JPS61135136A - 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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JPS61135136A
JPS61135136A JP25798984A JP25798984A JPS61135136A JP S61135136 A JPS61135136 A JP S61135136A JP 25798984 A JP25798984 A JP 25798984A JP 25798984 A JP25798984 A JP 25798984A JP S61135136 A JPS61135136 A JP S61135136A
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JP
Japan
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film
layer
region
thick
semiconductor
Prior art date
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Application number
JP25798984A
Other languages
English (en)
Inventor
Osamu Hataishi
畑石 治
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/76Making of isolation regions between components

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体装置の製造に際し、隣接の素子相互間
を分離する、絶縁層形成の方法の改善に関する。
〔従来の技術〕
従来技術として、半導体素子領域を相互に分離する方法
として、pn接合分離法、絶縁層分離法等が採用されて
きている。
pn接合分離法は、分離のための高温、長時間の拡散が
必要となり、分離領域の横方向の拡がり、コレクタn゛
埋没層の不純物の再分布、更に分離領域と、例えばベー
ス拡散領域を接触させることが出来ない等の欠点を持っ
ており、集積度の向上およびLSIの性能向上を妨げて
いる。
半導体装置の集積度の向上にともなって、素子分離領域
の面積を小さく出来る分離方法として、絶縁層、即ち、
二酸化シリコン層を用いた分離方式が、多く使用される
ようになってきている。二酸化シリコン層を分離層とし
て用いるとき、素子領域と、分離領域を構成する二酸化
シリコン層(所謂、フィールド酸化膜と呼ばれる)との
、境界面で、種々の問題が発生する。
この状況を更に詳しく図面を用いて説明する。
第2図(a)〜(dlに従来の方法による、絶縁層分離
方式による、バイポーラ集積回路の製造を工程順に断面
図で示す。
第2図(a)は、p形シリコン基板1にコレクタ埋没層
2を形成し、n形エピタキシアル層3を成長させる。表
面を熱酸化法によりSiO□膜4、更にCVD法により
5t3N4膜5を成長さる。第1図(alでは、これら
の皮膜に、選択酸化を行うためのマスクとしてのパター
ンニングを行った状態を示す。
次いで、硝酸と弗酸の混合液を用いて、エピタキシアル
層3にエツチングを行って、凹部6を形成する。これを
第2図(blに示す。
次いで、上記基板を酸化性雰囲気、例えばウェットOz
ガス中で、約1000℃に加熱することによって厚い二
酸化シリコン層(SiOz)よりなる絶縁層7が形成さ
れ表面は殆ど平坦となる。シリコンの単結晶はSin、
に変化するときに、約2倍に体積は膨張するので、この
膨張を見越して、先に凹部6をエツチングで形成してい
る。絶縁層を形成した状態を、第2図(C)に示す。
絶縁層7は集積度にもよるが、その厚さは1.0μm程
度に選ばれることが多い。この絶縁層の底部はn+コレ
クタ埋没層2に完全に接する程度の厚さに形成される。
フィールド酸化膜となる5i02層7の厚さは、後の工
程でこの上に形成される、AI配線層によるシリコン基
板との容量を少なくするためには、出来るだけ厚い方が
望ましい。
以上の工程で絶縁分離層の形成を終わり、次いで素子形
成に移る。部ち、5ixNa膜5、および、S i O
z膜4の除去を行い、ベース領域8に対して硼素の拡散
、次いでエミッタ領域9およびコレクタコンタクト領域
10に、燐または砒素の拡散を行う。
更に、ベースコンタクト12)ついでエミッタコンタク
ト11、およびコレクタコンタクト13の形成等の工程
を経て、第2図(d)の断面図で示す構造を得る。これ
らの工程は従来の技術と変わりないので、プスセスの詳
細は略す。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記に説明せる方法では、厚いSiO□層がベース領域
、およびコレクタコンタクト領域のシリコン結晶に接し
ているため、境界面における結晶の欠陥が発生し易い。
このような欠陥は、その後の拡散工程において、更に欠
陥が進行し、特にベース部での結晶欠陥は、特性不良、
或いは短絡等の致命的欠陥となる。
〔問題を解決するための手段〕
本発明は、上記に述べた結晶欠陥の発生が、厚いSiO
z層が直接、素子部領域に接して、形成されていること
に起因している。比較的薄いSiO□膜を、素子近辺の
周辺部に形成して、ベース領域をこれに接して形成し、
素子部より離れたフィールド部では、充分厚い酸化層を
自己整合法で形成することにより、結晶欠陥の発生を防
止し、歩留まりの向上をはかるものである。
更に、この薄いSiO□膜の形成は、熱酸化により厚い
絶縁分離層を形成する時、薄い5txNa膜を同時にS
i0g膜に変化させることによって得ることが出来る。
〔作用〕
上記に述べた、素子の周辺部のSi0g膜の厚さを約3
000人と薄くして、ベース領域がSiO□に接する境
界部分は、この薄い酸化膜部分で行い、素子部より離れ
たフィールド部では、充分厚く、しかも自己整合法で形
成す方法を採用している。
これによって、素子分離特性、或いは配線部の浮遊容量
の増加等の特性の劣化を来すことなく、また結晶欠陥の
発生を防止した半導体装置の製造が可能となった。
〔実施例〕
以下、本発明の製造方法による実施例を図面によって説
明する。
第1図は、本発明の製造方法による実施例を、工程順に
断面図によって示している。第1図(alは、シリコン
基板1に酸化膜をマスクとして、n°形コレクタ埋没層
を形成し、酸化膜マスクを除去した後、n形エピタキシ
アル層3を成長させる。
次いで、全面にわたって熱酸化により二酸化シリコン膜
(SiO□)4、次いでCVD法により窒化シリコン膜
< Si3N4 )5を約2000人成長させた状態を
示す。このSi、N4の成長プロセスは、モノシランお
よびアンモニアを含む雰囲気内で約800℃で30分間
熱処理することにより得られる。
本実施例ではSing 、Si3N4の二重皮膜を用い
ているが、Si3N4膜を一層形成するのみでも構わな
い。
次いで、素子形成領域として、ベースとエミッタ領域部
14とコレクタコンタクト領域部15をレジストにてマ
スクして、その他の領域上の5i3Na膜、Si0g膜
をフレオンガスによるプラズマエツチング法により、除
去する。これを第1図(blに示す。
更に、全面にわたって、非常に薄いS i s N 4
膜5゛を、約50人の厚さに成長させる。このような薄
い5ixNi膜は、熱窒化法、即ち、アンモニアガスの
雰囲気中で1100℃、約30分の加熱によって得るこ
とが出来る。
このSi3N4膜は後のwA縁骨分離層形成する酸化工
程において、耐酸化能力としては不充分な厚さであり、
この酸化工程でSt:tNn膜が3i0z膜に変質する
ことが必要である。
次いで、全面にフォトレジスト16を塗布、絶縁分離層
形成領域のレジストを除去する。このとき第1図(d)
に5゛で示す絶縁分離層に接する周辺部は、薄いS i
 !N 4膜をレジストでカバーして残す。
しかる後、露出した薄いS i 3 N aを、ウェッ
トエツチング法で除去する。更に後の酸化工程でのシリ
コンの体積膨張を考慮して、硝酸と弗酸の混合液を用い
て、エピタキシアル層3にエツチングを行い、凹み6を
形成する。この状態を第1図(dlに示す。
以上に説明せるごとく、フォトレジストのパターンニン
グに当たっては、絶縁層分離領域と素子形成領域との境
界領域は、薄い5i3N4膜を残すことが重要である。
これはシリコン基板の酸化を制御しつつ、5i3Na膜
をS i Oz膜に変化させるためである。
以上の前工程を経て、レジスト16の除去を行い、熱酸
化を行う。これは従来の技術の項で述べたご □とく、
酸化性雰囲気、例えばウェット02ガス中で、約100
0℃に加熱することによって厚い二酸化シリコン層(S
iOz)7が形成される。シリコンの単結晶はSin、
に変化するときに、約2倍に体積は膨張するので、先に
形成した凹部6を満たし、はぼ表面は平坦化する。
これによって、薄いSi3N4膜は、約3000人のの
厚さの5iOz膜に変化し、絶縁分離層領域は約1.0
μmの厚いSiO□の絶縁層が形成される。
これを第1図(elに示す。
以上の工程で絶縁分離層の形成を終わり、次いで素子形
成に移る。即ち、S i 3 N a膜5、および、5
iOz#4の除去を行い、ベース領域8に対して硼素の
拡散、次いでエミッタ領域9およびコレクタコンタクト
領域10に燐または砒素の拡散を行い、更に、ベースコ
ンタクト、ついでエミッタコンタクト、およびコレクタ
コンタクトの形成等の工程を経て、半導体装置を完成す
る。これらの工程は既知の方法によるので、図面での表
示、プロセスの詳細説明は略す。
〔発明の効果〕
以上に説明せる製造方法を採用することにより、Sin
、膜の厚さは素子近辺の周辺部では約3000人と薄く
形成が出来て、ベース領域の境界部分は、この薄い酸化
膜部分で接することになる。また素子部より離れたフィ
ールド部では、充分厚い、しかも自己整合法で形成され
た5iOz膜が、素子分離機能を果たす。従って、素子
分離特性、あるいは、配線部の浮遊容量の増加等の特性
の劣化を来すことなく、しかも、結晶欠陥の発生を防止
した半導体装置の製造が可能となった。
【図面の簡単な説明】
第1図(al〜(81は、本発明にかかわる、製造方法
による半導体装置の構造断面図を工程順に示す。 第2図ta+〜(d)は、従来の技術による、工程での
構造断面図を示す。 図面において、1はシリコン基板、2はn゛形コレクタ
埋没層、3はエピタキシアル層、4は二酸化シリコン膜
、5は窒化シリコン膜、6はエピタキシアル層のエツチ
ング部、7は絶縁分離層、8はベース領域、9はエミッ
タ領域、10はコレクタコンタクト領域、11はエミッ
タコンタクト、12はベースコンタクト、13はコレク
タコンタクト、14はベース形成領域、15はコレクタ
コンタクト形成領域を、それぞれ示す。 第 1 図 第1図 〔d〕 第2図 (Q)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1の導電形半導体基板に第2の導電形高濃度埋
    没層を形成する工程と、上記基板上に第2の導電形半導
    体層を成長させる工程と、上記第2の半導体層に半導体
    活性化領域とこれを取り囲むように絶縁層を形成する工
    程と、上記半導体活性化領域に素子形成を行う半導体装
    置の製造法において、上記絶縁層と半導体活性化領域と
    の境界領域においては、半導体活性化領域の周辺を取り
    囲み、絶縁層に連なる薄い肉厚の絶縁膜を成長させるこ
    とを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. (2)特許請求の範囲第(1)項記載の半導体装置の製
    造方法において、絶縁層形成領域の表面は半導体を露出
    させ、半導体活性化領域には厚い窒化シリコン膜を、境
    界領域には薄い窒化シリコン膜を成層して、熱酸化する
    ことにより絶縁領域を形成することを特徴とする半導体
    装置の製造方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4853344A (en) * 1988-08-12 1989-08-01 Advanced Micro Devices, Inc. Method of integrated circuit isolation oxidizing walls of isolation slot, growing expitaxial layer over isolation slot, and oxidizing epitaxial layer over isolation slot
US4876214A (en) * 1988-06-02 1989-10-24 Tektronix, Inc. Method for fabricating an isolation region in a semiconductor substrate
US6555484B1 (en) 1997-06-19 2003-04-29 Cypress Semiconductor Corp. Method for controlling the oxidation of implanted silicon
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