JPH10340863A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH10340863A JPH10340863A JP15082097A JP15082097A JPH10340863A JP H10340863 A JPH10340863 A JP H10340863A JP 15082097 A JP15082097 A JP 15082097A JP 15082097 A JP15082097 A JP 15082097A JP H10340863 A JPH10340863 A JP H10340863A
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- extraction opening
- layer
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 セルフアライメント用の窒化膜が有する内部
応力等に起因した結晶欠陥を低減させ、製造歩留を向上
させた半導体装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 N形のシリコン基板24上部に形成され
たP形のベース層23上の熱酸化膜25上面に窒化膜2
6を積層した後、窒化膜26と熱酸化膜25とにエミッ
タ電極取出し開口部を貫通形成し、開口部底部にベース
層23の上面を露出させる。そしてエミッタ電極取出し
開口部をN形の不純物のひ素を含む多結晶シリコン層で
埋め込み、エッチングを行ってエミッタ下部電極32を
形成し、さらに多結晶シリコン層に含まれたひ素をベー
ス層23内に熱拡散してエミッタ層34を形成する。そ
の後、エミッタ下部電極32上にAlでなるエミッタ上
部電極36を形成しエミッタ電極38を形成する。この
ように構成することで窒化膜26と多結晶シリコン層と
の内部応力が相殺され、シリコン基板24内の応力が緩
和される。
応力等に起因した結晶欠陥を低減させ、製造歩留を向上
させた半導体装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 N形のシリコン基板24上部に形成され
たP形のベース層23上の熱酸化膜25上面に窒化膜2
6を積層した後、窒化膜26と熱酸化膜25とにエミッ
タ電極取出し開口部を貫通形成し、開口部底部にベース
層23の上面を露出させる。そしてエミッタ電極取出し
開口部をN形の不純物のひ素を含む多結晶シリコン層で
埋め込み、エッチングを行ってエミッタ下部電極32を
形成し、さらに多結晶シリコン層に含まれたひ素をベー
ス層23内に熱拡散してエミッタ層34を形成する。そ
の後、エミッタ下部電極32上にAlでなるエミッタ上
部電極36を形成しエミッタ電極38を形成する。この
ように構成することで窒化膜26と多結晶シリコン層と
の内部応力が相殺され、シリコン基板24内の応力が緩
和される。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高周波領域の小信
号トランジスタ等の半導体装置の製造方法に関する。
号トランジスタ等の半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、例えば出力が1W以下で、数GH
zの高周波領域を使用周波数に持つPHS(Perso
nal Handyphone System)におけ
る電話機のスイッチング回路などに用いられる小信号ト
ランジスタ等の半導体装置は、その製造工程のエミッタ
を形成する工程は次のように行われている。以下、図1
1乃至図20により説明する。図11乃至図19は各製
造工程における断面図であり、図20は結晶欠陥発生部
分を説明するための断面図である。
zの高周波領域を使用周波数に持つPHS(Perso
nal Handyphone System)におけ
る電話機のスイッチング回路などに用いられる小信号ト
ランジスタ等の半導体装置は、その製造工程のエミッタ
を形成する工程は次のように行われている。以下、図1
1乃至図20により説明する。図11乃至図19は各製
造工程における断面図であり、図20は結晶欠陥発生部
分を説明するための断面図である。
【0003】先ず、図11に示す第1の製造工程におい
て、N+ 層1上のN- 層2上部にPウェルのベース層3
を設ける。ベース層3の形成は、N+ 層1上にN- 層2
を成層してなるシリコン基板4の上面に二酸化シリコン
(SiO2 )の熱酸化膜5を形成し、その後、熱酸化膜
5を介して所定部分にほう素(B)をイオン注入するこ
とにより行う。
て、N+ 層1上のN- 層2上部にPウェルのベース層3
を設ける。ベース層3の形成は、N+ 層1上にN- 層2
を成層してなるシリコン基板4の上面に二酸化シリコン
(SiO2 )の熱酸化膜5を形成し、その後、熱酸化膜
5を介して所定部分にほう素(B)をイオン注入するこ
とにより行う。
【0004】次に、図12に示す第2の製造工程におい
て、シリコン基板4上の熱酸化膜5の上面に、減圧CV
D(Chemical Vapor Depositi
on)によって窒化シリコン(Si3 N4 )の窒化膜6
を形成する。
て、シリコン基板4上の熱酸化膜5の上面に、減圧CV
D(Chemical Vapor Depositi
on)によって窒化シリコン(Si3 N4 )の窒化膜6
を形成する。
【0005】次に、図13に示す第3の製造工程におい
て、窒化膜6上にフォトレジスト7を堆積させる。そし
てフォトレジスト7をPEP(Photo Engra
ving Process)によりパターニングし、次
工程でベース層3上方の窒化膜6および熱酸化膜5にエ
ミッタ電極取出し開口部8およびベース電極取出し開口
部9を形成するための開口8a,9aを有するパターン
のマスクを形成する。
て、窒化膜6上にフォトレジスト7を堆積させる。そし
てフォトレジスト7をPEP(Photo Engra
ving Process)によりパターニングし、次
工程でベース層3上方の窒化膜6および熱酸化膜5にエ
ミッタ電極取出し開口部8およびベース電極取出し開口
部9を形成するための開口8a,9aを有するパターン
のマスクを形成する。
【0006】次に、図14に示す第4の製造工程におい
て、前工程で形成したマスクを用いたドライエッチング
により、窒化膜6および熱酸化膜5の一部を除去し、エ
ミッタ電極取出し開口部8およびベース電極取出し開口
部9を形成する。
て、前工程で形成したマスクを用いたドライエッチング
により、窒化膜6および熱酸化膜5の一部を除去し、エ
ミッタ電極取出し開口部8およびベース電極取出し開口
部9を形成する。
【0007】次に、図15に示す第5の製造工程におい
て、フォトレジスト7を除去し、再び窒化膜6上にフォ
トレジスト10を堆積する。そしてフォトレジスト10
をPEPによりパターニングし、エミッタ電極取出し開
口部8の底部に残っている熱酸化膜5を除去するための
開口8bを有するパターンのマスクを形成する。
て、フォトレジスト7を除去し、再び窒化膜6上にフォ
トレジスト10を堆積する。そしてフォトレジスト10
をPEPによりパターニングし、エミッタ電極取出し開
口部8の底部に残っている熱酸化膜5を除去するための
開口8bを有するパターンのマスクを形成する。
【0008】次に、図16に示す第6の製造工程におい
て、前工程で形成したマスクを用い、弗酸系のエッチン
グ液をエッチャントとして、エミッタ電極取出し開口部
8の底部に残っている熱酸化膜5をエッチング除去し、
エミッタ電極取出し開口部8内にベース層3の上面が露
出するようにする。その後、フォトレジスト10を除去
する。
て、前工程で形成したマスクを用い、弗酸系のエッチン
グ液をエッチャントとして、エミッタ電極取出し開口部
8の底部に残っている熱酸化膜5をエッチング除去し、
エミッタ電極取出し開口部8内にベース層3の上面が露
出するようにする。その後、フォトレジスト10を除去
する。
【0009】次に、図17に示す第7の製造工程におい
て、エミッタ拡散不純物のひ素(As)をイオン注入法
により、エミッタ電極取出し開口部8内に露出したベー
ス層3の上部11に導入する。
て、エミッタ拡散不純物のひ素(As)をイオン注入法
により、エミッタ電極取出し開口部8内に露出したベー
ス層3の上部11に導入する。
【0010】次に、図18に示す第8の製造工程におい
て、エミッタ電極取出し開口部8およびベース電極取出
し開口部9を含め窒化膜6の全面を覆うようにCVD酸
化膜12を形成する。その後、所定の熱処理を行いひ素
がイオン注入されたベース層3の上部11の引き伸しを
行い、N+ 形のエミッタ層13を形成する。
て、エミッタ電極取出し開口部8およびベース電極取出
し開口部9を含め窒化膜6の全面を覆うようにCVD酸
化膜12を形成する。その後、所定の熱処理を行いひ素
がイオン注入されたベース層3の上部11の引き伸しを
行い、N+ 形のエミッタ層13を形成する。
【0011】次に、図19に示す第9の製造工程におい
て、エミッタ電極取出し開口部8内を覆うCVD酸化膜
12、およびベース電極取出し開口部9内を覆うCVD
酸化膜12と残っている熱酸化膜5を、図示しないがP
EPによりフォトレジストの所定パターンを有するマス
クを形成し、これを用いてのエッチングを実施してCV
D酸化膜12のエミッタ電極取出し開口部8およびベー
ス電極取出し開口部9に対応する部位の開口を行い、さ
らにエミッタ電極取出し開口部8内にエミッタ層13の
上面が露出するようにし、ベース電極取出し開口部9内
にベース層3の上面が露出するようにする。その後、エ
ミッタ電極取出し開口部8およびベース電極取出し開口
部9を含めCVD酸化膜12の全面を覆うようにAl−
Si−Cuのメタル14の堆積を行う。そして、同じく
図示しないがPEPによりフォトレジストの所定パター
ンのマスクを形成し、これを用いてのメタル14のエッ
チングを実施してエミッタ電極15、ベース電極16を
形成し、この後、図示しないがコレクタ電極等を形成し
て複数のトランジスタを形成したウェハを完成する。そ
して、ウェハを分割して所定の半導体チップを得る。
て、エミッタ電極取出し開口部8内を覆うCVD酸化膜
12、およびベース電極取出し開口部9内を覆うCVD
酸化膜12と残っている熱酸化膜5を、図示しないがP
EPによりフォトレジストの所定パターンを有するマス
クを形成し、これを用いてのエッチングを実施してCV
D酸化膜12のエミッタ電極取出し開口部8およびベー
ス電極取出し開口部9に対応する部位の開口を行い、さ
らにエミッタ電極取出し開口部8内にエミッタ層13の
上面が露出するようにし、ベース電極取出し開口部9内
にベース層3の上面が露出するようにする。その後、エ
ミッタ電極取出し開口部8およびベース電極取出し開口
部9を含めCVD酸化膜12の全面を覆うようにAl−
Si−Cuのメタル14の堆積を行う。そして、同じく
図示しないがPEPによりフォトレジストの所定パター
ンのマスクを形成し、これを用いてのメタル14のエッ
チングを実施してエミッタ電極15、ベース電極16を
形成し、この後、図示しないがコレクタ電極等を形成し
て複数のトランジスタを形成したウェハを完成する。そ
して、ウェハを分割して所定の半導体チップを得る。
【0012】また、GHzクラスの高周波領域に用途を
持つ小信号トランジスタでは、接合面積、接合深さを極
力小さくする必要がある。そして接合面積、接合深さを
極力小さくする際に、パターン形成のためのPEPにお
けるマスク合わせのずれや、開口部を形成するため酸化
シリコン膜をエッチング際のサイドエッチングによる寸
法ずれの問題が生じる。これら問題のうち、マスク合わ
せのずれについてはステッパでのマスク合わせを高精度
に実行することで、例えばステッパ合わせ精度を0.2
μm以下に押さえるようにすることで精度の向上を図る
ことができる。しかし、これはデバイスの要求寸法、例
えばエミッタ開口寸法1μm以下の寸法に対して余裕が
あるものではない。
持つ小信号トランジスタでは、接合面積、接合深さを極
力小さくする必要がある。そして接合面積、接合深さを
極力小さくする際に、パターン形成のためのPEPにお
けるマスク合わせのずれや、開口部を形成するため酸化
シリコン膜をエッチング際のサイドエッチングによる寸
法ずれの問題が生じる。これら問題のうち、マスク合わ
せのずれについてはステッパでのマスク合わせを高精度
に実行することで、例えばステッパ合わせ精度を0.2
μm以下に押さえるようにすることで精度の向上を図る
ことができる。しかし、これはデバイスの要求寸法、例
えばエミッタ開口寸法1μm以下の寸法に対して余裕が
あるものではない。
【0013】このため、上記の一連の製造工程において
はエミッタ電極取出し開口部8とベース電極取出し開口
部9の形成を、図13に示す第3の製造工程から図16
に示す第6の製造工程にかけて実行される2回に分けた
エッチングによっている。そして、2回目のエッチング
の際の開口面積を、所定の開口面積よりマスク合わせず
れを見込んだ寸法で広くとるようにしている。さらに、
開口面積が広くなってもサイドエッチングが進行しない
ように、弗酸系のエッチング液に対してエッチング速度
の遅い窒化膜6を、エミッタ電極取出し開口部8とベー
ス電極取出し開口部9の上層部に持ってくる方法、いわ
ゆる一般にセルフアライメントプロセスと呼ばれる方法
を採用している。
はエミッタ電極取出し開口部8とベース電極取出し開口
部9の形成を、図13に示す第3の製造工程から図16
に示す第6の製造工程にかけて実行される2回に分けた
エッチングによっている。そして、2回目のエッチング
の際の開口面積を、所定の開口面積よりマスク合わせず
れを見込んだ寸法で広くとるようにしている。さらに、
開口面積が広くなってもサイドエッチングが進行しない
ように、弗酸系のエッチング液に対してエッチング速度
の遅い窒化膜6を、エミッタ電極取出し開口部8とベー
ス電極取出し開口部9の上層部に持ってくる方法、いわ
ゆる一般にセルフアライメントプロセスと呼ばれる方法
を採用している。
【0014】しかし、上記の従来の製造方法は微細加工
に不可欠のものであるが、下地となるシリコン基板4に
与える応力で問題がある。すなわち窒化膜6には、形成
時にそれ自身に1.8×1010dyne/cm2 の内部
応力が生じており、この内部応力は熱酸化によって酸化
シリコン膜に生じる内部応力の約10倍の大きさのもの
となっている。そして、この内部応力が、エミッタ電極
取出し開口部8とベース電極取出し開口部9を開口する
ことによりエッジ部に必然的に発生するストレスに相乗
し、下地のシリコン基板4に応力を与えることになる。
このため窒化膜6には、図20に×印により示すように
パターニングエッジ部に結晶欠陥が発生する。
に不可欠のものであるが、下地となるシリコン基板4に
与える応力で問題がある。すなわち窒化膜6には、形成
時にそれ自身に1.8×1010dyne/cm2 の内部
応力が生じており、この内部応力は熱酸化によって酸化
シリコン膜に生じる内部応力の約10倍の大きさのもの
となっている。そして、この内部応力が、エミッタ電極
取出し開口部8とベース電極取出し開口部9を開口する
ことによりエッジ部に必然的に発生するストレスに相乗
し、下地のシリコン基板4に応力を与えることになる。
このため窒化膜6には、図20に×印により示すように
パターニングエッジ部に結晶欠陥が発生する。
【0015】そして窒化膜6に生じる上記の応力は、窒
化膜6の膜厚に依存するものであり膜厚を薄くすること
で軽減できるが、セルフアライメントのためには最低膜
厚が存在し、その最低膜厚としては約100nmが必要
である。しかしながら窒化膜6の膜厚を最低の約100
nmとした場合においても応力が残り、この応力はウェ
ハの反りとして現れる。ちなみに、応力が零である場合
にはウェハの反り量は零となる。また、応力は下地のシ
リコン基板4に結晶欠陥として現れ、これはエミッタ・
ベース間およびベース領域の欠陥となり、前者の欠陥に
よりIEB0 リーク電流が大の特性不良、後者の欠陥によ
りICB0 リーク電流が大の特性不良となって良品がとれ
なくなる虞があった。
化膜6の膜厚に依存するものであり膜厚を薄くすること
で軽減できるが、セルフアライメントのためには最低膜
厚が存在し、その最低膜厚としては約100nmが必要
である。しかしながら窒化膜6の膜厚を最低の約100
nmとした場合においても応力が残り、この応力はウェ
ハの反りとして現れる。ちなみに、応力が零である場合
にはウェハの反り量は零となる。また、応力は下地のシ
リコン基板4に結晶欠陥として現れ、これはエミッタ・
ベース間およびベース領域の欠陥となり、前者の欠陥に
よりIEB0 リーク電流が大の特性不良、後者の欠陥によ
りICB0 リーク電流が大の特性不良となって良品がとれ
なくなる虞があった。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】上記のような状況に鑑
みて本発明はなされたもので、微細加工を行う際のパタ
ーン形成のPEPにおけるマスク合わせのずれによって
生じる開口部の寸法ずれを最小限化し、また窒化膜を用
いたセルフアライメントプロセスでの窒化膜が有する内
部応力によるパターニングエッジストレスなどに起因し
た結晶欠陥を低減させることにより、製造歩留を向上さ
せるようにした半導体装置の製造方法を提供することを
目的とする。
みて本発明はなされたもので、微細加工を行う際のパタ
ーン形成のPEPにおけるマスク合わせのずれによって
生じる開口部の寸法ずれを最小限化し、また窒化膜を用
いたセルフアライメントプロセスでの窒化膜が有する内
部応力によるパターニングエッジストレスなどに起因し
た結晶欠陥を低減させることにより、製造歩留を向上さ
せるようにした半導体装置の製造方法を提供することを
目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、窒化膜を用いたセルフアライメントによる微
細パターニングによって電極取出し開口部を形成する工
程と、電極取出し開口部に電極部材を設けて電極を形成
する工程とを備えた半導体装置の製造方法において、電
極取出し開口部に電極を形成する際、窒化膜の有する内
部応力を緩和する内部応力を備えた導電部材で該電極取
出し開口部を埋め込むようにしたことを特徴とする方法
であり、さらに、導電部材が所定導電形の不純物を含む
多結晶シリコンであることを特徴とする方法であり、ま
た、一導電形のシリコン基板上部に酸化膜を設けて反対
導電形のベース領域を形成する工程と、酸化膜上に窒化
膜を積層した後に該窒化膜と酸化膜とにエミッタ電極取
出し開口部を貫通形成し底部にベース領域上面を露出さ
せる工程と、エミッタ電極取出し開口部を一導電形の不
純物を含む多結晶シリコンで埋め込む工程と、多結晶シ
リコンに含まれた一導電形の不純物をベース領域内に拡
散してエミッタ領域を形成する工程とを備えていること
を特徴とする方法であり、さらに、窒化膜の膜厚が10
nm以下であると共に、多結晶シリコンの層厚が400
nm以上であることを特徴とする方法である。
造方法は、窒化膜を用いたセルフアライメントによる微
細パターニングによって電極取出し開口部を形成する工
程と、電極取出し開口部に電極部材を設けて電極を形成
する工程とを備えた半導体装置の製造方法において、電
極取出し開口部に電極を形成する際、窒化膜の有する内
部応力を緩和する内部応力を備えた導電部材で該電極取
出し開口部を埋め込むようにしたことを特徴とする方法
であり、さらに、導電部材が所定導電形の不純物を含む
多結晶シリコンであることを特徴とする方法であり、ま
た、一導電形のシリコン基板上部に酸化膜を設けて反対
導電形のベース領域を形成する工程と、酸化膜上に窒化
膜を積層した後に該窒化膜と酸化膜とにエミッタ電極取
出し開口部を貫通形成し底部にベース領域上面を露出さ
せる工程と、エミッタ電極取出し開口部を一導電形の不
純物を含む多結晶シリコンで埋め込む工程と、多結晶シ
リコンに含まれた一導電形の不純物をベース領域内に拡
散してエミッタ領域を形成する工程とを備えていること
を特徴とする方法であり、さらに、窒化膜の膜厚が10
nm以下であると共に、多結晶シリコンの層厚が400
nm以上であることを特徴とする方法である。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図1
乃至図10により説明する。本実施形態は出力が1W以
下で、数GHzの高周波領域を使用周波数帯とする製品
に用いられる小信号トランジスタ等の半導体装置におけ
るもので、図1乃至図9は半導体装置の製造工程のうち
エミッタの形成に係る各製造工程における断面図であ
り、図10は窒化膜の膜厚に対するウェハの反り量を示
す図である。
乃至図10により説明する。本実施形態は出力が1W以
下で、数GHzの高周波領域を使用周波数帯とする製品
に用いられる小信号トランジスタ等の半導体装置におけ
るもので、図1乃至図9は半導体装置の製造工程のうち
エミッタの形成に係る各製造工程における断面図であ
り、図10は窒化膜の膜厚に対するウェハの反り量を示
す図である。
【0019】先ず、図1に示す第1の製造工程におい
て、N+ 層21上のN- 層22上部にPウェルのベース
層23を設けるため、N+ 層21上にN- 層22を成層
してなるシリコン基板24の上面を、例えば950℃の
高温酸素雰囲気に晒すことによって二酸化シリコン(S
iO2 )の熱酸化膜25を設ける。その後、熱酸化膜2
5上にフォトレジストを用いPEP(Photo En
graving Process)により所定のパター
ンのマスクを形成し、このマスクを用いてほう素(B)
をイオン注入し、さらに約1200℃の温度を加え熱拡
散するようにしてPウェルを形成してベース層23を設
ける。
て、N+ 層21上のN- 層22上部にPウェルのベース
層23を設けるため、N+ 層21上にN- 層22を成層
してなるシリコン基板24の上面を、例えば950℃の
高温酸素雰囲気に晒すことによって二酸化シリコン(S
iO2 )の熱酸化膜25を設ける。その後、熱酸化膜2
5上にフォトレジストを用いPEP(Photo En
graving Process)により所定のパター
ンのマスクを形成し、このマスクを用いてほう素(B)
をイオン注入し、さらに約1200℃の温度を加え熱拡
散するようにしてPウェルを形成してベース層23を設
ける。
【0020】次に、図2に示す第2の製造工程におい
て、シリコン基板24上の熱酸化膜25の上面に、減圧
CVD(Chemical Vapor Deposi
tion)によって窒化シリコン(Si3 N4 )の窒化
膜26を形成する。
て、シリコン基板24上の熱酸化膜25の上面に、減圧
CVD(Chemical Vapor Deposi
tion)によって窒化シリコン(Si3 N4 )の窒化
膜26を形成する。
【0021】次に、図3に示す第3の製造工程におい
て、窒化膜26上にフォトレジスト27を堆積する。そ
してフォトレジスト27をPEPによりパターニング
し、次工程でベース層23上方の窒化膜26および熱酸
化膜25にエミッタ電極取出し開口部28およびベース
電極取出し開口部29を形成するための開口28a,2
9aを有するパターンのマスクを形成する。
て、窒化膜26上にフォトレジスト27を堆積する。そ
してフォトレジスト27をPEPによりパターニング
し、次工程でベース層23上方の窒化膜26および熱酸
化膜25にエミッタ電極取出し開口部28およびベース
電極取出し開口部29を形成するための開口28a,2
9aを有するパターンのマスクを形成する。
【0022】次に、図4に示す第4の製造工程におい
て、前工程で形成したマスクを用いたドライエッチング
により、窒化膜26および熱酸化膜25の一部を除去
し、エミッタ電極取出し開口部28およびベース電極取
出し開口部29を形成する。形成したエミッタ電極取出
し開口部28およびベース電極取出し開口部29は、熱
酸化膜25の深さの途中までのエッチングであるため、
それぞれの底部は熱酸化膜25が残った状態となってい
る。
て、前工程で形成したマスクを用いたドライエッチング
により、窒化膜26および熱酸化膜25の一部を除去
し、エミッタ電極取出し開口部28およびベース電極取
出し開口部29を形成する。形成したエミッタ電極取出
し開口部28およびベース電極取出し開口部29は、熱
酸化膜25の深さの途中までのエッチングであるため、
それぞれの底部は熱酸化膜25が残った状態となってい
る。
【0023】次に、図5に示す第5の製造工程におい
て、フォトレジスト27を除去し、再びエミッタ電極取
出し開口部28や、ベース電極取出し開口部29の内部
にも堆積するよう窒化膜26上にフォトレジスト30を
堆積する。そしてフォトレジスト30をPEPによりエ
ミッタ電極取出し開口部28が開口するようパターニン
グし、エミッタ電極取出し開口部28の底部に残ってい
る熱酸化膜25を除去するための開口28bを有するパ
ターンのマスクを形成する。
て、フォトレジスト27を除去し、再びエミッタ電極取
出し開口部28や、ベース電極取出し開口部29の内部
にも堆積するよう窒化膜26上にフォトレジスト30を
堆積する。そしてフォトレジスト30をPEPによりエ
ミッタ電極取出し開口部28が開口するようパターニン
グし、エミッタ電極取出し開口部28の底部に残ってい
る熱酸化膜25を除去するための開口28bを有するパ
ターンのマスクを形成する。
【0024】次に、図6に示す第6の製造工程におい
て、前工程で形成したマスクを用い、弗酸系のエッチン
グ液をエッチャントとして、エミッタ電極取出し開口部
28の底部に残っている熱酸化膜25をエッチング除去
し、エミッタ電極取出し開口部28内にベース層23の
上面が露出するようにする。その後、フォトレジスト3
0を除去する。
て、前工程で形成したマスクを用い、弗酸系のエッチン
グ液をエッチャントとして、エミッタ電極取出し開口部
28の底部に残っている熱酸化膜25をエッチング除去
し、エミッタ電極取出し開口部28内にベース層23の
上面が露出するようにする。その後、フォトレジスト3
0を除去する。
【0025】次に、図7に示す第7の製造工程におい
て、エミッタ拡散不純物のひ素(As)を含む多結晶シ
リコン層31を層厚が400nmとなるよう積層し、ベ
ース層23の上面が底部に露出したエミッタ電極取出し
開口部28の内部を埋め込み、またベース電極取出し開
口部29の内部にも堆積するようにして窒化膜26上に
堆積する。
て、エミッタ拡散不純物のひ素(As)を含む多結晶シ
リコン層31を層厚が400nmとなるよう積層し、ベ
ース層23の上面が底部に露出したエミッタ電極取出し
開口部28の内部を埋め込み、またベース電極取出し開
口部29の内部にも堆積するようにして窒化膜26上に
堆積する。
【0026】次に、図8に示す第8の製造工程におい
て、ひ素をドープした多結晶シリコン層31上に、図示
しないがフォトレジストを堆積し、このフォトレジスト
をPEPによりエミッタ電極取出し開口部28の上方部
分が開口するようパターニングし、マスクを形成する。
そして、形成したマスクを用いてひ素がドープされた多
結晶シリコン層31のエッチングを実施し、エミッタ電
極取出し開口部28近傍の所定範囲の部分を残し、それ
以外の部分の多結晶シリコン層31を除去する。これに
より、多結晶シリコン層31によってエミッタ電極取出
し開口部28を埋め込むと共に、窒化膜26のエミッタ
電極取出し開口部28の上縁部分を覆う構成のエミッタ
下部電極32を形成する。続いて、エミッタ下部電極3
2部分を除くようにすると共に、ベース電極取出し開口
部29の内部にも堆積するようにして窒化膜26上に、
ひ素の外向拡散を防止を目的とした二酸化シリコンのC
VD酸化膜33を形成する。その後、例えば約1100
℃の窒素ガス(N2 )雰囲気中で熱処理し、多結晶シリ
コン層31に含まれたひ素をPウェルのベース層23に
熱拡散してN+ 形のエミッタ層34を形成する。
て、ひ素をドープした多結晶シリコン層31上に、図示
しないがフォトレジストを堆積し、このフォトレジスト
をPEPによりエミッタ電極取出し開口部28の上方部
分が開口するようパターニングし、マスクを形成する。
そして、形成したマスクを用いてひ素がドープされた多
結晶シリコン層31のエッチングを実施し、エミッタ電
極取出し開口部28近傍の所定範囲の部分を残し、それ
以外の部分の多結晶シリコン層31を除去する。これに
より、多結晶シリコン層31によってエミッタ電極取出
し開口部28を埋め込むと共に、窒化膜26のエミッタ
電極取出し開口部28の上縁部分を覆う構成のエミッタ
下部電極32を形成する。続いて、エミッタ下部電極3
2部分を除くようにすると共に、ベース電極取出し開口
部29の内部にも堆積するようにして窒化膜26上に、
ひ素の外向拡散を防止を目的とした二酸化シリコンのC
VD酸化膜33を形成する。その後、例えば約1100
℃の窒素ガス(N2 )雰囲気中で熱処理し、多結晶シリ
コン層31に含まれたひ素をPウェルのベース層23に
熱拡散してN+ 形のエミッタ層34を形成する。
【0027】次に、図9に示す第9の製造工程におい
て、エミッタ下部電極32およびCVD酸化膜33上
に、図示しないがフォトレジストを堆積し、このフォト
レジストをPEPによりベース電極取出し開口部29の
上方部分が開口するようパターニングし、マスクを形成
する。そして、形成したマスクを用いてベース電極取出
し開口部29内のCVD酸化膜33および底部に残って
いた熱酸化膜25をエッチング除去し、ベース電極取出
し開口部29内にベース層23の上面が露出するように
する。その後、エミッタ下部電極32上およびCVD酸
化膜33上、さらにベース電極取出し開口部29内を含
み全面を覆うようにAl(100%)のメタルの堆積を
行う。そして、同じく図示しないがPEPによりフォト
レジストのパターンを形成し、これを用いてのメタルの
エッチングを実施してエミッタ上部電極36、ベース電
極37を形成し、この後、図示しないがコレクタ電極等
を形成して複数のトランジスタが形成されたウェハを完
成する。なお、38はエミッタ下部電極32とエミッタ
上部電極36により形成されたエミッタ電極である。そ
して、ウェハを分割して所定の半導体チップを得る。
て、エミッタ下部電極32およびCVD酸化膜33上
に、図示しないがフォトレジストを堆積し、このフォト
レジストをPEPによりベース電極取出し開口部29の
上方部分が開口するようパターニングし、マスクを形成
する。そして、形成したマスクを用いてベース電極取出
し開口部29内のCVD酸化膜33および底部に残って
いた熱酸化膜25をエッチング除去し、ベース電極取出
し開口部29内にベース層23の上面が露出するように
する。その後、エミッタ下部電極32上およびCVD酸
化膜33上、さらにベース電極取出し開口部29内を含
み全面を覆うようにAl(100%)のメタルの堆積を
行う。そして、同じく図示しないがPEPによりフォト
レジストのパターンを形成し、これを用いてのメタルの
エッチングを実施してエミッタ上部電極36、ベース電
極37を形成し、この後、図示しないがコレクタ電極等
を形成して複数のトランジスタが形成されたウェハを完
成する。なお、38はエミッタ下部電極32とエミッタ
上部電極36により形成されたエミッタ電極である。そ
して、ウェハを分割して所定の半導体チップを得る。
【0028】このように構成したものについて、窒化膜
26の膜厚を変化させてウェハの反り量を測定したとこ
ろ、図10に示す直線X1 の通りとなり、また従来技術
に基づいて作成したウェハの反り量は直線Yであった。
この結果から知れる通り、窒化膜26の膜厚が100n
mの場合には本実施形態のウェハの反り量は、従来技術
によるウェハの反り量の約半分に軽減し、本実施形態に
おいてはウェハの内部応力が大幅に低減している。な
お、ひ素をドープした多結晶シリコン層31を、層厚が
500nmとなるよう堆積した場合には、そのウェハの
反り量は同じ図10に示す直線X2 の通りとなって、窒
化膜26の膜厚が100nmの場合における値が、従来
技術によるウェハの反り量の約1/3に軽減したものと
なる。
26の膜厚を変化させてウェハの反り量を測定したとこ
ろ、図10に示す直線X1 の通りとなり、また従来技術
に基づいて作成したウェハの反り量は直線Yであった。
この結果から知れる通り、窒化膜26の膜厚が100n
mの場合には本実施形態のウェハの反り量は、従来技術
によるウェハの反り量の約半分に軽減し、本実施形態に
おいてはウェハの内部応力が大幅に低減している。な
お、ひ素をドープした多結晶シリコン層31を、層厚が
500nmとなるよう堆積した場合には、そのウェハの
反り量は同じ図10に示す直線X2 の通りとなって、窒
化膜26の膜厚が100nmの場合における値が、従来
技術によるウェハの反り量の約1/3に軽減したものと
なる。
【0029】これは、セルフアライメント用に使用して
いる窒化膜26に対し、エミッタ下部電極32としてひ
素をドープした多結晶シリコン層31を積層しているか
らである。すなわち、セルフアライメント用の窒化膜2
6は、それ自身に形成時1.8×1010dyne/cm
2 の内部応力を生じるが、この内部応力は引っ張り応力
である。一方、エミッタ下部電極32のひ素をドープし
た多結晶シリコン層31は、その内部応力が窒化膜26
の内部応力の引っ張り応力を相殺する方向の圧縮応力と
なっている。このため、窒化膜26の内部応力に対し、
後から積層したエミッタ下部電極32の多結晶シリコン
層31は、下地のシリコン基板24に与える内部応力を
緩和するように作用するからである。
いる窒化膜26に対し、エミッタ下部電極32としてひ
素をドープした多結晶シリコン層31を積層しているか
らである。すなわち、セルフアライメント用の窒化膜2
6は、それ自身に形成時1.8×1010dyne/cm
2 の内部応力を生じるが、この内部応力は引っ張り応力
である。一方、エミッタ下部電極32のひ素をドープし
た多結晶シリコン層31は、その内部応力が窒化膜26
の内部応力の引っ張り応力を相殺する方向の圧縮応力と
なっている。このため、窒化膜26の内部応力に対し、
後から積層したエミッタ下部電極32の多結晶シリコン
層31は、下地のシリコン基板24に与える内部応力を
緩和するように作用するからである。
【0030】そして、上記のように多結晶シリコン層3
1を用いた場合の内部応力の緩和度合は、窒化膜26の
膜厚が100nm以下では、多結晶シリコン層31の層
厚が400nmの場合に約1/2に、さらに多結晶シリ
コン層31の層厚が500nmにアップすると、内部応
力は1/3に軽減され、さらに多結晶シリコン層31の
層厚を厚くする等することによって、内部応力が零に限
りなく近付けることが可能である。この内部応力は、エ
ミッタ電極取出し開口部28とベース電極取出し開口部
29を開口する際エッジ部に必然的に発生するストレス
に相乗し、下地のシリコン基板24に応力を与えること
になるが、内部応力の低減でシリコン基板24に現れて
いた結晶欠陥も低減し、この結晶欠陥に絡むIEB0 リー
ク電流が大きい、ICB0 リーク電流が大きいという特性
不良が減少し、製造歩留が約80%にまで向上し、さら
に多結晶シリコン層31の層厚を厚くする等することで
歩留を向上させることができる。
1を用いた場合の内部応力の緩和度合は、窒化膜26の
膜厚が100nm以下では、多結晶シリコン層31の層
厚が400nmの場合に約1/2に、さらに多結晶シリ
コン層31の層厚が500nmにアップすると、内部応
力は1/3に軽減され、さらに多結晶シリコン層31の
層厚を厚くする等することによって、内部応力が零に限
りなく近付けることが可能である。この内部応力は、エ
ミッタ電極取出し開口部28とベース電極取出し開口部
29を開口する際エッジ部に必然的に発生するストレス
に相乗し、下地のシリコン基板24に応力を与えること
になるが、内部応力の低減でシリコン基板24に現れて
いた結晶欠陥も低減し、この結晶欠陥に絡むIEB0 リー
ク電流が大きい、ICB0 リーク電流が大きいという特性
不良が減少し、製造歩留が約80%にまで向上し、さら
に多結晶シリコン層31の層厚を厚くする等することで
歩留を向上させることができる。
【0031】また、従来のエミッタ形成に用いたイオン
注入法と、本実施形態の常圧CVD法で形成するひ素が
ドープされた多結晶シリコンを用いる方法とでは、製造
コスト、生産能力の面で常圧CVD法が優れ、生産的に
も本実施形態の方が優れている。さらに従来方法の多結
晶シリコンを用いないで行うイオン注入法によるエミッ
タ形成方法で問題となるエミッタ電極のメタルを堆積し
た後、シンターの熱処理後にメタルが局部的に深く拡散
し、0.5μm程度の深さに形成されたエミッタ接合を
突き抜けてしまって特性不良となるAlスパイク問題
は、本実施形態におけるエミッタ電極がエミッタ下部電
極32を構成する多結晶シリコンの上からエミッタ上部
電極36のメタル(Al)を堆積するので発生しない。
またメタル材料も高価なAl−Si−Cuを用いず安価
なAlで済む。
注入法と、本実施形態の常圧CVD法で形成するひ素が
ドープされた多結晶シリコンを用いる方法とでは、製造
コスト、生産能力の面で常圧CVD法が優れ、生産的に
も本実施形態の方が優れている。さらに従来方法の多結
晶シリコンを用いないで行うイオン注入法によるエミッ
タ形成方法で問題となるエミッタ電極のメタルを堆積し
た後、シンターの熱処理後にメタルが局部的に深く拡散
し、0.5μm程度の深さに形成されたエミッタ接合を
突き抜けてしまって特性不良となるAlスパイク問題
は、本実施形態におけるエミッタ電極がエミッタ下部電
極32を構成する多結晶シリコンの上からエミッタ上部
電極36のメタル(Al)を堆積するので発生しない。
またメタル材料も高価なAl−Si−Cuを用いず安価
なAlで済む。
【0032】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、エミッタ形成過程でセルフアライメント用に使用し
ている窒化膜に対し、エミッタ電極をエミッタ下部電極
とエミッタ上部電極の2つに分けて構成すると共に、そ
の内のエミッタ下部電極をひ素をドープした多結晶シリ
コン層を積層し形成する構成としたことにより、窒化膜
が有する内部応力によるパターニングエッジストレスな
どに起因した結晶欠陥を低減させ、製造歩留を向上させ
ることができる等の効果を奏する。
は、エミッタ形成過程でセルフアライメント用に使用し
ている窒化膜に対し、エミッタ電極をエミッタ下部電極
とエミッタ上部電極の2つに分けて構成すると共に、そ
の内のエミッタ下部電極をひ素をドープした多結晶シリ
コン層を積層し形成する構成としたことにより、窒化膜
が有する内部応力によるパターニングエッジストレスな
どに起因した結晶欠陥を低減させ、製造歩留を向上させ
ることができる等の効果を奏する。
【図1】本発明の一実施形態の第1の製造工程を示す断
面図である。
面図である。
【図2】本発明の一実施形態の第2の製造工程を示す断
面図である。
面図である。
【図3】本発明の一実施形態の第3の製造工程を示す断
面図である。
面図である。
【図4】本発明の一実施形態の第4の製造工程を示す断
面図である。
面図である。
【図5】本発明の一実施形態の第5の製造工程を示す断
面図である。
面図である。
【図6】本発明の一実施形態の第6の製造工程を示す断
面図である。
面図である。
【図7】本発明の一実施形態の第7の製造工程を示す断
面図である。
面図である。
【図8】本発明の一実施形態の第8の製造工程を示す断
面図である。
面図である。
【図9】本発明の一実施形態の第9の製造工程を示す断
面図である。
面図である。
【図10】本発明に係る窒化膜の膜厚に対するウェハの
反り量を示す図である。
反り量を示す図である。
【図11】従来例における第1の製造工程を示す断面図
である。
である。
【図12】従来例における第2の製造工程を示す断面図
である。
である。
【図13】従来例における第3の製造工程を示す断面図
である。
である。
【図14】従来例における第4の製造工程を示す断面図
である。
である。
【図15】従来例における第5の製造工程を示す断面図
である。
である。
【図16】従来例における第6の製造工程を示す断面図
である。
である。
【図17】従来例における第7の製造工程を示す断面図
である。
である。
【図18】従来例における第8の製造工程を示す断面図
である。
である。
【図19】従来例における第9の製造工程を示す断面図
である。
である。
【図20】従来例における結晶欠陥発生部分を説明する
ための断面図である。
ための断面図である。
23…ベース層 24…シリコン基板 25…熱酸化膜 26…窒化膜 28…エミッタ電極取出し開口部 31…多結晶シリコン層 32…エミッタ下部電極 34…エミッタ層 36…エミッタ上部電極 37…ベース電極 38…エミッタ電極
Claims (4)
- 【請求項1】 窒化膜を用いたセルフアライメントによ
る微細パターニングによって電極取出し開口部を形成す
る工程と、前記電極取出し開口部に電極部材を設けて電
極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、前記電極取出し開口部に電極を形成する際、前記
窒化膜の有する内部応力を緩和する内部応力を備えた導
電部材で該電極取出し開口部を埋め込むようにしたこと
を特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項2】 導電部材が所定導電形の不純物を含む多
結晶シリコンであることを特徴とする請求項1記載の半
導体装置の製造方法。 - 【請求項3】 一導電形のシリコン基板上部に酸化膜を
設けて反対導電形のベース領域を形成する工程と、前記
酸化膜上に窒化膜を積層した後に該窒化膜と酸化膜とに
エミッタ電極取出し開口部を貫通形成し底部に前記ベー
ス領域上面を露出させる工程と、前記エミッタ電極取出
し開口部を一導電形の不純物を含む多結晶シリコンで埋
め込む工程と、前記多結晶シリコンに含まれた一導電形
の不純物を前記ベース領域内に拡散してエミッタ領域を
形成する工程とを備えていることを特徴とする半導体装
置の製造方法。 - 【請求項4】 窒化膜の膜厚が10nm以下であると共
に、多結晶シリコンの層厚が400nm以上であること
を特徴とする請求項3記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15082097A JPH10340863A (ja) | 1997-06-09 | 1997-06-09 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15082097A JPH10340863A (ja) | 1997-06-09 | 1997-06-09 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10340863A true JPH10340863A (ja) | 1998-12-22 |
Family
ID=15505132
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15082097A Pending JPH10340863A (ja) | 1997-06-09 | 1997-06-09 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10340863A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8866264B2 (en) | 2011-11-28 | 2014-10-21 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device and manufacturing method of the same |
-
1997
- 1997-06-09 JP JP15082097A patent/JPH10340863A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8866264B2 (en) | 2011-11-28 | 2014-10-21 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device and manufacturing method of the same |
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