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JP3123505B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
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JP3123505B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JP3123505B2
JP3123505B2 JP10113119A JP11311998A JP3123505B2 JP 3123505 B2 JP3123505 B2 JP 3123505B2 JP 10113119 A JP10113119 A JP 10113119A JP 11311998 A JP11311998 A JP 11311998A JP 3123505 B2 JP3123505 B2 JP 3123505B2
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epitaxial layer
forming
film
oxide film
layer
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、特に「“Si”と“Geを含んだSi”と
によるヘテロ接合を有するバイポーラトランジスタ」に
係る半導体装置の製造方法に関する。
The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method of manufacturing a semiconductor device relating to a "bipolar transistor having a heterojunction of" Si "and" Si containing Ge "".

【0002】[0002]

【従来の技術】シリコンバイポーラトランジスタの高速
化に伴い、ベース領域にGeを含む混晶を用い、“エネ
ルギーバンドギャップ”を変化させてベース内部電界を
発生させ、ベースに注入された“キャリア”を加速する
ことにより、トランジスタ動作速度を向上させる技術が
用いられている。
2. Description of the Related Art With the speeding up of a silicon bipolar transistor, a mixed crystal containing Ge is used in a base region, an "energy band gap" is changed to generate an electric field inside the base, and a "carrier" injected into the base is generated. A technique for increasing the operation speed of a transistor by accelerating the transistor has been used.

【0003】上記従来技術について、図2および図3を
参照して説明する。なお、図2は、従来の製造方法を説
明する図であって、工程A〜工程Cよりなる製造工程順
断面図であり、図3は、図2の工程Cに続く工程D〜工
程Fよりなる製造工程順断面図である。
[0003] The above prior art will be described with reference to FIGS. 2 and 3. FIG. 2 is a view for explaining a conventional manufacturing method, and is a cross-sectional view in the order of manufacturing steps including steps A to C. FIG. 3 is a view illustrating steps D to F following step C in FIG. It is a manufacturing process order sectional drawing.

【0004】従来の製造方法は、図2の工程Aに示すよ
うに、P型半導体基板1上に、コレクタ電極となるN型
埋込層2を選択的に形成し、続いて、N型エピタキシャ
ル層3を0.5μmの厚さで成長させる。次に、酸化膜
4aを厚さ50nmで形成した後、素子分離用溝5領域
の酸化膜4aを選択的にエッチングする。
In a conventional manufacturing method, an N-type buried layer 2 serving as a collector electrode is selectively formed on a P-type semiconductor substrate 1 as shown in a step A of FIG. Layer 3 is grown to a thickness of 0.5 μm. Next, after the oxide film 4a is formed with a thickness of 50 nm, the oxide film 4a in the element isolation groove 5 region is selectively etched.

【0005】次に、同じく工程Aに示すように、酸化膜
4aをマスクにして、N型埋込層2を貫通する素子分離
用溝5を形成して素子形成領域を区画する。続いて、酸
化膜4bを成長して素子分離用溝5内部に充填した後、
表面の酸化膜4bを除去する。そして、素子形成領域内
の一部にリンをイオン注入し、N型埋込層2に達するコ
レクタ引き出し領域6を形成する。
Next, as shown in step A, using the oxide film 4a as a mask, an element isolation groove 5 penetrating the N-type buried layer 2 is formed to define an element formation region. Subsequently, after the oxide film 4b is grown and filled in the element isolation trench 5,
The oxide film 4b on the surface is removed. Then, phosphorus is ion-implanted into a part of the element formation region to form a collector extraction region 6 reaching the N-type buried layer 2.

【0006】次に、図2の工程Bに示すように、ボロン
を含む厚さ0.3μmの多結晶シリコン膜7aを形成し
た後、ベース引き出し電極としてパターニングする。続
いて、厚さ0.2μmの窒化膜8aを形成する。
Next, as shown in step B of FIG. 2, after a polycrystalline silicon film 7a containing boron and having a thickness of 0.3 μm is formed, it is patterned as a base lead electrode. Subsequently, a nitride film 8a having a thickness of 0.2 μm is formed.

【0007】次に、図2の工程Cに示すように、窒化膜
8a及び多結晶シリコン膜7aを選択的にエッチングし
て酸化膜4aを露出させ、ベース形成用の開口部9を形
成し、続いて、等方性のエッチングにより、この開口部
9内に露出した酸化膜4aを選択的にエッチングし、N
型エピタキシャル層3を露出さる。さらにオーバーエッ
チして0.1μm程度の庇部10を形成する。
Next, as shown in step C of FIG. 2, the nitride film 8a and the polycrystalline silicon film 7a are selectively etched to expose the oxide film 4a, and an opening 9 for forming a base is formed. Subsequently, the oxide film 4a exposed in the opening 9 is selectively etched by isotropic etching.
The type epitaxial layer 3 is exposed. Further overetching is performed to form an eaves portion 10 of about 0.1 μm.

【0008】次に、図3の工程Dに示すように、露出し
たN型エピタキシャル層3上に、ベース層11として、
Ge及びボロンを含むP型エピタキシャル層を70nm
の厚さで選択的に成長する。この際、開口部9内に露出
している多結晶シリコン膜7a表面にも、多結晶シリコ
ン膜7bが成長する。この時、ベース層11の厚さは、
少なくとも庇部10に露出した多結晶シリコン膜7aの
表面に成長した多結晶シリコン膜7bと接するように設
定する。
Next, as shown in a step D of FIG. 3, a base layer 11 is formed on the exposed N-type epitaxial layer 3.
70 nm P-type epitaxial layer containing Ge and boron
Grows selectively at a thickness of At this time, the polycrystalline silicon film 7b also grows on the surface of the polycrystalline silicon film 7a exposed in the opening 9. At this time, the thickness of the base layer 11 is
It is set so as to be in contact with at least the polycrystalline silicon film 7b grown on the surface of the polycrystalline silicon film 7a exposed at the eaves portion 10.

【0009】次に、図3の工程E(ベース層11の部分
を拡大して図示した工程E)に示すように、CVD法に
より厚さ0.1μmの酸化膜4cを形成した後、厚さ5
0nmの窒化膜8bを形成し、異方性エッチングにより
エッチバックして酸化膜4cを露出させ、開口部9にサ
イドウオールを形成する。続いて、等方性エッチングに
より露出した酸化膜4cを選択的にエッチングし、ベー
ス層11を露出させる。
Next, as shown in a step E of FIG. 3 (step E in which the portion of the base layer 11 is shown in an enlarged manner), an oxide film 4c having a thickness of 0.1 μm is formed by the CVD method, 5
A 0 nm nitride film 8b is formed and etched back by anisotropic etching to expose the oxide film 4c, and a sidewall is formed in the opening 9. Subsequently, the oxide film 4c exposed by the isotropic etching is selectively etched to expose the base layer 11.

【0010】次に、図3の工程F(ベース層11の部分
を拡大して図示した工程F)に示すように、リンを含む
多結晶シリコン膜7cを厚さ0.2μmで成長した後、
熱処理を加えてベース層11にリンを拡散し、エミッタ
領域12を形成する。その後、多結晶シリコン膜7cを
エミッタ電極としてパターニングし、図3の工程Fに示
す半導体装置を製造する。
Next, as shown in a step F of FIG. 3 (step F in which the portion of the base layer 11 is enlarged and shown), a polycrystalline silicon film 7c containing phosphorus is grown to a thickness of 0.2 μm.
By applying heat treatment, phosphorus is diffused into the base layer 11 to form the emitter region 12. After that, the polycrystalline silicon film 7c is patterned as an emitter electrode to manufacture a semiconductor device shown in a step F of FIG.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の上記
半導体装置の製造方法では、エミッタ−ベース接合部の
表面にサイドウオールを形成するCVD酸化膜(前掲の
図3の工程E,工程Fの酸化膜4c)が接しているた
め、表面準位が多数存在し、エミッタ−ベース間の“リ
ーク電流が増大する”という問題点があった。
By the way, in the above-mentioned conventional method for manufacturing a semiconductor device, a CVD oxide film for forming a sidewall on the surface of the emitter-base junction (the oxidation process in the steps E and F in FIG. Since the film 4c) is in contact, there are many surface states, and there is a problem that "leakage current increases" between the emitter and the base.

【0012】また、Geを含むSiエピタキシャル層
(ベース層11)は、Siとの格子定数不整合による歪み
により、高温長時間の熱処理を加えると、結晶欠陥が発
生してしまい、ベース−コレクタ接合あるいはベース−
エミッタ接合で“リーク電流が増大する”という問題点
があった。その上、ベース層11として、Geの割合を
高くし、膜厚を厚くすると、結晶欠陥の発生する温度,
時間が低下する。例えば、10%の割合でGeを含み、
厚さ50nmのSi−Ge混晶領域の場合、950℃,
1分間の熱処理で結晶欠陥が発生し、ベース−コレクタ
間のリーク電流が増大してしまうという問題点を有して
いる。
Also, a Si epitaxial layer containing Ge
The (base layer 11) is subjected to a heat treatment at a high temperature for a long time due to a strain due to lattice constant mismatch with Si, and crystal defects are generated.
There is a problem that the leakage current increases at the emitter junction. In addition, when the ratio of Ge is increased and the film thickness is increased as the base layer 11, the temperature at which crystal defects occur is reduced.
Time decreases. For example, it contains Ge at a rate of 10%,
In the case of a Si-Ge mixed crystal region having a thickness of 50 nm,
There is a problem that a crystal defect is generated by the heat treatment for one minute, and a leak current between the base and the collector is increased.

【0013】本発明の目的は、前記問題点をいずれも解
消することができる半導体装置の製造方法を提供するこ
とにあり、具体的には、高速バイポーラトランジスタに
おいて、リーク電流の少ない、高い信頼性を有する半導
体装置の製造方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device which can solve all of the above problems. More specifically, in a high speed bipolar transistor, a high reliability with a small leak current is provided. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor device having the following.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体装置
の製造方法は、特に、ベース層を構成するGeを含むエ
ピタキシャル層の表面を酸化し、シリコン酸化膜(熱酸
化膜)を形成することを特徴とし、また、この酸化手段
として、ランプ加熱を用いたRTP(rapid thermal pro
cess)により、低温(930℃以下)で酸化することを特
徴とし、これにより、前記目的を達成したものである。
In a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, in particular, a surface of an epitaxial layer containing Ge constituting a base layer is oxidized to form a silicon oxide film (thermal oxide film). RTP (rapid thermal pro using lamp heating) is used as the oxidation means.
cess), thereby oxidizing at a low temperature (930 ° C. or lower), thereby achieving the above object.

【0015】即ち、本発明に係る半導体装置の製造方法
は、 (1) 一導電型シリコン基板に逆導電型のコレクタ埋め込
み電極を形成した後、逆導電型の第1のエピタキシャル
層を成長する工程と、 (2) 前記第1のエピタキシャル層上に第2の絶縁膜を設
ける工程と、 (3) 前記第2の絶縁膜上に第1の導電膜を設け、ベース
引き出し電極としてパターニングすると共に、ベース形
成領域上にも残存するよう選択的にエッチングする工程
と、 (4) 第3の絶縁膜を少なくとも前記第1の導電膜上に設
ける工程と、 (5) 少なくとも前記第2の絶縁膜に達するベース形成用
開口部を設ける工程と、 (6) 前記開口部に露出した前記第2の絶縁膜をエッチン
グし、前記第1のエピタキシャル層を露出させ、更にエ
ッチングして庇部を形成する工程と、 (7)露出した前記第1のエピタキシャル層上に、少なく
とも一部の領域で一導電型不純物と10%以上の割合で
Geが含まれるSi−Ge混晶領域を含む第2のエピタ
キシャル層を形成すると同時に、前記開口部及び庇部に
おいて露出した前記第1の導電膜表面にも、少なくとも
一部の領域で一導電型不純物と10%以上の割合でGe
が含まれるSi−Ge混晶領域を含む多結晶層を設け
て、前記第1の導電膜と第2のエピタキシャル層が前記
多結晶層を介して接続される工程と、 (8) 前記第2のエピタキシャル層表面を酸化し、シリコ
ン酸化膜を形成する工程と、 (9) 第4の絶縁膜を全面に形成した後、異方性のエッチ
ングにより前記開口部側壁に残す工程と、 (10)前記開口部の底部に前記第2のエピタキシャル層を
露出させる工程と、 (11)露出した前記第2のエピタキシャル層に逆導電型不
純物を導入し、エミッタ領域を形成する工程と、を含む
ことを特徴(発明を特定する事項)とする(→請求項1)。
That is, the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises the steps of: (1) forming a reverse conductivity type first epitaxial layer after forming a reverse conductivity type buried collector electrode on a one conductivity type silicon substrate; (2) a step of providing a second insulating film on the first epitaxial layer; and (3) providing a first conductive film on the second insulating film and patterning it as a base lead electrode; (4) a step of selectively etching so as to remain on the base formation region; (4) a step of providing a third insulating film at least on the first conductive film; and (5) a step of forming at least the second insulating film. (6) etching the second insulating film exposed in the opening, exposing the first epitaxial layer, and further etching to form an eaves portion; and it was exposed (7) Come to the first epitaxial layer, at least
In some areas, it is one conductivity type impurity and more than 10%
Second epitaxy including Si-Ge mixed crystal region including Ge
At the same time as forming the axial layer,
At least on the surface of the first conductive film exposed at
In some regions, one conductivity type impurity and Ge at a rate of 10% or more are used.
Providing a polycrystalline layer including a Si-Ge mixed crystal region containing
The first conductive film and the second epitaxial layer
A step which is connected via the polycrystalline layer, (8) oxidizing the second epitaxial layer surface, forming a silicon oxide film, after forming on the entire surface (9) fourth insulating film, (10) exposing the second epitaxial layer at the bottom of the opening; (11) applying a reverse conductivity to the exposed second epitaxial layer at the bottom of the opening. And a step of forming an emitter region by introducing a type impurity (a matter specifying the invention).

【0016】また、本発明に係る半導体装置の製造方法
は、前記(8)の工程において、第2のエピタキシャル層
表面を、ランプ加熱を用いたRTP(rapid thermal pro
cess)により、930℃以下の温度で酸化することを特
徴とする(→請求項2)。
Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, in the step (8), the surface of the second epitaxial layer is formed by using a RTP (rapid thermal pro
oxidizing at a temperature of 930 ° C. or lower (→ claim 2).

【0017】本発明に係る半導体装置の製造方法によれ
ば、特に前記(8)の工程により、ベ−ス領域を構成する
第2のエピタキシャル層表面を酸化すること(930℃
以下の低温で酸化すること)により、ベース−エミッタ
接合部の表面に、低温で熱酸化膜(シリコン酸化膜)が形
成されるため、Si−Ge混晶領域とSiとの格子不整
合に起因する“歪みによる結晶欠陥”が発生することな
く、酸化膜とのシリコン界面を安定させ、界面準位を減
少させることができる。したがって、本発明によれば、
エミッタ−ベース間のリーク電流を減少させることが可
能となる作用効果が生じる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the surface of the second epitaxial layer forming the base region is oxidized (at 930 ° C.), particularly in the step (8).
The following low-temperature oxidation causes a thermal oxide film (silicon oxide film) to be formed at a low temperature on the surface of the base-emitter junction, resulting from lattice mismatch between the Si-Ge mixed crystal region and Si. Without the occurrence of “crystal defects due to distortion”, the silicon interface with the oxide film can be stabilized and the interface state can be reduced. Thus, according to the present invention,
There is an effect that the leakage current between the emitter and the base can be reduced.

【0018】また、前記(8)の工程[熱酸化膜(シリコン
酸化膜)を形成する工程]において、RTPを用いるこ
とにより、入出炉時間を含めた酸化工程でのトータル熱
処理時間を短縮することができ、これにより、格子不整
合に起因する歪みによる結晶欠陥の発生に対して、熱処
理マージンを拡大することが可能となる作用効果が生じ
る。
Further, in the step (8) [the step of forming a thermal oxide film (silicon oxide film)], the use of RTP can reduce the total heat treatment time in the oxidation step including the entry and exit furnace time. As a result, there is an operational effect that the heat treatment margin can be increased with respect to the occurrence of crystal defects due to strain due to lattice mismatch.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る半導体装置の
製造方法の実施形態について、図1を参照して詳細に説
明する。なお、図1は、本発明の半導体装置の製造方法
の第1の実施形態を説明する図であって、工程A〜工程
Cからなる製造工程断面図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described below in detail with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram illustrating a first embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, and is a cross-sectional view of a manufacturing process including steps A to C.

【0020】(第1の実施形態)この第1の実施形態に
係る製造方法では、まず、前記従来の製造方法と同様の
工程を経て、ベース層11を形成した後(前掲の図2の
工程A〜工程Cおよび工程Cに続く図3の工程D参
照)、図1の工程Aに示すように、酸化膜4dを形成す
る。この酸化膜4dの形成方法としては、ランプアニー
ル装置により、酸素雰囲気中で熱処理を行う。
(First Embodiment) In the manufacturing method according to the first embodiment, first, after forming the base layer 11 through the same steps as those of the above-mentioned conventional manufacturing method, the process shown in FIG. A to Step C and Step D of FIG. 3 following Step C), and as shown in Step A of FIG. 1, an oxide film 4d is formed. As a method for forming the oxide film 4d, heat treatment is performed in an oxygen atmosphere by a lamp annealing apparatus.

【0021】酸化膜4dの膜厚は、ベース層11との界
面を安定化させるために“数nm程度”あればよく、具
体的に説明すると、温度を“850℃”,ガスの流量比
を“水素1:酸素1:窒素20”,酸化時間を“15分
間”とし、5nmの酸化膜4dを形成する。この時、酸
化炉への入出炉時にかかる熱ストレスも注意する必要が
ある。入出炉にかかる時間は、通常、40分から60分
程度であるため、そのときの温度を“750℃程度”と
して入出炉時の熱ストレスを低減する。また、ベース層
11の表面を酸化すると、ベース層11内の不純物プロ
ファイルが変化してしまい、特に不純物にボロンを用い
た場合は、酸化膜4d中にボロンが取り込まれ、濃度が
低下してしまうという問題がある。したがって、この酸
化膜4dの膜厚としては、10nm以下にする必要があ
る。
The thickness of the oxide film 4d may be "about several nm" in order to stabilize the interface with the base layer 11. Specifically, the temperature is set to "850 ° C.""Hydrogen 1: oxygen 1: nitrogen 20" and an oxidation time of "15 minutes" are used to form a 5-nm oxide film 4d. At this time, it is also necessary to pay attention to the thermal stress applied when the furnace enters and leaves the oxidation furnace. Since the time required for the entrance and exit furnace is usually about 40 to 60 minutes, the temperature at that time is set to “about 750 ° C.” to reduce the thermal stress during the entrance and exit. In addition, when the surface of the base layer 11 is oxidized, the impurity profile in the base layer 11 changes. In particular, when boron is used as the impurity, boron is taken into the oxide film 4d and the concentration decreases. There is a problem. Therefore, the thickness of oxide film 4d needs to be 10 nm or less.

【0022】次に、図1の工程Bに示すように、厚さ
0.1μm程度の酸化膜4cをCVD法により形成した
後、厚さ50nm程度の窒化膜8bを形成し、異方性エ
ッチングによりエッチバックして酸化膜4cを露出さ
せ、開口部9の側壁にサイドウオールを形成する。次
に、等方性エッチングにより、露出した酸化膜4c,酸
化膜4dを選択的にエッチングし、ベース層11を露出
させる。酸化膜4cの膜厚は、窒化膜8bのエッチバッ
ク時のオーバーエッチによりベース層11が露出するこ
とがないように選ぶ必要がある。
Next, as shown in step B of FIG. 1, an oxide film 4c having a thickness of about 0.1 μm is formed by a CVD method, and a nitride film 8b having a thickness of about 50 nm is formed. Then, the oxide film 4c is exposed to form a sidewall on the side wall of the opening 9. Next, the exposed oxide films 4c and 4d are selectively etched by isotropic etching to expose the base layer 11. The thickness of the oxide film 4c needs to be selected so that the base layer 11 is not exposed by overetching at the time of etching back the nitride film 8b.

【0023】次に、図1の工程Cに示すように、n型不
純物を含む多結晶シリコン膜7cを厚さ0.2μm程度
で成長した後、熱処理を加えてベース層11にn型不純
物を拡散し、エミッタ領域12を形成する。(なお、n
型不純物としては、リン,砒素,アンチモンを用いるこ
とができる。) 続いて、多結晶シリコン膜7cをエミッタ電極としてパ
ターニングして、図1の工程Cに示す半導体装置を製造
する。
Next, as shown in step C of FIG. 1, a polycrystalline silicon film 7c containing an n-type impurity is grown to a thickness of about 0.2 μm, and a heat treatment is applied to the base layer 11 to deposit the n-type impurity. It diffuses to form the emitter region 12. (Note that n
Phosphorus, arsenic, and antimony can be used as the type impurities. Subsequently, the polycrystalline silicon film 7c is patterned as an emitter electrode to manufacture the semiconductor device shown in the step C of FIG.

【0024】この第1の実施形態に係る製造方法によれ
ば、エミッタ−ベース間のリーク電流を低減でき、高信
頼性のバイポーラトランジスタを実現できる。その理由
は、ベース−エミッタ接合部表面に熱酸化膜(図1の工
程Cにおける酸化膜4d参照)が形成されるため、CV
D法により形成された酸化膜と比較して、酸化膜とのシ
リコン界面が安定し、界面準位が減少するからである。
According to the manufacturing method of the first embodiment, the leakage current between the emitter and the base can be reduced, and a highly reliable bipolar transistor can be realized. The reason is that a thermal oxide film (see oxide film 4d in step C in FIG. 1) is formed on the surface of the base-emitter junction, so that the CV
This is because the silicon interface with the oxide film is stabilized and the interface state is reduced as compared with the oxide film formed by the method D.

【0025】(第2の実施形態)本発明の第2の実施形
態は、前記第1の実施形態の酸化膜4dを形成する工程
において、RTP(rapid thermal process)を用いる方
法である。ランプ加熱によるRTPでは、入出炉の温度
を200℃程度にし、入炉後の昇温を1秒間に100℃
から150℃程度にすることで、入出炉時間を2分から
5分程度にすることができ、酸化工程におけるトータル
の熱ストレスを大幅に低減することが可能となる。具体
的には、930℃,5分間のドライ酸化で、3nmの酸
化膜を形成することができる。
(Second Embodiment) A second embodiment of the present invention is a method using an RTP (rapid thermal process) in the step of forming the oxide film 4d of the first embodiment. In the RTP by lamp heating, the temperature of the inlet / outlet furnace is set to about 200 ° C., and the temperature after the inlet is raised to 100 ° C./sec.
By setting the temperature to about 150 ° C., the inlet and outlet furnace time can be reduced to about 2 to 5 minutes, and the total thermal stress in the oxidation step can be greatly reduced. Specifically, a 3-nm oxide film can be formed by dry oxidation at 930 ° C. for 5 minutes.

【0026】この第2の実施形態では、酸化装置への入
出炉時を含めたトータルの熱ストレスを低減することが
でき、そのため、ベース層のGe濃度及び膜厚の選択範
囲が広がり、プロセス設計の自由度を拡大することがで
きる。
In the second embodiment, the total thermal stress including the time of the furnace entering and exiting the oxidizing apparatus can be reduced. Therefore, the selection range of the Ge concentration and the film thickness of the base layer is expanded, and the process design is improved. Degree of freedom can be expanded.

【0027】[0027]

【発明の効果】本発明は、以上詳記したとおり、ベース
層を構成するGeを含むエピタキシャル層の表面を酸化
し、シリコン酸化膜(熱酸化膜)を形成することを特徴と
し、これにより、エミッタ−ベース間のリーク電流を低
減でき、高い信頼性を有する半導体装置(バイポーラト
ランジスタ)を実現できるという効果を奏する。その理
由は、ベース−エミッタ接合部表面に熱酸化膜が形成さ
れるため、CVD法により形成された酸化膜と比較し
て、酸化膜とのシリコン界面が安定し、界面準位が減少
するからである。
As described in detail above, the present invention is characterized in that the surface of the Ge-containing epitaxial layer constituting the base layer is oxidized to form a silicon oxide film (thermal oxide film). This has the effect of reducing the leakage current between the emitter and the base and realizing a highly reliable semiconductor device (bipolar transistor). The reason is that a thermal oxide film is formed on the surface of the base-emitter junction, so that the silicon interface with the oxide film is more stable and the interface state is reduced as compared with the oxide film formed by the CVD method. It is.

【0028】また、本発明は、上記エピタキシャル層の
表面を酸化する手段として、ランプ加熱を用いたRTP
(rapid thermal process)により、低温(930℃以下)
で酸化することを特徴とし、これにより、ベース層のG
e濃度及び膜厚の選択範囲が広がり、プロセス設計の自
由度を拡大することができるという効果を奏する。その
理由は、ベース−エミッタ接合部表面のシリコン酸化膜
(熱酸化膜)形成にRTPを用いることにより、入出炉時
間を含めた酸化工程でのトータル熱処理時間を短縮でき
るからである。
Also, the present invention provides a method for oxidizing the surface of the above-mentioned epitaxial layer by using RTP using lamp heating.
(rapid thermal process), low temperature (below 930 ℃)
Oxidation at the base layer, whereby G of the base layer is
There is an effect that the selection range of the e-concentration and the film thickness is expanded, and the degree of freedom of the process design can be increased. The reason is that the silicon oxide film on the base-emitter junction surface
This is because the use of RTP for forming the (thermal oxide film) makes it possible to reduce the total heat treatment time in the oxidation step, including the time for entering and exiting the furnace.

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

【図1】本発明の半導体装置の製造方法に係る第1の実
施形態を説明する図であって、工程A〜工程Cからなる
製造工程断面図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a first embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, and is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process including processes A to C;

【図2】従来の製造方法を説明する図であって、工程A
〜工程Cよりなる製造工程順断面図である。
FIG. 2 is a view for explaining a conventional manufacturing method, and shows a process A;
FIG. 10 is a sectional view in order of a manufacturing process including Steps C to C.

【図3】図2の工程Cに続く工程D〜工程Fよりなる製
造工程順断面図である。
3 is a cross-sectional view in the order of the manufacturing process, which includes a process D to a process F following the process C in FIG. 2;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 P型半導体基板 2 N型埋込層 3 N型エピタキシャル層 4a,4b,4c,4d 酸化膜 5 素子分離用溝 6 コレクタ引き出し領域 7a,7b,7c 多結晶シリコン膜 8a,8b 窒化膜 9 開口部 10 庇部 11 ベ−ス層 12 エミッタ領域 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 P-type semiconductor substrate 2 N-type buried layer 3 N-type epitaxial layer 4a, 4b, 4c, 4d Oxide film 5 Element isolation groove 6 Collector extraction region 7a, 7b, 7c Polycrystalline silicon film 8a, 8b Nitride film 9 Opening Part 10 Eave part 11 Base layer 12 Emitter region

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/33 - 29/331 H01L 29/73 - 29/737 Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/33-29/331 H01L 29/73-29/737

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】(1) 一導電型シリコン基板に逆導電型のコ
レクタ埋め込み電極を形成した後、逆導電型の第1のエ
ピタキシャル層を成長する工程と、 (2) 前記第1のエピタキシャル層上に第2の絶縁膜を設
ける工程と、 (3) 前記第2の絶縁膜上に第1の導電膜を設け、ベース
引き出し電極としてパターニングすると共に、ベース形
成領域上にも残存するよう選択的にエッチングする工程
と、 (4) 第3の絶縁膜を少なくとも前記第1の導電膜上に設
ける工程と、 (5) 少なくとも前記第2の絶縁膜に達するベース形成用
開口部を設ける工程と、 (6) 前記開口部に露出した前記第2の絶縁膜をエッチン
グし、前記第1のエピタキシャル層を露出させ、更にエ
ッチングして庇部を形成する工程と、 (7)露出した前記第1のエピタキシャル層上に、少なく
とも一部の領域で一導電型不純物と10%以上の割合で
Geが含まれるSi−Ge混晶領域を含む第2のエピタ
キシャル層を形成すると同時に、前記開口部及び庇部に
おいて露出した前記第1の導電膜表面にも、少なくとも
一部の領域で一導電型不純物と10%以上の割合でGe
が含まれるSi−Ge混晶領域を含む多結晶層を設け
て、前記第1の導電膜と第2のエピタキシャル層が前記
多結晶層を介して接続される工程と、 (8) 前記第2のエピタキシャル層表面を酸化し、シリコ
ン酸化膜を形成する工程と、 (9) 第4の絶縁膜を全面に形成した後、異方性のエッチ
ングにより前記開口部側壁に残す工程と、 (10) 前記開口部の底部に前記第2のエピタキシャル層
を露出させる工程と、 (11) 露出した前記第2のエピタキシャル層に逆導電型
不純物を導入し、エミッタ領域を形成する工程と、 を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
1. A step of: (1) forming a reverse-conductivity-type collector buried electrode on a one-conductivity-type silicon substrate, and then growing a reverse-conductivity-type first epitaxial layer; and (2) the first epitaxial layer. (3) providing a first conductive film on the second insulating film and patterning it as a base lead electrode, and selectively forming a second conductive film on the base forming region. (4) providing a third insulating film on at least the first conductive film; and (5) providing a base forming opening reaching at least the second insulating film. (6) a step of etching the second insulating film exposed in the opening, exposing the first epitaxial layer, and further etching to form an eaves portion; (7) a step of forming the exposed first Less on the epitaxial layer
In some areas, it is one conductivity type impurity and more than 10%
Second epitaxy including Si-Ge mixed crystal region including Ge
At the same time as forming the axial layer,
At least on the surface of the first conductive film exposed at
In some regions, one conductivity type impurity and Ge at a rate of 10% or more are used.
Providing a polycrystalline layer including a Si-Ge mixed crystal region containing
The first conductive film and the second epitaxial layer
A step which is connected via the polycrystalline layer, (8) oxidizing the second epitaxial layer surface, forming a silicon oxide film, after forming on the entire surface (9) fourth insulating film, (10) exposing the second epitaxial layer at the bottom of the opening; and (11) applying a reverse conductivity to the exposed second epitaxial layer. A method of introducing a type impurity to form an emitter region.
【請求項2】 前記(8)の工程において、第2のエピタ
キシャル層表面を、ランプ加熱を用いたRTP(rapid t
hermal process)により、930℃以下の温度で酸化す
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. In the step (8), the surface of the second epitaxial layer is subjected to RTP (rapid tapping) using lamp heating.
The method according to claim 1, wherein oxidation is performed at a temperature of 930 ° C. or less by a hermal process.
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