JP3329762B2 - 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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    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
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    • H01L29/66242Heterojunction transistors [HBT]

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、特に、ボロンがドーピングされていないS
iGeスペーサ層を持ち寄生障壁の発生を抑制してバイ
ポーラトランジスタの動作を高速化した半導体装置の製
造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】バイポーラトランジスタの高速動作が求
められている。ベース層としてSiGe層が用いられそ
の動作の高速化が行われ得るものとして期待されている
SiGeベースバイポーラトランジスタは、そのボロン
がコレクタとベースとの境界領域に寄生障壁を生成して
その高速化を阻んでいる。ベースがシリコンであるなら
このような問題は派生しないが、ベースにSiGeが用
いられる場合に、このような寄生障壁の発生の問題が生
じる。
【0003】このような寄生障壁の発生を抑制する技術
が、特開平10−79394号で知られている。この公
知技術によれば、図10に示されるように、シリコン基
板1上に酸化膜2を形成し、酸化膜2上にボロンドーピ
ング・多結晶シリコン膜3を形成し、多結晶シリコン膜
3上に絶縁膜4を形成し、酸化膜2、ボロンドーピング
・多結晶シリコン膜3、絶縁膜4にエミッタコンタクト
開口5を形成し、ウエットエッチングにより酸化膜2を
横方向に除去し、このように形成された露出面に対して
APM洗浄による処理を施した後に、エピタキシャル成
長装置内で高温熱処理(フラッシング)により表面の不
純物を除去してシリコン基板1の表面6を洗浄し、引き
続き図11に示されるように、その表面6にボロンがド
ープされていないSiGeスペーサ層7を形成し、Si
Geスペーサ層7上にボロンドーピング・SiGeベー
ス層8を形成し、SiGeベース層8とボロンドーピン
グ多結晶シリコン膜3を接続する。続いて、エピタキシ
ャル成長装置よりウエハを取り出し、図12に示される
ように、側壁9を形成した後に、ボロンドーピング・S
iGeベース層8上に多結晶シリコン膜11を形成して
エミッタ領域12を形成する。
【0004】SiGeスペーサ層7を有するこのような
トランジスタは、理論的には、寄生障壁を持たないはず
であるから、バイポーラトランジスタのAC特性指標で
ある遮断周波数fTを60GHzに設計すれば、理論通
りに遮断周波数fTは60GHzになっているはずであ
る。しかし、実際に製作したバイポーラトランジスタの
遮断周波数fTは、20GHzにしかならなかった。
【0005】本発明者は、その原因について、フラッシ
ング処理の処理条件や洗浄液に問題があるのではないか
と推定して多角的に検討を行ったが、フラッシング処理
の処理条件や洗浄液には問題がないことが分かった。そ
こで、本発明者は、既述のステップそのものに問題点が
あるのではなかと更に検討を重ねた結果、エピタキシャ
ル成長装置内で表面6を高温熱処理(800度C以上)
する時に、ボロンドーピング・多結晶シリコン膜3に含
まれているボロンがその層から跳び出し飛散してシリコ
ン基板1の表面6に付着してその表面6を高濃度に汚染
し、このような汚染によりコレクタ・ベース接合がSi
Ge/Si界面より外側に形成されてしまうため、寄生
障壁の発生を阻止することができていない、ということ
に気づいた。このような寄生障壁の発生により、結果的
に、遮断周波数fTの低下を招いていたのであった。S
iGeスペーサ層7のアイディアを活用し、且つ、寄生
障壁の発生を阻止することにより理論通りのトランジス
タ特性を持った半導体装置の提供が望まれる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、Si
Geスペーサ層7のアイディアを活用し、且つ、寄生障
壁の発生を阻止することにより、理論通りのトランジス
タ特性を持った半導体装置の製造方法を提供することに
ある。
【0007】
【課題を解決するための手段】その課題を解決するため
の手段が、下記のように表現される。その表現中の請求
項対応の技術的事項には、括弧()つきで、番号、記号
等が添記されている。その番号、記号等は、請求項対応
の技術的事項と実施の複数・形態のうちの少なくとも1
つの形態の技術的事項との一致・対応関係を明白にして
いるが、その請求項対応の技術的事項が実施の形態の技
術的事項に限定されることを示すためのものではない。
【0008】本発明による半導体装置の製造方法は、P
型不純物含有・多結晶シリコン層(3)とP型不純物含
有・多結晶シリコン層(3)の裏面側の中間層に開口
(5)を形成してシリコン基板層(1)の表面を露出さ
せるためのステップと、P型不純物含有・多結晶シリコ
ン層(3)の露出面(7,8)を第1被覆層(9)によ
り被覆するための被覆ステップと、被覆ステップにより
第1被覆層(9)が形成される時にシリコン基板層
(1)の表面側に形成される第2被覆層(11)を除去
するための除去ステップと、除去ステップにより第2被
覆層が除去されて形成されるシリコン基板層(1)の表
面を熱処理により浄化するためのステップと、シリコン
基板層(1)の表面にSiGeスペーサ層(13)を形
成するためのステップと、SiGeスペーサ層(13)
の表面側にSiGeベース層(14)を形成するための
ステップとからなる。開口(5)を形成してシリコン基
板層(1)の表面を露出させる際に形成される露出面
は、開口(5)を形成する際に露出する開口の面であ
り、その開口の面はP型不純物含有・多結晶シリコン層
(3)の側面(7)とそのP型不純物含有・多結晶シリ
コン層(3)の下面(8)とである。800度C以上の
熱処理が行われるとき、P型不純物含有・多結晶シリコ
ン層(3)の露出面(7,8)は、第1被覆層(9)に
より覆われていて、そこからP型不純物が飛び出すこと
はない。
【0009】第2被覆層の除去はエッチングであり、第
2被覆層がエッチングされるエッチングレートは第1被
覆層がエッチングされるエッチングレートに対して調整
され、第2被覆層(11)が除去される時に第1被覆層
(9)が残存している。このようなエッチングの途中、
第1被覆層(9)のエッチングレートは、第2被覆層
(11)のエッチングレートよりも遅い。被覆ステップ
の被覆は酸化処理である。熱処理は、エピタキシャル装
置の中で行われることが好ましい。
【0010】
【発明の実施の形態】図に一致対応して、本発明による
半導体装置の製造方法の実施の形態は、シリコン基板上
にSiGeベース層を持ったバイポーラトランジスタが
形成される。図1に示されるように、そのシリコン基板
1の上面側に400Ag(Agはオングストローム)よ
りも薄い酸化膜2が形成される。図2に示されるよう
に、酸化膜2の上面側にボロンドーピング・多結晶シリ
コン膜3が形成される。ボロンドーピング・多結晶シリ
コン膜3は、ベース引き出し電極として形成されてい
る。図3に示されるように、ボロンドーピング・多結晶
シリコン膜3の上面側に絶縁膜4が形成される。
【0011】図4,5に示されるように、絶縁膜4、ボ
ロンドーピング・多結晶シリコン膜3、酸化膜2とを部
分的に削除して、エミッタコンタクト開口5を形成す
る。図5に示されるように、ウエットエッチングにより
酸化膜2のみを横方向に除去する。次に、エミッタコン
タクト開口5の側面側7及びエミッタコンタクト開口5
の下側面8に対して酸化処理を行って、図6に示される
ように、ボロンドーピング・多結晶シリコン膜3の露出
部分に第1酸化被覆層9を形成する。第1酸化被覆層9
は、100Ag程度に形成されている。
【0012】この時、シリコン基板1の上面側に第2酸
化被覆層11が形成されている。第1酸化被覆層9は、
第2酸化被覆層11よりも厚く形成されている。第2酸
化被覆層11は、50Ag程度に形成されている。ボロ
ンが高濃度にドープされたボロンドーピング・多結晶シ
リコン膜3が酸化されて形成された第1酸化被覆層9が
第2酸化被覆層11に比べてフッ酸によるエッチングレ
ートが遅いことを利用して、第2酸化被覆層11を除去
し第1酸化被覆層9を残す条件下で、フッ酸によるエッ
チングを行って、図7に示されるように、第2酸化被覆
層11を除去する。
【0013】第2酸化被覆層11よりもエッチングレー
トが遅く、且つ、第2酸化被覆層11よりも厚く形成さ
れている第1酸化被覆層9は、第2酸化被覆層11がエ
ッチングされるときに同時にエッチングされるが、第2
酸化被覆層11がエッチングされ終わった時には、第1
酸化被覆層は十分な厚さを持って残存している。
【0014】露出面をAPM洗浄(アンモニアと過酸化
水素による洗浄)した後に、基板をエピタキシャル装置
(図示せず)内に移して高温熱処理を行う。その高温熱
処理(フラッシング処理といわれる)は、1分間ほどの
短時間、800度C以上、高温高真空条件下で行われ
る。この高温熱処理により、図7に示されるシリコン基
板1の表面12の浄化が行われる。
【0015】この高温熱処理の間、ボロンドーピング・
多結晶シリコン膜3は第1酸化被覆層9により全面的に
被覆されいて、ボロンドーピング・多結晶シリコン膜3
からボロンが飛散することはない。次に、既述のエピタ
キシャル装置の中で、図8に示されるように、シリコン
基板1の上面側にSiGeスペサー層13が形成され
る。SiGeスペサー層13には、ボロンはドープされ
ていない。第1酸化被覆層9を除去した後に、図9に示
されるように、ボロンがドーピングされているSiGe
ベース層(真性ベース層)14をSiGeスペサー層1
3の上面に形成し、SiGeベース層14とボロンドー
ピング・多結晶シリコン層3を接続する。
【0016】高温熱処理の間、図7に示されるように、
表面7,8は第1酸化被覆層9に被覆されおり、そこか
らのボロンの飛散はなく、表面12はボロン汚染から免
れている。このため、コレクタ・ベース接合がSiGe
/Si界面より外側に形成されることはなく、寄生障壁
の発生が阻止され、遮断周波数fTの低下を招かず、所
望のトランジスタ特性を得ることができる。
【0017】
【発明の効果】本発明による半導体装置の製造方法は、
シリコン基板表面がボロン汚染から免れており、所望の
半導体素子の特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明による半導体装置の製造方法の
実施の形態を示す断面図である。
【図2】図2は、図1の次のステップを示す断面図であ
る。
【図3】図3は、更に次のステップを示す断面図であ
る。
【図4】図4は、更に次のステップを示す断面図であ
る。
【図5】図5は、更に次のステップを示す断面図であ
る。
【図6】図6は、更に次のステップを示す断面図であ
る。
【図7】図7は、更に次のステップを示す断面図であ
る。
【図8】図8は、更に次のステップを示す断面図であ
る。
【図9】図9は、更に次のステップを示す断面図であ
る。
【図10】図10は、公知の半導体装置の製造方法を示
す断面図である。
【図11】図11は、図10の次のステップを示す断面
図である。
【図12】図12は、図11の次のステップを示す断面
図である。
【符号の説明】
1…シリコン基板層 2…酸化層(中間層) 3…ボロンドーピング・多結晶シリコン層 5…開口 7,8…露出面 9…第1被覆層 11…第2被覆層 13…SiGeスペーサ層 14…SiGeベース層

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ボロンがドープされているP型不純物含有
    ・多結晶シリコン層と前記・P型不純物含有多結晶シリ
    コン層の裏面側の中間層に開口を形成してシリコン基板
    層の表面を露出させること、 前記P型不純物含有・多結晶シリコン層の露出面を第1
    被覆層により被覆すること、 前記被覆により前記第1被覆層が形成される時にシリコ
    ン基板層の表面側に形成される第2被覆層を除去するこ
    と、 前記除去により第2被覆層が除去されて形成される前記
    シリコン基板層の表面を熱処理により浄化すること、 前記シリコン基板層の表面にSiGeスペーサ層を形成
    すること、 前記SiGeスペーサ層の表面側にSiGeベース層を
    形成することとからなり、 前記開口を形成して前記シリコン基板層の表面を露出さ
    せる際に形成される前記露出面は、前記開口を形成する
    際に露出する前記開口の面であり、前記開口の面は前記
    P型不純物含有・多結晶シリコン層の側面と前記P型不
    純物含有・多結晶シリコン層の下面とである 半導体装置
    の製造方法。
  2. 【請求項2】請求項1において、 前記熱処理は800度C以上の高温条件下で行われる半
    導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】請求項1において、 前記第2被覆層の除去はエッチングであり、前記第2被
    覆層がエッチングされるエッチングレートは前記第1被
    覆層がエッチングされるエッチングレートに対して調整
    され、前記第2被覆層が除去される時に前記第1被覆層
    が残存している半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】請求項3において、 前記第1被覆層のエッチングレートは前記第2被覆層の
    エッチングレートよりも遅い半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】請求項4において、 被覆ステップの被覆は酸化処理である半導体装置の製造
    方法。
  6. 【請求項6】請求項1において、 前記熱処理はエピタキシャル装置の中で行われる半導体
    装置の製造方法。
  7. 【請求項7】請求項1において、更に、 前記SiGeベース層を形成する前に、前記第1被覆層
    を除去することからなる半導体装置の製造方法。
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