JPH04137632A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents
Manufacture of semiconductor deviceInfo
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- JPH04137632A JPH04137632A JP25750590A JP25750590A JPH04137632A JP H04137632 A JPH04137632 A JP H04137632A JP 25750590 A JP25750590 A JP 25750590A JP 25750590 A JP25750590 A JP 25750590A JP H04137632 A JPH04137632 A JP H04137632A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
半導体装置の製造工程において半導体ウェーハ中に熱拡
散した重金属不純物を除去する方法に関し、
半導体装置の製造工程において半導体ウェーハ中に熱拡
散した重金属不純物を除去してリーク電流を少なくし、
微細化しても優れた素子特性を有する半導体装置を製造
しうるようにする方法を提供することを目的とし、
1導電型の半導体層の表層に、直接、前記の1導電型の
不純物を高濃度に導入して熱処理をなした後、導入され
た前記の1導電型の不純物の存在する表層を除去するよ
うに構成する。[Detailed Description of the Invention] [Summary] This method relates to a method for removing heavy metal impurities thermally diffused into a semiconductor wafer during the manufacturing process of a semiconductor device. Reduce leakage current,
The purpose of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device that has excellent device characteristics even when miniaturized. After introducing the impurity into the conductive layer and performing a heat treatment, the surface layer where the introduced impurity of the first conductivity type exists is removed.
〔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半導体ウェー
ハ中に熱拡散した重金属不純物を除去する方法に関する
。[Industrial Application Field] The present invention relates to a method for removing heavy metal impurities thermally diffused into a semiconductor wafer during the manufacturing process of semiconductor devices.
〔従来の技術]
半導体装置の製造プロセスにおいては、半導体ウェーハ
にLOCO3法を使用して素子分離用のフィールド酸化
膜を形成した後、活性領域にρn接合領域や酸化膜等を
形成する多くの複雑な工程が実行されるため、その過程
において第4図(a)に示すようにウェーハ表面に付着
した重金属不純物は、加熱工程において第4図(b)に
示すようにウェーハ表面に拡散し、特に、歪の大きいフ
ィールド酸化膜2のエツジ部に多く蓄積される。[Prior Art] In the manufacturing process of semiconductor devices, a field oxide film for element isolation is formed on a semiconductor wafer using the LOCO3 method, and then a ρn junction region, an oxide film, etc. are formed in the active region. During the heating process, heavy metal impurities that adhere to the wafer surface as shown in FIG. 4(a) diffuse to the wafer surface as shown in FIG. 4(b), and in particular, , a large amount is accumulated at the edges of the field oxide film 2 where strain is large.
なお、第4図において1は例えばp型のシリコンウェー
ハであり、2ばフィールド絶縁膜であり、3は例えばn
型の不純物の導入されたn゛型半導体層である。In FIG. 4, 1 is, for example, a p-type silicon wafer, 2 is a field insulating film, and 3 is, for example, an n-type silicon wafer.
This is an n-type semiconductor layer into which type impurities are introduced.
フィールド酸化膜2のエツジ部に蓄積された重金属不純
物は、半導体素子の寸法が大きいときにはあまり問題に
ならなかったが、LSIの高集積化に伴って、LSIを
構成する個々の半導体素子の寸法が小さくなり、素子の
単位面積当りの周辺長の長さが大きくなると、第5図に
示すようにリーク電流密度が増加して素子特性に悪影響
を及ぼすようになってきた。Heavy metal impurities accumulated on the edges of the field oxide film 2 did not pose much of a problem when the dimensions of semiconductor devices were large, but as LSIs become more highly integrated, the dimensions of the individual semiconductor devices that make up LSIs have become smaller. As the size of the device becomes smaller and the peripheral length per unit area of the device increases, the leakage current density increases as shown in FIG. 5, which has an adverse effect on device characteristics.
半導体素子の面積がI/Kになると、比例縮小則により
周辺長と面積との比はに倍になり、素子周辺からのリー
ク電流密度もは−に倍になるので、今後さらに素子の微
細化が進むにつれ、活性領域周辺部に蓄積された重金属
不純物による悪影響はますます大きくなってくる。When the area of a semiconductor element becomes I/K, the ratio of the peripheral length to the area doubles according to the proportional reduction law, and the leakage current density from the periphery of the element also doubles, so elements will be further miniaturized in the future. As the process progresses, the adverse effects of heavy metal impurities accumulated around the active region become more and more significant.
本発明の目的は、この問題を解消することにあり、半導
体装置の製造工程において半導体ウェーハ中に熱拡散し
た重金属不純物を除去してリーク電流を少なくし、微細
化しても優れた素子特性を有する半導体装置を製造しう
るようにする方法を提供することにある。The purpose of the present invention is to solve this problem, and to reduce leakage current by removing heavy metal impurities thermally diffused into semiconductor wafers during the manufacturing process of semiconductor devices, and to maintain excellent device characteristics even when miniaturized. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing semiconductor devices.
〔課題を解決するための手段]
上記の目的は、1導電型の半導体層(3)の表層(4)
に、直接、前記の1導電型の不純物を高濃度に導入して
熱処理をなした後、導入された前記の1導電型の不純物
の存在する表層(4)を除去する半導体装置の製造方法
によって達成される。[Means for solving the problem] The above purpose is to solve the problem by reducing the surface layer (4) of the 1 conductivity type semiconductor layer (3)
According to a method for manufacturing a semiconductor device, in which the impurity of the first conductivity type is directly introduced at a high concentration, heat treatment is performed, and then the surface layer (4) where the introduced impurity of the first conductivity type is present is removed. achieved.
なお、前記の導入される元素はヒ素、ホウ素、リン、ア
ンチモンの群から選択され、また、前記の不純物の導入
される前記の表層(4)の厚さは100〜200人であ
ることが好適である。また、前記の表層(4)を除去す
る方法は湿式法、反応性ドライエツチング法、または、
機械的除去方法のいずれを使用してもよい。It is preferable that the element to be introduced is selected from the group of arsenic, boron, phosphorus, and antimony, and that the thickness of the surface layer (4) into which the impurity is introduced is 100 to 200 μm. It is. Further, the method for removing the surface layer (4) is a wet method, a reactive dry etching method, or
Any mechanical removal method may be used.
第1図に示すように、1導電型の半導体層3の表層4に
、酸化膜を介することなく直接l導電型の不純物を高濃
度に浅くイオン注入すると、1導電型の半導体層3の表
層4に格子欠陥が高密度に発生し、こ\にウェーハ中に
熱拡散している重金属不純物がゲッタリングされること
を本願発明の発明者は見出した。そこで、重金属不純物
がゲッタリングされた1導電型の半導体層の表層4を湿
式法、反応性ドライエツチング法、または、機械的除去
方法等を使用して第1図(b)に示すように、選択的に
除去すれば、重金属不純物が除去され、従ってリーク電
流の少ない優れた素子特定の半導体素子が形成される。As shown in FIG. 1, when an impurity of the L conductivity type is ion-implanted directly at a high concentration and shallowly into the surface layer 4 of the semiconductor layer 3 of the 1 conductivity type without intervening an oxide film, the surface layer 4 of the semiconductor layer 3 of the 1 conductivity type The inventor of the present invention has discovered that lattice defects occur at a high density in wafer 4, and that heavy metal impurities thermally diffused into the wafer are gettered. Therefore, the surface layer 4 of the 1-conductivity type semiconductor layer in which the heavy metal impurities have been gettered is removed using a wet method, a reactive dry etching method, or a mechanical removal method, as shown in FIG. 1(b). If selectively removed, heavy metal impurities are removed, and therefore an excellent device-specific semiconductor device with low leakage current can be formed.
なお、第1図において1は反対導電型の半導体ウェーハ
であり、2はフィールド酸化膜である。In FIG. 1, 1 is a semiconductor wafer of the opposite conductivity type, and 2 is a field oxide film.
以下、図面を参照しつ一1本発明の一実施例に係る重金
属不純物の除去方法を、p型シリコンウェーハにpチャ
ンネル型電界効果トランジスタを形成する場合を例にし
て説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A method for removing heavy metal impurities according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings, taking as an example the case where a p-channel field effect transistor is formed on a p-type silicon wafer.
第2図(a)参照
p型シリコンウェーハ1に、LOCO3法を使用して素
子分離用のフィールド酸化膜2を6,000人厚に形成
する。Referring to FIG. 2(a), a field oxide film 2 for element isolation is formed to a thickness of 6,000 wafers on a p-type silicon wafer 1 using the LOCO3 method.
第2図(b)参照
イオン注入時の半導体層の保護を目的として熱酸化膜5
を200人厚に形成し、ヒ素イオンを注入エネルギー8
0KeV、ドーズ量4X10”c m−”をもってイオ
ン注入してn1型半導体層3を形成する。Refer to FIG. 2(b) Thermal oxide film 5 is used to protect the semiconductor layer during ion implantation.
was formed to a thickness of 200 mm, and arsenic ions were implanted at an energy of 8
The n1 type semiconductor layer 3 is formed by ion implantation at 0 KeV and a dose of 4×10"cm-".
第2図(c)参照
保護用の酸化!15を除去し、ヒ素イオンを注入エネル
ギー40 KeV、 ドーズ量I X 10”cm−
’をもってイオン注入し、n゛型型溝導体層3表層4に
10nm厚程度のn”型半導体層を形成する。See Figure 2(c) Protective oxidation! 15 was removed and arsenic ions were implanted at an energy of 40 KeV and a dose of I x 10"cm-
ion implantation to form an n'' type semiconductor layer with a thickness of about 10 nm on the surface layer 4 of the n'' type groove conductor layer 3.
第2図(d)参照
前記のシリコンウェーハ1を硝酸とフン酸と水とを60
:0.025 : 40の割合で混合した弗硝酸に室
温(25℃)において5分間浸漬してn”型の表層4を
工・ンチング除去する。なお、このエツチング液のシリ
コンと二酸化シリコンとに対するエツチング速度比は1
6:1であるので、10nm厚のn”型の表層4を除去
するときにフィールド酸化膜2は6人程度しかエツチン
グされず、殆ど影響を受けない。また、このエツチング
液のn”型半導体層4とn゛型型溝導体層3に対するエ
ツチング速度比は10’:1であるため、n”型半導体
層4が除去されてエツチングがn゛型型溝導体層3到達
するとエツチングは自動的に停止する。なお、湿式エツ
チング液としては、前記の弗硝酸の他に、苛性カリ、ア
ンモニア水と過酸化水素水との混合液等を使用すること
ができる。Refer to FIG. 2(d).
The surface layer 4 of the n'' type is etched and removed by immersion in fluoronitric acid mixed at a ratio of 0.025:40 at room temperature (25°C) for 5 minutes. Etching speed ratio is 1
Since the ratio is 6:1, when removing the 10 nm thick n'' type surface layer 4, the field oxide film 2 is etched by only about 6 people and is hardly affected. Since the etching rate ratio between the layer 4 and the n'' type groove conductor layer 3 is 10':1, the etching will automatically start when the n'' type semiconductor layer 4 is removed and the etching reaches the n'' type groove conductor layer 3. As the wet etching solution, in addition to the above-mentioned fluoronitric acid, caustic potash, a mixed solution of aqueous ammonia and aqueous hydrogen peroxide, etc. can be used.
以下、図示しないが、周知の方法を使用して、ゲート酸
化膜及びゲート電極を形成し、ゲート電極をマスクとし
て不純物ボロンをイオン注入してp型のソース・ドレイ
ンを形成し、さらにソース・ドレイン電極を形成してp
チャンネル型電界効果トランジスタを完成する。Hereinafter, although not shown, a well-known method is used to form a gate oxide film and a gate electrode. Using the gate electrode as a mask, impurity boron is ion-implanted to form a p-type source/drain, and then a p-type source/drain is formed. forming an electrode and p
Completes the channel type field effect transistor.
第3図参照
第3図は素子の単位面積当りの周辺長と接合リーク電流
密度との関係を示すグラフであ名。図中にAをもって示
すグラフは本発明に係る方法を使用して重金属不純物を
除去して製造した素子の測定結果であり、図中にBをも
って示す従来技術に係る素子の接合リーク電流密度に比
べて大幅に減少し、例えば面積に対する周辺長が850
c m”’の場合には40%も低減した。See Figure 3. Figure 3 is a graph showing the relationship between the peripheral length per unit area of the element and the junction leakage current density. The graph indicated by A in the figure is the measurement result of an element manufactured by removing heavy metal impurities using the method according to the present invention, and compared with the junction leakage current density of the element according to the conventional technology indicated by B in the figure. For example, the peripheral length relative to the area is 850.
In the case of cm"', the reduction was as much as 40%.
なお、ゲッタリング領域であるn +−型の表層4の除
去には、上記の湿式エツチング法の他に、四フッ化炭素
、四塩化炭素等を反応性ガスとして使用する反応性ドラ
イエツチング法を使用してもよ(、また、二酸化シリコ
ン粉末とアンモニア水との混合物を使用して研磨するメ
カノケミカル研磨法等の機械的方法を使用してもよい。In addition to the wet etching method described above, a reactive dry etching method using carbon tetrafluoride, carbon tetrachloride, etc. as a reactive gas can be used to remove the n + - type surface layer 4, which is the gettering region. Mechanical methods such as mechanochemical polishing using a mixture of silicon dioxide powder and aqueous ammonia may also be used.
〔発明の効果]
以上説明せるとおり、本発明に係る半導体装置の製造方
法においては、1導電型の半導体層の表層に1導電型の
不純物を高濃度に浅く導入して、ウェーハ中に熱拡散し
ている重金属不純物をこの表層にゲッタリングさせ、次
いで、この表層を選択的に除去するので、生成−両結合
中心となる重金属不純物が半導体素子の活性領域から除
去されてフィールド酸化膜のエツジ部からのリーク電流
の発生が抑制されるため、素子特性に悪影響を及ぼすこ
となく半導体素子を微細化して集積度を向上することが
できる。[Effects of the Invention] As explained above, in the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, impurities of one conductivity type are shallowly introduced at a high concentration into the surface layer of a semiconductor layer of one conductivity type, and thermal diffusion is carried out into the wafer. Since the heavy metal impurities that are present in the active region are gettered to this surface layer and then this surface layer is selectively removed, the heavy metal impurities that are the center of the generation-both bonds are removed from the active region of the semiconductor device and are removed from the edge portion of the field oxide film. Since the generation of leakage current from the semiconductor device is suppressed, it is possible to miniaturize the semiconductor device and improve the degree of integration without adversely affecting the device characteristics.
第1図は、本発明の原理説明図である。
第2図は、本発明の一実施例に係る半導体装置の製造方
法の工程図である。
第3図は、本発明のリーク電流密度と周辺長/面積との
関係を示すグラフである。
第4図は、ウェーハ表面に付着した重金属不純物の熱工
程による拡散を示す図である。
第5図は、従来技術のリーク電流密度と周辺長/面積と
の関係を示すグラフである。
1・・・半導体ウェーハ、
2・・・フィールド酸化膜、
3・・・1導電型半導体層(n’型)、4・・・表層(
n°゛型)、
・酸化膜。FIG. 1 is a diagram explaining the principle of the present invention. FIG. 2 is a process diagram of a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a graph showing the relationship between leakage current density and peripheral length/area of the present invention. FIG. 4 is a diagram showing the diffusion of heavy metal impurities attached to the wafer surface due to a thermal process. FIG. 5 is a graph showing the relationship between leakage current density and peripheral length/area in the prior art. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Semiconductor wafer, 2... Field oxide film, 3... 1 conductivity type semiconductor layer (n' type), 4... Surface layer (
n°゛ type), ・Oxide film.
Claims (1)
、前記1導電型の不純物を高濃度に導入し、熱処理をな
し、 前記導入された前記1導電型の不純物の存在する前記表
層(4)を除去する 工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 [2]前記導入される元素はヒ素、ホウ素、リン、アン
チモンの群から選択されてなり、前記不純物の導入され
る前記表層(4)の厚さは100〜200Å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
。 [3]前記表層(4)を除去する方法は湿式法であるこ
とを特徴とする請求項[1]または[2]記載の半導体
装置の製造方法。 [4]前記表層(4)を除去する方法は反応性ドライエ
ッチング法であることを特徴とする請求項[1]または
[2]記載の半導体装置の製造方法。 [5]前記表層(4)を除去する方法は機械的除去方法
であることを特徴とする請求項[1]または[2]記載
の半導体装置の製造方法。[Scope of Claims] [1] Directly introducing the impurity of the first conductivity type into the surface layer (4) of the semiconductor layer (3) of the first conductivity type at a high concentration and subjecting it to heat treatment, A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the step of removing the surface layer (4) in which conductive type impurities are present. [2] The element to be introduced is selected from the group of arsenic, boron, phosphorus, and antimony, and the thickness of the surface layer (4) into which the impurity is introduced is 100 to 200 Å. The method for manufacturing a semiconductor device according to item [1]. [3] The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1 or [2], wherein the method for removing the surface layer (4) is a wet method. [4] The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1 or 2, wherein the method for removing the surface layer (4) is a reactive dry etching method. [5] The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1 or 2, wherein the method for removing the surface layer (4) is a mechanical removal method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25750590A JPH04137632A (en) | 1990-09-28 | 1990-09-28 | Manufacture of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25750590A JPH04137632A (en) | 1990-09-28 | 1990-09-28 | Manufacture of semiconductor device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04137632A true JPH04137632A (en) | 1992-05-12 |
Family
ID=17307232
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25750590A Pending JPH04137632A (en) | 1990-09-28 | 1990-09-28 | Manufacture of semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04137632A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19950563A1 (en) * | 1999-10-20 | 2001-05-03 | Infineon Technologies Ag | Process for cleaning a monocrystalline silicon semiconductor wafer |
| KR100434960B1 (en) * | 1996-10-02 | 2004-10-14 | 주식회사 하이닉스반도체 | Method of manufacturing semiconductor device |
-
1990
- 1990-09-28 JP JP25750590A patent/JPH04137632A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100434960B1 (en) * | 1996-10-02 | 2004-10-14 | 주식회사 하이닉스반도체 | Method of manufacturing semiconductor device |
| DE19950563A1 (en) * | 1999-10-20 | 2001-05-03 | Infineon Technologies Ag | Process for cleaning a monocrystalline silicon semiconductor wafer |
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