JP2555969B2 - Semiconductor device manufacturing apparatus and semiconductor device manufacturing method - Google Patents

Semiconductor device manufacturing apparatus and semiconductor device manufacturing method

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JP2555969B2
JP2555969B2 JP5323126A JP32312693A JP2555969B2 JP 2555969 B2 JP2555969 B2 JP 2555969B2 JP 5323126 A JP5323126 A JP 5323126A JP 32312693 A JP32312693 A JP 32312693A JP 2555969 B2 JP2555969 B2 JP 2555969B2
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polycrystalline silicon
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【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造装置お
よび半導体装置の製造方法に関し、詳しくはシリコン基
板上に多結晶シリコンを選択的に成長させる半導体装置
の製造装置および半導体装置の製造方法に関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device manufacturing apparatus and a semiconductor device manufacturing method, and more particularly to a semiconductor device manufacturing apparatus and a semiconductor device manufacturing method for selectively growing polycrystalline silicon on a silicon substrate. It is a thing.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、プレーナ型構造のバイポーラ
トランジスタのエミッタ拡散層形成において、コンタク
トホール内に多結晶シリコンを形成し、この多結晶シリ
コンを不純物拡散源として使用することが行われてい
た。すなわち、絶縁膜においてエミッタコンタクトホー
ルとベースコンタクトホールとを1回のフォトリソグラ
フィ工程で同時に開口した後、エミッタコンタクト内の
みにn型不純物をドープした多結晶シリコンを選択的に
形成していた。このような半導体装置製造方法にあって
は、エミッタコンタクトおよびベースコンタクトの両開
口部を同一のフォトリソグラフィ工程により同時に形成
するため、いわゆる目合わせずれの影響を回避すること
が可能となる。よって、正確にコンタクト窓を開口する
ことができ、微細パターンを持つデバイスの製造ができ
るものである。
2. Description of the Related Art Conventionally, in forming an emitter diffusion layer of a bipolar bipolar transistor having a planar structure, polycrystalline silicon has been formed in a contact hole and this polycrystalline silicon has been used as an impurity diffusion source. That is, the emitter contact hole and the base contact hole are simultaneously opened in the insulating film by one photolithography process, and then the polycrystalline silicon doped with the n-type impurity is selectively formed only in the emitter contact. In such a semiconductor device manufacturing method, since both openings of the emitter contact and the base contact are simultaneously formed by the same photolithography process, it is possible to avoid the influence of so-called misalignment. Therefore, the contact window can be accurately opened, and a device having a fine pattern can be manufactured.

【0003】上記半導体装置の製造方法は、以下の2種
類の方法に分類することができる、第1の半導体装置の
製造方法はシリコン基板の全面に多結晶シリコン膜を形
成した後に絶縁膜上の多結晶シリコンを除去する方法で
あり、第2の半導体装置の製造方法はコンタクトホール
内にのみ選択的に多結晶シリコンを形成する方法であ
る。
The above-described method of manufacturing a semiconductor device can be classified into the following two types. The first method of manufacturing a semiconductor device is to form a polycrystalline silicon film on the entire surface of a silicon substrate and then form a film on the insulating film. This is a method of removing polycrystalline silicon, and the second semiconductor device manufacturing method is a method of selectively forming polycrystalline silicon only in the contact holes.

【0004】先ず、第1の半導体装置の製造方法(全面
多結晶シリコン形成法)を図3を参照しながら説明す
る。この製造方法は、現在最も多く採用されている技術
である。先ず、図3の(a)に示すように、単結晶シリ
コン基板5にベース領域6を拡散等により形成し、さら
に絶縁膜12を形成する。絶縁膜12は、2酸化シリコ
ン(SiO2)膜、窒化シリコン(Si34)膜あるい
は、これらの積層膜により形成される。この絶縁膜12
に、フォトリソグラフィ技術を用いてエミッタコンタク
ト7およびベースコンタクト8の開口部を形成する。
First, a first method of manufacturing a semiconductor device (a method of forming an entire surface polycrystalline silicon) will be described with reference to FIG. This manufacturing method is the most widely adopted technology at present. First, as shown in FIG. 3A, the base region 6 is formed on the single crystal silicon substrate 5 by diffusion or the like, and the insulating film 12 is further formed. The insulating film 12 is formed of a silicon dioxide (SiO 2 ) film, a silicon nitride (Si 3 N 4 ) film, or a laminated film thereof. This insulating film 12
Then, the openings of the emitter contact 7 and the base contact 8 are formed by using the photolithography technique.

【0005】次に、モノシラン(SiH4)と窒素
(N2)の混合気体を反応気体として、反応温度600
〜700℃、反応圧力10〜100Paの条件の減圧化
学気相成長法により、単結晶シリコン基板5全面に多結
晶シリコン21を成長させる(図3の(b))。この多
結晶シリコン21の全面に、あるいはフォトレジストを
マスクとしてエミッタコンタクトホール7上にn型不純
物をイオン注入する。続いて、単結晶シリコン基板1を
700〜800℃でアニールし、イオン注入により導入
された結晶欠陥およびn型不純物原子の活性化を行う。
これにより、不純物原子は結晶粒界に偏析する。
Next, using a mixed gas of monosilane (SiH 4 ) and nitrogen (N 2 ) as a reaction gas, a reaction temperature of 600
Polycrystalline silicon 21 is grown on the entire surface of the single crystal silicon substrate 5 by the low pressure chemical vapor deposition method under the conditions of ˜700 ° C. and reaction pressure of 10˜100 Pa ((b) of FIG. 3). N-type impurities are ion-implanted over the entire surface of this polycrystalline silicon 21 or over the emitter contact hole 7 using a photoresist as a mask. Then, the single crystal silicon substrate 1 is annealed at 700 to 800 ° C. to activate the crystal defects and n-type impurity atoms introduced by ion implantation.
As a result, the impurity atoms segregate at the crystal grain boundaries.

【0006】続いて、図3の(c)に示すように、フォ
トリソグラフィ技術とエッチング技術とを用いてエミッ
タコンタクト7上の多結晶シリコン21のみを残して、
他の多結晶シリコン21の部分を除去する。このとき、
フォトリソグラフィの目合わせマージン分を考慮して、
エミッタコンタクト7上の多結晶シリコン21の幅をエ
ミッタコンタクト7の開口部の幅よりも広くしなければ
ならない。
Then, as shown in FIG. 3C, a photolithography technique and an etching technique are used to leave only the polycrystalline silicon 21 on the emitter contact 7,
The other polycrystalline silicon 21 portion is removed. At this time,
Considering the alignment margin of photolithography,
The width of the polycrystalline silicon 21 on the emitter contact 7 must be made wider than the width of the opening of the emitter contact 7.

【0007】さらに、900〜1000℃の熱処理を実
施して、エミッタコンタクト7下にエミッタ拡散層23
を形成する(図3の(d))。すなわち、多結晶シリコ
ン21内のn型不純物をベース領域に固相拡散させる。
この後、ベースコンタクト8およびエミッタコンタクト
7上の多結晶シリコン21上にアルミニウム(Al)電
極配線22を形成し、パッシベーションの処理を行う。
以上により、第1の半導体装置の製造方法の全工程が終
了する。
Further, heat treatment is performed at 900 to 1000 ° C. to form an emitter diffusion layer 23 under the emitter contact 7.
Are formed ((d) of FIG. 3). That is, the n-type impurities in the polycrystalline silicon 21 are solid-phase diffused into the base region.
Thereafter, aluminum (Al) electrode wiring 22 is formed on the polycrystalline silicon 21 on the base contact 8 and the emitter contact 7, and passivation processing is performed.
With the above, all steps of the first semiconductor device manufacturing method are completed.

【0008】次に、第2の半導体装置の製造方法(選択
的多結晶シリコン成長法)を図4を参照しながら説明す
る。この製造方法は、絶縁膜をマスクとしてコンタクト
ホール内の単結晶シリコン露出部分にのみ多結晶シリコ
ンを選択的に成長する方法であり、近年さかんに研究さ
れているものである(特開昭61−256626号公
報、特開昭61−131434号公報)。一例として、
特開昭61−131434号公報に開示された製造方法
を以下に説明する。
Next, a second semiconductor device manufacturing method (selective polycrystalline silicon growth method) will be described with reference to FIG. This manufacturing method is a method of selectively growing polycrystalline silicon only in the exposed portion of single crystal silicon in the contact hole using the insulating film as a mask, and has been extensively researched in recent years (Japanese Patent Laid-Open No. 61-61). 256626, JP-A-61-131434). As an example,
The manufacturing method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 61-131434 will be described below.

【0009】この製造方法は、減圧気相成長法において
エピタキシャル成長を阻止するドーピング気体を用いる
ことにより、成長する単結晶シリコンを多結晶化させる
というものである。すなわち、反応気体としてトリクロ
ロシラン(SiHCl3を水素でバブリング:流量40
0sccm)、窒素(N2:流量6slm)、アンモニア/窒
素(NH3/N2:10ppm)、反応圧力として13.3〜
1333Pa、反応温度として700〜1100℃の条
件で減圧化学気相成長を実施する。すると、コンタクト
ホール内の単結晶シリコンが露出している部分に先ずシ
リコンの結晶種が被着し、この結晶種上においてエピタ
キシャル成長が進行する。
In this manufacturing method, the growing single crystal silicon is polycrystallized by using a doping gas that prevents epitaxial growth in the low pressure vapor phase growth method. That is, trichlorosilane (SiHCl 3 is bubbled with hydrogen as a reaction gas: flow rate 40
0 sccm), nitrogen (N 2: flow rate 6 slm), ammonia / nitrogen (NH 3 / N 2: 10ppm ), 13.3~ as reaction pressure
Low pressure chemical vapor deposition is carried out under the conditions of 1333 Pa and a reaction temperature of 700 to 1100 ° C. Then, the crystal seed of silicon is first deposited on the exposed portion of the single crystal silicon in the contact hole, and the epitaxial growth proceeds on this crystal seed.

【0010】このとき、反応気体中に添加されたアンモ
ニア(NH3)気体はトリクロロシラン(SiHCl3
と下記の化学式で反応して、気相成長中に窒化シリコン
(Si34)のマイクロクリスタル(微結晶)を形成す
る。 3SiHCl3+4NH3→Si34+9HCl+3H2 形成された窒化シリコン(Si34)は、エピタキシャ
ル成長するシリコンの結晶間を分断することになり、単
結晶ではなく多結晶のシリコンが成長する。一方、絶縁
膜上においては、上述した条件下ではシリコンの結晶種
は被着しないため、シリコンが成長することはない。こ
の結果、コンタクトホール内にのみ多結晶シリコンの成
長がなされる。
At this time, the ammonia (NH 3 ) gas added to the reaction gas is trichlorosilane (SiHCl 3 )
Reacts with the following chemical formula to form silicon nitride (Si 3 N 4 ) microcrystals during vapor deposition. The silicon nitride (Si 3 N 4 ) formed by 3SiHCl 3 + 4NH 3 → Si 3 N 4 + 9HCl + 3H 2 divides the crystal of the epitaxially grown silicon, so that not the single crystal but the polycrystalline silicon grows. On the other hand, on the insulating film, silicon crystal seeds are not deposited under the above-mentioned conditions, so that silicon does not grow. As a result, polycrystalline silicon is grown only in the contact holes.

【0011】この選択的多結晶シリコン成長法をを用い
た半導体装置の製造方法を図4を参照しながら説明す
る。図4の(a)に示すように、先ずベース領域6が形
成された半導体基板5上に絶縁膜12を形成する。この
絶縁膜12には、フォトリソグラフィ技術を用いてエミ
ッタコンタクト7およびベースコンタクト8を同時に開
口する。図4の(b)に示すように、上述した選択的多
結晶シリコン成長法を用いてエミッタコンタクト7およ
びベースコンタクト8内にのみ多結晶シリコン24、2
5を形成する。
A method of manufacturing a semiconductor device using this selective polycrystalline silicon growth method will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 4A, first, the insulating film 12 is formed on the semiconductor substrate 5 on which the base region 6 is formed. An emitter contact 7 and a base contact 8 are simultaneously opened in the insulating film 12 by using a photolithography technique. As shown in FIG. 4B, polycrystalline silicon 24, 2 is formed only in the emitter contact 7 and the base contact 8 by using the above-described selective polycrystalline silicon growth method.
5 is formed.

【0012】続いて、図4の(c)に示すように、フォ
トリソグラフィ技術を用いて絶縁膜12上にレジスト膜
26を塗布し、このレジスト膜26のうち、エミッタコ
ンタクト7上の部分のみを開口する。さらに、レジスト
膜26をマスクとして多結晶シリコン24のみにn型不
純物を選択的にイオン注入する。図4の(d)に示す工
程においては、フォトリソグラフィ技術により絶縁膜1
2上にレジスト膜26を形成し、レジスト膜26のうち
ベースコンタクト8の部分を開口する。このレジスト膜
26をマスクとして多結晶シリコン25のみにp型不純
物を選択的にイオン注入する。
Subsequently, as shown in FIG. 4C, a resist film 26 is applied on the insulating film 12 by using a photolithography technique, and only a portion of the resist film 26 on the emitter contact 7 is coated. Open. Further, n-type impurities are selectively ion-implanted only into the polycrystalline silicon 24 using the resist film 26 as a mask. In the step shown in FIG. 4D, the insulating film 1 is formed by the photolithography technique.
A resist film 26 is formed on the resist film 2, and the base contact 8 of the resist film 26 is opened. Using this resist film 26 as a mask, p-type impurities are selectively ion-implanted only into the polycrystalline silicon 25.

【0013】この後、レジスト膜26を除去し、900
〜1000℃の熱処理を行い、図4の(e)に示すよう
にエミッタコンタクト7の下にエミッタ拡散層23を形
成する。最後に、多結晶シリコン24、25上にアルミ
ニウム(Al)電極配線22を形成し、さらにパッシベ
ーションの処理を行う。
After that, the resist film 26 is removed, and 900
A heat treatment is performed at up to 1000 ° C. to form an emitter diffusion layer 23 under the emitter contact 7 as shown in FIG. Finally, the aluminum (Al) electrode wiring 22 is formed on the polycrystalline silicon 24 and 25, and passivation processing is further performed.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の半導体装置の製造方法(製造装置)には以下の
問題が生じていた。
However, the conventional semiconductor device manufacturing method (manufacturing apparatus) described above has the following problems.

【0015】第1の従来の半導体装置の製造方法(製造
装置)にあっては、絶縁膜上に多結晶シリコンを形成し
た後、多結晶シリコンの不要な部分を除去するめのエッ
チング工程が必要となり、半導体装置を効率よく製造す
ることが困難となっていた。また、コンタクトホール全
体を覆うように、多結晶シリコンの幅を大きめに形成し
なければならず、半導体装置の微細化の妨げとなってい
た。さらに、絶縁膜の全面に多結晶シリコンを形成した
後に不要な部分をエッチングにより除去するため、エッ
チング後の多結晶シリコンが絶縁膜表面に対して突出し
たような形状になってしまう(図3の(c))。この結
果、多結晶シリコンおよび絶縁膜上に形成されたアルミ
ニウム電極配線にも段差が生じ、アルミニウム電極配線
が断線するという問題があった。
The first conventional semiconductor device manufacturing method (manufacturing apparatus) requires an etching step for removing an unnecessary portion of the polycrystalline silicon after forming the polycrystalline silicon on the insulating film. However, it has been difficult to efficiently manufacture a semiconductor device. In addition, the polycrystalline silicon must be formed to have a large width so as to cover the entire contact hole, which hinders miniaturization of the semiconductor device. Further, since the unnecessary portion is removed by etching after the polycrystalline silicon is formed on the entire surface of the insulating film, the polycrystalline silicon after etching has a shape protruding from the surface of the insulating film (see FIG. 3). (C)). As a result, there is a problem that a step also occurs in the aluminum electrode wiring formed on the polycrystalline silicon and the insulating film, and the aluminum electrode wiring is broken.

【0016】第2の従来の半導体装置の製造方法(製造
装置)にあっては、コンタクトホールのみに選択的に多
結晶シリコンを形成するため、多結晶シリコン表面と絶
縁膜表面とは平坦になる。よって、上述したアルミニウ
ム電極配線の断線等の問題は生じない。ところが、エミ
ッタコンタクトホールおよびベースコンタクトホール内
に同時に多結晶シリコンを選択成長した後、コンタクト
ホール内の多結晶シリコンにp型不純物、n型不純物を
別個にイオン注入しなければならない。したがって、こ
のイオン注入のためにフォトリソグラフィ工程を少なく
とも2工程分行わなければならなず、半導体装置を効率
よく製造することが困難となっていた。
In the second conventional method for manufacturing a semiconductor device (manufacturing apparatus), polycrystalline silicon is selectively formed only in the contact holes, so that the surface of the polycrystalline silicon and the surface of the insulating film become flat. . Therefore, the above-mentioned problem such as disconnection of the aluminum electrode wiring does not occur. However, after selectively growing polycrystalline silicon in the emitter contact hole and the base contact hole at the same time, p-type impurities and n-type impurities must be separately ion-implanted into the polycrystalline silicon in the contact hole. Therefore, the photolithography process must be performed for at least two steps for this ion implantation, which makes it difficult to efficiently manufacture the semiconductor device.

【0017】[0017]

【発明の目的】そこで、本発明は、半導体装置の製造装
置および半導体装置の製造方法において、半導体装置の
微細加工、金属配線の断線防止、半導体装置の製造の効
率化を目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is, in a semiconductor device manufacturing apparatus and a semiconductor device manufacturing method, to perform fine processing of a semiconductor device, prevent disconnection of metal wiring, and improve the efficiency of manufacturing a semiconductor device.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
一部に開口部を有する絶縁膜が形成された半導体基板が
収容されるとともに、所定の反応気体が満たされた成長
室と、上記絶縁膜の開口部に向けてシンクロトロン軌道
放射光を照射することにより、当該開口部上の反応気体
を活性化させるシンクロトロン軌道放射光源と 上記半
導体基板に所定電圧を印加し、上記活性化した反応気体
を上記絶縁膜の開口部に向けて加速させる電圧印加手段
とを備え、上記活性化した反応気体を用いて上記絶縁膜
の開口部において露出した半導体基板上に多結晶シリコ
ンを気相成長させることを特徴とする半導体装置の製造
装置である。
According to the first aspect of the present invention,
A semiconductor substrate in which an insulating film having an opening is formed in a part is housed, and a synchrotron orbit radiant light is irradiated toward a growth chamber filled with a predetermined reaction gas and the opening of the insulating film. By applying a predetermined voltage to the synchrotron orbital radiation source that activates the reaction gas on the opening and the semiconductor substrate, a voltage is applied to accelerate the activated reaction gas toward the opening of the insulating film. And a means for vapor-depositing polycrystalline silicon on the semiconductor substrate exposed at the opening of the insulating film by using the activated reaction gas.

【0019】請求項2記載の発明は、一部に開口部を有
する絶縁膜が形成された半導体基板が収容されるととも
に、所定の反応気体が満たされた成長室と、上記半導体
基板に向けてシンクロトロン軌道放射光を照射すること
により、上記反応気体を活性化させるシンクロトロン軌
道放射光源と、上記シンクロトロン軌道放射光源および
上記半導体基板の間に介在し、かつ、上記半導体基板に
非接触であるとともに、上記絶縁膜の開口部に向けて上
記シンクロトロン軌道放射光を選択的に透過させるマス
クと、上記半導体基板に所定電圧を印加し、上記活性化
した反応気体を上記絶縁膜の開口部に向けて加速させる
電圧印加手段とを備え、上記活性化した反応気体を用い
て上記絶縁膜の開口部において露出した半導体基板上に
多結晶シリコンを気相成長させることを特徴とする半導
体装置の製造装置である。
According to a second aspect of the present invention, a semiconductor substrate on which an insulating film having an opening is partially formed is accommodated, and a growth chamber filled with a predetermined reaction gas and the semiconductor substrate are provided. By irradiating synchrotron orbital synchrotron radiation, a synchrotron orbital radiant light source that activates the reaction gas, and is interposed between the synchrotron orbital radiant light source and the semiconductor substrate, and in non-contact with the semiconductor substrate. A mask that selectively transmits the synchrotron orbital radiation toward the opening of the insulating film and a predetermined voltage is applied to the semiconductor substrate, and the activated reaction gas is supplied to the opening of the insulating film. And a voltage applying means for accelerating the polycrystalline silicon on the semiconductor substrate exposed at the opening of the insulating film by using the activated reaction gas. An apparatus for manufacturing a semiconductor device, characterized in that to phase growth.

【0020】請求項3記載の発明は、上記反応気体は、
シラン系気体、3フッ化窒素を含むとともに、3塩化砒
素または3塩化ホウ素を選択的に混入してなる請求項1
または請求項2記載の半導体装置の製造装置である。
According to a third aspect of the invention, the reaction gas is
A silane-based gas containing nitrogen trifluoride and selectively mixed with arsenic trichloride or boron trichloride.
Alternatively, it is the semiconductor device manufacturing apparatus according to claim 2.

【0021】請求項4記載の発明は、一部に開口部を有
する絶縁膜が形成された半導体基板を所定の反応気体が
満たされた成長室内に載置し、上記絶縁膜の開口部に向
けてシンクロトロン軌道放射光を照射することにより成
長室内の反応気体を活性化し、上記半導体基板に所定電
圧を印加することにより上記活性化した反応気体を上記
絶縁膜の開口部に向けて加速し、上記活性化した反応気
体を用いて上記絶縁膜の開口部において露出した半導体
基板上に多結晶シリコンを気相成長させることを特徴と
する半導体装置の製造方法である。
According to a fourth aspect of the present invention, a semiconductor substrate on which an insulating film having an opening is formed is placed in a growth chamber filled with a predetermined reaction gas, and the semiconductor substrate is directed toward the opening of the insulating film. By activating the reaction gas in the growth chamber by irradiating synchrotron orbital radiation, by accelerating the activated reaction gas toward the opening of the insulating film by applying a predetermined voltage to the semiconductor substrate, A method of manufacturing a semiconductor device is characterized in that polycrystalline silicon is vapor-grown on a semiconductor substrate exposed in the opening of the insulating film by using the activated reaction gas.

【0022】請求項5記載の発明は、一部に開口部を有
する絶縁膜が形成された半導体基板を所定の反応気体が
満たされた成長室内に載置し、上記半導体基板に非接触
のマスクを用いて上記絶縁膜の開口部に向けてシンクロ
トロン軌道放射光を照射することにより成長室内の反応
気体を活性化し、上記半導体基板に所定電圧を印加する
ことにより上記活性化した反応気体を上記絶縁膜の開口
部に向けて加速し、上記活性化した反応気体を用いて上
記絶縁膜の開口部において露出した半導体基板上に多結
晶シリコンを気相成長させることを特徴とする半導体装
置の製造方法である。
According to a fifth aspect of the present invention, a semiconductor substrate on which an insulating film having an opening partly formed is placed in a growth chamber filled with a predetermined reaction gas, and the mask is not in contact with the semiconductor substrate. Is used to activate the reaction gas in the growth chamber by irradiating the opening of the insulating film with synchrotron orbital radiation, and by applying a predetermined voltage to the semiconductor substrate, the activated reaction gas is Manufacturing of a semiconductor device characterized by accelerating toward an opening of an insulating film and vapor-depositing polycrystalline silicon on a semiconductor substrate exposed in the opening of the insulating film by using the activated reaction gas. Is the way.

【0023】請求項6記載の発明は、上記反応気体は、
シラン系気体、3フッ化窒素を含むとともに、3塩化砒
素または3塩化ホウ素を選択的に混入してなる請求項4
または請求項5記載の半導体装置の製造方法である。
According to a sixth aspect of the present invention, the reaction gas is
A silane-based gas containing nitrogen trifluoride and selectively mixed with arsenic trichloride or boron trichloride.
Alternatively, it is the method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5.

【0024】[0024]

【作用】請求項1記載の発明に係る半導体装置の製造装
置にあっては、シンクロトロン軌道放射光源は、成長室
内に載置された半導体基板上の絶縁膜の開口部に向けて
シンクロトロン軌道放射光を照射する。これにより、反
応気体とフォトンとの相互作用により電子生成現象が生
じ、成長室内の反応気体は大きなエネルギーを得て活性
化する。電圧印加手段は、半導体基板に所定電圧を印加
することにより、活性化した反応気体を絶縁膜の開口部
に向けて加速させる。すると、絶縁膜の開口部において
露出した半導体基板上に多結晶シリコンが気相成長す
る。開口部以外の絶縁膜上においては活性化した反応気
体によるエッチングが行われるため、絶縁膜上に多結晶
シリコン膜が形成されることはない。
In the semiconductor device manufacturing apparatus according to the first aspect of the present invention, the synchrotron orbit radiation light source has a synchrotron orbit toward the opening of the insulating film on the semiconductor substrate placed in the growth chamber. Irradiate with synchrotron radiation. As a result, an electron generation phenomenon occurs due to the interaction between the reaction gas and the photons, and the reaction gas in the growth chamber obtains large energy and is activated. The voltage applying means applies a predetermined voltage to the semiconductor substrate to accelerate the activated reaction gas toward the opening of the insulating film. Then, polycrystalline silicon vapor-deposits on the semiconductor substrate exposed in the opening of the insulating film. Since etching with the activated reactive gas is performed on the insulating film other than the openings, the polycrystalline silicon film is not formed on the insulating film.

【0025】したがって、絶縁膜の開口部において露出
した半導体基板上にのみ多結晶シリコンを選択成長させ
ることができる。絶縁膜に対して多結晶シリコン膜表面
は平坦になるため、図3の(c)に示されるような段差
が生じることはない。よって、段差部分における金属配
線の断線を防止することができる。また、絶縁膜上にお
いては多結晶シリコン膜が形成されないため、開口部に
選択的にシンクロトロン軌道放射光を照射するためのマ
スクの目合わせに余裕をもたせることができる。
Therefore, polycrystalline silicon can be selectively grown only on the semiconductor substrate exposed in the opening of the insulating film. Since the surface of the polycrystalline silicon film is flat with respect to the insulating film, the step shown in (c) of FIG. 3 does not occur. Therefore, disconnection of the metal wiring in the step portion can be prevented. Further, since the polycrystalline silicon film is not formed on the insulating film, it is possible to allow a margin for mask alignment for selectively irradiating the opening with the synchrotron orbital radiation.

【0026】請求項2記載の発明に係る半導体装置の製
造装置にあっては、マスクを用いてシンクロトロン軌道
放射光を絶縁膜の開口部に選択的に照射する。反応気体
とフォトンとの相互作用により電子対生成現象が生じる
と、成長室内の反応気体は大きなエネルギを得て活性化
する。電圧印加手段は、半導体基板に所定電圧を印加す
ることにより、活性化した反応気体を絶縁膜の開口部に
向けて加速させる。すると、絶縁膜の開口部において露
出した半導体基板上に多結晶シリコンが気相成長する。
本発明によれば、半導体基板に非接触のマスクを使用す
るため、通常のフォトリソグラフィによるマスクの生成
および除去等の煩雑な工程が不要となる。したがって、
本発明によれば絶縁膜の開口部において露出した半導体
基板上に効率よく多結晶シリコンを気相成長させること
ができる。
In the semiconductor device manufacturing apparatus according to the second aspect of the present invention, the opening of the insulating film is selectively irradiated with synchrotron orbital radiation using a mask. When an electron pair generation phenomenon occurs due to the interaction between the reaction gas and photons, the reaction gas in the growth chamber obtains large energy and is activated. The voltage applying means applies a predetermined voltage to the semiconductor substrate to accelerate the activated reaction gas toward the opening of the insulating film. Then, polycrystalline silicon vapor-deposits on the semiconductor substrate exposed in the opening of the insulating film.
According to the present invention, since a non-contact mask is used for the semiconductor substrate, complicated steps such as mask generation and removal by ordinary photolithography are unnecessary. Therefore,
According to the present invention, polycrystalline silicon can be efficiently vapor-deposited on the semiconductor substrate exposed in the opening of the insulating film.

【0027】請求項3記載の発明にあっては、請求項1
または請求項2記載の反応気体はシラン系気体、3フッ
化窒素を含むとともに3塩化砒素、3塩化ホウ素を選択
的に混入してなるものである。シンクロトロン軌道放射
光により、シラン系気体、3フッ化窒素を含む反応気体
を活性化すると、フッ素イオンが発生する。フッ素イオ
ンは絶縁膜上における多結晶シリコンをエッチングする
働きを有するため、絶縁膜上に多結晶シリコン膜が形成
されることはない。よって、絶縁膜の開口部において露
出した半導体基板上にのみ多結晶シリコンを選択的に気
相成長させることができる。また、反応気体に3塩化砒
素、3塩化ホウ素を選択的を選択的に混入させることに
より、p型、n型不純物を含んだ多結晶シリコンを成長
させることができる。したがって、多結晶シリコン膜を
気相成長させた後に、p型、n型不純物を多結晶シリコ
ン膜に導入するためのフォトリソグラフィ工程を不要と
することができる。
According to the invention of claim 3, claim 1
Alternatively, the reaction gas according to claim 2 is a gas containing a silane-based gas and nitrogen trifluoride and selectively mixed with arsenic trichloride and boron trichloride. When the silane-based gas and the reaction gas containing nitrogen trifluoride are activated by synchrotron orbital radiation, fluorine ions are generated. Since fluorine ions have a function of etching polycrystalline silicon on the insulating film, the polycrystalline silicon film is not formed on the insulating film. Therefore, polycrystalline silicon can be selectively vapor-grown only on the semiconductor substrate exposed in the opening of the insulating film. Further, by selectively and selectively mixing arsenic trichloride and boron trichloride into the reaction gas, it is possible to grow polycrystalline silicon containing p-type and n-type impurities. Therefore, the photolithography process for introducing p-type and n-type impurities into the polycrystalline silicon film after vapor-depositing the polycrystalline silicon film can be eliminated.

【0028】[0028]

【実施例】以下に、本発明の一実施例に係る半導体装置
の製造装置および半導体装置の製造方法を図面を参照し
ながら説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A semiconductor device manufacturing apparatus and a semiconductor device manufacturing method according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0029】図1は、本発明の第1実施例に係る半導体
装置の製造装置の構成図である。この半導体装置の製造
装置は成長室1とシンクロトロン軌道放射(以下SOR
という)光源2等を備えて構成されている。成長室1上
部にはSOR光を導入するためのベリリウム窓3が設置
されている。成長室1外壁は電気的に接地されており、
成長室1内部には単結晶シリコン基板5が載置されるR
F電極9が配設されている。RF電極9にはブロッキン
グコンデンサ10と高周波発信器11が直列に接続され
ており、RF電極9に13.56MHzの高周波が印加
される構成となっている。また、RF電極9内部にはヒ
ータが内臓されており、このヒータにより電極温度を任
意に制御することが可能である。成長室1下部には真空
排気ポンプ14と電磁弁13が接続され、成長室1内の
真空度を任意に制御可能な構成となっている。
FIG. 1 is a block diagram of a semiconductor device manufacturing apparatus according to the first embodiment of the present invention. This semiconductor device manufacturing apparatus includes a growth chamber 1 and synchrotron orbital radiation (hereinafter referred to as SOR).
The light source 2 and the like are provided. A beryllium window 3 for introducing SOR light is installed above the growth chamber 1. The outer wall of the growth chamber 1 is electrically grounded,
A single crystal silicon substrate 5 is placed inside the growth chamber 1
The F electrode 9 is provided. A blocking capacitor 10 and a high frequency oscillator 11 are connected in series to the RF electrode 9, and a high frequency of 13.56 MHz is applied to the RF electrode 9. Further, a heater is incorporated inside the RF electrode 9, and the electrode temperature can be arbitrarily controlled by this heater. A vacuum exhaust pump 14 and a solenoid valve 13 are connected to the lower part of the growth chamber 1 so that the degree of vacuum in the growth chamber 1 can be arbitrarily controlled.

【0030】成長室1には、ジシラン(Si26)ボン
ベ16、3フッ化窒素(NF3)ボンベ17、3塩化ヒ
素(AsCl3)ボンベ18、3塩化ホウ素(BCl3
ボンベ19のそれぞれがマスフローコントローラ15お
よび電磁弁13を介して接続されている。マスフローコ
ントローラ15は、各ボンベ16〜19からのガスの流
量を制御するものである。
In the growth chamber 1, disilane (Si 2 H 6 ) cylinder 16, nitrogen trifluoride (NF 3 ) cylinder 17, arsenic chloride (AsCl 3 ) cylinder 18, boron chloride (BCl 3 )
Each of the cylinders 19 is connected via the mass flow controller 15 and the solenoid valve 13. The mass flow controller 15 controls the flow rate of gas from each of the cylinders 16 to 19.

【0031】続いて、図1に示された半導体装置の製造
装置の作用を説明する。先ず、RF電極9上に単結晶シ
リコン基板5を載置する。この単結晶シリコン基板5に
はp型ベース領域6が形成され、単結晶シリコン基板5
表面はエミッタコンタクト7およびベースコンタクト8
のための開口部を有する絶縁膜12により覆われてい
る。電磁弁13を開いた後、真空排気ポンプ14により
成長室1内の圧力を10-4Paに低下させる。次に、R
F電極9に内蔵されたヒータを用いて単結晶シリコン基
板5を450℃の温度で加熱し続ける。
Next, the operation of the semiconductor device manufacturing apparatus shown in FIG. 1 will be described. First, the single crystal silicon substrate 5 is placed on the RF electrode 9. A p-type base region 6 is formed on the single crystal silicon substrate 5, and the single crystal silicon substrate 5 is formed.
Surface is emitter contact 7 and base contact 8
Is covered with an insulating film 12 having an opening for. After opening the solenoid valve 13, the pressure in the growth chamber 1 is reduced to 10 −4 Pa by the vacuum exhaust pump 14. Then R
The single crystal silicon substrate 5 is continuously heated at a temperature of 450 ° C. by using the heater built in the F electrode 9.

【0032】ジシランボンベ16から40sccmのジシラ
ン(SiH4)気体を、3フッ化窒素ボンベ17から5s
ccmの3フッ化窒素(NF3)気体をそれぞれ成長室1内
に供給する。このとき、成長室1内の圧力が1Paとな
るよう、マスフローコントローラ15を制御する。次
に、RF電極9に高周波発信器11より13.56MH
z、130Wの高周波を印加する。すると、接地された
成長室1外壁とRF電極9との間でグロー放電が発生
し、導入された気体はプラズマ化される。このようにし
て生じたプラズマ中の電子の移動度はイオンの移動度に
比べて大きいため、電子は陽極である成長室1外壁に向
かって流れる。この結果、両電極間に電流が流れ、ブロ
ッキングコンデンサ10に電荷が蓄積される。ブロッキ
ングコンデンサ10に電荷が蓄積されるに従い陰極降下
が生じ、RF電極9の表面近傍においてイオンシース層
が形成される。このイオンシース層内において活性なイ
オン粒子は単結晶シリコン基板5に垂直な電界によって
さらに加速される。
Disilane (SiH 4 ) gas of 40 sccm is supplied from the disilane cylinder 16 to the nitrogen trifluoride cylinder 17 for 5 s.
Nitrogen trifluoride (NF 3 ) gas of ccm is supplied into the growth chamber 1. At this time, the mass flow controller 15 is controlled so that the pressure in the growth chamber 1 becomes 1 Pa. Next, from the high frequency oscillator 11 to the RF electrode 9, 13.56 MH
A high frequency of 130 W is applied. Then, glow discharge is generated between the grounded outer wall of the growth chamber 1 and the RF electrode 9, and the introduced gas is turned into plasma. Since the mobility of electrons in the plasma thus generated is higher than the mobility of ions, the electrons flow toward the outer wall of the growth chamber 1, which is an anode. As a result, a current flows between both electrodes, and charges are accumulated in the blocking capacitor 10. As the charge is accumulated in the blocking capacitor 10, a cathode drop occurs, and an ion sheath layer is formed near the surface of the RF electrode 9. Ion particles active in the ion sheath layer are further accelerated by an electric field perpendicular to the single crystal silicon substrate 5.

【0033】3フッ化窒素(NF3)のプラズマ化によ
って発生したフッ素イオン(F+)はイオンシース層内
で大きなエネルギーを得て、絶縁膜12に衝突する。し
たがって、2酸化シリコン膜(SiO2)膜または窒化
シリコン(Si34)よりなる絶縁膜12において以下
の反応式が生じ、絶縁膜12のエッチングが進行する。 SiO2+4F+→SiF4↑+O2↑ Si34+12F+→3SiF4↑+2N2↑ 一方、エミッタコンタクト7、ベースコンタクト8内の
単結晶シリコン露出面では上記反応式による反応は生じ
ず、フッ素イオン(F+)によるシリコン(Si)のエ
ッチングは進行しない。
Fluorine ions (F + ) generated by converting nitrogen trifluoride (NF 3 ) into plasma obtain a large amount of energy in the ion sheath layer and collide with the insulating film 12. Therefore, the following reaction formula is generated in the insulating film 12 made of a silicon dioxide film (SiO 2 ) film or silicon nitride (Si 3 N 4 ) and the etching of the insulating film 12 progresses. SiO 2 + 4F + → SiF 4 ↑ + O 2 ↑ Si 3 N 4 + 12F + → 3SiF 4 ↑ + 2N 2 ↑ On the other hand, the reaction by the above reaction does not occur on the exposed surface of the single crystal silicon in the emitter contact 7 and the base contact 8. Etching of silicon (Si) with fluorine ions (F + ) does not proceed.

【0034】反応気体中にはジシラン(Si26)気体
も含まれており、この気体もグロー放電により3フッ化
窒素(NF3)と同様にプラズマ化される。プラズマ化
されたジシラン(Si26)からも活性化されたイオ
ン、ラジカル等の粒子が発生する。これらの粒子はシリ
コン膜を形成する性質があるが、電極9の温度は約45
0℃と低い温度になっているため、この温度ではこれら
の粒子はシリコン核形成を行わない。ところが、以下に
述べるようにジシラン(Si26)にSOR光4を照射
することにより、ジシラン(Si26)は大きなエネル
ギを得てシリコン露出面にシリコン核形成を行うように
なる。
Disilane (Si 2 H 6 ) gas is also contained in the reaction gas, and this gas is also turned into plasma by glow discharge like nitrogen trifluoride (NF 3 ). Particles of activated ions, radicals, etc. are also generated from the plasma-converted disilane (Si 2 H 6 ). These particles have the property of forming a silicon film, but the temperature of the electrode 9 is about 45
Due to the low temperature of 0 ° C., these particles do not nucleate silicon at this temperature. However, as described below, when the disilane (Si 2 H 6 ) is irradiated with the SOR light 4, the disilane (Si 2 H 6 ) obtains a large amount of energy to form silicon nuclei on the exposed silicon surface.

【0035】単結晶シリコン5表面にSOR光源2より
ベリリウム窓3を介してSOR光4を照射する。このと
き、単結晶シリコン5上に石英ガラス製のマスク20を
配置する。マスク20は石英ガラス上に鉛をパターニン
グしたもので、この鉛によりSOR光4を遮断すること
が可能なとなる。マスク20のうち、エミッタコンタク
ト7の上部の部分のみを開口し、エミッタコンタクト7
にのみSOR光4が照射されるようにする。
The surface of the single crystal silicon 5 is irradiated with the SOR light 4 from the SOR light source 2 through the beryllium window 3. At this time, a mask 20 made of quartz glass is placed on the single crystal silicon 5. The mask 20 is formed by patterning lead on quartz glass, and the lead can block the SOR light 4. Of the mask 20, only the upper portion of the emitter contact 7 is opened, and the emitter contact 7
The SOR light 4 is irradiated only on the.

【0036】次に、成長室1内にボンベ18から1sccm
の3塩化砒素(AsCl3)気体を流入する。この状態
で、SOR光4をエミッタコンタクト7のみに照射する
と、エミッタコンタクト7においてプラズマ化されたジ
シラン(Si26)気体および3塩化砒素(AsC
3)気体とSOR光4中のフォトンとの相互作用が生
じる。SOR光4は白色光であるためその波長分布は広
範囲にわたっている。このうち、特にエネルギ(hν)
が1.02MeVを越えるフォトンは反応気体の原子核
との相互作用により電子対生成現象を生じ、プラズマ中
の活性粒子に効率よく大きなエネルギを与える。SOR
光4により大きなエネルギを得たジシラン(Si26
気体と3塩化砒素(AsCl3)気体の活性粒子はシリ
コン露出面においてシリコン核形成を行うようになる。
Next, 1 sccm from the cylinder 18 in the growth chamber 1.
Arsenic trichloride (AsCl 3 ) gas is introduced. When only the emitter contact 7 is irradiated with the SOR light 4 in this state, plasma of disilane (Si 2 H 6 ) gas and arsenic trichloride (AsC) generated in the emitter contact 7 are irradiated.
l 3 ) Interaction between the gas and photons in the SOR light 4 occurs. Since the SOR light 4 is white light, its wavelength distribution has a wide range. Of these, especially the energy (hν)
A photon having a value of more than 1.02 MeV causes an electron pair generation phenomenon due to the interaction with the nucleus of the reaction gas, and efficiently gives a large amount of energy to the active particles in the plasma. SOR
Disilane (Si 2 H 6 ) that gained large energy by light 4
The gas and active particles of arsenic trichloride (AsCl 3 ) gas cause silicon nucleation on the exposed surface of silicon.

【0037】シリコン核形成および核成長の結果、エミ
ッタコンタクト7のシリコン露出面上には多結晶シリコ
ン膜が成長する。このようにして成長した多結晶シリコ
ン膜中にはn型不純物であるAsが2×1021cm-3程度
含まれる。絶縁膜12上においては、常にフッ素イオン
(F+)によるエッチング反応が起きているため、多結
晶シリコン膜が形成されることはない。
As a result of silicon nucleation and growth, a polycrystalline silicon film grows on the exposed silicon surface of the emitter contact 7. The polycrystalline silicon film thus grown contains As, which is an n-type impurity, in an amount of about 2 × 10 21 cm −3 . On the insulating film 12, since the etching reaction by the fluorine ions (F + ) always occurs, the polycrystalline silicon film is not formed.

【0038】この結果、エミッタコンタクト7上のみに
n型ドーパントを含む多結晶シリコンが選択成長され
る。多結晶シリコン膜の厚さが絶縁膜12の厚さと同じ
になったところで、SOR光4の照射を停止し、これに
よりエミッタコンタクト7上の多結晶シリコンの選択成
長の工程が終了する。
As a result, polycrystalline silicon containing an n-type dopant is selectively grown only on the emitter contact 7. When the thickness of the polycrystalline silicon film becomes the same as the thickness of the insulating film 12, the irradiation of the SOR light 4 is stopped, whereby the step of selectively growing the polycrystalline silicon on the emitter contact 7 is completed.

【0039】続いて、以下の手順によりベースコンタク
ト8上に多結晶シリコンを選択成長させる。先ず、3塩
化砒素(AsCl3)気体の導入を停止した後、ボンベ
19から1sccmの3塩化ホウ素(BCl3)気体を成長
室1内に流入させる。さらに、マスク20を交換し、エ
ミッタコンタクト7を遮断するとともにベースコンタク
ト8上にSOR光4を照射する。これにより、ベースコ
ンタクト8上にのみp型不純物を含む多結晶シリコンを
選択成長させることが可能となる。選択成長した多結晶
シリコン膜内にはp型不純物としてホウ素(B)が9×
1020cm-3程度含まれている。
Subsequently, polycrystalline silicon is selectively grown on the base contact 8 by the following procedure. First, after the introduction of arsenic trichloride (AsCl 3 ) gas is stopped, 1 sccm of boron trichloride (BCl 3 ) gas is flown into the growth chamber 1 from the cylinder 19. Further, the mask 20 is replaced, the emitter contact 7 is cut off, and the base contact 8 is irradiated with the SOR light 4. As a result, it becomes possible to selectively grow polycrystalline silicon containing p-type impurities only on the base contact 8. Boron (B) as a p-type impurity is 9 × in the selectively grown polycrystalline silicon film.
About 10 20 cm -3 is included.

【0040】本実施例にあっては、マスク20の開口部
の位置精度は、ベースコンタクト8上においてSOR光
4を遮断できる程度であればよい。したがって、マスク
20の目合わせの精度をさほど考慮しなくとも、エミッ
タコンタクト7の正確な位置に多結晶シリコンを選択的
に成長させることができる。
In the present embodiment, the positional accuracy of the opening of the mask 20 may be such that it can block the SOR light 4 on the base contact 8. Therefore, the polycrystalline silicon can be selectively grown at the correct position of the emitter contact 7 without considering the alignment accuracy of the mask 20.

【0041】続いて、本発明の第2実施例に係る半導体
装置の製造装置を説明する。上述の第1実施例において
多結晶シリコンのシリコンソースとして使用したジシラ
ン(Si26)気体のかわりに、本実施例においては3
0sccmのトリクロロシラン(SiHCl3)を用いる。
トリクロロシラン(SiHCl3)を使用した場合、単
結晶シリコン露出面上の核形成温度を比較的に低くする
ことができ、例えば300℃程度の低温下においてもシ
リコン膜の選択成長が可能となる。ただし、成長温度が
300℃と低いために、選択成長される膜は多結晶シリ
コンではなく、アモルファス(無定型)シリコンとな
る。したがって、多結晶シリコンを得るためには、35
0〜400℃程度のアニール処理によりアモルファスシ
リコンを多結晶化させる必要がある。本実施例によれ
ば、第1実施例におけるプロセス温度(約450℃)を
下げることができ、プロセスの低温化が可能となる。こ
れにより、オートドーピング等の問題を回避することが
できる。
Next, a semiconductor device manufacturing apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described. Instead of the disilane (Si 2 H 6 ) gas used as the silicon source for the polycrystalline silicon in the first embodiment described above, in this embodiment 3
0 sccm of trichlorosilane (SiHCl 3 ) is used.
When trichlorosilane (SiHCl 3 ) is used, the nucleation temperature on the exposed surface of single crystal silicon can be made relatively low, and for example, selective growth of a silicon film is possible even at a low temperature of about 300 ° C. However, since the growth temperature is as low as 300 ° C., the selectively grown film is not polycrystalline silicon but amorphous (amorphous) silicon. Therefore, in order to obtain polycrystalline silicon, 35
It is necessary to polycrystallize the amorphous silicon by annealing at 0 to 400 ° C. According to this embodiment, the process temperature (about 450 ° C.) in the first embodiment can be lowered, and the process temperature can be lowered. As a result, problems such as autodoping can be avoided.

【0042】図2は、第1および第2本実施例に係る半
導体装置の製造装置を用いた半導体装置の製造方法(バ
イポーラデバイスの製造工程)を示す図である。同図の
(a)において、単結晶シリコン基板5にp型ベース領
域6を形成し、単結晶シリコン基板5上に絶縁膜12を
形成する。絶縁膜12にフォトリソグラフィ技術によ
り、エミッタコンタクト7、ベースコンタクト8の開口
部を設ける。
FIG. 2 is a diagram showing a semiconductor device manufacturing method (bipolar device manufacturing process) using the semiconductor device manufacturing apparatus according to the first and second embodiments. In FIG. 3A, the p-type base region 6 is formed on the single crystal silicon substrate 5, and the insulating film 12 is formed on the single crystal silicon substrate 5. The insulating film 12 is provided with openings for the emitter contact 7 and the base contact 8 by photolithography.

【0043】次に、本実施例に係る半導体装置の製造装
置を使用して、エミッタコンタクト7上にn型不純物を
含む多結晶シリコン27を選択成長させ、ベースコンタ
クト8上にp型不純物を含む多結晶シリコン28を選択
成長させる(同図の(b))。さらに、900〜100
0℃程度の熱拡散を行い、同図の(c)に示すようにエ
ミッタコンタクト7の下にエミッタ拡散層23を形成す
る。続いて、多結晶シリコン27、28上にアルミニウ
ム(Al)電極配線22を形成し、最後にパッシベーシ
ョン処理を行うことにより全工程が終了する。
Next, using the semiconductor device manufacturing apparatus according to this embodiment, polycrystalline silicon 27 containing n-type impurities is selectively grown on the emitter contact 7, and p-type impurities are contained on the base contact 8. The polycrystalline silicon 28 is selectively grown ((b) in the figure). Furthermore, 900-100
Thermal diffusion is performed at about 0 ° C. to form an emitter diffusion layer 23 under the emitter contact 7 as shown in FIG. Subsequently, the aluminum (Al) electrode wiring 22 is formed on the polycrystalline silicon 27, 28, and finally passivation processing is performed to complete the whole process.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明にあっ
ては、シンクロトロン軌道放射光によって活性化された
ジシラン気体および3塩化砒素気体の活性粒子はシリコ
ン露出面においてシリコン核形成を行っている。一方、
絶縁膜上においては、常にフッ素イオンによるエッチン
グが行われるため、多結晶シリコンが成長することはな
い。すなわち、コンタクトホール内にのみ選択的に多結
晶シリコンを形成することができる。したがって、多結
晶シリコン膜と絶縁膜とを平坦にでき、段差による金属
電極配線の断線を防止することができる。
As described above, according to the present invention, the active particles of disilane gas and arsenic trichloride gas activated by synchrotron orbital radiation are used to form silicon nuclei on the exposed surface of silicon. There is. on the other hand,
Since etching with fluorine ions is always performed on the insulating film, polycrystalline silicon does not grow. That is, polycrystalline silicon can be selectively formed only in the contact hole. Therefore, the polycrystalline silicon film and the insulating film can be made flat, and the disconnection of the metal electrode wiring due to the step can be prevented.

【0045】また、上述したように絶縁膜上においては
多結晶シリコン膜の形成が行われないため、マスクの開
口部の位置が多少ずれていたととしてもコンタクトホー
ル内にのみ多結晶シリコンを選択成長させることが可能
となる。
Further, as described above, since the polycrystalline silicon film is not formed on the insulating film, even if the position of the opening of the mask is slightly displaced, the polycrystalline silicon is selectively grown only in the contact hole. It becomes possible.

【0046】さらに、本発明によれば、反応気体中にp
型、n型不純物である3塩化ヒ素(AsCl3)、3塩
化ホウ素(BCl3)等を混入することにより、p型ま
たはn型不純物が含まれた多結晶シリコンを成長させる
ことができる。したがって、多結晶シリコンを気相成長
させた後にp型またはn型不純物を導入する場合に比べ
て、フォトリソグラフィの工程を少なくすることができ
る。
Furthermore, according to the present invention, p is added to the reaction gas.
Type and n-type impurities such as arsenic trichloride (AsCl 3 ), boron trichloride (BCl 3 ) and the like can be mixed to grow polycrystalline silicon containing p-type or n-type impurities. Therefore, the number of photolithography steps can be reduced as compared with the case where p-type or n-type impurities are introduced after vapor-phase growth of polycrystalline silicon.

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

【図1】本発明の第1実施例に係る半導体装置の製造装
置の構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a semiconductor device manufacturing apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1実施例および第2実施例に係る半
導体装置の製造装置を用いたバイポーラデバイスの製造
工程を表す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a manufacturing process of a bipolar device using the semiconductor device manufacturing apparatus according to the first and second embodiments of the present invention.

【図3】従来の半導体装置の製造方法を説明するための
図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining a conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【図4】従来の半導体装置の製造方法を説明するための
図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining a conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 成長室 2 シンクロトロン軌道放射光源 4 シンクロトロン軌道放射光 5 単結晶シリコン基板(半導体基板) 9 RF電極(電圧印加手段) 10 ブロッキングコンデンサ(電圧印加手段) 11 高周波発信器(電圧印加手段) 12 絶縁膜 27、28 多結晶シリコン DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Growth chamber 2 Synchrotron orbital radiation source 4 Synchrotron orbital radiation 5 Single crystal silicon substrate (semiconductor substrate) 9 RF electrode (voltage applying means) 10 Blocking capacitor (voltage applying means) 11 High frequency oscillator (voltage applying means) 12 Insulating film 27, 28 Polycrystalline silicon

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 一部に開口部を有する絶縁膜が形成され
た半導体基板が収容されるとともに、所定の反応気体が
満たされた成長室と、 上記絶縁膜の開口部に向けてシンクロトロン軌道放射光
を照射することにより、当該開口部上の反応気体を活性
化させるシンクロトロン軌道放射光源と上記半導体基板
に所定電圧を印加し、上記活性化した反応気体を上記絶
縁膜の開口部に向けて加速させる電圧印加手段とを備
え、 上記活性化した反応気体を用いて上記絶縁膜の開口部に
おいて露出した半導体基板上に多結晶シリコンを気相成
長させることを特徴とする半導体装置の製造装置。
1. A growth chamber, which accommodates a semiconductor substrate having an insulating film having an opening partly formed therein, is filled with a predetermined reaction gas, and a synchrotron orbit toward the opening part of the insulating film. A predetermined voltage is applied to the synchrotron orbital radiation source that activates the reaction gas on the opening by irradiation with synchrotron radiation and the semiconductor substrate, and the activated reaction gas is directed toward the opening of the insulating film. And a voltage applying means for accelerating the gas, and vapor-depositing polycrystalline silicon on the semiconductor substrate exposed in the opening of the insulating film by using the activated reaction gas. .
【請求項2】 一部に開口部を有する絶縁膜が形成され
た半導体基板が収容されるとともに、所定の反応気体が
満たされた成長室と、 上記半導体基板に向けてシンクロトロン軌道放射光を照
射することにより、上記反応気体を活性化させるシンク
ロトロン軌道放射光源と、 上記シンクロトロン軌道放射光源および上記半導体基板
の間に介在し、かつ、上記半導体基板に非接触であると
ともに、上記絶縁膜の開口部に向けて上記シンクロトロ
ン軌道放射光を選択的に透過させるマスクと、 上記半導体基板に所定電圧を印加し、上記活性化した反
応気体を上記絶縁膜の開口部に向けて加速させる電圧印
加手段とを備え、 上記活性化した反応気体を用いて上記絶縁膜の開口部に
おいて露出した半導体基板上に多結晶シリコンを気相成
長させることを特徴とする半導体装置の製造装置。
2. A growth chamber filled with an insulating film having an opening partly formed therein, filled with a predetermined reaction gas, and synchrotron orbital radiation toward the semiconductor substrate. The insulating film is interposed between the synchrotron orbital radiation source that activates the reaction gas by irradiation and the synchrotron orbital radiation source and the semiconductor substrate, and is not in contact with the semiconductor substrate. And a mask that selectively transmits the synchrotron orbital radiation toward the opening of the semiconductor substrate and a voltage that applies a predetermined voltage to the semiconductor substrate and accelerates the activated reaction gas toward the opening of the insulating film. And vapor-growing polycrystalline silicon on the semiconductor substrate exposed in the opening of the insulating film by using the activated reaction gas. Apparatus for manufacturing a semiconductor device according to claim.
【請求項3】 上記反応気体は、シラン系気体、3フッ
化窒素を含むとともに、3塩化砒素または3塩化ホウ素
を選択的に混入してなる請求項1または請求項2記載の
半導体装置の製造装置。
3. The manufacturing of a semiconductor device according to claim 1, wherein the reaction gas contains a silane-based gas, nitrogen trifluoride, and arsenic trichloride or boron trichloride is selectively mixed. apparatus.
【請求項4】 一部に開口部を有する絶縁膜が形成され
た半導体基板を所定の反応気体が満たされた成長室内に
載置し、 上記絶縁膜の開口部に向けてシンクロトロン軌道放射光
を照射することにより成長室内の反応気体を活性化し、 上記半導体基板に所定電圧を印加することにより上記活
性化した反応気体を上記絶縁膜の開口部に向けて加速
し、 上記活性化した反応気体を用いて上記絶縁膜の開口部に
おいて露出した半導体基板上に多結晶シリコンを気相成
長させることを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. A semiconductor substrate on which an insulating film having an opening partly formed is placed in a growth chamber filled with a predetermined reaction gas, and synchrotron orbit radiant light is directed toward the opening part of the insulating film. To activate the reaction gas in the growth chamber, and by applying a predetermined voltage to the semiconductor substrate to accelerate the activated reaction gas toward the opening of the insulating film, the activated reaction gas A method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that polycrystalline silicon is vapor-grown on a semiconductor substrate exposed in the opening of the insulating film by using.
【請求項5】 一部に開口部を有する絶縁膜が形成され
た半導体基板を所定の反応気体が満たされた成長室内に
載置し、 上記半導体基板に非接触のマスクを用いて上記絶縁膜の
開口部に向けてシンクロトロン軌道放射光を照射するこ
とにより成長室内の反応気体を活性化し、 上記半導体基板に所定電圧を印加することにより上記活
性化した反応気体を上記絶縁膜の開口部に向けて加速
し、 上記活性化した反応気体を用いて上記絶縁膜の開口部に
おいて露出した半導体基板上に多結晶シリコンを気相成
長させることを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. A semiconductor substrate on which an insulating film having an opening partly formed is placed in a growth chamber filled with a predetermined reaction gas, and the insulating film is formed using a non-contact mask on the semiconductor substrate. The reactive gas in the growth chamber is activated by irradiating the synchrotron orbital radiation toward the opening of, and the activated reactive gas is applied to the opening of the insulating film by applying a predetermined voltage to the semiconductor substrate. A method for manufacturing a semiconductor device, which comprises accelerating and vapor-depositing polycrystalline silicon on a semiconductor substrate exposed in an opening of the insulating film by using the activated reactive gas.
【請求項6】 上記反応気体は、シラン系気体、3フッ
化窒素を含むとともに、3塩化砒素または3塩化ホウ素
を選択的に混入してなる請求項4または請求項5記載の
半導体装置の製造方法。
6. The manufacturing of a semiconductor device according to claim 4, wherein the reaction gas contains a silane-based gas and nitrogen trifluoride, and arsenic trichloride or boron trichloride is selectively mixed. Method.
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