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JP2778126B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JP2778126B2
JP2778126B2 JP16948989A JP16948989A JP2778126B2 JP 2778126 B2 JP2778126 B2 JP 2778126B2 JP 16948989 A JP16948989 A JP 16948989A JP 16948989 A JP16948989 A JP 16948989A JP 2778126 B2 JP2778126 B2 JP 2778126B2
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JP
Japan
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type
layer
oxide film
opening
sbd
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聡 西郷
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Nippon Electric Co Ltd
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  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置の製造方法に関し、特にショット
キー・バリア・ダイオードを含むバイポーラトランジス
タとC−MOS電界効果トランジスタとが同時に形成され
る半導体集積回路の製造方法に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a semiconductor integrated device in which a bipolar transistor including a Schottky barrier diode and a C-MOS field effect transistor are formed simultaneously. The present invention relates to a circuit manufacturing method.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、シリサイドを使用したショットキーバリアダイ
オード(SBD)では、シリサイドがコンタクト開孔部内
だけに形成されるため、シリサイド周辺における電界強
度が著しく高くなり、この部分での逆方向電流が支配的
となって逆方向特性を悪化させる。これを防止するため
に、開孔部周辺に拡散層とは反対導電型の領域を形成
し、電界強度を緩和させる方法がある。いわゆるガード
リング付SBD構造で、第2図に示す構造となっている。
第2図(a)は平面図で、第2図(b)はその断面図で
ある。例えば、N型エピタキシャルシリコン層(2,4)
上にシリコン酸化膜(2,8)を形成して所定の部分を選
択的に開孔し、露出したN型エピタキシャルシリコン層
(2,4)表面を例えば白金等の金属によりシリサイド化
し、シリサイド層(2,19)を形成する。このシリサイド
層(2,19)とシリコン酸化膜(2,8)との境界部分に逆
方向電流を集中させないように、予めP型ガードリン
グ拡散層(2,14)を境界部分に添って環状に形成してお
く。
Conventionally, in a Schottky barrier diode (SBD) using silicide, since the silicide is formed only in the contact opening, the electric field strength around the silicide becomes extremely high, and the reverse current in this part becomes dominant. Worsens the reverse characteristics. In order to prevent this, there is a method of forming a region of the opposite conductivity type to the diffusion layer around the opening to reduce the electric field intensity. This is a so-called SBD structure with a guard ring, and has a structure shown in FIG.
FIG. 2A is a plan view, and FIG. 2B is a sectional view thereof. For example, N-type epitaxial silicon layer (2,4)
A silicon oxide film (2, 8) is formed thereon, a predetermined portion is selectively opened, and the exposed surface of the N-type epitaxial silicon layer (2, 4) is silicided with a metal such as platinum, for example. (2,19) is formed. A P-type + guard ring diffusion layer (2,14) must be added to the boundary between the silicide layer (2,19) and the silicon oxide film (2,8) in advance so as not to concentrate the reverse current at the boundary. It is formed in an annular shape.

さらに、上記シリサイド層(2,19)を覆うように高融
点金属によるバリアメタル層(2,20)を形成し、さらに
アルミニウム等の配線材料によって、電極(2,22)を形
成する。
Further, a barrier metal layer (2, 20) made of a high melting point metal is formed so as to cover the silicide layer (2, 19), and electrodes (2, 22) are formed with a wiring material such as aluminum.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

上述した従来のSBDでは、コンタクト開孔のパターニ
ングの際、P+型ガードリング拡散層を開孔部周辺に有す
る様に位置合せを行う必要があり、その位置合せの余裕
度を高めるために、P+型ガードリング拡散層の横方向の
幅を広く確保しなければならない。従ってP+型ガードリ
ング拡散層の形成によりSBDの面積が大きくなり、高集
積化が困難であるという欠点がある。
In the above-described conventional SBD, when patterning a contact opening, it is necessary to perform alignment so as to have a P + type guard ring diffusion layer around the opening, and to increase the margin of the alignment, A wide width in the lateral direction of the P + type guard ring diffusion layer must be ensured. Therefore, there is a disadvantage that the area of the SBD becomes large due to the formation of the P + -type guard ring diffusion layer, and that high integration is difficult.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明はMOS電界効果トランジスタとショットキー・
バリア・ダイオードとを共に有する半導体装置の製造方
法において、ショットキー・バリア・ダイオード領域の
一導電型エピタキシャル層主表面に有する酸化シリコン
膜を開孔する工程と、前記開孔部より逆導電型不純物領
域を形成する工程と、前記開孔部側壁にサイドウォール
を形成する工程と、前記サイドウォール及び前記酸化シ
リコン膜をマスクとして異方性エッチングを施して前記
開孔部直下の前記逆導電型不純物領域を除去する工程
と、除去して出来る溝の側面及び底面をシリサイド処理
してショットキー・バリア・ダイオードを形成する工程
を有している。
The present invention relates to MOS field effect transistors and Schottky transistors.
In a method of manufacturing a semiconductor device having both a barrier diode, a step of opening a silicon oxide film on a main surface of one conductive type epitaxial layer in a Schottky barrier diode region; Forming a region, forming a sidewall on the side wall of the opening, and performing anisotropic etching using the sidewall and the silicon oxide film as a mask to form the impurity of the opposite conductivity type immediately below the opening. The method includes a step of removing the region and a step of forming a Schottky barrier diode by silicidizing the side and bottom surfaces of the groove that can be removed.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明について図面を参照して説明する。 Next, the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図(a)〜(f)は本発明の一実施例を説明する
ための工程順に配置した半導体チップの断面図である。
他の素子の製造工程と比較するために、左側にNチャネ
ルMOSトランジスタ、中央にSBD、右側にバイポーラトラ
ンジスタを示す。
1 (a) to 1 (f) are cross-sectional views of a semiconductor chip arranged in the order of steps for explaining one embodiment of the present invention.
For comparison with the manufacturing process of other devices, an N-channel MOS transistor is shown on the left, an SBD is shown in the center, and a bipolar transistor is shown on the right.

先ず、第1図(a)に示す様に、例えばP型半導体基
板(1,1)にN+型埋込層(1,2)及びP+型埋込層(1,3)
をそれぞれ選択的に形成する。さらにP型半導体基板
(1,1)上にN型エピタキシャルシリコン層(1,4)を形
成し、各素子間を絶縁酸化膜(1,5)及びP型絶縁領域
(1,6)によって電気的に絶縁する。さらにNチャネル
及びPチャネルMOSトランジスタ部分のN型エピタキシ
ャルシリコン層(1,4)表面には100〜1000Åの薄いゲー
ト酸化膜(1,7)、SBD部分及びバイポーラトランジスタ
部分には500〜3000Åのシリコン酸化膜(1,8)を形成す
る。さらにNチャネルMOSトランジスタ部分にはゲート
酸化膜(1,7)を介して、イオン打ち込み法によりP型
ウェル領域(1,9)を形成し、また、PチャネルMOSトラ
ンジスタ部分にはN型ウェル領域を形成する。さらにバ
イポーラトランジスタ部分にはP型ベース領域(1,10)
を形成する。
First, as shown in FIG. 1A, for example, an N + -type buried layer (1,2) and a P + -type buried layer (1,3) are formed in a P-type semiconductor substrate (1,1).
Are selectively formed. Furthermore, an N-type epitaxial silicon layer (1,4) is formed on a P-type semiconductor substrate (1,1), and electrical insulation is provided between each element by an insulating oxide film (1,5) and a P-type insulating region (1,6). Insulation. Further, a thin gate oxide film (1,7) of 100-1000Å is formed on the surface of the N-type epitaxial silicon layer (1,4) of the N-channel and P-channel MOS transistors, and a silicon film of 500-3000Å is formed on the SBD and bipolar transistor portions. An oxide film (1,8) is formed. Further, a P-type well region (1, 9) is formed in the N-channel MOS transistor portion by ion implantation via a gate oxide film (1, 7), and an N-type well region is formed in the P-channel MOS transistor portion. To form Further, a P-type base region (1, 10) is formed in the bipolar transistor portion.
To form

次に第1図(b)に示す様にバイポーラトランジスタ
部のシリコン酸化膜(1,8)を開孔して、全面にポリシ
リコンを堆積する。さらに前記ポリシリコンをパターニ
ングエッチして、Nチャネル及びPチャネルトランジス
タ部にはゲートポリシリコン層(1,11)を、またバイポ
ーラトランジスタ部分にはエミッタポリシリコン層(1,
12)を形成する。さらにゲートポリシリコン層(1,11)
をマスクにしてセルフアラインでN型低濃度ソース・ド
レイン拡散層(1,13)をNチャネルMOSトランジスタ
に、P型低濃度ソース・ドレイン拡散層をPチャネルMO
Sトランジスタに形成する。
Next, as shown in FIG. 1B, a hole is formed in the silicon oxide film (1, 8) of the bipolar transistor portion, and polysilicon is deposited on the entire surface. Further, the polysilicon is patterned and etched to form a gate polysilicon layer (1,11) in the N-channel and P-channel transistor portions and an emitter polysilicon layer (1,11) in the bipolar transistor portion.
Form 12). Gate polysilicon layer (1,11)
The N-type lightly doped source / drain diffusion layers (1, 13) are self-aligned to an N-channel MOS transistor, and the P-type lightly doped source / drain diffusion layers are P-channel MOs.
Formed on S transistors.

さらに第1図(c)に示すように、SBD形成部分のシ
リコン酸化膜(1,8)をパターニングエッチして、SBD開
孔部Aを形成する。次に、SBD開孔部Aより、ボロンな
どのP型導電不純物をイオン打込み法等により形成し、
N2ガス雰囲気中で熱処理してP+型ガードリング拡散層
(1,14)を得る。さらにCVD法等により500〜2000Åの酸
化シリコン層(1,15)を全面に堆積する。
Further, as shown in FIG. 1 (c), the silicon oxide film (1, 8) in the portion where the SBD is formed is patterned and etched to form the SBD opening A. Next, a P-type conductive impurity such as boron is formed from the SBD opening A by an ion implantation method or the like.
Heat treatment is performed in an N 2 gas atmosphere to obtain a P + type guard ring diffusion layer (1,14). Further, a silicon oxide layer (1,15) of 500 to 2000Å is deposited on the entire surface by a CVD method or the like.

次に、第1図(d)に示すように、酸化シリコン層
(1,15)を異方性エッチングによってエッチバックし
て、ゲートポリシリコン層(1,10)の側壁及びSBD開孔
部Aの側壁にのみ側壁酸化膜(1,16)を残す。さらにLD
D(ライトリイ・ドープト・ドレイン−ソース(Lightly
Doped Drain−Source))構造にするために、Nチャネ
ルMOSトランジスタにN+型高濃度ソース・ドレイン拡散
層(1,17)及びPチャネルMOSトランジスタにP+型高濃
度ソース・ドレイン拡散層を形成する。さらにバイポー
ラトランジスタのエミッタポリシリコン層(1,12)を介
してリンあるいはヒ素等のN型導電不純物をイオン打込
法でP型ベース領域(1,10)内に形成してN+型エミッタ
領域(1,18)を得る。このときN+型高濃度ソース・ドレ
イン拡散層(1,17)とN+型エミッタ領域(1,18)は同時
に形成してもよい。
Next, as shown in FIG. 1 (d), the silicon oxide layer (1, 15) is etched back by anisotropic etching, and the side wall of the gate polysilicon layer (1, 10) and the SBD opening A are formed. The sidewall oxide film (1, 16) is left only on the sidewalls of. Further LD
D (Lightly doped drain-source)
Doped Drain-Source) structure to form N + -type high-concentration source / drain diffusion layers (1,17) in N-channel MOS transistors and P + -type high-concentration source / drain diffusion layers in P-channel MOS transistors I do. Further, an N-type conductive impurity such as phosphorus or arsenic is formed in the P-type base region (1, 10) by ion implantation through the emitter polysilicon layer (1, 12) of the bipolar transistor to form an N + -type emitter region. (1,18) is obtained. At this time, the N + -type high-concentration source / drain diffusion layers (1,17) and the N + -type emitter regions (1,18) may be formed simultaneously.

次に第1図(e)に示すように、SBD部分のみを、シ
リコン酸化膜(1,8)及び側壁酸化膜(1,16)をマスク
として、SBD開孔部Aを異方性シリコンエッチング処理
してP+型ガードリング拡散層(1,14)より深い溝Bを形
成する。さらに溝Bの底面及び側面を例えば白金等の金
属によりシリサイド化し、シリサイド層(1,19)を形成
する。さらに上記シリサイド層(1,19)を覆うように、
例えばTiWの様な高融点金属によりバリアメタル層(1,2
0)を形成する。
Next, as shown in FIG. 1 (e), the SBD opening A is anisotropically silicon-etched using only the SBD portion with the silicon oxide film (1,8) and the side wall oxide film (1,16) as a mask. The processing is performed to form a groove B deeper than the P + type guard ring diffusion layer (1, 14). Further, the bottom and side surfaces of the groove B are silicidized with a metal such as platinum to form a silicide layer (1,19). Furthermore, so as to cover the silicide layer (1,19),
For example, a barrier metal layer (1, 2
0) is formed.

次に全面に絶縁膜(1,21)を堆積して、各部からアル
ミニウム等の配線材料によって電極(1,22)を形成す
る。
Next, an insulating film (1,21) is deposited on the entire surface, and electrodes (1,22) are formed from various parts using a wiring material such as aluminum.

上述したSBDの製造方法は、P+型ガードリング拡散層
がSBD開孔部より、拡散広がり分しか広がらず、開孔部
に対して0.2〜0.5μm外周に形成される。従来のSBDで
は、P+型ガードリング拡散層とSBD開孔部との位置合せ
の余裕度のために、P+型ガードリング拡散層はSBD開孔
部に対して1〜2μm外側に形成しなくてはならなかっ
た。
According to the above-described method for manufacturing an SBD, the P + -type guard ring diffusion layer extends only from the opening of the SBD by the amount of diffusion and is formed on the outer periphery of 0.2 to 0.5 μm with respect to the opening. In the conventional SBD, the P + -type guard ring diffusion layer is formed 1-2 μm outside of the SBD opening in order to provide a margin for alignment between the P + -type guard ring diffusion layer and the SBD opening. I had to.

従って、本発明によるとSBDのガードリング拡散層を
セルファラインで形成することによってSBDの面積が小
さくなり、高集積度の半導体装置が提供できる。
Therefore, according to the present invention, by forming the guard ring diffusion layer of the SBD with self-alignment, the area of the SBD is reduced, and a highly integrated semiconductor device can be provided.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、本発明によれば、SBDのガード
リング拡散層をセルファラインで形成することにより、
位置合せずれがなく、かつ集積度の高いショットキー・
バリア・ダイオードを有する半導体装置を製造できる効
果がある。
As described above, according to the present invention, by forming the guard ring diffusion layer of the SBD with self-alignment,
No misalignment and highly integrated Schottky
There is an effect that a semiconductor device having a barrier diode can be manufactured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図(a)〜(e)は本発明の一実施例を説明するた
めの工程順に示す半導体チップの断面図、第2図
(a),第2図(b)は従来例を説明するための半導体
チップの平面図及び断面図である。 (1,1)……P型半導体基板、(1,13)……N型低濃度
ソース・ドレイン拡散層、(1,2)……N+型埋込層、
(1,14,),(2,14)……P+型ガードリング拡散層、
(1,3)……P+型埋込層、(1,15)……酸化シリコン
層、(1,4),(2,4)……N型エピタキシャルシリコン
層、(1,16)……側壁酸化膜、(1,5)……絶縁酸化
膜、(1,17)……N+型高濃度ソース・ドレイン拡散層、
(1,6)……P型絶縁領域、(1,18)……N+型エミッタ
領域、(1,7)……ゲート酸化膜、(1,19),(2,19)
……シリサイド層、(1,8),(2,8)……シリコン酸化
膜、(1,20),(2,20)……バリアメタル層、(1,9)
……P型ウェル領域、(1,21)……絶縁膜、(1,10)…
…P型ベース領域、(1,22),(2,22)……電極、(1,
11)……ゲートポリシリコン層、(1,12)……エミッタ
ポリシリコン層、A……SBD開孔部、B……溝。
1 (a) to 1 (e) are cross-sectional views of a semiconductor chip shown in the order of steps for explaining an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 (a) and 2 (b) illustrate a conventional example. And a cross-sectional view of a semiconductor chip for use. (1,1) ...... P-type semiconductor substrate, (1, 13) ...... N-type low concentration source and drain diffusion layers, (1,2) ...... N + -type buried layer,
(1,14,), (2,14)… P + guard ring diffusion layer,
(1,3) P + type buried layer, (1,15) silicon oxide layer, (1,4), (2,4) N-type epitaxial silicon layer, (1,16) ... sidewall oxide film, (1,5) ... insulating oxide film, (1,17) ... N + type high concentration source / drain diffusion layer,
(1,6) P-type insulating region, (1,18) N + -type emitter region, (1,7) Gate oxide film, (1,19), (2,19)
... silicide layer, (1,8), (2,8) ... silicon oxide film, (1,20), (2,20) ... barrier metal layer, (1,9)
…… P-type well region, (1,21) …… Insulating film, (1,10)…
... P-type base region, (1,22), (2,22) ...
11) Gate polysilicon layer, (1, 12) Emitter polysilicon layer, A: SBD opening, B: Groove.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】MOS電界効果トランジスタとショットキー
・バリア・ダイオードとを共に有する半導体装置の製造
方法において、ショットキー・バリア・ダイオード領域
の一導電型エピタキシャル層主表面に有する酸化シリコ
ン膜を開孔する工程と、前記開孔部より逆導電型不純物
領域を形成する工程と、前記開孔部側壁にサイドウォー
ルを形成する工程と、前記サイドウォール及び前記酸化
シリコン膜をマスクとして異方性エッチングを施して前
記開孔部直下の前記逆導電型不純物領域を除去する工程
と、除去して出来る溝の側面及び底面をシリサイド処理
してショットキー・バリア・ダイオードを形成する工程
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
In a method of manufacturing a semiconductor device having both a MOS field-effect transistor and a Schottky barrier diode, a silicon oxide film having a first conductive type epitaxial layer main surface of a Schottky barrier diode region is opened. Performing a step of forming an impurity region of the opposite conductivity type from the opening, a step of forming a sidewall on the side wall of the opening, and performing anisotropic etching using the sidewall and the silicon oxide film as a mask. And removing the opposite conductivity type impurity region immediately below the opening portion, and forming a Schottky barrier diode by silicidizing the side and bottom surfaces of the removed groove. Semiconductor device manufacturing method.
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