JP3321339B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造工程
において、特に多結晶シリコンの抵抗を制御する半導体
装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置において、多結晶シリコン層
は抵抗素子あるいは配線等に非常に多く使用されてい
る。このような多結晶シリコン層の抵抗値は、多結晶シ
リコン層にイオン注入等の方法により不純物を添加し、
熱処理により活性化および拡散させることにより、所望
の値に設定される。
【0003】また、SCR(シリコン制御整流素子)の
ように高耐圧を要求される素子においては、基板中の積
層欠陥や重金属などの有害な不純物を不活性化するゲッ
タリングという処理が一般に行われる。この処理は、例
えば半導体基板上に形成された絶縁膜上にPSG膜(リ
ンを含有するシリコン酸化膜)を堆積し、熱処理を施す
ことにより行われる。
【0004】図2に従来のSCRの製造工程の断面構造
を示す。シリコン基板1の表面に酸化膜2を形成する
(図2の(a))。この後、従来よりゲッタリングのた
めにPSG膜4を片面に堆積しているが、それに先立っ
て、ゲッタリングの効果をより高めるために、リンを含
有した雰囲気中において熱処理を行うことにより、酸化
膜2の表面部分にリンを添加してPSG層3を形成する
(図2の(b))。この処理によりシリコン基板1の裏
面にもPSG層3が形成されてしまう。
【0005】さらにゲッタリングのためのPSG膜4を
片面に堆積し、同じ装置内で続けて、不純物を含有しな
い酸化膜5をPSG膜4上に堆積する。この後、ゲッタ
リングのための熱処理を行う(図4の(c))。
【0006】酸化膜5の上に多結晶シリコン層6を堆積
し、この多結晶シリコン層6にボロンをイオン注入し、
熱処理を行い、このボロンを活性化し拡散する(図4の
(d))。ここで、PSG膜4と多結晶シリコン層6の
間の絶縁膜5は、熱工程によりPSG膜4からリンが多
結晶シリコン層6中に拡散し、多結晶シリコン層6内の
ボロンによるP型不純物の濃度を相殺して多結晶シリコ
ン層6の抵抗を増加させることを防止するためのもので
ある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の半導
体装置の製造方法では、完成した装置の多結晶シリコン
層6の抵抗が充分に制御することができないことが認め
られた。この原因を解明したところ、裏面に形成されて
しまうPSG層3が影響していることが判明した。すな
わち、ゲッタリングの効果をより高めるために行われる
リンを含有した雰囲気中における熱処理によりPSG層
3がシリコン基板1の裏面にも形成されてしまい、裏面
側が露出した状態でゲッタリングのための熱処理が行わ
れるため、この露出したPSG層3からリンが飛散し、
表面側に堆積されている不純物を含有しない酸化膜5の
表面に添加されてしまう。この後、このリンが添加され
た酸化膜5の表面上に多結晶シリコン層6を堆積し、さ
らに多結晶シリコン層6中にイオン注入されたボロンを
活性化するための熱処理工程を行う時に、このリンが多
結晶シリコン層6中に拡散してしまう。このため、N型
を有するリンがボロンによるP型の不純物濃度を相殺す
ることにより、多結晶シリコン層の抵抗が増大し、さら
にその値にばらつきが生じる。
【0008】この問題を回避する方法として、このゲッ
タリングのための熱工程を、低温化しまたは短時間化す
ることによりリンの飛散を抑制する方法が考えられる
が、この場合、ゲッタリングの効果が低減してしまうた
め好ましくない。
【0009】また、不純物を含有しない酸化膜5をPS
G膜4上に堆積した後、裏面側のPSG層3を除去し、
ゲッタリングのための熱工程を行うという方法が考えら
れる。このようにすれば、熱工程を行う時にPSG膜が
露出することはない。しかし、この場合には表面側の酸
化膜5をエッチングから保護するために、レジストを表
面側に塗布し、裏面側の絶縁膜をエッチングした後に再
びレジストを除去するという工程を追加する必要があ
り、大幅な生産効率の低下を招いてしまう。
【0010】本発明の目的は、デバイス特性の劣化や製
造効率の低下を伴わずに、多結晶シリコン層の抵抗値を
制御し、そのばらつきを最低限に抑制することができる
半導体装置の製造方法を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、本発明による半導体装置の製造方法
は、半導体基板を酸化する工程と、リンを含有する雰囲
気中において熱処理を行い前記酸化工程により形成され
た酸化膜の表面にリンを添加する工程と、前記基板の片
面において前記熱処理により形成されたリンを含有する
第1の絶縁膜上にさらにリンを含有する第2の絶縁膜を
堆積する工程と、前記第2の絶縁膜上に不純物を含まな
い第3の絶縁膜を堆積する工程と、前記第3の絶縁膜が
堆積された基板面と反対側の面に形成されている前記第
1の絶縁膜上に不純物を含まない第4の絶縁膜を形成す
る工程と、熱処理工程と、前記第3の絶縁膜上に多結晶
シリコン膜を堆積する工程と、前記多結晶シリコン層に
不純物を添加する工程とを具備することを特徴とする。
【0012】上記手段を講じた結果、本発明による半導
体装置の製造方法では、半導体基板の両面に形成された
リンを含有する絶縁膜上に表面側のみでなく裏面側にも
不純物を含有しない絶縁膜を堆積するので、この絶縁膜
がその後の熱工程におけるリンの飛散を防止する。この
ため、基板表面に堆積されている絶縁膜表面にリンが添
加されることを防止することができる。したがって、こ
の絶縁膜上に堆積されるP型多結晶シリコン層にN型を
有するリンが拡散してその抵抗値や抵抗値のばらつきを
増大させることを防止することができる。
【0013】
【実施の形態】以下、本発明の実施の形態について図面
を参照して説明する。図1は本発明によるSCR(Sil
icon Controlled Rectifier)の製造工程の断面構造
を示す。シリコン基板1の表面に酸化膜2を形成する
(図1の(a))。
【0014】次に、リンを含有した雰囲気中において熱
処理を行うことにより、酸化膜2の表面部分にリンを添
加してPSG層3を形成する(図1の(b))。さらに
ゲッタリングのためのPSG膜4をCVD法を用いて片
面に堆積し、同じ装置内で続けて、不純物を含有しない
酸化膜5をPSG膜4上に例えば300nm堆積する
(図1の(c))。
【0015】この後、従来と異なり裏面側にも不純物を
含有しない酸化膜7をCVD法を用いて例えば300n
m堆積した後に、ゲッタリングのための熱処理を例えば
1100℃の温度で1時間行う(図1の(d))。
【0016】この時、基板は両面とも不純物を含有しな
い酸化膜5、7により覆われており、PSG膜は露出し
ていないので、この熱工程中にリンが飛散することはな
い。この後、酸化膜5の上に多結晶シリコン層6を堆積
し、この多結晶シリコン層6にボロンをイオン注入し、
熱処理を行い、このボロンを活性化し拡散する(図1の
(e))。
【0017】ここで従来と同様に、PSG層3はゲッタ
リングがより効果的に行われるために形成される。ま
た、PSG膜4と多結晶シリコン層6の間の酸化膜5
は、PSG膜4からリンが多結晶シリコン層6中に拡散
することを防止するために形成される。
【0018】このように本発明の実施の形態による半導
体装置の製造方法では、ゲッタリングのための熱工程の
時に、基板両面とも不純物を含まない絶縁膜に覆われて
いる。すなわち、基板表面側のPSG膜4は酸化膜5
に、基板裏面側のPSG層3は絶縁膜7に覆われていて
PSG層は露出していない。このため、基板表面のPS
G膜4のみが不純物を含まない酸化膜5に覆われ裏面側
はPSG層3が露出していた従来と異なり、基板裏面に
露出しているPSG層3からリンが飛散して基板表面側
の不純物を含まない酸化膜5の表面に添加されることを
防止することができる。したがって、酸化膜5の表面に
添加されたリンがその後酸化膜5上に堆積される多結晶
シリコン層6中へ熱工程により拡散することはない。こ
のようにして、N型を有するリンがP型多結晶シリコン
層のP型添加不純物と相殺して多結晶シリコン層の抵抗
値あるいはそのばらつきを増大させることを防止するこ
とができる。
【0019】なお、上記実施の形態において、PSG膜
4を片面に堆積し、不純物を含有しない酸化膜5を、同
じ装置内で続けてPSG膜4上に堆積し、この後、裏面
側に不純物を含有しない酸化膜7を改めて堆積した。し
かし、本発明の趣旨によれば、片面のPSG膜4および
裏面のPSG膜3の両方が共に不純物を含まない絶縁膜
5および7により覆われていればよいので、これら不純
物を含まない絶縁膜5、7を堆積する順序は問わない。
さらに絶縁膜5、7を両面同時に堆積することも可能で
ある。
【0020】なお、上記実施の形態において基板裏面に
堆積する不純物を含まない絶縁膜は酸化膜を用いたが例
えば窒化膜等の不純物を含まない絶縁膜であれば酸化膜
に限らない。
【0021】また、基板裏面に堆積する不純物を含まな
い酸化膜の厚みは300nmとしたが、ゲッタリングの
ための熱工程によりリンが酸化膜7の下のPSG層3か
ら酸化膜7中を拡散して酸化膜7の表面より外方拡散し
ない程度の厚みであればよい。
【0022】
【発明の効果】以上のように本発明による半導体装置の
製造方法によれば、多結晶シリコン層の抵抗値を制御
し、そのばらつきを最低限に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるSCRの製造工程における断面
図。
【図2】従来のSCRの製造工程における断面図。
【符号の説明】
1…半導体基板、2…酸化膜、3、4…PSG膜、5、
7…CVD酸化膜、6…多結晶シリコン層

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板を酸化する工程と、リンを含
    有する雰囲気中において熱処理を行い前記酸化工程によ
    り形成された酸化膜の表面にリンを添加する工程と、前
    記基板の片面上の前記熱処理により形成されたリンを含
    有する第1の絶縁膜上にさらにリンを含有する第2の絶
    縁膜を堆積する工程と、前記第2の絶縁膜上に不純物を
    含まない第3の絶縁膜を堆積する工程と、前記第3の絶
    縁膜が堆積された基板面と反対側の面に形成されている
    前記第1の絶縁膜上に不純物を含まない第4の絶縁膜を
    形成する工程と、熱処理工程と、前記第3の絶縁膜上に
    多結晶シリコン膜を堆積する工程と、前記多結晶シリコ
    ン層に不純物を添加する工程とを具備することを特徴と
    する半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記第3の絶縁膜と前記第4の絶縁膜と
    を同時に堆積する前記請求項1記載の半導体装置の製造
    方法。
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