JP2707641B2 - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
- Publication number
- JP2707641B2 JP2707641B2 JP25862188A JP25862188A JP2707641B2 JP 2707641 B2 JP2707641 B2 JP 2707641B2 JP 25862188 A JP25862188 A JP 25862188A JP 25862188 A JP25862188 A JP 25862188A JP 2707641 B2 JP2707641 B2 JP 2707641B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- oxide film
- seg
- layer
- semiconductor device
- silicon
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Local Oxidation Of Silicon (AREA)
- Element Separation (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置に関し、特に半導体基板表面の絶
縁膜の開孔部に選択的にエピタキシャル層を形成し、こ
のエピタキシャル層内に半導体素子を形成した半導体装
置の構造に関する。
縁膜の開孔部に選択的にエピタキシャル層を形成し、こ
のエピタキシャル層内に半導体素子を形成した半導体装
置の構造に関する。
従来、この種の選択エピタキシャル成長層（以下SEG
層という）を用いた半導体装置としては、第６図に示す
ように、分離絶縁膜としてシリコン基板１の表面に熱酸
化法で形成した厚さ1.5μｍのシリコン酸化膜（以下熱
酸化膜という）２の開孔部にSEG層４を形成し、このSEG
層４内にトランジスタ等の半導体素子を作り込んだ構造
となっていた。
層という）を用いた半導体装置としては、第６図に示す
ように、分離絶縁膜としてシリコン基板１の表面に熱酸
化法で形成した厚さ1.5μｍのシリコン酸化膜（以下熱
酸化膜という）２の開孔部にSEG層４を形成し、このSEG
層４内にトランジスタ等の半導体素子を作り込んだ構造
となっていた。
しかしながら、上述した従来の半導体装置の構造で
は、拡散やイオン注入法で不純物を導入するときのマス
ク材、あるいはSEG層４と金属配線の絶縁材としてのSEG
層上にシリコン酸化膜５を900℃から1000℃のスチーム
や酸素雰囲気での熱酸化法によって約2000Åから5000Å
の厚さに形成していたが、このシリコン酸化膜５を形成
することにより、SEG層４内に転位10等の結晶欠陥が発
生し、半導体装置の歩留り及び信頼性を低下させるとい
う欠点があった。
は、拡散やイオン注入法で不純物を導入するときのマス
ク材、あるいはSEG層４と金属配線の絶縁材としてのSEG
層上にシリコン酸化膜５を900℃から1000℃のスチーム
や酸素雰囲気での熱酸化法によって約2000Åから5000Å
の厚さに形成していたが、このシリコン酸化膜５を形成
することにより、SEG層４内に転位10等の結晶欠陥が発
生し、半導体装置の歩留り及び信頼性を低下させるとい
う欠点があった。
この現象を詳しく調べてみると、SEG層４の表面を熱
酸化し、シリコン酸化膜５を形成すると、SEG層４内の
シリコン結晶に圧縮の応力が働らくこと、さらにこの応
力は第７図に示すように、シリコン酸化膜５の膜厚とと
もに増加することがわかった。
酸化し、シリコン酸化膜５を形成すると、SEG層４内の
シリコン結晶に圧縮の応力が働らくこと、さらにこの応
力は第７図に示すように、シリコン酸化膜５の膜厚とと
もに増加することがわかった。
この応力測定結果と透過電子顕微鏡を用いたSEG層内
の結晶欠陥観察から、SEG層表面のシリコン酸化膜５が1
000Å以下、すなわちSEG層表面の応力が1.6×109dyn/cm
2以下であれば転位10が発生しないことがわかった。し
かしながらSEG層内にMOSトランジスタやバイポーラトラ
ンジスタを作り込むとき、熱酸化によるシリコン酸化膜
の膜厚を制限することは製造プロセスを決める上で自由
度が減るため好ましくない。
の結晶欠陥観察から、SEG層表面のシリコン酸化膜５が1
000Å以下、すなわちSEG層表面の応力が1.6×109dyn/cm
2以下であれば転位10が発生しないことがわかった。し
かしながらSEG層内にMOSトランジスタやバイポーラトラ
ンジスタを作り込むとき、熱酸化によるシリコン酸化膜
の膜厚を制限することは製造プロセスを決める上で自由
度が減るため好ましくない。
ところで本来シリコン結晶は1.0〜4.0×109dyn/cm2の
力では転位は発生しない。第７図をよく見ると、転位が
発生するSEG層と熱酸化膜である分離酸化膜との界面で
分離酸化膜の下の領域の−1.6×109dyn/cm2という引張
り応力からSEG層領域内の1.6〜2.0×109dyn/cm2という
圧縮の応力に急激に変化している。このように変化量の
大きいことが転位発生の原因と考えられる。
力では転位は発生しない。第７図をよく見ると、転位が
発生するSEG層と熱酸化膜である分離酸化膜との界面で
分離酸化膜の下の領域の−1.6×109dyn/cm2という引張
り応力からSEG層領域内の1.6〜2.0×109dyn/cm2という
圧縮の応力に急激に変化している。このように変化量の
大きいことが転位発生の原因と考えられる。
本発明の半導体装置は、半導体基板上に形成された分
離絶縁膜と該分離絶縁膜の開孔部内に選択的に形成され
たエピタキシャル層と該エピタキシャル層に形成された
半導体素子とを有する半導体装置において、前記分離絶
縁膜は熱酸化法による酸化膜と堆積法による絶縁膜とか
ら構成されているものである。
離絶縁膜と該分離絶縁膜の開孔部内に選択的に形成され
たエピタキシャル層と該エピタキシャル層に形成された
半導体素子とを有する半導体装置において、前記分離絶
縁膜は熱酸化法による酸化膜と堆積法による絶縁膜とか
ら構成されているものである。
次に、本発明について図面を参照して説明する。
第１図は本発明の第１の実施例の断面図である。
シリコン基板１を熱酸化し、厚さ1000Åの熱酸化膜２
を形成し、その上に化学気相成長法（CVD法）によりシ
ラン（SiH4）と酸素（Ｏ2）から厚さ1.4μｍのシリコン
酸化膜３を堆積する。次にフォトリソグラフィー技術と
反応性イオンエッチング技術を用いて酸化膜に開孔部を
形成した後、この開孔部に選択エピタキシャル法により
SEG層４を形成する。
を形成し、その上に化学気相成長法（CVD法）によりシ
ラン（SiH4）と酸素（Ｏ2）から厚さ1.4μｍのシリコン
酸化膜３を堆積する。次にフォトリソグラフィー技術と
反応性イオンエッチング技術を用いて酸化膜に開孔部を
形成した後、この開孔部に選択エピタキシャル法により
SEG層４を形成する。
このSEG層４は反応ガスとしてジクロルシラン（SiH2C
l2）と塩酸（HCl）、Ｎ型のドーピングガスとしてフォ
スフィン（PH3）、キャリアガスとして水素（Ｈ2）を用
い、成長温度900℃、圧力40Torrで成長した。この条件
は、シリコン酸化膜３の表面にシリコン粒が形成される
ことなく、またSEG層４内に成長中に結晶欠陥が発生し
ないように設定されている。
l2）と塩酸（HCl）、Ｎ型のドーピングガスとしてフォ
スフィン（PH3）、キャリアガスとして水素（Ｈ2）を用
い、成長温度900℃、圧力40Torrで成長した。この条件
は、シリコン酸化膜３の表面にシリコン粒が形成される
ことなく、またSEG層４内に成長中に結晶欠陥が発生し
ないように設定されている。
本第１の実施例では、SEG層４を形成した後、その上
に熱酸化法により2000Åのシリコン酸化膜５を形成し
た。第２図にこのときの応力分布を示す。
に熱酸化法により2000Åのシリコン酸化膜５を形成し
た。第２図にこのときの応力分布を示す。
第２図に示すように、分離酸化膜を厚さ1000Åの熱酸
化膜５と厚さ1.4μｍのCVD法によるシリコン酸化膜３で
形成することにより、実線20で示すように分離酸化膜の
下のシリコン結晶に働く応力を−1.6×109dyn/cm2から
−2.0×108dyn/cm2に減らすことができた。またSEG領域
内のシリコン結晶に働らく応力も、シリコン酸化膜５の
膜厚が従来と同じであるのにもかかわらず、半減するこ
とがわかった。応力の変化量は3.6×109dyn/cm2から1.2
×109dyn/cm2に減少するためSEG層内に転位が発生する
ことはない。
化膜５と厚さ1.4μｍのCVD法によるシリコン酸化膜３で
形成することにより、実線20で示すように分離酸化膜の
下のシリコン結晶に働く応力を−1.6×109dyn/cm2から
−2.0×108dyn/cm2に減らすことができた。またSEG領域
内のシリコン結晶に働らく応力も、シリコン酸化膜５の
膜厚が従来と同じであるのにもかかわらず、半減するこ
とがわかった。応力の変化量は3.6×109dyn/cm2から1.2
×109dyn/cm2に減少するためSEG層内に転位が発生する
ことはない。
ここで重要なのは熱酸化膜２の膜厚であるが、応力低
減に対して十分な効果を期待するには2000Å以下にする
ことが必要である。
減に対して十分な効果を期待するには2000Å以下にする
ことが必要である。
このように第１の実施例によれば、SEG層４上のシリ
コン酸化膜５の厚さを制限することなく、熱酸化膜２と
CVD法によるシリコン酸化膜３とから構成された分離酸
化膜と、SEG層４との界面における応力の変化量を小さ
くできるので、従来SEG層に発生していた転位をなくす
ことができる。
コン酸化膜５の厚さを制限することなく、熱酸化膜２と
CVD法によるシリコン酸化膜３とから構成された分離酸
化膜と、SEG層４との界面における応力の変化量を小さ
くできるので、従来SEG層に発生していた転位をなくす
ことができる。
第３図はこのようにして形成したSEG層４内にバイポ
ーラトランジスタを形成した場合の断面図である。第３
図において１はＰ型のシリコン基板、４はＮ型のSEG
層、６は高濃度ヒ素（As）押込層、７はＮ型コレクタ、
８はＰ型ベース、９はＮ型エミッタである。
ーラトランジスタを形成した場合の断面図である。第３
図において１はＰ型のシリコン基板、４はＮ型のSEG
層、６は高濃度ヒ素（As）押込層、７はＮ型コレクタ、
８はＰ型ベース、９はＮ型エミッタである。
第４図は第３図に示したNPNトランジスタのコレクタ
・ベース接合の逆方向特性を示したものであるが、従来
例の構造の場合はSEG層内に転位が発生している為、逆
方向電流は破線31で示されるように逆方向電圧とともに
増加する。一方、本実施例の構造による、熱酸化膜とCV
D法によるシリコン酸化膜からなる分離酸化膜を有するN
PNトランジスタのコレクタ・ベース接合の逆方向特性は
実線30で示されるように正常な特性を示す。
・ベース接合の逆方向特性を示したものであるが、従来
例の構造の場合はSEG層内に転位が発生している為、逆
方向電流は破線31で示されるように逆方向電圧とともに
増加する。一方、本実施例の構造による、熱酸化膜とCV
D法によるシリコン酸化膜からなる分離酸化膜を有するN
PNトランジスタのコレクタ・ベース接合の逆方向特性は
実線30で示されるように正常な特性を示す。
第５図は本発明の第２の実施例の断面図である。
この第２の実施例においてはシリコン基板１上に形成
する分離絶縁膜を、熱酸化膜２とCVD法による酸化膜３
とCVD法によるシリコン窒化膜11とで構成してある。
する分離絶縁膜を、熱酸化膜２とCVD法による酸化膜３
とCVD法によるシリコン窒化膜11とで構成してある。
このようにシリコン酸化膜３上にCVD法によるシリコ
ン窒化膜11を形成することにより、SEG層５を少ないHCl
流量で選択性よく形成できるという利点を有している。
ン窒化膜11を形成することにより、SEG層５を少ないHCl
流量で選択性よく形成できるという利点を有している。
以上説明したように本発明は、半導体基板上に形成す
る分離絶縁膜を、熱酸化膜による酸化膜と化学気相成長
法やスパッタリング法などの堆積法で形成した絶縁膜と
で構成することにより、SEG層内に転位などの結晶欠陥
が発生するのを抑制できるため所望する特性のバイポー
ラトランジスタやMOSトランジスタを作り込むことがで
き、半導体装置の製造歩留り及び信頼性を向上させるこ
とができるという効果がある。
る分離絶縁膜を、熱酸化膜による酸化膜と化学気相成長
法やスパッタリング法などの堆積法で形成した絶縁膜と
で構成することにより、SEG層内に転位などの結晶欠陥
が発生するのを抑制できるため所望する特性のバイポー
ラトランジスタやMOSトランジスタを作り込むことがで
き、半導体装置の製造歩留り及び信頼性を向上させるこ
とができるという効果がある。
第１図及び第２図は本発明の第１の実施例の断面図及び
第１の実施例におけるSEG領域近傍の応力分布図、第３
図及び第４図は第１の実施例におけるSEG層内にバイポ
ーラトランジスタを形成した場合の断面図及びその電流
電圧特性を示す図、第５図は本発明の第２の実施例の断
面図、第６図は従来の半導体装置の一例の断面図、第７
図はSEG領域近傍の応力のSEG層上の酸化膜の膜厚依存性
を示す図である。 １……シリコン基板、２……熱酸化膜、３……CVD法に
よるシリコン酸化膜、４……SEG層、５……シリコン酸
化膜、６……高濃度ヒ素埋込層、７……Ｎ型コレクタ、
８……Ｐ型ベース、９……Ｎ型エミッタ、10……転位、
11……シリコン窒化膜。
第１の実施例におけるSEG領域近傍の応力分布図、第３
図及び第４図は第１の実施例におけるSEG層内にバイポ
ーラトランジスタを形成した場合の断面図及びその電流
電圧特性を示す図、第５図は本発明の第２の実施例の断
面図、第６図は従来の半導体装置の一例の断面図、第７
図はSEG領域近傍の応力のSEG層上の酸化膜の膜厚依存性
を示す図である。 １……シリコン基板、２……熱酸化膜、３……CVD法に
よるシリコン酸化膜、４……SEG層、５……シリコン酸
化膜、６……高濃度ヒ素埋込層、７……Ｎ型コレクタ、
８……Ｐ型ベース、９……Ｎ型エミッタ、10……転位、
11……シリコン窒化膜。
Claims (1)
- 【請求項１】半導体基板上に形成された分離絶縁膜と該
分離絶縁膜の開孔部内に選択的に形成されたエピタキシ
ャル層と該エピタキシャル層に形成された半導体素子と
を有する半導体装置において、前記分離絶縁膜は熱酸化
法による酸化膜と堆積法による絶縁膜とから構成されて
いることを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25862188A JP2707641B2 (ja) | 1988-10-13 | 1988-10-13 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25862188A JP2707641B2 (ja) | 1988-10-13 | 1988-10-13 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02105441A JPH02105441A (ja) | 1990-04-18 |
| JP2707641B2 true JP2707641B2 (ja) | 1998-02-04 |
Family
ID=17322823
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25862188A Expired - Fee Related JP2707641B2 (ja) | 1988-10-13 | 1988-10-13 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2707641B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3015822B2 (ja) | 1998-03-06 | 2000-03-06 | 工業技術院長 | 固体選択成長用マスク及びその製造方法 |
-
1988
- 1988-10-13 JP JP25862188A patent/JP2707641B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02105441A (ja) | 1990-04-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5504018A (en) | Process of fabricating bipolar transistor having epitaxially grown base layer without deterioration of transistor characteristics | |
| KR100244812B1 (ko) | 반도체 장치 및 그 제조 방법 | |
| US5308785A (en) | Isolation technique for silicon germanium devices | |
| US5198689A (en) | Heterojunction bipolar transistor | |
| US5963822A (en) | Method of forming selective epitaxial film | |
| US5846867A (en) | Method of producing Si-Ge base heterojunction bipolar device | |
| JPH0697666B2 (ja) | マルチレベル・エピタキシャル構造を用いた半導体デバイス構造体及びその製造方法 | |
| JPH04230037A (ja) | インサイチュ・ドープされたｎ型シリコン層の付着方法およびＮＰＮトランジスタ | |
| JPH06507274A (ja) | 準安定第１５族合金の酸化物および窒化物および第１５族元素の窒化物およびそれらから形成された半導体装置 | |
| JP2006514435A (ja) | 改善されたベースエミッタ接合部を有するバイポーラトランジスタ及び製造のための方法 | |
| JPH07183310A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| JP2000031156A (ja) | 粗さを抑えた外因性ベ―スを有するたて形バイポ―ラトランジスタとその製造方法 | |
| JPH06168952A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| US7060582B2 (en) | Adjusting the germanium concentration of a semiconductor layer for equal thermal expansion for a hetero-junction bipolar transistor device | |
| JP2707641B2 (ja) | 半導体装置 | |
| JP2000114190A (ja) | 気相成長方法および半導体装置の製造方法 | |
| US20020053316A1 (en) | Method of deposition of a single-crystal silicon region | |
| JPH04162431A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| KR100518561B1 (ko) | 단결정 실리콘층에의 저메인 가스 전처리를 포함하는바이폴라 소자 제조 방법 및 이에 의한 바이폴라 소자 | |
| JP3209443B2 (ja) | バイポーラトランジスタの製造方法 | |
| JP3219796B2 (ja) | バイポーラ型半導体装置の製造方法 | |
| JPH0344937A (ja) | バイポーラトランジスタ及びその製造方法 | |
| JPH0744185B2 (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| JPH06132281A (ja) | 酸化シリコン膜の製造方法 | |
| JPH05235016A (ja) | ヘテロ接合半導体装置およびその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |