JP3422148B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ドライエッチング
後の後処理技術を備えた半導体装置の製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＬＳＩは大規模化および高性能化
が要求されている。さらに素子の微細化が進む中で、拡
散層のいわゆるシャロー(Shallow) 化が進行している。
例えば０．３５μｍ世代から０．２μｍ世代への進展と
ともに、ＭＯＳ（Metal-Oxide-Semiconductor ）トラン
ジスタにおけるソース・ドレインの接合の深さは１００
ｎｍ程度から４０ｎｍ程度になると予測されている。こ
れにともない接続孔を形成するときの基板のエッチング
量を抑制することが重要になる。一方、バイポーラトラ
ンジスタにおいても高性能化にともなってベース幅が縮
小されている。そのため、ＭＯＳトランジスタと同様
に、基板のエッチング量を抑制することが要求されてい
る。

【０００３】ここで従来のＮＰＮ型高速バイポーラトラ
ンジスタの製造方法を図３の製造工程図によって説明す
る。この図では、一例として、エミッタ電極およびベー
ス電極をポリシリコン層で形成した、いわゆるダブルポ
リシリコン構造のバイポーラトランジスタのベース部分
およびエミッタ部分を示す。

【０００４】図３の（１）に示すように、化学的気相成
長（以下、ＣＶＤという、ＣＶＤはChemical Vapour De
positionの略）法によって、シリコン基板１０１の表面
側の全面に、酸化シリコンからなる第１絶縁膜１０２を
形成した。その後リソグラフィー技術とエッチング技術
とによって、バイポーラトランジスタのベース電極形成
部上の第１絶縁膜１０２に開口部１０３を形成した。次
いでＣＶＤ法によって、シリコン基板１０１上の全面に
ベース電極として機能するＰ型のポリシリコン膜１０４
を形成した。さらにＣＶＤ法によって、酸化シリコンか
らなる第２絶縁膜１０５を形成した。

【０００５】次いで図３の（２）に示すように、リソグ
ラフィー技術とエッチング技術とによって、エミッタ形
成部分およびベース形成部分の上記第２絶縁膜１０５と
上記ポリシリコン膜１０４とを除去してベース開口部１
０６を形成した。続いてＣＶＤ法によって、シリコン基
板１０１上の全面にイオン注入時のバッファー層となる
１０ｎｍ〜２０ｎｍの厚さを有する第３絶縁膜（図示省
略）を形成した。その後イオン注入法によって、シリコ
ン基板１０１にＰ型の不純物をドーピングして、例えば
拡散深さを３０ｎｍ〜５０ｎｍ程度のベース層として機
能するＰ型の拡散層１０７を形成した。そして熱処理を
行って、Ｐ型のポリシリコン膜１０４からシリコン基板
１０１中にＰ型不純物を拡散させて、Ｐ⁺ 型コンタクト
層１０８を形成した。

【０００６】次に図３の（３）に示すように、ＣＶＤ法
によって、シリコン基板１０１上の全面に第４絶縁膜を
形成した。次いで異方性のドライエッチング技術（例え
ば、反応性イオンエッチング）によって、上記第４絶縁
膜をエッチバックすることにより、ベース開口部１０６
の側壁に、ベース電極となるＰ型のポリシリコン膜（１
０４）とその後に形成されるエミッタ電極との分離機能
を有するサイドウォール絶縁膜１０９を形成した。この
反応性イオンエッチングでは、露出したシリコン基板１
０１の表面に、シリコン（Ｓｉ）、炭素（Ｃ）、フッ素
（Ｆ）等を含有したポリマー１１０が１０ｎｍ程度の厚
さに形成され、さらにシリコン基板１０１の表層には厚
さが５ｎｍ〜１０ｎｍ程度の非晶質シリコン層１１１が
形成された。

【０００７】その後、後処理としてポリマー１１０と非
晶質シリコン層１１１とを、下記に説明するエッチング
によって除去した。上記後処理は、エッチングガスに酸
素（Ｏ₂ ）と四フッ化炭素（ＣＦ₄ ）とを用いそれらの
体積流量比を１：１に設定したドライエッチング、もし
くはエッチング溶液にアンモニア過水（ＮＨ₄ ＯＨ＋Ｈ
₂ Ｏ₂ ）を用いたエッチングによって行った。

【０００８】次に図３の（４）に示すように、ＣＶＤ法
によって、エミッタ電極として機能する第２ポリシリコ
ン膜１１２を形成した。続いてイオン注入法によって、
上記第２ポリシリコン膜１１２にＮ⁺ 型の不純物をイオ
ン注入した。その後熱処理を行うことで、第２ポリシリ
コン膜１１２中のＮ⁺ 型の不純物をシリコン基板１０１
に拡散させてエミッタ層１１３を形成した。その後、図
示はしないが配線形成技術によって、各電極の形成を行
った。

【０００９】上記のようなダブルポリシリコン構造のバ
イポーラトランジスタでは、第１ポリシリコン膜（１０
４）で形成されるベース取り出し電極１１４と第２ポリ
シリコン膜（１１２）で形成されるエミッタ取り出し電
極１１５との間をサイドウォール絶縁膜１０９で分離す
ることで、ベース−エミッタ間容量を大幅に低減した。
また、ベース走行時間の短縮を図るために、低エネルギ
ーイオン注入技術によってベース層１０７の浅い接合化
を図り、ベース幅の縮小化を実現した。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術で説明した酸素と四フッ化炭素との体積流量比
を１：１に設定したエッチングガスを用いたドライエッ
チング、もしくはアンモニア過水を用いたエッチングで
は、エッチングの損傷を受けて非晶質部分となっている
シリコン基板の領域（以下、ダメージ層という）とそれ
以外の領域とのエッチング選択比が取れないため、シリ
コン基板が過剰にエッチングされていた。そのため、微
細なベース幅が変動するという課題が存在していた。場
合によってはコレクタ−エミッタ不良に至る問題があっ
た。すなわち、ベース層の厚さが１００ｎｍ〜１５０ｎ
ｍ程度の世代のバイポーラトランジスタでは、ダメージ
層の厚さが１０ｎｍ〜２０ｎｍ程度のため、問題になら
なかったが、近年のベース層のシャロー化の進展にとも
ない、ダメージ層の厚さとベース層の厚さとがほぼ同等
になりつつあるため、大きな問題になってきた。

【００１１】ここで、酸素と四フッ化炭素の総流量を一
定にし、ポリマーのエッチング速度Ｖpoly、シリコンの
エッチング速度ＶSiおよびコンタクト抵抗Ｒｃと上記エ
ッチングガスの流量比との関係を、図４〜図６によって
説明する。図４に示すように、コンタクト抵抗Ｒｃ（縦
軸に示す）は、四フッ化炭素（ＣＦ₄ ）と酸素（Ｏ₂ ）
とのエッチングガスの流量比（横軸に示す）が１で極小
値を持つことが判っていた。また、図５に示すように、
ポリマーのエッチング速度Ｖpoly（縦軸に示す）は、エ
ッチングガスの流量比（横軸に示す）が１よりも大きく
なると急激に低下することが判っていた。さらに図６に
示すように、シリコン（Ｓｉ）のエッチング速度ＶSi
（縦軸に示す）は、エッチングガスの流量比（横軸に示
す）の増大とともに増大し、酸素ガスの増大によるポリ
マーの除去効果とは相反する関係にあることが判ってい
た。

【００１２】そこで従来のエッチング条件は、コンタク
ト抵抗が極小になり、かつポリマーの除去効果が確保で
き、シリコンのエッチング速度が非常に大きくならない
ような条件を最適条件として、エッチングガスの流量比
を１に設定していた。このような条件でポリマーと非晶
質部分とを１段階のエッチングで除去しようとしていた
ため、エッチングの制御性は不安定であった。そのた
め、下地の半導体基板またはポリシリコン膜を深くエッ
チングしてしまうこととなった。

【００１３】また上記従来の最適エッチング条件（エッ
チングガスの流量比＝１の条件）でエッチング時間を増
大させたときのコンタクト抵抗Ｒｃと基板面内のエッチ
ングばらつきσave との関係を図７によって説明する。
エッチング時間（横軸に示す）の増大とともにコンタク
ト抵抗Ｒｃ（左縦軸に示す）は減少することが分かっ
た。しかしながら、基板面内ばらつきσave （右縦軸に
示す）が増大しており、これはダメージ除去による効果
と、シリコン（シリコン基板）のエッチング量の増大に
より段差が増大し、金属カバリッジが悪化する部分が発
生することによる相反する関係のためである。シリコン
のエッチング量の増大は、シリコン基板の浅い接合の拡
散層に直接コンタクトを取る場合には、さらに問題とな
る。

【００１４】また、酸素と四フッ化炭素からなるエッチ
ングガスを用いて後処理を行った場合の電流増幅率ｈFE
およびベース抵抗（シート抵抗）とエッチング時間との
関係を図８によって説明する。なお、エッチングガスと
なる四フッ化炭素と酸素との流量比は１に設定した。図
に示すように、エッチング時間（横軸に示す）の増大と
ともに、電流増幅率ｈFE（左縦軸に示す）は増大し、ま
たベース抵抗（右縦軸に示す）は急激に増大する。これ
は、エッチング時間の増大とともにシリコン基板中に形
成したベース層がエッチングによって削れていることを
示している。

【００１５】前記図４に示したコンタクト抵抗Ｒｃに係
わるデータと前記図８に示したベース抵抗（シート抵
抗）のデータとを重ねあわせた結果を、図９に示す。図
９に示すように、コンタクト抵抗Ｒｃ（左縦軸に示す）
を低減するにためにはエッチング時間が必要であり、十
分に時間をかけてエッチングを行うとベース抵抗（右縦
軸に示す）は急激に増加する傾向にある。このように、
コンタクト抵抗の低抵抗化とベース幅の安定化との両立
は困難なことが判っていた。

【００１６】また、下地がポリシリコン膜の場合には、
ポリシリコン膜上に形成されたポリマーおよびポリシリ
コン膜に形成された非晶質シリコンを除去するための後
処理によって、ポリシリコン膜が過剰にエッチングされ
た。そのため、コンタクト抵抗が変動するという問題が
あった。これは、単一のエッチング条件によってポリマ
ーと非晶質シリコンとをエッチングしていたため、プロ
セス的に不安定となるためである。そこで、エッチング
時間を増加させるとポリシリコン膜のエッチング量がば
らついて、コンタクト抵抗のばらつきが大きくなるとい
う問題が発生した。

【００１７】本発明は、絶縁膜の異方性エッチングの後
処理技術の最適化によって、エッチングにより発生した
ポリマーやダメージ層を選択性よく除去する半導体装置
の製造方法を提供することで、素子の微細化による浅い
接合を実現する。さらにその方法を用いて、いわゆるダ
ブルポリシリコン構造のバイポーラトランジスタにおけ
るベース幅の変動を抑制して微細なベース幅の実現を図
る。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされた半導体装置の製造方法である。

【００１９】第１の半導体装置の製造方法は、半導体基
板上に第１電気伝導膜と第１絶縁膜とを順に形成する第
１工程と、前記第１絶縁膜と前記第１電気伝導膜とに、
前記半導体基板に達する第１開口部を形成する第２工程
と、前記第１開口部の内壁部および前記第１絶縁膜上に
第２絶縁膜を形成した後、異方性エッチングによって第
２絶縁膜をエッチバックして、前記第１開口部の側壁に
該第２絶縁膜からなるサイドウォール絶縁膜を形成し
て、第２開口部を形成する第３工程と、前記異方性エッ
チングによって前記第２開口部の底部の半導体基板上に
形成されたポリマーと該半導体基板に形成された非晶質
部分とを除去する第４工程とを備えた半導体装置の製造
方法において、前記第４工程におけるポリマーの除去
は、エッチングガスに四フッ化炭素と酸素とを用い少な
くとも四フッ化炭素を含みかつ〔四フッ化炭素の流量〕
／〔酸素の流量〕で表される体積流量比を０．９以下の
範囲に設定したエッチングによって、前記ポリマーを除
去する。

【００２０】上記第１の半導体装置の製造方法では、第
２開口部の底部の半導体基板上に形成されたポリマー
と、その半導体基板の表層に形成された非晶質部分とが
選択的に除去されることから、第２開口部より半導体基
板に接続する例えば電極のような導電体を形成した場合
には、コンタクト抵抗が低減される。さらに第２開口部
の底部における半導体基板の表層に拡散層が形成されて
いるような場合には、拡散層をエッチングすることがほ
とんど無いので、拡散層を浅い接合で形成することが可
能となる。

【００２１】第２の半導体装置の製造方法は、半導体基
板にコレクタとなる第１導電型の半導体層を形成し、該
半導体層のベース層となる領域上に第２導電型の第１電
気伝導膜と第１絶縁膜とを積層するように形成した後、
前記第１電気伝導膜と前記第１絶縁膜とにベース開口部
を形成し、該ベース開口部の内壁および前記第１絶縁膜
上に第２絶縁膜を成膜した後該第２絶縁膜を異方性エッ
チングすることで該ベース開口部にサイドウォール絶縁
膜を形成してエミッタ開口部を形成する工程と、前記エ
ッチングの際に、前記エミッタ開口部の底部の半導体層
上に形成されるポリマーを除去した後、該半導体層の表
層に形成された非晶質部分を除去する工程と、前記エミ
ッタ開口部の内壁および前記第２絶縁膜上に、第１導電
型の第２電気伝導膜を形成した後、該第２電気伝導膜中
の第１導電型の不純物を前記ベース層の上層に拡散して
エミッタ層を形成する工程とを備えた半導体装置の製造
方法において、前記ポリマーの除去は、エッチングガス
に四フッ化炭素と酸素とを用い四フッ化炭素を少なくと
も含みかつ〔四フッ化炭素の流量〕／〔酸素の流量〕で
表される体積流量比を０．９以下の範囲に設定したエッ
チングによって、前記ポリマーを除去する。

【００２２】上記第２の半導体装置の製造方法では、エ
ミッタ開口部の底部の半導体層上に形成されたポリマー
と、その半導体層の表層に形成された非晶質シリコン層
とが選択的に除去されることから、エミッタ開口部より
半導体層に接続する例えばエミッタ電極となる第２電気
伝導膜を形成した場合には、コンタクト抵抗が低減され
る。さらにエミッタ開口部の底部における半導体層の表
層に形成されているベース層をエッチングすることがほ
とんど無いので、ベース層を浅い接合で形成することが
可能となる。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明の第１実施形態の一例を、
図１の製造工程図によって説明する。図では 、絶縁膜に
設けた開口部の側壁にサイドウォール絶縁膜を形成する
場合を説明する。

【００２４】図１の（１）に示すように、第１工程で、
半導体基板（例えばシリコン基板）４１上には絶縁膜
（例えば酸化シリコン膜）４２が形成され、絶縁膜４２
には開口部４３が形成されている。そしてＣＶＤ法によ
って、開口部４３内の半導体基板４１上と上記絶縁膜４
３上に、例えばポリシリコンからなる第１電気伝導膜４
４と例えば窒化シリコンからなる第１絶縁膜４５とを順
に形成する。この第１絶縁膜４５は、少なくともその上
層が窒化シリコン膜で形成されていればよく、例えば表
層に窒化シリコン膜を設けたもので酸化シリコン膜と窒
化シリコン膜とからなる積層膜であってもよい。したが
って、開口部４３における半導体基板４１上には第１電
気伝導膜４４と第１絶縁膜４５とが積層される。

【００２５】次いで図１の（２）に示すように、第２工
程を行う。この工程では、リソグラフィー技術とエッチ
ング技術とによって、第１絶縁膜４５と第１電気伝導膜
４４とに、半導体基板４１に達する第１開口部４６を形
成する。

【００２６】続いて図１の（３）に示すように、第３工
程を行う。この工程では、例えばＣＶＤ法によって、第
１開口部４６の内壁部および第１絶縁膜４５上に、例え
ば窒化シリコンからなる第２絶縁膜４７を形成する。そ
の後、異方性エッチングによって第２絶縁膜４７をエッ
チバックして、第１開口部４６の側壁に第２絶縁膜（４
７）からなるサイドウォール絶縁膜４８を形成して、第
２開口部４９を形成する。このとき、第２開口部４９の
底部の半導体基板４１上にはポリマー５０が形成され、
その半導体基板４１の表層には非晶質部分５１が形成さ
れる。

【００２７】その後図１の（４）に示すように、第４工
程で、上記ポリマー５０（２点鎖線で示す部分）と上記
非晶質部分５１（１点鎖線で示す部分）とを除去する。

【００２８】上記ポリマー５０の除去は、エッチングガ
スに酸素（Ｏ₂ ）を用いたエッチング、またはエッチン
グガスに四フッ化炭素（ＣＦ₄ ）と酸素（Ｏ₂ ）とを用
い少なくとも四フッ化炭素を含むとともに〔四フッ化炭
素の流量〕／〔酸素の流量〕で表される体積流量比を
０．９以下に設定したエッチングによって行う。好まし
くは、上記体積流量比を０．６７以下に設定する。

【００２９】また上記非晶質部分５１の除去は、エッチ
ング溶液にフッ酸を用い、そのエッチング溶液に浸漬す
ることによって上記非晶質部分５１を選択的に除去す
る。

【００３０】上記第１実施形態における上記ポリマー５
０を除去するエッチング、すなわち酸素を用いたエッチ
ング、または四フッ化炭素と酸素との流量比を上記のよ
うに０．９以下に設定したエッチングによってポリマー
５０を除去することから、半導体基板４１の表層に形成
されている非晶質部分５１はほとんどエッチングされる
ことはなく、ポリマー５０が選択的に除去される。一
方、エッチングガスの四フッ化炭素と酸素との流量比を
０．９よりも大きくした場合には、ポリマー５０のエッ
チング量が急激に低下するため、エッチング時間が非常
にかかることとなる。したがって、ポリマー５０をエッ
チングするエッチングガスの条件は、ポリマーのエッチ
ング速度が十分に取れ、かつ半導体基板４１のエッチン
グ速度が比較的に小さいような上記条件に設定される。

【００３１】また、非晶質部分５１のエッチングでは、
エッチング溶液にフッ酸を用いたことから、非晶質部分
５１の下部の半導体基板４１をほとんどエッチングされ
ることなく、選択的に非晶質部分５１が除去される。

【００３２】また、上記第４工程における非晶質部分５
１のエッチングは、エッチングガスに四フッ化炭素と酸
素とを用い、〔四フッ化炭素の流量〕／〔酸素の流量〕
で表される体積流量比を、１よりも大きくかつ酸素を含
む状態に設定してもよい。この場合、非晶質部分５１の
エッチングは、例えばエッチング時間を制御することに
よってエッチング量を制御する。なお、この場合には、
第１，第２絶縁膜４５，４７に酸化シリコン膜を用いる
ことが可能となる。

【００３３】または、エッチング溶液にアンモニア過水
（ＮＨ₄ ＯＨ＋Ｈ₂ Ｏ₂ ）を用いたエッチングによっ
て、非晶質部分５１を除去する。この場合も、非晶質部
分５１のエッチングは、例えばエッチング時間を制御す
ることによってエッチング量を制御する。このように、
アンモニア過水を用いたエッチングであっても、エッチ
ング時間を制御することによって、選択的に非晶質部分
１６を除去することは可能となる。なお、この場合に
も、第１，第２絶縁膜４５，４７に酸化シリコン膜を用
いることが可能となる。

【００３４】上記第１実施形態では、第２開口部４９の
底部の半導体基板４１上に形成されたポリマー５０と、
その半導体基板４１の表層に形成された非晶質部分５１
とが選択的に除去されることから、第２開口部４９より
半導体基板４１に接続する例えば電極のような導電体
（図示省略）を形成した場合には、コンタクト抵抗が低
減される。さらに第２開口部４９の底部における半導体
基板４１の表層に拡散層（図示省略）が形成されている
ような場合には、拡散層をエッチングすることがほとん
ど無いので、拡散層を浅い接合で形成することが可能と
なる。

【００３５】また上記第１実施形態のようなプロセスを
適用できる半導体装置の製造工程としては、バイポーラ
トランジスタのエミッタ開口部の形成、半導体装置のセ
ルフアラインコンタクトの形成等が挙げられる。

【００３６】次に、本発明の第２実施形態の一例を、図
２の製造工程図によって説明する。図では、ＮＰＮ縦型
バイポーラトランジスタのエミッタおよびベース部近傍
を断面図で示す。

【００３７】図２の（１）に示すように、ＣＶＤ法によ
って、第１導電型（例えばＮ型）の半導体層６１（例え
ばエピタキシャル層）を上層に設けたシリコン基板６２
（図では上層の半導体層６１を示す）上の全面に１００
ｎｍ〜２００ｎｍの厚さの絶縁膜６３（例えば酸化シリ
コン膜）を形成する。なお、上記半導体層６１はバイポ
ーラトランジスタのコレクタとなる。

【００３８】その後、リソグラフィー技術とエッチング
技術とによって、上記絶縁膜６３にバイポーラトランジ
スタのベース電極形成部となる開口部６４を形成する。
次いでＣＶＤ法によって、半導体基板６２上の全面に１
００ｎｍ〜２００ｎｍの厚さの第２導電型（例えばＰ
型）のポリシリコンからなる第１電気伝導膜６５を形成
する。この第１電気伝導膜６５は、ベース電極として機
能する。なお、第１電気伝導膜６５は、ノンドープトシ
リケートガラス（ＮＳＧ）膜を形成した後、イオン注入
法によって、ＮＳＧ膜にＰ型不純物をドーピングして形
成してもよい。

【００３９】次いでＣＶＤ法によって、第１電気伝導膜
６５上の全面に、例えば窒化シリコンからなる３００ｎ
ｍ〜４００ｎｍの厚さの第１絶縁膜６６を形成する。な
お第１絶縁膜６６は、表面側に窒化シリコン膜が形成さ
れたもので酸化シリコン膜と窒化シリコン膜とを積層し
たものであってもよい。すなわち、この第１絶縁膜６６
は表面が耐フッ酸性の膜で形成されていればよい。続い
てリソグラフィー技術とエッチング技術とによって、エ
ミッタ、ベース形成部分上における第１絶縁膜６６と第
１電気伝導膜６５とからなる積層膜を除去し、ベース開
口部６７を形成する。

【００４０】そしてＣＶＤ法によって、第２開口部６７
の内壁および第１絶縁膜６６上に、例えば酸化シリコン
からなる１０ｎｍ〜２０ｎｍ程度の厚さの絶縁膜（図示
省略）を形成する。その後、イオン注入法によってＰ型
の不純物を半導体層６１に上層にドーピングして、Ｐ型
の拡散層、すなわちベース層６８を形成する。なお、１
０ｎｍ〜２０ｎｍの厚さの絶縁膜は、ベース層６８を形
成するためのイオン注入において、チャネリングテイル
を防止するためのバッファー層の機能を果たす。また上
記イオン注入条件としては、例えばイオン種に二フッ化
ホウ素（ＢＦ₂ ⁺ ）を用い、エネルギーを５ｋｅＶ〜２
０ｋｅＶの低エネルギーに設定し、ドーズ量を１×１０
¹³個／ｃｍ² 〜１×１０¹⁴個／ｃｍ² 程度に設定した。
その結果、ベース層６８の深さを３０ｎｍ〜５０ｎｍ程
度の浅いものにすることが可能となる。

【００４１】その後、９００℃の温度雰囲気で１０分〜
２０分間の熱処理を行い、第１電気伝導膜６５から半導
体層６１中にＰ型の不純物を拡散させて、Ｐ⁺ 型コンタ
クト層、すなわちグラフトベース層６９を形成する。

【００４２】次いで図２の（２）に示すように、ＣＶＤ
法によって、上記ベース開口部６７の内壁および上記第
１絶縁膜６６上に、例えば窒化シリコンからなる４００
ｎｍ〜６００ｎｍの厚さの第２絶縁膜７０を形成する。

【００４３】その後ドライエッチング技術によって、第
２絶縁膜７０を全面異方性エッチングすることによって
ベース開口部６７の側壁に第２絶縁膜（７０）を残し
て、サイドウォール絶縁膜７１を形成する。そしてエミ
ッタ開口部７２を形成する。このサイドウォール絶縁膜
７１はベース電極となる第１電気伝導膜６５と、後に形
成するエミッタ電極とを分離する機能を有する。このと
き、半導体層６１に対して高選択比の取れるエッチング
条件で、エッチングを行うことで、オーバエッチング時
に露出した半導体層６１はほとんどエッチングされな
い。

【００４４】しかしながら、第２絶縁膜７０を全面エッ
チバックする際、オーバエッチング時に露出した半導体
層６１の表面には、シリコン（Ｓｉ）、炭素（Ｃ）、フ
ッ素（Ｆ）等を含有したポリマー７３が１０ｎｍ程度の
厚さに形成され、その下部の半導体層６１には、エッチ
ングダメージにより生じた非晶質シリコン層７４が５ｎ
ｍ〜１０ｎｍ程度の厚さに形成される。

【００４５】その後、図２の（３）に示すように、上記
ポリマー７３（２点鎖線で示す部分）と上記非晶質シリ
コン層７４（１点鎖線で示す部分）とを除去する。

【００４６】上記ポリマー７３の除去は、エッチングガ
スに酸素（Ｏ₂ ）を用いたエッチング、またはエッチン
グガスに四フッ化炭素（ＣＦ₄ ）と酸素（Ｏ₂ ）とを用
い少なくとも四フッ化炭素を含むとともに〔四フッ化炭
素の流量〕／〔酸素の流量〕で表される体積流量比を
０．９以下に設定したエッチングによって行う。好まし
くは、上記体積流量比を０．６７以下に設定する。

【００４７】また上記非晶質シリコン層７４の除去は、
エッチング溶液にフッ酸を用い、そのエッチング溶液に
浸漬することによって上記非晶質シリコン層７４を選択
的に除去する。例えば５０％フッ酸による非晶質シリコ
ン層７４のエッチング速度は３．３ｎｍ／ｈであり、一
方、シリコンのエピタキシャル層からなる半導体層６１
はほとんどエッチングされない。したがって、５０％フ
ッ酸に浸漬することで、非晶質シリコン層７４のみ選択
的に除去することが可能になる。なお、第１絶縁膜６６
の少なくとも表面およびサイドウォール絶縁膜７１は、
上記説明したように、フッ酸によってエッチングされな
いような材料、例えば窒化シリコン膜で形成する必要が
ある。このように上記ポリマー７３と非晶質シリコン層
７４とをエッチングすることによっては、バイポーラト
ランジスタの電気特性上、問題が生じないことは確認さ
れている。

【００４８】また、上記非晶質シリコン層７４のエッチ
ングは第１実施形態で説明したのと同様に、エッチング
ガスに四フッ化炭素と酸素とを用い、〔四フッ化炭素の
流量〕／〔酸素の流量〕で表される体積流量比を、１よ
りも大きくかつ酸素を含む状態に設定してもよい。この
場合、非晶質シリコン層７４のエッチングは、例えばエ
ッチング時間を制御することによってエッチング量を制
御する。なお、この場合には、第１絶縁膜６６，サイド
ウォール絶縁膜７１に酸化シリコン膜を用いることが可
能である。

【００４９】または、エッチング溶液にアンモニア過水
（ＮＨ₄ ＯＨ＋Ｈ₂ Ｏ₂ ）を用いたエッチングによっ
て、非晶質シリコン層７４を除去する。この場合も、非
晶質シリコン層７４のエッチングは、例えばエッチング
時間を制御することによってエッチング量を制御する。
このように、アンモニア過水を用いたエッチングであっ
ても、エッチング時間を制御することによって、選択的
に非晶質シリコン層７４を除去することは可能となる。
なお、この場合にも、第１絶縁膜６６，サイドウォール
絶縁膜７１に酸化シリコン膜を用いることが可能であ
る。

【００５０】上記説明したように、ポリマー７３と非晶
質シリコン層７４とを独立にエッチング制御することに
よって、電流増幅率ｈFEの再現性を良くし、シャローな
ベース層６８を実現することが可能になった。シリコン
からなる半導体層６１のエッチング速度の遅い条件にて
ポリマー７３を確実に除去した後、非晶質シリコン層７
４をエッチングすることで、結果的に半導体層６１のエ
ッチング量を抑制することが可能になる。

【００５１】その後、ＣＶＤ法によって、上記エミッタ
開口部７２の内壁および上記第２絶縁膜７０上に、１０
０ｎｍ〜２００ｎｍ程度の膜厚のポリシリコンからなる
第１導電型（Ｎ型）の第２電気伝導膜７５を形成する。
この第２電気伝導膜７５はエミッタ電極として機能す
る。そして第２電気伝導膜７５中のＮ⁺ 型の不純物をベ
ース層６８の上層に拡散する熱処理を行うことでエミッ
タ層７６を形成する。その後、既存の配線形成技術によ
って、各電極（図示省略）を形成する。

【００５２】上記第２実施形態では、エミッタ開口部７
２の底部の半導体層６１上に形成されたポリマー７３
と、その半導体層６１の表層に形成された非晶質シリコ
ン層７４とが選択的に除去されることから、エミッタ開
口部７２より半導体層６１に接続する例えばエミッタ電
極となる第２電気伝導膜７５を形成した場合には、コン
タクト抵抗が低減される。さらにエミッタ開口部７２の
底部における半導体層６１の表層に形成されているベー
ス層６８をエッチングすることがほとんど無いので、ベ
ース層６８を浅い接合で形成することが可能となる。

【００５３】

【発明の効果】以上、説明したように、エッチングガス
に四フッ化炭素と酸素とを用い少なくとも四フッ化炭素
を含みかつ〔四フッ化炭素の流量〕／〔酸素の流量〕で
表される体積流量比を０．９以下の範囲に設定したエッ
チングによって、ポリマーのエッチングを行う発明によ
れば、上記エッチングガスは半導体層に対してポリマー
を選択的にエッチングすることが可能である。そのた
め、半導体層の表層に形成されている非晶質部分をほと
んどエッチングすることなく、選択的にポリマーを除去
することができる。

【００５４】また、エッチング溶液にフッ酸を用いたエ
ッチングによって、非晶質部分の除去を行う発明によれ
ば、半導体層に対して非晶質部分を選択的にエッチング
することが可能である。そのため、非晶質部分の下部の
半導体層をほとんどエッチングすることなく、選択的に
非晶質部分を除去することができる。

【００５５】したがって、半導体基板上の膜に形成され
た開口部の側壁にサイドウォール絶縁膜を形成したと
き、その開口部の底部に生成されるポリマーと非晶質部
分とを除去するようなプロセスでは、半導体基板のエッ
チング量を抑制し、半導体装置の微細化の要求に合った
浅い接合の拡散層を開口部の底部における半導体基板に
形成することが可能となる。

【００５６】また本発明は、特にダブルポリシリコン構
造のバイポーラトランジスタのベース電極とエミッタ電
極とを分離するサイドウォール絶縁膜を形成するプロセ
スにおいて、半導体基板のエミッタ形成領域に形成され
るポリマーと非晶質部分とを除去するための有効な手段
となる。そのため、半導体基板のエッチングを抑制する
ことができ、微細なベース幅の変動を抑制することがで
きる。それによって、微細なベース幅の実現が図れるの
で、ベース走行時間の短縮を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる第１実施形態の一例の製造工程
図である。

【図２】本発明に係わる第２実施形態の一例の製造工程
図である。

【図３】従来のバイポーラトランジスタの製造工程図で
ある。

【図４】Ｒｃとエッチングガスの流量比との関係図であ
る。

【図５】Ｖpolyとエッチングガスの流量比との関係図で
ある。

【図６】ＶSiとエッチングガスの流量比との関係図であ
る。

【図７】Ｒｃおよびσave とエッチング時間との関係図
である。

【図８】ｈFEおよびベース抵抗とエッチング時間との関
係図である。

【図９】Ｒｃおよびベース抵抗とエッチング時間との関
係図である。

【符号の説明】４１ 半導体基板４４ 第１電気伝導膜 ４５ 第１絶縁膜４６ 第１開口部４７ 第２絶縁膜 ４８ サイドウォール絶縁膜 ４９ 第２開口部 ５０ ポリマー５１ 非晶質部分

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−188229（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−326058（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−267312（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−233824（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/3065 H01L 21/331

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板上に第１電気伝導膜と第１絶
   縁膜とを順に形成する第１工程と、 前記第１絶縁膜と前記第１電気伝導膜とに、前記半導体
   基板に達する第１開口部を形成する第２工程と、 前記第１開口部の内壁部および前記第１絶縁膜上に第２
   絶縁膜を形成した後、異方性エッチングによって第２絶
   縁膜をエッチバックして、前記第１開口部の側壁に該第
   ２絶縁膜からなるサイドウォール絶縁膜を形成して、第
   ２開口部を形成する第３工程と、 前記異方性エッチングによって前記第２開口部の底部の
   半導体基板上に形成されたポリマーと該半導体基板に形
   成された非晶質部分とを除去する第４工程とを備えた半
   導体装置の製造方法において、 前記第４工程におけるポリマーの除去は、エッチングガ
   スに四フッ化炭素と酸素とを用い少なくとも四フッ化炭
   素を含みかつ〔四フッ化炭素の流量〕／〔酸素の流量〕
   で表される体積流量比を０．９以下の範囲に設定したエ
   ッチングによって、前記ポリマーを除去することを特徴
   とする半導体装置の製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の半導体装置の製造方法に
   おいて、 前記第４工程の非晶質部分を除去は、エッチング溶液に
   フッ酸を用いたエッチングによって行うことを特徴とす
   る半導体装置の製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載の半導体装置の製造方法に
   おいて、 前記第４工程の非晶質部分の除去は、エッチングガスに
   四フッ化炭素と酸素とを用い、〔四フッ化炭素の流量〕
   ／〔酸素の流量〕で表される体積流量比を１よりも大き
   くかつ酸素を含む状態に設定したエッチングによって行
   うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項１記載の半導体装置の製造方法に
   おいて、 前記第４工程の非晶質部分の除去は、エッチング溶液に
   アンモニア過水を用いたエッチングによって行うことを
   特徴とする半導体装置の製造方法。
5. 【請求項５】 半導体基板にコレクタとなる第１導電型
   の半導体層を形成し、該半導体層のベース層となる領域
   上に第２導電型の第１電気伝導膜と第１絶縁膜とを積層
   するように形成した後、前記第１電気伝導膜と前記第１
   絶縁膜とにベース開口部を形成し、該ベース開口部の内
   壁および前記第１絶縁膜上に第２絶縁膜を成膜した後該
   第２絶縁膜を異方性エッチングすることで該ベース開口
   部にサイドウォール絶縁膜を形成してエミッタ開口部を
   形成する工程と、 前記エッチングの際に、前記エミッタ開口部の底部の半
   導体層上に形成されるポリマーを除去した後、該半導体
   層の表層に形成された非晶質部分を除去する工程と、 前記エミッタ開口部の内壁および前記第２絶縁膜上に、
   第１導電型の第２電気伝導膜を形成した後、該第２電気
   伝導膜中の第１導電型の不純物を前記ベース層の上層に
   拡散してエミッタ層を形成する工程とを備えた半導体装
   置の製造方法において、 前記ポリマーの除去は、エッチングガスに四フッ化炭素
   と酸素とを用い四フッ化炭素を少なくとも含みかつ〔四
   フッ化炭素の流量〕／〔酸素の流量〕で表される体積流
   量比を０．９以下の範囲に設定したエッチングによっ
   て、前記ポリマーを除去することを特徴とする半導体装
   置の製造方法。
6. 【請求項６】 請求項５記載の半導体装置の製造方法に
   おいて、 前記非晶質部分の除去は、エッチング溶液に濃度がフッ
   酸を用いたエッチングによって行うことを特徴とする半
   導体装置の製造方法。
7. 【請求項７】 請求項５記載の半導体装置の製造方法に
   おいて、 前記非晶質部分の除去は、エッチングガスに四フッ化炭
   素と酸素とを用い、〔四フッ化炭素の流量〕／〔酸素の
   流量〕で表される体積流量比を１よりも大きくかつ酸素
   を含む状態に設定したエッチングによって行うことを特
   徴とする半導体装置の製造方法。
8. 【請求項８】 請求項５記載の半導体装置の製造方法に
   おいて、 前記非晶質部分の除去は、エッチング溶液にアンモニア
   過水を用いたエッチングによって行うことを特徴とする
   半導体装置の製造方法。