JPS5927097B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、半導体装置の製造方法に係り、特にその製
造過程において接合の形成状態を評価する方法の改良に
関するものである。

従来、トランジスタもしくは半導体集積回路などの半導
体装置の半導体素子が複数個作り込まれるべき半導体基
板（以下半導体ウェーハと略称する）の接合の形成工程
において、上記半導体ウェーハの上記半導体素子の形成
領域の内もしくは外に、上記半導体素子の接合とは別個
に同時に形成された接合をエミッタ・ベース接合とする
モニタートランジスタを形成し、このモニタートランジ
スタについて、例えばその接合破壊電圧およびその電流
増幅率などの電気的特性を評価し、この結果にもとづい
て同一ロッド内の半導体ウェーハの接合の形成状態を評
価し、上記接合の形成工程を制御する方法が広く用いら
れている。

以下、従来のモニタートランジスタによるトランジスタ
のシリコンウェーハの接合の形成状態の評価方法を第１
図に示す平面図、およびその■−■線での縦断面で作成
過程を示す第２図ａ−ｃについて説明する。

ここでは、モニタートランジスタの接合とシリコンウェ
ーハの接合とは同時に形成されるので、説明を簡単にす
るためにモニタートランジスタのみについて述べる。

このモニタートランジスタはシリコンウェーハ１の表面
において、第１図に示すようなパターンのベース拡散層
２とエミッタ拡散層３とからなる接合で形成されている
。

このモニタートランジスタの作成各段階を第２図ａ−ｃ
に示す。

先ず、シリコンウェーハ１上全面にフィルド酸化膜４を
形成する。

次に、フィルド酸化膜４の所要箇所にベース不純物拡散
窓を開孔し、このベース不純物拡散窓からの選択拡散に
よりベース拡散層２を形成する。つづいて、ベース拡散
層２の上面を含む全上面を被覆する酸化膜５を形成する
。この状態を第２図ａに示す。これにつゞく作成段階を
第２図ｂについて説明する。

まず、ベース拡散層２上所要箇所の酸化膜５にエミッタ
不純物拡散窓を開孔し、このエミッタ不純物拡散窓から
の選択拡散によりエミッタ拡散層３を形成する。つづい
て、エミッタ拡散層３の上面を含む全上面を被覆する酸
化膜６を形成する。この状態を第２図ｂに示す。第２図
ｃに示す作成段階では、ベース拡散層２、エミツタ拡散
層３、およびこれらの拡散層２，３の周辺所要箇所のシ
リコンウエーハ１上のフイルド酸化膜４と酸化膜５，６
とを選択エツチングで除去し、ベース拡散層２およびエ
ミツタ拡散層３を露出させる。

このような作成段階を経て作成されたモニタートランジ
スタは、シリコンウエーハ１の裏面をコレクタ接触面７
とし、ベース拡散層２の露出面をベース接触面８とし、
エミツタ拡散層３の露出面をエミツタ接触面９として構
成される。

そこで、ウエーハプローバーの測定針を上記モニタート
ランジスタのコレクタ接触面７、ベース接触面８、およ
びエミツタ接触面９に接触させ、上記モニタートランジ
スタの電流増幅率、順方向電圧降下、および逆方向耐電
圧などの直流特性を所要測定器を用いて測定し、この測
定結果にもとづきベース拡散層２とエミツタ拡散層３と
の接合の形成状態を評価する。

ところで、このようなモニタートランジスタによる接合
形成状態評価方法では、ウエーハプローバーの測定針の
微妙な接触圧の違いにより上記接合の形成状態が同一で
あつても、モニタートランジスタの電流増幅率およびコ
レクタ・エミツタ間の逆耐電圧などの測定値が大きく変
動し、この測定値の変動による偏差で正確な接合の形成
状態の評価が困難であるという欠点があつた。

また、例えばベース拡散層２の層厚が０．６μｍ程度以
下という薄い場合には、ウエーハプローバーの測定針と
ベース接触面８およびウエーハプローバーの測定針とエ
ミツタ接触面９との間に印加される印加電圧により発生
するスパークのため上記モニタートランジスタの接合が
破壊され測定不可能になるという欠点もあつた。これら
の理由により、ウエーハプローバ一の測定針の接触を自
動化して測定するには更に困難な問題が生じた。その上
、上記接合の端縁がシリコンウエーハトの表面に露出し
ているので、外部雰囲気の影響を受けやすく、測定誤差
が生ずる虞れもあつた。この発明は、上述の欠点に鑑み
てなされたもので、第１の伝導形の拡散層に形成された
第２の伝導形の拡散層によりピンチされる上記第１の伝
導形の拡散層のピンチ抵抗値を測定することによつて、
上記第１の伝導形の拡散層と上記第２の伝導形の拡散層
との接合の形成状態を正確に評価し、この接合の形成工
程を制御することを目的とする。

以下、この発明によるトランジスタのシリコンウエーハ
の接合の形成状態評価方法を第３図に示す平面図および
第３図の−線での縦断面でその作成過程を示す第４図ａ
−ｃで説明する。この発明による評価方法に用いるモニ
ター構成体のパターンは、第３図の左側に示すようなパ
ターンのベース拡散層２とエミツタ拡散層３とからなる
第１のパターン１０と第３図の右側に示すようなパ々−
ンのベース拡散層２からなる第２のパターン１１とから
なる。このような第１のパターン１０を有するモニター
構成体と第２のパターン１１を有するモニター構成体と
を、シリコンウエーハ１のトランジスタが形成されるべ
き領域の内もしくは外に作成する各作成段階を第４図ａ
−ｃについて説明する。

ここでも、第２図について述べたと同様に、モニター構
成体の接合とシリコンウエーハの接合とは同時に形成さ
れるので、モニター構成体のみについて述べる。先ず、
シリコンウエーハ１上にフイルド酸化膜４を形成する。

次に、第１のパターン１０のベース拡散層２および第２
のパターン１１のベース拡散層２を形成するためのベー
ス不純物拡散窓をフイルド酸化膜４に開孔し、これらの
ベース不純物拡散窓からの選択拡散によりベース拡散層
２をそれぞれ形成する。このとき形成される第１のパタ
ーン１０のベース拡散層２と第２のパターン１１のベー
ス拡散層２の寸法および形状はほぼ同一に設定する。つ
づいて、ベース拡散層２の露出面を含めた全上面を被覆
する酸化膜５を形成する。この状態を第４図ａに示す。
次に、これにつマく作成段階を第４図ｂについて説明す
る。

第１のパターン１０のベース拡散層２のほぼ中央部（幅
をＷ１とする）に交差し、第３図の符号Ｗ２で示す幅を
有するエミツタ不純物拡散窓を酸化膜５に開孔し、この
エミツタ不純物拡散窓からの選択拡散によりエミツタ拡
散層３を形成する。第３図ではベース拡散層２とエミツ
タ拡散層３とがほぼ直角に交差し、これらの拡散層の幅
Ｗ，とＷ２とがほぼ同一になるように図示してあるが、
必ずしもほぼ直角に交差し、ほぼ同一の幅にする必要が
ない。次いで、上記エミツタ拡散層３の露出面を含む全
上面を被覆する酸化膜６を形成する。この状態を第４図
ｂに示す。次に、第４図ｃに示す作成段階を説明する。

第１のパターン１０のエミツタ拡散層３の両側等距離の
位置にて、ベース拡散層２上の酸化膜５，６を選択エツ
チングし、コンタクトホール１２，１３を形成する。こ
れと同時に、第２のパターン１１のベース拡散層２上に
、コンタクトホール１２，１３との間隔とほぼ同一間隔
をおいて、酸化膜５，６を選択エツチングし、コンタク
トホール１４，１５を形成する。この状態を第４図ｃに
示す。このように作成された第１のパターン１０のベー
ス拡散層２のコンタクトホール１２，１３にウエーハプ
ローバーの測定針を接触させ、エミツタ拡散層３によつ
てピンチされる上記ベース拡散層２のピンチ抵抗値を測
定する。このピンチ抵抗値は、上記ベース拡散層２の層
厚とこのベース拡散層２に形成されたエミツタ拡散層３
の層厚との差が小さくなるにつれて急激に増大するので
、このピンチ抵抗値の測定によつてベース拡散層２内の
エミツタ拡散層３の形成状態を評価し、トランジスタの
エミツタ・ベース接合の形成工程を制御することができ
る。その上、第２のパターン１１のベース拡散層２のコ
ンタクトホール１４，１５にウエーハプローバーの測定
針を接触させ、上記ベース拡散層２の抵抗値を測定し、
ベース拡散層２の形成状態を評価することができる。こ
のベース拡散層の抵抗値と上記ピンチ抵抗値とを合せ用
いることにより上記トランジスタのエミツタ・ベース接
合の形成状態を一層正確に評価し、接合の形成工程を制
御することができる。更に、モニタートランジスタを併
用し、このモニタートランジスタの電流増幅率などの電
気的特性を併用して評価することによつてより一層精度
の高い評価を行うこともできる。また、この評価方法で
は、エミツタ拡散層上にウエーハプローバーの測定針を
接触させて測定しないので、既述のようなエミツタ・ベ
ース接合を破壊する虞れもなく、かつシリコンウエーハ
１上に形成された酸化膜６によりエミツタ拡散層３の表
面が被覆されているので、上記エミツタ・ベース接合の
端縁が露出することがなく、外部雰囲気の影響を受け測
定誤差の発生する虞れもない。その上、高周波特性面で
影響を及ぼす要フ素の一つであるベース広がり抵抗値を
ウエーハ工程で把握できる利点もある。

上記実施例では、シリコンウエーハ１のトランジスタを
形成させるべき領域の内もしくは外にモニター構成体を
形成させてトランジスタの接合の形成状態を評価する方
法について述べたが、この方法とは別に上記モニター構
成体のみを形成させるべきシリコンウエーハを製品トラ
ンジスタのシリコンウエーハのロッドと一緒に投入し、
このロッドが接合形成工程を経て上記モニター構成体に
形成された拡散層の形成状態を評価することによつて同
一ロツト内の製品トランジスタの接合の形成状態を評価
することもできる。

なお、これまでシリコンウエーハに形成されたトランジ
スタの接合形成状態評価方法について述べてきたが、こ
の発明の評価方法はこれに限らず、半導体集積回路など
の半導体装置の接合形成状態評価方法に適用することも
できる。

以上、詳述したように、半導体装置の製造過程において
その第１の拡散層と第２の拡散層との接合の形成状態を
評価するこの発明の評価方法では、上記半導体装置の複
数個の半導体素子が作り込まれるべき半導体ウエーハの
上記半導体素子の領域の内もしくは外に、上記接合の形
成時に上記半導体素子とは別個に形成され、所要長さと
所要幅とを有する第１の拡散層、及びこの第１の拡散層
のほば中央部で交差して形成され、所要長さと所要幅と
を有する第２の拡散層からなるモニター構成体を形成し
、このモニター構成体の上記第２の拡散層によつてピン
チされる上記第１拡散層のピンチ抵抗値が第２の拡散層
の層厚の増大につれて増大するのを利用して上記接合層
の形成状態を評価するので、上記第２の拡散層上にウエ
ーハプローバーの測定針を接触させる必要がなく、従来
のモニタートランジスタによる評価方法のように、上記
接合を破壊する虞れがない。

また、第２の拡散層を被覆する酸化膜を選択エツチング
して除去し上記第２の拡散層を露出させる必要がないの
で、上記接合の端縁が露出し、外部雰囲気の影響を受け
、測定誤差の発生する虞れもない。その上、高周波特性
面で影響を及ぼす要素の一つであるベース広がり抵抗値
をウエーハ工程で把握することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のモニタトランジスタによるトランジスタ
のシリコンウエーハの接合形成状態の評価方法を説明す
るための平面図、第２図ａ−ｃは第１図の−線での縦断
面図、第３図はこの発明によるトランジスタのシリコン
ウエーハの接合形成状態の評価方法を説明するための平
面図、第４図ａ−ｃは第３図の一線での縦断面図である
。 図において、１はシリコンウエーハ、２はベース拡散層
、３はエミツタ拡散層、４はフイルド酸化膜、５，６は
酸化膜、７，８，９はそれぞれコレクタ接触面、ベース
接触面、およびエミツタ接触面、１０，１１はモニター
構成体の第１のパターンおよび第２のパターン、１２，
１３，１４，１５はコンタクトホールを示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 第１の伝導形の拡散層とこの第１の伝導形の拡散層
   内に形成された第２の伝導形の拡散層との接合を有し複
   数個の半導体素子が作り込まれるべき半導体基板の上記
   半導体素子の領域の内もしくは外に、上記接合の形成時
   に上記半導体素子とは別個に、所要長さと所要幅とを有
   する第１の伝導形の拡散層、およびこの第１の伝導形の
   拡散層のほぼ中央部で交差し所要長さと所要幅とを有す
   る第２の伝導形の拡散層からなるモニター構成体を形成
   し、このモニター構成体の上記第２の伝導形の拡散層に
   よつてピンチされる上記第１の伝導形の拡散層のピンチ
   抵抗値を測定して上記接合の形成状態を評価することを
   特徴とする半導体装置の製造方法。