Next, by using this
Next, after removing the
[0011]
Next, a resist pattern corresponding to the shape of the
[0012]
That is, in the manufacturing method (first method), after the formation process of the CMOS transistor M, the steps after the formation of the
[0013]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 13-203287 describes that a protective film is used as an insulating film of a capacitor in a manufacturing process of a BiCMOS circuit including a capacitor, as in the above method.
However, in the method described in this publication (second method), the formation of the gate electrode is performed in a state where the formation region of the bipolar transistor is protected by a protective film (for example, a silicon nitride film having a thickness of 30 nm by a low pressure CVD method). Side walls are formed. The capacitor is not an IPO capacitor but a gate capacitor using an N well of a silicon substrate as a lower electrode.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
In the first method, the silicon oxide film formed by the low pressure CVD method is used as the insulating layer of the IPO capacitor. As the insulating layer is thinner, the capacitance of the capacitor increases. However, if the silicon oxide film formed by the low pressure CVD method is thin, the insulation resistance decreases. Therefore, in the first method, a relatively thick silicon oxide film is formed. In the first method, since the silicon oxide film formed as the protective film of the CMOS transistor is used as the insulating layer of the IPO capacitor, it is necessary to form a relatively thick silicon oxide film.
[0015]
On the other hand, in an IPO capacitor having a silicon oxide film formed by heat-treating the surface of the polycrystalline silicon film forming the lower electrode at a temperature of 950 to 1100 ° C. as an insulating layer, the insulating layer obtained by the heat treatment has a thickness. Even if it is thin, it has excellent insulation resistance, so that it is excellent in both capacity and insulation resistance.
However, in the first method, in order to form such a thermal oxide film as an insulating layer of the IPO capacitor, for example, after forming the lower electrode of the IPO capacitor together with the gate electrode of the CMOS transistor, After a relatively thick silicon oxide film as a protective film is formed by the low pressure CVD method (before the resist pattern is formed in FIG. 15), a portion of the silicon oxide film existing on the lower electrode of the IPO capacitor It is necessary to thermally oxidize the polycrystalline silicon film forming the lower electrode. In addition to the thermal oxidation treatment, it is necessary to perform a heat treatment for emitter diffusion.
[0016]
As described above, in the first method, if the insulating layer of the IPO capacitor is formed by thermal oxidation of the polycrystalline silicon film forming the lower electrode, the number of manufacturing steps is significantly increased.
The present invention pays attention to such problems of the prior art, and in a method of manufacturing a semiconductor device in which at least an IPO capacitor and a bipolar transistor are formed on one substrate, a thermal oxide film of a polycrystalline silicon film forming a lower electrode An object of the present invention is to provide a method capable of reducing the number of manufacturing steps while forming an IPO capacitor having an insulating layer as an insulating layer.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention provides a method for manufacturing a semiconductor device in which a capacitor and a bipolar transistor are formed on a single substrate, wherein a base of the bipolar transistor is formed and an emitter region of the base is exposed. Forming a polycrystalline silicon film on the substrate, adding an impurity to the polycrystalline silicon film, forming an oxide film on the surface of the polycrystalline silicon film after the addition of impurities, and forming an impurity in the emitter region A step of forming a capacitor upper region in the capacitor formation region on the oxide film, a step of removing portions other than the capacitor formation region of the oxide film, and the polycrystalline silicon after the heat treatment Forming an emitter electrode of the bipolar transistor and a lower electrode of the capacitor from the film.The heat treatment step is performed at a temperature of 950 ° C. or higher and 1100 ° C. or lower for a predetermined time in an oxygen atmosphere and then in an inert gas atmosphere, and thermal oxidation in the oxygen atmosphere is performed with an oxidation having a required thickness. Until the film is formed, heat treatment in an inert gas atmosphere is performed until the emitter region reaches an optimum diffusion state.A method for manufacturing a semiconductor device is provided.
[0018]
The present invention also provides a method of manufacturing a semiconductor device in which a capacitor, a bipolar transistor, and a MOS field effect transistor are formed on a single substrate, wherein a gate oxide film of the MOS field effect transistor is formed, and a base of the bipolar transistor is formed. A step of forming a polycrystalline silicon film on the substrate with the emitter region of the base exposed, a step of adding an impurity to the polycrystalline silicon film, and a surface of the polycrystalline silicon film after the addition of the impurity A heat treatment step of forming an oxide film and diffusing impurities in the emitter region, a step of forming an upper electrode of the capacitor in the capacitor formation region on the oxide film, and a portion of the oxide film other than the capacitor formation region are removed From the polycrystalline silicon film after the heat treatment and the heat treatment of the bipolar transistor. Comprising: a heater electrode, and the lower electrode of the capacitor, a step of a gate electrode is formed simultaneously with MOS field-effect transistor, theThe heat treatment step is performed at a temperature of 950 ° C. or higher and 1100 ° C. or lower for a predetermined time in an oxygen atmosphere and then in an inert gas atmosphere, and thermal oxidation in the oxygen atmosphere is performed with an oxidation having a required thickness. Until the film is formed, heat treatment in an inert gas atmosphere is performed until the emitter region reaches an optimum diffusion state.A method for manufacturing a semiconductor device is provided.
[0019]
The present invention also provides a method for manufacturing a semiconductor device in which a capacitor, a bipolar transistor, a MOS field effect transistor, and a resistance element are formed on a single substrate, wherein the gate oxide film of the MOS field effect transistor is formed, and the base of the bipolar transistor is A step of forming a polycrystalline silicon film on the substrate formed and exposing the emitter region of the base; a step of adding an impurity to the polycrystalline silicon film; and the polycrystalline silicon film after the addition of the impurity A heat treatment step of forming an oxide film on the surface of the substrate and diffusing impurities in the emitter region; a step of forming an upper electrode of the capacitor in the capacitor formation region on the oxide film; and a portion of the oxide film other than the capacitor formation region Removing the bipolar transistor from the heat-treated polycrystalline silicon film. Comprising data and emitter electrodes of the lower electrode of the capacitor, and the gate electrode of the MOS field-effect transistor, and forming a resistive element at the same time, theThe heat treatment step is performed at a temperature of 950 ° C. or higher and 1100 ° C. or lower for a predetermined time in an oxygen atmosphere and then in an inert gas atmosphere, and thermal oxidation in the oxygen atmosphere is performed with an oxidation having a required thickness. Until the film is formed, heat treatment in an inert gas atmosphere is performed until the emitter region reaches an optimum diffusion state.A method for manufacturing a semiconductor device is provided.
[0020]
In the method of the present invention, the heat treatment stepThe heat treatment time in is a time including a treatment time in an oxygen atmosphere and an inert gas atmosphere, and is 10 seconds or more and 180 seconds or less.Is preferable.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
FIGS. 1-13 is a figure which shows the partial cross section of the wafer in each process of the method equivalent to one Embodiment of this invention.
As shown in FIG. 1, first, a buried N region is buried in the bipolar transistor region on the
[0022]
Embedded N+The
[0023]
The N well 12 has, for example, an acceleration energy of 320 KeV and a dose amount of 6.0 × 10.12cm-2Phosphorus ion (P+) Is implanted and then annealed at 1100 ° C. for 120 minutes.
Next, by the LOCOS method, the thin
[0024]
Next, a
[0025]
Next, ion implantation for adjusting Vth (threshold voltage) is performed in the channel formation region of the P well 15 of the NMOS transistor (and the channel formation region of the N well of the PMOS transistor not shown). Thereby, the
[0026]
Next, ion implantation is performed on the
[0027]
Next, after removing the thin
[0028]
Next, a first polycrystalline silicon
[0029]
Next, using the resist
[0030]
Next, after removing the resist
[0031]
Then, the second
[0032]
In this state, as shown in FIG. 5, arsenic ions (As+) Is ion-implanted. This ion implantation is performed under the condition that the emitter diffusion of the bipolar transistor is optimized. Therefore, for example, acceleration energy 40 KeV, dose amount 1.0 × 1016cm-2Perform under the conditions of
Next, by performing the following heat treatment, a
[0033]
This heat treatment is performed using, for example, an RTP (rapid thermal processor) apparatus at a temperature of 1050 ° C. and a processing time of 29 seconds. The first 25 seconds are performed in an oxygen atmosphere by introducing only oxygen into the chamber at a flow rate of 5 slpm (standard liter per minute). After the passage of 25 seconds, the introduction of oxygen into the chamber is stopped, and at the same time, the introduction of nitrogen at a flow rate of 5 slpm is started, and a heat treatment is performed in a nitrogen atmosphere for 4 seconds.
[0034]
Here, in the case of the second
[0035]
Therefore, the heat treatment time is set to a time necessary for obtaining the optimum diffusion state of the emitter region, and the time for performing the thermal oxidation in the oxygen atmosphere in the heat treatment time is the heat formed on the second
[0036]
Next, as shown in FIG. 7, a third
[0037]
Next, a photolithography process and an etching process are performed on the third
[0038]
In this state, as shown in FIG. 9, after forming a resist
[0039]
The purpose of this ion implantation is to adjust the electrical characteristics of the gate electrode of the resistance element formed by patterning the second polycrystalline silicon film 41 (and the first polycrystalline silicon film 23) and the CMOS transistor. It is in. That is, arsenic ions (As) are formed on the second
[0040]
Next, by etching the
[0041]
Next, on the wafer in the state of FIG. 10, as shown in FIG. 11, a
[0042]
In this state, the second
Thereby, as shown in FIG. 12, the
[0043]
In the
Next, the source /
[0044]
The boron difluoride ion (BF2 +The external base may be formed outside the
[0045]
Next, as shown in FIG. 13, after an
[0046]
Thus, a semiconductor device in which the IPO capacitor C, the bipolar transistor B, the CMOS transistor M, and the resistance element R are formed on one substrate is obtained. The insulating
As a performance of the semiconductor device obtained by this method, in the bipolar transistor B, VCECutoff frequency (Ft) when the (collector-emitter voltage) is 2 V = about 20 GHz, BVCEO(The breakdown voltage between the collector and the emitter in the base open state) = 3.3 V and the current amplification factor = 60 were obtained.
[0047]
The CMOS transistor C is an NMOS transistor with W (gate width) = 15 μm and L (gate length) = 0.35 μm, and Vth= 0.65 V, Vd (drain voltage) = Vg (gate voltage) = 3.3 V, a saturation current value = 7.3 mA was obtained. A PMOS transistor with W = 15 μm and L = 0.35 μm.thIn the case of = −0.83 V and Vd = Vg = −3.3 V, a saturation current value = 3.6 mA was obtained.
[0048]
For IPO capacitor C, capacitance = 2.2 F / μm2, Area 14000μm2In this case, a voltage of 14 V at a current leakage of 1 μA and a breakdown voltage of about 18 V (that is, a breakdown electric field strength of 12 MV / cm) were obtained.
In the capacitive element R, a sheet resistance value of 68Ω / square was obtained.
As described above, in the method of this embodiment, the IPO capacitor C, the bipolar transistor B, the CMOS transistor M, and the resistance element R are formed on one substrate, and the insulating layer of the IPO capacitor is formed on the lower electrode. Although the polycrystalline silicon film is formed by thermal oxidation, the thermal oxidation and emitter diffusion are simultaneously performed in one thermal oxidation process. Further, from the third polycrystalline silicon film 41 (and the second polycrystalline silicon film 23) after the heat treatment, the
[0049]
Therefore, according to the method of this embodiment, the first method described in the prior art is compared with the case where the insulating layer of the IPO capacitor is formed by thermal oxidation of the polycrystalline silicon film forming the lower electrode. Thus, the number of manufacturing steps can be reduced.
[0050]
【The invention's effect】
As described above, according to the method of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device in which at least the IPO capacitor and the bipolar transistor are formed on one substrate, the thermal oxide film of the polycrystalline silicon film forming the lower electrode is formed. The number of manufacturing steps can be reduced while forming an IPO capacitor as an insulating layer.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a partial cross section of a wafer in each step of a method corresponding to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view showing a partial cross section of a wafer in each step of a method corresponding to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a view showing a partial cross section of a wafer in each step of a method corresponding to one embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a view showing a partial cross section of a wafer in each step of a method corresponding to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a view showing a partial cross section of a wafer in each step of a method corresponding to one embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a partial cross section of a wafer in each step of a method corresponding to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a view showing a partial cross section of a wafer in each step of a method corresponding to one embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a view showing a partial cross section of a wafer in each step of a method corresponding to one embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a view showing a partial cross section of a wafer in each step of a method corresponding to one embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a view showing a partial cross section of a wafer in each step of a method corresponding to one embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a view showing a partial cross section of a wafer in each step of a method corresponding to one embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a view showing a partial cross section of a wafer in each step of a method corresponding to one embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a cross-sectional view showing a semiconductor device (a semiconductor device in which an IPO capacitor, a bipolar transistor, a CMOS transistor, and a resistance element are formed on one substrate) obtained by the method of one embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a conventional example of a semiconductor device in which an IPO capacitor, a bipolar transistor, and a CMOS transistor are formed on one substrate.
15 is a view showing a partial cross section of a wafer in each step of the method for manufacturing the semiconductor device of FIG. 14;
16 is a view showing a partial cross section of a wafer in each step of the method for manufacturing the semiconductor device of FIG. 14;
[Explanation of symbols]
1 Silicon substrate
11 Embedded N+layer
12 N-well
13 Thin silicon oxide film
14 Device isolation oxide film
15 P well
16 Vth adjustment area
12a Base formation region
17 Base area
21 Gate oxide film (silicon oxide film)
22 Silicon oxide film
23 First polycrystalline silicon thin film
23b to 23e Part made of the first polycrystalline silicon film
25 resist pattern
25a Resist pattern opening
23a Opening of first polycrystalline silicon thin film
31 Collector
41 Second polycrystalline silicon film
41a to 41d Part made of second polycrystalline silicon film
61 Thermal oxide film
62 Emitter diffusion layer
71 Third polycrystalline silicon film
71a Upper electrode of IPO capacitor
75 resist pattern
78 Protective film
78a Insulating film of IPO capacitor
81 Pattern corresponding to the shape of the emitter electrode
83 Pattern corresponding to the shape of the gate electrode
83 Pattern corresponding to the shape of the lower electrode
84 Pattern corresponding to the shape of the resistive element
91 Emitter electrode of bipolar transistor
92 Gate electrode of CMOS transistor
93 Lower electrode of IPO capacitor
94 Resistance element
96 Source / drain of CMOS transistor
97 Interlayer insulation film
98 Tungsten plug
99 Wiring layer
C IPO capacitor
B Bipolar transistor
M CMOS transistor
R resistance element
Claims (4)
バイポーラトランジスタのベースが形成され、このベースのエミッタ領域を露出させた状態の基板上に、多結晶シリコン膜を形成する工程と、
前記多結晶シリコン膜に不純物を添加する工程と、
前記不純物添加後の多結晶シリコン膜の表面に酸化膜を形成するとともにエミッタ領域に不純物を拡散させる熱処理工程と、
前記酸化膜上のキャパシタ形成領域に、キャパシタの上側電極を形成する工程と、
前記酸化膜のキャパシタ形成領域以外の部分を除去する工程と、
前記熱処理後の多結晶シリコン膜から、バイポーラトランジスタのエミッタ電極とキャパシタの下側電極とを形成する工程と、
を備え、
前記熱処理工程は、950℃以上1100℃以下の温度で、且つ、酸素雰囲気下で所定時間行った後に不活性ガス雰囲気下で行い、
酸素雰囲気下での熱酸化を、必要な厚さの酸化膜が形成されるまで行い、
不活性ガス雰囲気下での熱処理を、エミッタ領域が最適な拡散状態となるまで行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。In a method for manufacturing a semiconductor device in which a capacitor and a bipolar transistor are formed on one substrate,
Forming a polycrystalline silicon film on a substrate in which a base of a bipolar transistor is formed and an emitter region of the base is exposed;
Adding an impurity to the polycrystalline silicon film;
A heat treatment step of forming an oxide film on the surface of the polycrystalline silicon film after the impurity addition and diffusing the impurity in the emitter region;
Forming a capacitor upper electrode in the capacitor formation region on the oxide film;
Removing a portion other than the capacitor formation region of the oxide film;
Forming a bipolar transistor emitter electrode and a capacitor lower electrode from the heat-treated polycrystalline silicon film;
Equipped with a,
The heat treatment step is performed at a temperature of 950 ° C. or higher and 1100 ° C. or lower and under an inert gas atmosphere after being performed in an oxygen atmosphere for a predetermined time,
Perform thermal oxidation in an oxygen atmosphere until an oxide film with the required thickness is formed,
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising performing heat treatment in an inert gas atmosphere until an emitter region is in an optimum diffusion state .
MOS電界効果トランジスタのゲート酸化膜が形成され、バイポーラトランジスタのベースが形成され、このベースのエミッタ領域を露出させた状態の基板上に、多結晶シリコン膜を形成する工程と、
前記多結晶シリコン膜に不純物を添加する工程と、
前記不純物添加後の多結晶シリコン膜の表面に酸化膜を形成するとともにエミッタ領域に不純物を拡散させる熱処理工程と、
前記酸化膜上のキャパシタ形成領域に、キャパシタの上側電極を形成する工程と、
前記酸化膜のキャパシタ形成領域以外の部分を除去する工程と、
前記熱処理後の多結晶シリコン膜から、バイポーラトランジスタのエミッタ電極と、キャパシタの下側電極と、MOS電界効果トランジスタのゲート電極とを同時に形成する工程と、
を備え、
前記熱処理工程は、950℃以上1100℃以下の温度で、且つ、酸素雰囲気下で所定時間行った後に不活性ガス雰囲気下で行い、
酸素雰囲気下での熱酸化を、必要な厚さの酸化膜が形成されるまで行い、
不活性ガス雰囲気下での熱処理を、エミッタ領域が最適な拡散状態となるまで行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。In a manufacturing method of a semiconductor device in which a capacitor, a bipolar transistor, and a MOS field effect transistor are formed on one substrate,
Forming a polysilicon film on a substrate in which a gate oxide film of a MOS field effect transistor is formed, a base of a bipolar transistor is formed, and an emitter region of the base is exposed;
Adding an impurity to the polycrystalline silicon film;
A heat treatment step of forming an oxide film on the surface of the polycrystalline silicon film after the impurity addition and diffusing the impurity in the emitter region;
Forming a capacitor upper electrode in the capacitor formation region on the oxide film;
Removing a portion other than the capacitor formation region of the oxide film;
Forming simultaneously the emitter electrode of the bipolar transistor, the lower electrode of the capacitor, and the gate electrode of the MOS field effect transistor from the polycrystalline silicon film after the heat treatment;
Equipped with a,
The heat treatment step is performed at a temperature of 950 ° C. or higher and 1100 ° C. or lower and under an inert gas atmosphere after being performed in an oxygen atmosphere for a predetermined time,
Perform thermal oxidation in an oxygen atmosphere until an oxide film with the required thickness is formed,
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising performing heat treatment in an inert gas atmosphere until an emitter region is in an optimum diffusion state .
MOS電界効果トランジスタのゲート酸化膜が形成され、バイポーラトランジスタのベースが形成され、このベースのエミッタ領域を露出させた状態の基板上に、多結晶シリコン膜を形成する工程と、
前記多結晶シリコン膜に不純物を添加する工程と、
前記不純物添加後の多結晶シリコン膜の表面に酸化膜を形成するとともにエミッタ領域に不純物を拡散させる熱処理工程と、
前記酸化膜上のキャパシタ形成領域に、キャパシタの上側電極を形成する工程と、
前記酸化膜のキャパシタ形成領域以外の部分を除去する工程と、
前記熱処理後の多結晶シリコン膜から、バイポーラトランジスタのエミッタ電極と、キャパシタの下側電極と、MOS電界効果トランジスタのゲート電極と、抵抗素子とを同時に形成する工程と、
を備え、
前記熱処理工程は、950℃以上1100℃以下の温度で、且つ、酸素雰囲気下で所定時間行った後に不活性ガス雰囲気下で行い、
酸素雰囲気下での熱酸化を、必要な厚さの酸化膜が形成されるまで行い、
不活性ガス雰囲気下での熱処理を、エミッタ領域が最適な拡散状態となるまで行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。In a method for manufacturing a semiconductor device in which a capacitor, a bipolar transistor, a MOS field effect transistor, and a resistance element are formed on one substrate,
Forming a polysilicon film on a substrate in which a gate oxide film of a MOS field effect transistor is formed, a base of a bipolar transistor is formed, and an emitter region of the base is exposed;
Adding an impurity to the polycrystalline silicon film;
A heat treatment step of forming an oxide film on the surface of the polycrystalline silicon film after the impurity addition and diffusing the impurity in the emitter region;
Forming a capacitor upper electrode in the capacitor formation region on the oxide film;
Removing a portion other than the capacitor formation region of the oxide film;
A step of simultaneously forming an emitter electrode of a bipolar transistor, a lower electrode of a capacitor, a gate electrode of a MOS field effect transistor, and a resistance element from the heat-treated polycrystalline silicon film;
Equipped with a,
The heat treatment step is performed at a temperature of 950 ° C. or higher and 1100 ° C. or lower and under an inert gas atmosphere after being performed in an oxygen atmosphere for a predetermined time,
Perform thermal oxidation in an oxygen atmosphere until an oxide film with the required thickness is formed,
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising performing heat treatment in an inert gas atmosphere until an emitter region is in an optimum diffusion state .
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