JP3186289B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

Info

Publication number
JP3186289B2
JP3186289B2 JP36148492A JP36148492A JP3186289B2 JP 3186289 B2 JP3186289 B2 JP 3186289B2 JP 36148492 A JP36148492 A JP 36148492A JP 36148492 A JP36148492 A JP 36148492A JP 3186289 B2 JP3186289 B2 JP 3186289B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
diffusion region
type diffusion
gaas
silicon substrate
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
Application number
JP36148492A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH06204135A (ja
Inventor
康利 鈴木
幸樹 水野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP36148492A priority Critical patent/JP3186289B2/ja
Publication of JPH06204135A publication Critical patent/JPH06204135A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3186289B2 publication Critical patent/JP3186289B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置の製造方
法に係り、詳しくはシリコン基板上に化合物半導体膜を
ヘテロエピタキシャル成長させるための半導体装置の製
造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】特開平3−91273号公報において、
図21に示すように、シリコンバイポーラICの一部に
GaAsホール素子33を直接形成した集積化センサが
開示されている。この構造において、p型シリコン基板
上にはエピタキシャル成長にてn型シリコン層31が形
成され、その上にGaAsホール素子33が形成されて
いる。製造工程としては、該n型シリコン層31はシリ
コンバイポーラIC工程を通る間、熱酸化膜で被覆され
ており、GaAs膜32をヘテロエピタキシャル成長す
る直前に、フォトリソグラフィを用いて選択的にSiO
2 膜を除去している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、集積化素子
を作製する上で、前記とは異なりn+ 型拡散領域上にG
aAsをヘテロエピタキシャル成長する場合がある。と
ころが、n+ 型拡散領域上にGaAsを直接ヘテロエピ
タキシャル成長した場合、単結晶GaAsは形成できず
に多結晶GaAsが形成されるという問題が生じた。
【0004】そこで、この発明の目的は、n+ 型拡散領
域上に化合物半導体膜をヘテロエピタキシャル成長させ
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。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明は、シリコン基
板に形成されたn + 型拡散領域上にMOCVD法を用い
て化合物半導体膜を成長させる半導体装置の製造方法に
おいて、シリコン基板の表面にn+型拡散領域を形成し
て当該n+型拡散領域の表面を熱酸化し、さらに、当該
熱酸化膜を除去し、その後にn+型拡散領域の表面に化
合物半導体膜をヘテロエピタキシャル成長させるように
したことをその要旨とするものである。
【0006】
【作用】シリコン基板の表面にn+ 型拡散領域が形成さ
れ、このn+ 型拡散領域の表面が熱酸化され、さらに、
当該熱酸化膜が除去される。その後にn+ 型拡散領域の
表面に化合物半導体膜がヘテロエピタキシャル成長され
る。
【0007】ここで、シリコン基板の表面にn+ 型拡散
領域が形成された時においてその表面は凹凸が大きい
が、この表面の熱酸化及び熱酸化膜の除去によりシリコ
ン基板の表面の凹凸が小さくなる。よって、化合物半導
体膜がヘテロエピタキシャル成長されやすい状態とな
る。
【0008】
【実施例】以下、この発明を具体化した一実施例を図面
に従って説明する。図1はホールICの断面構造を示
す。本装置は、ラテラルPNPバイポーラトランジスタ
1とラテラルNPNバイポーラトランジスタ2とコンデ
ンサ3とGaAsホール素子4とが同一基板内に形成さ
れている。
【0009】図2〜図9にはその製造工程を示す。図2
に示すように、p型シリコン基板5はその主面が(10
0)面に対して<011>方向に4±1°傾斜してい
る。このp型シリコン基板5の主表面上にn+ 型埋込層
6,7、n型エピタキシシャル層8を形成する。そし
て、n型エピタキシシャル層8の主表面上にシリコン酸
化膜9をCVD装置を用いて形成する。その後、シリコ
ン酸化膜9を所望の回路パターンによりフォトエッチン
グし、ボロンの拡散にてp+ 型素子分離領域10、p+
型拡散領域11を形成する。
【0010】次に、後記n+ 型拡散領域13を形成する
ために、シリコン酸化膜9をフォトエッチングする。引
き続き、図3に示すように、後記n+ 型拡散領域13を
形成するために、シリコン酸化膜9をフォトエッチング
したシリコン基板5にPOCl3 雰囲気中で熱酸化し、
その表面にリン硅酸ガラス(PSG)膜12を形成す
る。このリン硅酸ガラス膜12が堆積されたシリコン基
板5を1000°C程度の高温化で熱処理する。その結
果、図4に示すように、リン硅酸ガラス膜12中のリン
がシリコン基板5中に熱拡散され、n+ 型拡散領域13
が形成される。n+ 型拡散領域13の不純物濃度は10
19cm-3以上であり、例えば、本実施例では1020cm
-3となっている。
【0011】その後、図5に示すように、GaAsを成
長する所望の位置(図5にて14で示す)のリン硅酸ガ
ラス膜12をフォトエッチングにより除去する。この工
程で表面のリン硅酸ガラス膜12が除去されたシリコン
基板5表面は凹凸が大きい。そこで、このシリコン基板
5を塩酸(HCl)雰囲気中で850°C程度のウェッ
ト酸化を行う。これにより、図6に示すように、GaA
sを成長する位置(14)にシリコン熱酸化膜15が形
成される。
【0012】その後、このシリコン熱酸化膜15をフォ
トエッチングにより除去すると、図7に示すシリコン基
板5表面を得る。そして、図8に示すように、GaAs
をシリコン基板5上にMOCVD法を用いてヘテロエピ
タキシャル成長する。つまり、砒素を原子状態又は分子
状態にし、その雰囲気下で成長させる。ここで、n+
拡散領域13の表面上には単結晶GaAs膜16が、
又、それ以外のシリコン熱酸化膜15上には多結晶Ga
As膜17が堆積する。さらに、図9に示すように、単
結晶GaAs膜16以外の多結晶GaAs膜17をフォ
トエッチングにより除去する。
【0013】ここで、図21の従来構造ではn型シリコ
ン層31上にGaAs膜32を直接形成し、GaAsホ
ール素子33を形成している。一方、本実施例ではn+
型拡散領域13上にGaAs膜16を直接成長してい
る。図5に示すリン硅酸ガラス膜12を除去したn+
拡散領域13表面にGaAsを直接成長したGaAs成
長層表面のノマルスキー微分干渉顕微鏡写真を図10に
示す。又、図11には従来のn型シリコン層上に直接成
長したGaAs成長層表面のノマルスキー微分干渉顕微
鏡写真を示す。
【0014】この図10,11よりn+ 型拡散領域13
上のGaAs成長膜の表面形態が悪いことが分かる。
又、図10に示すn+ 型拡散領域13上の膜はX線回析
から多結晶になっていることが分かった。本発明者らは
+ 型拡散領域13上のGaAsとn型シリコン層上の
GaAsの表面形態の違いが生ずる原因を調べた結果、
シリコン基板の表面形態に大きな違いがあることを見出
した。
【0015】つまり、シリコン基板表面の凹凸が大きい
とその上には多結晶のGaAsしか成長できない。そこ
で、n+ 型拡散領域13上でもその表面の凹凸を減少さ
せる方法を検討した。図12にその結果を示す。リン硅
酸ガラス膜12を除去後、再度熱酸化し、n+ 型拡散領
域13の表面を酸化させることにより、同拡散領域13
の表面の凹凸が大幅に減少することが明らかになった。
【0016】シリコン基板5上にGaAsを直接成長す
る技術に関して、シリコン基板5表面形態とGaAsの
結晶性の関係についてはこれまで知られていなかった。
本発明者らはシリコン基板5表面の凹凸とその上に成長
するGaAs膜の結晶形状について調べた。図13〜2
0にその結果を示す。シリコン基板上に表面凹凸をつけ
る方法としてCF4 プラズマエッチング法を用いてい
る。そして、プラズマ照射条件として照射前を図13に
示し、この基板表面の中心線平均粗さは1.8Åであ
り、この基板を用いたヘテロエピタキシャル層の表面状
態を図14に示す。又、プラズマ照射条件として100
W,30秒の場合を図15に示し、この基板表面の中心
線平均粗さは5.0Åであり、この基板を用いたヘテロ
エピタキシャル層の表面状態を図16に示す。さらに、
プラズマ照射条件として200W,30秒の場合を図1
7に示し、この基板表面の中心線平均粗さは16.9Å
であり、この基板を用いたヘテロエピタキシャル層の表
面状態を図18に示す。さらには、プラズマ照射条件と
して250W,60秒の場合を図19に示し、この基板
表面の中心線平均粗さは47.4Åであり、この基板を
用いたヘテロエピタキシャル層の表面状態を図20に示
す。
【0017】又、図14及び図16に示す状態において
は、ヘテロエピタキシャル層は単結晶化していたが、図
18及び図20に示す状態においては、ヘテロエピタキ
シャル層は多結晶化していた。このように、シリコン基
板の表面凹凸とGaAs膜の結晶性に強い相関があるこ
とが分かる。
【0018】一方、リン硅酸ガラス膜12を除去したn
+ 型拡散領域13の表面の凹凸が大きい原因についても
調べた。表面凸のシリコン表面にはリンと酸素をもつシ
リコン酸化膜が形成されており、又、凹部にはリンが検
出されない。このことから、n+ 型拡散領域13の表面
にある過剰のリンが表面凹凸の発生原因となっているこ
とが判明した。そこで、この過剰のリン酸化膜を除去す
るため、熱酸化を行なうこととした。
【0019】さらに、その後の製造工程において、図1
に示すように、単結晶GaAs膜16をホール素子パタ
ーン形状とするためにフォトリソグラフィを用いて十字
状にメサエッチングする。
【0020】次に、このGaAsホール素子上にリフト
オフ法にてAu/AuGe薄膜を形成してオーミック電
極18,19を配置する。そして、プラズマSiN膜2
0を堆積し、フォトリソグラフィにてGaAsホール素
子部分のみプラズマSiN膜20を残す。
【0021】引き続き、フォトリソグラフィによりコン
タクト穴を形成し、オーミック電極用のアルミ薄膜21
を形成する。このように本実施例では、シリコン基板5
上にリン硅酸ガラス膜(PSG膜)12の堆積するとと
もに熱拡散によりシリコン基板5の表面にn+ 型拡散領
域13を形成し、リン硅酸ガラス膜12をエッチングし
た後に、n+ 型拡散領域13の表面を熱酸化し、さら
に、シリコン熱酸化膜15を除去し、その後にn+ 型拡
散領域13の表面に単結晶GaAs膜16(化合物半導
体膜)をヘテロエピタキシャル成長させるようにした。
つまり、シリコン基板5の表面にn+ 型拡散領域13が
形成された時においてその表面は凹凸が大きいが、この
表面の熱酸化及びシリコン熱酸化膜15の除去によりシ
リコン基板5の表面の凹凸が小さくなる。よって、単結
晶GaAs膜16(化合物半導体膜)がヘテロエピタキ
シャル成長されやすい状態となる。
【0022】尚、この発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、例えば、n+ 型拡散領域13上に成長する
GaAs膜はドーピングを行わない半絶縁性であって
も、n型であってもp型であってもよい。
【0023】又、GaAs膜の成長方法には、MOCV
D法,MBE法,MOMBE法、VPE法等があるが、
これらの方法はどれであってもよい。さらに、n+ 型拡
散領域のドーパントとしてリンの例を示したが、ヒ素で
もよい。
【0024】さらには、リンのドーピング方法としては
POCl3 のデポ拡散の例を示したが、イオン注入法で
もよい。又、上記実施例のホールICはシリコン集積回
路がバイポーラICであったが、MOSICでも、又、
個別素子(ディスクリート素子)でもよい。
【0025】さらに、上記実施例では、GaAs膜につ
いては示したが、GaP,AlAs,InP等の他の2
元化合物半導体薄膜やAlGaAs,InGaAs等の
他の3元化合物半導体薄膜でもよい。
【0026】
【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
+ 型拡散領域上に化合物半導体膜をヘテロエピタキシ
ャル成長させることができる優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例のホールICの構造を示す断面図であ
る。
【図2】ホールICの製造工程を示す断面図である。
【図3】ホールICの製造工程を示す断面図である。
【図4】ホールICの製造工程を示す断面図である。
【図5】ホールICの製造工程を示す断面図である。
【図6】ホールICの製造工程を示す断面図である。
【図7】ホールICの製造工程を示す断面図である。
【図8】ホールICの製造工程を示す断面図である。
【図9】ホールICの製造工程を示す断面図である。
【図10】結晶の構造を示す顕微鏡写真である。
【図11】結晶の構造を示す顕微鏡写真である。
【図12】酸化回数と表面粗さの関係を示す図である。
【図13】距離と高さの関係を示す図である。
【図14】結晶の構造を示す顕微鏡写真である。
【図15】距離と高さの関係を示す図である。
【図16】結晶の構造を示す顕微鏡写真である。
【図17】距離と高さの関係を示す図である。
【図18】結晶の構造を示す顕微鏡写真である。
【図19】距離と高さの関係を示す図である。
【図20】結晶の構造を示す顕微鏡写真である。
【図21】従来のホールICの構造を示す断面図であ
る。
【符号の説明】
5 シリコン基板 12 リン硅酸ガラス膜 13 n+ 型拡散領域 15 シリコン熱酸化膜 16 化合物半導体膜としての単結晶GaAs膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/205

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリコン基板に形成されたn + 型拡散領
    域上にMOCVD法を用いて化合物半導体膜を成長させ
    る半導体装置の製造方法において、 シリコン基板の表面にn+型拡散領域を形成して当該n+
    型拡散領域の表面を熱酸化し、さらに、当該熱酸化膜を
    除去し、その後にn+型拡散領域の表面に化合物半導体
    膜をヘテロエピタキシャル成長させるようにしたことを
    特徴とする半導体装置の製造方法。
JP36148492A 1992-12-29 1992-12-29 半導体装置の製造方法 Expired - Fee Related JP3186289B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP36148492A JP3186289B2 (ja) 1992-12-29 1992-12-29 半導体装置の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP36148492A JP3186289B2 (ja) 1992-12-29 1992-12-29 半導体装置の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH06204135A JPH06204135A (ja) 1994-07-22
JP3186289B2 true JP3186289B2 (ja) 2001-07-11

Family

ID=18473772

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP36148492A Expired - Fee Related JP3186289B2 (ja) 1992-12-29 1992-12-29 半導体装置の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3186289B2 (ja)

Also Published As

Publication number Publication date
JPH06204135A (ja) 1994-07-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100244812B1 (ko) 반도체 장치 및 그 제조 방법
CA1311859C (en) Bipolar transistor having self-aligned emitter-base and method of forming same using selective and non-selective epitaxy
JP2746225B2 (ja) 半導体装置及びその製造方法
US4593457A (en) Method for making gallium arsenide NPN transistor with self-aligned base enhancement to emitter region and metal contact
US5648280A (en) Method for fabricating a bipolar transistor with a base layer having an extremely low resistance
JPH07183310A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JPH09283440A (ja) 選択エピタキシャル膜の形成方法
US4408386A (en) Method of manufacturing semiconductor integrated circuit devices
JPH0793315B2 (ja) 半導体装置およびその製造方法
EP0386413A2 (en) Complementary transistor structure and method for manufacture
US6784064B2 (en) Heterojunction bipolar transistor and method of making heterojunction bipolar transistor
JP2705344B2 (ja) 半導体装置及びその製造方法
JPH02252267A (ja) 半導体装置の製造方法
JP2512268B2 (ja) 相補型ド―ピング領域パタ―ンを有する半導体装置の製法
JPH1050723A (ja) 非常に高利得のヘテロ接合バイポーラトランジスタを製造する方法
JP3186289B2 (ja) 半導体装置の製造方法
US5376229A (en) Method of fabrication of adjacent coplanar semiconductor devices
JP2000021778A (ja) エピタキシャル成長方法
JP3077841B2 (ja) 半導体装置およびその製造方法
EP0236811A2 (en) Method of manufacturing semiconductor device
JP3255423B2 (ja) ゲルマニウム層を形成する方法
JP2592277B2 (ja) バイポーラ半導体装置の製造方法
JP2630204B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JP3168622B2 (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP3109579B2 (ja) 半導体装置の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110511

Year of fee payment: 10

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees