JP2572843B2

JP2572843B2 - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP2572843B2
Application number: JP11808289A
Authority: JP
Inventors: 仁志栗山
Original assignee: Matsushita Electronics Corp
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-05-10
Filing date: 1989-05-10
Publication date: 1997-01-16
Anticipated expiration: 2012-01-16
Also published as: JPH02296337A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、ベースとエミッタとをセルフアライン形
成したトランジスタと、多結晶シリコンで構成した抵抗
とを備えた半導体装置の製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

集積回路に代表される半導体装置は、近年ますます高
密度化および高精度化が要求されるようになってきてお
り、h_FEのばらつきの少ないトランジスタや抵抗値のば
らつきの少ない抵抗が必要となってきている。このた
め、エミッタ部を窒化膜などの耐酸化性膜を用いてセル
フアライン化してエミッタおよびベースをイオン注入に
よって形成したトランジスタと、多結晶シリコンを用い
た抵抗とを備えた半導体装置が従来から用いられてい
る。

このような半導体装置の製造方法の従来技術は第２図
に示されている。ｎ型シリコン基板１の主表面にたとえ
ば酸化法によって約4000Åの膜厚の酸化膜２を形成し、
ベース領域となる部分に開孔部2aを形成する。この状態
から窒化膜を約500Å堆積させ、開孔部2a内の一部の窒
化膜３を残して除去する。次に、拡散によりグラフトベ
ース４を形成する。この状態が第２図（１）に示されて
いる。

この状態から、窒化膜３をマスクとして、熱酸化によ
り、開孔部2a内の領域に、酸化膜２に連続した膜厚約30
00Åの酸化膜５を形成する。次に酸化膜2,5をマスクと
して、窒化膜３を通して、イオン注入によって、ボロン
を40keVの加速エネルギー，ドーズ量１〜３×10¹⁴ions/
cm²で打ち込み、また砒素を130keVの加速エネルギー，
ドーズ量７×10¹⁵ions/cm²で打ち込む。さらに、1000℃
程度の温度のN₂雰囲気中で30分程度の熱処理を施す。こ
のようにして、窒化膜３の部分のシリコン基板１に活性
ベース層６およびエミッタ７が積層されて形成される。
この状態から第２図（２）に示されている。

この状態から、多結晶シリコンを約3000Å堆積し、イ
オン注入により40keVの加速エネルギーでボロン（10¹⁴
〜10¹⁶ion/cm²）の打ち込みを行って前記多結晶シリコ
ンの抵抗値を制御し、この多結晶シリコンにパターニン
グを施して、多結晶シリコン抵抗９を形成する。次に、
酸化膜を約2000Å堆積させ、この酸化膜においてトラン
ジスタ形成領域の部分（すなわち開孔部2aの部分）をエ
ッチング除去するようにして、多結晶シリコン抵抗９を
絶縁する酸化膜10をパターン形成する。この状態が第２
図（３）に示されている。

この状態から、窒化膜３を除去してエミッタコンタク
トホール11aを形成し、さらにグラフトベース４上の酸
化膜５の一部、および酸化膜10の一部をエッチング除去
して、ベースコンタクトホール12aおよびコンタクトホ
ール13a,13bをそれぞれ形成する。そして各コンタクト
ホール11a,12a,13a,13bにそれぞれ、エミッタ電極11,ベ
ース電極12,多結晶シリコン抵抗電極13を形成する。こ
のようにして、第２図（４）図示の半導体装置が作製さ
れる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述のような半導体装置の製造方法において、多結晶
シリコン抵抗９の絶縁のための酸化膜10のパターニング
の際のエッチングは、その終点を検出することが困難で
あり、このためグラフトベース４上の酸化膜５までエッ
チングされてしまったり、また窒化膜３上に酸化膜が残
ってしまったりするなどの不具合が生じる。酸化膜５が
エッチング除去されてしまうと、活性ベース６とエミッ
タ７とが露出した状態となり、この後にエミッタ電極11
を形成したときには、ベースエミッタ間が短絡してしま
う。また、窒化膜３上に酸化膜が残留する場合には、こ
の窒化膜３を選択的に除去することができなくなり、エ
ミッタコンタクトホール11aを形成することができなく
なってしまう。このように、従来技術では、多結晶シリ
コン抵抗９の絶縁のための酸化膜10のパターニングの際
のエッチング精度の問題から、半導体装置の歩留りを向
上することができなかった。

この発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、歩留
りが格段に向上される半導体装置の製造方法を提供する
ことである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明の半導体装置の製造方法では、一の導電形式
をする半導体基板上に第１の絶縁膜を形成し、この第１
の絶縁膜の一部に開孔部を形成する。そして、前記開孔
部内の前記半導体基板上の所定の領域に第１の耐酸化性
膜を形成し、前記開孔部内の前記半導体基板において、
前記所定の領域以外の残余の部分に、前記半導体基板の
導電形式とは異なる他の導電形式を有する第１の領域を
形成する。

さらに前記第１の耐酸化性膜をマスクとして、前記第
１の領域上に熱酸化により酸化膜を形成する。そして、
前記第１の絶縁膜および前記酸化膜をマスクとして、前
記第１の耐酸化性膜を介するイオン注入によって、前記
第１の領域に接続され、前記他の導電形式を有する第２
の領域を形成し、さらに前記第１の絶縁膜および前記酸
化膜をマスクとして、前記第１の耐酸化性膜を介するイ
オン注入によって、前記第２の領域よりも前記第１の耐
酸化膜側に前記一の導電形式を有する第３の領域を形成
する。

次に、前記第１の耐酸化性膜と同じ材料からなり、少
なくとも前記開孔部内の領域を被覆する第２の耐酸化性
膜を形成する。そして、前記開孔部からずれた前記第１
の絶縁膜上に多結晶シリコン抵抗をパターン形成する。
さらに、この多結晶シリコン抵抗を絶縁する第２の絶縁
膜を形成し、この第２の絶縁膜において、前記開孔部上
の部分をエッチング除去する。そして、前記第１および
第２の耐酸化性膜を選択除去する。

〔作用〕

この発明の構成によれば、一の導電形式を有する半導
体基板上に、一部に開孔部を形成した絶縁膜が形成さ
れ、前記開孔部内の前記半導体基板に、この半導体基板
と、この半導体基板とは異なる他の導電形式を有する第
１および第２の領域と、前記一の導電形式を有する第３
の領域とからなるトランジスタ素子が形成される。前記
開孔部内の半導体基板表面において、前記第２および第
３の領域が積層して形成される部分には、第１の耐酸化
性膜が形成され、この第１の耐酸化性膜をマスクとした
熱酸化により、前記開孔部内の半導体基板表面において
前記第１の耐酸化性膜の部分以外の部分に酸化膜が形成
される。

前記開孔部からずれた前記第１の絶縁膜上には、多結
晶シリコン抵抗が形成され、そしてこの多結晶シリコン
抵抗を他の素子や配線などから絶縁するための第２の絶
縁膜が形成されるが、この第２の絶縁膜の形成に先立っ
て、少なくとも前記開孔部を被覆する第２の耐酸化性膜
が形成される。これによって、この第２の耐酸化性膜上
に前記第２の絶縁膜が形成され、そのパターニングのた
めに、この第２の絶縁膜の前記開孔部上の部分をエッチ
ング除去する際に、このエッチングを前記第２の耐酸化
性膜で確実に停止させることができる。すなわち、前記
第２の耐酸化性膜下の酸化膜がエッチングされることは
ない。

さらに、前記エッチングが前記第２の耐酸化性膜にお
いて確実に停止されるため、この第２の耐酸化性膜上の
第２の絶縁膜を完全に除去することができるので、同材
料で構成されている第１および第２の耐酸化性膜の選択
的除去は、良好に行われる。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例の半導体装置の製造方法
を説明するための断面図である。この第１図において、
前述の第２図に示された各部と同等の部分には同一の参
照符号を付して示す。

半導体基板であるｎ型シリコン基板１の主表面に、第
１の絶縁膜として膜厚約4000Åの酸化膜２が形成され、
この酸化膜２において、ベース領域となる部分に開孔部
2aが形成される。この状態から、第１の耐酸化性膜とし
て窒化膜を約500Å堆積させて、開孔部2a内の一部の窒
化膜３を残して、残余の窒化膜を除去する。そして、前
記開孔部2a内の部分のシリコン基板１に、拡散により第
１の領域であるグラフトベース４を形成する。このと
き、窒化膜３の部分には前記グラフトベース４は形成さ
れない。この状態が第１図（１）に示されている。

この状態から、窒化膜３をマスクとして、熱酸化によ
って、開孔部2a内のシリコン基板１表面に膜厚約3000Å
の酸化膜５を形成する。そして、酸化膜2,5をマスクと
して、窒化膜３を通して、加速エネルギー40keV,ドーズ
量１〜３×10¹⁴ions/cm²でボロンのイオン注入を行い、
さらに加速エネルギー130keV,ドーズ量７×10¹⁵ions/cm
²砒素のイオン注入を行う。そして、1000℃程度の温度
のN₂雰囲気中で30分程度の熱処理を施す。このようにし
て、シリコン基板１の窒化膜３下の部位に、第２の領域
である活性ベース６および第３の領域であるエミッタ７
が積層されて形成される。この状態が第１図（２）に示
されている。

この第２図（２）に示された状態から、第２の耐酸化
性膜である窒化膜８を、全面にわたって約500Å堆積さ
せる。そして、多結晶シリコンを約3000Å堆積させ、こ
の多結晶シリコンに加速エネルギー40keV,ドーズ量１×
10¹⁵ions/cm²でボロンのイオン注入を行い、その抵抗値
の制御を行う。この抵抗値の制御された多結晶シリコン
にパターニングを施すことにより、多結晶シリコン抵抗
９が窒化膜８上の所望の領域に形成される。この状態か
ら、第２の絶縁膜として膜厚約2000Åの酸化膜を堆積さ
せ、この酸化膜のトランジスタ形成領域（開孔部2aの部
分）の上部の部分をエッチング除去する。このようにし
て、多結晶シリコン抵抗９を絶縁するための酸化膜10が
パターン形成される。前記酸化膜のエッチングの際に
は、窒化膜８は侵されず、したがって酸化膜10のパター
ニングは良好に行うことができる。この酸化膜10を形成
した状態が第１図（３）に示されている。

この状態から、トランジスタ形成領域の上部の、窒化
膜3,8を選択除去する。これにより、エミッタ７の上方
側にエミッタコンタクトホール11aが形成される。さら
に、酸化膜５にはベースコンタクトホール12aが形成さ
れ、酸化膜10にはコンタクトホール13a,13bが形成され
る。そして、各コンタクトホール11a,12a,13a,13bに、
それぞれエミッタ電極11,ベース電極12,多結晶シリコン
抵抗電極13が形成される。この状態が第１図（４）に示
されている。

以上のようなこの実施例の半導体装置の製造方法で
は、多結晶シリコン抵抗９の形成の前に窒化膜８を形成
しておき、多結晶シリコン９を絶縁するための酸化膜10
のパターニングの際のエッチングを、前記窒化膜８で確
実に停止させるようにしているので、開孔部2aに形成し
た酸化膜５が前記エッチングにより侵されることはな
い。また、前記エッチングが窒化膜８で確実に停止する
ため、このエッチングを確実に行ってトランジスタ形成
領域における窒化膜８上の酸化膜を完全に除去するため
のエッチング条件を容易に設定することができる。この
ようにして、窒化膜８上の酸化膜を完全に除去すること
ができる結果、窒化膜3,8の選択除去は、良好に行われ
る。このように、この実施例によれば、絶縁膜５が侵さ
れることがないので、従来のようにトランジスタのエミ
ッタ−ベース間がエミッタ電極11により短絡したりする
ことはなく、また窒化膜3,8の除去が良好に行われるの
でエミッタコンタクトホール11aは確実に形成されるよ
うになる。このようにして、半導体装置の歩留りを格段
に向上することができるようになる。

前述の実施例では、窒化膜８はシリコン基板１の全面
にわたって形成されるようにしたが、この窒化膜８は少
なくとも開孔部2aを被覆して酸化膜５を保護することが
できる領域に形成されればよい。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明の半導体装置の製造方法によれ
ば、トランジスタ素子が形成される開孔部からずれた第
１の絶縁膜上には、多結晶シリコン抵抗が形成され、そ
してこの多結晶シリコン抵抗を他の素子や配線などから
絶縁するための第２の絶縁膜が形成されるが、この第２
の絶縁膜の形成に先立って、少なくとも前記開孔部を被
覆する第２の耐酸化性膜が形成される。これによって、
この第２の耐酸化性膜上に前記第２の絶縁膜が形成さ
れ、そしてこの第２の絶縁膜において、前記開孔部上の
部分をエッチング除去する際に、このエッチングを前記
第２の耐酸化性膜で確実に停止させることができる。す
なわち、前記第２の耐酸化性膜下の半導体基板表面に形
成された酸化膜がエッチングされることはない。

さらに、前記エッチングが前記第２の耐酸化性膜にお
いて確実に停止されるため、この第２の耐酸化性膜上の
第２の絶縁膜を完全に除去することができるので、酸化
膜の形成の際のマスクなどとして用いられる第１の耐酸
化膜と、この第１の耐酸化膜と同材料で構成された第２
の耐酸化膜との選択的除去は、良好に行うことができ
る。このようにして、酸化膜による絶縁および、第１お
よび第２の耐酸化性膜の除去が確実に行われるようにな
るので、半導体装置の歩留りが格段に向上されるように
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の半導体装置の製造方法を
説明するための断面図、第２図は従来技術を説明するた
めの断面図である。１……シリコン基板（半導体基板）、２……酸化膜（第
１の絶縁膜）、2a……開孔部、３……窒化膜（第１の耐
酸化性膜）、４……グラフトベース（第１の領域）、５
……酸化膜、６……活性ベース（第２の領域）、７……
エミッタ（第３の領域）、８……窒化膜（第２の耐酸化
性膜）、９……多結晶シリコン抵抗、10……酸化膜（第
２の絶縁膜）

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】一の導電形式を有する半導体基板上に第１
の絶縁膜を形成し、この第１の絶縁膜の一部に開孔部を
形成する工程と、前記開孔部内の前記半導体基板上の所定の領域に第１の
耐酸化性膜を形成する工程と、前記開孔部内の前記半導体基板において、前記所定の領
域以外の残余の部分に、前記半導体基板の導電形式とは
異なる他の導電形式を有する第１の領域を形成する工程
と、前記第１の耐酸化性膜をマスクとして、前記第１の領域
上に熱酸化により酸化膜を形成する工程と、前記第１の絶縁膜および前記酸化膜をマスクとして、前
記第１の耐酸化性膜を介するイオン注入によって、前記
第１の領域に接続され、前記他の導電形式を有する第２
の領域を形成する工程と、前記第１の絶縁膜および前記酸化膜をマスクとして、前
記第１の耐酸化性膜を介するイオン注入によって、前記
第２の領域よりも前記第１の耐酸化膜側に前記一の導電
形式を有する第３の領域を形成する工程と、前記第１の耐酸化性膜と同じ材料からなり、少なくとも
前記開孔部内の領域を被覆する第２の耐酸化性膜を形成
する工程と、前記開孔部からずれた前記第１の絶縁膜上に多結晶シリ
コン抵抗をパターン形成する工程と、この多結晶シリコン抵抗を絶縁する第２の絶縁膜を形成
する工程と、この第２の絶縁膜において、前記開孔部上の部分をエッ
チング除去する工程と、前記第１および第２の耐酸化性膜を選択的に除去する工
程とを含む半導体装置の製造方法。