JP2001168007A - エピタキシャル成長方法及び半導体素子 - Google Patents

エピタキシャル成長方法及び半導体素子

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JP2001168007A
JP2001168007A JP34894299A JP34894299A JP2001168007A JP 2001168007 A JP2001168007 A JP 2001168007A JP 34894299 A JP34894299 A JP 34894299A JP 34894299 A JP34894299 A JP 34894299A JP 2001168007 A JP2001168007 A JP 2001168007A
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JP
Japan
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epitaxial growth
silicon
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pattern
oxide film
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JP34894299A
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Hideyuki Yoshikawa
秀之 吉川
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Tokin Corp
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Tokin Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 シリコンのエピタキシャル成長後のフォトリ
ソグラフィ工程でのパターン合わせが可能となる、エピ
タキシャル成長方法を得る。 【解決手段】 シリコン基板表面に、複数回のシリコン
エピタキシャル成長を行って半導体素子を作製するエピ
タキシャル成長方法であって、前記Nシリコンエピタ
キシャル成長層2の表面に、シリコン酸化膜によるパタ
ーンを形成し、フォトリソグラフィ法によって、前記N
シリコンエピタキシャル成長層2表面上に部分的な酸
化膜領域を形成し、前記工程後のシリコン基板上に埋込
シリコンエピタキシャル成長層6を行い、前記酸化膜パ
ターン3”を用いて、後工程でのパターン合わせを行う
エピタキシャル成長方法とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子の製造
における、シリコンのエピタキシャル成長方法及びこれ
を用いて製造した半導体素子に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のパターンを有するシリコン基板上
に、シリコンのエピタキシャル成長を行う方法につい
て、以下説明する。
【0003】ここで、シリコン基板の伝導型がN型であ
って、シリコン基板上のパターン部に形成されている不
純物拡散の伝導型がP型であり、埋込を行うシリコンエ
ピタキシャル成長層の伝導型がN型の場合を例として説
明する。
【0004】従来、N型シリコン基板の表面にN型のシ
リコンをエピタキシャル成長させる場合、シリコンエピ
タキシャル成長の基板となるシリコン基板(以下、Su
bと称する)表面にP型の拡散部が施されている場合、
前記拡散部からのP型不純物(ボロン等)の飛び出しの
ため、得られるエピタキシャル層の不純物濃度がN型の
埋込エピにもかかわらず、P型になったり、あるいは、
エピタキシャル成長層の不純物濃度がばらついたり、又
は、所望の不純物濃度が得られないという問題点があっ
た。
【0005】そこで、埋込みシリコンエピタキシャル成
長においては、シリコンエピタキシャル成長の成長源
に、四塩化珪素を用いて、埋込み無しの場合、1155
℃に対し、埋込にシリコンエピタキシャル成長の場合に
は、1000℃から1100℃までの範囲に成長温度を
下げる。これによって、逆伝導型の不純物拡散部からの
ボロン等の飛び出しを減らし、シリコンエピタキシャル
成長を行なっていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、成長温
度を下げて、シリコンエピタキシャル成長を行うこと
は、エピタキシャルシリコンの結晶性を損なうととも
に、埋込エピにおいて、シリコンエピタキシャル成長後
の表面パターンが、Sub側のパターンから位置も形状
も変化するといった現象を引き起こしていた。
【0007】上記問題点を、一般にパターンシフトと呼
ぶ。これは、Subに拡散によるパターンを形成する際
に、Sub表面の酸化、エッチング等を行うことでSu
b表面に数nmの段差を形成している部分が、埋込エピ
の際に位置や形状が変化するためである。半導体工程に
おいて、このパターンシフトがあると、次のフォトリソ
グラフィ工程においてパターンの正確な合わせが難しく
なる。これらを解決するためには、従来、Subの結晶
方位を<100>面から数度ずらしたSubを用いた
り、モノシランを成長源に用いることで対処してきた。
【0008】しかしながら、これらの方法では、シフト
量を前もって他のシリコン基板によって確認すること
で、実際の製品を埋込エピした場合のシフト量を推定し
て行うため、シリコン基板毎にシフト量が変化した場合
の調整は不可能であり、パターンが微細化すればするほ
ど、完全なパターン合わせが難しくなる問題点があっ
た。
【0009】これについて、以下、図面を用いて説明す
る。
【0010】従来の埋込エピタキシャル成長方法につい
て、図3に示す。図3(a)は、N シリコンエピタキ
シャル成長層を有するNシリコン基板1の平面図と断
面図であり、図3(b)は、酸化膜3とレジストパター
ン4を形成した状態の平面図と断面図であり、図3
(c)は、レジスト除去後の状態を示す平面図と断面図
であり、図3(d)は、選択的にP拡散層5を拡散し
た状態を示す平面図と断面図であり、図3(e)は、先
の基板を、エピタキシャル成長炉に投入し、埋込シリコ
ンエピタキシャル成長層6形成した状態を示す平面図と
断面図である。
【0011】図3(e)では、P拡散層5に対応す
る、シリコンエピタキシャル成長層が右上にずれている
が、エピタキシャル成長後には、このずれは確認不可能
であった。即ち、完全なパターン合わせが難しくなる問
題点があった。
【0012】このように、従来のエピタキシャル成長方
法では、次工程以降のフォトリソグラフィ工程における
正確なパターン合わせが不可能であった。
【0013】従って、本発明の目的は、シリコンのエピ
タキシャル成長後のフォトリソグラフィ工程でのパター
ン合わせが可能となる、エピタキシャル成長方法及びこ
れを用いて製造した半導体素子を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明によるエピタキシ
ャル成長は、シリコン基板表面に、シリコン層をエピタ
キシャル成長させる方法において、前記シリコンウエハ
ー表面にパターンが形成されているシリコン基板上に、
部分的に酸化膜を付けて、シリコンエピタキシャル成長
を行うことでエピタキシャル成長後のフォトリソグラフ
ィ工程におけるパターン合わせを可能とするものであ
る。
【0015】本発明は、このような従来方法に変わり、
埋込エピ時にSub表面のパターン上に一部のみ酸化膜
を形成し、その上にシリコンエピタキシャル成長を行う
ことで、酸化膜の無いところには通常のエピタキシャル
成長が行われ、酸化膜上はエピタキシャル成長が行われ
ないことで、Subのパターンがエピタキシャル成長後
にもエピタキシャル成長に左右されずに確認できる。
【0016】そこで、この部分において、次工程以降の
フォトリソグラフィ工程のパターン合わせを行うこと
で、パターンのずれのない埋込エピタキシャル成長が可
能となる。
【0017】本発明によるエピタキシャル成長を用いる
と、従来のようなパターンシフト軽減のために行ってい
たエピタキシャル成長の成長速度を低下させる必要が無
い。これにより、エピタキシャル成長の成長時間も短く
なる。又、エピタキシャル成長時間が短いので、シリコ
ン基板の熱履歴も短くなり、シリコン基板の反り、スリ
ップ(格子欠陥)も発生しにくくなり、これを用いた半
導体素子の品質も向上する。
【0018】即ち、本発明は、シリコン基板表面に、複
数回のシリコンエピタキシャル成長を行って半導体素子
を作製するエピタキシャル成長方法であって、前記シリ
コンエピタキシャル成長層の表面に、シリコン酸化膜に
よるパターンを形成し、フォトリソグラフィ法によっ
て、前記シリコンエピタキシャル成長層表面上に部分的
な酸化膜領域を形成し、前記工程後のシリコン基板上に
シリコンエピタキシャル成長を行い、前記酸化膜領域を
用いて、後工程でのパターン合わせを行うエピタキシャ
ル成長方法である。
【0019】また、本発明は、前記エピタキシャル成長
方法において、部分的な酸化膜領域は、シリコン層上に
て複数個設けられているエピタキシャル成長方法であ
る。
【0020】また、本発明は、前記エピタキシャル成長
方法を用いて製造してなる静電誘導型トランジスタまた
は縦型電界効果トランジスタまたはIGBTのいずれか
の半導体素子である。
【0021】
【実施例】本発明の実施例による、エピタキシャル成長
方法及びこれを用いて製造した半導体素子について、以
下説明する。
【0022】図1に、本発明の実施例のエピタキシャル
成長方法の説明図を示す。図1(a)は、N型のN
リコンエピタキシャル成長層2を有するNシリコン基
板1の平面図と断面図であり、図1(b)は、レジスト
パターン4を示す平面図と断面図であり、図1(c)
は、レジスト除去後の状態を示す平面図と断面図であ
り、図1(d)は、選択的にP拡散層5を拡散した状
態を示す平面図と断面図であり、図1(e)は、再度レ
ジストパターン4aを形成した状態を示す平面図と断面
図である。
【0023】図1(a)は、N型のNシリコンエピタ
キシャル成長層2を有するNシリコン基板1の平面図
と断面図を示している。図1にて、Nシリコン基板1
は、N型の不純物濃度1×1020cm−3、厚み48
0μmのシリコン基板であり、その上にN型の不純物濃
度1×1014cm−3厚み50μmのNシリコンエ
ピタキシャル成長層2が、エピタキシャル成長されてい
る。
【0024】図1(b)は、前記基板を全面酸化し、フ
ォトリソグラフィ技術によって表面にレジストパターン
4を形成した状態を示す平面図と断面図である。
【0025】図1(c)は、前記基板を化学薬品のバッ
ファト゛弗酸を用いてレジストパターン4によって保護さ
れていない酸化膜を除去した後に、硫酸によってレジス
トを除去した状態を示す平面図と断面図である。
【0026】図1(d)は、前記基板に、窒化ボロン等
のP型拡散源を用い、選択的にP拡散層5を拡散形成
した状態である。
【0027】図1(e)は、図1(d)における酸化膜
パターン3”を、バッファド弗酸によって全面除去した
後に基板を全面酸化し、再度フォトリソグラフィ技術に
よって、図1(e)のように、部分的にレジストパター
ン4aを再形成した状態を示す平面図と断面図である。
【0028】図2は、本発明の実施例のエピタキシャル
成長方法の次の工程の説明図である。図2(a)は、先
の酸化膜パターン3”の内、レジストパターン4aによ
って保護されていない部分をバッファド弗酸を用いて除
去した後、硫酸によって先のレジストパターン4aを除
去した状態を示す平面図と断面図である。図2(b)
は、先の基板を、エピタキシャル成長炉に投入し、埋込
み用のシリコンエピタキシャル成長を行った状態を示す
平面図と断面図である。
【0029】本発明の実施例によるエピタキシャル成長
方法である図1、図2と従来のエピタキシャル成長方法
である図3について比較する。
【0030】図2(b)において、点線で示すように、
シリコンエピタキシャル成長後においてSub側のパタ
ーンがシフトを起こし右下にずれているが、酸化膜パタ
ーン3”によってSub側のパターンの位置が確認でき
る。これによって、次工程以降のフォトリソグラフィ工
程におけるパターン合わせが可能となる。
【0031】以上のように、本発明によれば、あらゆる
埋込エピを行う場合、パターンの一部に酸化膜を残して
エピタキシャル成長を行うことのみで容易にsub側の
パターンを確認することが可能である。又、昨今の半導
体におけるパターンの微細化された製品の埋込エピにも
対応が容易に可能である。
【0032】
【発明の効果】以上、本発明によれば、シリコンのエピ
タキシャル成長後のフォトリソグラフィ工程でのパター
ン合わせが可能となる、エピタキシャル成長方法及びこ
れを用いて製造した半導体素子を提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例によるエピタキシャル成長方法
の説明図。図1(a)は、Nシリコンエピタキシャル
成長層を有するNシリコン基板の平面図と断面図、図
1(b)は、レジストパターンを示す平面図と断面図、
図1(c)は、レジスト除去後の状態を示す平面図と断
面図、図1(d)は、選択的にP層を拡散した状態を
示す平面図と断面図、図1(e)は、再度レジストパタ
ーンを形成した状態を示す平面図と断面図。
【図2】本発明の実施例によるエピタキシャル成長方法
の図1の後工程の説明図。図2(a)は、酸化膜の内、
レジストによって保護されていない部分をバッファド弗
酸を用いて除去した後、硫酸によって先のレジストを除
去した状態を示す平面図と断面図、図2(b)は、先の
基板を、エピタキシャル成長炉に投入し、埋込みシリコ
ンエピタキシャル成長を行った状態を示す平面図と断面
図。
【図3】従来例のエピタキシャル成長方法の説明図。図
3(a)は、Nシリコンエピタキシャル成長層を有す
るNシリコン基板の平面図と断面図、図3(b)は、
レジストパターンを示す平面図と断面図、図3(c)
は、レジスト除去後の状態を示す平面図と断面図、図3
(d)は、選択的にP拡散層を拡散した状態を示す平
面図と断面図であり、図3(e)は、先の基板を、エピ
タキシャル成長炉に投入し、埋込シリコンエピタキシャ
ル成長層を形成した状態を示す平面図と断面図。
【符号の説明】
1 Nシリコン基板 2 Nシリコンエピタキシャル成長層 3 酸化膜 3',3” 酸化膜パターン 4,4a レジストパターン 5 P拡散層 5' パターンシフト後のボロン拡散部 6 埋込みシリコンエピタキシャル成長層

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリコン基板表面に、複数回のシリコン
    エピタキシャル成長を行って半導体素子を作製するエピ
    タキシャル成長方法であって、前記シリコンエピタキシ
    ャル成長層の表面に、シリコン酸化膜によるパターンを
    形成し、フォトリソグラフィ法によって、前記シリコン
    エピタキシャル成長層表面上に部分的な酸化膜領域を形
    成し、前記工程後のシリコン基板上にシリコンエピタキ
    シャル成長を行い、前記酸化膜領域を用いて、後工程で
    のパターン合わせを行うことを特徴とするエピタキシャ
    ル成長方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のエピタキシャル成長方法
    において、前記部分的な酸化膜領域は、シリコン層上に
    て複数個設けられていることを特徴とするエピタキシャ
    ル成長方法。
  3. 【請求項3】 請求項1または2に記載のエピタキシャ
    ル成長方法を用いて製造してなることを特徴とする静電
    誘導型トランジスタまたは縦型電界効果トランジスタま
    たはIGBTのいずれかの半導体素子。
JP34894299A 1999-12-08 1999-12-08 エピタキシャル成長方法及び半導体素子 Pending JP2001168007A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008192851A (ja) * 2007-02-05 2008-08-21 Oki Electric Ind Co Ltd 合せマークおよびその製造方法
JP2009176766A (ja) * 2008-01-21 2009-08-06 Renesas Technology Corp 半導体装置

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