JPH0745543A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JPH0745543A
JPH0745543A JP20885393A JP20885393A JPH0745543A JP H0745543 A JPH0745543 A JP H0745543A JP 20885393 A JP20885393 A JP 20885393A JP 20885393 A JP20885393 A JP 20885393A JP H0745543 A JPH0745543 A JP H0745543A
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JP
Japan
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organic silicon
silicon film
semiconductor device
manufacturing
etching
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Application number
JP20885393A
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Japanese (ja)
Inventor
Itsuro Kato
逸朗 加藤
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 有機シリコン膜をCVD法により形成する工
程を含む半導体装置の製造方法について、ウエットエッ
チング時の速度及びテーパ角の安定した制御が可能で、
有機シリコン膜の電気的特性(絶縁性)の向上を図るこ
とができ、低温熱処理でも有機シリコン膜の膜質が向上
し得る半導体装置の製造方法を提供する。 【構成】 TEOS等から得られる有機シリコン膜をC
VD法により形成する工程Iと、有機シリコン膜の膜厚
の3分の1以上のところに飛程を持つ構成でArイオン
等の不活性イオンをイオン注入法により注入する工程I
Iと、アニールを行う工程IIIと、有機シリコン膜を
ウエットエッチングにてエッチングする工程IVとを含
む半導体装置の製造方法。
(57) [Abstract] [Purpose] Regarding a method for manufacturing a semiconductor device including a step of forming an organic silicon film by a CVD method, it is possible to stably control the speed and taper angle during wet etching.
Provided is a method for manufacturing a semiconductor device, which can improve the electrical characteristics (insulating property) of an organic silicon film and can improve the film quality of the organic silicon film even at low temperature heat treatment. [Structure] An organic silicon film obtained from TEOS or the like is used as C
Step I of forming by the VD method and Step I of implanting inert ions such as Ar ions by an ion implantation method with a structure having a range at one third or more of the thickness of the organic silicon film.
A method of manufacturing a semiconductor device, which includes I, step III of performing annealing, and step IV of etching the organic silicon film by wet etching.

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
に関する。特に、有機シリコンをCVD法により形成す
る工程を含む半導体装置の製造方法に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device. In particular, the present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device including a step of forming organic silicon by a CVD method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、有機シリコン膜を備える半導体装
置の製造に際しては、一般に、有機シリコン膜をCVD
法により形成し、該有機シリコン膜の強化(Densi
fy)を行った後、フォトリソグラフィー技術により、
ウエットエッチングの際のマスクとして非エッチング部
にレジストを残し、フッ酸系のウエットエッチングによ
り、該有機シリコン膜をエッチングしてパターニングを
行っている。しかしこのような従来技術では、エッチン
グ時の有機シリコン膜のエッチング速度が熱酸化膜に比
べ2倍以上で、シリコン基板ウエーハ内のエッチングば
らつきも15%以上と大きく、エッチング後の形状(テ
ーパ角)や寸法のばらつきをもたらす要因となってい
た。また、これは形成される有機シリコン膜の膜質の劣
化をもたらすことがあり、電気的特性(絶縁性)が低下
することがあった。
2. Description of the Related Art Conventionally, when manufacturing a semiconductor device having an organic silicon film, the organic silicon film is generally subjected to CVD.
Formed by a method to strengthen the organic silicon film (Densi
After performing fy), by photolithography technology,
A resist is left in the non-etched portion as a mask during wet etching, and the organic silicon film is etched and patterned by hydrofluoric acid-based wet etching. However, in such a conventional technique, the etching rate of the organic silicon film during etching is twice or more that of the thermal oxide film, and the variation in etching in the silicon substrate wafer is as large as 15% or more, and the shape (taper angle) after etching is large. It was a factor that caused variations in dimensions and dimensions. Further, this may cause deterioration of the film quality of the formed organic silicon film, and the electrical characteristics (insulating property) may be deteriorated.

【0003】[0003]

【発明の目的】本発明は上記従来技術の問題点を解決し
て、有機シリコン膜をCVD法により形成する工程を含
む半導体装置の製造方法について、ウエットエッチング
時の速度及びテーパ角の安定した制御が可能で、有機シ
リコン膜の電気的特性(絶縁性)の向上を図ることがで
き、低温熱処理でも有機シリコン膜の膜質が向上し得る
ものである半導体装置の製造方法を提供することを目的
とする。
It is an object of the present invention to solve the above problems of the prior art and to provide a method for manufacturing a semiconductor device including a step of forming an organic silicon film by a CVD method, in which the speed and taper angle during wet etching are stably controlled. It is possible to improve the electrical characteristics (insulating property) of the organic silicon film, and to improve the film quality of the organic silicon film even at low temperature heat treatment. To do.

【0004】[0004]

【問題点を解決するための手段】本出願の請求項1の発
明は、有機シリコン膜をCVD法により形成する工程
と、有機シリコン膜の膜厚の3分の1以上のところに飛
程を持つ構成で、不活性イオンをイオン注入法により注
入する工程と、アニールを行う工程と、有機シリコン膜
をウエットエッチングにてエッチングする工程とを含む
ことを特徴とする半導体装置の製造方法であって、これ
により上記目的を達成するものである。
According to the invention of claim 1 of the present application, a range is provided at a step of forming an organic silicon film by a CVD method and at a position of 1/3 or more of the film thickness of the organic silicon film. A method of manufacturing a semiconductor device, which has a configuration having, and includes a step of implanting inert ions by an ion implantation method, a step of performing annealing, and a step of etching the organic silicon film by wet etching. This achieves the above-mentioned object.

【0005】本出願の請求項2の発明は、有機シリコン
膜がTEOSにより形成された膜であり、不活性イオン
がArイオンであ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であって、これにより上記目的を
達成するものである。
The invention of claim 2 of the present application is the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the organic silicon film is a film formed of TEOS and the inert ions are Ar ions. Therefore, the above object is achieved thereby.

【0006】本発明について、図1を参照してその構成
を説明すると、次のとおりである。即ち、本発明の半導
体装置の製造方法は、有機シリコン膜をCVD法により
形成する工程Iと、有機シリコン膜の膜厚の3分の1以
上のところに飛程を持つ構成で不活性イオンをイオン注
入法により注入する工程IIと、アニールを行う工程I
IIと、有機シリコン膜をウエットエッチングにてエッ
チングする工程IVとを含むことを特徴とするものであ
る。
The structure of the present invention will be described below with reference to FIG. That is, the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises a step I of forming an organic silicon film by a CVD method, and a structure having a range at a position of 1/3 or more of the film thickness of the organic silicon film. Step II of implanting by the ion implantation method and Step I of performing annealing
II, and a step IV of etching the organic silicon film by wet etching.

【0007】本発明において、有機シリコン膜とは、有
機シリコン系化合物を原料として得られる膜を称する。
有機シリコン系化合物としては、代表的にはTEOS
(テトラエトキシオキシシラン)があり、その他、DA
DBS(デアセトキシ・デターシャリープトキシシラン
diacetoxyditertiarybutoxy silane) 、TMCTS
(テトラメチルサイクロテトラシラン)、DES(ジエ
チルシラン)などがあり、これらは分子中に珪素と有機
基とを有する化合物であるガスである。このような化合
物は、平坦化性能や被覆性も良く、注目されている(日
刊工業新聞、90年3月2日の記事、また、1988年春季応
用物理学会予稿集30p −V−11の赤堀らの報告、また、
SEMICONDUCTOR INTERNATIONAL, MARCH 1990,P82 〜85の
論文"Selecting An Organosilicon Source For LPCVD O
xide参照) 。
In the present invention, the organic silicon film means a film obtained from an organic silicon compound as a raw material.
TEOS is typically used as the organic silicon compound.
(Tetraethoxyoxysilane), other, DA
DBS (deacetoxy / tertiary-ptoxysilane
diacetoxyditertiarybutoxy silane), TMCTS
(Tetramethylcyclotetrasilane), DES (diethylsilane), and the like, which are gases that are compounds having silicon and an organic group in the molecule. Such compounds are also attracting attention because of their good flattening performance and coating property (Nikkan Kogyo Shimbun, article on March 2, 1990, and 1988 Spring Society of Applied Physics, Proceedings 30p-V-11, Akahori). Report,
SEMICONDUCTOR INTERNATIONAL, MARCH 1990, P82-85 Paper "Selecting An Organosilicon Source For LPCVD O
See xide).

【0008】[0008]

【作用】図2は、TEOSにより有機シリコン膜を膜厚
300nmで形成したサンプルについて、イオン注入エ
ネルギを深さ50nm、100nm、150nm、17
0nmの所にイオンが注入されるようにして実験し、そ
の場合のエッチングレートを調べた図である。イオン注
入は、不活性イオンであるAr+ の注入で行った。De
nsifyは、窒素雰囲気下、900℃で30分行っ
た。
FIG. 2 shows ion implantation energies of depths of 50 nm, 100 nm, 150 nm and 17 for a sample in which an organic silicon film is formed by TEOS to a film thickness of 300 nm.
It is the figure which investigated by carrying out the experiment so that an ion might be injected into a 0 nm place, and investigated the etching rate in that case. The ion implantation was performed by implanting Ar + which is an inert ion. De
Nsfy was performed at 900 ° C. for 30 minutes in a nitrogen atmosphere.

【0009】図2より、膜厚(300nm)の3分の1
以上の所、即ち100nm以上の所に飛程をもつ場合
(つまり100nm、150nm、170nmにイオン
注入した場合)は、それ以下の場合(50nmの場合)
に比し、臨界的意義をもって、エッチング時間に拘ら
ず、均一なエッチングレートが得られることがわかる。
From FIG. 2, one third of the film thickness (300 nm)
If the range has a range above 100 nm, that is, 100 nm, 150 nm, or 170 nm is ion-implanted, below the range (50 nm)
In comparison with the above, it is understood that a uniform etching rate can be obtained with a critical meaning regardless of the etching time.

【0010】本発明の作用は必ずしも明らかではない
が、上記のように、データにより裏付けられるものであ
る。図2のデータによれば、50keVでは表面(〜1
00nm)近くまでしか膜質が改善されていないものと
考えられる。上記のように、膜厚の3分の1以上のとこ
ろに飛程を持つようイオン注入すると、効果が得られる
ことがわかる。
Although the operation of the present invention is not always clear, it is supported by the data as described above. According to the data in FIG. 2, at 50 keV the surface (~ 1
It is considered that the film quality is improved only up to near (00 nm). As described above, it is understood that the effect can be obtained by performing ion implantation so that the range is provided at a position of 1/3 or more of the film thickness.

【0011】また、図3は、TEOSによる有機シリコ
ン膜(膜厚300nm)のサンプルについて、イオン注
入エネルギとエッチングレート、アニール後のDens
ify率の関係を記した図である。
FIG. 3 shows the ion implantation energy and etching rate of the sample of the organic silicon film (thickness: 300 nm) formed by TEOS, and Dens after annealing.
It is the figure which described the relationship of the ify rate.

【0012】図4は、TEOS膜厚300nmのサンプ
ルについて、Densify(N2中、30分)の温度
とエッチングレート、均一性の関係を示した図である。
Densify温度を上げると、例えば900℃から1
000℃に上げると、エッチングレートは遅くなるが、
それだけではエッチングの均一性の改善はできない。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between Densify (30 minutes in N 2 ) temperature, etching rate, and uniformity for a sample having a TEOS film thickness of 300 nm.
Raising the Densify temperature, for example from 900 ℃ to 1
If the temperature is raised to 000 ° C, the etching rate will slow down,
It alone cannot improve the etching uniformity.

【0013】[0013]

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
して説明する。なお、当然のことではあるが、本発明は
図示の実施例により限定されるものではない。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. It should be understood that the present invention is not limited to the illustrated embodiments.

【0014】実施例1 本実施例は、通常のBip(バイポーラ)ICのNPN
トランジスタに本発明を適用したもので、これを例にあ
げて本発明を説明するものである。
Embodiment 1 This embodiment is an NPN of a normal Bip (bipolar) IC.
The present invention is applied to a transistor, and the present invention will be described by taking this as an example.

【0015】図5を参照する。図5に示すように、周知
の技術を用い、コレクタ1、ベース2を形成する。な
お、シリコン表面には薄い熱酸化膜3を付けておく。図
中、11は基板(特にP型Si基板)、12はN- エピ
タキシャル層、13はN- 埋め込み層、14は素子分離
用アイソレーション領域である。
Referring to FIG. As shown in FIG. 5, the collector 1 and the base 2 are formed by using a known technique. A thin thermal oxide film 3 is attached to the silicon surface. In the figure, 11 is a substrate (particularly a P-type Si substrate), 12 is an N epitaxial layer, 13 is an N buried layer, and 14 is an element isolation isolation region.

【0016】次に図6に示すように、フォトリソグラフ
ィー技術によりレジスト4を形成してこれを開口し、そ
れをマスクとしてエミッタ形成のためのイオン注入II
1 を行う。
Next, as shown in FIG. 6, a resist 4 is formed by a photolithography technique, an opening is formed in the resist 4, and the ion is used as a mask for ion implantation II.
Do 1

【0017】図6のレジスト4を剥離後、図7のように
有機シリコン膜5をCVD法により形成する。
After removing the resist 4 of FIG. 6, an organic silicon film 5 is formed by the CVD method as shown in FIG.

【0018】図7の有機シリコン膜5の膜厚の3分の1
以上の飛程を持つように不活性イオンをイオン注入法に
より注入する。これを図8に示す。図8において、符号
II2 でこのイオン注入を示す。
One third of the thickness of the organic silicon film 5 in FIG.
Inert ions are implanted by the ion implantation method so as to have the above range. This is shown in FIG. In FIG. 8, reference numeral II 2 indicates this ion implantation.

【0019】その後、エミッタ形成及び有機シリコン膜
5のDensifyを兼ねたアニール処理を行う(図9
参照)。
After that, an annealing process is performed for forming the emitter and also for the Densify of the organic silicon film 5 (FIG. 9).
reference).

【0020】電極を形成するため、フォトリソグラフィ
ー技術によりレジスト6を開口し、そのレジストをマス
クとして有機シリコン膜5及び薄い熱酸化膜3をフッ酸
系でウエットエッチングを行う。これにより図10の構造
を得る。
In order to form an electrode, the resist 6 is opened by a photolithography technique, and the organic silicon film 5 and the thin thermal oxide film 3 are wet-etched with a hydrofluoric acid system using the resist as a mask. This gives the structure of FIG.

【0021】図10のウエットエッチング後、レジスト6
を剥離し、周知の技術を用いアルミニウム7等により電
極を形成し、図11に示すようにNPNトランジスタを完
成させる。
After the wet etching shown in FIG. 10, the resist 6 is used.
Is peeled off, an electrode is formed of aluminum 7 or the like by using a known technique, and an NPN transistor is completed as shown in FIG.

【0022】上記各工程におけるフォトリソグラフィー
技術や、拡散領域の形成、イオン注入、及びエッチング
等は、この種の半導体装置の形成のために通常用いられ
る手段を適宜任意に採用して、実施することができる。
The photolithography technique, the formation of the diffusion region, the ion implantation, the etching and the like in each of the above steps should be carried out by appropriately adopting the means usually used for forming this kind of semiconductor device. You can

【0023】本実施例においては、ウエットエッチング
時の速度及びテーパ角の安定した制御が可能であった。
また、有機シリコン膜の電気的特性(絶縁性)の向上を
図ることができた。低温熱処理でも有機シリコン膜の膜
質を向上させることが可能であった。
In this embodiment, the speed and taper angle during wet etching could be controlled stably.
In addition, the electrical characteristics (insulating property) of the organic silicon film could be improved. It was possible to improve the quality of the organic silicon film even by the low temperature heat treatment.

【0024】なお、本構成は、電極以外の形成にも適用
することができ、また、ウエットエッチングだけでなく
ドライエッチングにも効果がある。更に、エッチングを
しない、有機シリコン膜の膜質改善にも効果を有するも
のである。
The present structure can be applied to formation other than the electrodes, and is effective not only for wet etching but also for dry etching. Further, it is effective in improving the film quality of the organic silicon film without etching.

【0025】[0025]

【発明の効果】本発明によれば、有機シリコン膜をCV
D法により形成する工程を含む半導体装置の製造方法に
ついて、ウエットエッチング時の速度及びテーパ角の安
定した制御が可能で、有機シリコン膜の電気的特性(絶
縁性)の向上を図ることができ、低温熱処理でも有機シ
リコン膜の膜質が向上し得るものである半導体装置の製
造方法を提供することができた。
According to the present invention, the organic silicon film is CV-coated.
In the method of manufacturing a semiconductor device including the step of forming by the D method, the speed and taper angle during wet etching can be stably controlled, and the electrical characteristics (insulating property) of the organic silicon film can be improved. It was possible to provide a method for manufacturing a semiconductor device in which the film quality of an organic silicon film can be improved even by low-temperature heat treatment.

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

【図1】 本発明の工程を説明するフロー図である。FIG. 1 is a flow chart illustrating a process of the present invention.

【図2】 作用説明図である。FIG. 2 is an operation explanatory view.

【図3】 作用説明図である。FIG. 3 is an operation explanatory view.

【図4】 作用説明図である。FIG. 4 is an operation explanatory view.

【図5】 実施例1の工程を順に断面図で示すものであ
る(1)。
5A to 5C are sectional views showing the steps of Example 1 in order (1).

【図6】 実施例1の工程を順に断面図で示すものであ
る(2)。
FIG. 6 is a sectional view showing the steps of Example 1 in order (2).

【図7】 実施例1の工程を順に断面図で示すものであ
る(3)。
7A to 7C are sectional views showing the steps of Example 1 in order (3).

【図8】 実施例1の工程を順に断面図で示すものであ
る(4)。
FIG. 8 is a sectional view showing the steps of Example 1 in order (4).

【図9】 実施例1の工程を順に断面図で示すものであ
る(5)。
9A to 9C are sectional views showing the steps of Example 1 in order (5).

【図10】 実施例1の工程を順に断面図で示すものであ
る(6)。
FIG. 10 is a sectional view showing the steps of Example 1 in order (6).

【図11】 実施例1の工程を順に断面図で示すものであ
る(7)。
FIG. 11 is a sectional view sequentially showing the steps of Example 1 (7).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

I 有機シリコン膜のCVD工程 II 不活性イオンのイオン注入工程 III アニール工程 IV 有機シリコン膜のエッチング工程 I CVD process of organic silicon film II Ion implantation process of inert ions III Annealing process IV Etching process of organic silicon film

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】有機シリコン膜をCVD法により形成する
工程と、 有機シリコン膜の膜厚の3分の1以上のところに飛程を
持つ構成で、不活性イオンをイオン注入法により注入す
る工程と、 アニールを行う工程と、 有機シリコン膜をウエットエッチングにてエッチングす
る工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方
法。
1. A step of forming an organic silicon film by a CVD method, and a step of implanting inert ions by an ion implantation method with a range having a range at a third or more of the thickness of the organic silicon film. And a step of annealing, and a step of etching the organic silicon film by wet etching, a method of manufacturing a semiconductor device.
【請求項2】有機シリコン膜がTEOSにより形成され
た膜であり、不活性イオンがArイオンであることを特
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 for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the organic silicon film is a film formed of TEOS, and the inert ions are Ar ions.
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