JPS6250974B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はプレーナ型の半導体装置の製造方法に
関し、更に具体的にいえば、シリコン酸化膜に燐
を拡散不純物源として形成された燐ガラス膜及び
メツキ電極を有する半導体装置の製造方法に関す
る。

プレーナ型半導体装置の動作期間中の安定性を
増大する目的で、半導体装置の製造工程途中の
N⁺型不純物拡散源として用いた燐により形成さ
れた燐ガラス膜を残存し、且つこれを最終的な半
導体装置の表面安定化保護膜として用いることは
広く周知の技術である。例えばNPN型のシリコ
ントランジスタを得る場合、エミツタ形成不純物
として燐Ｐを用いるのが普通であるが、よく知ら
れているように表面にシリコン酸化膜を有する基
体中に燐を拡散すると、燐は上記シリコン酸化膜
とも化合し、シリコン酸化膜表面に燐ガラス膜を
形成する。この燐ガラス膜は、トランジスタの表
面安定化に極めて有効な作用をするため、そのま
ま残存させておくことが望ましい。

しかしながら、特にプレーナ型メツキ電極トラ
ンジスタ等を製造する工程においては、電極形成
方法として例えば無電解ニツケルメツキ法を用い
た場合、ニツケル電極形成を容易ならしむるた
め、メツキ前処理液（例えば四塩化金とフツ酸と
水との混液）中にウエハーを浸漬した後、無電解
ニツケルメツキ液（例えば、次亜燐酸ソーダと塩
化アンモニウムとクエン酸ソーダと塩化ニツケル
と水よりなる混液）を80〜98℃に加熱しながら電
極付を行なう。このメツキ前処理液あるいは無電
解ニツケルメツキ液は、シリコン酸化膜に比べる
と燐ガラス膜を容易にエツチングするため、上記
エミツタ拡散時に形成された燐ガラス膜は除去さ
れてしまい、もはや半導体装置の表面安定化機能
は失われてしまつていた。このため、上記欠点を
除去する方法として電極穴形成時に用いたホトレ
ジスト膜を残存し、メツキ前処理工程あるいはメ
ツキ工程時に上記燐ガラス膜を保護する方法が提
案された。

しかし、上記ホトレジスト膜を燐ガラス膜の保
護とする方法ではニツケルメツキ前処理液に対す
る保護効果は大であるが、ニツケルメツキ液中に
ウエハー全体を浸漬するニツケルメツキ工程では
ニツケルメツキ液がアルカリ性を有していること
と、ホトレジスト膜がアルカリ性溶液に対しては
シリコン基板本体との密着性を劣化させる性質が
あること、およびニツケルメツキ液が80〜98℃に
加熱されているため更に密着性が劣化することに
より、上記ホトレジスト膜がシリコン基板本体か
ら剥離しやすく安定した燐ガラス膜のエツチング
保護作用が得られない。さらに、上記ホトレジス
ト膜はニツケルメツキ工程後に除去する必要があ
るが、このホトレジスト膜の除去工程でニツケル
メツキ表面での化学反応（例えば酸化、腐食）が
発生しやすく、良好なニツケルメツキ電極を得る
のが難かしいという欠点を有している。更に、こ
の製造方法では燐ガラス膜が半導体装置の最上層
に存在するため、多湿雰囲気中で動作させられた
場合、燐ガラス膜が水分等を吸着しやすい性質を
有するためにこの半導体装置の特性が劣化しやす
い。

本発明は、上述した点に鑑みて成されたもので
特にメツキ電極を有するプレーナ型半導体装置の
製造に有効に利用でき、従来の燐ガラス膜を設け
た半導体装置に比べてさらに一層素子表面を安定
化して、電気特性をより向上させることができる
半導体装置の製造方法を提供することを目的とす
る。

即ち、本発明は、具体的には拡散不純物源とし
て燐を用いて、半導体基板中にＮ型領域を形成す
ると同時にこの半導体基板上に燐ガラス膜を形成
し、この燐ガラス膜上に少なくとも１層のシリコ
ン酸化膜を形成し、このシリコン酸化膜を含む半
導体基板を800℃以上の温度雰囲気中で熱処理す
ることにより半導体基板をフツ酸を含むメツキ前
処理液に浸漬する工程あるいは半導体基板を80℃
以上の温度に加熱した無電解メツキ液に浸漬する
メツキ工程における上記シリコン酸化膜の耐エツ
チング性を強化して、上記燐ガラス膜のエツチン
グ保護膜とすることができ、上記燐ガラス膜の表
面安定化膜としての機能を低下させることなく、
上記シリコン酸化膜を燐ガラス膜上に残すことに
より水分等の耐吸着性を向上させ、半導体装置の
特性を安定化し得る簡便な半導体装置の製造方法
を提供することを目的とする。

以下本発明を図に示す実施例にそつて具体的に
説明する。第１図〜第５図は夫々本発明方法を使
用して、メツキ電極を有するプレーナ型のNPN
トランジスタを製造する際の、各製造工程におけ
る素子断面図である。第１図において、１は半導
体基板をなす例えばＮ型シリコン基板で、トラン
ジスタ素子を製造した際にコレクタ領域となるも
のである。２は酸化物被膜をなすシリコン酸化膜
で、上記シリコン基板１を熱酸化処理することに
よりその表面に形成されている。この様にしてな
る半導体基体上にNPNトランジスタを形成する
のであるが、先ず第２図に示す如く、上記シリコ
ン酸化膜２をマスクして周知の選択拡散法により
Ｐ型ベース領域３およびＮ型エミツタ領域４を形
成する。このエミツタ領域４を形成するための拡
散不純物源として燐を使用することにより、シリ
コン酸化膜２と燐が化合して燐ガラス膜５（例え
ばP₂O₅―SiO₂）が形成される。この燐ガラス膜５
はトランジスタの表面安定化膜とするものであ
る。次に第３図に示す如く上記燐ガラス膜５上に
化学気相成長法によりシリコン酸化膜６
（CVDSiO₂膜）を形成する。このシリコン酸化膜
６は後述するニツケル電極工程時、上記燐ガラス
膜５を保護するための保護膜を成し、かつ多湿雰
囲気中での燐ガラス膜による水分等の吸着を防止
するものである。続いてこのシリコン酸化膜６を
含むシリコン基板１を800℃以上の温度雰囲気中
において熱処理を行なう。この熱処理はシリコン
酸化膜６を良好に稠密化して、後続のニツケル電
極形成の際のメツキ前処理液およびニツケルメツ
キ液に対する上記シリコン酸化膜６の耐エツチン
グ性を向上させるためのものである。続いて、第
４図に示す如く、ホトエツチング技術により上記
シリコン酸化膜６、燐ガラス膜５及びシリコン酸
化膜２を穿つてエミツタ領域４、ベース領域３、
コレクタ領域１上に電極穴７，８，９を形成す
る。しかる後、ニツケル電極付けを容易ならしむ
るためのメツキ前処理液（例えば四塩化金とフツ
酸と水との混液）にこのシリコン基板１を浸漬
し、例えば無電解メツキ法により、第５図にに示
す如くニツケル電極１０，１１，１２を形成す
る。

これによりニツケル電極を備えたプレーナ型
NPNトランジスタが完成されるわけであるが、
上記メツキ前処理液およびメツキ液に対するシリ
コン酸化膜６の燐ガラス膜の保護について詳述す
る。上記ニツケルメツキ前処理液は、例えばアル
ミニウムを電極材料とした場合に一般に用いられ
ている電極形成用の前処理液（例えびフツ酸と水
を１対50の割合に混合した混液）に比べ、上記シ
リコン酸化膜６を数百倍以上の速さでエツチング
する。このため、上記シリコン酸化膜６を燐ガラ
ス膜５の保護膜として用いるには、耐エツチング
性の大幅な向上を行なう工夫が必要である。本目
的を達成するための工夫が上述した如くシリコン
酸化膜６の形成に続く熱処理工程である。第６図
にはニツケルメツキの際のメツキ前処理液に対す
るエツチング速度と熱処理温度との関係を示す
が、シリコン酸化膜６を含むシリコン基板１に対
する熱処理温度の上昇に伴ない耐エツチング性
（エツチングされにくい性質のこと）が向上し、
約800℃以上の温度ではほぼ一定のエツチング速
度に飽和していることが分かる。本実施例で示す
メツキ前処理液（四塩化金とフツ酸と水との混
液）においては、第６図に示す如くシリコン酸化
膜６のエツチング速度は熱処理がない場合に比べ
て1/5程度に低下している。

なお、本発明者等の実験によれば、このエツチ
ング速度は、メツキ前処理液を変えることにより
その低下度合はいくぶん変化するものの、最小速
度に達する熱処理温度はほぼ800℃の近辺であつ
た。

また、第７図には、上記メツキ前処理液に、燐
ガラス膜５、化学気相成長にて形成しただけのシ
リコン酸化膜、及び800℃以上で熱処理したシリ
コン酸化膜６をそれぞれ浸漬した場合の、シリコ
ン酸化膜のエツチング膜厚とエツチング時間との
関係を示すものであり、前者より順番に特性Ａ，
Ｂ，Ｃで示してある。本実施例では、特性Ａは特
性Ｃに対して40〜100倍程度の勾配を持ち、また
特性Ｂは特性Ｃに対して10倍程度の勾配を持つて
いるのが分かる。また、この特性図より明らかな
ように燐ガラス膜５上にシリコン酸化膜６を形成
するだけでも保護作用はあるが、さらにこのシリ
コン酸化膜６を800℃以上、より好ましくは900℃
以上で熱処理することにより一層優れた効果（本
実施例では約10倍程度）を得ることができるよう
になることが分る。

また、第８図には、第７図のものと同様に無電
解メツキ液（本実施例では次亜燐酸ソーダと塩化
アンモニウムとクエン酸ソーダと塩化ニツケルと
水よりなる混液）に、燐ガラス膜５、シリコン酸
化膜、及び800℃以上で熱処理したシリコン酸化
膜６をそれぞれ浸漬した場合の、シリコン酸化膜
のエツチング膜厚とエツチング時間との関係を示
すものであり、前者より順番に特性Ｄ，Ｅ，Ｆで
示してある。この場合も第７図に示す特性にほぼ
近い特性を示しており、800℃以上でシリコン酸
化膜を熱処理することにより、耐エツチング性が
格段に向上していることが分かる。

以上述べた実施例では、ニツケル電極を有する
プレーナ型のNPNトランジスタ製造方法に本発
明を適用した場合について記したが、その他の型
のトランジスタやダイオード等の如くメツキ電極
を有するプレーナ型の半導体装置に対して広く利
用することができる。また、メツキ前処理液およ
びメツキ液が容易に燐ガラス膜およびシリコン酸
化膜をエツチングし得る、他のプレーナ型のメツ
キ電極半導体装置にも適用できる。

上述の如く本発明の製造方法によればＮ型不純
物拡散処理時に形成された半導体基板上の燐ガラ
ス膜の上にシリコン酸化膜を形成し、800℃以上
の温度雰囲気中でこの半導体基板に熱処理を与え
ているため、このシリコン酸化膜が良好に稠密化
して、メツキ電極形成時に行なわれるエツチング
工程に際しても上記燐ガラス膜の表面安定化膜と
しての機能を低下させることなく、しかもシリコ
ン酸化膜が半導体最上層に存在するため水分等の
吸着が生ずることなく、従つて半導体素子の特性
を安定化し得るという効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は本発明方法の一実施例を示
す各製造工程における半導体素子の断面図、第６
図はメツキ前処理液に対するシリコン酸化膜の熱
処理温度とエツチング速度との関係を示す特性
図、第７図はメツキ前処理液に対するエツチング
時間とエツチング膜厚との関係を示す特性図、第
８図はメツキ液に対するエツチング時間とエツチ
ング膜厚との関係を示す特性図である。 １…半導体基板をなすシリコン基板、２，６…
シリコン酸化膜、４…Ｎ型領域となるエミツタ領
域、５…燐ガラス膜、７，８，９…電極取出し穴
をなすそれぞれエミツタ電極穴，ベース電極穴，
コレクタ電極穴、１０，１１，１２…メツキ電極
をなすニツケル電極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ メツキ電極を有するプレーナ型の半導体装置
   の製造方法であつて、拡散不純物源として燐を用
   いて、半導体基板中にＮ型領域を形成すると同時
   にこの半導体基板上に燐ガラス膜を形成する工程
   と、前記燐ガラス膜上に少なくとも１層のシリコ
   ン酸化膜を形成する工程と、このシリコン酸化膜
   を含む前記半導体基板を800℃以上の温度雰囲気
   中で熱処理する工程と、少なくとも前記シリコン
   酸化膜を穿つて電極取出し穴を形成する工程と、
   前記半導体基板をフツ酸を含むメツキ前処理液に
   浸漬する工程と、前記半導体基板を80℃以上の温
   度に加熱した無電解メツキ液に浸漬して前記半導
   体基板上の前記電極取出し穴にメツキ電極を形成
   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。