JPH0555242A - Manufacture of semiconductor element - Google Patents

Manufacture of semiconductor element

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JPH0555242A
JPH0555242A JP3216900A JP21690091A JPH0555242A JP H0555242 A JPH0555242 A JP H0555242A JP 3216900 A JP3216900 A JP 3216900A JP 21690091 A JP21690091 A JP 21690091A JP H0555242 A JPH0555242 A JP H0555242A
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JP
Japan
Prior art keywords
electrode
electric field
diffusion layer
impurity diffusion
hfe
Prior art date
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Pending
Application number
JP3216900A
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Japanese (ja)
Inventor
Keizo Inaba
桂造 稲庭
Noboru Tatefuru
昇 立古
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 トランジスタ等の半導体素子の製造プロセス
で、素子製造が完成した電極形成後の段階で、電気的特
性(hFE)値をその狙い値からのずれを補正するため
に、または、当初の予定に対して変化した要求グレード
に追随させる。 【構成】 半導体素子の電極形成後のエミツタ・ベース
に対し、電界印加用治具を使用して電界を印加した状態
でウエハを加熱することにより、不純物拡散層を変位さ
せ、それによりベース幅を微調整して素子の電気的特性
を制御する。
(57) [Abstract] [Purpose] In the manufacturing process of semiconductor elements such as transistors, in order to correct the deviation of the electrical characteristic (hFE) value from the target value at the stage after the electrode formation where the element manufacturing is completed. , Or follow the changed required grade with respect to the original schedule. [Structure] The impurity diffusion layer is displaced by heating the wafer in a state where an electric field is applied to the emitter base after the electrode of the semiconductor element is formed by using an electric field applying jig, thereby changing the base width. Fine adjustment is performed to control the electrical characteristics of the device.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法、
特に半導体素子の電極形成後の不純物拡散に伴う電気的
特性の制御技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device,
In particular, the present invention relates to a technique for controlling electric characteristics associated with impurity diffusion after forming electrodes of a semiconductor element.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般にトランジスタ等の半導体素子は、
ウエハ段階の半導体基板の一主面に複数の不純物拡散領
域をつくることによって形成するが、それらの半導体素
子の電気的特性は製造プロセスの早い段階にわかる方が
望ましい。例えば、シリコントランジスタの製造プロセ
スにおいて、トランジスタのhFE(電流増幅率)の制
御は、通常、エミツタ領域形成工程での拡散処理時間の
変更により行われる。hFE制御技術については、特公
昭56ー6143特許公報に記載されている。
2. Description of the Related Art Generally, semiconductor elements such as transistors are
It is formed by forming a plurality of impurity diffusion regions on one main surface of a semiconductor substrate at the wafer stage, and it is desirable that the electrical characteristics of these semiconductor elements be known at an early stage of the manufacturing process. For example, in the manufacturing process of a silicon transistor, the hFE (current amplification factor) of the transistor is usually controlled by changing the diffusion processing time in the emitter region forming step. The hFE control technique is described in Japanese Patent Publication No. 56-6143.

【0003】すなわち、シリコントランジスタの製造プ
ロセスにおいて、hFE制御のこれまでの方法は、図1
のプロセスフローチャートに示される。図1の各工程に
対応する工程断面図は、図2ないし図5にに示される。
プロセスの初期段階として、図2に示すように、N型シ
リコンウエハ(基板)1の一主面表面にP型不純物拡散
層(領域)2を形成してこれをベース領域とする。4は
酸化または拡散プロセスによりウエハ表面に生成された
熱酸化膜(二酸化シリコン膜)である。ホトレジスト技
術により熱酸化膜の一部にエミツタ穴をあけたものをマ
スクとして図3に示すように、N型不純物拡散層(領
域)3を形成してこれをエミツタ領域とする。
That is, in the silicon transistor manufacturing process, the conventional method of hFE control is shown in FIG.
Is shown in the process flow chart of FIG. Process sectional views corresponding to the respective processes of FIG. 1 are shown in FIGS.
As an initial stage of the process, as shown in FIG. 2, a P-type impurity diffusion layer (region) 2 is formed on the surface of one main surface of an N-type silicon wafer (substrate) 1 and is used as a base region. Reference numeral 4 is a thermal oxide film (silicon dioxide film) formed on the wafer surface by the oxidation or diffusion process. As shown in FIG. 3, an N-type impurity diffusion layer (region) 3 is formed by using a photoresist obtained by forming an emitter hole in a part of the thermal oxide film by a photoresist technique as an emitter region.

【0004】図4に示すように、熱酸化膜4の一部にホ
トレジスト技術により電極穴5をあける。然る後にエミ
ツタ穴およびベース穴を通して半導体面に測定針を接触
させるとともに、コレクタ領域面(ウエハの裏面)を試
料台(コレクタ電極に接続)に接して素子の特性(hF
E)を検査する。hFEの値を素子の設計値に合わせる
ためには、N型不純物拡散層(エミツタ)3の深さ、す
なわち、ベース幅を調整することである。これは一般に
エミツタ拡散処理時間を変えることにより行われる。そ
の後、さらに図5に示すように、Al(アルミニウム)
電極8を形成することにより、素子の基本的な構造を完
成させる。この状態でhFE及びその他の電気的特性を
Al電極8を通して検査する。
As shown in FIG. 4, an electrode hole 5 is formed in a part of the thermal oxide film 4 by a photoresist technique. After that, the measuring needle is brought into contact with the semiconductor surface through the emitter hole and the base hole, and the collector region surface (the back surface of the wafer) is brought into contact with the sample stage (connected to the collector electrode) to obtain the device characteristics (hF
Check E). In order to match the value of hFE with the design value of the element, the depth of the N-type impurity diffusion layer (emitter) 3, that is, the base width is adjusted. This is generally done by changing the emitter diffusion process time. Then, as further shown in FIG. 5, Al (aluminum)
By forming the electrode 8, the basic structure of the device is completed. In this state, hFE and other electrical characteristics are inspected through the Al electrode 8.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従来から行われている
トランジスタ素子の形成方法およびhFEの制御方法に
よれば、次のような問題がある。図1のプロセスにおけ
る特性検査(A)でのhFE値は、図4に示す工程での
測定針とベース・エミツタ面およびコレクタ面(ウエハ
裏面)との接触の不完全性に起因して、その測定精度は
充分とはいえないものがあり、また、その後のプロセス
での諸変動要因により、例えばAl電極を通しての最終
の特性検査(B)ではそのhFEに変化した値がでるこ
とがある。すなわち、前の特性検査(A)で良品と判定
された素子ないしウエハであっても、後の検査(B)で
不良とされる場合が生じることになる。
The conventional method of forming a transistor element and the conventional method of controlling hFE have the following problems. The hFE value in the characteristic inspection (A) in the process of FIG. 1 is caused by the imperfect contact of the measuring needle with the base / emitter surface and the collector surface (back surface of the wafer) in the step shown in FIG. The measurement accuracy is not sufficient in some cases, and due to various fluctuation factors in the subsequent process, for example, the final characteristic inspection (B) through the Al electrode may show a changed value of hFE. That is, even an element or wafer that has been determined to be non-defective in the previous characteristic inspection (A) may be defective in the subsequent inspection (B).

【0006】また、トランジスタのhFE値を細区分し
てhFEグレード分類をし、それぞれのグレードに対し
て顧客の要求に対応している場合が大半であり、その要
求グレードは顧客の求める目的に従って変化することも
多い。したがって特性検査(B)において、当初ねらっ
たhFE値(hFEグレード)が得られた場合でも、要
求の変化によりそれに対応できなくなることがある。
In most cases, the hFE values of the transistors are subdivided into hFE grades, and each grade meets the customer's requirements. The required grade changes according to the customer's purpose. I often do it. Therefore, even if the initially aimed hFE value (hFE grade) is obtained in the characteristic inspection (B), it may not be possible to comply with it due to changes in requirements.

【0007】解決しようとする問題点は、半導体素子の
電極形成後では基本的な素子構造が一応完成しているた
めに、それ以後にhFE値を調節することが難しく、要
求の変化に対応できないことである。本発明は電極形成
後のウエハでも、hFE値の調整を可能とする技術を提
供することにある。
The problem to be solved is that since the basic element structure has been completed after the formation of the electrode of the semiconductor element, it is difficult to adjust the hFE value thereafter, and it is not possible to meet the demand change. That is. It is an object of the present invention to provide a technique capable of adjusting the hFE value even on a wafer after electrode formation.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、半導体基板の
一主面に不純物拡散層によるベース・エミツタ領域を形
成し、上記領域表面に抵抗接続による電極を形成した後
において、上記ベースとエミツタの接合部に適当の電界
を印加した状態で、上記電極を損わない程度の温度で熱
処理を行なうことにより、上記不純物拡散層を変位させ
て半導体素子の電気的特性を制御することを特徴とする
ものである。上記方法における熱処理は400℃〜60
0℃の温度範囲で温度および時間を調節するものであ
る。上記方法において、電界印加用の複数の電極以外の
対応部以外の部分を絶縁性の保護膜で被覆した電極治具
を使用して電界を印加し、かつ、熱処理を行なうもので
ある。かかる手段をとることによって、シリコン結晶格
子間の結合力を低下させて不純物原子の動き易い状態と
なし、比較的低い温度による熱処理で不純物拡散層を変
位させ、電極形成後であってもhFE値の調整容易とな
る。
According to the present invention, a base / emitter region is formed by an impurity diffusion layer on one main surface of a semiconductor substrate, and an electrode is formed on the surface of the region by resistance connection. In the state where an appropriate electric field is applied to the junction part of, the heat treatment is performed at a temperature that does not damage the electrode, thereby displacing the impurity diffusion layer and controlling the electrical characteristics of the semiconductor element. To do. The heat treatment in the above method is 400 ° C. to 60 ° C.
The temperature and time are controlled in the temperature range of 0 ° C. In the above method, an electric field is applied and heat treatment is performed using an electrode jig in which a portion other than corresponding portions other than a plurality of electrodes for applying an electric field is covered with an insulating protective film. By taking such means, the bonding force between the silicon crystal lattices is reduced to make the impurity atoms move easily, the impurity diffusion layer is displaced by heat treatment at a relatively low temperature, and the hFE value is maintained even after the electrode formation. It becomes easy to adjust.

【0009】[0009]

【実施例】図6および図7は本発明による半導体素子の
製造方法の一実施例における主要工程の断面図である。
この主要工程に先立って、従来の製造プロセス(図1を
参照)に従って、ベース領域、エミツタ領域の形成、電
極穴を通して特性検査(A)、Al電極形成後の特性検
査(B)を図8の前半プロセスに示すように、各工程を
完了する。このときのウエハ1に対して、図6に示すよ
うに、電界印加治具9を使用して、ウエハのエミツタ領
域の電極8に対し電界印加治具のエミツタ接続部10を
接触させ、これとウエハ基板(コレクタ部)1との間に
適当な電圧、たとえば5〜6Vをかけることにより電界
印加し、同時に400℃の熱処理を行なう。電界印加は
半導体素子のhFE特性の設計値を得る必要なだけの時
間をかけて行なう。
FIG. 6 and FIG. 7 are cross-sectional views of main steps in one embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
Prior to this main process, according to a conventional manufacturing process (see FIG. 1), formation of a base region, an emitter region, a characteristic inspection (A) through an electrode hole, and a characteristic inspection (B) after forming an Al electrode are performed as shown in FIG. Each step is completed as shown in the first half process. As shown in FIG. 6, the electric field applying jig 9 is used for the wafer 1 at this time, and the emitter connecting portion 10 of the electric field applying jig is brought into contact with the electrode 8 in the emitter region of the wafer. An electric field is applied to the wafer substrate (collector portion) 1 by applying an appropriate voltage, for example, 5 to 6 V, and at the same time, heat treatment at 400 ° C. is performed. The electric field is applied for as long as necessary to obtain the design value of the hFE characteristic of the semiconductor element.

【0010】図7は電界印加治具9の別の型のものを使
用する例を示す。この治具にはエミツタ電極に対応する
接続部10の他にベース電極に対応する接続部11を有
している。この場合では、2つの接続部10、11をエ
ミツタ、ベース各電極8に接触させて、これらの間に5
〜6Vの電圧をかけて電界印加すると同時に前記と同様
の熱処理を行なう。この場合も熱処理の温度と時間を変
えることで所要のhFE値に調整できる。図8は後半の
プロセスに本発明による電界印加工程と熱処理工程を含
めた特性(hFE)検査(C)を加えたフローチャート
図を示すものである。
FIG. 7 shows an example in which another type of the electric field applying jig 9 is used. This jig has a connecting portion 11 corresponding to the base electrode in addition to the connecting portion 10 corresponding to the emitter electrode. In this case, the two connecting parts 10 and 11 are brought into contact with the respective electrodes 8 of the emitter and the base, and a space between them is 5
A voltage of ˜6 V is applied to apply an electric field, and at the same time, the same heat treatment is performed. Also in this case, the required hFE value can be adjusted by changing the temperature and time of the heat treatment. FIG. 8 is a flow chart showing the characteristic (hFE) inspection (C) including the electric field application step and the heat treatment step according to the present invention added to the latter half process.

【0011】図6、図7に示すように、電界印加治具9
において、エミツタ接続部10およびベース接続部11
との間は絶縁性保護膜12により電気的に分離されると
ともに、それぞれが機械的に保護されている。また、電
界印加治具9は、ウエハの全素子に同時に接続する多電
極構造とするとともに、必要な素子に対してのみ接続
し、所要の素子のみに必要な数量だけ適用することので
きる構造を採用することもできる。
As shown in FIGS. 6 and 7, the electric field applying jig 9 is used.
At the emitter connection part 10 and the base connection part 11
Are electrically separated from each other by an insulating protective film 12, and each is mechanically protected. Further, the electric field applying jig 9 has a multi-electrode structure in which it is simultaneously connected to all the elements of the wafer, and also has a structure in which only the necessary elements are connected and the required number of elements can be applied. It can also be adopted.

【0012】[0012]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体素
子の製造方法によれば、Al電極を形成した後におい
て、ウエハに印加された電界により、半導体結晶構造中
の不純物拡散が促進される。その結果、ベース幅も変化
し、hFE値の微調整が電極形成後においても可能とな
る。
As described above, according to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, after the Al electrode is formed, the electric field applied to the wafer promotes the diffusion of impurities in the semiconductor crystal structure. .. As a result, the base width also changes, and the hFE value can be finely adjusted even after the electrodes are formed.

【0013】前記した理由により、hFEの狙いはずれ
のウエハ(不良ウエハ)の救済ができるとともに、当初
の要求に対して狙い通りの特性をもった素子が得られた
場合であっても、後からの顧客の要求による変更に対し
ても、当該ウエハが当面の生産に寄与できるケースでも
同様に対応できる。しかも新たにウエハプロセスを着工
することなく、短い納期に際しても充分に対応できるも
のである。
Due to the above-mentioned reasons, a wafer (defective wafer) that is not targeted by hFE can be relieved, and even if an element having the desired characteristics for the initial request can be obtained, it will be performed later. In the case where the wafer concerned can contribute to the immediate production, it is possible to deal with the change due to the customer's request. Moreover, it is possible to sufficiently cope with a short delivery date without starting a new wafer process.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】トランジスタの従来の製造プロセスの例を示す
フローチャート図である。
FIG. 1 is a flow chart showing an example of a conventional manufacturing process of a transistor.

【図2】トランジスタの製造プロセスにおけるベース形
成時の工程断面図である。
FIG. 2 is a process cross-sectional view when forming a base in a transistor manufacturing process.

【図3】トランジスタの製造プロセスにおけるエミツタ
形成時の工程断面図である。
FIG. 3 is a process cross-sectional view when forming an emitter in a transistor manufacturing process.

【図4】トランジスタの製造プロセスにおける電極穴を
通しての特性検査(A)時の工程断面図である。
FIG. 4 is a process cross-sectional view during characteristic inspection (A) through an electrode hole in a transistor manufacturing process.

【図5】トランジスタの製造プロセスにおけるAl電極
形成後の特性検査(B)時の工程断面図である。
FIG. 5 is a process cross-sectional view during characteristic inspection (B) after forming an Al electrode in a transistor manufacturing process.

【図6】本発明の一実施例の工程断面図である。FIG. 6 is a process sectional view of an example of the present invention.

【図7】本発明の他の一実施例の主要工程断面図であ
る。
FIG. 7 is a cross-sectional view of main steps of another embodiment of the present invention.

【図8】本発明の一実施例の主要工程を含むトランジス
タ製造プロセスのフローチャート図(プロセスの前半の
一部省略)である。
FIG. 8 is a flow chart diagram (a part of the first half of the process is omitted) of the transistor manufacturing process including the main steps of the embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 N型シリコン基板(ウエハ) 2 P型不純物(ベース)拡散層 3 N型不純物(エミツタ)拡散層 4 熱酸化膜 5 電極穴 6 エミツタ・ベース接合 7 ベース・コレクタの接合 8 Al電極 9 電界印加用治具 10 エミツタ接続部 11 ベース接続部 12 絶縁性保護膜 1 N-type silicon substrate (wafer) 2 P-type impurity (base) diffusion layer 3 N-type impurity (emitter) diffusion layer 4 Thermal oxide film 5 Electrode hole 6 Emitter-base junction 7 Base-collector junction 8 Al electrode 9 Electric field application Jig 10 Emitter connection part 11 Base connection part 12 Insulating protective film

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板の一主面に不純物拡散層を形
成し、上記不純物拡散層表面に抵抗接続する電極を形成
した後において、上記電極を介して上記不純物拡散層に
外部から電界を印加した状態で電極を損わない程度の温
度で熱処理を行なうことにより、上記不純物拡散層を変
位させて半導体素子の電気的特性を制御することを特徴
とする半導体素子の製造方法。
1. An electric field is externally applied to the impurity diffusion layer through the electrode after forming an impurity diffusion layer on one main surface of a semiconductor substrate and forming an electrode for resistance connection on the surface of the impurity diffusion layer. A method for manufacturing a semiconductor element, wherein the impurity diffusion layer is displaced to control the electrical characteristics of the semiconductor element by performing heat treatment at a temperature that does not damage the electrode in the above state.
【請求項2】 請求項1の半導体素子の製造方法におい
て、バイポーラトランジスタのベース・エミツタ接合部
に電界を印加した状態で400℃〜600℃の温度範囲
で熱処理の温度および時間を調節する。
2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the temperature and time of the heat treatment are adjusted in a temperature range of 400 ° C. to 600 ° C. in a state where an electric field is applied to the base / emitter junction of the bipolar transistor.
【請求項3】 請求項2の半導体素子の製造方法におい
て、電界印加用電極の対応部以外の部分を絶縁性の保護
膜を被覆した電極治具を使用して電界を印加し、かつ、
熱処理を行なう。
3. The method for manufacturing a semiconductor element according to claim 2, wherein an electric field is applied by using an electrode jig in which a portion other than the corresponding portion of the electric field applying electrode is covered with an insulating protective film, and
Perform heat treatment.
JP3216900A 1991-08-28 1991-08-28 Manufacture of semiconductor element Pending JPH0555242A (en)

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