JP2531271B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は半導体基板表面に対するイオン注入工程を有
する半導体装置の製造方法に関する。

［従来の技術］ 従来、半導体装置の製造方法においては、イオン注入
工程にて半導体基板に過剰の正電荷が帯電してしまうこ
とがある。このため、この正電荷に誘発されて基板上に
形成された回路素子中の絶縁膜に静電破壊及び劣化が生
じることを防止するために、以下に示すような方法によ
って半導体基板の過剰帯電を防止している。

先ず、半導体基板表面へのイオン注入と共に、電子も
半導体基板表面に照射する方法がある。この方法におい
ては、正電荷を電子により中和して半導体基板の帯電を
防止している。

また、絶縁膜上に薄い導電層を形成する方法又は絶縁
膜自体に導電性を持たせる方法がある。これらの方法に
おいては、この導電層又は導電性の絶縁膜を通じて基板
に帯電した電荷を除去している。

また、この他にはシリコン基板表面の一部を露出させ
る方法がある。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述した従来の半導体基板の帯電を防
止する方法には次のような欠点がある。

先ず、イオン注入時に電子照射を行なう方法において
は、従来から使用されているイオン注入装置を大幅に改
造する必要がある。また、過剰に電子を照射すると、逆
に半導体基板が負電荷に帯電してしまうという問題点が
ある。

また、絶縁膜上に薄い導電層を形成する方法において
は、この導電層として絶縁膜上に金属又は導電性高分子
膜を形成するため、半導体素子の微細化に伴いパターン
の形成精度が悪くなるという問題点がある。

更に、絶縁膜自体に導電性を持たせる方法において
は、絶縁膜本来の絶縁特性を劣化させてしまうという問
題点がある。

更にまた、シリコン基板表面の一部を露出させる方法
においては、パターン形成工程を追加する必要があると
共に、基板中に不純物が拡散して半導体特性が劣化する
という問題点がある。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであっ
て、イオン注入工程にて半導体基板に正電荷が帯電する
ことを防止して、半導体基板上に形成される絶縁膜の静
電破壊及び劣化を防止することができる半導体装置の製
造方法を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体ウェハ
の表面上にフォトレジスト膜を所定のパターンで形成す
る工程と、前記半導体ウェハをその面に垂直の方向を回
転軸として回転させながら前記半導体ウェハの表面に対
して傾斜方向から金属をスパッタリングして前記フォト
レジスト膜上に金属膜を形成する工程と、エッチングに
より前記フォトレジスト膜の側壁に形成された金属膜を
除去して前記フォトレジスト膜の表面上に金属膜を残留
させる工程と、前記金属膜及び前記フォトレジスト膜を
マスクとして半導体ウェハ表面にイオン注入する工程と
を有することを特徴とする。

［作用］ 本発明においては、半導体ウェハ上にフォトレジスト
膜を所定のパターンで形成した後に、この半導体ウェハ
をその面に垂直の方向を回転軸として回転させながら、
この半導体基板表面に対して傾斜する方向から金属をス
パッタリングする。これにより、この金属は前記フォト
レジスト膜の表面上及び前記パターンの側壁面上に堆積
して金属膜を形成する。そして、この金属膜は前記フォ
トレジスト膜の表面上に比して前記パターンの側壁面上
の方が薄く形成される。このため、次工程のエッチング
工程において、前記パターンの側壁面上に形成された金
属膜が除去され、前記フォトレジスト膜の表面上に形成
された金属膜が残存している状態でエッチングを停止制
御することにより、このフォトレジスト膜上にのみ金属
膜を残留させることができる。

従って、このフォトレジスト膜及び金属膜をマスクと
して半導体ウェハ表面にイオン注入すると、正電荷がこ
の金属膜を通じて除去されるため半導体ウェハに正電荷
が帯電することを防止することができる。

また、フォトレジスト膜により半導体ウェハの表面に
パターン形成を行なっているため、半導体ウェハを高精
度に微細加工することができる。

［実施例］ 次に、本発明の実施例について添付の図面を参照して
説明する。

第１図（ａ）乃至（ｄ）は本発明の第１の実施例に係
る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
先ず、第１図（ａ）に示すように、シリコン基板１の表
面上に例えば厚さが1.5μｍのフォトレジスト膜２を形
成する。その後に、フォトレジスト膜２を選択的に露光
し、除去することにより、イオン注入するための所定の
パターンを形成する。なお、このパターンの溝幅は1.5
μｍ未満であることが望ましい。

次に、このシリコン基板１をその面に垂直の方向を回
転軸として自転させながら、基板表面に対して斜め45度
の方向からアルミニウムをスパッタリング蒸着する。こ
れにより、第１図（ｂ）に示すように、フォトレジスト
膜２の表面上には膜厚が約0.8μｍのアルミニウム膜３
が被着され、前記パターン内のフォトレジスト膜２の側
壁上には、フォトレジスト膜２の表面上の膜厚の約1/2
の膜厚を有するアルミニウム膜３が被着される。

第２図は本発明の第１の実施例にて使用するアルミニ
ウムスパッタリング装置の一例を模式的に示す側面図、
第３図はその正面図である。

第２図及び第３図に示すように、ウェハ自転用モータ
８は角度設定器９にその回転軸を鉛直方向に対して傾斜
させて揺動可能に取り付けられている。ウェハ自転用モ
ータ８の回転軸はウェハホルダ７の下面の中心に固定さ
れており、ウェハ自転用モータ８を駆動することによ
り、ウェハホルダ７をその表面に垂直の方向を回転軸と
して回転させることができる。ウェハ６は円盤状のウェ
ハホルダ７の上面に配置されて固定される。ウェハ６の
傾斜角度は角度設定器９とウェハ自転用モータ８との間
の角度を調整することにより調節することができる。ま
た、この装置に対して適長間隔をおいて、アルミニウム
ターゲット５がその面を垂直にして設置されている。

このように構成されたアルミニウムスパッタリング装
置においては、先ず、角度設定器９により角度を調整し
て、スパッタリング方向（水平方向）に対するウェハ６
の表面の傾斜角度を例えば45度に設定する。そして、ウ
ェハ自転用モータ８を駆動することによってウェハ６を
その面に垂直の方向を回転軸として自転させると共に、
アルミニウムターゲット５からアルミニウム原子をスパ
ッタリングしてウェハ６の表面上にアルミニウム膜を形
成する。従って、第１図（ｂ）に示すようなアルミニウ
ム膜３を形成することができる。

次に、リン酸によりアルミニウム膜３をエッチングす
ると共に、このエッチング工程におけるエッチング時間
をフォトレジスト膜２のパターン側壁上の部分のアルミ
ニウム膜３が除去され、パターン表面上の部分のアルミ
ニウム膜３が残存するように制御する。これにより、第
１図（ｃ）に示すように、フォトレジスト膜２の側壁上
のアルミニウム膜３は完全に除去され、フォトレジスト
膜２の表面上にはアルミニウム膜３が残留する。

次に、第１図（ｄ）に示すように、このアルミニウム
膜３及びフォトレジスト膜２をマスクとしてシリコン基
板表面にイオン注入することにより不純物拡散層４を形
成する。

このような工程からなる半導体装置の製造方法におい
ては、シリコン基板１へのイオン注入による過剰な正電
荷はアルミニウム膜３を通じてウェハ（シリコン基板
１）から除去されるので、半導体素子の静電破壊が低減
される。また、フォトレジスト膜２の表面をアルミニウ
ム膜３で保護しているため、電圧が70keV、電流が5mA以
上の高電流であるヒ素のイオン注入を、フォトレジスト
膜２の解像度で行なうことができる。

第４図（ａ）乃至（ｄ）は本発明の第２の実施例方法
におけるウェハの回転方法を示す上面図、第５図はその
ウェハのアルミニウム付着領域を示す斜視図である。

第４図（ａ）乃至（ｄ）に示すように、ウェハ６の表
面に対して傾斜する方向からウェハ６の表面上にアルミ
ニウムをスパッタリングする場合に、ウェハ６を90度毎
にステップ的に回転させる。従って、ウェハ上に形成す
る素子の形状及び配置方向を揃えておけば、例えば、第
４図（ａ）の状態においては、第５図のシリコン基板１
上に形成されたフォトレジスト膜２のＡ領域上にアルミ
ニウムが付着する。また、同様にして、第４図（ｂ）乃
至（ｄ）の状態においては、夫々第５図のＢ乃至Ｄ領域
上にアルミニウムが付着する。

従って、本実施例においては、フォトレジスト膜２の
側壁上には、フォトレジスト膜２の表面上に比してその
約1/4の膜厚のアルミニウム膜が形成される。これによ
り、アルミニウム膜のエッチングの選択比をより一層向
上させることができる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、フォトレジスト
膜をパターン形成した後に、このフォトレジスト膜上に
のみ選択的に金属膜を形成し、このフォトレジスト膜及
びこの金属膜をマスクとして半導体基板にイオン注入す
ることができる。従って、この金属膜を通じて電荷を除
去することにより半導体基板の過剰帯電を防止すること
ができる。これにより、MOSトランジスタのゲート酸化
膜及び容量酸化膜等の半導体素子が静電破壊されること
を防止することができる。

また、フォトレジスト膜の表面に熱伝導度が大きい金
属保護膜が形成されるので、5mA以上の高電流又はヒ素
等の大質量イオンのイオン注入を、フォトレジスト膜の
解像度で行なうことができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）乃至（ｄ）は本発明の第１の実施例に係る
半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図、第２図は
本発明の第１の実施例方法にて使用するアルミニウムス
パッタリング装置を模式的に示す側面図、第３図はその
正面図、第４図（ａ）乃至（ｄ）は本発明の第２の実施
例方法におけるウェハの回転方法を示す上面図、第５図
はそのウェハのアルミニウム付着領域を示す斜視図であ
る。 1;シリコン基板、2;フォトレジスト膜、3;アルミニウム
膜、4;不純物拡散層、5;アルミニウムターゲット、6;ウ
ェハ、7;ウェハホルダ、8;ウェハ自転用モータ、9;角度
設定器

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体ウェハの表面上にフォトレジスト膜
   を所定のパターンで形成する工程と、前記半導体ウェハ
   をその面に垂直の方向を回転軸として回転させながら前
   記半導体ウェハの表面に対して傾斜方向から金属をスパ
   ッタリングして前記フォトレジスト膜上に金属膜を形成
   する工程と、エッチングにより前記フォトレジスト膜の
   側壁に形成された金属膜を除去して前記フォトレジスト
   膜の表面上に金属膜を残留させる工程と、前記金属膜及
   び前記フォトレジスト膜をマスクとして半導体ウェハ表
   面にイオン注入する工程とを有することを特徴とする半
   導体装置の製造方法。