JP3216289B2 - Semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents
Semiconductor device and method of manufacturing the sameInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はバイポーラトランジスタ
構造と1層以上のポリシリコン構造を備える半導体装置
およびその製造方法に関し、詳細には、バイポーラトラ
ンジスタのコレクタコンタクトの改善に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device having a bipolar transistor structure and a polysilicon structure having one or more layers and a method of manufacturing the same, and more particularly to improvement of a collector contact of a bipolar transistor.
【0002】[0002]
【従来の技術】図9を参照してポリシリコンエミッタ電
極構造のnpnトランジスタ(80)とpチャネルMOSト
ランジスタ(90)を備える半導体装置およびその製造方法
を説明する。npnトランジスタ(80)およびpチャネル
MOSトランジスタ(90)はp型のシリコン基板(70)に形
成したn型のエピタキシャル層(74)内に形成され、図示
しないnチャネルMOSトランジスタはエピタキシャル
層(74)内に形成したpウェルに形成される。2. Description of the Related Art A semiconductor device having an npn transistor (80) and a p-channel MOS transistor (90) having a polysilicon emitter electrode structure and a method of manufacturing the same will be described with reference to FIG. The npn transistor (80) and the p-channel MOS transistor (90) are formed in an n-type epitaxial layer (74) formed on a p-type silicon substrate (70). It is formed in a p-well formed therein.
【0003】n型の埋込層(72)はp型のシリコン基板(7
0)の所定の領域にアンチモン(Sb)を、選択的に拡散
させて形成される。その後、エピタキシャル層(74)が全
面形成され、所定の領域にボロン(B)を選択イオン注
入してpウェルが形成される。npnトランジスタ(80)
のコレクタはエピタキシャル層(74)、n型の埋込層(7
2)、コレクタコンタクト(82)から構成される。浅いエミ
ッタ接合を得るため、第1層ポリシリコン層あるいは第
2層ポリシリコン層をエミッタ電極(86)とし、このエミ
ッタ電極(86)を拡散ソースする低温処理によりベース(8
4)内にエミッタ(88)が形成される。An n-type buried layer (72) is a p-type silicon substrate (7).
The antimony (Sb) is formed by selectively diffusing antimony (Sb) in a predetermined region of (0). Thereafter, an epitaxial layer (74) is formed on the entire surface, and boron (B) is selectively ion-implanted into a predetermined region to form a p-well. npn transistor (80)
Of the epitaxial layer (74) and the n-type buried layer (7
2), composed of a collector contact (82). In order to obtain a shallow emitter junction, the first polysilicon layer or the second polysilicon layer is used as an emitter electrode (86), and the base electrode (8
An emitter (88) is formed in 4).
【0004】コレクタコンタクト(82)はコレクタコンタ
クト(82)上部を除く領域をレジストでマスクし、リンを
高エネルギー、高ドーズでイオン注入して形成される。
また、npnトランジスタ(80)形成領域とpチャネルM
OSトランジスタ(90)形成領域を絶縁分離する分離領域
(98)は分離領域(98)上部を除く領域をレジストでマスク
し、ボロンイオンを高エネルギー、高ドーズでイオン注
入して形成される。これらコレクタコンタクト(82)およ
び分離領域(98)はアニールに高温処理を必要とするた
め、その高温処理が他の領域の不純物分布を変動させる
ことがないように、製造の比較的早い段階で形成され
る。The collector contact (82) is formed by masking a region other than the upper portion of the collector contact (82) with a resist, and implanting phosphorus with high energy and high dose.
Further, an npn transistor (80) formation region and a p-channel M
An isolation region that insulates and isolates the OS transistor (90) formation region
The pattern (98) is formed by masking a region except the upper part of the isolation region (98) with a resist and implanting boron ions with high energy and high dose. Since these collector contacts (82) and isolation regions (98) require high temperature treatment for annealing, they are formed relatively early in the manufacturing process so that the high temperature treatment does not alter the impurity distribution in other regions. Is done.
【0005】pチャネルMOSトランジスタ(90)のゲー
ト(92)は全面形成した第1層ポリシリコン層をパターニ
ングして形成され、ドレイン(94)およびソース(96)はn
pnトランジスタ(80)形成領域とpチャネルMOSトラ
ンジスタ形成領域をマスクするレジスト、ゲート(92)お
よびフィールド酸化膜(76)をマスクとするボロンのイオ
ン注入により自己整合的に形成される。The gate (92) of the p-channel MOS transistor (90) is formed by patterning the first polysilicon layer formed on the entire surface, and the drain (94) and the source (96) are formed by n.
It is formed in a self-aligned manner by ion implantation of boron using a resist for masking a region for forming a pn transistor (80) and a region for forming a p-channel MOS transistor, a gate (92) and a field oxide film (76) as a mask.
【0006】npnトランジスタ(80)およびpチャネル
MOSトランジスタ(90)形成領域の上部には、PSG
(リン・シリケート・グラス)(88)が全面形成され、所
定領域がコンタクト開孔されて、アルミニウム電極(10
2)に接続される。上記したバイポーラトランジスタ(80)
およびMOSトランジスタ(90)を備える構造はBiCM
OSと称され、高速動作が可能であるため、大規模ゲー
トアレイ、SRAMに応用される。A PSG is formed above the region where the npn transistor (80) and the p-channel MOS transistor (90) are formed.
(Phosphorus silicate glass) (88) is formed on the entire surface, a predetermined area is contact-opened, and an aluminum electrode (10) is formed.
Connected to 2). Bipolar transistor described above (80)
And the structure including the MOS transistor (90) is BiCM
Since it is called an OS and can operate at high speed, it is applied to a large-scale gate array and an SRAM.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体装置では
埋込層(72)に達する低抵抗のコレクタコンタクト(82)を
得るためには500KeV〜1MeVもの高エネルギ
ー、高ドーズのイオン注入が必要であるため、コレクタ
コンタクト(82)のイオン注入に長時間を要する問題、イ
オン注入装置の制約、シリコン基板損傷の問題、高温、
長時間のアニールを必要とする問題、コレクタコンタク
ト(82)の横方向拡散による微細化の障害等種々の問題を
有している。これらの問題は分離領域においても同様に
存在する。In the conventional semiconductor device, high-energy, high-dose ion implantation of 500 KeV to 1 MeV is required to obtain a low-resistance collector contact (82) reaching the buried layer (72). Therefore, it takes a long time for ion implantation of the collector contact (82), restrictions of ion implantation equipment, problems of silicon substrate damage, high temperature,
There are various problems such as a problem that requires a long-time annealing and an obstacle to miniaturization due to lateral diffusion of the collector contact (82). These problems also exist in the separation region.
【0008】そこで、上記問題を解決するため、U溝分
離領域形成技術を応用して、コレクタコンタクトを形成
する方法を提案することができるが、この方法によれ
ば、新たなエッチングプロセスを必要とする問題、エッ
チングマスクのマスクマージンが必要となる問題等、新
たな問題を生ずる。従って、本発明の目的は、高精度、
低抵抗のコレクタコンタクトを備える半導体装置を提供
することにあり、また、エッチングプロセスを追加する
ことなく、高精度にコレクタコンタクト形成することが
できる半導体装置の製造方法を提供することにある。In order to solve the above problem, it is possible to propose a method of forming a collector contact by applying a U-groove isolation region forming technique. However, according to this method, a new etching process is required. New problems, such as the problem of requiring a mask margin for an etching mask, and the like. Therefore, the object of the present invention is to achieve high precision,
It is an object of the present invention to provide a semiconductor device having a low-resistance collector contact, and to provide a semiconductor device manufacturing method capable of forming a collector contact with high accuracy without adding an etching process.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、バイ
ポーラトランジスタ構造と1層以上のポリシリコン構造
を備える半導体装置において、ポリシリコン層のパター
ニングを利用して、埋込層上方に形成したトレンチにコ
レクタコンタクトを形成したことを主要な特徴とする。
請求項3の発明は、ポリシリコン層のパターニングを利
用して、コレクタコンタクトのためのトレンチと分離領
域のためのトレンチを同時形成したことを主要な特徴と
する。According to a first aspect of the present invention, in a semiconductor device having a bipolar transistor structure and at least one polysilicon structure, the semiconductor device is formed above a buried layer by utilizing the patterning of the polysilicon layer. The main feature is that a collector contact is formed in the trench.
The invention of claim 3 is characterized in that a trench for a collector contact and a trench for an isolation region are formed simultaneously by utilizing patterning of a polysilicon layer.
【0010】請求項4の発明は、少なくともコレクタコ
ンタクト上部を除く領域にポリシリコンエッチングに対
するエッチングストッパ形成した後、ポリシリコン層の
パターニングを行って、コレクタコンタクト上部にトレ
ンチを形成することを主要な特徴とする。The invention of claim 4 is characterized in that after forming an etching stopper for polysilicon etching at least in a region excluding the upper portion of the collector contact, the polysilicon layer is patterned to form a trench above the collector contact. And
【0011】[0011]
【作用】ポリシリコン層のパターニングを利用して、埋
込層上方に形成したトレンチにコレクタコンタクトを形
成した請求項1の構成は、低エネルギー、低ドーズ量の
イオン注入による低抵抗コレクタを可能にすると共に、
これによりコレクタコンタクトとベース領域のマスクマ
ージンを僅少にする。ポリシリコン層のパターニングを
利用して、コレクタコンタクトのためのトレンチと分離
領域のためのトレンチを同時形成した請求項3の構成
は、コレクタコンタクトと分離領域のマスクマージンを
僅少にする。The collector contact is formed in the trench formed above the buried layer by utilizing the patterning of the polysilicon layer. The structure of claim 1 enables a low-resistance collector by low-energy, low-dose ion implantation. Along with
Thereby, the mask margin between the collector contact and the base region is reduced. According to the third aspect of the present invention, the trench for the collector contact and the trench for the isolation region are formed at the same time by using the patterning of the polysilicon layer, the mask margin of the collector contact and the isolation region is reduced.
【0012】少なくともコレクタコンタクト上部を除く
領域にポリシリコンエッチングに対するエッチングスト
ッパ選択形成した後、ポリシリコン層のパターニングを
行って、コレクタコンタクト上部にトレンチを形成する
請求項4の構成は、トレンチ形成位置を高精度に制御す
ることができ、トレンチ形成のためのエッチングプロセ
スを不要にする。また、低エネルギー、低ドーズ量のイ
オン注入による低抵抗コレクタを可能にする。The method according to claim 4, wherein after forming an etching stopper for polysilicon etching at least in a region excluding the upper portion of the collector contact, the polysilicon layer is patterned to form a trench above the collector contact. It can be controlled with high accuracy, and an etching process for forming a trench is not required. Further, a low-resistance collector can be realized by ion implantation with low energy and low dose.
【0013】[0013]
【実施例】本発明はMOSトランジスタのポリシリコン
ゲート、バイポーラトランジスタのポリシリコンエミッ
タ電極、あるいはメモリセルの負荷抵抗を構成するポリ
シリコン等のパターニングを利用して埋込層上方にトレ
ンチを形成し、このトレンチにバイポーラトランジスタ
のコレクタコンタクトを形成したことを主な特徴とする
ものである。従って、本発明の半導体装置はバイポーラ
トランジスタ構造と1層以上のポリシリコン構造を備え
る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention forms a trench above a buried layer by using patterning of a polysilicon gate of a MOS transistor, a polysilicon emitter electrode of a bipolar transistor, or polysilicon forming a load resistance of a memory cell. The main feature is that a collector contact of a bipolar transistor is formed in this trench. Accordingly, the semiconductor device of the present invention has a bipolar transistor structure and one or more polysilicon structures.
【0014】以下、図1乃至図8を参照して本発明およ
び一実施例を説明する。なお、煩雑を避けるため、n型
を第1の導電型、p型を第2の導電型として説明する。
図1にポリシリコンエミッタ電極構造のnpnトランジ
スタ(30)とpチャネルMOSトランジスタ(40)を示す。
npnトランジスタ(30)およびpチャネルMOSトラン
ジスタ(40)はp型のシリコン基板(10)に形成したn型の
エピタキシャル層(14)内に形成され、図示しないnチャ
ネルMOSトランジスタはエピタキシャル層(14)内に形
成したPウェルに形成される。かかるBiCMOS構造
により、高速のゲートアレイ、SRAMが得られる。The present invention and one embodiment will be described below with reference to FIGS. In order to avoid complication, the n-type will be described as a first conductivity type and the p-type will be described as a second conductivity type.
FIG. 1 shows an npn transistor (30) and a p-channel MOS transistor (40) having a polysilicon emitter electrode structure.
The npn transistor (30) and the p-channel MOS transistor (40) are formed in an n-type epitaxial layer (14) formed on a p-type silicon substrate (10). It is formed in a P well formed therein. With such a BiCMOS structure, a high-speed gate array and SRAM can be obtained.
【0015】npnトランジスタ(30)のコレクタはエピ
タキシャル層(14)、n型の埋込層(12)、コレクタコンタ
クト(38)から構成される。高速化のため、ベース(32)に
は図示するようなグラフトベース構造が採用される。ま
た、浅いエミッタ接合を得るため、第1層ポリシリコン
層あるいは第2層ポリシリコン層をエミッタ電極(34)と
し、このエミッタ電極(34)を拡散ソースする低温処理に
よりエミッタ(36)が形成される。The collector of the npn transistor (30) comprises an epitaxial layer (14), an n-type buried layer (12), and a collector contact (38). For speeding up, the base (32) adopts a graft base structure as shown. Further, in order to obtain a shallow emitter junction, the first polysilicon layer or the second polysilicon layer is used as an emitter electrode (34), and the emitter (36) is formed by a low-temperature treatment in which the emitter electrode (34) is diffused and sourced. You.
【0016】トレンチ(22)(24)はpチャネルMOSトラ
ンジスタ(40)のゲート(42)を構成する第1層ポリシリコ
ン層、先のエミッタ電極(34)を構成するポリシリコン
層、さらにはメモリセルの負荷抵抗を構成するポリシリ
コン層等のパターニングを利用してシリコン基板(10)の
所定の領域に形成される。なお、実施例はポリシリコン
層のパターニングを利用するが、シリコン基板(10)と同
等のエッチング速度の材料、例えばシリサイド、ポリサ
イド等のパターニングを利用してトレンチ(22)(24)を形
成することもできる。また、エッチャントとエッチング
ストッパを考慮すれば、その他の材料により構成される
要素のパターニングを利用することもできる。The trenches (22) and (24) are a first polysilicon layer constituting the gate (42) of the p-channel MOS transistor (40), a polysilicon layer constituting the emitter electrode (34), and a memory. It is formed in a predetermined region of the silicon substrate (10) by using patterning of a polysilicon layer or the like constituting a load resistance of the cell. Although the embodiment uses the patterning of the polysilicon layer, the trenches (22) and (24) are formed by using a material having an etching rate equivalent to that of the silicon substrate (10), for example, patterning of silicide, polycide, or the like. Can also. Also, in consideration of the etchant and the etching stopper, it is possible to use the patterning of an element made of another material.
【0017】コレクタコンタクト(38)は埋込層(12)上方
に形成したトレンチ(22)にリン(P)イオン等を注入し
て形成され、分離領域(52)はトレンチ(24)にボロン
(B)イオンを注入して形成される。pチャネルMOS
トランジスタ(40)のソースドレイン(44)(46)はnpnト
ランジスタ(30)形成領域とnチャネルMOSトランジス
タ形成領域をマスクするレジスト、ゲート(42)およびフ
ィールド酸化膜(18)をマスクとするボロンのイオン注入
により自己整合的に形成される。A collector contact (38) is formed by implanting phosphorus (P) ions or the like into a trench (22) formed above the buried layer (12), and an isolation region (52) is formed in the trench (24) by boron (P). B) It is formed by implanting ions. p-channel MOS
The source / drain (44) / (46) of the transistor (40) is formed of a resist for masking a region for forming an npn transistor (30) and a region for forming an n-channel MOS transistor, a gate (42), and boron for masking a field oxide film (18). It is formed in a self-aligned manner by ion implantation.
【0018】上記構成される本発明の半導体装置は、第
1に、ポリシリコン層等のパターニングを利用してトレ
ンチ(22)(24)を形成するため、新たなエッチングプロセ
スが不要である利点を有する。第2に、トレンチ(22)に
コレクタコンタクト(38)を形成するため、低エネルギ
ー、低ドーズ量のイオン注入により低抵抗のコレクタを
形成することができる利点を有する。第3に、コレクタ
コンタクト(38)のアニールを比較的短時間、低温で行う
ことができ、コレクタコンタクト(38)の横方向拡散が僅
少となるため、コレクタコンタクト(38)とベース(32)間
のマスクマージンおよびコレクタコンタクト(38)と分離
領域(52)間のマスクマージンが減少する利点を有する。First, the semiconductor device of the present invention having the above-described structure has an advantage that a new etching process is not required because the trenches (22) and (24) are formed by using patterning of a polysilicon layer or the like. Have. Second, since the collector contact (38) is formed in the trench (22), there is an advantage that a low-resistance collector can be formed by ion implantation with low energy and low dose. Third, the annealing of the collector contact (38) can be performed in a relatively short time and at a low temperature, and the lateral diffusion of the collector contact (38) is small. This has the advantage that the mask margin and the mask margin between the collector contact (38) and the isolation region (52) are reduced.
【0019】次に、図2乃至図8を参照して本発明の製
造方法の一例を説明する。 (1) p型のシリコン基板(10)表面を熱酸化して約0.
5μm厚のシリコン酸化膜を形成し、ホトリソグラフィ
とシリコン酸化膜エッチングにより、このシリコン酸化
膜の所定の領域(埋込層(12)上部)を選択除去する。そ
して、このシリコン酸化膜をマスクとして、シリコン基
板(10)にアンチモン(Sb)を拡散させて、n型の埋込
層(12)を形成する。Next, an example of the manufacturing method of the present invention will be described with reference to FIGS. (1) The surface of the p-type silicon substrate (10) is thermally oxidized to about 0.
A silicon oxide film having a thickness of 5 μm is formed, and a predetermined region (upper portion of the buried layer (12)) of the silicon oxide film is selectively removed by photolithography and silicon oxide film etching. Then, using this silicon oxide film as a mask, antimony (Sb) is diffused into the silicon substrate (10) to form an n-type buried layer (12).
【0020】シリコン基板(10)上に1μm〜2μm厚の
エピタキシャル層(14)を形成すると共にエピタキシャル
層(14)の所定の領域にpウェル(図示されない)を形成
する。CVD法により、約100nm厚のシリコン窒化
膜(16)を全面形成し、ホトリソグラフィとシリコン窒化
膜エッチングにより、フィールド領域上のシリコン窒化
膜(16)を除去する。そして、このこのシリコン窒化膜(1
6)をマスクとしてボロンをイオン注入してpチャネルス
トッパ(17)を形成する。このpチャネルはフィールド酸
化膜形成後、高エネルギーイオン注入により形成しても
よい。(図2参照)。An epitaxial layer (1) having a thickness of 1 μm to 2 μm is formed on a silicon substrate (10), and a p-well (not shown) is formed in a predetermined region of the epitaxial layer (14). A silicon nitride film (16) having a thickness of about 100 nm is entirely formed by the CVD method, and the silicon nitride film (16) on the field region is removed by photolithography and silicon nitride film etching. Then, this silicon nitride film (1
Using p) as a mask, boron ions are implanted to form a p-channel stopper (17). This p-channel may be formed by high energy ion implantation after forming the field oxide film. (See FIG. 2).
【0021】(2) シリコン窒化膜(16)をマスクとして、
シリコン基板(10)を熱酸化して約400nm厚のフィー
ルド酸化膜(18)を形成する。その後、シリコン窒化膜(1
6)を剥離して、アクティブ領域上に約10nm厚のシリ
コン酸化膜(20)を形成する。アクテイブ領域を第1のレ
ジスト(26)でマスクし、コレクタコンタクトを形成する
領域(22)および分離領域を形成する領域(24)のシリコン
酸化膜(20)を除去する(図3参照)。(2) Using the silicon nitride film (16) as a mask,
A silicon substrate (10) is thermally oxidized to form a field oxide film (18) having a thickness of about 400 nm. Then, the silicon nitride film (1
6) is peeled off to form a silicon oxide film (20) having a thickness of about 10 nm on the active region. The active region is masked with a first resist (26), and the silicon oxide film (20) in the region (22) for forming a collector contact and the region (24) for forming an isolation region is removed (see FIG. 3).
【0022】本発明によれば、第1のレジスト(26)のプ
ロセスおよびコレクタコンタクトを形成する領域(22)お
よび分離領域を形成する領域(24)のシリコン酸化膜(20)
を除去するプロセスが追加されるが、コレクタコンタク
ト(38)および分離領域(52)の両サイドにフィールド酸化
膜(18)が存在するため、第1のレジスト(26)のマスク合
わせを低精度に行っても、トレンチ(22)(24)が高精度に
形成される。また、シリコン酸化膜(20)膜厚が薄いため
速やかに完了する。この工程はMOSトランジスタ形成
部のゲートと基板をコンタクトする工程(ベリドコンタ
クト)と同時に行えば、プロセスの追加にはならない。According to the present invention, the process of the first resist (26) and the silicon oxide film (20) in the region (22) where the collector contact is formed and the region (24) where the isolation region is formed
However, since the field oxide film (18) exists on both sides of the collector contact (38) and the isolation region (52), the mask alignment of the first resist (26) can be performed with low accuracy. Even if it is performed, the trenches (22) and (24) are formed with high precision. Further, since the silicon oxide film (20) is thin, the process is completed quickly. If this step is performed at the same time as the step of contacting the gate of the MOS transistor formation portion with the substrate (belid contact), no additional process is required.
【0023】(3) 第1のレジスト(26)を剥離した後、C
VD法により約100nm厚の第1層ポリシリコン層を
全面形成し、ホトリソグラフィとポリシリコンエッチン
グによりゲート(42)を形成する。このとき、シリコン酸
化膜(20)はエッチングストッパとして機能し、先のプロ
セスにおいてシリコン酸化膜(20)を除去した領域(22)(2
4)のシリコン基板(10)に約0.2μmの深さのトレンチ
が形成される(以下、それらの領域に使用した符号をト
レンチに使用する)(図4参照)。(3) After removing the first resist (26), C
A first polysilicon layer having a thickness of about 100 nm is entirely formed by the VD method, and a gate (42) is formed by photolithography and polysilicon etching. At this time, the silicon oxide film (20) functions as an etching stopper, and the regions (22) and (2) where the silicon oxide film (20) has been removed in the previous process.
A trench having a depth of about 0.2 μm is formed in the silicon substrate (10) of (4) (hereinafter, the symbols used for those regions are used for the trench) (see FIG. 4).
【0024】(4) トレンチ(22)以外をレジスト(50)でマ
スクし、リンをイオン注入してコレクタコンタクト(38)
を形成する(図5参照)。 (5) トレンチ(24)以外をレジスト(52)でマスクし、ボロ
ンをイオン注入して分離領域(54)を形成する(図6参
照)。 (6) ボロンをイオン注入してnpnトランジスタ(30)の
ベース(32)を形成した後、npnトランジスタ(30)形成
領域をレジスト(56)でマスクし、ボロンイオンを注入し
て、pチャネルMOSトランジスタ(40)のドレイン(44)
およびソース(46)を形成する(図7参照)。(4) A portion other than the trench (22) is masked with a resist (50), and phosphorus is ion-implanted to form a collector contact (38).
Is formed (see FIG. 5). (5) The area other than the trench (24) is masked with a resist (52), and boron is ion-implanted to form an isolation region (54) (see FIG. 6). (6) After ion implantation of boron to form the base (32) of the npn transistor (30), the region where the npn transistor (30) is formed is masked with a resist (56), boron ions are implanted, and the p-channel MOS The drain (44) of the transistor (40)
Then, a source (46) is formed (see FIG. 7).
【0025】このプロセスにより、分離領域(52)に再度
ボロンイオンが注入され、分離領域(52)の表面部が低抵
抗化される。この後、所定の領域をレジストでマスク
し、砒素イオンを注入して図示しないnチャネルMOS
トランジスタのドレインおよびソースを形成する。By this process, boron ions are implanted again into the isolation region (52), and the surface of the isolation region (52) is reduced in resistance. Thereafter, a predetermined region is masked with a resist, and arsenic ions are implanted to form an n-channel MOS (not shown).
Form the drain and source of the transistor.
【0026】(7) pチャネルMOSトランジスタ(40)形
成領域にシリコン酸化膜(58)を形成した後、シリコン酸
化膜(20)の所定の領域(npnトランジスタ(30)のエミ
ッタ(36)上)を開孔する。CVD法により、約100n
m厚の第2層ポリシリコン層を全面形成し、全面に砒素
をイオン注入するホトリソグラフィとポリシリコンエッ
チングにより、ポリシリコンエミッタ電極(34)を形成す
る。このポリシリコンエッチングにより、トレンチ(22)
(24)がさらに深く形成される。ポリシリコンエミッタ電
極(34)を拡散ソースとしてnpnトランジスタ(30)のエ
ミッタ(36)を形成する(図8参照)。(7) After forming a silicon oxide film (58) in the region where the p-channel MOS transistor (40) is formed, a predetermined region of the silicon oxide film (20) (on the emitter (36) of the npn transistor (30)) The hole is opened. About 100n by CVD method
A second polysilicon layer having a thickness of m is formed on the entire surface, and a polysilicon emitter electrode (34) is formed by photolithography in which arsenic is ion-implanted on the entire surface and polysilicon etching. By this polysilicon etching, the trench (22)
(24) is formed deeper. The emitter 36 of the npn transistor 30 is formed using the polysilicon emitter electrode 34 as a diffusion source (see FIG. 8).
【0027】(8) この後、PSG(リン・シリケート・
グラス)(60)を全面形成し、コンタクト開孔した後、ア
ルミニウム電極(62)を形成して図1に示す構造の半導体
装置が完成する。以上、本発明の製造方法の一例を説明
したが、この他、第1層ポリシリコン層とシリコン基板
(10)とのベリドコンタクト形成を利用してトレンチ(22)
(24)を形成することができ、コレクタコンタクト(38)形
成のためのイオン注入も随時行うことが可能である。(8) After this, PSG (phosphorus silicate
A glass (60) is formed on the entire surface, contacts are opened, and then an aluminum electrode (62) is formed to complete the semiconductor device having the structure shown in FIG. The example of the manufacturing method of the present invention has been described above. In addition, the first polysilicon layer and the silicon substrate
Trench (22) utilizing buried contact formation with (10)
(24) can be formed, and ion implantation for forming the collector contact (38) can be performed at any time.
【0028】また、npnトランジスタ(30)のポリシリ
コンエミッタ電極(34)はMOSトランジスタのゲートと
同時に形成することも、エミッタ(36)をnチャネルMO
Sトランジスタのドレイン、ソース形成のためのイオン
注入により形成することもできる。さらにまた、npn
トランジスタ(30)のベース(32)上のシリコン酸化膜(20)
を別途に形成することもできる。さらには、MOSトラ
ンジスタのゲートにポリサイド構造を採用することもで
きる。さらにまた、トレンチ(22)(24)を高深度に形成す
る場合には、トレンチ(22)(24)にポリシリコンを埋設し
て、シリコン基板(10)表面を平坦化することもできる。Further, the polysilicon emitter electrode (34) of the npn transistor (30) can be formed simultaneously with the gate of the MOS transistor, or the emitter (36) can be formed by an n-channel MOS transistor.
It can also be formed by ion implantation for forming the drain and source of the S transistor. Furthermore, npn
Silicon oxide film (20) on base (32) of transistor (30)
Can be separately formed. Furthermore, a polycide structure can be employed for the gate of the MOS transistor. Furthermore, when the trenches (22) and (24) are formed at a high depth, the surface of the silicon substrate (10) can be planarized by burying polysilicon in the trenches (22) and (24).
【0029】[0029]
【発明の効果】MOSトランジスタのポリシリコンゲー
ト、バイポーラトランジスタのポリシリコンエミッタ電
極、あるいはメモリセルの負荷抵抗を構成するポリシリ
コン等のパターニングを利用して埋込層上方にトレンチ
を形成し、このトレンチにバイポーラトランジスタのコ
レクタコンタクトを形成する本発明によれば、エッチン
グプロセスを追加することなく、任意深さのトレンチを
形成することができ、低エネルギー、低ドーズ量のイオ
ン注入により低抵抗のコレクタを形成することができる
利点を有する。また、コレクタコンタクトのアニールを
比較的短時間、低温で行うことができ、コレクタコンタ
クトの横方向拡散が僅少となるため、コレクタコンタク
トとベース間のマスクマージンおよびコレクタコンタク
トと分離領域間のマスクマージンが減少する利点を有す
る。さらには、トレンチが設計位置に高精度に形成され
るため、さらにマスクマージンが減少する利点を有す
る。According to the present invention, a trench is formed above a buried layer using patterning of a polysilicon gate of a MOS transistor, a polysilicon emitter electrode of a bipolar transistor, or polysilicon forming a load resistance of a memory cell. According to the present invention in which a collector contact of a bipolar transistor is formed, a trench having an arbitrary depth can be formed without adding an etching process, and a collector having a low resistance can be formed by ion implantation with a low energy and a low dose. It has the advantage that it can be formed. In addition, the collector contact can be annealed in a relatively short time at a low temperature, and the lateral diffusion of the collector contact becomes small. Therefore, the mask margin between the collector contact and the base and the mask margin between the collector contact and the isolation region are reduced. It has the advantage of being reduced. Furthermore, since the trench is formed at the designed position with high precision, there is an advantage that the mask margin is further reduced.
【図1】本発明の一実施例の断面図。FIG. 1 is a sectional view of one embodiment of the present invention.
【図2】実施例の製造プロセスを説明するための半導体
装置の断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view of the semiconductor device for explaining a manufacturing process according to the embodiment.
【図3】実施例の製造プロセスを説明するための半導体
装置の断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view of the semiconductor device for explaining a manufacturing process according to the embodiment.
【図4】実施例の製造プロセスを説明するための半導体
装置の断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view of the semiconductor device for explaining the manufacturing process of the embodiment.
【図5】実施例の製造プロセスを説明するための半導体
装置の断面図。FIG. 5 is a cross-sectional view of the semiconductor device for describing a manufacturing process according to the embodiment.
【図6】実施例の製造プロセスを説明するための半導体
装置の断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view of the semiconductor device for explaining a manufacturing process according to the embodiment.
【図7】実施例の製造プロセスを説明するための半導体
装置の断面図。FIG. 7 is a sectional view of the semiconductor device for illustrating the manufacturing process of the embodiment.
【図8】実施例の製造プロセスを説明するための半導体
装置の断面図。FIG. 8 is a cross-sectional view of the semiconductor device for explaining the manufacturing process of the example.
【図9】従来の半導体装置の断面図。FIG. 9 is a cross-sectional view of a conventional semiconductor device.
10 シリコン基板 12 埋込層 14 エピタキシャル層 18 フィールド酸化膜 20 シリコン酸化膜 30 バイポーラトランジスタ 32 ベース 34 ポリシリコンエミッタ電極 36 エミッタ 38 コレクタコンタクト 40 MOSトランジスタ 42 ゲート 44 ドレイン 46 ソース 60 PSG 62 アルミニウム電極 Reference Signs List 10 silicon substrate 12 buried layer 14 epitaxial layer 18 field oxide film 20 silicon oxide film 30 bipolar transistor 32 base 34 polysilicon emitter electrode 36 emitter 38 collector contact 40 MOS transistor 42 gate 44 drain 46 source 60 PSG 62 aluminum electrode
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 27/06 H01L 21/8249 H01L 21/8222 H01L 29/732 H01L 21/331 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 27/06 H01L 21/8249 H01L 21/8222 H01L 29/732 H01L 21/331
Claims (5)
込層と、 第1の導電型のエピタキシャル層と、 このエピタキシャル層に形成したバイポーラトランジス
タと、 1層以上のポリシリコン層と、 前記ポリシリコン層のパターニングを利用して、埋込層
上方に形成したトレンチと、 このトレンチに形成したコレクタコンタクトを備える半
導体装置。A second conductive type silicon substrate; a first conductive type buried layer formed in a predetermined region of the silicon substrate; a first conductive type epitaxial layer; A semiconductor device comprising: a bipolar transistor formed as described above; one or more polysilicon layers; a trench formed above a buried layer by using patterning of the polysilicon layer; and a collector contact formed in the trench.
ンジスタのゲートを形成したことを特徴とする請求項1
の半導体装置。2. The MOS transistor according to claim 1, wherein the gate of the MOS transistor is formed by the first polysilicon layer.
Semiconductor device.
て、分離領域のためのトレンチを形成したことを特徴と
する請求項1の半導体装置。3. The semiconductor device according to claim 1, wherein a trench for an isolation region is formed by utilizing patterning of a polysilicon layer.
域に第1の導電型の埋込層を形成するプロセスと、 第1の導電型のエピタキシャル層を形成するプロセス
と、 少なくともコレクタコンタクト上部を除くエピタキシャ
ル層表面にポリシリコンエッチングに対するエッチング
ストッパを選択形成するプロセスと、 ポリシリコン層を全面形成し、これをパターニングする
と共にコレクタコンタクト上のシリコン基板にトレンチ
を形成する1以上のプロセスと、 トレンチに第1の導電型のイオンを注入してコレクタコ
ンタクトを形成するプロセスを少なくとも備える半導体
装置の製造方法。4. A process of forming a buried layer of a first conductivity type in a predetermined region of a silicon substrate of a second conductivity type; a process of forming an epitaxial layer of a first conductivity type; A process of selectively forming an etching stopper for polysilicon etching on the surface of the epitaxial layer excluding the upper portion, one or more processes of forming a polysilicon layer on the entire surface, patterning the same, and forming a trench in the silicon substrate on the collector contact; A method for manufacturing a semiconductor device, comprising at least a process of implanting ions of a first conductivity type into a trench to form a collector contact.
ンおよびソース、あるいはバイポーラトランジスタのエ
ミッタ形成時に、コレクタコンタクトに同時にイオン注
入することを特徴とする請求項4の半導体装置の製造方
法。5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein ions are simultaneously implanted into a collector contact when forming a drain and a source of an n-channel MOS transistor or an emitter of a bipolar transistor.
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