專利名稱：半導(dǎo)體器件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件的制造方法，特別是，涉及具有雙極性晶體管和MOS晶體管的BiCMOS半導(dǎo)體器件的制造方法。
對(duì)于混合配置雙極性晶體管和MOS晶體管的BiCMOS半導(dǎo)體器件的制造方法，在現(xiàn)有技術(shù)中提出了各種方案。
在此，參照附圖來對(duì)其一般的制造方法的一例(第一現(xiàn)有方法)和另一例(第二現(xiàn)有方法)進(jìn)行說明。第一現(xiàn)有方法圖5是說明現(xiàn)有的BiCMOS半導(dǎo)體器件的一般的制造方法的一例(第一現(xiàn)有方法)的圖，是由[工序A]～[工序D]組成的制造工序順序縱截面圖。
在第一現(xiàn)有方法中，如圖5的[工序A]所示的那樣，在半導(dǎo)體襯底(p型半導(dǎo)體襯底)1的預(yù)定區(qū)域中形成元件分離用的絕緣膜2之后，首先，形成npn晶體管的集電極區(qū)域3、基極區(qū)域5、成為高濃度集電極區(qū)域的引出的n+區(qū)域4，接著，形成P阱區(qū)域7。
此后，在半導(dǎo)體襯底1的整個(gè)表面上形成絕緣膜6(參照?qǐng)D5[工序A])。(該絕緣膜6為柵極氧化膜，通過熱氧化膜法形成。)接著，如圖5的[工序B]所示的那樣，在半導(dǎo)體襯底1的整個(gè)表面上形成第一多晶硅膜8，使用感光性樹脂(未圖示)，來除去形成在基極區(qū)域5的預(yù)定區(qū)域上的第一多晶硅膜8，而形成開孔。接著，在包含該開孔的整個(gè)表面上形成第二多晶硅膜9，在該第二多晶硅膜9中導(dǎo)入n型雜質(zhì)(例如As)。
然后，在MOS晶體管、雙極性晶體管的預(yù)定區(qū)域中有選擇地遺留第一多晶硅膜8、n型的第二多晶硅膜9(參照?qǐng)D5[工序B])，分別成為柵極、發(fā)射極。
接著，如圖5的[工序C]所示的那樣，形成側(cè)壁絕緣膜10、絕緣膜11，并且，形成成為pMOS的源極、漏極的p-區(qū)域(未圖示)、p+區(qū)域(未圖示)和成為nMOS的源極、漏極的n-區(qū)域13、n+區(qū)域12。
接著，形成成為雙極性晶體管的接枝基極的p+區(qū)域14、成為集電極區(qū)域的引出的n+區(qū)域15(參照?qǐng)D5[工序C])。
下面，如圖5的[工序D]所示的那樣，在適當(dāng)?shù)臈l件下進(jìn)行熱處理，而形成發(fā)射極區(qū)域32。
接著，在半導(dǎo)體襯底1表面上形成硅化物層33之后，形成層間絕緣層16。接著，在該層間絕緣層16的預(yù)定區(qū)域中形成接觸點(diǎn)，根據(jù)需要來進(jìn)行埋設(shè)，在預(yù)定區(qū)域中形成源極電極26、漏極電極27、基極電極28、發(fā)射極電極29、集電極電極30。由此，制造出圖5的[工序D]所示的BiCMOS半導(dǎo)體器件。第二現(xiàn)有方法圖6是說明現(xiàn)有的BiCMOS半導(dǎo)體器件的一般的制造方法的另一例(第二現(xiàn)有方法)的圖，是由[工序A]～[工序C]組成的制造工序順序縱截面圖。
在第二現(xiàn)有方法中，如圖6的[工序A]所示的那樣，在半導(dǎo)體襯底(p型半導(dǎo)體襯底)1的預(yù)定區(qū)域中形成元件分離用的絕緣膜2之后，形成成為高濃度集電極區(qū)域的引出的n+區(qū)域4，接著，形成N阱區(qū)域(未圖示)，P阱區(qū)域7。
然后，在半導(dǎo)體襯底1的整個(gè)表面上形成絕緣膜6，接著，形成第一多晶硅膜8(參照?qǐng)D6[工序A])。
接著，如圖6的[工序B]所示的那樣，使用感光性樹脂(未圖示)，來在預(yù)定區(qū)域中形成npn晶體管的集電極區(qū)域3和基極區(qū)域5。
接著，如圖6的[工序C]所示的那樣，使用感光性樹脂(未圖示)，來除去形成在基極區(qū)域5的預(yù)定區(qū)域上的第一多晶硅膜8，而形成開孔。接著，在包含該開孔的整個(gè)表面上形成第二多晶硅膜9，在該第二多晶硅膜9中導(dǎo)入n型雜質(zhì)(例如As)。
然后，在MOS晶體管、雙極性晶體管的預(yù)定區(qū)域中有選擇地遺留第一多晶硅膜8、n型的第二多晶硅膜9(參照?qǐng)D6[工序C])，分別成為柵極、發(fā)射極。(并且，該[工序C]與上述第一現(xiàn)有方法中的圖5[工序B]所示的工序相同。)圖6的[工序C]以后，經(jīng)過上述第一現(xiàn)有方法的圖5[工序C]，最終制造出上述的圖5[工序D]所示的構(gòu)造的BiCMOS半導(dǎo)體器件。
比較上述第二現(xiàn)有方法和上述第一現(xiàn)有方法，在上述第一現(xiàn)有方法中，是「在形成基極區(qū)域5之后，形成成為柵極氧化膜的絕緣膜6的方法(即，在形成雙極性晶體管的基極區(qū)域5之后，進(jìn)行MOS晶體管的柵極氧化的方法)」，與此相對(duì)，在第二現(xiàn)有方法中，是「在形成成為柵極氧化膜的絕緣膜6之后，進(jìn)行MOS晶體管的柵極氧化的方法」，在這點(diǎn)上兩者不同。
在第二現(xiàn)有方法中，在「為了保護(hù)MOS部的柵極氧化膜，在形成第一多晶硅膜8之后，形成基極區(qū)域5」這點(diǎn)上，與第一現(xiàn)有方法不同，其他都是相同的工序。第一問題如上述第一現(xiàn)有方法和第二現(xiàn)有方法那樣，在MOS晶體管的制造工序中插入雙極性晶體管的制造工序的“現(xiàn)有BiCMOS半導(dǎo)體器件的制造方法”中，需要增加掩模和制造步驟，而存在其數(shù)量較多，煩雜的問題。
對(duì)于該理由，在以下進(jìn)行說明。
在成本削減的動(dòng)向中，MOS晶體管被簡(jiǎn)化，而且，在標(biāo)準(zhǔn)的MOS晶體管的制造過程中插入雙極性晶體管的制造過程的方法實(shí)際上會(huì)產(chǎn)生困難的問題。例如，當(dāng)在標(biāo)準(zhǔn)的MOS晶體管的制造過程中插入雙極性晶體管的制造過程時(shí)，需要附加掩模和制造步驟。
其附加數(shù)量與想要附加側(cè)的器件的性能有關(guān)。即，把雙極性晶體管、MOS晶體管的哪個(gè)器件作為“附加”的，隨目的而不同，但是，在任一種情況下，如果要確保哪個(gè)器件的性能，都要增加追加掩模數(shù)量、追加制造步驟數(shù)量。第二問題在上述第一現(xiàn)有方法中，如上述那樣，是在形成雙極性晶體管的基極區(qū)域5之后，形成成為MOS晶體管的柵極氧化膜的絕緣膜6的方法(參照上述的圖5[工序A])。
在該方法中所制造的BiCMOS半導(dǎo)體器件中，具有不能得到“高性能雙極性晶體管”的問題。
其理由是在上述第一現(xiàn)有方法中，由于在形成雙極性晶體管的基極區(qū)域之后進(jìn)行MOS晶體管的柵極氧化，通過該柵極氧化，雙極性晶體管的基極區(qū)域的表面濃度顯著降低[參照下述圖7的(A)、(B)，特別是(B)]，由此，集電極和發(fā)射極的耐壓顯著降低。
圖7是表示在形成基極區(qū)域之后進(jìn)行MOS晶體管的柵極氧化的方法(第一現(xiàn)有方法)中的「距基極表面的深度和載流子(carrier)濃度的關(guān)系」的圖(曲線圖)，(A)表示“基極注入之后的濃度剖面”，(B)表示“柵極氧化后的基極濃度剖面”。
如從圖7(B)所看到的那樣，通過柵極氧化，雙極性晶體管的基極區(qū)域的表面濃度顯著降低了。
為了避免上述「基極區(qū)域的表面濃度降低」，需要擴(kuò)大縱向的基極寬度，但是，由此會(huì)對(duì)“通過制造淺接合來提高雙極性晶體管的性能”這樣的技術(shù)解決措施產(chǎn)生致命的缺陷。第三問題在上述第一現(xiàn)有方法中，具有“不能謀求細(xì)微化”這樣的問題。
其理由是集電極和發(fā)射極的耐壓的降低在基極區(qū)域的邊緣部分(即，基極區(qū)域和元件分離用的絕緣膜的接觸部分)上更顯著，由此，必須把發(fā)射極和元件分離用的絕緣膜之間的距離確保在某種程度以上。(如果未能把該距離確保在某種程度以上，會(huì)引起耐壓的降低所引起的“成品率的顯著降低”。)
為了避免上述問題，如上述第二現(xiàn)有方法那樣，“在柵極氧化之后形成基極的方法”是公知的。
但是，在這樣的方法(第二現(xiàn)有方法)中，為了保護(hù)MOS部的柵極氧化膜，需要在形成第一多晶硅膜8之后形成集電極區(qū)域3、基極區(qū)域5(參照上述圖6[工序B])，由此，需要提高離子注入的能量。其結(jié)果，由于縱向的基極寬度加寬(參照下述圖9)，不能得到高性能的雙極性晶體管。
圖9是表示上述第二現(xiàn)有方法(在形成第一多晶硅膜之后形成基極區(qū)域的方法)中的「距基極表面的深度和載流子濃度的關(guān)系」的圖(曲線圖)，表示“基極雜質(zhì)濃度剖面”。
如從該圖9所看到的那樣，基極寬度(基極的深度方向的寬度)加寬了。
在考慮了現(xiàn)有的BiCMOS半導(dǎo)體器件的制造方法(第一、第二現(xiàn)有方法)中的上述第一～第三問題的基礎(chǔ)上提出本發(fā)明。本發(fā)明的目的是提供BiCMOS半導(dǎo)體器件的制造方法第一，提高雙極性晶體管的性能，而不附加掩模數(shù)量并且不對(duì)MOS晶體管產(chǎn)生影響，而且，確保穩(wěn)定的成品率；第二，實(shí)現(xiàn)特性的穩(wěn)定化和可靠性的提高，而不使雙極性晶體管的性能變差。
即，本發(fā)明提供BiCMOS半導(dǎo)體器件的制造方法，通過用至少3層的多晶硅形成MOS晶體管的柵極部分，而容易地插入雙極性晶體管，共用柵極和發(fā)射極，并且實(shí)現(xiàn)特性的穩(wěn)定化、可靠性的提高，而不會(huì)使雙極性晶體管的性能變差。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體器件(BiCMOS半導(dǎo)體器件)的制造方法，特別涉及具有雙極性晶體管和MOS晶體管的BiCMOS半導(dǎo)體器件的制造方法，包括以下工序(1)在第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體襯底(p型半導(dǎo)體襯底)上有選擇地形成分離用絕緣膜的下序；(2)有選擇地形成成為雙極性晶體管的高濃度集電極區(qū)域的引出的第二導(dǎo)電型的區(qū)域(n+區(qū)域)的工序；(3)形成MOS晶體管的第一導(dǎo)電型的阱區(qū)域和第二導(dǎo)電型的阱區(qū)域的工序；(4)在包含上述第一導(dǎo)電型的阱區(qū)域和第二導(dǎo)電型的阱區(qū)域的半導(dǎo)體襯底的整個(gè)表面上形成絕緣膜和第一多晶硅膜的工序；(5)有選擇地除去形成雙極性晶體管的區(qū)域的上述第一多晶硅膜的工序；(6)在除去了上述第一多晶硅膜的區(qū)域中形成第二導(dǎo)電型的區(qū)域(集電極區(qū)域)；(7)在上述第二導(dǎo)電型的區(qū)域(集電極區(qū)域)中形成第一導(dǎo)電型的區(qū)域(基極區(qū)域)的工序；(8)在包含上述第一多晶硅膜和上述第一導(dǎo)電型的區(qū)域(基極區(qū)域)的半導(dǎo)體襯底的整個(gè)表面上形成第二多晶硅膜的工序；(9)除去上述第一導(dǎo)電型的區(qū)域(基極區(qū)域)上的預(yù)定區(qū)域的上述第二多晶硅膜和上述絕緣膜而形成開孔的工序；(10)在包含上述開孔的半導(dǎo)體襯底的整個(gè)表面上，·形成第三多晶硅膜，在上述第三多晶硅膜中導(dǎo)入第二導(dǎo)電型的雜質(zhì)的工序，或者，在該工序的基礎(chǔ)上還有·形成摻雜了第二導(dǎo)電型的雜質(zhì)的多晶硅膜(n+多晶硅膜)的工序；(11)在上述第一導(dǎo)電型的阱區(qū)域和第二導(dǎo)電型的阱區(qū)域的預(yù)定區(qū)域中，有選擇地遺留第一、第二、第三多晶硅膜，另一方面，有選擇地遺留第二、第三多晶硅膜以便于對(duì)著在上述第一導(dǎo)電型的區(qū)域(基極區(qū)域)上的預(yù)定區(qū)域中形成的開孔延伸的工序。](權(quán)利要求1，權(quán)利要求4)。
本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體器件(BiCMOS半導(dǎo)體器件)的制造方法，其特征在于，·在上述(7)的工序中，使用“B”或“BF2”作為在第二導(dǎo)電型的區(qū)域(集電極區(qū)域)中形成第一導(dǎo)電型的區(qū)域(基極區(qū)域)時(shí)的p型雜質(zhì)；·上述(10)的工序中的第二導(dǎo)電型的雜質(zhì)是磷(P)或砷(As)。
當(dāng)具體說明本發(fā)明時(shí)，首先，在p型半導(dǎo)體襯底上形成元件分離用絕緣膜、雙極性晶體管的n+集電極(n+區(qū)域)、MOS部的阱區(qū)域，然后，形成柵極氧化膜，接著，形成第一多晶硅膜。
接著，有選擇地除去僅形成雙極性晶體管的區(qū)域的第一多晶硅膜，僅通過上述柵極氧化膜，同時(shí)形成集電極區(qū)域、基極區(qū)域。
接著，在整個(gè)表面上形成第二多晶硅膜之后，有選擇地除去基極區(qū)域的預(yù)定區(qū)域上的第二多晶硅膜和上述柵極氧化膜，而形成開孔。接著，在包含該開孔的整個(gè)表面上形成第三多晶硅膜，導(dǎo)入n型雜質(zhì)。
在導(dǎo)入n型雜質(zhì)之后，在預(yù)定區(qū)域中形成MOS晶體管的柵極和雙極性晶體管的發(fā)射極。
根據(jù)上述方法(本發(fā)明所涉及的方法)，能夠在柵極氧化后，僅通過柵極氧化膜來形成基極，而能夠不必附加掩模來把雙極性晶體管插入MOS過程中。
而且，能夠不使雙極性晶體管的性能變差，來與現(xiàn)有方法相比謀求性能的提高，并且能夠確保高的成品率。
本發(fā)明所涉及的方法與上述第二現(xiàn)有方法(形成第一多晶硅膜后形成基極區(qū)域的方法)不同，是有選擇地除去僅形成雙極性晶體管的區(qū)域的第一多晶硅膜，僅通過柵極氧化膜來形成基極區(qū)域的方法。
這樣，本發(fā)明不會(huì)象第二現(xiàn)有方法那樣擴(kuò)大基極寬度(基極的深度方向的寬度)(參照下面的圖8)。
圖8是表示由本發(fā)明所涉及的方法所形成的基極區(qū)域中的「距基極表面的深度和載流子濃度的關(guān)系」的圖，表示“基極雜質(zhì)濃度剖面”。
從該圖8與上述圖9(第二現(xiàn)有方法“基極雜質(zhì)濃度剖面”)的對(duì)比可以看出，基極寬度(基極的深度方向的寬度)沒有擴(kuò)大。
本發(fā)明的這些和其他的目的、優(yōu)點(diǎn)及特征將通過結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例的描述而得到進(jìn)一步說明。在這些附圖中

圖1是說明本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體器件的制造方法的一個(gè)實(shí)施例(第一實(shí)施例)的圖，是由[工序A]～[工序C]組成的制造工序順序縱截面圖2是接著圖1[工序C]的由[工序D]～[工序F]組成的制造工序順序縱截面圖；圖3是接著圖2[工序F]的由[工序G]～[工序I]組成的制造工序順序縱截面圖；圖4是說明本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體器件的制造方法的另一個(gè)實(shí)施例(第二實(shí)施例)的圖，是由[工序A]～[工序B]組成的制造工序順序縱截面圖；圖5是說明現(xiàn)有的BiCMOS半導(dǎo)體器件的一般的制造方法的一個(gè)例子(第一現(xiàn)有方法)的圖，是由[工序A]～[工序D]組成的制造工序順序縱截面圖；圖6是說明現(xiàn)有的BiCMOS半導(dǎo)體器件的一般的制造方法的另一個(gè)例子(第二現(xiàn)有方法)的圖，是由[工序A]～[工序C]組成的制造工序順序縱截面圖；圖7是第一現(xiàn)有方法(在形成基極區(qū)域之后進(jìn)行MOS晶體管的柵極氧化的方法)所產(chǎn)生的曲線圖，(A)表示“基極注入之后的濃度剖面”，(B)表示“柵極氧化后的基極濃度剖面”；圖8是表示用本發(fā)明所涉及的BiCMOS半導(dǎo)體器件的制造方法所形成的基極區(qū)域中的“基極雜質(zhì)濃度剖面”的圖；圖9是表示第二現(xiàn)有方法(在柵極氧化之后形成基極區(qū)域的方法)所產(chǎn)生的“基極雜質(zhì)濃度剖面”的圖。
下面，參照附圖來對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例(第一、第二實(shí)施例)進(jìn)行說明。第一實(shí)施例圖1～圖3是說明本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體器件的制造方法的一個(gè)實(shí)施例(第一實(shí)施例)的圖，是由[工序A]～[工序I]組成的制造工序順序縱截面圖。
第一實(shí)施例所涉及的半導(dǎo)體器件的制造方法，如圖1的[工序A]所示的那樣，在半導(dǎo)體襯底(p型半導(dǎo)體襯底)1上有選擇地形成元件分離用的絕緣膜(區(qū)域氧化膜)2，分離元件區(qū)域。(如果該絕緣膜2為5000左右，則足夠了。)下面，如圖1的[工序B]所示的那樣，在半導(dǎo)體襯底1的預(yù)定區(qū)域中形成成為高濃度集電極區(qū)域的引出的n+區(qū)域4、MOS晶體管的P阱區(qū)域7和N阱區(qū)域(未圖示)。(在這一形成過程中，使用離子注入法，接著，根據(jù)需要增加熱處理。)接著，在半導(dǎo)體襯底1的整個(gè)表面上形成作為柵極氧化膜的絕緣膜6。(該絕緣膜6形成為使熱氧化膜具有從100左右到160程度的膜厚。)此后，在包含上述絕緣膜6的半導(dǎo)體襯底1的整個(gè)表面上形成第一多晶硅膜8。(該第一多晶硅膜8用于保護(hù)作為柵極氧化膜的絕緣膜6而防止感光性樹脂等的剝離等，作為其膜厚，500～1000是足夠的。)下面，如圖1的[工序C]所示的那樣，使用感光性樹脂19而僅在形成雙極性晶體管的區(qū)域中有選擇地除去第一多晶硅膜8，而形成開孔。
如果在該開孔的形成過程中使用各向異性腐蝕，第一多晶硅膜8就能容易地進(jìn)行蝕刻。但是，由于在后工序中通過離子注入法來形成集電極區(qū)域3、基極區(qū)域5(參照下述圖2[工序D])，就需要遺留作為柵極氧化膜的絕緣膜6。這樣，與絕緣膜6的選擇比必須足夠大的。(該選擇比最好為“＞100”。)在開孔后，使感光性樹脂19作為掩模，通過離子注入法注入離子(例如，P，B) (參照?qǐng)D1[工序C])，如圖2[工序D]所示的那樣，形成集電極區(qū)域3和基極區(qū)域5。
作為集電極區(qū)域3形成時(shí)的離子注入的條件，對(duì)于發(fā)射極-集電極之間的必要的耐壓，以能量700～2000KeV；削平(ド-ズ)量1.0～9.0×1013/cm2程度來形成n型雜質(zhì)例如P。而且，根據(jù)需要來增加適當(dāng)?shù)耐嘶稹?br> 另一方面，作為基極區(qū)域5形成中的離子注入的條件，以能量10～30KeV；削平量1.0～5.0×1013/cm2程度來形成n型雜質(zhì)例如B。此時(shí)，雖然在成為高濃度集電極區(qū)域的引出的n+區(qū)域4中導(dǎo)入n型雜質(zhì)，而n+區(qū)域4一方是高濃度的，沒有特別的問題。(而且，作為上述p型雜質(zhì)，可以使用“BF2”)
下面，如圖2的[工序D]所示的那樣，在包含集電極區(qū)域3、基極區(qū)域5的半導(dǎo)體襯底1的整個(gè)表面上，形成第二多晶硅膜9。(該第二多晶硅膜9為在基極區(qū)域5內(nèi)形成的發(fā)射極的掩模，其膜厚為500～1000或以上。)接著，如圖2的[工序E]所示的那樣，使用感光性樹脂20，來在基極區(qū)域5的預(yù)定區(qū)域(形成發(fā)射極的部分)開孔。
在該開孔的情況下，雖然使用各向異性腐蝕，但是，該蝕刻需要用絕緣膜6來停止。(其理由是不產(chǎn)生各向異性蝕刻所引起的損傷。當(dāng)由損傷所引起的缺陷產(chǎn)生時(shí)，出現(xiàn)器件泄露的問題。因此，與絕緣膜6的選擇比必須足夠大的。該選擇比最好為“＞100”。)下面，如圖2的[工序F]所示的那樣，在包含上述開孔的半導(dǎo)體襯底1的整個(gè)表面上形成第三多晶硅膜21。
在形成該第三多晶硅膜21時(shí)，為了除去在上述開孔部存在的絕緣膜6，用氫氟酸等進(jìn)行前處理(參照?qǐng)D2[工序E])。
因此，由于發(fā)射極·基極之間的絕緣僅是絕緣膜6，則由于上述前處理，雙極性晶體管區(qū)域的絕緣膜6不會(huì)劣化，因此，上述圖2的[工序D]中的第二多晶硅膜9的形成需要使其膜厚為500～1000?；蛞陨?。
另一方面，在上述圖2的[工序F]中的第三多晶硅膜21的膜厚可以是適當(dāng)?shù)暮穸?，而柵極、發(fā)射極總計(jì)的厚度為1500～3000程度是足夠的。
在該第一實(shí)施例中，表示了僅形成柵極、發(fā)射極總計(jì)的多晶硅的情況。
但是，并不一定僅形成柵極、發(fā)射極總計(jì)的多晶硅，也可以例如在第三多晶硅膜21上形成鎢或鎢硅等金屬。
然后，如圖2的[工序F]所示的那樣，使用離子注入法在第三多晶硅膜21中注入n型雜質(zhì)(例如“As”)。
作為離子注入條件，最好是能量30～70KeV；削平量1.0×1015～1.0×1016/cm2程度。
然后，第一、第二和第三多晶硅膜8，9和21被圖形化以形成用于MOS晶體管的柵極和用于雙極性晶體管的發(fā)射極，如圖3中步驟G所示。
下面，如圖3的[工序G]所示的那樣，在包含雙極性晶體管的發(fā)射極、MOS晶體管的柵極的整個(gè)表面上形成絕緣膜，來進(jìn)行蝕刻，而在發(fā)射極、柵極的側(cè)面上形成絕緣膜24。(該絕緣膜24可以為1000～2000程度。
通過上述蝕刻，遺留一部分區(qū)域，而除去絕緣膜6，以形成新的絕緣膜23(參照?qǐng)D3[工序G])。(該絕緣膜23其膜厚為100～300是足夠的，而且，熱氧化膜可以是CVD膜。)然后，如圖3的[工序G]所示的那樣，使用感光性樹脂22通過離子注入法來形成nMOS的源極、漏極區(qū)域的n+區(qū)域12、n-區(qū)域13(參照下述的圖3[工序H])。
此時(shí)，在雙極性晶體管的n+區(qū)域15中導(dǎo)入雜質(zhì)?？梢允褂谩癆s”或“P”作為雜質(zhì)，分別選擇適當(dāng)?shù)哪芰俊⑾髌搅?，但是，重點(diǎn)是在MOS特性上。
下面，如圖3的[工序H]所示的那樣，使用感光性樹脂25通過離子注入法，而形成p MOS的源極、漏極區(qū)域的p+區(qū)域、p-區(qū)域(都未圖示)和成為雙極性晶體管的GB(接枝基極)的p+區(qū)域14(參照?qǐng)D2[工序I])。通常使用“BF2”作為雜質(zhì)，選擇適當(dāng)?shù)哪芰?、削平量，但是，在此情況下，重點(diǎn)必須放在MOS特性上。
然后，通過離子注入等形成條件，并且，考慮必要的性能等來進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚恚纬砂l(fā)射極區(qū)域32(參照?qǐng)D3[工序I])。
接著，如圖3的[工序I]所示的那樣，在MOS晶體管的源極(n+區(qū)域12)、漏極(n+區(qū)域12)的各表面和雙極性晶體管的基極(p+區(qū)域14)、發(fā)射極、集電極(n+區(qū)域15)的各表面上形成硅化物層33。
接著，在整個(gè)表面上形成層間絕緣層16之后，在MOS晶體管、雙極性晶體管的預(yù)定區(qū)域中形成開孔，分別形成源極電極26、漏極電極27、柵極電極(未圖示)、基極電極28、發(fā)射極電極29、集電極電極30，由此，得到BiCMOS半導(dǎo)體器件(參照?qǐng)D3[工序I])。第二實(shí)施例圖4是說明本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體器件的制造方法的另一個(gè)實(shí)施例(第二實(shí)施例)的圖，是由[工序A]～[工序B]組成的制造工序順序縱截面圖。
在第二實(shí)施例中，與上述第一實(shí)施例相同，在半導(dǎo)體襯底1上依次形成元件分離用的絕緣膜(區(qū)域氧化膜)2、成為高濃度集電極區(qū)域的引出的n+區(qū)域4、P阱區(qū)域7、作為柵極氧化膜的絕緣膜6、第一多晶硅膜8、集電極區(qū)域3、基極區(qū)域5、第二多晶硅膜9(參照上述的圖1[工序A]～[工序C]和圖2的[工序D])。
下面，如圖4的[工序A]所示的那樣，使用感光性樹脂20，來在基極區(qū)域5的預(yù)定區(qū)域(形成發(fā)射極的部分)上設(shè)置開孔。
接著，如圖4的[工序B]所示的那樣，在包含上述開孔的半導(dǎo)體襯底1的整個(gè)表面上形成作為導(dǎo)入n型雜質(zhì)的多晶硅膜的n+多晶硅膜31。(使用“As”或“P”作為上述n型雜質(zhì)。作為其濃度，需要5.0×1019～1.0×1021/cm3程度。)圖4的[工序B]以后(n+多晶硅膜31形成以后)，經(jīng)過上述第一實(shí)施例中的上述圖3[工序G]～[工序H]，最終制造出上述圖3[工序I]所示的構(gòu)造的BiCMOS半導(dǎo)體器件。
在該第二實(shí)施例中，形成上述第一實(shí)施例的圖2的[工序F]中的「第三多晶硅膜21，使用離子注入法而導(dǎo)入n型雜質(zhì)(As)」，在此基礎(chǔ)上，在「形成導(dǎo)入n型雜質(zhì)的多晶硅膜(n+多晶硅膜31」這點(diǎn)上不同，其他與上述第一實(shí)施例相同。
本發(fā)明，如上述詳細(xì)記載的那樣，其特征在于，把MOS晶體管的柵極構(gòu)造作為三層構(gòu)造，在MOS晶體管的制造過程中簡(jiǎn)單地插入雙極性晶體管，而在柵極氧化后，僅通過該柵極氧化膜(薄的氧化膜)，來形成基極區(qū)域，由此，產(chǎn)生這樣的效果不必附加掩模數(shù)量，不會(huì)給MOS晶體管產(chǎn)生影響，而能夠提高雙極性晶體管的性能，進(jìn)而能夠確保穩(wěn)定的成品率。而且，能夠謀求雙極性晶體管的細(xì)微化。
根據(jù)本發(fā)明，能夠把雙極性晶體管的性能改善50％程度，把現(xiàn)有技術(shù)中的40～50％程度的成品率穩(wěn)定在90％以上。
由于基極區(qū)域邊緣部分不會(huì)出現(xiàn)泄露，從而能夠?qū)崿F(xiàn)細(xì)微化。而且，在本發(fā)明中，如上述第二實(shí)施例那樣，在使用導(dǎo)入n型雜質(zhì)的多晶硅膜的情況下，上述效果更加顯著。
選擇圖2作為摘要附圖附圖中的標(biāo)號(hào)說明在圖1中[工序A]2元件分離用絕緣膜1半導(dǎo)體襯底[工序B]6絕緣膜8第一多晶硅膜4n+區(qū)域7P阱區(qū)域[工序C]19感光性樹脂在圖2中[工序D]9第二多晶硅膜5基極區(qū)域3集電極區(qū)域[工序E]20感光性樹脂[工序F]21第三多晶硅膜在圖3中[工序G]22感光性樹脂23絕緣膜24絕緣膜[工序H]13n-區(qū)域12n+區(qū)域15n+區(qū)域25感光性樹脂[工序I]26源極電極27漏極電極28基極電極29發(fā)射極電極30集電極電極33硅化物層14p+區(qū)域32發(fā)射極區(qū)域在圖4中[工序A]6絕緣膜8第一多晶硅膜9第二多晶硅膜20感光性樹脂2元件分離用絕緣膜7P阱區(qū)域1半導(dǎo)體襯底5基極區(qū)域3集電極區(qū)域4n+區(qū)域[工序B]31n+多晶硅膜在圖5中[工序A]6絕緣膜2元件分離用絕緣膜5基極區(qū)域4n+區(qū)域47P阱區(qū)域1半導(dǎo)體襯底3集電極區(qū)域[工序B]8第一多晶硅膜9第二多晶硅膜[工序C]10側(cè)壁絕緣膜11絕緣膜14p+區(qū)域15n+區(qū)域13n-區(qū)域12n+區(qū)域[工序D]26源極電極27漏極電極28基極電極29發(fā)射極電極30集電極電極33硅化物層32發(fā)射極區(qū)域在圖6中[工序A]8第一多晶硅膜2元件分離用絕緣膜6絕緣膜7P阱區(qū)域1半導(dǎo)體襯底4n+區(qū)域5基極區(qū)域3集電極區(qū)域[工序C]9第二多晶硅膜8第一多晶硅膜5基極區(qū)域
權(quán)利要求
1.BiCMOS半導(dǎo)體器件的制造方法，所述BiCMOS半導(dǎo)體器件具有雙極性晶體管和MOS晶體管，其特征在于，包括(1)在第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體襯底上有選擇地形成分離用絕緣膜的工序；(2)有選擇地形成成為雙極性晶體管的高濃度集電極區(qū)域的引出的第二導(dǎo)電型的區(qū)域的工序；(3)形成MOS晶體管的第一導(dǎo)電型的阱區(qū)域和第二導(dǎo)電型的阱區(qū)域的工序；(4)在包含上述第一導(dǎo)電型的阱區(qū)域和第二導(dǎo)電型的阱區(qū)域的半導(dǎo)體襯底的整個(gè)表面上形成絕緣膜和第一多晶硅膜的工序；(5)有選擇地除去形成雙極性晶體管的區(qū)域的上述第一多晶硅膜的工序；(6)在除去了上述第一多晶硅膜的區(qū)域中形成第二導(dǎo)電型的區(qū)域；(7)在上述第二導(dǎo)電型的區(qū)域中形成第一導(dǎo)電型的區(qū)域的工序；(8)在包含上述第一多晶硅膜和上述第一導(dǎo)電型的區(qū)域的半導(dǎo)體襯底的整個(gè)表面上形成第二多晶硅膜的工序；(9)除去上述第一導(dǎo)電型的區(qū)域上的預(yù)定區(qū)域的上述第二多晶硅膜和上述絕緣膜而形成開孔的工序；(10)在包含上述開孔的半導(dǎo)體襯底的整個(gè)表面上，形成第三多晶硅膜，在上述第三多晶硅膜中導(dǎo)入第二導(dǎo)電型的雜質(zhì)的工序；(11)在上述第一導(dǎo)電型的阱區(qū)域和第二導(dǎo)電型的阱區(qū)域的預(yù)定區(qū)域中，有選擇地遺留第一、第二、第三多晶硅膜，另一方面，有選擇地遺留第二、第三多晶硅膜以便于對(duì)著在上述第一導(dǎo)電型的區(qū)域上的預(yù)定區(qū)域中形成的開孔延伸的工序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，在上述(7)的工序中，使用“B”或“BF2”作為在第二導(dǎo)電型的區(qū)域中形成第一導(dǎo)電型的區(qū)域時(shí)的p型雜質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，上述(10)的工序中的“在第三多晶硅膜中導(dǎo)入的第二導(dǎo)電型的雜質(zhì)”是磷(P)或砷(As)。
4.半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，在包含上述(1)～(11)的工序的權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法中，在上述(10)的工序中還有(10’)在包含上述開孔的半導(dǎo)體襯底的整個(gè)表面上，形成摻雜了第二導(dǎo)電型的雜質(zhì)的多晶硅膜的工序。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，上述第二導(dǎo)電型的雜質(zhì)是磷(P)或砷(As)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種雙極CMOS半導(dǎo)體器件的制造方法,不增加掩模數(shù)量,能夠提高雙極晶體管的性能,并確保穩(wěn)定的特性和高的成品率。使柵極構(gòu)造為三層構(gòu)造,在MOS晶體管的制造過程中插入雙極性晶體管,由此,在柵極氧化后,僅通過該柵極氧化膜(薄的氧化膜),來形成基極區(qū)域。
文檔編號(hào)H01L21/70GK1208251SQ9811716
公開日1999年2月17日 申請(qǐng)日期1998年8月12日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月12日
發(fā)明者巖本泰彥 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社