JPS605536A - 半導体装置 - Google Patents

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】 本発明は半導体装置の製造方法に関し、とくに特性モニ
ター用の電極端子を有する半導体素子を具備した集積回
路装置の製造方法に関する。

半導体集積回路装置においては装置内の半導体素子の特
性をモニターするために余分の半導体索子を通常設けて
いる。

このような特性モニター用素子の寸法・惜造は被モニタ
ー素子と同一であるのが望ましいが、最近の半導体集積
回路内の各素子の大幅な小屋化により測定装置の探針を
素子表面に直接当てることは不可能になっている。した
がって、従来の集積回路装置における素子特性のモニタ
ーは（１１同寸法の補助素子に形成された外部導出電極
により行なうか、（２）被モニター素子と特性的に相関
関係にある大きな寸法の補助素子を用いたりしていた。

後者（２）の方法は、犬きシ補助素７がら得られたデー
タをもとに被測定素子の特性を算出し、評価する必要が
あるためこの方法は複雑で不正確である。前者（１）の
方法は高精度に被モニター素子の特性がすぐに判明する
が、素子の特性を所望の値に修正でき々い。これは外部
導出電極に用いられているアルミニウムが素子特性の修
正に必要な処理に耐えることができないからである。

多結晶シリコン層は、半導体集積回路装置に広く使用さ
れている。例えば絶縁ゲート電界効果トランジスタにお
いてはゲート′７１！極として、又、パイボー２トラン
ジスタにおいては拡散子線物源及びその拡散層の電極と
して、又、受動素子においては、抵抗体素子として利用
されてきた。しかし、多結晶シリコン脛を利用したこれ
ら半導体装置の特性は、外部導出用金古電極の形成後で
なければ判明せず、しかもこの段階における特性の修正
は前述したよう不可能なので、所望の特性の半導体装置
の製造を困難なものにしていた。

本発明の他の目的は、半導体装置内の素子特性が、モニ
ター用素子をモニターし所望の値に修正することにより
、容易に決定できる半導体装置の製造方法を提供するこ
とにある。

本発明によれば、素子の所定領域にシリコ／薄膜よりな
る特性モニター用の電極を接続し、該電極によりて該素
子の特性を肛価した後、該素子を含む半導体装置に特性
の制御、修正を行うことを特徴とする半導体装置の製造
方法が得られる。

シリコンの外部導出電極は半導体集積回路装置の半導体
基板に形成されたモニター用半導体素子に接続され、そ
して半導体基板を覆っている絶縁膜上をモニター用素子
領域の外側の領域まで延在している。モニター用素子は
集積回路を構成している素子の他に追加に設けられても
良いし、集積回路構成素子のうちのひとつを使用しても
良い。モニター用素子の寸法および構造は被モニター素
子と同一であることが好ましい。

本発明によれば、測定器の探針が、モニター用素子の特
性を測定し、それによって被モニター素う゛の特性を知
るために外部導出シリコン電極に接触される。もし測定
された特性が所望の値に達していないならば、半導体装
置は特性を所望の値にするだめの追加処理、たとえば熱
処理または不純物の再添加を受ける。そしてモニター用
素子のシリコン電極に探針を接触させることにより特性
を再びチェックする。その後に、必要があれば金属電極
または金属配線層が半導体装置に形成される。本発明に
よれば、特性修正処理の高温度に耐えることのできるシ
リコンをモニター用端子電極に用いるので、特性のモニ
ターおよび修正を容易にしかも正確に行なうことができ
る。さらに、金Ｊ９［極または金属配！９Ｒを備える半
導体装置を、モニターおよび特性修正の両工程を行なっ
た上で製造することができる。

以下、図面を参照して本発明を詳述する。

第１図Ａ−Ｈは本発明の好ましい一実施例として、バイ
ポーラトランジスタの製造に、本発明を適用した例を示
す。第１図Ａ−Ｇは各製作工程の断面を示し、第１図Ｈ
にその平面図を示す。第１図Ｇｔｉ第１図Ｈのｘ−ｘ’
に沿った断面に相当する。ｔずＮ凰シリコン基板２を熱
酸化して、表面をシリコン酸化膜１で覆う（第１図人）
。次にシリコン酸化膜１にＮ型シリコン基板２に達する
開孔部（図示せず）を設け、この開孔部より硼素原子を
拡散し、ベース領域３を形成するとともに、再びシリコ
ン基板２の表面をシリコン酸化ＷＸ１で覆う（第１図Ｂ
）。次にシリコン酸化膜１に開孔部４．５および６を各
々設ける（第１図Ｃ）。これら開孔部４．５および６は
のちに、ベース、エミッタおよびコレクタ領域と、外部
導出多結晶シリコン電極とをそれぞれオーム接触するた
めに用いられる。次に、前述までの処理されたシリコン
基板２およびＣ４孔部４〜６上に、モノシランの熱分解
により多結晶シリコンＭ７を生成させる（第１図Ｄ）。

次にベース、エミッタおよびコレクタ領域の外部導出シ
リコン電極８．９および１０をそれぞれ形成するために
多結晶シリコン層７を選択的に除去しシリコン電極８〜
１００表面を再び熱酸化によりシリコン酸化膜で覆う（
第１図Ｅ）。第１図Ｈも参照すると、シリコン電極８．
９および１０はそれぞれベース領域３、将来のエミッタ
領域、およびコレクタ領域２に接続されさらにシリコン
酸化膜１の表面上に延在している。これら電極８〜１０
の各々は酸化膜１上でモニター用トランジスタ素子の活
性領域の外側の領域まで延び、測定器の探針を尚てるに
充分の広さの面積をもつパッド部８′、９′および１０
′を有する。パッド部の面積および瞬接バッド部との距
離は、測定器の探針のひとつが単一のパッド部のみに確
実に接触するように決められる。次にベース導出電極８
を覆っている酸化膜のみを選択的に除去し、Ｐ形ベース
領域３にＰ十形ベース・コンタクト領域３′を形成する
ためにベース開孔部４を介して硼素原子を拡散し、熱酸
化によシ再び酸化膜でシリコン電極８を覆う（第１図Ｆ
）。次にエミッタ領域およびコレクタ領域の導出電極９
および１０を覆っている酸化膜を選択的に除去し、燐原
子をそれぞれエミッタ電極９およびコレクタ電極１０を
通しさらにエミッタ開孔部５およびコレクタ開孔部６を
通してベース領域３およびコレクタ領域２へ拡散するこ
とによりて、ベース領域３中にＮ型エミッタ領域１１を
基板２中へＮ十形コレクタコンタクト領域２′をそれぞ
れ形成する（第１図Ｇ）。

シリコン電極９およびｌＯはＮ形不純物（この場合は燐
）で充分ドープされ、酸化膜で覆われる。外部導出シリ
コン［極８〜１０を覆っている酸化膜を少なくとも各々
のパッド部８′〜１０’の表面から除去し、モニター用
端子としての外部導出シリコン電極８〜ｌＯの露出した
パッド部８′〜１０’に測定器の探針を当てることによ
り、このモニター用トランジスタの特性、たとえばエミ
ッタ接地電流増幅率ｈＦＥを測定する。もし測定された
特性が所望の値よシ低ければ、さらに一種類あるいけ二
種ｎ以上の不純物の拡散が行なわれる。例えば、約０．
５　／ｌ　ｍ厚のシリコン層のエミッタおよびコレクタ
電極９および１０を通して隣を１０００℃で２５分間、
拡散させて、コレクタ領域１から０．８μｍ離して面積
４Ｘ４μｍの正方形のエミッタ領域１１を形成した場合
、測定された電流増巾率ｈＦＥは２０であった。この値
は所望の値よシ低いので、半導体装置を窒素雰囲気中に
おいて１０００℃で３０分間加熱してエミッタ′Ｔｌ！
極９にドープされていた隣をエミッタ領域ｌｌ中に拡散
させた。外部導出シリコン電極８〜ｌＯを使りて測定し
たところ、電流増巾率ｈＦＥは６０に増加していた。ア
ルミニウム電極を用いた場合にはこのような高温処理に
おいてはアルミニウムは溶けてしまう。

第２図Ａ−Ｇは本発明の他の実施例として、抵抗体素子
の製造に本発明を適用した例を示す。第２図Ａ−Ｆは各
製作工程における断面を示し、第２図Ｇにその平面図を
示す。第２図Ｆは第２図ＧのＹ−Ｙ’に沿った断面に相
当する。まず半導体基板２を熱酸化して、酸化膜１で覆
う（第２図Ａ）。次に酸化Ｈ１上にモノシランの熱分解
によシ多結晶シリコン層７を生成し、多結晶シリコン層
７を選択的に除去することにより端子部を備えた抵抗体
素子を形成した後、熱酸化により、この抵抗体素子を酸
化膜で覆う（第２図Ｂ）。第２図Ｇをも参照すると、端
子部１２および１３は抵抗素子の本体１４の両端につな
がり、さらに酸化膜１上を伸びてモニター用端子電極の
役割をする広面積のパッド部１２′および１３’でそれ
ぞれ終りている。次にシリコン抵抗体素子の両端子１２
および１３　（１２’および１３’を含むンを覆りてい
る酸化膜を選択的に除去する（第２図Ｃ）。次に前記シ
リコン酸化膜の除去された抵抗体素子の両端子部１２お
よび１３に高濃度の硼素原子を拡散し高ドープの低抵抗
領域とする。そして再び酸化膜で覆う（第２図Ｄ）。次
に上記の高濃度の硼素原子を拡散された領域以外の領域
１４すなわち抵抗体素子の本体を覆っている酸化膜を選
択的に除去しく第２図Ｂ）この領域１４に所望の抵抗値
が得られるように制御された景の硼素原子をイオン注入
法によシ精度よく注入し再び酸化膜で覆う（第２図Ｆ）
。

抵抗体素子端子のパッド部１２′および１３′を露出さ
せ、そこに測定器の探針をあててこのモニター用抵抗体
素子の抵抗値を測定する。もし抵抗値が所望値よシ低い
とわかれば、モニター用抵抗の本体１４におけるシリコ
ン層の厚さおよびモニター用抵抗体の製作と同時に同一
工程で同一酸化Ｍｌ上に形成された他の抵抗体のシリコ
ン層の厚さを減じて抵抗値を増加させる。また、所望の
値よシ高ければ、これら抵抗体中にさらに不純物を導入
して抵抗値を下げる。

第３図は本発明による半導体集積回路装置の一部を示し
、その平面図を第３図Ｂに、また第３図Ｂのｚ−ｚ’に
沿った断面をｔｒＳ３図Ａに示す。この集積回路装置に
朴いては集積回路を４１￥成する半導体回路素子、たと
えばバイポー２・トランジスタ３２や拡散抵抗３３、と
−緒にモニター用バイポーラ・トランジスタ３１を設け
ている。これら回路素子は単一の半導体基板４２に形成
されており、Ｐ−Ｎ接合により互に分離されている。す
なわち複数のＮ形の島状領域２１．２２．２３がＰ形の
シリコン基板中に形成されておシ、そのうちのひとつの
島状領域２１には第１図の実施例と同−格造のモニター
用トランジスタ３１をｆ″ｇ１図の実施例と同様の方法
で形成する。このトランジスタ３１にはベース導出シリ
コン電極２４、エミッタ導出シリコン電極２５およびコ
レクタ導出シリコン電極２６が設けられている。他の島
状領域２２にはモニター用トランジスタ３１と同−型の
バイポーラ・トランジスタ３２をトランジスタ３１と同
時に形成する。このトランジスタ３２には他の素子へ延
在しているシリコンエミッタ電極２８と、基板４２を覆
りている酸化膜４１上をのびて拡散抵抗３３の一方の端
子に接続されたシリコンペース電極２９と、シリコンコ
レクタ電極２７とが設けられてお沙、さらにアルミニウ
ム配線層４３がシリコンコレクタ電極２７に接続されて
他の素子まで延在している。他の島状領域２３にはＰ形
抵抗層５３が設けられ、この抵抗３３の他端はシリコン
電極３０およびアルミニウム配Ｓ層４４を介して他の素
子へ接続されている。モニター用トランジスタ３１のＰ
形ベース領域３１、回路トランジスタ３２のＰ形ベース
領域５２、およびＰ形の抵抗領域５３はＮ形島状領域２
１．２２および２３中にそれぞれ同時に形成される。次
に、シリコン電ａ２４〜３０が同時に作成される。それ
からＰ十形ベース°コンタクト領域５４および５５とＰ
十形抵抗コンタクト領域５６も同時に形成され、さらに
Ｎ十形エミッタ領域５７および５８とＮ十形コレクタ・
コンタクト領域５９および６ｏとが同時に作成される。

そののちに、回路トランジスタ３２の特性をモニターす
るためにシリコン製のモニター用端子２４〜２６を用い
てモニター用トランジスタ３１の特性を測定する。そし
て、修正の必要があればトランジスタ３１および３２の
特性を同時に修正する。次に、アルミニウム配線層４３
および４４を基板４２上に形成する。集積回路に使用さ
れているトランジスタ３２はモニター用トランジスタ３
１と同−型で同時に形成されているので、その特性はモ
ニター用ト２ンジスタ３１を介してモニターできかつ高
精度に制御できる。さらに、モニター用端子としてシリ
コンの外部導出電Ｗ１２４〜２６を使用することにより
、トランジスタ３１および３２の特性をその製作過程に
おいて高精度に修正および制御できる。

第４図および第５図は上記実施例をさらに改良した場合
の断面図を示す。モニター用トランジスタの外部導出シ
リコン電極１５．１６および１７（回路トランジスタの
電極も同様）とモニター用抵抗（回路抵抗側も同様）の
シリコンの本体１９および終端部２０および２０’はシ
リコン酸化膜１８の中に埋設されている。この酸化ｇｉ
ｇはシリコン層を選択除去するのでなく選択的に熱酸化
することにより形成域れる。この借造は半導体装置の表
面を平坦にする。

以上述べた実施例のモニター用トランジスタおよびモニ
ター用抵抗は集積回路を構成する回路素子として使用し
てもよい。その場合、導出シリコン電極８〜１０．１２
．１３．１５〜１７．２０．２０′、２４〜２６はアル
ミニウムなどの配線層によって他の素子へ接続される。

特性モニター用のみに用いる場合はこれら導出シリコン
電極は使用後（測定終了後）そのまま残置しておいても
よいが、使用後エツチング等の手段によりて除去するか
又は酸化によって酸化物に変換することも可能である。

以上、実施例につき説明したが、本発明の主要な部分は
、半導体基板の一主面に接着し、かつ、素子を形成する
半導体領域外に延在するシリコン薄膜からなる特性モニ
ター用の電極端子を設けたことにあシ本発明の効果は、
金属電極を形成する前に、半導体素子の特性が測定でき
、それ故、実際に使用する素子の特性を正確に制御でき
る点にある。従って、本発明の技術的範囲は前記実施例
に限定されるものではなく、この発明の権利は特許請求
の範囲に示す全ての装置に及ぶ。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ〜Ｇは本発明の一実施例によるモニター用バイ
ポー２・トランジスタの各製作工程を示す断面図であり
、第１図■（はその平面図を示す。第４図Ｇは第１図１
（のｘ−ｘ’に沿った断面に相当する。 第２図Ａ−Ｆは本発明の他の実施例によるモニター用抵
抗の各製作工程を示す断面図であシ、第２図Ｇはその平
面図を示す。ｐ５２図Ｆは第２図ＧのＹ−Ｙ’に沿った
断面に相当する。 第３図Ａは本発明によるモニター用トランジスタを備え
た年債回路装置の一部を示す第３図Ｂの平面図のＺ　−
Ｚ’に沿った断面図である。 第４図は本発明による他のモニター用ト２ンジスタの断
面図を示す。 第５図は本発明による他のモニター用抵抗の断面図を示
す。 １．１８．４１・・・シリコン酸化膜　２．４２・・・
シリコン基板２．５９．６０・・・コンタクト領域　３
．５１．５２・・・ベース領域　３’、５４．５５・・
・ベース・コンタクト領域　４．５．６・・・開孔部　
７・・・多結晶シリコンｆｆ１８．１５．２４・・・ベ
ース外部導出シリコン電極　９．１６．２５川工ミツタ
外部導出シリコン電極１０．１７．２６−　コレクタ外
部導出シリコン電極８’、９′、１０’　・・・パッド
部　１１．５７．５８・・・エミッタ領域　１２．１３
．２０，２０’・・・端子　１２’、１３’・・・パッ
ド部　１４．１９・・・抵抗体　２１，２２．２３・・
・島状領域　２７．２８．２９．３ｏ・・・シリーｚン
？１１極　３１−・−モニター用バイポーラトランジス
タ　３２・・・回路のバイポー２・トランジスタ　３３
・・・拡散抵抗　５３・・・抵抗領域５６・・・抵抗コ
ンタクト領域　４３．４４・・・アルミニウム配線層代
理へ　弁理士　内　原　晋 某　／　Ｂ 第　２　目

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｔ子の０１定領域にシリコン薄膜よυなるｌ時性モニタ
   ー用の電１へ到梗枕し、該ｉｔによって該素子の特性を
   評価した後、該水子を含む半導体装置に特性の制御、修
   正を行うことを特徴とする坐導装置の製造方法。