(57)【要約】【課題】バイポーラトランジスタのエミッタ形成にＰＯＣｌ３を堆積するとデポバラツキによりエミッタ領域のｈＦＥのバラツキも大きくなる。一方リンＯＣＤの塗布によりエミッタ領域を形成すると裏面にリンが拡散されないので、オーミック性の向上やゲッタリングの効果が得られない。【解決手段】本発明は、リンＯＣＤを塗布後、ＰＯＣｌ３をデポジションしてエミッタ領域を形成する。均一に塗布されたＯＣＤグラス層から拡散されるリンにより均一なエミッタ領域が形成でき、裏面にデポジションされたＰＯＣｌ３からリンが拡散されるので、エミッタ領域の安定形成と、基板裏面のオーミック性の向上を兼ね備えた半導体装置の製造方法が提供できる。また基板のゲッタリングも同時に行える。【選択図】    図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コレクタ領域となる一導電型半導体基板上に逆導電型のベース領域を形成する工程と、
前記ベース領域表面の予定のエミッタ領域を露出する工程と、
液体ドーパントソースにより一導電型不純物を拡散してエミッタ領域を形成し、同時にガスソースにより前記基板裏面に一導電型不純物を拡散する工程とを具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
コレクタ領域となる一導電型半導体基板上に逆導電型のベース領域を形成する工程と、
前記ベース領域表面の予定のエミッタ領域を露出する工程と、
前記露出したベース領域表面に一導電型不純物入りの液体ドーパントソースをを塗布する工程と、
前記基板の表面および裏面に一導電型不純物をデポジションし、同時に前記液体ドーパントソースを加熱する工程と、
前記基板表裏面のグラス層を除去して、熱処理を行い、前記ベース領域表面にエミッタ領域を形成し、同時に前記基板裏面に前記一導電型不純物を拡散する工程とを具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記一導電型不純物のデポジション工程において、前記基板表面には液体ドーパントソースの第１のグラス層と、デポジションによる第２のグラス層が形成され、前記基板裏面には第２のグラス層が形成されることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記エミッタ領域は、前記ドーパントソースから一導電型不純物を拡散して形成することを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置の製造方法に係り、特にエミッタ領域の拡散バラツキを抑えた半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＮＰＮ型トランジスタでは一般的に、ＰＯＣｌ３をガスソースとした炉にウェハを投入してリンを導入し、エミッタ領域を形成している。この方法によればエミッタ形成と同時に不純物ガスによりウェハ裏面にもリンが拡散され、基板裏面の不純物濃度が高くなるため、裏面電極とのオーミック性が向上する利点がある（例えば特許文献１参照。）。
【０００３】
図８および図９に従来のトランジスタの製造方法を、ＮＰＮ型トランジスタを例に説明する。
【０００４】
図８（Ａ）は、一導電型の半導体基板表面に逆導電型のベース領域を形成する工程を示す。Ｎ＋型シリコン半導体基板１ａにＮ型エピタキシャル層を積層してコレクタ領域１ｂとし、その半導体基板をスチーム雰囲気中に晒して酸化膜２を形成する。予定のベース領域上の酸化膜２をエッチングにより除去して半導体基板を露出させ、Ｐ型の不純物（ボロン）をイオン注入する。その後ＣＶＤ法により全面にＣＶＤ酸化膜３を堆積し、ボロンを拡散してベース領域４を形成する。
【０００５】
図８（Ｂ）はエミッタ領域を形成するためにベース領域４表面の酸化膜３をエッチングにより除去してベース領域４の一部を露出させ、ＰＯＣｌ３をガスソースとした炉にウェハを投入する。これにより基板の表面および裏面にＰＯＣｌ３が堆積し、リングラス層６が形成される。
【０００６】
図８（Ｃ）ではその後、表面および裏面に形成されたリングラス層６を除去してＣＶＤ法によりＣＶＤ酸化膜３を形成し、ベース領域４表面に導入されたリンを拡散してエミッタ領域７を形成し、同時に基板１ａ裏面にも拡散して基板１ａ裏面の不純物濃度を高くする。
【０００７】
これにより、基板裏面の不純物濃度が高くなるので後の工程で裏面電極を蒸着した際に金属電極と基板とのオーミック性が向上する。また、裏面からリンが拡散されることによりＣｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ等多くの金属不純物をゲッタリングすることができる。
【０００８】
更に、エミッタ領域７、ベース領域４、コレクタ領域１ｂにそれぞれコンタクトするエミッタ電極８、ベース電極９、コレクタ電極１０を形成する（図８（Ｄ））。
【０００９】
また、図９には、リンを含むドーパントソースを用いてエミッタ領域を形成する方法を示す（例えば特許文献２参照。）。
【００１０】
図９（Ａ）は、一導電型の半導体基板表面に逆導電型のベース領域を形成する工程を示す。Ｎ＋型シリコン半導体基板１ａにＮ型エピタキシャル層を積層してコレクタ領域１ｂとし、その半導体基板をスチーム雰囲気中に晒して酸化膜２を形成する。予定のベース領域上の酸化膜２をエッチングにより除去して半導体基板を露出させ、Ｐ型の不純物（ボロン）をイオン注入する。その後ＣＶＤ法により全面にＣＶＤ酸化膜３を堆積し、ボロンを拡散してベース領域４を形成する。
【００１１】
図９（Ｂ）はエミッタ領域を形成するためにベース領域４表面の酸化膜３をエッチングにより除去してベース領域４の一部を露出させ、リンを含む液体ドーパントソース５を基板表面に塗布し熱処理を施す。液体ドーパントソースは、例えば、Ｐ−ＯＣＤ（東京応化工業株式会社製  型番Ｐ−１１０２１１）等である。
【００１２】
次に、表面に形成されたＯＣＤグラス層を除去してＣＶＤ法によりＣＶＤ酸化膜３を形成し、リンをベース領域４に拡散してエミッタ領域７を形成し、エミッタ電極８、ベース電極９、コレクタ電極１０を形成する（図９（Ｃ））。
【００１３】
【特許文献１】
特開２００２−１００６３６号公報  （第２頁）
【００１４】
【特許文献２】
特許第２６４７３０４号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のＰＯＣｌ３ガスソースによるエミッタ領域形成は、ウェハ裏面にもリンを拡散できるので、裏面電極とのオーミック性が向上し更にリンによるゲッタリングの効果も期待できる。
【００１６】
しかし、この方法では、ウェハの大口径化に伴い不純物ガスの回り込みが悪くなり、エミッタ領域の濃度プロファイルのバラツキが原因となり、ｈＦＥのバラツキが発生する問題がある。これは、例えば、ＰＯＣｌ３ガスによるリンのデポジションの実験で、ウェハを通常ピッチでセットした場合のｈＦＥバラツキ（σ）は１０．４であるが、一溝置きにウェハをセットした場合のｈＦＥバラツキ（σ）は５．３に改善したことからも明らかである。すなわち、ガスソースによる方法では、不純物デポジションにバラツキが発生し、エミッタ領域が安定して形成できない問題があった。
【００１７】
一方、リンＯＣＤは液体のドーパントソースであり、これをウェハ表面に均一に塗布してエミッタ領域を形成する方法においては、上記の如きバラツキは発生しない。しかし、表面に塗布するので当然ながらウェハ裏面にはリンが拡散されず、裏面電極とのオーミック性の向上またはゲッタリングの効果は得られない。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題に鑑みてなされ、第１に、コレクタ領域となる一導電型半導体基板上に逆導電型のベース領域を形成する工程と、前記ベース領域表面の予定のエミッタ領域を露出する工程と、液体ドーパントソースにより一導電型不純物を拡散してエミッタ領域を形成し、同時にガスソースにより前記基板裏面に一導電型不純物を拡散する工程とを具備することにより解決するものである。
【００１９】
第２に、コレクタ領域となる一導電型半導体基板上に逆導電型のベース領域を形成する工程と、前記ベース領域表面の予定のエミッタ領域を露出する工程と、前記露出したベース領域表面に一導電型不純物入りの液体ドーパントソースを塗布する工程と、前記基板の表面および裏面に一導電型不純物をデポジションし、同時に前記液体ドーパントソースを加熱する工程と、前記基板表裏面のグラス層を除去して、熱処理を行い、前記ベース領域表面にエミッタ領域を形成し、同時に前記基板裏面に前記一導電型不純物を拡散する工程とを具備することにより解決するものである。
【００２０】
また、前記一導電型不純物のデポジション工程において、前記基板表面には液体ドーパントソースの第１のグラス層と、デポジションによる第２のグラス層が形成され、前記基板裏面には第２のグラス層が形成されることを特徴とするものである。
【００２１】
また、前記エミッタ領域は、前記ドーパントソースから一導電型不純物を拡散して形成することを特徴とするものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１から図６参照してＮＰＮ型トランジスタを例に詳細に説明する。
【００２３】
本発明の半導体装置の製造方法は、コレクタ領域となる一導電型半導体基板上に逆導電型のベース領域を形成する工程と、前記ベース領域表面の予定のエミッタ領域を露出する工程と、前記露出したベース領域表面に一導電型不純物入りの液体ドーパントソースをを塗布する工程と、前記基板の表面および裏面に一導電型不純物をデポジションし、同時に前記液体ドーパントソースを加熱する工程と、前記基板表裏面のグラス層を除去して、熱処理を行い、前記ベース領域表面にエミッタ領域を形成し、同時に前記基板裏面に前記一導電型不純物を拡散する工程とから構成される。
【００２４】
本発明の第１の工程は、図１の如くコレクタ領域となる一導電型半導体基板上に逆導電型のベース領域を形成することにある。
【００２５】
Ｎ＋型シリコン半導体基板１ａにＮ型エピタキシャル層を積層してコレクタ領域１ｂとし、半導体基板１ａを、スチーム雰囲気（１０００℃前後で約１００分）中に晒して酸化膜２を形成する。
【００２６】
予定のベース領域上の酸化膜２をエッチングにより除去して基板表面を露出させ、Ｐ型の不純物（ボロン）をイオン注入する。このときの注入条件はドーズ量約６×１０１４〜７×１０１４ｃｍ−２、注入エネルギー約５０ＫｅＶ程度とする。
【００２７】
ＣＶＤ法（４００℃前後で約６０分）により全面にＣＶＤ酸化膜３を堆積し、ボロンを拡散（１１５０℃前後で約６０分）してベース領域４を形成する。
【００２８】
本発明の第２の工程は、図２に示す如く、ベース領域表面の予定のエミッタ領域を露出することにある。
【００２９】
まず、ベース領域４表面に拡散する予定のエミッタ領域のために半導体基板表面の酸化膜３をエッチングにより除去してベース領域４の一部を露出させる。図示は省略するがアニュラーリング形成のため同時にチップ最外周となるコレクタ領域の一部も露出する。
【００３０】
本発明の第３の工程は図３に示す如く、露出したベース領域４表面に一導電型不純物入りの液体ドーパントソースをを塗布することにある。
【００３１】
一導電型の不純物を導入するため、半導体基板表面にリン入り液体ドーパントソース５ａをスピンコートにより塗布する。液体ドーパントソース５ａは例えばＰ―ＯＣＤ（東京応化工業株式会社製  型番Ｐ−１１０２１１）であり、以下これを例に説明する。液体をスピンコートにより塗布することにより後の工程で均一な膜厚のＯＣＤによるリングラス層が形成される。
【００３２】
本発明の第４の工程は図４に示す如く、前記基板の表面および裏面に一導電型不純物をデポジションし、同時に前記液体ドーパントソースを加熱することにある。
【００３３】
表面にＰ−ＯＣＤ５ａを塗布したウェハ（基板）を、ＰＯＣｌ３のガスソースの炉に投入し、９５０℃〜１１００℃程度の熱処理を施す。これにより、基板表面のＰ−ＯＣＤが加熱されてＯＣＤグラス層５ｂが形成される。同時にその上層にＰＯＣｌ３がデポジションされ、基板裏面にもＰＯＣｌ３がデポジションされてリングラス層６を形成する。
【００３４】
一般的には、液体ドーパントソース５ａを塗布後には、ベーキング工程を行ってＯＣＤグラス層５ｂを形成して不純物をドーピングしている。しかし、本実施形態によれば、Ｐ−ＯＣＤ５ａを塗布後、ＰＯＣｌ３炉にウェハを入れることで、Ｐ−ＯＣＤ５ａのベーキング工程を省略してＯＣＤグラス層５ｂを形成することができる。
【００３５】
ここで、ＯＣＤグラス層５ｂにより、ベース領域４表面にはエミッタ領域形成のためのリンが導入される。また基板１ａ裏面にはリングラス層６によりリンが拡散され、金属不純物がゲッタリングされる。
【００３６】
新しいプロセス技術の導入やデバイス構造の提案により、デバイスの性能は確実に向上してきたが、それと同時にＦｅ、Ｃｕ、Ｎｉ等の好ましからざる重金属不純物汚染の機会が増大し、またデバイスの局所的な歪みの増大を招くことになった。この重金属不純物は歪みのある電気的に活性な領域に局在しやすく、歩留まり低下の大きな要因となる。上記の如くＰＯＣｌ３デポジションにより基板１ａ裏面から拡散したリンは、このような有害な重金属不純物をデバイス形成領域から除去し、それ以外の場所に補捉（ゲッタリング）することができる。
【００３７】
一方、基板表面では、ＯＣＤグラス層５ｂがマスクとなるので、リングラス層６の不純物が基板表面に導入されることはない。
【００３８】
本発明の第５の工程は、図５に示す如く、前記基板表裏面のグラス層を除去して、熱処理を行い、前記ベース領域表面にエミッタ領域を形成し、同時に前記基板裏面に前記一導電型不純物を拡散することにある。
【００３９】
表面および裏面に形成されたリングラス層６およびＯＣＤグラス層５ｂをウェットエッチングにより除去してベース領域４表面を露出し、熱処理を施す。表面は、リングラス層６およびＯＣＤグラス層５ｂが形成されているが、ウェットエッチングにより、同一工程にて、除去することができる。
【００４０】
その後、ＣＶＤ法によりＣＶＤ酸化膜３を形成し、ベース領域４表面に導入されたリンをベース領域４に拡散（１０００℃前後で約１００分）してエミッタ領域７を形成する。Ｐ−ＯＣＤはスピンコートによりベース領域４表面に均一に形成されているため、ＯＣＤグラス層５ｂからの不純物の拡散も均一となり、バラツキのないエミッタ領域が形成できる。また、図示は省略するが同時にコレクタ領域１に拡散してアニュラーリングを形成する。
【００４１】
また、同時に基板１ａ裏面ではリンの拡散が更に進み、基板１ａ裏面の不純物濃度を高めることができる。基板１ａ裏面には、後の工程において金属が蒸着され、裏面電極となる。このとき基板１ａの不純物濃度が低いと、金属とのオーミック性が悪くなる。つまり、基板１ａ裏面は所定のオーミック性を得られる程度の不純物濃度にする必要がある。また、オーミック性を高めると共に金属不純物も更にゲッタリングされる。
【００４２】
その後、図６の如くベース領域４およびエミッタ領域７とコンタクトを取るために半導体基板表面の所定の酸化膜２を除去する。全面に配線金属となるＡｌなどを真空蒸着により順次堆積したのち、所望の配線電極形状をえるためエッチング加工を施し、ベース電極９、エミッタ電極８を形成する。基板裏面にＮｉＣｒ／ＡｕＳｂ等を真空蒸着し、熱処理を施してコレクタ電極１０を設ける。
【００４３】
図７は、本実施形態の製造方法を説明する工程フロー図である。本実施形態では、表面側ではＰ−ＯＣＤ５ａを塗布することにより均一なエミッタ領域７を形成でき、裏面側では、ＰＯＣｌ３のデポジションによりオーミック性を高め、重金属のゲッタリングが行えるものである。ＰＯＣｌ３のデポジション工程では、表面側にも堆積されるが、同時にＰ−ＯＣＤ５ａがベーキングされ、ＯＣＤグラス層５ｂが形成される。つまり表面側はＯＣＤグラス層５ｂがマスクとなるので、ＰＯＣｌ３の不純物がエミッタ領域７形成に影響を与えることはない。
【００４４】
また、第４工程でのＰＯＣｌ３デポジションがＰ−ＯＣＤ５ａのベーキング工程を兼ね備え、更に第５工程のウェットエッチングにより、リングラス層６およびＯＣＤグラス層５ａを同一工程にて除去できる。
【００４５】
つまり、Ｐ−ＯＣＤ５ａの塗布とＰＯＣｌ３のデポジションとを行う製造方法であっても、工程を簡略化することができ、均一なエミッタ領域の形成と、基板裏面のオーミック性の向上およびゲッタリングによる特性の改善を実現できる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明の製造方法によれば、均一に塗布されたＰ―ＯＣＤによりエミッタ領域形成における不純物拡散のバラツキを抑え、安定したエミッタ領域を形成できる。
【００４７】
また、裏面にデポジションしたＰＯＣｌ３により、基板裏面にリンを拡散することができ、裏面電極とのオーミック性の向上と、重金属不純物のゲッタリングをすることができる。このとき、エミッタ領域上はＯＣＤグラス層で保護されており、エミッタ特性を変化させることなく、基板裏面にリンを拡散することができる。
【００４８】
更に、ＰＯＣｌ３のデポジション工程でＰ−ＯＣＤのベーキングが行える。また、表面にはＯＣＤグラス層およびリングラス層が形成されるが、同一工程にて除去できる。すなわち、工程数を増大させずに、Ｐ−ＯＣＤ塗布とＰＯＣｌ３のデポジションを行うことができる。
【００４９】
つまり、エミッタ領域のバラツキを抑え、基板の金属不純物を除去しかつオーミック性を向上したバイポーラトランジスタの製造方法を提供できる利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に依る半導体装置の製造方法を説明する断面図である。
【図２】本発明に依る半導体装置の製造方法を説明する断面図である。
【図３】本発明に依る半導体装置の製造方法を説明する断面図である。
【図４】本発明に依る半導体装置の製造方法を説明する断面図である。
【図５】本発明に依る半導体装置の製造方法を説明する断面図である。
【図６】本発明に依る半導体装置の製造方法を説明する断面図である。
【図７】本発明の半導体装置の製造方法を説明するフロー図である。
【図８】従来の半導体装置の製造方法を説明する断面図である。
【図９】従来の半導体装置の製造方法を説明する断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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