JP3376134B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、例えばバイポーラトラ
ンジスタ等の半導体装置の製造方法に関するものであ
る。The present invention relates, for example, relates to manufacturing methods of a semiconductor equipment such as a bipolar transistor.
【0002】[0002]
【従来の技術】バイポーラトランジスタは、高速性・高
駆動性に優れた半導体装置のひとつであることは広く知
られていることであり、バイポーラトランジスタのデバ
イス性能向上のためにデバイス構造の工夫がなされてき
た。2. Description of the Related Art It is widely known that a bipolar transistor is one of the semiconductor devices excellent in high speed and high drivability, and a device structure has been devised to improve the device performance of the bipolar transistor. Came.
【0003】バイポーラトランジスタのコレクタはその
抵抗が低く、かつ反対導電型の基板との容量が小さいこ
とが、高周波動作する上で要求される。The collector of the bipolar transistor is required to have a low resistance and a small capacitance with the substrate of the opposite conductivity type for high frequency operation.
【0004】図16は従来のバイポーラトランジスタの
構造を示す一部断面図である。この図において、1はP
型のシリコン基板からなる基板、2はこの基板1上に形
成された厚さ約3μmのN型の高濃度領域からなるコレ
クタ埋込み層、3はこのコレクタ埋込み層2上に形成さ
れた厚さ約1μmのN型のコレクタエピタキシャル層で
ある。4はこのコレクタエピタキシャル層3を貫通して
コレクタ埋込み層2に至るN型の高濃度領域からなるコ
レクタ引出し層である。FIG. 16 is a partial sectional view showing the structure of a conventional bipolar transistor. In this figure, 1 is P
Substrate 2 made of a positive type silicon substrate, 2 is a collector burying layer formed on the substrate 1 and made of an N-type high concentration region having a thickness of about 3 μm, and 3 is a thickness formed on the collector burying layer 2. It is a 1 μm N-type collector epitaxial layer. Reference numeral 4 is a collector extraction layer formed of an N-type high concentration region that penetrates the collector epitaxial layer 3 and reaches the collector buried layer 2.
【0005】5はこのコレクタエピタキシャル層3に形
成され、基板1にまで達する素子分離領域で、コレクタ
エピタキシャル層3及びコレクタ埋込み層2を貫通し、
基板1にまで達する第1の溝5aの底部に形成されたチ
ャネルカット領域5bと、第1の溝5a内に充填された
CVD酸化膜又はポリシリコン膜等からなる充填材5c
と、この充填材の周囲に設けられたCVD酸化膜5dと
によって構成されている。Reference numeral 5 denotes an element isolation region formed in the collector epitaxial layer 3 and reaching the substrate 1, which penetrates the collector epitaxial layer 3 and the collector buried layer 2.
A channel cut region 5b formed at the bottom of the first groove 5a reaching the substrate 1 and a filling material 5c made of a CVD oxide film, a polysilicon film or the like filled in the first groove 5a.
And a CVD oxide film 5d provided around this filling material.
【0006】6はコレクタエピタキシャル層3上に形成
された厚み約0.5μmのフィールド酸化膜、7はこの
フィールド酸化膜6間に形成されたP型の外部ベース領
域、8はこの外部ベース領域7に挟持されたP型の真性
ベース領域、9はこの真性ベース領域7上に形成された
N型のエミッタ領域である。Reference numeral 6 is a field oxide film having a thickness of about 0.5 μm formed on the collector epitaxial layer 3, 7 is a P-type external base region formed between the field oxide films 6, and 8 is this external base region 7. A P-type intrinsic base region sandwiched between and is an N-type emitter region formed on the intrinsic base region 7.
【0007】10はポリシリコン膜からなる上記外部ベ
ース領域7と電気的に接続された外部ベース電極、11
はこの外部ベース電極10上に形成され、例えばCVD
酸化膜等の絶縁物からなる第1の絶縁膜、12は上記外
部ベース電極10の側壁を覆うように形成されたCVD
酸化膜等の絶縁物からなるサイドウォールスペーサ、1
3は上記エミッタ領域9上に形成され、ポリシリコン膜
等の導体物からなるエミッタ電極である。Reference numeral 10 denotes an external base electrode which is electrically connected to the external base region 7 made of a polysilicon film, and 11
Is formed on this external base electrode 10, and is formed by CVD, for example.
The first insulating film 12 made of an insulating material such as an oxide film is formed by CVD so as to cover the side wall of the external base electrode 10.
Sidewall spacers made of an insulator such as an oxide film, 1
3 is an emitter electrode formed on the emitter region 9 and made of a conductor such as a polysilicon film.
【0008】14はこのエミッタ電極13上に形成さ
れ、CVD酸化膜等の絶縁物からなる第1の層間絶縁
膜、15はこの第1の層間絶縁膜14上に形成され、C
VD酸化膜等の絶縁物からなる第2の層間絶縁膜、16
は第1の層間絶縁膜14と第2の層間絶縁膜15とフィ
ールド酸化膜6とに形成された開口部である電極引出し
孔で、17はこの電極引出し孔16を介して各電極と電
気的に接続されるアルミニウム等の導体物からなる配線
である。A first interlayer insulating film 14 is formed on the emitter electrode 13 and is made of an insulating material such as a CVD oxide film, and 15 is formed on the first interlayer insulating film 14.
A second interlayer insulating film made of an insulating material such as a VD oxide film, 16
Is an electrode lead-out hole which is an opening formed in the first interlayer insulating film 14, the second interlayer insulating film 15 and the field oxide film 6, and 17 is electrically connected to each electrode through the electrode lead-out hole 16. The wiring is made of a conductor such as aluminum and connected to.
【0009】上記のように構成されたバイポーラトラン
ジスタの製造方法について、図17〜図23を用いて以
下説明する。図17〜図23は、従来のバイポーラトラ
ンジスタの製造工程を順次示した製造工程図である。A method of manufacturing the bipolar transistor configured as described above will be described below with reference to FIGS. 17 to 23 are manufacturing process diagrams sequentially showing manufacturing processes of a conventional bipolar transistor.
【0010】まず、図17に示されるように、基板1の
深さ約3μmにN型のアンチモン又は砒素等を3×10
20コ/cm3の高濃度に拡散させ、コレクタ埋込み層
2を形成し、次にN型の不純物である燐又は砒素等を含
むコレクタエピタキシャル層3を表面に厚み1μmとな
るように成長させる。First, as shown in FIG. 17, 3 × 10 of N-type antimony or arsenic or the like is formed at a depth of about 3 μm of the substrate 1.
A collector buried layer 2 is formed by diffusing it to a high concentration of 20 co / cm 3 , and then a collector epitaxial layer 3 containing N-type impurities such as phosphorus or arsenic is grown to a thickness of 1 μm on the surface.
【0011】次に、図18に示されるように、コレクタ
エピタキシャル層3の表面に厚さ約50nmの熱酸化膜
18を形成した後、厚さ約0.2μmの窒化膜19を堆
積し、次いで厚さ約1μmのCVD酸化膜20を堆積す
る。次に、通常の写真蝕刻技術で素子分離領域5となる
領域のみ開口部となるレジストマスクを形成し、熱酸化
膜18と窒化膜19とCVD酸化膜20とをエッチング
する。次に、CVD酸化膜20をマスクとしてコレクタ
エピタキシャル層3及びコレクタ埋込み層2をエッチン
グし、基板1まで達する第1の溝5aを開孔する。次
に、水蒸気雰囲気中にて熱処理を行うことによって、第
1の溝5aの周囲に約0.1μmの熱酸化膜(図示せ
ず)が形成される。この熱酸化は第1の溝5aのエッチ
ングダメージを除去するための犠牲酸化である。次に、
P型不純物である例えば硼素を加速電圧50KeV、注
入量1×1013/cm2でイオン注入し、チャネルカ
ット領域5bを形成し、その後、第1の溝5aの熱酸化
膜を除去する。Next, as shown in FIG. 18, a thermal oxide film 18 having a thickness of about 50 nm is formed on the surface of the collector epitaxial layer 3, and then a nitride film 19 having a thickness of about 0.2 μm is deposited. A CVD oxide film 20 having a thickness of about 1 μm is deposited. Next, a resist mask having an opening only in the region to be the element isolation region 5 is formed by a normal photo-etching technique, and the thermal oxide film 18, the nitride film 19 and the CVD oxide film 20 are etched. Next, the collector epitaxial layer 3 and the collector burying layer 2 are etched using the CVD oxide film 20 as a mask, and the first groove 5a reaching the substrate 1 is opened. Then, a thermal oxide film (not shown) of about 0.1 μm is formed around the first groove 5a by performing heat treatment in a steam atmosphere. This thermal oxidation is sacrificial oxidation for removing the etching damage of the first groove 5a. next,
P-type impurities such as boron are ion-implanted at an acceleration voltage of 50 KeV and an implantation amount of 1 × 10 13 / cm 2 to form a channel cut region 5b, and then the thermal oxide film of the first groove 5a is removed.
【0012】次に、厚さ約0.1μmのCVD酸化膜5
dを堆積した後、ポリシリコン膜又はCVD酸化膜等の
充填材5cを例えば1.6μmと厚く堆積した後、エッ
チバック法を施し、充填材5cにて第1の溝5aを満た
す。このとき窒化膜19は、充填材5cのエッチバック
時の表面を保護する。尚、充填材5cがCVD酸化膜な
らCVD酸化膜5dを特に設ける必要はない。次に、窒
化膜19と熱酸化膜18を順に除去し、熱酸化法又はC
VD法にて厚さ約0.5μmのフィールド酸化膜6を形
成する(図19)。Next, the CVD oxide film 5 having a thickness of about 0.1 μm is formed.
After depositing d, a filling material 5c such as a polysilicon film or a CVD oxide film is deposited to a thickness of, for example, 1.6 μm, and then an etchback method is performed to fill the first groove 5a with the filling material 5c. At this time, the nitride film 19 protects the surface of the filling material 5c during etching back. If the filling material 5c is a CVD oxide film, the CVD oxide film 5d need not be provided. Next, the nitride film 19 and the thermal oxide film 18 are sequentially removed, and the thermal oxidation method or C
A field oxide film 6 having a thickness of about 0.5 μm is formed by the VD method (FIG. 19).
【0013】次に、図20に示されるように、窒化膜2
1を堆積し、コレクタ引出し層4となる領域のみ開孔す
る。この開孔部22を通して、N型不純物である燐等を
イオン注入し、高濃度領域であるコレクタ引出し層4を
形成する。Next, as shown in FIG. 20, the nitride film 2
1 is deposited and only the region to be the collector extraction layer 4 is opened. N-type impurities such as phosphorus are ion-implanted through the openings 22 to form the collector extraction layer 4 which is a high concentration region.
【0014】次に図21に示されるように、この開孔部
22を熱酸化等による酸化膜でふさいだ後窒化膜21を
除去し、後にベース領域8となる領域上のフィールド酸
化膜6をエッチング除去し、その後、ポリシリコン膜を
堆積し、このポリシリコン膜にP型不純物である例えば
硼素を加速電圧10KeV注入量4×1015/cm2
にてイオン注入する。その後、このポリシリコン膜上に
CVD酸化膜からなる第1の絶縁膜11を約0.2μm
堆積する。次に、ベース引出し電極10形状のレジスト
パターンを形成した後、第1の絶縁膜11とポリシリコ
ン膜をエッチングし、レジストを除去し、ベース引出し
電極10を形成する。次に、後に真性ベース領域及びエ
ミッタ領域となる領域23に真性ベース用のP型不純物
である例えばBF2を加速電圧30KeV、注入量8×
1013/cm2にてイオン注入する。Next, as shown in FIG. 21, the opening 22 is covered with an oxide film formed by thermal oxidation or the like, and then the nitride film 21 is removed to form a field oxide film 6 on a region which will be a base region 8 later. After removing by etching, a polysilicon film is deposited, and a P-type impurity such as boron is accelerated into the polysilicon film at an acceleration voltage of 10 KeV and an implantation amount of 4 × 10 15 / cm 2.
Ion implantation at. After that, a first insulating film 11 made of a CVD oxide film is formed on the polysilicon film by about 0.2 μm.
accumulate. Next, after forming a resist pattern in the shape of the base extraction electrode 10, the first insulating film 11 and the polysilicon film are etched, the resist is removed, and the base extraction electrode 10 is formed. Then, for example, BF 2 which is a P-type impurity for the intrinsic base is accelerated into the region 23 which will be an intrinsic base region and an emitter region later, with an acceleration voltage of 30 KeV and an implantation amount of 8 ×.
Ion implantation is performed at 10 13 / cm 2 .
【0015】次に、図22に示されるように、CVD法
にて厚さ約0.2μmのCVD酸化膜を全面に堆積した
後、全面エッチングすることにより、ベース引出し電極
10の側壁に幅0.15μmのサイドウォールスペーサ
12が形成される。Next, as shown in FIG. 22, a CVD oxide film having a thickness of about 0.2 μm is deposited on the entire surface by the CVD method, and then the entire surface is etched, so that the width of the sidewall of the base extraction electrode 10 is reduced to zero. The sidewall spacer 12 having a thickness of 0.15 μm is formed.
【0016】次に、図23に示されるように、全面にエ
ミッタ電極13となるポリシリコン膜を例えば約0.2
μm堆積し、このポリシリコン膜にN型の不純物である
砒素を加速電圧50KeV、注入量1×1016/cm
2にてイオン注入し、エミッタ電極13となるレジスト
マスクを形成後エッチングし、レジストマスクを除去す
ることにより、エミッタ電極13が形成される。次に、
全面に不純物無添加のCVD酸化膜を例えば厚さ約0.
1μm堆積した後、燐や硼素等の不純物を添加したCV
D酸化膜を例えば厚さ1.6μm堆積する。この複合C
VD酸化膜である第1の層間絶縁膜14を堆積した後、
800〜900℃の熱処理を数十分間実施することによ
って、第1の層間絶縁膜14を流動化させて平坦度を向
上させるとともに、外部ベース電極10及びエミッタ電
極13を形成するポリシリコンより各々の不純物を拡散
させ、外部ベース領域7と真性ベース領域8及びエミッ
タ領域9を形成する。Next, as shown in FIG. 23, a polysilicon film to be the emitter electrode 13 is formed on the entire surface by, for example, about 0.2.
μm deposited, and arsenic, which is an N-type impurity, is accelerated into this polysilicon film at an acceleration voltage of 50 KeV and an implantation amount of 1 × 10 16 / cm
Ion implantation is performed at 2 to form a resist mask to be the emitter electrode 13 and then etching is performed to remove the resist mask, whereby the emitter electrode 13 is formed. next,
A CVD oxide film with no impurities added is formed on the entire surface to a thickness of,
After depositing 1 μm, CV with impurities such as phosphorus and boron added
A D oxide film is deposited to a thickness of 1.6 μm, for example. This compound C
After depositing the first interlayer insulating film 14 which is a VD oxide film,
By performing the heat treatment at 800 to 900 ° C. for several tens of minutes, the first interlayer insulating film 14 is fluidized to improve the flatness, and at the same time, the polysilicon for forming the external base electrode 10 and the emitter electrode 13 is formed. Are diffused to form an external base region 7, an intrinsic base region 8 and an emitter region 9.
【0017】次に、第2の層間絶縁膜15である不純物
無添加のCVD酸化膜を全面に堆積した後、各電極上に
電極引出し孔16を形成し、アルミニウムなどの金属膜
を堆積し、配線パターンにパターニングし、図16に示
されるバイポーラトランジスタが完成する。Next, after depositing a CVD oxide film which is the second interlayer insulating film 15 without addition of impurities, an electrode lead-out hole 16 is formed on each electrode, and a metal film such as aluminum is deposited, A wiring pattern is patterned to complete the bipolar transistor shown in FIG.
【0018】[0018]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たように構成された従来のバイポーラトランジスタにお
いては、コレクタ埋込み層2が高濃度拡散層によって形
成されているため、コレクタ抵抗値を低下させることに
は限度がある。さらに、バイポーラトランジスタを高周
波動作させるために、素子間の分離を第1の溝5a内に
絶縁体を埋め込んだトレンチ分離として、コレクタエピ
タキシャル層3と半導体基板1間の基板容量を低減して
いるにもかかわらず、コレクタ埋込み層2と半導体基板
1間の基板容量が存在する。従って、コレクタ抵抗値及
び基板容量が十分低減できず、半導体装置の低消費電力
化及び高速化を達成できないという課題が生じている。However, in the conventional bipolar transistor configured as described above, since the collector buried layer 2 is formed of the high concentration diffusion layer, it is difficult to reduce the collector resistance value. There is a limit. Further, in order to operate the bipolar transistor at a high frequency, the isolation between the elements is made into a trench isolation in which an insulator is embedded in the first groove 5a to reduce the substrate capacitance between the collector epitaxial layer 3 and the semiconductor substrate 1. Nevertheless, there is a substrate capacitance between the collector buried layer 2 and the semiconductor substrate 1. Therefore, there is a problem that the collector resistance value and the substrate capacitance cannot be sufficiently reduced, and the low power consumption and high speed of the semiconductor device cannot be achieved.
【0019】本発明は斯かる課題を解決するためになさ
れたもので、コレクタ領域に生じる寄生抵抗及び寄生容
量の値を低くすることによって、高周波特性に優れ高速
動作で低消費電力化が図られた半導体装置を得るととも
に、その半導体装置の製造方法を提供することを目的と
する。The present invention has been made in order to solve such a problem. By lowering the values of parasitic resistance and parasitic capacitance generated in the collector region, excellent high frequency characteristics are achieved, and high speed operation and low power consumption are achieved. It is an object of the present invention to obtain a semiconductor device and a method for manufacturing the semiconductor device.
【0020】[0020]
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1記載の
半導体装置の製造方法は、第1の半導体基板に溝を形成
し、この溝内に高融点金属層又はシリサイド膜を埋め込
む工程と、この溝が形成された上記第1の半導体基板の
表面に高融点金属層又はシリサイド膜からなるコレクタ
埋込み金属層を堆積する工程と、このコレクタ埋込み金
属層又は第2の半導体基板上に絶縁層を堆積する工程
と、この絶縁層を介して上記第1の半導体基板上に形成
した上記コレクタ埋込み金属層と上記第2の半導体基板
の一主面が対向するように貼り合わせる工程と、上記第
1の半導体基板の背面をエッチングして溝内の高融点金
属層又はシリサイド膜が露出するまで薄膜化し、コレク
タ領域を形成する工程とを備えたことを特徴とするもの
である。The method according to claim 1, wherein the SUMMARY OF THE INVENTION The present invention includes the steps of forming a groove in the first semiconductor substrate, embedding the refractory metal layer or silicide layer in the groove A step of depositing a high-melting-point metal layer or a collector-embedded metal layer made of a silicide film on the surface of the first semiconductor substrate in which the groove is formed, and an insulating layer on the collector-embedded metal layer or the second semiconductor substrate. And depositing the collector-embedded metal layer formed on the first semiconductor substrate via the insulating layer so that one main surface of the second semiconductor substrate faces each other. And a thin film until the refractory metal layer or the silicide film in the groove is exposed to form a collector region.
【0021】また、本発明の請求項2記載の半導体装置
の製造方法は、第1の半導体基板に溝を形成し、この溝
内に高融点金属層又はシリサイド膜を埋め込む工程と、
この溝が形成された上記第1の半導体基板の表面に高融
点金属層又はシリサイド膜からなるコレクタ埋込み金属
層を堆積する工程と、第1の半導体基板上の素子が形成
されない外周領域の上記コレクタ埋込み金属層を除去す
る工程と、このコレクタ埋込み金属層の除去工程後の第
1の半導体基板上、又は第2の半導体基板上に絶縁層を
堆積する工程と、この絶縁層を介して上記第1の半導体
基板上に形成した上記コレクタ埋込み金属層と上記第2
の半導体基板の一主面が対向するように貼り合わせる工
程と、上記第1の半導体基板の背面をエッチングして溝
内の高融点金属層又はシリサイド膜が露出するまで薄膜
化し、コレクタ領域を形成する工程とを備えたことを特
徴とするものである。According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, which comprises forming a groove in the first semiconductor substrate and filling the groove with a refractory metal layer or a silicide film.
A step of depositing a collector-buried metal layer made of a refractory metal layer or a silicide film on the surface of the first semiconductor substrate in which the groove is formed, and the collector in the outer peripheral region where no element is formed on the first semiconductor substrate. A step of removing the buried metal layer, a step of depositing an insulating layer on the first semiconductor substrate or the second semiconductor substrate after the step of removing the collector buried metal layer, and a step of depositing the insulating layer via the insulating layer. The collector-buried metal layer formed on the first semiconductor substrate and the second
And a step of laminating the semiconductor substrate so that the main surfaces thereof face each other, and the back surface of the first semiconductor substrate is etched to form a thin film until the refractory metal layer or the silicide film in the groove is exposed to form a collector region. And a step of performing.
【0022】さらに、本発明の請求項3記載の半導体装
置の製造方法は、第1の半導体基板に溝を形成し、この
溝内に高融点金属層又はシリサイド膜を埋め込む工程
と、この溝が形成された上記第1の半導体基板の表面に
高融点金属層又はシリサイド膜からなるコレクタ埋込み
金属層を堆積する工程と、上記第1の半導体基板上のコ
レクタ埋込み金属層を所望パターンにパターニングする
工程と、この所望パターンが形成された上記第1の半導
体基板の表面、又は第2の半導体基板の表面に絶縁層を
堆積する工程と、この絶縁層を介して上記第1の半導体
基板上に形成した上記コレクタ埋込み金属層と上記第2
の半導体基板の一主面が対向するように貼り合わせる工
程と、上記第1の半導体基板の背面をエッチングして溝
内の高融点金属層又はシリサイド膜が露出するまで薄膜
化し、コレクタ領域を形成する工程とを備えたことを特
徴とするものである。Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the third aspect of the present invention, a step of forming a groove in the first semiconductor substrate, filling the groove with a refractory metal layer or a silicide film, and forming the groove Depositing a collector-embedded metal layer made of a refractory metal layer or a silicide film on the surface of the formed first semiconductor substrate, and patterning the collector-embedded metal layer on the first semiconductor substrate into a desired pattern And a step of depositing an insulating layer on the surface of the first semiconductor substrate or the surface of the second semiconductor substrate on which the desired pattern is formed, and forming on the first semiconductor substrate via the insulating layer. The collector-buried metal layer and the second
And a step of laminating the semiconductor substrate so that the main surfaces thereof face each other, and the back surface of the first semiconductor substrate is etched to form a thin film until the refractory metal layer or the silicide film in the groove is exposed to form a collector region. And a step of performing.
【0023】[0023]
【作用】本発明の請求項1記載の半導体装置の製造方法
においては、第1の半導体基板に溝が形成され、この溝
内に高融点金属層又はシリサイド膜が埋め込まれた後、
この基板の背面より薄膜化することによりコレクタ領域
が形成され、この薄膜化する工程の終点を、上記溝内に
埋め込まれた高融点金属層、又はシリサイド膜が露出し
た状態とすることにより、薄膜化の終点を容易に判断で
きるとともに、コレクタ領域の厚み、第1の半導体基板
内及び第1の半導体基板毎のばらつきを抑制できる。ま
た、コレクタ領域の下面にコレクタ埋込み金属層と、こ
のコレクタ埋込み金属層と電気的に接続された高融点金
属層又はシリサイド膜からなるコレクタ引出し電極とが
形成されているので、コレクタ抵抗を低減することがで
きる。また、コレクタ埋込み金属層と基板間には、コレ
クタ埋込み絶縁層が形成されているため、寄生容量を低
減することができる。 In the method of manufacturing a semiconductor device according to the first aspect of the present invention, a groove is formed in the first semiconductor substrate, and after the refractory metal layer or the silicide film is filled in the groove,
The collector region is formed by thinning from the back surface of the substrate, and the end point of the thinning process is to expose the refractory metal layer or the silicide film embedded in the groove to form a thin film. It is possible to easily determine the end point of conversion, and suppress variations in the thickness of the collector region and within the first semiconductor substrate and among the first semiconductor substrates. Well
In addition, a metal layer buried in the collector is formed on the lower surface of the collector region.
Refractory gold electrically connected to the collector's buried metal layer
A collector extraction electrode made of a metal layer or a silicide film
Since it is formed, it is possible to reduce the collector resistance.
Wear. Also, between the collector-buried metal layer and the substrate,
The parasitic capacitance is low because the insulating layer embedded in the connector is formed.
Can be reduced.
【0024】さらに、本発明の請求項2記載の半導体装
置の製造方法においては、第1の半導体基板における素
子が形成されない外周領域よりコレクタ埋込み金属層を
除去し、コレクタ埋込み金属層を絶縁層で覆うことによ
って、コレクタ埋込み金属層の密着力を向上させ、プロ
セス途中で剥離することを防ぐ。Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the second aspect of the present invention, the collector-embedded metal layer is removed from the peripheral region of the first semiconductor substrate where the element is not formed, and the collector-embedded metal layer is formed of an insulating layer. The covering improves the adhesion of the collector-buried metal layer and prevents peeling during the process.
【0025】さらに、本発明の請求項3記載の半導体装
置の製造方法においては、コレクタ埋込み金属層を小さ
いパターンとし、絶縁層で覆うことによって、密着力を
向上させ、コレクタ埋込み金属層が剥離することを防
ぐ。Further, in the method for manufacturing a semiconductor device according to the third aspect of the present invention, the collector-embedded metal layer is formed into a small pattern and is covered with an insulating layer to improve the adhesion and to separate the collector-embedded metal layer. Prevent that.
【0026】[0026]
【実施例】実施例1.
図1は本発明の一実施例であるバイポーラトランジスタ
を示す一部断面図であって、図において、従来と同一の
ものには同一番号を符し、詳細な説明は省略する。EXAMPLES Example 1. FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a bipolar transistor according to an embodiment of the present invention. In the figure, the same parts as those of the conventional one are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
【0027】この図において、30はN型のシリコン基
板からなる第2の半導体基板としての支持基板、31は
支持基板30上に形成された例えば厚さ約1μmのCV
D酸化膜等の絶縁体からなるコレクタ埋込み絶縁層、3
2はこのコレクタ埋込み絶縁層31上に形成されたコレ
クタ埋込み金属層で、第1の高融点金属層32aとこの
第1の高融点金属層32a上に形成された第1のバリア
メタル層32bとから構成され、この実施例においては
第1の高融点金属層32aに厚さ1.5μmのWが、第
1のバリアメタル層32bには厚さ0.1μmのTiN
が用いられている。In this figure, 30 is a supporting substrate as a second semiconductor substrate made of an N type silicon substrate, 31 is a CV formed on the supporting substrate 30 and having a thickness of, for example, about 1 μm.
Collector embedded insulating layer made of an insulator such as D oxide film, 3
Reference numeral 2 denotes a collector-embedded metal layer formed on the collector-embedded insulating layer 31, which includes a first refractory metal layer 32a and a first barrier metal layer 32b formed on the first refractory metal layer 32a. In this embodiment, the first refractory metal layer 32a is made of W having a thickness of 1.5 μm, and the first barrier metal layer 32b is made of TiN having a thickness of 0.1 μm.
Is used.
【0028】33はこのコレクタ埋込み金属層32の表
面に形成されたN型の半導体からなる第1の半導体基板
1(図2及び図3参照)からなるコレクタ領域、34は
このコレクタ領域33を貫通し、コレクタ埋込み金属層
32と電気的に接続された溝型電極であるコレクタ引出
し電極で、コレクタ領域33の表面よりコレクタ埋込み
金属層32にまで到達する第2の溝34aと、この第2
の溝34aの周壁に形成された第2のバリアメタル層3
4bと、この第2のバリアメタル層34bが形成された
第2の溝34aを埋め込む第2の高融点金属層34cか
ら構成され、またこの実施例においては、第2のバリア
メタル層34bは第1のバリアメタル層32bと、第2
の高融点金属層34cは第1の高融点金属層32aとそ
れぞれ同一の材料が用いられている。Reference numeral 33 denotes a collector region made of the first semiconductor substrate 1 (see FIGS. 2 and 3) made of an N-type semiconductor formed on the surface of the collector-buried metal layer 32, and 34 penetrates the collector region 33. Then, with the collector extraction electrode, which is a groove-type electrode electrically connected to the collector-buried metal layer 32, the second groove 34a reaching the collector-buried metal layer 32 from the surface of the collector region 33, and the second groove 34a
Second barrier metal layer 3 formed on the peripheral wall of the groove 34a of
4b and a second refractory metal layer 34c filling the second groove 34a in which the second barrier metal layer 34b is formed. In the present embodiment, the second barrier metal layer 34b is formed of the second refractory metal layer 34b. The first barrier metal layer 32b and the second
The refractory metal layer 34c is made of the same material as that of the first refractory metal layer 32a.
【0029】上述したバイポーラトランジスタにおいて
は、コレクタ領域33とコレクタ埋込み絶縁層31との
間に低抵抗な第1の高融点金属層32aからなるコレク
タ埋込み金属層32が形成されているので、コレクタ電
流はこのコレクタ埋込み金属層32を介して流れるよう
になるため、従来のバイポーラトランジスタに比べてコ
レクタ領域33の寄生抵抗値が低減され、この寄生抵抗
による電圧降下が少なくなる。従って、トランジスタの
高速動作が可能となり、トランジスタの高周波数特性が
向上し、低消費電力化が達成できる。In the bipolar transistor described above, the collector buried metal layer 32 made of the first refractory metal layer 32a having a low resistance is formed between the collector region 33 and the collector buried insulating layer 31, so that the collector current is reduced. Flows through the collector-embedded metal layer 32, so that the parasitic resistance value of the collector region 33 is reduced and the voltage drop due to the parasitic resistance is reduced as compared with the conventional bipolar transistor. Therefore, high speed operation of the transistor is possible, high frequency characteristics of the transistor are improved, and low power consumption can be achieved.
【0030】さらに、この実施例のバイポーラトランジ
スタにおいては、コレクタ埋込み金属層32を貫通し、
コレクタ埋込み絶縁層31にまで到達する第1の溝5a
に絶縁体からなる充填材5cが埋め込まれた素子分離領
域5によって、素子分離が行われるためにコレクタ領域
33の底面全体にコレクタ埋込み金属層32を形成する
ことができる。従って、図16に示される従来のバイポ
ーラトランジスタのように拡散層にてコレクタ埋込み層
2を形成する場合には、コレクタエピタキシャル層3と
第1の基板1間は逆バイアス状態で使用するため空乏容
量が発生することとなるが、この実施例のバイポーラト
ランジスタにはこの容量が発生せず、大幅にコレクタ領
域33と支持基板30間の容量が低減でき、高周波動作
が可能となる。Further, in the bipolar transistor of this embodiment, the collector-buried metal layer 32 is penetrated,
First trench 5a reaching the collector-embedded insulating layer 31
Element isolation is performed by the element isolation region 5 in which the filling material 5c made of an insulator is embedded, so that the collector embedded metal layer 32 can be formed on the entire bottom surface of the collector region 33. Therefore, when the buried collector layer 2 is formed of a diffusion layer as in the conventional bipolar transistor shown in FIG. 16, the collector epitaxial layer 3 and the first substrate 1 are used in a reverse bias state, and therefore the depletion capacitance is reduced. However, this capacitance does not occur in the bipolar transistor of this embodiment, the capacitance between the collector region 33 and the support substrate 30 can be greatly reduced, and high frequency operation becomes possible.
【0031】つまり、例えばエミッタサイズが0.5μ
m×0.9μm、コレクタサイズが3.2μm×5.4
μmのトランジスタの場合、従来のバイポーラトランジ
スタでは、コレクタ抵抗が約100Ω、コレクタ基板間
容量は約5PFであったが、この実施例のバイポーラト
ランジスタにおいては、コレクタ抵抗は約60Ω、コレ
クタ・基板間容量は約1PFに低減することができる。That is, for example, the emitter size is 0.5 μ
m × 0.9 μm, collector size 3.2 μm × 5.4
In the case of a μm transistor, the conventional bipolar transistor had a collector resistance of about 100Ω and a collector-substrate capacitance of about 5 PF, but the bipolar transistor of this embodiment has a collector resistance of about 60Ω and a collector-substrate capacitance. Can be reduced to about 1 PF.
【0032】また、図16に示されるような従来のバイ
ポーラトランジスタのようにコレクタ引出し層4に拡散
層を用いる場合には不純物を少なくともコレクタエピタ
キシャル層3の厚み以上に拡散させる必要があるため基
板の表面ではコレクタエピタキシャル層3の厚みの2倍
程度、平面方向に拡散層が広がることとなるとともに、
コレクタ引出し層4と耐圧等の維持を図るためには、他
の拡散層と一定距離を確保せねばならず半導体装置を小
型化するうえで大きな障害となっていたが、この実施例
のバイポーラトランジスタにおいては、第2の溝34a
に第2のバリアメタル層34bと第2の高融点金属層が
埋め込まれた溝型電極によってコレクタ引出し電極34
を形成することによって第2の溝34aの幅は拡散層で
形成したコレクタ引出し層4の幅に比べて小さくでき、
また他の拡散層との間に一定距離を確保する必要がない
ため、素子の小型化を進めることができる。When a diffusion layer is used for the collector extraction layer 4 as in the conventional bipolar transistor as shown in FIG. 16, it is necessary to diffuse the impurities to at least the thickness of the collector epitaxial layer 3 so that the impurity concentration of the substrate is increased. On the surface, the diffusion layer spreads in the plane direction about twice the thickness of the collector epitaxial layer 3, and
In order to maintain the breakdown voltage and the like with respect to the collector extraction layer 4, it is necessary to secure a certain distance from other diffusion layers, which has been a major obstacle in downsizing the semiconductor device. In the second groove 34a
The collector extraction electrode 34 is formed by the groove type electrode in which the second barrier metal layer 34b and the second refractory metal layer are embedded in
The width of the second groove 34a can be made smaller than that of the collector extraction layer 4 formed of the diffusion layer by forming
Further, since it is not necessary to secure a constant distance from other diffusion layers, it is possible to reduce the size of the device.
【0033】次に、図2〜図9を用いて、この実施例に
おけるバイポーラトランジスタの製造方法について説明
する。図2〜図9はこのバイポーラトランジスタの製造
工程を順次示した製造工程断面図である。Next, a method of manufacturing the bipolar transistor in this embodiment will be described with reference to FIGS. 2 to 9 are manufacturing process sectional views sequentially showing the manufacturing process of the bipolar transistor.
【0034】まず、図2に示されるように、比抵抗が1
Ω・cmのN型の半導体基板1において、コレクタ引出
し電極34が形成される所定領域に、例えば深さ約1μ
mの第2の溝34aを形成し、この第2の溝34aの周
壁と半導体基板1の表面上にTiN膜からなる第2のバ
リアメタル層34bをスパッタ法又はCVD法にて堆積
する。その後、W膜等の高融点金属からなる第2の高融
点金属層34cを約1.5μm堆積することによって、
第2の溝34a内が第2の高融点金属層34cによって
埋め込まれる。First, as shown in FIG. 2, the specific resistance is 1
In the N type semiconductor substrate 1 of Ω · cm, for example, a depth of about 1 μm is formed in a predetermined region where the collector extraction electrode 34 is formed.
A second groove 34a of m is formed, and a second barrier metal layer 34b made of a TiN film is deposited on the peripheral wall of the second groove 34a and the surface of the semiconductor substrate 1 by a sputtering method or a CVD method. Then, a second refractory metal layer 34c made of refractory metal such as a W film is deposited by about 1.5 μm.
The inside of the second groove 34a is filled with the second refractory metal layer 34c.
【0035】次に、第2の高融点金属層34c及び第2
のバリアメタル層34bをエッチバック処理し、第2の
溝34a内にのみに第2の高融点金属層34cと第2の
バリアメタル層34bを残した後再び半導体基板1の表
面に第1のバリアメタル層32bであるTiN膜を約
0.1μm、第1の高融点金属層32aであるW膜を約
0.5μm順次堆積し、コレクタ埋込み金属層32を形
成し、このコレクタ埋込み層32上にCVD法にて厚み
約1μmのCVD酸化膜を堆積し、コレクタ埋込み絶縁
層31を形成する。Next, the second refractory metal layer 34c and the second refractory metal layer 34c
Of the barrier metal layer 34b is etched back to leave the second refractory metal layer 34c and the second barrier metal layer 34b only in the second groove 34a, and then the first refractory metal layer 34b is formed on the surface of the semiconductor substrate 1 again. A TiN film which is a barrier metal layer 32b and a W film which is a first refractory metal layer 32a are sequentially deposited to a thickness of about 0.1 μm and about 0.5 μm to form a collector burying metal layer 32. Then, a CVD oxide film having a thickness of about 1 μm is deposited by the CVD method to form a collector-embedded insulating layer 31.
【0036】なお、この時、第2の高融点金属層34c
の第2の溝34a上での平坦度が上記方法より劣り、後
工程でのウエハ貼り合わせの密着力は低下するものの、
第2のバリアメタル層34b及び第2の高融点金属層3
4cをエッチバックせず半導体基板1上に残存させてお
き、コレクタ埋込み金属層32として用いることも可能
である。At this time, the second refractory metal layer 34c is formed.
Although the flatness of the second groove 34a on the second groove 34a is inferior to that of the above method, and the adhesion force of wafer bonding in a later step is reduced,
Second barrier metal layer 34b and second refractory metal layer 3
It is also possible to leave 4c on the semiconductor substrate 1 without being etched back and use it as the collector-embedded metal layer 32.
【0037】次に図3に示されるように、既知のSOI
(Silicon on Insulator)ウエハ作製に用いられている
貼り合わせ技術を用いて半導体基板1と支持基板30と
を貼り合わせる。つまり、半導体基板1上のコレクタ埋
込み絶縁層31の表面と支持基板30の表面とを洗浄し
た後に、室温にてこれらの基板1、30を重ねておき、
酸素雰囲気中にて1100℃で2時間のアニールを施す
ことにより、半導体基板1と支持基板30とはコレクタ
埋込み金属層32とコレクタ埋込み絶縁層31とを介し
て貼り合わせられることとなる。Next, as shown in FIG.
(Silicon on Insulator) The semiconductor substrate 1 and the supporting substrate 30 are bonded to each other by using a bonding technique used for manufacturing a wafer. That is, after cleaning the surface of the collector-embedded insulating layer 31 and the surface of the support substrate 30 on the semiconductor substrate 1, the substrates 1 and 30 are stacked at room temperature,
By performing annealing at 1100 ° C. for 2 hours in an oxygen atmosphere, the semiconductor substrate 1 and the support substrate 30 are bonded together via the collector-embedded metal layer 32 and the collector-embedded insulating layer 31.
【0038】次に、図4に示されるように、貼り合わせ
た基板の半導体基板1側の背面を第2の溝34aの第2
のバリアメタル層34b又は第2の高融点金属層34c
が露出するまで研削研磨又はエッチングにより薄膜化す
る。ここで例えば研磨を用いた場合には、金属に対して
摩擦係数が大となる特定の研磨布−研磨剤にて研磨され
る基板を回転させる。このとき、この回転させるモータ
ー電流は研磨される材料の摩擦係数に応じて変化するた
め基板面に金属が露出するとモーター電流が増大し、こ
のモーター電流を検知することによって研磨の終点が判
断できる。従って、半導体基板1の厚みを第2の溝の深
さ34aにまで加工することが容易となり、ウエハ毎の
半導体基板1の厚みであるコレクタ領域の厚みのばらつ
きを抑えることができる。また、半導体基板1のコレク
タ引出し電極34の金属層の露出状態より研磨を調整す
ることにより、ウエハ内のコレクタ領域の厚みのばらつ
きを抑えることができる。Next, as shown in FIG. 4, the back surface of the bonded substrates on the semiconductor substrate 1 side is formed into the second groove 34a with the second groove 34a.
Barrier metal layer 34b or second refractory metal layer 34c of
To a thin film by grinding or polishing until exposed. Here, for example, when polishing is used, the substrate to be polished is rotated with a specific polishing cloth-abrasive having a large friction coefficient with respect to metal. At this time, the rotating motor current changes according to the coefficient of friction of the material to be polished, so that when the metal is exposed on the substrate surface, the motor current increases, and the end point of polishing can be determined by detecting this motor current. Therefore, the thickness of the semiconductor substrate 1 can be easily processed to the depth 34a of the second groove, and the variation in the thickness of the collector region, which is the thickness of the semiconductor substrate 1 between wafers, can be suppressed. Further, by adjusting the polishing depending on the exposed state of the metal layer of the collector extraction electrode 34 of the semiconductor substrate 1, it is possible to suppress the variation in the thickness of the collector region in the wafer.
【0039】次に、図5に示されるように、コレクタ領
域33となる半導体基板1上に厚さ約50nmの熱酸化
膜18を形成した後、厚さ約0.2μmの窒化膜19を
堆積し、次いで厚さ約1μmのCVD酸化膜20を堆積
する。次に、通常の写真蝕刻技術で素子分離領域5とな
る領域のみ開口部となるレジストマスクを形成し、熱酸
化膜18を窒化膜19とCVD酸化膜20とをエッチン
グする。次に、このCVD酸化膜20をマスクとして、
コレクタ領域33とコレクタ埋込み金属層32をエッチ
ングし、コレクタ埋込み絶縁層31にまで達する第1の
溝5aを開孔する。Next, as shown in FIG. 5, a thermal oxide film 18 having a thickness of about 50 nm is formed on the semiconductor substrate 1 to be the collector region 33, and then a nitride film 19 having a thickness of about 0.2 μm is deposited. Then, a CVD oxide film 20 having a thickness of about 1 μm is deposited. Next, a resist mask having openings only in the regions to be the element isolation regions 5 is formed by a normal photo-etching technique, and the thermal oxide film 18 and the nitride film 19 and the CVD oxide film 20 are etched. Next, using this CVD oxide film 20 as a mask,
The collector region 33 and the collector-buried metal layer 32 are etched, and the first trench 5a reaching the collector-buried insulating layer 31 is opened.
【0040】次に、図6に示されるように水蒸気雰囲気
中にて熱処理を行うことによって、第1の溝5aの周囲
に約0.1μmの熱酸化膜(図示せず)が形成される。
この熱酸化は、第1の溝5aのエッチングダメージを除
去するための犠牲酸化である。次に、この熱酸化膜を除
去した後、厚さ約0.1μmのCVD酸化膜5dを堆積
した後、ポリシリコン膜又はCVD酸化膜等の充填材5
cを例えば1.6μmと厚く堆積した後、エッチバック
法を施し、充填材5cにて第1の溝5aを満たす。この
とき、窒化膜19は充填材5cのエッチバック時の表面
を保護する。尚、充填材5cがCVD酸化膜なら、CV
D酸化膜5dを特に設ける必要はない。次に、窒化膜1
9と熱酸化膜18を順に除去し、素子分離領域5が完成
する。この素子分離領域5は第1の溝5aの底部がコレ
クタ埋込み絶縁層31にまで到達しているためチャネル
カット領域は必要ない。Next, as shown in FIG. 6, heat treatment is performed in a water vapor atmosphere to form a thermal oxide film (not shown) of about 0.1 μm around the first groove 5a.
This thermal oxidation is sacrificial oxidation for removing the etching damage of the first groove 5a. Next, after removing the thermal oxide film, a CVD oxide film 5d having a thickness of about 0.1 μm is deposited, and then a filling material 5 such as a polysilicon film or a CVD oxide film is deposited.
After thickly depositing c of 1.6 μm, for example, an etch-back method is performed to fill the first groove 5a with the filling material 5c. At this time, the nitride film 19 protects the surface of the filling material 5c during the etching back. If the filling material 5c is a CVD oxide film, CV
It is not necessary to provide the D oxide film 5d. Next, the nitride film 1
9 and the thermal oxide film 18 are sequentially removed to complete the element isolation region 5. In the element isolation region 5, the channel cut region is not necessary because the bottom of the first groove 5a reaches the collector buried insulating layer 31.
【0041】その後熱酸化法又はCVD法にて、厚さ約
0.5μmのフィールド酸化膜6を形成する。Then, a field oxide film 6 having a thickness of about 0.5 μm is formed by a thermal oxidation method or a CVD method.
【0042】これ以後の図7〜図9に示される工程は、
図21〜図23に示される従来のバイポーラトランジス
タの製造方法と全く同一のものであって、ここでは省略
する。The subsequent steps shown in FIGS. 7 to 9 are as follows.
This is exactly the same as the method of manufacturing the conventional bipolar transistor shown in FIGS.
【0043】上述したバイポーラトランジスタの製造方
法においては、半導体基板1にコレクタ引出し電極34
を形成した後、支持基板30と貼り合わせ、半導体基板
1の背面よりコレクタ引出し電極34が露出するまで研
磨又はエッチングすることによって、コレクタ領域33
の厚みを精度よく制御できるとともに、研磨又はエッチ
ングの終点をコレクタ引出し電極34の露出状態を知る
ことで容易に判断できる。In the method of manufacturing the bipolar transistor described above, the collector extraction electrode 34 is formed on the semiconductor substrate 1.
After being formed, the collector region 33 is bonded to the support substrate 30 and polished or etched from the back surface of the semiconductor substrate 1 until the collector extraction electrode 34 is exposed.
Can be accurately controlled and the end point of polishing or etching can be easily determined by knowing the exposed state of the collector extraction electrode 34.
【0044】また、コレクタ領域33を形成するSiと
高融点金属層32a、34cを形成するWとの密着力は
弱いが、コレクタ領域33と第1の高融点金属層32a
との界面に第1のバリアメタル層32bを、さらにコレ
クタ領域33とコレクタ引出し電極34の第2の高融点
金属層34cとの界面に第2のバリアメタル層34bで
あるTiN層を設けることによってコレクタ領域33と
高融点金属層32a、34cとの密着力を向上させ、ウ
エハプロセス中に半導体基板1と高融点金属層32aが
剥離することを防ぐとともに、後工程における熱処理時
のWとSiの反応を抑制し、デバイスの耐性劣化を防ぐ
という効果を有する。Although the adhesion between Si forming the collector region 33 and W forming the refractory metal layers 32a and 34c is weak, the collector region 33 and the first refractory metal layer 32a are not formed.
By providing a first barrier metal layer 32b at the interface with the second barrier metal layer 34b at the interface between the collector region 33 and the second refractory metal layer 34c of the collector extraction electrode 34, Adhesion between the collector region 33 and the refractory metal layers 32a and 34c is improved to prevent the semiconductor substrate 1 and the refractory metal layer 32a from peeling off during the wafer process, and to prevent W and Si from being formed during the heat treatment in the subsequent process. It has the effect of suppressing the reaction and preventing the deterioration of the resistance of the device.
【0045】また、この実施例においては、バリアメタ
ル層32b、34bを構成する材料として、TiNを用
いて説明したが、これに限るものではなく、TiW、遷
移金属の窒化物、炭化物、ホウ化物、及びシリサイド膜
等でもよい。In this embodiment, TiN is used as the material for the barrier metal layers 32b and 34b, but the material is not limited to TiN, nitrides of transition metals, carbides and borides. , And a silicide film or the like.
【0046】さらに、この実施例においてはコレクタ埋
込み金属層32の第1の高融点金属層32aがW膜から
なり第1のバリアメタル層32bがTiN膜からなるも
のについて説明したが、高融点金属としてはW膜に限る
ものではないことは言うまでもなく、さらにコレクタ埋
込み金属層32は、シリサイド膜等からなる単層構造で
もよい。また、上述したようにシリサイド膜を用いる場
合には、コレクタ埋込み金属層32となるシリサイド膜
とコレクタ埋込み絶縁層31との界面にTiN膜等の第
3のバリアメタル層を形成することによってさらに、シ
リサイド膜の単層の場合に比べて密着力を向上させるこ
とができる。また、この実施例1においては、コレクタ
埋込み絶縁層31は半導体基板1上のコレクタ埋込み金
属層32上に堆積した後、支持基板30と貼り合わせて
いたが、支持基板30上にコレクタ埋込み絶縁層31を
堆積した後、半導体基板1と貼り合わせてもよい。Furthermore, in this embodiment, the first buried metal layer 32a of the collector-embedded metal layer 32 is made of a W film and the first barrier metal layer 32b is made of a TiN film. It goes without saying that the collector-embedded metal layer 32 is not limited to the W film, and may have a single-layer structure made of a silicide film or the like. Further, when the silicide film is used as described above, a third barrier metal layer such as a TiN film is further formed at the interface between the silicide film to be the collector buried metal layer 32 and the collector buried insulating layer 31. Adhesion can be improved as compared with the case of a single layer of a silicide film. Further, in the first embodiment, the collector-buried insulating layer 31 is deposited on the collector-buried metal layer 32 on the semiconductor substrate 1 and then bonded to the supporting substrate 30, but the collector-buried insulating layer is provided on the supporting substrate 30. After depositing 31, the semiconductor substrate 1 may be attached.
【0047】実施例2.
本発明の実施例2であるバイポーラトランジスタの製造
方法について図10を用いて説明する。図10は実施例
2のバイポーラトランジスタの製造方法の一工程を示す
上面図であって、コレクタ埋込み金属層32である第1
の高融点金属層32aと第1のバリアメタル層32bと
を順次堆積する工程までは実施例1と全く同様である。Example 2. A method of manufacturing a bipolar transistor, which is Embodiment 2 of the present invention, will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a top view showing a step of the method of manufacturing the bipolar transistor of the second embodiment, which is the collector-embedded metal layer 32.
Up to the step of sequentially depositing the high melting point metal layer 32a and the first barrier metal layer 32b, the steps are exactly the same as in the first embodiment.
【0048】次に、図10に示されるように半導体基板
1上にレジストを全面に塗布した後、半導体基板1最外
周の素子が形成しない領域である無効領域35のみを露
光し、現像することで無効領域35のレジストを除去し
た後、このレジストをマスクとしてエッチングし、素子
が形成される有効領域36を残し無効領域35の第1の
高融点金属層32a及び第1のバリアメタル層32bを
除去した後、レジストを除去する。なお、この無効領域
35のレジストを除去する工程においては、この無効領
域35にリンス液を滴下することによっても行うことが
できる。Next, as shown in FIG. 10, after coating the entire surface of the semiconductor substrate 1 with a resist, only the ineffective region 35, which is the region on the outermost periphery of the semiconductor substrate 1 where no element is formed, is exposed and developed. After removing the resist in the ineffective region 35 by etching with the resist as a mask, the first refractory metal layer 32a and the first barrier metal layer 32b in the ineffective region 35 are left, leaving the effective region 36 in which elements are formed. After the removal, the resist is removed. The step of removing the resist in the invalid area 35 can also be performed by dropping the rinse liquid on the invalid area 35.
【0049】次に、コレクタ埋込み絶縁層31となるC
VD酸化膜を全面に堆積する。このことによって、半導
体基板1の無効領域35においてはシリコン上にCVD
酸化膜が直接堆積されることとなり、有効領域36上の
コレクタ埋込み金属層32は、全領域35、36に形成
されるコレクタ埋込み絶縁層31で覆われることとな
る。従って、半導体基板1とコレクタ埋込み金属層32
との密着力を向上させることができウエハプロセス中に
半導体基板1とコレクタ埋込み金属層32が剥がれてく
ることを防ぐことができる。Next, C, which becomes the collector-embedded insulating layer 31, is formed.
A VD oxide film is deposited on the entire surface. As a result, in the ineffective region 35 of the semiconductor substrate 1, the CVD is performed on the silicon.
Since the oxide film is directly deposited, the collector-buried metal layer 32 on the effective region 36 is covered with the collector-buried insulating layer 31 formed in the entire regions 35 and 36. Therefore, the semiconductor substrate 1 and the collector-embedded metal layer 32 are
It is possible to improve the adhesion to the semiconductor substrate 1 and to prevent the collector embedded metal layer 32 from peeling off during the wafer process.
【0050】また、コレクタ埋込み絶縁層31形成以後
の工程は実施例1と全く同様である。The steps after forming the collector-embedded insulating layer 31 are exactly the same as in the first embodiment.
【0051】実施例3.
本発明の実施例3である半導体装置の製造方法において
は、コレクタ埋込み金属層32を所望パターンにパター
ニングし、必要とする以外の領域37のコレクタ埋込み
金属層32を除去することによって、コレクタ埋込み金
属層32を小さなパターンとし、この小さなパターン上
にコレクタ埋込み絶縁層31を形成し、コレクタ埋込み
金属層32を覆うことによって実施例2よりさらに密着
力が向上する。Example 3. In the method of manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention, the collector-buried metal layer 32 is patterned into a desired pattern, and the collector-buried metal layer 32 in the regions 37 other than the necessary areas is removed to remove the collector-buried metal layer. By forming the layer 32 into a small pattern, forming the collector-embedded insulating layer 31 on this small pattern, and covering the collector-embedded metal layer 32, the adhesion is further improved as compared with the second embodiment.
【0052】次に、この半導体装置の製造方法におい
て、図11〜図15を用いて以下説明する。図11〜図
13はこの実施例のバイポーラトランジスタの製造方法
を順次示す製造工程断面図である。Next, a method of manufacturing this semiconductor device will be described below with reference to FIGS. 11 to 13 are sectional views of manufacturing steps sequentially showing the method of manufacturing the bipolar transistor of this embodiment.
【0053】まず、図11に示されるように、上記実施
例1で説明したように、コレクタ埋込み金属層32を形
成した後、フォトレジストを全面に塗布し、フォトマス
クを用いて露光現像しコレクタ埋込み金属層32を必要
としない領域37、この図中では素子分離領域5が形成
される予定領域37を除去する。つまりコレクタ埋込み
金属層32を、コレクタ埋込み金属層32が必要とする
領域に形成された所望パターンにパターニングする。そ
の後、コレクタ埋込み金属層32上にCVD法にてCV
D酸化膜からなるコレクタ埋込み絶縁層31を形成す
る。従って所望パターンとなったコレクタ埋込み金属層
32はコレクタ埋込み絶縁層31で覆われることとな
り、半導体基板1とコレクタ埋込み金属層32との密着
力は向上し、プロセス中に剥離することを防ぐ。これ以
降の図12〜図15に示される工程は先の実施例にて説
明した図1〜図9までの工程と全く同一である。First, as shown in FIG. 11, as described in Example 1 above, after the collector-buried metal layer 32 is formed, a photoresist is applied to the entire surface, and exposure and development are performed using a photomask to collect the collector. A region 37 which does not require the buried metal layer 32, in this figure, a region 37 where the element isolation region 5 is to be formed is removed. That is, the collector-buried metal layer 32 is patterned into a desired pattern formed in a region required by the collector-buried metal layer 32. After that, CV is formed on the collector-embedded metal layer 32 by the CVD method.
A collector buried insulating layer 31 made of a D oxide film is formed. Therefore, the collector-embedded metal layer 32 having a desired pattern is covered with the collector-embedded insulating layer 31, the adhesion between the semiconductor substrate 1 and the collector-embedded metal layer 32 is improved, and peeling during the process is prevented. Subsequent steps shown in FIGS. 12 to 15 are exactly the same as the steps shown in FIGS. 1 to 9 described in the previous embodiment.
【0054】また、この実施例において、素子分離領域
5が形成される予定領域におけるコレクタ埋込み金属層
32を除去する領域は、パターンずれを考慮し、素子分
離領域より少し小さく形成してある。Further, in this embodiment, the region where the collector-buried metal layer 32 is removed in the region where the element isolation region 5 is to be formed is formed slightly smaller than the element isolation region in consideration of the pattern shift.
【0055】[0055]
【発明の効果】本発明の請求項1記載の半導体装置の製
造方法においては、コレクタ領域となる第1の半導体基
板を薄膜化する工程において終点判断が容易に行えると
ともに、コレクタ領域の厚みを精度よく形成できるとい
う効果を有する。また、コレクタ埋込み層及びコレクタ
引出し電極が高融点金属層及びシリサイド膜により形成
されているため、コレクタ抵抗及びコレクタ基板間の寄
生容量が低減でき、高周波特性に優れ、高速動作で低消
費電力化が図られた半導体装置を得ることができるとい
う効果を有する。 In the method of manufacturing a semiconductor device according to the first aspect of the present invention, the end point can be easily determined in the step of thinning the first semiconductor substrate to be the collector region, and the thickness of the collector region can be accurately controlled. It has the effect that it can be formed well. In addition, the collector buried layer and the collector
Extraction electrode is formed by refractory metal layer and silicide film
Therefore, the collector resistance and collector substrate
Raw capacity can be reduced, excellent high frequency characteristics, high speed operation and low power consumption
It can be said that a semiconductor device with reduced power consumption can be obtained.
Have an effect.
【0056】さらに、本発明の請求項2記載の半導体装
置の製造方法においては、第1の半導体基板上の素子が
形成されない外周領域の金属層を除去し、このコレクタ
埋込み金属層を絶縁層で覆うことによって、コレクタ埋
込み金属層の密着力を向上させることができプロセス途
中で剥離することを防ぎ半導体装置の歩留まりを向上さ
せることができるという効果を有する。Further, in the method for manufacturing a semiconductor device according to the second aspect of the present invention, the metal layer in the outer peripheral region where the element is not formed on the first semiconductor substrate is removed, and the collector-embedded metal layer is formed of an insulating layer. By covering, the adhesiveness of the collector-buried metal layer can be improved, peeling can be prevented during the process, and the yield of semiconductor devices can be improved.
【0057】さらに、本発明の請求項3記載の半導体装
置の製造方法においては、コレクタ埋込み金属層を小さ
な所望パターンにし、絶縁層によって覆うことによりさ
らに密着力が向上するため、コレクタ埋込み金属層が剥
離することを防ぐことができ、さらに半導体装置の歩留
まりを向上させることができるという効果を有する。Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the third aspect of the present invention, since the collector-buried metal layer is formed into a desired small pattern and covered with an insulating layer, the adhesion is further improved. There is an effect that peeling can be prevented and the yield of semiconductor devices can be improved.
【図1】 本発明の実施例1である半導体装置の構成を
示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a semiconductor device that is Embodiment 1 of the present invention.
【図2】 本発明の実施例1である半導体装置の製造方
法の一工程を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a step in the semiconductor device fabrication method of the first embodiment of the present invention.
【図3】 本発明の実施例1である半導体装置の製造方
法の一工程を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a step in the semiconductor device manufacturing method of the first embodiment of the present invention.
【図4】 本発明の実施例1である半導体装置の製造方
法の一工程を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a step in the semiconductor device fabrication method of the first embodiment of the present invention.
【図5】 本発明の実施例1である半導体装置の製造方
法の一工程を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a step in the semiconductor device fabrication method of the first embodiment of the present invention.
【図6】 本発明の実施例1である半導体装置の製造方
法の一工程を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a step in the semiconductor device fabrication method of the first embodiment of the present invention.
【図7】 本発明の実施例1である半導体装置の製造方
法の一工程を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing a step in the semiconductor device fabrication method of the first embodiment of the present invention.
【図8】 本発明の実施例1である半導体装置の製造方
法の一工程を示す断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view showing a step in the semiconductor device fabrication method of the first embodiment of the present invention.
【図9】 本発明の実施例1である半導体装置の製造方
法の一工程を示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view showing a step in the semiconductor device fabrication method of the first embodiment of the present invention.
【図10】 本発明の実施例2である半導体装置の製造
方法の一工程を示す上面図である。FIG. 10 is a top view showing a step of the method of manufacturing the semiconductor device which is Embodiment 2 of the present invention.
【図11】 本発明の実施例3である半導体装置の製造
方法の一工程を示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing a step in the semiconductor device manufacturing method of the third embodiment of the present invention.
【図12】 本発明の実施例3である半導体装置の製造
方法の一工程を示す断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view showing a step in the semiconductor device manufacturing method of the third embodiment of the present invention.
【図13】 本発明の実施例3である半導体装置の製造
方法の一工程を示す断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view showing a step in the semiconductor device manufacturing method of the third embodiment of the present invention.
【図14】 本発明の実施例3である半導体装置の製造
方法の一工程を示す断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view showing a step in the semiconductor device manufacturing method of the third embodiment of the present invention.
【図15】 本発明の実施例3である半導体装置の製造
方法の一工程を示す断面図である。FIG. 15 is a cross-sectional view showing a step in the semiconductor device manufacturing method of the third embodiment of the present invention.
【図16】 従来の半導体装置の構成を示す断面図であ
る。FIG. 16 is a sectional view showing a configuration of a conventional semiconductor device.
【図17】 従来の半導体装置の製造方法の一工程を示
す断面図である。FIG. 17 is a cross-sectional view showing a step in the conventional semiconductor device manufacturing method.
【図18】 従来の半導体装置の製造方法の一工程を示
す断面図である。FIG. 18 is a cross-sectional view showing a step in the conventional method for manufacturing a semiconductor device.
【図19】 従来の半導体装置の製造方法の一工程を示
す断面図である。FIG. 19 is a cross-sectional view showing a step in the conventional method for manufacturing a semiconductor device.
【図20】 従来の半導体装置の製造方法の一工程を示
す断面図である。FIG. 20 is a cross-sectional view showing a step in the conventional method for manufacturing a semiconductor device.
【図21】 従来の半導体装置の製造方法の一工程を示
す断面図である。FIG. 21 is a cross-sectional view showing a step in the conventional method for manufacturing a semiconductor device.
【図22】 従来の半導体装置の製造方法の一工程を示
す断面図である。FIG. 22 is a cross-sectional view showing a step in the conventional semiconductor device manufacturing method.
【図23】 従来の半導体装置の製造方法の一工程を示
す断面図である。FIG. 23 is a cross-sectional view showing a step in the conventional semiconductor device manufacturing method.
1 半導体基板、5 素子分離領域、5c 充填材、5
d CVD酸化膜、30 支持基板、31 コレクタ埋
込み絶縁層、32 コレクタ埋込み金属層、32a 第
1の高融点金属層、32b 第1のバリアメタル層、3
3 コレクタ領域、34 コレクタ引出し電極、34a
第2の溝、34b 第2のバリアメタル層、34c
第2の高融点金属層、35 無効領域、36 有効領
域。1 semiconductor substrate, 5 element isolation regions, 5c filler, 5
d CVD oxide film, 30 support substrate, 31 collector buried insulating layer, 32 collector buried metal layer, 32a first refractory metal layer, 32b first barrier metal layer, 3
3 collector region, 34 collector extraction electrode, 34a
Second groove, 34b second barrier metal layer, 34c
Second refractory metal layer, 35 ineffective region, 36 effective region.
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/331 H01L 29/732 Continuation of front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/331 H01L 29/732
Claims (3)
内に高融点金属層又はシリサイド膜を埋め込む工程と、
この溝が形成された上記第1の半導体基板の表面に高融
点金属層又はシリサイド膜からなるコレクタ埋込み金属
層を堆積する工程と、このコレクタ埋込み金属層又は第
2の半導体基板上に絶縁層を堆積する工程と、この絶縁
層を介して上記第1の半導体基板上に形成した上記コレ
クタ埋込み金属層と上記第2の半導体基板の一主面が対
向するように貼り合わせる工程と、上記第1の半導体基
板の背面をエッチングして溝内の高融点金属層又はシリ
サイド膜が露出するまで薄膜化し、コレクタ領域を形成
する工程とを備えたことを特徴とする半導体装置の製造
方法。1. A step of forming a groove in a first semiconductor substrate and burying a refractory metal layer or a silicide film in the groove,
A step of depositing a collector-embedded metal layer made of a refractory metal layer or a silicide film on the surface of the first semiconductor substrate in which the groove is formed; and an insulating layer on the collector-embedded metal layer or the second semiconductor substrate. A step of depositing, a step of adhering the collector-buried metal layer formed on the first semiconductor substrate via the insulating layer so that one main surface of the second semiconductor substrate faces each other, 2. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising the step of etching the back surface of the semiconductor substrate to form a thin film until the refractory metal layer or the silicide film in the groove is exposed to form a collector region.
内に高融点金属層又はシリサイド膜を埋め込む工程と、
この溝が形成された上記第1の半導体基板の表面に高融
点金属層又はシリサイド膜からなるコレクタ埋込み金属
層を堆積する工程と、第1の半導体基板上の素子が形成
されない外周領域の上記コレクタ埋込み金属層を除去す
る工程と、このコレクタ埋込み金属層の除去工程後の第
1の半導体基板上、又は第2の半導体基板上に絶縁層を
堆積する工程と、この絶縁層を介して上記第1の半導体
基板上に形成した上記コレクタ埋込み金属層と上記第2
の半導体基板の一主面が対向するように貼り合わせる工
程と、上記第1の半導体基板の背面をエッチングして溝
内の高融点金属層又はシリサイド膜が露出するまで薄膜
化し、コレクタ領域を形成する工程とを備えたことを特
徴とする半導体装置の製造方法。2. A step of forming a groove in a first semiconductor substrate and burying a refractory metal layer or a silicide film in the groove,
A step of depositing a collector-buried metal layer made of a refractory metal layer or a silicide film on the surface of the first semiconductor substrate in which the groove is formed, and the collector in the outer peripheral region where no element is formed on the first semiconductor substrate. A step of removing the buried metal layer, a step of depositing an insulating layer on the first semiconductor substrate or the second semiconductor substrate after the step of removing the collector buried metal layer, and a step of depositing the insulating layer via the insulating layer. The collector-buried metal layer formed on the first semiconductor substrate and the second
And a step of laminating the semiconductor substrate so that the main surfaces thereof face each other, and the back surface of the first semiconductor substrate is etched to form a thin film until the refractory metal layer or the silicide film in the groove is exposed to form a collector region. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
内に高融点金属層又はシリサイド膜を埋め込む工程と、
この溝が形成された上記第1の半導体基板の表面に高融
点金属層又はシリサイド膜からなるコレクタ埋込み金属
層を堆積する工程と、上記第1の半導体基板上のコレク
タ埋込み金属層を所望パターンにパターニングする工程
と、この所望パターンが形成された上記第1の半導体基
板の表面、又は第2の半導体基板の表面に絶縁層を堆積
する工程と、この絶縁層を介して上記第1の半導体基板
上に形成した上記コレクタ埋込み金属層と上記第2の半
導体基板の一主面が対向するように貼り合わせる工程
と、上記第1の半導体基板の背面をエッチングして溝内
の高融点金属層又はシリサイド膜が露出するまで薄膜化
し、コレクタ領域を形成する工程とを備えたことを特徴
とする半導体装置の製造方法。3. A step of forming a groove in the first semiconductor substrate and burying a refractory metal layer or a silicide film in the groove,
A step of depositing a collector-buried metal layer made of a refractory metal layer or a silicide film on the surface of the first semiconductor substrate in which the groove is formed, and a collector-buried metal layer on the first semiconductor substrate having a desired pattern. Patterning step, depositing an insulating layer on the surface of the first semiconductor substrate or the surface of the second semiconductor substrate on which the desired pattern is formed, and the first semiconductor substrate via the insulating layer A step of adhering the collector-embedded metal layer formed above to the one main surface of the second semiconductor substrate so as to face each other; and etching the back surface of the first semiconductor substrate to form a refractory metal layer in the groove or And a step of forming a collector region by thinning the silicide film until it is exposed.
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