JPH07201873A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JPH07201873A
JPH07201873A JP5349307A JP34930793A JPH07201873A JP H07201873 A JPH07201873 A JP H07201873A JP 5349307 A JP5349307 A JP 5349307A JP 34930793 A JP34930793 A JP 34930793A JP H07201873 A JPH07201873 A JP H07201873A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gettering
semiconductor substrate
bipolar transistor
heat treatment
main surface
Prior art date
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Application number
JP5349307A
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Japanese (ja)
Inventor
Tatsuichi Ko
辰一 高
Koji Kimura
幸治 木村
Hiroshi Kawamoto
浩 川本
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、熱処理を抑制する必要のあるバイポ
ーラトランジスタの製造方法において、不純物を効果的
にゲッタリングできるようにすることを最も主要な特徴
とする。 【構成】たとえば、トレンチアイソレーションを用いる
バイポーラトランジスタの場合、トレンチ形成予定領域
部分に炭素をイオン注入してゲッタリングサイト17を
形成する。そして、このゲッタリングサイト17によ
り、半導体基板の表面領域の酸素や金属不純物などをゲ
ッタリングさせる。また、ゲッタリングの後、ゲッタリ
ングサイト17をエッチングして、過剰な酸素や金属不
純物を含んだ領域を除去する。しかる後、酸素濃度が局
部的に減少された部分へ素子を形成することで、収率性
が高く、安定に製造できるようになっている。
(57) [Summary] [Object] The most main feature of the present invention is to enable effective gettering of impurities in a method of manufacturing a bipolar transistor in which heat treatment is required to be suppressed. [Structure] For example, in the case of a bipolar transistor using trench isolation, carbon is ion-implanted into a region where a trench is to be formed to form a gettering site 17. Then, the gettering site 17 is used to getter oxygen and metal impurities in the surface region of the semiconductor substrate. After the gettering, the gettering site 17 is etched to remove a region containing excess oxygen and metal impurities. After that, by forming the element in the portion where the oxygen concentration is locally reduced, the yield is high and the element can be stably manufactured.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、たとえば半導体基板
の主表面上に少なくとも1つ以上の素子を含む半導体装
置の製造方法に関するもので、特にバイポーラトランジ
スタの製造などに用いられるものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device including at least one element on a main surface of a semiconductor substrate, and particularly to a method of manufacturing a bipolar transistor.

【0002】[0002]

【従来の技術】周知のように、半導体装置が形成される
シリコン(Si)基板中には、濃度の制御された酸素が
導入されている。この酸素は、製造工程中の熱処理工程
で酸素析出核を形成し、工程中の不純物汚染に対するゲ
ッタリングサイトとして機能する。
2. Description of the Related Art As is well known, oxygen having a controlled concentration is introduced into a silicon (Si) substrate on which a semiconductor device is formed. This oxygen forms oxygen precipitation nuclei in the heat treatment process in the manufacturing process, and functions as a gettering site for impurity contamination in the process.

【0003】しかしながら、その酸素濃度が高い場合に
は結晶欠陥が発生しやすく、基板中の酸素濃度の増加に
ともなって、基板の機械的な強度が減少するなどの問題
があった。
However, when the oxygen concentration is high, crystal defects are likely to occur, and there has been a problem that the mechanical strength of the substrate decreases as the oxygen concentration in the substrate increases.

【0004】特に、トレンチアイソレーションを用いる
場合、トレンチの最下部が酸素を比較的高濃度に含有す
るSi基板中に達する。このため、トレンチのエッジ部
において、トレンチアイソレーションに起因するストレ
スにより結晶欠陥が発生しやすい。
In particular, when trench isolation is used, the bottom of the trench reaches a Si substrate containing a relatively high concentration of oxygen. Therefore, crystal defects are likely to occur at the edge portion of the trench due to the stress caused by the trench isolation.

【0005】そこで、バイポーラ型のデバイスなどにお
いては、このようなSi基板中の酸素濃度の問題もある
ため、基板の主表面上に酸素濃度の低いエピタキシャル
層を形成し、このエピタキシャル層中に半導体素子を形
成するようになっている。
Therefore, in a bipolar type device or the like, since there is such a problem of the oxygen concentration in the Si substrate, an epitaxial layer having a low oxygen concentration is formed on the main surface of the substrate, and a semiconductor is formed in the epitaxial layer. It is designed to form an element.

【0006】この場合、エピタキシャル層の成膜時に、
その層中にSi基板と比較して高濃度の金属不純物が取
り込まれるという欠点があった。
In this case, when the epitaxial layer is formed,
There was a defect that a high concentration of metal impurities was incorporated into the layer as compared with the Si substrate.

【0007】また、成膜直後の酸素濃度は低いものの、
半導体製造工程中の熱処理によりSi基板中の酸素がエ
ピタキシャル層中に拡散し、酸素濃度が徐々に高くな
る。素子形成部の酸素濃度が高くなった場合、結晶欠陥
や接合リークなどが発生しやすくなる。
Although the oxygen concentration immediately after film formation is low,
Oxygen in the Si substrate diffuses into the epitaxial layer due to the heat treatment during the semiconductor manufacturing process, and the oxygen concentration gradually increases. When the oxygen concentration in the element formation portion becomes high, crystal defects and junction leaks are likely to occur.

【0008】さらに、製造工程中にイオン注入などによ
りSi基板中にダメージが与えられた場合などは、その
回復過程(熱処理時)において、ダメージ領域により金
属不純物がゲッタされるため、酸素濃度の増加と同様
に、結晶欠陥の発生や接合リークなどが発生しやすい。
Further, when the Si substrate is damaged by ion implantation or the like during the manufacturing process, in the recovery process (at the time of heat treatment), metal impurities are gettered by the damaged region, so that the oxygen concentration is increased. Similarly to the above, crystal defects and junction leaks are likely to occur.

【0009】これらの対策として、比較的低温での熱処
理と比較的高温での熱処理とを組み合わせ、酸素析出を
制御する手法などが取られてはいるが、デバイスの高速
化とともに接合深さが浅くなるのにともない、熱処理に
よる不純物の再分布、たとえば埋め込み部からの染みだ
しなどが無視できなくなってきている。
As a countermeasure against these problems, a method of controlling oxygen precipitation by combining a heat treatment at a relatively low temperature and a heat treatment at a relatively high temperature has been taken, but as the device becomes faster, the junction depth becomes shallower. Along with this, the redistribution of impurities due to heat treatment, for example, seeping from the embedded portion, cannot be ignored.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
においては、高速デバイスなどの熱処理の抑制を必要と
する半導体装置を製造する場合、半導体基板中の不純物
を効果的にゲッタリングできないなどの問題があった。
As described above, in the prior art, when manufacturing a semiconductor device such as a high speed device which requires suppression of heat treatment, impurities such as a semiconductor substrate cannot be effectively gettered. There was a problem.

【0011】そこで、この発明は、半導体基板中の不純
物濃度を選択的に低減でき、半導体装置を安定で高収率
に製造することが可能な半導体装置の製造方法を提供す
ることを目的としている。
Therefore, an object of the present invention is to provide a semiconductor device manufacturing method capable of selectively reducing the impurity concentration in a semiconductor substrate and manufacturing a semiconductor device in a stable and high yield. .

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明の半導体装置の製造方法にあっては、半
導体基板の主表面上に少なくとも1つ以上の素子を含む
場合において、前記半導体基板の主表面より、前記半導
体基板中にゲッタリング効果をもつ不純物イオンを注入
する工程と、前記不純物イオンの注入後に、熱処理を施
してゲッタリングを行う工程と、前記熱処理の後、少な
くとも前記不純物イオンの注入を行った領域の一部を除
去する工程とからなっている。
In order to achieve the above object, in the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, in the case where at least one element is included on the main surface of the semiconductor substrate, From the main surface of the semiconductor substrate, a step of implanting impurity ions having a gettering effect into the semiconductor substrate, a step of performing a gettering by performing a heat treatment after the implantation of the impurity ions, and after the heat treatment, at least the above And a step of removing a part of the region into which the impurity ions are implanted.

【0013】また、この発明の半導体装置の製造方法に
あっては、半導体基板の主表面上に少なくとも1つ以上
の素子を含む場合において、前記半導体基板の主表面よ
り、前記半導体基板中にゲッタリング効果をもつ不純物
イオンを注入する工程と、前記不純物イオンの注入後
に、熱処理を施してゲッタリングを行う工程と、前記熱
処理の後、少なくとも前記不純物イオンの注入を行った
領域の一部を除去する工程と、しかる後、半導体基板の
主表面上に素子を作り込む工程とからなっている。
Further, in the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, when at least one element is included on the main surface of the semiconductor substrate, the getter is formed in the semiconductor substrate from the main surface of the semiconductor substrate. A step of implanting impurity ions having a ring effect; a step of performing a gettering by performing a heat treatment after the impurity ion implantation; and a step of removing at least a part of the region where the impurity ion implantation is performed after the heat treatment. And the step of forming an element on the main surface of the semiconductor substrate.

【0014】[0014]

【作用】この発明は、上記した手段により、結晶欠陥の
発生などによっていた生成確率の変動を抑制できるよう
になるため、半導体製造工程を安定化することが可能と
なるものである。
According to the present invention, the above-mentioned means can suppress the fluctuation of the generation probability due to the occurrence of crystal defects and the like, so that the semiconductor manufacturing process can be stabilized.

【0015】[0015]

【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0016】図1〜図20は、本発明にかかるバイポー
ラトランジスタの製造工程の概略を示すものである。
1 to 20 schematically show the manufacturing process of the bipolar transistor according to the present invention.

【0017】すなわち、このバイポーラトランジスタの
製造に際しては、たとえばP型シリコン(Si)基板1
0上にN+ 埋め込み層11が形成され、その後、エピタ
キシャル層12の形成が行われる(図1)。
That is, when manufacturing this bipolar transistor, for example, a P-type silicon (Si) substrate 1 is used.
The N + buried layer 11 is formed on the O.sub.0, and then the epitaxial layer 12 is formed (FIG. 1).

【0018】上記P型Si基板10としては、その面方
位が(100)、ボロン濃度が約2.0×1015
-2、酸素濃度が1.5×1018cm-2程度とされてい
る。
The P-type Si substrate 10 has a plane orientation of (100) and a boron concentration of about 2.0 × 10 15 c.
m -2, the oxygen concentration is a 1.5 × 10 18 cm -2 order.

【0019】上記N+ 埋め込み層11は、その導入不純
物にアンチモンが用いられ、ピーク濃度が約2.0×1
19cm-2、拡散深さが約2.0μmとされている。
In the N + buried layer 11, antimony is used as the impurity introduced, and the peak concentration is about 2.0 × 1.
The diffusion depth is 0 19 cm -2 and the diffusion depth is about 2.0 μm.

【0020】上記エピタキシャル層12は、その導入不
純物にリンが用いられ、不純物濃度が約1.5×1016
cm-2、膜厚が約0.8μmとされている。
Phosphorus is used as the impurity introduced into the epitaxial layer 12, and the impurity concentration is about 1.5 × 10 16.
cm -2 , and the film thickness is about 0.8 μm.

【0021】次いで、上記のようにして形成された半導
体基板の主表面上に、順に、熱酸化膜13、CVD(C
hemical Vapor Deposition)
窒化膜14、CVD酸化膜15が形成された後、さらに
レジスト16の形成が行われる(図2)。
Then, on the main surface of the semiconductor substrate formed as described above, a thermal oxide film 13 and a CVD (C
(hemal vapor Deposition)
After the nitride film 14 and the CVD oxide film 15 are formed, the resist 16 is further formed (FIG. 2).

【0022】上記熱酸化膜13は、その膜厚が約50μ
mとされている。
The thermal oxide film 13 has a thickness of about 50 μm.
It is supposed to be m.

【0023】上記CVD窒化膜14は、たとえばLP−
CVD(減圧CVD)法により形成され、その膜厚が約
100nmとされている。
The CVD nitride film 14 is formed of, for example, LP-.
It is formed by the CVD (low pressure CVD) method and has a film thickness of about 100 nm.

【0024】上記CVD酸化膜15は、たとえばAP−
CVD(常圧CVD)法により形成され、その膜厚が約
800nmとされている。
The CVD oxide film 15 is formed of, for example, AP-.
It is formed by a CVD (normal pressure CVD) method and has a film thickness of about 800 nm.

【0025】上記レジスト16は、その膜厚が約1.5
μmとされ、後のトレンチ形成予定領域部分に対応し
て、通常のフォトリソグラフィ技術を用いて開口部が設
けられている。
The resist 16 has a film thickness of about 1.5.
μm, and an opening is provided corresponding to a region where a trench is to be formed later by using a normal photolithography technique.

【0026】次いで、上記レジスト16の開口部に露出
する上記CVD酸化膜15、上記CVD窒化膜14、お
よび上記熱酸化膜13がそれぞれ異方性エッチングによ
り順に除去され、しかる後、ゲッタリング用の不純物イ
オンのイオン注入が行われる(図3)。
Next, the CVD oxide film 15, the CVD nitride film 14, and the thermal oxide film 13 exposed in the opening of the resist 16 are sequentially removed by anisotropic etching, and thereafter, for gettering. Ion implantation of impurity ions is performed (FIG. 3).

【0027】注入イオン種(不純物イオン)としては、
たとえば炭素やボロンなどが考えられるが、本実施例で
は炭素が使用される。
As the implanted ion species (impurity ions),
For example, carbon and boron can be considered, but carbon is used in this embodiment.

【0028】ここで、ゲッタリング用の不純物イオンを
注入する際には、十分に高いエネルギを使用する必要が
ある。加速エネルギが低いと、素子形成部の周辺にゲッ
タリングサイトが形成されることになるため、ゲッタリ
ングによって逆に素子形成部の酸素/金属濃度が高くな
り、特性の劣化を招くことになる。
Here, it is necessary to use sufficiently high energy when implanting the impurity ions for gettering. When the acceleration energy is low, a gettering site is formed around the element forming portion, so that the gettering causes the oxygen / metal concentration of the element forming portion to increase, which causes deterioration of characteristics.

【0029】炭素の場合、たとえば300KeVの加速
エネルギを用いてイオン注入を行うと、不純物イオンの
ピーク深さが約0.6μm、半値幅が約0.08μmと
なり、表面領域の約0.4μmの範囲で金属不純物をゲ
ッタリングするのに有効となる。
In the case of carbon, when ion implantation is performed by using, for example, an acceleration energy of 300 KeV, the peak depth of impurity ions is about 0.6 μm, the half value width is about 0.08 μm, and the surface area is about 0.4 μm. It is effective to getter metal impurities in the range.

【0030】用途にもよるが、これよりも浅いゲッタリ
ングサイトを形成した場合、表面領域の素子形成部への
影響が無視できなくなる。
Although depending on the application, when a gettering site shallower than this is formed, the influence of the surface region on the element forming portion cannot be ignored.

【0031】また、本実施例の場合、上記N+ 埋め込み
層11が主表面より約0.8〜3.8μmの深さに存在
する。このため、P型Si基板10からの酸素のゲッタ
リングを行うには、2.5〜4.0μm程度の深さに不
純物イオンのピーク深さがくるようにゲッタリングサイ
トを形成するのが望ましい。この場合の加速エネルギ
は、約2.0〜3.0MeVとなる。
In the case of this embodiment, the N + buried layer 11 is present at a depth of about 0.8 to 3.8 μm from the main surface. Therefore, in order to getter oxygen from the P-type Si substrate 10, it is desirable to form the gettering site so that the peak depth of the impurity ions comes to a depth of about 2.5 to 4.0 μm. . The acceleration energy in this case is about 2.0 to 3.0 MeV.

【0032】そこで、炭素をイオン注入する際の本実施
例での条件は、たとえば加速エネルギが2.3MeV
で、その注入量が約1.0×1014cm-2とされてい
る。
Therefore, the conditions in this embodiment for ion-implanting carbon are, for example, acceleration energy of 2.3 MeV.
The implantation amount is about 1.0 × 10 14 cm -2 .

【0033】なお、本実施例においては、炭素のイオン
注入と同時に、コレクタ取り出し用のN+ 拡散層を形成
するためのリンのイオン注入が行われる。
In the present embodiment, at the same time as carbon ion implantation, phosphorus ion implantation for forming the N + diffusion layer for extracting the collector is performed.

【0034】リンのイオン注入は、たとえば2つの条件
によりそれぞれ行われるようになっており、その条件の
1つは、加速エネルギが約300KeVで、その注入量
が約1.0×1014cm-2とされ、他の条件は、加速エ
ネルギが約50KeVで、その注入量が約1.0×10
15cm-2とされている。
Ion implantation of phosphorus is performed under, for example, two conditions. One of the conditions is that the acceleration energy is about 300 KeV and the implantation amount is about 1.0 × 10 14 cm −. 2 and other conditions are acceleration energy of about 50 KeV and injection amount of about 1.0 × 10
It is said to be 15 cm -2 .

【0035】ちなみに、ボロンをゲッタリング用の不純
物イオンとして使用する場合には、さらに加えて、以下
の点に留意することが必要となる。
Incidentally, when boron is used as an impurity ion for gettering, it is necessary to pay attention to the following points in addition to the above.

【0036】たとえば、浅い領域にゲッタリングサイト
を形成しようとすると、ボロンの自己拡散により素子形
成部の不純物濃度を制御するのが困難となる。
For example, if a gettering site is to be formed in a shallow region, it will be difficult to control the impurity concentration in the element formation portion due to self-diffusion of boron.

【0037】また、ゲッタリングサイトに形成される結
晶欠陥が素子形成部にまで達することがあるため、ゲッ
タリングのための熱処理などに微妙な調整を必要とす
る。
Further, since the crystal defects formed at the gettering site may reach the element forming portion, delicate adjustment is required for heat treatment for gettering.

【0038】さらには、ゲッタリング効果が炭素よりも
劣る。
Further, the gettering effect is inferior to that of carbon.

【0039】イオン注入が終了すると、次いで、レジス
ト16が除去されるとともに、ゲッタリング用の熱処理
が施され、これによりゲッタリングサイト17およびN
+ 拡散層18の形成が行われる(図4)。
When the ion implantation is completed, the resist 16 is then removed and a heat treatment for gettering is performed, whereby the gettering sites 17 and N are obtained.
+ The diffusion layer 18 is formed (FIG. 4).

【0040】ゲッタリング用の熱処理は、ゲッタリング
用の不純物イオンにより形成されるゲッタリングサイ
ト、つまり結晶欠陥の大きさとゲッタリング効果とを決
定する上で、大きな要素となる。
The heat treatment for gettering is a major factor in determining the size of gettering sites formed by impurity ions for gettering, that is, the size of crystal defects and the gettering effect.

【0041】この熱処理では、約700〜1000℃の
領域で核生成が行われるため、通常の電気炉アニールの
場合、ウェハのセット位置などの違いにより大きなばら
つきが生じる。
In this heat treatment, nucleation is performed in the range of about 700 to 1000 ° C., so that in the case of normal electric furnace annealing, large variations occur due to differences in the wafer setting position and the like.

【0042】また、この温度領域での滞在時間が長すぎ
ると巨大な結晶欠陥が発生し、素子形成部に多量の結晶
欠陥が残存することになるため、逆に結晶性が劣化され
てしまう。
If the residence time in this temperature range is too long, a huge crystal defect will be generated, and a large amount of crystal defects will remain in the element forming portion, which will conversely deteriorate the crystallinity.

【0043】すなわち、ゲッタリング用の熱処理におい
て肝要なことは、上記温度領域でのアニール時間の制御
と高温中での滞在時間の調整、つまり核生成量と形成さ
れた結晶欠陥の回復程度の調整である。
That is, what is essential in the heat treatment for gettering is the control of the annealing time in the above temperature range and the adjustment of the residence time at high temperature, that is, the adjustment of the nucleation amount and the recovery degree of the formed crystal defects. Is.

【0044】一般には、結晶欠陥の回復過程において、
欠陥部から多量の空格子が基板中に放出され、これとと
もに欠陥部により不純物がゲッタリングされる。
Generally, in the process of recovering crystal defects,
A large amount of vacancies are released from the defective portion into the substrate, and impurities are gettered by the defective portion.

【0045】本実施例の場合、ゲッタリング用の熱処理
を2段階に分けて行うようになっている。
In the case of this embodiment, the heat treatment for gettering is performed in two steps.

【0046】たとえば、第1段階は、RTP(Rapi
d Thermal Process)装置を用いた高
温/短時間RTA(Rapid Thermal An
neal)であり、第2段階は、通常の電気炉を用いた
FA(Furnace Anneal)である。
For example, in the first stage, RTP (Rapi
High-temperature / short-time RTA (Rapid Thermal An) using a d Thermal Process device.
The second stage is FA (Furnace Anneal) using an ordinary electric furnace.

【0047】上記のRTAは、枚葉処理で加熱のランプ
レートおよび処理時間などを精密に制御することが可能
であるため、このような処理に最適である。
The above-mentioned RTA is suitable for such a treatment, because the heating ramp rate and the treatment time can be precisely controlled in the single-wafer treatment.

【0048】また、FAは、上記のRTAで生成された
結晶欠陥を長時間かけて回復させるのに適している。
FA is also suitable for recovering the crystal defects generated by the above RTA over a long period of time.

【0049】なお、実際には、N+ 埋め込み層11の不
純物の再分布を考慮して適当な処理温度と処理時間とを
設定する必要がある。
In practice, it is necessary to set an appropriate processing temperature and processing time in consideration of the redistribution of impurities in the N + buried layer 11.

【0050】そこで、本実施例の場合には、RTAのラ
ンプレートが約50℃/s、処理温度が約1150℃、
処理時間が約20sとされている。
Therefore, in this embodiment, the RTA ramp rate is about 50 ° C./s, the processing temperature is about 1150 ° C.,
The processing time is about 20 seconds.

【0051】また、FAは、処理温度が約1000℃、
処理時間が約60minとされている。
Further, FA has a treatment temperature of about 1000 ° C.,
The processing time is about 60 minutes.

【0052】次いで、上記CVD酸化膜15をマスク
に、異方性エッチングなどによって半導体基板の一部が
除去されて、トレンチ部19の形成が行われる(図
5)。
Then, using the CVD oxide film 15 as a mask, a part of the semiconductor substrate is removed by anisotropic etching or the like to form the trench portion 19 (FIG. 5).

【0053】また、上記CVD酸化膜15が除去される
とともに、形成されたトレンチ部19の周囲に熱酸化膜
20の形成が行われる。
Further, the CVD oxide film 15 is removed and the thermal oxide film 20 is formed around the formed trench portion 19.

【0054】上記トレンチ部19は、そのエッチング深
さが約5.0μmとされている。
The trench portion 19 has an etching depth of about 5.0 μm.

【0055】このトレンチ部19を形成する際、上記ゲ
ッタリングサイト17の大部分は同時に除去されるた
め、後工程でのゲッタリングサイト17からの逆汚染を
防止することができる。
Since most of the gettering site 17 is removed at the same time when the trench portion 19 is formed, it is possible to prevent reverse contamination from the gettering site 17 in a later step.

【0056】すなわち、トレンチアイソレーションを用
いる半導体装置においては、トレンチ形成予定の領域部
分に炭素のイオン注入などを行い、そのイオン注入領域
に熱処理によって酸素や金属不純物などをゲッタリング
させる。これにより、半導体基板中、特に表面領域の酸
素濃度や金属不純物濃度を局部的に制御できるため、素
子形成部での酸素濃度を局部的に減少し得る。
That is, in a semiconductor device using trench isolation, carbon ion implantation or the like is performed in a region where a trench is to be formed, and oxygen or metal impurities are gettered in the ion implantation region by heat treatment. As a result, the oxygen concentration and the metal impurity concentration in the semiconductor substrate, particularly in the surface region, can be locally controlled, so that the oxygen concentration in the element forming portion can be locally reduced.

【0057】したがって、ゲッタリングの後、ゲッタリ
ングサイト17をRIE(反応性イオン・エッチング)
などによりエッチングして、過剰な酸素や金属不純物を
含んだ領域を除去し、その部分に素子分離部を形成する
ことで、ゲッタリングサイト17からの逆汚染を防止し
つつ、酸素濃度が局部的に減少された部分への素子の形
成が可能となる。
Therefore, after the gettering, the gettering site 17 is RIE (reactive ion etching).
Etching is performed by, for example, removing a region containing excess oxygen and metal impurities, and forming an element isolation portion in that region, so that reverse contamination from the gettering site 17 is prevented and the oxygen concentration is locally reduced. It is possible to form elements in the reduced portion.

【0058】このように、熱処理を抑制する必要のある
デバイスなどにおいては、不純物を効果的にゲッタリン
グできるようになる。
As described above, impurities can be effectively gettered in a device or the like which requires suppression of heat treatment.

【0059】さて、素子を形成する場合は、まず、上記
トレンチ部19を含む半導体基板の主表面上に、たとえ
ば厚さ2μmのポリシリコン膜21が形成される(図
6)。
When forming an element, first, a polysilicon film 21 having a thickness of, for example, 2 μm is formed on the main surface of the semiconductor substrate including the trench portion 19 (FIG. 6).

【0060】次いで、形成されたポリシリコン膜21の
不要な部分が、たとえばメカノケミカルエッチにより除
去され、上記トレンチ部19内にのみポリシリコン21
aが残存されて素子分離部が形成される(図7)。
Then, unnecessary portions of the formed polysilicon film 21 are removed by, for example, mechanochemical etching, and the polysilicon 21 is only formed in the trench portion 19.
a is left and the element isolation portion is formed (FIG. 7).

【0061】次いで、半導体基板の主表面上の、素子形
成部の上にレジスト・ブロック22が形成される(図
8)。
Then, a resist block 22 is formed on the element forming portion on the main surface of the semiconductor substrate (FIG. 8).

【0062】本実施例の場合には、バイポーラトランジ
スタのベース・エミッタ部とコレクタ部に対してのみ、
レジスト・ブロック22の形成が行われる。
In the case of this embodiment, only for the base / emitter portion and the collector portion of the bipolar transistor,
The resist block 22 is formed.

【0063】次いで、レジスト・ブロック22をマスク
にして、異方性エッチングなどにより半導体基板の主表
面が0.8μmほどエッチングされてリセス部が形成さ
れ、しかる後、そのリセス部上が100nmほど酸化さ
れて酸化膜23が形成される(図9)。
Then, using the resist block 22 as a mask, the main surface of the semiconductor substrate is etched by about 0.8 μm by anisotropic etching or the like to form a recess portion, and thereafter, the recess portion is oxidized by about 100 nm. Thus, the oxide film 23 is formed (FIG. 9).

【0064】次いで、上記レジスト・ブロック22が除
去された後、半導体基板の主表面上に、たとえば厚さ
1.5μmのポリシリコン膜24の堆積が行われる(図
10)。
Then, after the resist block 22 is removed, a polysilicon film 24 having a thickness of, for example, 1.5 μm is deposited on the main surface of the semiconductor substrate (FIG. 10).

【0065】次いで、形成されたポリシリコン膜24の
不要な部分が、たとえばメカノケミカルエッチにより除
去され、上記リセス部内にのみポリシリコン24aが残
存される(図11)。
Then, unnecessary portions of the formed polysilicon film 24 are removed by, for example, mechanochemical etching, and the polysilicon 24a remains only in the recessed portion (FIG. 11).

【0066】次いで、リセス部に埋め込まれたポリシリ
コン膜24aの表面が、0.3μmほど熱酸化されて熱
酸化膜25が形成される(図12)。
Next, the surface of the polysilicon film 24a buried in the recess is thermally oxidized by about 0.3 μm to form a thermal oxide film 25 (FIG. 12).

【0067】次いで、素子形成部のCVD窒化膜14お
よび熱酸化膜13が順に除去され、素子部のエピタキシ
ャル層12が露出された後、ベース電極用のポリシリコ
ン膜26とCVD酸化膜27とが、それぞれ300nm
ほどの厚さで順に形成される(図13)。
Then, the CVD nitride film 14 and the thermal oxide film 13 in the element forming portion are sequentially removed to expose the epitaxial layer 12 in the element portion, and then the polysilicon film 26 for the base electrode and the CVD oxide film 27 are removed. , 300 nm each
It is formed in order with a certain thickness (FIG. 13).

【0068】なお、上記ポリシリコン膜26は、たとえ
ば成膜時または成膜後にボロンが導入され、P型に設定
される。
The polysilicon film 26 is set to P type by introducing boron during or after film formation.

【0069】次いで、形成された上記CVD酸化膜27
およびポリシリコン膜26の不要な部分が除去されてベ
ース電極28が形成された後、内部ベース形成用のボロ
ンのイオン注入が行われる(図14)。
Next, the formed CVD oxide film 27 is formed.
After the unnecessary portion of the polysilicon film 26 is removed and the base electrode 28 is formed, boron ion implantation for forming the internal base is performed (FIG. 14).

【0070】次いで、半導体基板の主表面上に、たとえ
ば厚さ200nmのCVD酸化膜が形成された後、異方
性エッチングが施されることにより、ベース電極28の
側壁に酸化膜サイドウォール29が形成される(図1
5)。
Then, a 200 nm-thick CVD oxide film is formed on the main surface of the semiconductor substrate, and anisotropic etching is performed to form oxide film sidewalls 29 on the sidewalls of base electrode 28. Formed (Fig. 1
5).

【0071】次いで、半導体基板の主表面上に、たとえ
ば厚さ300nmのエミッタポリシリコン膜30が形成
される(図16)。
Then, an emitter polysilicon film 30 having a thickness of 300 nm, for example, is formed on the main surface of the semiconductor substrate (FIG. 16).

【0072】なお、このエミッタポリシリコン膜30
は、たとえば成膜時または成膜後にヒ素が導入され、N
型に設定される。
The emitter polysilicon film 30
Is arsenic introduced during or after film formation,
Set to type.

【0073】次いで、形成されたエミッタポリシリコン
膜30の不要な部分が選択的に除去される(図17)。
Then, unnecessary portions of the formed emitter polysilicon film 30 are selectively removed (FIG. 17).

【0074】次いで、半導体基板の主表面上にCVD酸
化膜31が形成された後、熱処理が施されてベース・エ
ミッタの活性化が行われる(図18)。
Then, after CVD oxide film 31 is formed on the main surface of the semiconductor substrate, heat treatment is performed to activate the base / emitter (FIG. 18).

【0075】次いで、形成された上記CVD酸化膜31
に、エミッタ,ベース,コレクタ電極形成用の開口32
a,32b,32cが形成される(図19)。
Next, the formed CVD oxide film 31 is formed.
Opening 32 for forming emitter, base and collector electrodes
a, 32b, and 32c are formed (FIG. 19).

【0076】最後に、半導体基板の主表面上にアルミニ
ウム(Al)などの電極材料が堆積され、不要な部分が
除去されることにより、エミッタ用電極33a,ベース
用電極33b,コレクタ用電極33cがそれぞれ形成さ
れる(図20)。
Finally, by depositing an electrode material such as aluminum (Al) on the main surface of the semiconductor substrate and removing unnecessary portions, the emitter electrode 33a, the base electrode 33b and the collector electrode 33c are formed. Each is formed (FIG. 20).

【0077】このようにして、後工程でのゲッタリング
サイト17からの逆汚染を防止しつつ、酸素濃度が局部
的に減少された部分への素子の形成により、安定で収率
性の高いバイポーラトランジスタが得られる。
In this way, while preventing the reverse contamination from the gettering site 17 in the subsequent step, the element is formed in the portion where the oxygen concentration is locally reduced, so that the bipolar transistor is stable and has a high yield. A transistor is obtained.

【0078】すなわち、本実施例によれば、エピタキシ
ャル層12および基板界面領域での酸素濃度を制御でき
るようになるため、エピタキシャル層12中への酸素拡
散を減少でき、結晶欠陥や接合リークの発生を抑制する
ことが可能である。
That is, according to the present embodiment, since the oxygen concentration in the epitaxial layer 12 and the substrate interface region can be controlled, oxygen diffusion into the epitaxial layer 12 can be reduced, and crystal defects and junction leaks are generated. Can be suppressed.

【0079】また、エピタキシャル層12および基板界
面領域での酸素濃度を制御できるようになるため、トレ
ンチ部19の周辺での酸素濃度の減少が可能となり、機
械的強度の増加にともなって、トレンチ部19での欠陥
の発生を抑制できるようになる。
Further, since it becomes possible to control the oxygen concentration in the epitaxial layer 12 and the substrate interface region, the oxygen concentration in the periphery of the trench portion 19 can be reduced, and the mechanical strength is increased. It becomes possible to suppress the occurrence of defects at 19.

【0080】さらに、エピタキシャル層12中の金属不
純物による汚染を制御できるようになるため、そこでの
結晶欠陥や接合リークの発生を抑制することができる。
Further, since it becomes possible to control contamination by the metal impurities in the epitaxial layer 12, it is possible to suppress the occurrence of crystal defects and junction leaks there.

【0081】上記したように、結晶欠陥の発生などによ
っていた生成確率の変動を抑制できるようにしている。
As described above, the fluctuation of the generation probability due to the occurrence of crystal defects can be suppressed.

【0082】すなわち、半導体製造工程の比較的初期の
段階で、エピタキシャル層直下付近の半導体基板中にお
ける酸素濃度を選択的に低減できるようにしている。こ
れにより、半導体基板上の素子形成部での酸素濃度を局
部的に制御できるようになるため、半導体製造工程を安
定化することが可能となる。したがって、結晶欠陥や接
合リークなどの発生を抑制し得るとともに、埋め込み部
からの染みだしなどを生じることなく、安定で高収率に
バイポーラトランジスタを製造できるようになるもので
ある。
That is, the oxygen concentration in the semiconductor substrate immediately below the epitaxial layer can be selectively reduced at a relatively early stage of the semiconductor manufacturing process. As a result, the oxygen concentration in the element forming portion on the semiconductor substrate can be locally controlled, and the semiconductor manufacturing process can be stabilized. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of crystal defects and junction leaks, and to produce a stable and high-yield bipolar transistor without bleeding from the buried portion.

【0083】なお、上記実施例においては、バイポーラ
トランジスタを例に説明したが、これに限らず、たとえ
ば上記構造以外の各種の半導体装置の製造に適用でき
る。
In the above embodiment, the bipolar transistor has been described as an example, but the present invention is not limited to this and can be applied to the manufacture of various semiconductor devices other than the above structure.

【0084】その他、この発明の要旨を変えない範囲に
おいて、種々変形実施可能なことは勿論である。
Besides, it goes without saying that various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

【0085】[0085]

【発明の効果】以上、詳述したようにこの発明によれ
ば、半導体基板中の不純物濃度を選択的に低減でき、半
導体装置を安定で高収率に製造することが可能な半導体
装置の製造方法を提供できる。
As described above in detail, according to the present invention, the concentration of impurities in the semiconductor substrate can be selectively reduced, and the semiconductor device can be manufactured stably and in high yield. A method can be provided.

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

【図1】この発明の一実施例にかかるバイポーラトラン
ジスタの製造工程の概略を示す断面図。
FIG. 1 is a sectional view showing an outline of a manufacturing process of a bipolar transistor according to an embodiment of the present invention.

【図2】同じく、バイポーラトランジスタの製造工程の
概略を示す断面図。
FIG. 2 is a sectional view showing an outline of a manufacturing process of a bipolar transistor.

【図3】同じく、バイポーラトランジスタの製造工程の
概略を示す断面図。
FIG. 3 is a sectional view showing an outline of a manufacturing process of a bipolar transistor.

【図4】同じく、バイポーラトランジスタの製造工程の
概略を示す断面図。
FIG. 4 is a sectional view showing an outline of the manufacturing process of the bipolar transistor.

【図5】同じく、バイポーラトランジスタの製造工程の
概略を示す断面図。
FIG. 5 is a sectional view showing an outline of a manufacturing process of a bipolar transistor, similarly.

【図6】同じく、バイポーラトランジスタの製造工程の
概略を示す断面図。
FIG. 6 is a sectional view showing an outline of a manufacturing process of a bipolar transistor.

【図7】同じく、バイポーラトランジスタの製造工程の
概略を示す断面図。
FIG. 7 is a sectional view showing an outline of a manufacturing process of a bipolar transistor, similarly.

【図8】同じく、バイポーラトランジスタの製造工程の
概略を示す断面図。
FIG. 8 is a sectional view showing an outline of a manufacturing process of a bipolar transistor, similarly.

【図9】同じく、バイポーラトランジスタの製造工程の
概略を示す断面図。
FIG. 9 is a sectional view showing an outline of a manufacturing process of a bipolar transistor, similarly.

【図10】同じく、バイポーラトランジスタの製造工程
の概略を示す断面図。
FIG. 10 is a sectional view showing an outline of a manufacturing process of a bipolar transistor, similarly.

【図11】同じく、バイポーラトランジスタの製造工程
の概略を示す断面図。
FIG. 11 is a sectional view showing an outline of a manufacturing process of a bipolar transistor, similarly.

【図12】同じく、バイポーラトランジスタの製造工程
の概略を示す断面図。
FIG. 12 is a sectional view showing an outline of a manufacturing process of a bipolar transistor.

【図13】同じく、バイポーラトランジスタの製造工程
の概略を示す断面図。
FIG. 13 is a sectional view showing an outline of a manufacturing process of a bipolar transistor, similarly.

【図14】同じく、バイポーラトランジスタの製造工程
の概略を示す断面図。
FIG. 14 is a sectional view showing an outline of a manufacturing process of a bipolar transistor, similarly.

【図15】同じく、バイポーラトランジスタの製造工程
の概略を示す断面図。
FIG. 15 is a sectional view showing an outline of a manufacturing process of a bipolar transistor, similarly.

【図16】同じく、バイポーラトランジスタの製造工程
の概略を示す断面図。
FIG. 16 is a sectional view showing an outline of a manufacturing process of a bipolar transistor, similarly.

【図17】同じく、バイポーラトランジスタの製造工程
の概略を示す断面図。
FIG. 17 is a sectional view showing an outline of a manufacturing process of a bipolar transistor, similarly.

【図18】同じく、バイポーラトランジスタの製造工程
の概略を示す断面図。
FIG. 18 is a sectional view showing an outline of a manufacturing process of a bipolar transistor, similarly.

【図19】同じく、バイポーラトランジスタの製造工程
の概略を示す断面図。
FIG. 19 is a cross-sectional view schematically showing the manufacturing process of the bipolar transistor.

【図20】同じく、バイポーラトランジスタの製造工程
の概略を示す断面図。
FIG. 20 is a sectional view showing an outline of a manufacturing process of a bipolar transistor, similarly.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…P型Si基板、11…N+ 埋め込み層、12…エ
ピタキシャル層、13,20,25…熱酸化膜、14…
CVD窒化膜、15,27,31…CVD酸化膜、16
…レジスト、17…ゲッタリングサイト、18…N+
散層、19…トレンチ部、21,24,26…ポリシリ
コン膜、22…レジスト・ブロック、23…酸化膜、2
8…ベース電極、29…酸化膜サイドウォール、30…
エミッタポリシリコン膜、33a…エミッタ用電極、3
3b…ベース用電極、33c…コレクタ用電極。
10 ... P-type Si substrate, 11 ... N + buried layer, 12 ... Epitaxial layer, 13, 20, 25 ... Thermal oxide film, 14 ...
CVD nitride film, 15, 27, 31 ... CVD oxide film, 16
... Resist, 17 ... Gettering site, 18 ... N + diffusion layer, 19 ... Trench portion, 21, 24, 26 ... Polysilicon film, 22 ... Resist block, 23 ... Oxide film, 2
8 ... Base electrode, 29 ... Oxide film side wall, 30 ...
Emitter polysilicon film, 33a ... emitter electrode, 3
3b ... Base electrode, 33c ... Collector electrode.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/73 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display location H01L 29/73

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板の主表面上に少なくとも1つ
以上の素子を含む半導体装置の製造方法において、 前記半導体基板の主表面より、前記半導体基板中にゲッ
タリング効果をもつ不純物イオンを注入する工程と、 前記不純物イオンの注入後に、熱処理を施してゲッタリ
ングを行う工程と、 前記熱処理の後、少なくとも前記不純物イオンの注入を
行った領域の一部を除去する工程とからなることを特徴
とする半導体装置の製造方法。
1. A method of manufacturing a semiconductor device including at least one element on a main surface of a semiconductor substrate, wherein impurity ions having a gettering effect are implanted into the semiconductor substrate from the main surface of the semiconductor substrate. And a step of performing gettering by performing heat treatment after implanting the impurity ions, and a step of removing at least a part of the region into which the impurity ions are implanted after the heat treatment. Of manufacturing a semiconductor device.
【請求項2】 前記不純物イオンは、炭素あるいはボロ
ンが用いられることを特徴とする請求項1に記載の半導
体装置の製造方法。
2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein carbon or boron is used as the impurity ions.
【請求項3】 前記不純物イオンは、少なくとも300
KeV以上の加速エネルギを用いて注入されることを特
徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
3. The impurity ions are at least 300
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the implantation is performed using an acceleration energy of KeV or higher.
【請求項4】 半導体基板の主表面上に少なくとも1つ
以上の素子を含む半導体装置の製造方法において、 前記半導体基板の主表面より、前記半導体基板中にゲッ
タリング効果をもつ不純物イオンを注入する工程と、 前記不純物イオンの注入後に、熱処理を施してゲッタリ
ングを行う工程と、 前記熱処理の後、少なくとも前記不純物イオンの注入を
行った領域の一部を除去する工程と、 しかる後、半導体基板の主表面上に素子を作り込む工程
とからなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. A method of manufacturing a semiconductor device including at least one element on a main surface of a semiconductor substrate, wherein impurity ions having a gettering effect are implanted into the semiconductor substrate from the main surface of the semiconductor substrate. A step of performing heat treatment by performing heat treatment after implanting the impurity ions, and a step of removing at least a part of the region into which the impurity ions have been implanted after the heat treatment, and thereafter, the semiconductor substrate And a step of forming an element on the main surface of the semiconductor device.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100345750B1 (en) * 1998-01-27 2002-07-27 인터내셔널 비지네스 머신즈 코포레이션 Fabrication of trench capacitors using disposable hard mask
KR100390909B1 (en) * 2001-06-12 2003-07-12 주식회사 하이닉스반도체 Method for gettering semiconductor device

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