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JPH03173131A - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

Manufacturing method of semiconductor device

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Publication number
JPH03173131A
JPH03173131A JP31063189A JP31063189A JPH03173131A JP H03173131 A JPH03173131 A JP H03173131A JP 31063189 A JP31063189 A JP 31063189A JP 31063189 A JP31063189 A JP 31063189A JP H03173131 A JPH03173131 A JP H03173131A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wafer
layer
boron
oxide film
semiconductor
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
JP31063189A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Noboru Tatefuru
立古 昇
Keizo Inaba
稲庭 桂造
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi 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 Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP31063189A priority Critical patent/JPH03173131A/en
Publication of JPH03173131A publication Critical patent/JPH03173131A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

PURPOSE:To restrain a crystal defect of a semiconductor element from being produced by a method wherein a high-concentration diffusion layer of impurities forming a second conductivity type or a semiconductor layer containing impurities is formed, as a getter layer, on a second main face on the opposite side of a semiconductor substrate. CONSTITUTION:A thermal oxide film 2 is formed on an n-type Si wafer 1 in an atmosphere. In a state that the surface of the wafer is covered with a photoresist, the wafer is treated with an HF-based etchant; the oxide film on the rear side of the wafer is removed. In succession, boron is deposited and diffused; a boron silicide layer 7 and a high-concentration diffusion layer 8 are formed on the rear of the wafer. After B has been diffused to the rear of the wafer, a window is opened in one part of the oxide film 2 on the surface by using a photoresist mask 3; ions of boron are implanted through an opening part 4; a p-type impurity deposition layer 5 is formed. Then, the photoresist mask 3 is removed by a plasma ashing method and an ozone sulfuric acid method. The layer is etched and cleaned; a well region 6 is formed by a diffusion treatment in an oxidizing atmosphere.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置の製造方法、特に半導体基板におけ
る結晶欠陥抑制技術に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and particularly to a technology for suppressing crystal defects in a semiconductor substrate.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

トランジスタやIC等の半導体素子の製造プロセスは、
半導体ウェハの段階での酸化処理、ホトレジストプロセ
スによるエツチング、不純物イオン打込み、さらに拡散
処理等の種々のプロセスの組み合わせより成る。
The manufacturing process of semiconductor elements such as transistors and ICs is
It consists of a combination of various processes such as oxidation treatment at the semiconductor wafer stage, etching using a photoresist process, impurity ion implantation, and further diffusion treatment.

たとえば、パワーMO3FETの製造においては、ウェ
ハの一主面に導電型の異なる不純物にょるウェハ拡散層
を形成する従来の方法は第1図のプロセスチャートで示
すように行われている。
For example, in the manufacture of power MO3FETs, a conventional method of forming a wafer diffusion layer using impurities of different conductivity types on one main surface of a wafer is carried out as shown in the process chart of FIG.

すなわち、このプロセスチャートに対応する第2図乃至
第5図で各工程における断面図を参照しく1)n型Si
ウェハl上に熱酸化膜(Si02)2を形成し、その上
にホトレジスト3を塗布し、マスク処理して一部にウェ
ハ形成のための開口部14をあける(第2図)、(2)
開口部4表面にp型不純物であるボロンのデボジジジン
眉5を形成する(第3図)、(3)プラズマアッシャ法
ないしオゾン硝酸法によりホトレジスト3を除去する(
第4図)、(4)HF系エッチ液で洗浄し、1200℃
、数時間の酸化性雰囲気中での拡散処理によりウェル拡
散領域6を形成する(第5図)。
That is, please refer to the cross-sectional views of each process in FIGS. 2 to 5 corresponding to this process chart. 1) N-type Si
A thermal oxide film (Si02) 2 is formed on the wafer l, a photoresist 3 is applied thereon, and an opening 14 for forming the wafer is formed in a part by masking (Fig. 2), (2)
Forming a deposited eyebrow 5 of boron, which is a p-type impurity, on the surface of the opening 4 (FIG. 3); (3) removing the photoresist 3 by a plasma asher method or an ozone nitric acid method (
(Fig. 4), (4) Clean with HF-based etchant and heat to 1200°C.
Then, a well diffusion region 6 is formed by a diffusion treatment in an oxidizing atmosphere for several hours (FIG. 5).

上に述べたプロセスで、同時に汚染物質であるF e 
s Cuその他の重金属類がSi基体内に導入され、こ
のためにウェル領域6及びその周辺部に種々の結晶欠陥
が発生し、その結果、素子特性不良をひきおこすことが
ある。
In the process described above, at the same time the pollutant Fe
s Cu and other heavy metals are introduced into the Si substrate, which may cause various crystal defects in the well region 6 and its surroundings, resulting in poor device characteristics.

このような結晶欠陥の発生を防止するために、ウェハの
裏面側にゲッターシンクをつ<す、プロセス中で導入さ
れた重金属類をこれに吸収させる手段がとられることが
ある。
In order to prevent the occurrence of such crystal defects, a method is sometimes taken in which a getter sink is provided on the back side of the wafer to absorb heavy metals introduced during the process.

ゲッタリングについては、丸善−1983年6.25発
行の「電子材料シリーズ」シリコン結晶とドーピングP
、115〜119に記載されている。ゲッタリングの代
表的な方法としては、(1)サンドブラストやレーザ照
射などの機械的方法(2)不純物イオン打込みや窒化膜
によるストレスなどの物理化学的方法とがある。
Regarding gettering, see "Electronic Materials Series" Silicon Crystal and Doping P published by Maruzen on June 25, 1983.
, 115-119. Typical gettering methods include (1) mechanical methods such as sandblasting and laser irradiation, and (2) physicochemical methods such as impurity ion implantation and stress using a nitride film.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

前記ゲッタリング方法において、機械的方法では特殊な
専用の装置が必要であること、制御性が困難であること
、他の汚染が導入されることなどの問題がある。一方、
物理化学的な方法では、高価なイオン打込み装置を使用
し、特殊なプロセスであることによりコスト高はまぬが
れず、しかもその効果も比較的小さいという問題がある
In the gettering method, mechanical methods have problems such as requiring special dedicated equipment, difficulty in controllability, and introducing other contamination. on the other hand,
The physicochemical method uses an expensive ion implantation device and is a special process, which inevitably leads to high costs, and the problem is that its effects are relatively small.

本発明は上記した諸問題を克服するためになされたもの
であり、その目的は、プロセス中で導入された重金属汚
染を比較的簡単に、より経済的にゲッタリングすること
により、半導体素子の結晶欠陥の発生を抑制する方法を
提供することにある〔課題を解決するための手段〕 上記目的を達成するために、本発明は半導体装置の製造
方法であって、第1導電型を有する半導体基板の第1主
面に能動領域としてのpn接合を形成するに当たって、
上記半導体基板の反対側である第2主面に第2導電型を
つくる不純物の高濃度拡散層ないし上記不純物を含む半
導体層をゲッタ層として形成するものである。
The present invention has been made to overcome the above-mentioned problems, and its purpose is to getter the heavy metal contamination introduced during the process relatively easily and more economically, thereby improving the crystallization of semiconductor devices. [Means for Solving the Problem] In order to achieve the above object, the present invention provides a method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a semiconductor substrate having a first conductivity type; In forming a pn junction as an active region on the first main surface of
A high concentration diffusion layer of an impurity that creates a second conductivity type or a semiconductor layer containing the impurity is formed as a getter layer on the second main surface, which is the opposite side of the semiconductor substrate.

本発明はまた、上記半導体装置の製造方法であって、n
型シリコン・ウェハの一主面表面にシリコン酸化膜を生
成し、このウェハの他主面に気相化学反応による不純物
ボロンシリサイドを堆積するとともに、これよりボロン
をシリコン内に拡散し、一方、基板の一主面の酸化膜の
一部を窓開して不純物イオン打込、ドープないし拡散に
より能動素子となるpn接合を形成するものである。
The present invention also provides a method for manufacturing the semiconductor device, comprising: n
A silicon oxide film is formed on one main surface of a mold silicon wafer, and an impurity boron silicide is deposited on the other main surface of the wafer by a vapor phase chemical reaction, and from this boron is diffused into the silicon. A pn junction, which becomes an active element, is formed by opening a part of the oxide film on one main surface and implanting, doping, or diffusing impurity ions.

〔作用〕[Effect]

半導体ウェハの裏面(他主面)にボロンシリサイド層を
形成することにより、ウェハの表面からの拡散で形成さ
れたウェハ内の結晶欠陥や高濃度のボロン拡散層内に存
在する重金属汚染は熱処理時にボロンシリサイド層へ吸
収されてゲッタリングが進行する。その結果、半導体素
子製造プロセスにおいて半導体内に導入された重金属は
低減され、結晶欠陥の発生が抑制されて、これに起因す
るリーク電流不良等は低減する。
By forming a boron silicide layer on the back surface (other main surface) of the semiconductor wafer, crystal defects inside the wafer formed by diffusion from the front surface of the wafer and heavy metal contamination existing in the high concentration boron diffusion layer are removed during heat treatment. Gettering progresses as it is absorbed into the boron silicide layer. As a result, the amount of heavy metals introduced into the semiconductor during the semiconductor device manufacturing process is reduced, the occurrence of crystal defects is suppressed, and leak current defects caused by this are reduced.

C実施例〕 以下、本発明の一実施例について図面を参照し工程順に
説明する。
Embodiment C] Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in order of steps with reference to the drawings.

第6図はパワーMO3FETのウェル拡散領域形成まで
のプロセスフローチャートである。
FIG. 6 is a process flowchart up to the formation of the well diffusion region of the power MO3FET.

第7図乃至第11図は第6図に対応する各工程ごとの半
導体の一部断面図である。
7 to 11 are partial cross-sectional views of the semiconductor at each step corresponding to FIG. 6.

(1)n型Si ウェハ1上に1000℃ウェットO雰
囲気中で熱酸化膜2を形成する(第7図)。
(1) A thermal oxide film 2 is formed on an n-type Si wafer 1 in a wet O atmosphere at 1000°C (FIG. 7).

(2)ウェハ表面をホトレジスト(図示されず)で覆っ
た状態でHF系エッチ液で処理することによりウェハ裏
面側の酸化膜を取り除く。つづいてボロンデポジション
及び拡散を行ってウェハ裏面にボロンシリサイド層7及
び高濃度拡散層(p+型層) 8を形成する(第8図)
(2) The oxide film on the back side of the wafer is removed by treating the wafer surface with a HF-based etchant while covering the wafer surface with a photoresist (not shown). Next, boron deposition and diffusion are performed to form a boron silicide layer 7 and a high concentration diffusion layer (p+ type layer) 8 on the back surface of the wafer (Fig. 8).
.

この時のボロンデポジションには第12図(縦断面図)
、第13図(横断面図)で示すごときボロンデポジショ
ン装置を使用する。同図において11は反応管(石英)
、12は不純物ソースとなる窒化ボロン(BN)、13
はBN治具である。
Figure 12 (longitudinal cross-sectional view) shows the boron deposition at this time.
, a boron deposition apparatus as shown in FIG. 13 (cross-sectional view) is used. In the figure, 11 is a reaction tube (quartz)
, 12 is boron nitride (BN) serving as an impurity source, 13
is a BN jig.

9はn型Stウェハでその表面側にはSiOλ膜を有し
、裏面側はSi 02が除去されたものである。
Reference numeral 9 denotes an n-type St wafer having a SiOλ film on its front side and from which Si02 has been removed on its back side.

このウェハ9を立てるためにウェハ治具10(棒状の5
i02に割溝を設けたもの)を使用し、ソース12とな
るBNをセットしたBN治具13の中央部に挿入した状
態で反応管ll内に導入し、その開口部14をキャンプ
15で閉じ、ガス供給口16側から真空吸引して反応管
内を減圧状態とする。然るのち炉ヒータ17により反応
管内を所定の温度処理してBデポジションを行う、この
ときの処理条件は第14の温度経時変化曲線で示しであ
る。これを第1熱処理とし、その後に第15図に示すよ
うな処理条件で第2熱処理を行うことによりウェハ裏面
内部に高濃度のボロン拡散層8を得る。
In order to stand up this wafer 9, a wafer jig 10 (a rod-shaped 5
i02 with a split groove), the BN serving as the source 12 is inserted into the center of the BN jig 13 and introduced into the reaction tube 11, and its opening 14 is closed with a camp 15. , vacuum is drawn from the gas supply port 16 side to bring the inside of the reaction tube into a reduced pressure state. Thereafter, the inside of the reaction tube is subjected to a predetermined temperature treatment using the furnace heater 17 to perform B deposition. The treatment conditions at this time are shown in the fourteenth temperature change curve over time. This is the first heat treatment, and then a second heat treatment is performed under the treatment conditions shown in FIG. 15 to obtain a highly concentrated boron diffusion layer 8 inside the back surface of the wafer.

この場合の拡散層の濃度は10”/cd以上であって、
アイソレーション層の濃度に匹敵するものである。
In this case, the concentration of the diffusion layer is 10"/cd or more,
The concentration is comparable to that of the isolation layer.

(3)ウェハ裏面へのB拡散後、表面の酸化膜2の一部
をホトレジストマスク3を用いて窓開し、開口部4を通
してボロンをイオン打込みしてp型不純物デポジション
層5を形成する(第9図)。
(3) After B is diffused to the back surface of the wafer, a part of the oxide film 2 on the front surface is opened using a photoresist mask 3, and boron ions are implanted through the opening 4 to form a p-type impurity deposition layer 5. (Figure 9).

(4)次いでホトレジストマスク3をプラズマアッシャ
法及びオゾン硫酸法により除去する(第10図)。
(4) Next, the photoresist mask 3 is removed by a plasma asher method and an ozone sulfuric acid method (FIG. 10).

(5)HF系エッチ液によるエッチ洗浄液、1200℃
で数時間の酸化雰囲気中での拡散処理によりウェル領域
6を形成する(第11図)。
(5) Etch cleaning solution using HF-based etchant, 1200℃
A well region 6 is formed by diffusion treatment in an oxidizing atmosphere for several hours (FIG. 11).

上記したウェハ裏面をつかう実施例のプロセス以外に、
ボロンシリサイド層及び高濃度ボロン拡散層をウェハ表
面の素子を分離するアイソレーション層又は、ペレット
を分離する境界部分であるスクライブ領域内にマスク処
理により選択的に形成して前記実施例の場合と同様の効
果を得る。さらに両方のやり方を併用すればい9そう有
効である。
In addition to the process described above that uses the backside of the wafer,
Similar to the previous embodiment, a boron silicide layer and a high concentration boron diffusion layer are selectively formed by mask processing in the isolation layer separating elements on the wafer surface or in the scribe region which is the boundary part separating pellets. obtain the effect of Furthermore, it is very effective to use both methods in combination.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

ウェハ裏面に形成した高濃度ポロン拡散層及びボロンシ
リサイド層のゲッタリング作用により、素子形成プロセ
スの途中においてSi内に導入された結晶欠陥の発生は
抑制され、したがってこれに起因するリーク電流不良等
が低減され、歩留を向上するとともに半導体製品の品質
の改善に寄与する。
Due to the gettering effect of the highly concentrated poron diffusion layer and boron silicide layer formed on the back surface of the wafer, the occurrence of crystal defects introduced into Si during the device formation process is suppressed, and leakage current defects caused by these are suppressed. This contributes to improving the yield and quality of semiconductor products.

第1図はパワーMOS F ETのウェル拡散層形成ま
でのプロセスの従来例を示すフローチャートである。
FIG. 1 is a flowchart showing a conventional process up to the formation of a well diffusion layer of a power MOS FET.

第2図乃至第5図は第1図のプロセスに対応する各工程
の半導体の断面図である。
2 to 5 are cross-sectional views of the semiconductor at each step corresponding to the process shown in FIG. 1.

第6図はパワーMO5FETプロセスの本発明の一実施
例を示すフローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart illustrating one embodiment of the present invention for a power MO5FET process.

第7図乃至第11図は第6図のプロセスに対応する各工
程の半導体の断面図である。
7 to 11 are cross-sectional views of the semiconductor at each step corresponding to the process shown in FIG. 6.

第12図と第13図はウェハ裏面へのボロンデポジショ
ンに使用するボロンデポジション装置の縦断面図及び横
断面図である。
FIGS. 12 and 13 are a vertical cross-sectional view and a cross-sectional view of a boron deposition apparatus used for depositing boron on the back surface of a wafer.

第14図と第15図は前記のボロンデポジション時にお
ける温度条件を示す曲線図である。
FIGS. 14 and 15 are curve diagrams showing the temperature conditions during the boron deposition described above.

1・・・St ウェハ、 2・・・熱酸化膜、3・・・
ホトレジスト、 5・・・イオン打込み層、6・・・ウ
ェル拡散層、 7・・・ボロンシリサイド層、8・・・
高濃度ポロン拡散層。
1...St wafer, 2...thermal oxide film, 3...
Photoresist, 5... Ion implantation layer, 6... Well diffusion layer, 7... Boron silicide layer, 8...
High concentration poron diffusion layer.

第 5 図 す 第 12図 ―■ 第 図 第 図 第 5 図 2No. 5 figure vinegar No. Figure 12 ―■ No. figure No. figure No. 5 figure 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、第1導電型を有する半導体基板の第1主面に能動領
域としてのpn接合を形成するに当たって、上記半導体
基板の反対側である第2主面に第2導電型をつくる不純
物の高濃度拡散層ないし上記不純物を含む半導体層をゲ
ッタ層として形成することを特徴とすく半導体装置の製
造方法。 2、請求項1に記載の半導体装置の製造方法であって、
n型シリコン・ウェハの一主面表面にシリコン酸化膜を
生成し、このウェハの他主面に気相化学反応による不純
物ボロンシリサイドを堆積するとともに、これよりボロ
ンをシリコン内に拡散し、一方、基板の一主面の酸化膜
の一部を窓開して不純物イオン打込、ドープないし拡散
により能動素子となるpn接合を形成する。
[Claims] 1. In forming a pn junction as an active region on the first main surface of a semiconductor substrate having a first conductivity type, a second conductivity type is formed on a second main surface, which is the opposite side of the semiconductor substrate. 1. A method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that a high concentration diffusion layer of impurities that produce impurities or a semiconductor layer containing the above-mentioned impurities is formed as a getter layer. 2. A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, comprising:
A silicon oxide film is formed on one main surface of an n-type silicon wafer, and boron silicide, an impurity, is deposited on the other main surface of the wafer by a vapor phase chemical reaction, and boron is diffused into the silicon. A part of the oxide film on one main surface of the substrate is opened and a pn junction, which becomes an active element, is formed by implanting, doping, or diffusing impurity ions.
JP31063189A 1989-12-01 1989-12-01 Manufacturing method of semiconductor device Pending JPH03173131A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5360748A (en) * 1992-01-24 1994-11-01 Kabushiki Kaisha Toshiba Method of manufacturing a semiconductor device
JP2004327489A (en) * 2003-04-21 2004-11-18 Shin Etsu Handotai Co Ltd Single-crystal silicon wafer and its manufacturing method
US8329563B2 (en) 2006-02-24 2012-12-11 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device including a gettering layer and manufacturing method therefor

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