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JPH01181465A - Manufacture of ultra-high speed semiconductor device - Google Patents

Manufacture of ultra-high speed semiconductor device

Info

Publication number
JPH01181465A
JPH01181465A JP253088A JP253088A JPH01181465A JP H01181465 A JPH01181465 A JP H01181465A JP 253088 A JP253088 A JP 253088A JP 253088 A JP253088 A JP 253088A JP H01181465 A JPH01181465 A JP H01181465A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silicon
insulating film
film
wiring layer
silicon carbide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP253088A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shunji Nakamura
俊二 中村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP253088A priority Critical patent/JPH01181465A/en
Publication of JPH01181465A publication Critical patent/JPH01181465A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Bipolar Transistors (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 超高速半導体装置を製造する有力な技術とされているS
ST或いはESPERなどの欠点を解消する半導体装置
の製造方法に関し、 SSTプロセスとESPERプロセスに於ける欠点を解
消し、両者の利点のみを享受できるように、即ち、少な
い工程数で、しかも、容易に超高速半導体装置を製造す
ることができるようにすることを目的とし、 シリコン半導体基板(或いはシリコン半導体層)上に炭
化珪素膜と絶縁膜と多結晶シリコンからなる素子領域引
き出し配線層とを順に形成する工程と、次いで、前記素
子領域引き出し配線層に絶縁膜1ii1領域を形成して
から全面に絶縁膜を形成する工程と、次いで、表面から
炭化珪素膜に達する開口を形成し該開口を介して該炭化
珪素膜と前記素子領域引き出し配線層を接続する導電膜
を形成する工程と、次いで、該開口を介して前記炭化珪
素膜と前記素子領域引き出し配線層の一部とを結ぶ素子
引き出し配線層を形成する工程と、次いで、絶縁膜と基
板の役割を果たす多結晶シリコン層とシリコン・エッチ
ング液に耐える絶縁膜とを順に形成する工程と、次いで
、前記シリコン半導体基板を全て除去して炭化珪素膜を
表出させる工程とが含まれよう構成する。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] S is considered to be a powerful technology for manufacturing ultra-high-speed semiconductor devices.
Regarding the manufacturing method of semiconductor devices that eliminates the disadvantages of ST or ESPER, we aim to eliminate the disadvantages of the SST process and ESPER process and enjoy only the advantages of both, that is, with a small number of steps and easily. For the purpose of manufacturing ultra-high-speed semiconductor devices, a silicon carbide film, an insulating film, and an element region lead-out wiring layer made of polycrystalline silicon are sequentially formed on a silicon semiconductor substrate (or silicon semiconductor layer). Next, a step of forming an insulating film 1ii1 region on the element region lead-out wiring layer and then forming an insulating film on the entire surface, and then forming an opening reaching the silicon carbide film from the surface and passing through the opening. a step of forming a conductive film connecting the silicon carbide film and the element region lead-out wiring layer, and then an element lead-out wiring layer connecting the silicon carbide film and a part of the element region lead-out wiring layer through the opening. Next, there is a step of sequentially forming a polycrystalline silicon layer that serves as an insulating film and a substrate, and an insulating film that can withstand silicon etching solution. The method is configured to include a step of exposing the film.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は、超高速半導体装置を製造する有力な技術とさ
れているSST (super  self−alig
ned  technology)或いはESPER(
emitter  base  seIf−align
  with  polysilicon  5lec
trodes  a、nd  registers)な
どの欠点を解消する半導体装置の製造方法に関する。
The present invention is based on SST (super self-aligning technology), which is considered to be a powerful technology for manufacturing ultra-high-speed semiconductor devices.
ned technology) or ESPER (
emitter base seIf-align
with polysilicon 5lec
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device that eliminates drawbacks such as trades a, nd registers).

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第14図は標準的なSSTプロセスで製造された超高速
バイポーラ半導体装置の要部切断側面図を表している。
FIG. 14 shows a cutaway side view of essential parts of an ultrahigh-speed bipolar semiconductor device manufactured by a standard SST process.

図に於いて、20はn型シリコン半導体基板、21は二
酸化シリコン(SiOz)からなるフィールド絶縁膜、
22は能動領域を覆う二酸化シリコンからなる絶縁膜、
23は窒化シリコン(S i 3N4)からなる絶縁膜
、24はp型多結晶シリコン・ベース引き出し配線層、
25は二酸化シリコンからなる絶縁膜、26は二酸化シ
リコンからなる絶縁膜、27は半導体基板20とベース
引き出し配線層24との間を導電接続する為のp型多結
晶シリコン・コンタクト層、28はp型内部ベース領域
、29は二酸化シリコンからなる絶縁膜、30はn型多
結晶シリコン膜、31はn型多結晶シリコン・エミッタ
電極、32はp型外部ベース領域、33はn型エミッタ
領域をそれぞれ示している。
In the figure, 20 is an n-type silicon semiconductor substrate, 21 is a field insulating film made of silicon dioxide (SiOz),
22 is an insulating film made of silicon dioxide that covers the active region;
23 is an insulating film made of silicon nitride (S i 3N4), 24 is a p-type polycrystalline silicon base lead-out wiring layer,
25 is an insulating film made of silicon dioxide, 26 is an insulating film made of silicon dioxide, 27 is a p-type polycrystalline silicon contact layer for electrically connecting between the semiconductor substrate 20 and the base wiring layer 24, and 28 is a p-type polycrystalline silicon contact layer. 29 is an insulating film made of silicon dioxide, 30 is an n-type polycrystalline silicon film, 31 is an n-type polycrystalline silicon emitter electrode, 32 is a p-type external base region, and 33 is an n-type emitter region. It shows.

この半導体装置を製造する際、内部ベース領域28及び
エミッタ領域33の形成予定部分に於けるベース引き出
し配線層24を貫通する開口を形成する必要があり、そ
の場合、下地にシリコン・エッチング液ではエツチング
されない窒化シリコンからなる絶縁膜23が介在してい
るので、そのエツチングは自動的に停止させることが可
能であり、再現性は大変良好である。また、内部ベース
領域28と外部ベース領域32の関係は、前記開口を穿
ち、内部ベース領域28を形成してから実施される絶縁
膜23のサイド・エツチングに依って規定されるので、
ずれを生ずることは皆無であり、セルフ・アライメント
的に形成されることになるので、半導体装置を高速化す
るのに有効な微細なベースを形成するのに好適である。
When manufacturing this semiconductor device, it is necessary to form an opening that penetrates the base lead-out wiring layer 24 in the area where the internal base region 28 and emitter region 33 are planned to be formed. Since there is an insulating film 23 made of silicon nitride that is not etched, the etching can be automatically stopped and the reproducibility is very good. Further, the relationship between the internal base region 28 and the external base region 32 is determined by the side etching of the insulating film 23 that is performed after the opening is bored and the internal base region 28 is formed.
Since there is no misalignment and it is formed in a self-aligned manner, it is suitable for forming a fine base that is effective for increasing the speed of semiconductor devices.

第15図は標準的なESPERプロセスで製造された超
高速バイポーラ半導体装置の要部切断側面図を表してい
る。
FIG. 15 shows a cutaway side view of essential parts of an ultrahigh-speed bipolar semiconductor device manufactured by the standard ESPER process.

図に於いて、51はn型シリコン半導体基板、52は二
酸化シリコンからなるフィールド絶縁膜、53はp型多
結晶シリコン・ベース引き出し配線層、54は二酸化シ
リコンからなる絶縁膜、55は二酸化シリコンからなる
絶縁膜、56はp型内部ベース領域、57は二酸化シリ
コンからなる絶縁膜、58はn型多結晶シリコン膜、5
9はn型多結晶シリコン・エミッタ電極、60はn型エ
ミッタ領域、61はp型外部ベース領域をそれぞれ示し
ている。
In the figure, 51 is an n-type silicon semiconductor substrate, 52 is a field insulating film made of silicon dioxide, 53 is a p-type polycrystalline silicon base lead wiring layer, 54 is an insulating film made of silicon dioxide, and 55 is made of silicon dioxide. 56 is a p-type internal base region, 57 is an insulating film made of silicon dioxide, 58 is an n-type polycrystalline silicon film, 5
Reference numeral 9 indicates an n-type polycrystalline silicon emitter electrode, 60 an n-type emitter region, and 61 a p-type external base region.

この半導体装置を製造する際、ベース引き出し配線層5
3の下地には窒化シリコンからなる絶縁膜や二酸化シリ
コンからなる絶縁膜がなく、従って、それらのサイド・
エツチング或いは半導体基板51とベース引き出し配線
層53との間を導電接続する為の多結晶シリコン・コン
タクト層の形成などは不要であり、第14図について説
明したSSTプロセスに比較すると工程数はかなり減少
する。
When manufacturing this semiconductor device, the base lead-out wiring layer 5
There is no insulating film made of silicon nitride or insulating film made of silicon dioxide on the base of 3.
There is no need for etching or the formation of a polycrystalline silicon contact layer for conductive connection between the semiconductor substrate 51 and the base lead-out wiring layer 53, and the number of steps is considerably reduced compared to the SST process explained with reference to FIG. do.

〔発明が解決しようとする課題〕 第14図について説明したSSTプロセスに依る場合、
ベース引き出し配線層24の下地には窒化シリコンから
なる絶縁膜23や二酸化シリコンからなる絶縁膜22の
形成、それらのサイド・エツチング、半導体基板20と
ベース引き出し配線層24との間を導電接続する為の多
結晶シリコン・コンタクト層27の形成などが必要であ
り、その工程数は、通常のバイポーラ半導体装置を製造
する場合に比較すると、かなり増加している。
[Problem to be solved by the invention] When relying on the SST process explained with reference to FIG.
An insulating film 23 made of silicon nitride and an insulating film 22 made of silicon dioxide are formed on the base of the base lead-out wiring layer 24 , and their sides are etched to form a conductive connection between the semiconductor substrate 20 and the base lead-out wiring layer 24 . It is necessary to form a polycrystalline silicon contact layer 27, etc., and the number of steps involved is considerably increased compared to manufacturing a normal bipolar semiconductor device.

第15図について説明したESPERプロセスに依る場
合、内部ベース領域56及びエミッタ領域60の形成予
定部分に於けるベース引き出し配線層53を貫通する開
口を形成するに際し、その下地には窒化シリコンからな
る絶縁膜が存在しないので、半導体基板51までもエツ
チングされる虞があり、その制御は難しく、また、内部
ベース領域56と外部ベース領域61との相対関係はS
STプロセスのようなセルフ・アライメント方式で定ま
るものではないことから、その形成に位置合わせ余裕が
必要であり、従って、ベースの微細化はできないから、
ベース・コレクタ間に寄生する接合容量の低減は期待で
きず、高速化には不利である。
In the case of using the ESPER process described with reference to FIG. 15, when forming an opening penetrating the base lead wiring layer 53 in the portion where the internal base region 56 and the emitter region 60 are planned to be formed, an insulating layer made of silicon nitride is used as the base. Since there is no film, there is a risk that even the semiconductor substrate 51 will be etched, which is difficult to control, and the relative relationship between the internal base region 56 and the external base region 61 is
Since it is not determined by a self-alignment method like the ST process, alignment margin is required for its formation, and therefore, the base cannot be miniaturized.
It cannot be expected to reduce the parasitic junction capacitance between the base and the collector, which is disadvantageous for increasing speed.

本発明は、SSTプロセスとESPERプロセスに於け
る欠点を解消し、両者の利点のみを享受できるようにし
ようとする。
The present invention seeks to eliminate the shortcomings in the SST process and the ESPER process, allowing only the advantages of both to be enjoyed.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明に依る超高速半導体装置の製造方法に於いては、
シリコン半導体基板(例えばシリコン半休基板1)上に
炭化珪素膜(例えば炭化珪素膜2)と絶縁膜(例えば絶
縁膜3)と多結晶シリコンからなる素子領域引き出し配
線層(例えば引き出し配線層4)とを順に形成する工程
と、次いで、前記素子領域引き出し配線層に絶縁分離領
域(例えば絶縁分離領域5)を形成してから全面に絶縁
膜(例えば絶縁膜6)を形成する工程と、次いで、表面
から炭化珪素膜に達する開口(例えば開口3A)を形成
し該開口を介して該炭化珪素膜と前記素子領域引き出し
配線層を接続する導電膜(例えば多結晶シリコン膜7)
を形成する工程と、次いで、該開口を介して前記炭化珪
素膜と前記素子領域引き出し配線層の一部とを結ぶ素子
領域引き出し配線層(例えば引き出し配線層9)を形成
する工程と、次いで、絶縁膜(例えば絶縁膜10)と基
板の役割を果たす多結晶シリコン層(例えば多結晶シリ
コン層11)とシリコン・エッチング液に耐える絶縁膜
(例えば絶縁膜12)とを順に形成する工程と、次いで
、前記シリコン半導体基板を全て除去して炭化珪素膜を
表出させる工程とが含まれている。
In the method for manufacturing an ultra-high-speed semiconductor device according to the present invention,
A silicon carbide film (e.g., silicon carbide film 2), an insulating film (e.g., insulating film 3), and an element region lead-out wiring layer (e.g., lead-out wiring layer 4) made of polycrystalline silicon are formed on a silicon semiconductor substrate (e.g., silicon semi-dead substrate 1). Next, a step of forming an insulating isolation region (for example, an insulating isolation region 5) on the element region lead-out wiring layer and then forming an insulating film (for example, an insulating film 6) on the entire surface; A conductive film (for example, polycrystalline silicon film 7) that forms an opening (for example, opening 3A) reaching the silicon carbide film from the top and connects the silicon carbide film and the element region lead-out wiring layer through the opening.
a step of forming an element region lead-out wiring layer (for example, lead-out wiring layer 9) that connects the silicon carbide film and a part of the element region lead-out wiring layer through the opening; A step of sequentially forming an insulating film (for example, an insulating film 10), a polycrystalline silicon layer (for example, a polycrystalline silicon layer 11) serving as a substrate, and an insulating film (for example, an insulating film 12) that can withstand silicon etching solution; , a step of completely removing the silicon semiconductor substrate to expose the silicon carbide film.

〔作用〕[Effect]

前記手段を採ることに依り、SSTプロセスで製造する
よりも少ない工程数で、しかも、ESPERプロセスよ
りも迩かに安定なプロセスで、高速化及び高集積化され
た半導体装置を容易に製造することができる。
By adopting the above-mentioned means, it is possible to easily manufacture a high-speed and highly integrated semiconductor device with a fewer number of steps than manufacturing with the SST process and with a process that is significantly more stable than the ESPER process. Can be done.

〔実施例〕 第1図乃至第11図は本発明一実施例を解説する為の工
程要所に於ける半導体装置の要部切断側面図を表し、以
下、これ等の図を参照しつつ説明する。
[Embodiment] FIGS. 1 to 11 show cutaway side views of essential parts of a semiconductor device at key points in the process for explaining one embodiment of the present invention, and the following description will be made with reference to these figures. do.

第1図参照 (1)  M圧気相エピタキシャル成長法を適用するこ
とに依り、n型シリコン半導体基板1上に厚さ例えば1
500 (人〕程度の炭化珪素(S i C)膜2を形
成する。この炭化珪素膜2としては、β炭化珪素膜であ
ることが望ましい。
Refer to FIG. 1 (1) By applying the M-pressure vapor phase epitaxial growth method, a layer with a thickness of, for example, 1.
A silicon carbide (S i C) film 2 having a thickness of approximately 500 people is formed.This silicon carbide film 2 is preferably a β silicon carbide film.

第2図参照 (2)  化学気相成長(chemica l  va
p。
See Figure 2 (2) Chemical vapor deposition
p.

r  deposition:CVD)法を適用するこ
とに依り、厚さ例えば2000  (人〕程度の二酸化
シリコンからなる絶縁膜3を形成し、同じ< CVD法
を適用することに依り、厚さ例えば3000 (人〕程
度の多結晶シリコンからなるエミッタ及びベースなどの
引き出し配線層4を形成する。
By applying the CVD method, an insulating film 3 made of silicon dioxide is formed to a thickness of, for example, about 2,000 mm, and by applying the same CVD method, it is formed to a thickness of, for example, about 3,000 mm. ] A lead wiring layer 4 such as an emitter and a base made of polycrystalline silicon is formed.

(31CVD法を適用することに依り、選択酸化法を実
施する際の耐酸化性マスクとなる厚さ例えば1500 
(人〕程度の窒化シリコンからなる絶縁膜(図示せず)
を形成し、次いで、通常のフォト・リソグラフィ技術を
適用することに依り、前記窒化シリコンからなる絶縁膜
の選択的エツチングを行って絶縁分離領域形成予定部分
に引き出し配線層4の一部表面を露出させる開口を形成
し、熱酸化法を適用することに依り、二酸化シリコンか
らなる絶縁分離領域5を形成する。
(By applying the 31CVD method, a thickness of, for example, 1500 mm, which serves as an oxidation-resistant mask when performing the selective oxidation method
Insulating film made of silicon nitride (not shown)
Then, by applying a normal photolithography technique, the insulating film made of silicon nitride is selectively etched to expose a part of the surface of the lead-out wiring layer 4 in the area where the insulating isolation region is to be formed. An insulating isolation region 5 made of silicon dioxide is formed by forming an opening and applying a thermal oxidation method.

(4)  耐酸化性マスクとして用いた前記窒化シリコ
ンからなる絶縁膜を除去してから、フォト・リソグラフ
ィ技術のレジスト・プロセスを適用することに依り、フ
ォト・レジストからなりベース領域形成予定部分に開口
を有するイオン注入マスク(図示せず)を形成し、イオ
ン注入法を適用することに依り、硼素イオンの打ち込み
を行う。この場合、打ち込みエネルギとしては、例えば
40(KeV)程度、ドーズ量としては、例えば5 X
 10I5((J−”)程度として良い。
(4) After removing the insulating film made of silicon nitride used as an oxidation-resistant mask, a resist process of photolithography is applied to form an opening in the area where the base region is to be formed. Boron ions are implanted by forming an ion implantation mask (not shown) having an ion implantation mask and applying an ion implantation method. In this case, the implantation energy is, for example, about 40 (KeV), and the dose is, for example, 5
It may be about 10I5 ((J-'')).

次いで、前記イオン注入マスクを除去してから、前記と
同様にしてエミッタ領域形成予定部分に開口を有するイ
オン注入マスク(図示せず)を形成し、イオン注入法を
適用することに依り、燐イオンの打ち込みを行う。この
場合、打ち込みエネルギとしては、例えば70(KaV
)程度、ドーズ量としては、例えば5×lO璽5  (
cm−”)程度として良い。
Next, after removing the ion implantation mask, an ion implantation mask (not shown) having an opening in the area where the emitter region is to be formed is formed in the same manner as described above, and by applying the ion implantation method, phosphorus ions are added. Type in the information. In this case, the implantation energy is, for example, 70 (KaV
), and the dose amount is, for example, 5×lO 5 (
cm-”) may be used.

次いで、CVD法を適用することに依り、厚さ例えば3
000 (人〕程度の二酸化シリコンからなる絶縁膜6
を形成する。
Then, by applying the CVD method, a thickness of, for example, 3
000 (person) insulating film 6 made of silicon dioxide
form.

第3図参照 (5)通常のフォト・リソグラフィ技術に於けるレジス
ト・プロセス及び反応性イオン・エツチング(reac
tive  ion  etching:RIE)法を
適用することに依り、絶縁膜6、引き出し配線層4、絶
縁膜3の選択的エツチングを行い、コレクタ領域形成予
定部分に開口3Aを形成する。
See Figure 3 (5) Resist process and reactive ion etching (reac) in normal photolithography technology.
By applying a tive ion etching (RIE) method, the insulating film 6, the lead wiring layer 4, and the insulating film 3 are selectively etched to form an opening 3A in a portion where the collector region is to be formed.

尚、このエツチングは炭化珪素膜2の表面で自動的に停
止する。
Note that this etching automatically stops at the surface of silicon carbide film 2.

第4図参照 (61CVD法を適用することに依り、厚さ例えば30
00 (人〕程度の多結晶シリコン膜7を形成する。
See Figure 4 (by applying the 61CVD method, the thickness, for example, 30
A polycrystalline silicon film 7 having a thickness of approximately 0.00 (person) is formed.

第5図参照 (7)RIE法を通用することに依り、多結晶シリコン
膜7の異方性エツチングを行うことに依り、開口3Aの
内壁のみに多結晶シリコン膜7を残留させる。
Refer to FIG. 5 (7) By performing anisotropic etching of the polycrystalline silicon film 7 using the RIE method, the polycrystalline silicon film 7 is left only on the inner wall of the opening 3A.

第6図参照 (8)湿性酸化雰囲気中に於いて、温度を1000(’
C)程度、時間を60〔分〕程度とする熱処理を行い、
多結晶シリコン膜7を覆う厚さ例えば2000 (人〕
程度の二酸化シリコンからなる絶縁膜8を形成する。尚
、この際、表出されている炭化珪素膜2も僅かに酸化さ
れて極薄い絶縁膜が生成される。
(8) In a humid oxidizing atmosphere, the temperature is set to 1000 (').
C) heat treatment for about 60 [minutes],
The thickness covering the polycrystalline silicon film 7 is, for example, 2000 (people)
An insulating film 8 made of silicon dioxide is formed. At this time, the exposed silicon carbide film 2 is also slightly oxidized to produce an extremely thin insulating film.

第7図参照 (9)  フン酸をエッチャントとする浸漬法を適用す
ることに依り、炭化珪素膜2を覆う前記薄い絶縁膜を除
去する。
See FIG. 7 (9) The thin insulating film covering the silicon carbide film 2 is removed by applying a dipping method using hydronic acid as an etchant.

α〔フォト・リソグラフィ技術を適用することに依り、
絶縁膜6の選択的エツチングを行い、エミッタ領域形成
予定部分に開口を形成してから、CVD法を適用するこ
とに依り、厚さ例えば3000〔人〕程度の多結晶シリ
コンからなるエミッタ引き出し配線層9を形成する。
α [By applying photolithography technology,
After selectively etching the insulating film 6 and forming an opening in the area where the emitter region is to be formed, by applying the CVD method, an emitter lead-out wiring layer made of polycrystalline silicon with a thickness of, for example, about 3,000 mm is formed. form 9.

次いで、イオン注入法を適用することに依り、燐イオン
の打ち込みを行い、次いで、活性化の為の熱処理をして
引き出し配線層9をn型化する。この場合、打ち込みエ
ネルギとしては、例えば70(KeV)程度、ドーズ量
としては、例えば5 X 1015 (Cm−”)程度
、熱処理温度としては、例えば900(’C)程度、熱
処理時間としては、例えば30〔分〕程度として良い。
Next, phosphorus ions are implanted by applying an ion implantation method, and then heat treatment is performed for activation to convert the lead wiring layer 9 to n-type. In this case, the implantation energy is, for example, about 70 (KeV), the dose is, for example, about 5 x 1015 (Cm-''), the heat treatment temperature is, for example, about 900 ('C), and the heat treatment time is, for example, It may be about 30 [minutes].

次いで、フォト・リソグラフィ技術を適用することに依
り、引き出し配線N9のパターニングを行う。
Next, patterning of the lead wiring N9 is performed by applying photolithography technology.

第8図参照 0υ CVD法を適用することに依り、厚さ例えば20
00 (人〕程度の二酸化シリコンからなる絶縁膜10
を形成する。
Refer to Figure 8. By applying the CVD method, the thickness, for example, 20
Insulating film 10 made of silicon dioxide of about 00 (person)
form.

次いで、同じ(CVD法を適用することに依り、厚さ例
えば600〔μm〕程度の多結晶シリコン層11を形成
する。この多結晶シリコン層11は基板の役割を果たす
ものであるから、それと同程度の厚さが必要である。
Next, by applying the same CVD method, a polycrystalline silicon layer 11 with a thickness of, for example, about 600 [μm] is formed. Since this polycrystalline silicon layer 11 plays the role of a substrate, the same A certain thickness is required.

次いで、同じ< CVD法を適用することに依り、厚さ
例えば2000 (人)程度の窒化シリコンからなる絶
縁膜12を形成する。
Next, by applying the same CVD method, an insulating film 12 made of silicon nitride is formed to a thickness of, for example, about 2000 (layers).

第9図参照 0り シリコン・エッチング液、例えば、HF+N03
混液をエッチャントとする浸漬法を適用することに依り
、基板lを除去する。この際、炭化珪素膜2及び絶縁膜
12がエッチャントに対する防禦の役目を果たす。尚、
図では、基板1を除去してから反転した状態を表しであ
る。
See Figure 9 Silicon etching solution, e.g. HF+N03
The substrate 1 is removed by applying a dipping method using a mixed solution as an etchant. At this time, silicon carbide film 2 and insulating film 12 serve as protection against the etchant. still,
The figure shows the state inverted after the substrate 1 has been removed.

第10図参照 031CVD法を適用することに依り、n型不純物を含
有した多結晶シリコンからなるコンタクト層13を厚さ
例えば500〔人〕程度に形成する。
Referring to FIG. 10, a contact layer 13 made of polycrystalline silicon containing n-type impurities is formed to a thickness of, for example, about 500 [layers] by applying the CVD method.

次いで、フォト・リソグラフィ技術に於けるレジスト・
プロセス及びRIE法を適用することに依り、多結晶シ
リコンからなるコンタクト層13及び炭化珪素膜2のパ
ターニングを行い、メサ状に形成する。
Next, resist and photolithography technology
By applying the process and RIE method, the contact layer 13 made of polycrystalline silicon and the silicon carbide film 2 are patterned to form a mesa shape.

第11図参照 α4)  CVD法を適用することに依り、厚さ例えば
2000 (人〕程度の二酸化シリコンからなる絶縁膜
14を形成する。
Refer to FIG. 11 α4) By applying the CVD method, an insulating film 14 made of silicon dioxide is formed to a thickness of, for example, about 2000 μm.

次いで、温度例えば1000(”C)、時間例えば30
〔分〕の熱処理を行う。
Then, the temperature is eg 1000C and the time is eg 30C.
Perform heat treatment for [minutes].

次いで、通常のフォト・リソグラフィ技術を適用するこ
とに依り、絶縁膜14及び絶縁膜4の選択的エツチング
を行い、電極コンタクト窓の形成を行う。
Next, the insulating film 14 and the insulating film 4 are selectively etched by applying a normal photolithography technique to form an electrode contact window.

次いで、真空蒸着法並びにフォト・リソグラフィ技術を
適用することに依り、アルミニウム膜の形成及びそのパ
ターニングを行って、エミッタ電極15、ベース電極1
6、コレクタ電極17を形成する。
Next, by applying a vacuum evaporation method and photolithography technology, an aluminum film is formed and patterned to form an emitter electrode 15 and a base electrode 1.
6. Form the collector electrode 17.

前記説明した実施例に於ける特徴を列挙すると次の通り
である。
The features of the embodiment described above are listed below.

(a)  工程(5)で絶縁膜6、引き出し配線層4、
絶縁膜3の選択的エツチングを行って、コレクタ領域形
成予定部分に開口3Aを形成する際、炭化珪素膜2がエ
ツチング・ストッパの役割を果たすので、安定な加工を
再現性良〈実施することができる。
(a) In step (5), the insulating film 6, the lead-out wiring layer 4,
When selectively etching the insulating film 3 to form the opening 3A in the portion where the collector region is to be formed, the silicon carbide film 2 plays the role of an etching stopper, making it possible to perform stable processing with good reproducibility. can.

(bl  多結晶シリコンと炭化珪素との酸化レートの
違いに基づき、炭化珪素膜20表面のみを選択的に露出
させることができるので、少ない工程数で、しかも、ベ
ース面積及びエミッタ面積の両方を小さくすることがで
き、その結果、エミッタ・ベース間或いはベース・コレ
クタ間の寄生容量を低減させることができ、素子の高速
化を期待できる。
(bl) Based on the difference in oxidation rate between polycrystalline silicon and silicon carbide, only the surface of silicon carbide film 20 can be selectively exposed, reducing the number of steps and reducing both the base area and emitter area. As a result, the emitter-base or base-collector parasitic capacitance can be reduced, and higher speeds of the device can be expected.

(C)  炭化珪素膜2をエツチング・ストッパとして
半導体基板lを全て除去し、5OI(silicon 
 on  1nsulator)構造と同様な構造、即
ち、絶縁物基板上に電気的にはシリコン層と同じ働きを
する炭化珪素膜が存在する構造を実現させているので、
通常、シリコン半導体基板との間に存在する寄生容量は
全て排除され、高速化に有効である。
(C) Using the silicon carbide film 2 as an etching stopper, the entire semiconductor substrate 1 is removed, and 5OI (silicon
On 1 nsulator) structure, we have realized a structure in which a silicon carbide film, which electrically functions in the same way as a silicon layer, exists on an insulating substrate.
Normally, all parasitic capacitance that exists between the silicon semiconductor substrate and the silicon semiconductor substrate is eliminated, which is effective in increasing speed.

(dl  当初、炭化珪素膜2の上に形成した構造物、
例えば、ベース引き出し配線層4、絶縁分離領域5、エ
ミッタ引き出し配線層9などは、最終的には、炭化珪素
膜2の下に埋め込まれた構成となり、表面の平坦性は大
変価れているので、多層配線を施しても断線などの問題
は発生しない。
(dl Structure initially formed on silicon carbide film 2,
For example, the base lead-out wiring layer 4, the insulation isolation region 5, the emitter lead-out wiring layer 9, etc. are ultimately buried under the silicon carbide film 2, and surface flatness is very important. , problems such as disconnection do not occur even if multilayer wiring is applied.

(Q)  半導体基板1を除去した後は、多結晶シリコ
ン層11が基板の役割を果して工程を流れてゆくことに
なるが、通常、多結晶シリコン層を基板にすると、エピ
タキシャル成長のシリコン基板に比較して割れ易く、熱
処理で湾曲し易い。
(Q) After the semiconductor substrate 1 is removed, the polycrystalline silicon layer 11 plays the role of a substrate and passes through the process.Usually, when a polycrystalline silicon layer is used as a substrate, it is slower than an epitaxially grown silicon substrate. It cracks easily and bends easily during heat treatment.

然しなから、前記実施例のプロセスでは、半導体基板1
が存在する間に殆どの熱処理を終了しているので、前記
のような問題を回避することができ、また、微細な開口
形成も半導体基板1が存在する間に行われているので、
反りに依る位置合わせ困難の問題も発生しない。
However, in the process of the above embodiment, the semiconductor substrate 1
Since most of the heat treatment is completed while the semiconductor substrate 1 is still present, the above-mentioned problems can be avoided, and since the formation of minute openings is also performed while the semiconductor substrate 1 is still present,
The problem of difficulty in positioning due to warping does not occur.

(f)  従来技術に依る通常のバイポーラ半導体装置
では絶対に必要とされていた埋め込み層、素子間分離、
コレクタ拡散層などを形成する工程が不要であるから、
工程数は著しく少なくなる。
(f) Buried layers, isolation between elements, which were absolutely necessary in conventional bipolar semiconductor devices using conventional technology.
Since there is no need for the process of forming a collector diffusion layer, etc.
The number of steps is significantly reduced.

(幻 前記したように素子間分離が不要であるから、高
集積化するのに有利である。
(Illusion) As mentioned above, since isolation between elements is not required, it is advantageous for high integration.

ところで、本発明は静電誘導トランジスタ(Stati
c   1nduction   transisto
r:5IT)を構成するのに好適であり、次に、その説
明をしよう。
By the way, the present invention relates to a static induction transistor (Stati
c 1induction transition
r:5IT), and will be explained next.

第12図及び第13図はSITを説明する為の拡大要部
切断側面図を表し、第1図乃至第11図に於いて用いた
記号と同記号は同部分を示すか或いは同じ意味を持つも
のとする。
Figures 12 and 13 are enlarged cut-away side views of essential parts for explaining SIT, and the same symbols as those used in Figures 1 to 11 indicate the same parts or have the same meanings. shall be taken as a thing.

図に於いて、18はp型ソース領域、19はn++ゲー
ト領域、20はn+型トドレイン領域eは電子、DLは
空乏層をそれぞれ示している。
In the figure, 18 is a p-type source region, 19 is an n++ gate region, 20 is an n+-type drain region e is an electron, and DL is a depletion layer.

本実施例では、コレクタ電極17がドレイン電極として
動作し、また、図示されていないが、エミッタ電極15
がソース電極、ベース電極16がゲート電極としてそれ
ぞれ動作するものであり、また、炭化珪素膜2の厚さは
電子eの平均自由行程以下にしである。
In this embodiment, the collector electrode 17 operates as a drain electrode, and although not shown, the emitter electrode 15
The base electrode 16 functions as a source electrode, and the base electrode 16 functions as a gate electrode, and the thickness of silicon carbide film 2 is set to be less than or equal to the mean free path of electrons e.

第12図はSITがオンになっている場合を表していて
、前記したように、本実施例では、炭化珪素膜2の厚さ
が電子の平均自由行程以下になっていることから、電子
eはソース領域18がらドレイン領域20に殆ど無散乱
で走行する、所謂、パリスティック効果が得られる。
FIG. 12 shows the case where SIT is on, and as mentioned above, in this example, since the thickness of silicon carbide film 2 is less than the mean free path of electrons, electron e The light travels from the source region 18 to the drain region 20 with almost no scattering, producing a so-called parisistic effect.

第13図はSITがオフになっている場合を表していて
、n″″型である炭化珪素膜2には空乏層DLが拡がり
、ソース領域18からドレイン領域20へ向かう電子は
存在しない。
FIG. 13 shows a case where the SIT is turned off, and a depletion layer DL has expanded in the n″″ type silicon carbide film 2, and there are no electrons traveling from the source region 18 to the drain region 20.

ここに説明したSITに於いても、第1図乃至第11図
について説明したバイポーラ半導体装置と同様、製造は
容易であり、また、その工程数は少ないなどの効果を享
受することができ、しかも、超高速である。
Similarly to the bipolar semiconductor device described with reference to FIGS. 1 to 11, the SIT described here is easy to manufacture and can enjoy advantages such as a small number of steps. , which is super fast.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明に依る超高速半導体装置の製造方法に於いては、
シリコン半導体基板上に炭化珪素膜と絶縁膜と多結晶シ
リコンからなる素子領域引き出し配線層とを順に形成し
、前記素子領域引き出し配線層に絶縁分離領域を形成し
てから全面に絶縁膜を形成し、表面から炭化珪素膜に達
する開口を形成し該開口を介して該炭化珪素膜と前記素
子領域引き出し配線層を接続する導電膜を形成し、該開
口を介して前記炭化珪素膜と前記素子領域引き出し配線
層の一部とを結ぶ素子引き出し配線層を形成し、絶縁膜
と基板の役割を果たす多結晶シリコン層とシリコン・エ
ッチング液に耐える絶縁膜とを順に形成し、前記シリコ
ン半導体基板を全て除去して炭化珪素膜を表出させるよ
うにしている。
In the method for manufacturing an ultra-high-speed semiconductor device according to the present invention,
A silicon carbide film, an insulating film, and an element region lead wiring layer made of polycrystalline silicon are sequentially formed on a silicon semiconductor substrate, an insulating isolation region is formed in the element region lead wiring layer, and then an insulating film is formed on the entire surface. , forming an opening reaching the silicon carbide film from the surface, forming a conductive film connecting the silicon carbide film and the element region lead-out wiring layer through the opening, and connecting the silicon carbide film and the element region through the opening; An element lead-out wiring layer is formed to connect a part of the lead-out wiring layer, and a polycrystalline silicon layer that serves as an insulating film and a substrate, and an insulating film that is resistant to silicon etching solution are formed in order, and the entire silicon semiconductor substrate is completely removed. It is removed to expose the silicon carbide film.

前記構成を採るこぶに依り、SSTプロセスで製造する
よりも少ない工程数で、しかも、ESPERプロセスよ
りも逼かに安定なプロセスで、高速化及び高集積化され
た半導体装置を容易に製造することができる。
By employing the above structure, it is possible to easily manufacture a high-speed and highly integrated semiconductor device with a fewer number of steps than manufacturing with the SST process and with a process that is much more stable than the ESPER process. Can be done.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図乃至第11図は本発明一実施例を説明する為の工
程要所に於ける半導体装置の要部切断側面図、第12図
及び第13図は他の実施例を説明する為の工程要所に於
ける半導体装置の要部切断側面図、第14図及び第15
図は従来例を説明する為の半導体装置の要部切断側面図
をそれぞれ表している。 図に於いて、lはシリコン半導体基板、2は炭化珪素膜
、3は絶縁膜、3Aは開口、4は多結晶シリコンの引き
出し配線層、5は絶縁分離領域、6は絶縁膜、7は多結
晶シリコン膜、8は絶縁膜、9は多結晶シリコンの引き
出し配線層、10は絶縁膜、11は多結晶シリコン層、
12は絶縁膜、13はコンタクト層、14は絶縁膜膜、
15はエミッタ電極、16はベース電極、17はコレク
タ電極をそれぞれ示している。 特許出願人   富士通株式会社 代理人弁理士  相 谷 昭 司 代理人弁理士  渡 邊 弘 − 第3図 第4図 第7図 銅8図 第11図 鞘12図 第13図 従来例の要部切断側面図 第14図
1 to 11 are cross-sectional side views of essential parts of a semiconductor device at key points in the process for explaining one embodiment of the present invention, and FIGS. 12 and 13 are side views for explaining another embodiment of the present invention. 14 and 15 are cross-sectional side views of essential parts of a semiconductor device at key points in the process.
Each figure shows a cutaway side view of a main part of a semiconductor device for explaining a conventional example. In the figure, l is a silicon semiconductor substrate, 2 is a silicon carbide film, 3 is an insulating film, 3A is an opening, 4 is a polycrystalline silicon lead wiring layer, 5 is an isolation region, 6 is an insulating film, and 7 is a polycrystalline silicon layer. a crystalline silicon film, 8 an insulating film, 9 a polycrystalline silicon lead wiring layer, 10 an insulating film, 11 a polycrystalline silicon layer,
12 is an insulating film, 13 is a contact layer, 14 is an insulating film,
15 is an emitter electrode, 16 is a base electrode, and 17 is a collector electrode. Patent Applicant: Fujitsu Ltd. Representative Patent Attorney Akira Aitani Representative Patent Attorney Hiroshi Watanabe - Fig. 3 Fig. 4 Fig. 7 Copper 8 Fig. 11 Scabbard 12 Fig. 13 Cut side view of main parts of conventional example Figure 14

Claims (1)

【特許請求の範囲】  シリコン半導体基板(或いはシリコン半導体層)上に
炭化珪素膜と絶縁膜と多結晶シリコンからなる素子領域
引き出し配線層とを順に形成する工程と、 次いで、前記素子領域引き出し配線層に絶縁分離領域を
形成してから全面に絶縁膜を形成する工程と、 次いで、表面から炭化珪素膜に達する開口を形成し該開
口を介して該炭化珪素膜と前記素子領域引き出し配線層
を接続する導電膜を形成する工程と、 次いで、該開口を介して前記炭化珪素膜と前記素子領域
引き出し配線層の一部とを結ぶ素子引き出し配線層を形
成する工程と、 次いで、絶縁膜と基板の役割を果たす多結晶シリコン層
とシリコン・エッチング液に耐える絶縁膜とを順に形成
する工程と、 次いで、前記シリコン半導体基板を全て除去して炭化珪
素膜を表出させる工程と が含まれてなることを特徴とする超高速半導体装置の製
造方法。
[Scope of Claims] A step of sequentially forming a silicon carbide film, an insulating film, and an element region lead-out wiring layer made of polycrystalline silicon on a silicon semiconductor substrate (or silicon semiconductor layer); forming an insulating isolation region on the surface and then forming an insulating film on the entire surface, and then forming an opening reaching the silicon carbide film from the surface and connecting the silicon carbide film and the element region lead-out wiring layer through the opening. a step of forming a conductive film that connects the silicon carbide film and a part of the device region lead-out wiring layer through the opening; The method includes the steps of sequentially forming a polycrystalline silicon layer and an insulating film that can withstand silicon etching solution, and then removing all of the silicon semiconductor substrate to expose the silicon carbide film. A method for manufacturing an ultra-high-speed semiconductor device characterized by:
JP253088A 1988-01-11 1988-01-11 Manufacture of ultra-high speed semiconductor device Pending JPH01181465A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012023384A (en) * 1999-05-03 2012-02-02 Imec Method for removal of sic

Cited By (1)

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