JP2727576B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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silicon layer
polycrystalline silicon
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茂樹 加藤
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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に関し、特に多結晶シ
リコン層からなる電極を有する半導体装置の製造方法に
関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor device having an electrode formed of a polycrystalline silicon layer.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来の半導体装置の製造方法は、第2図(a)に示す
ように、シリコン基板1の上に形成した酸化シリコン膜
2の上にリンを添加した多結晶シリコン層9を堆積す
る。次に、多結晶シリコン層9の上にホトレジスト膜7
を塗布してパターニングし、所要の電極形成用パターン
を形成する。次に第2図(b)に示すようにホトレジス
ト膜7をマスクとして、例えば塩素系ガスを用いた反応
性イオンエッチングにより多結晶シリコン層9をエッチ
ングし、多結晶シリコン層9からなる電極を形成する。
In the conventional method of manufacturing a semiconductor device, as shown in FIG. 2A, a polycrystalline silicon layer 9 doped with phosphorus is deposited on a silicon oxide film 2 formed on a silicon substrate 1. Next, a photoresist film 7 is formed on the polycrystalline silicon layer 9.
Is applied and patterned to form a required electrode forming pattern. Next, as shown in FIG. 2B, using the photoresist film 7 as a mask, the polycrystalline silicon layer 9 is etched by, for example, reactive ion etching using a chlorine-based gas to form an electrode composed of the polycrystalline silicon layer 9. I do.

このとき、多結晶シリコン層9はリンを添加されてい
るためエッチングされ易く、前記電極の側面に逆テーパ
部10と酸化シリコン膜2の界面にくびれ部11を生ずる。
At this time, since the polycrystalline silicon layer 9 is doped with phosphorus, it is easily etched, and a constriction 11 is formed at the interface between the reverse tapered portion 10 and the silicon oxide film 2 on the side surface of the electrode.

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

上述した従来の半導体装置の製造方法は堀江等がプロ
シーディングス・オブ・シンポジウム・オン・ドライ・
プロセス(Proceedings of Symposium on Dry Proces
s)1981年10月26〜27日第39〜45頁にリアクティブ・イ
オン・エッチング・オブ・フォスファ・ドープド・ポリ
シリコン・ユージング・CF3Br−Cl2(Reactive Ion Etc
hing of P doped poly−Si using CF3Br−Cl2)の題名
で報告されているように、リンを添加した多結晶シリコ
ン層からなる電極の断面形状が過剰エッチングにより逆
テーパ型となり、また絶縁膜との界面にくびれ部を生ず
るという問題点がある。
Horie et al. Described the above-mentioned conventional method of manufacturing a semiconductor device in the proceedings of symposium on dry.
Process (Proceedings of Symposium on Dry Proces)
s) 1981 October 26-27 days the 39 to 45 pages in the reactive ion etching of Phosphor doped polysilicon Yujingu · CF 3 Br-Cl 2 ( Reactive Ion Etc
As reported under the title of hing of P doped poly-Si using CF 3 Br-Cl 2 ), the cross-sectional shape of an electrode made of a phosphorus-doped polycrystalline silicon layer becomes reverse-tapered due to excessive etching, There is a problem that a constriction is formed at the interface with the film.

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

本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に設
けた絶縁膜の上にノンドープの多結晶シリコン層を形成
する工程と、前記多結晶シリコン層の上にパターニング
した第1のホトレジスト膜を形成し該第1のホトレジス
ト膜をマスクとして前記多結晶シリコン層の表面に不純
物イオンを注入して不純物イオン注入領域を設ける工程
と、前記第1のホトレジスト膜を除去し前記不純物イオ
ン注入領域の表面を覆うパターンを有する第2のホトレ
ジスト膜を選択的に設ける工程と、前記第2のホトレジ
スト膜をマスクとして前記多結晶シリコン層を異方性エ
ッチングして除去し所要のパターンを有する電極を形成
する工程と熱処理により前記電極の不純物拡散及び活性
化を行う工程とを含んで構成される。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a non-doped polycrystalline silicon layer is formed on an insulating film provided on a semiconductor substrate, and a patterned first photoresist film is formed on the polycrystalline silicon layer. A step of implanting impurity ions into the surface of the polycrystalline silicon layer using the first photoresist film as a mask to provide an impurity ion implantation region; and removing the first photoresist film to remove the surface of the impurity ion implantation region. Selectively providing a second photoresist film having a pattern to cover, and forming an electrode having a required pattern by anisotropically removing the polycrystalline silicon layer using the second photoresist film as a mask; And a step of performing impurity diffusion and activation of the electrode by heat treatment.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明の実施例について図面を参照し説明す
る。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図(a)〜(d)は本発明の一実施例を説明する
ための工程順に示した半導体チップの断面図である。
1 (a) to 1 (d) are cross-sectional views of a semiconductor chip shown in the order of steps for explaining an embodiment of the present invention.

まず、第1図(a)に示すように、シリコン基板1の
上に酸化シリコン膜2を設け、酸化シリコン膜2の上に
多結晶シリコン層3を0.6μmの厚さに堆積する。次
に、多結晶シリコン層3の上に第1のホトレジスト膜4
を塗布してパターニングし電極形成用パターンに対応す
る開孔部を設ける。次に、ホトレジスト膜4をマスクに
してリンイオン5を加速エネルギー約50keV,ドース量約
1×1019cm-2でイオン注入し、多結晶シリコン層3の表
面より0.15〜0.2μmの深さのリンイオン注入領域6を
形成する。ここで、リンイオン注入領域6の幅は所要の
電極形成幅より約0.3μm程度小さく形成することが望
ましい。
First, as shown in FIG. 1A, a silicon oxide film 2 is provided on a silicon substrate 1, and a polycrystalline silicon layer 3 is deposited on the silicon oxide film 2 to a thickness of 0.6 μm. Next, a first photoresist film 4 is formed on the polycrystalline silicon layer 3.
Is applied and patterned to provide openings corresponding to the electrode forming patterns. Next, using the photoresist film 4 as a mask, phosphorus ions 5 are implanted at an acceleration energy of about 50 keV and a dose of about 1 × 10 19 cm −2 , so that the phosphorus ions have a depth of 0.15 to 0.2 μm from the surface of the polycrystalline silicon layer 3. An implantation region 6 is formed. Here, the width of the phosphorus ion implanted region 6 is desirably formed to be smaller than the required electrode formation width by about 0.3 μm.

次に、第1図(b)に示すように、ホトレジスト膜4
を除去し、リンイオン注入領域6を含む表面に第2のホ
トレジスト膜7を塗布してパターニングし、リンイオン
注入領域6とこの領域の周囲の多結晶シリコン層の部分
の表面を被覆する。
Next, as shown in FIG.
Is removed, and a second photoresist film 7 is applied to the surface including the phosphorus ion implanted region 6 and patterned to cover the surface of the phosphorus ion implanted region 6 and the polycrystalline silicon layer surrounding the region.

次に、第1図(e)に示すように、ホトレジスト膜7
をマスクとしてCF2Cl2等の塩素系ガスを用いた反応性イ
オンエッチングにより多結晶シリコン層3をエッチング
して除去し、所要のパターンを有する電極を形成する。
ここで、ノンドープの多結晶シリコン層3はアンダーカ
ットを生じ難く、精度の良いパターニングが可能であ
る。
Next, as shown in FIG.
Is used as a mask to remove the polycrystalline silicon layer 3 by reactive ion etching using a chlorine-based gas such as CF 2 Cl 2 to form an electrode having a required pattern.
Here, the non-doped polycrystalline silicon layer 3 hardly causes an undercut, and can be patterned with high accuracy.

次に、第1図(d)に示すように、500〜950℃の温度
で10分間のアニールを行い前記電極内に活性化領域8を
形成する。
Next, as shown in FIG. 1 (d), annealing is performed at a temperature of 500 to 950 ° C. for 10 minutes to form an active region 8 in the electrode.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように本発明は、ノンドープの多結晶シ
リコン層の一部に選択的に不純物イオンを注入した不純
物イオン注入領域を設け、前記不純物イオン注入領域の
表面を覆う電極形成用パターンを有するホトレジスト膜
をマスクとして多結晶シリコン層のノンドープ部を異方
性エッチングすることにより、形成された電極の側面の
過剰エッチングを防止して加工精度を向上させるという
効果を有する。
As described above, the present invention provides a photoresist having an electrode forming pattern which is provided with an impurity ion implantation region in which impurity ions are selectively implanted in a part of a non-doped polycrystalline silicon layer, and which covers the surface of the impurity ion implantation region. Anisotropically etching the non-doped portion of the polycrystalline silicon layer using the film as a mask has the effect of preventing excessive etching of the side surface of the formed electrode and improving processing accuracy.

なお、電極はホトレジスト膜を除去した後にアニール
して不純物拡散及び活性化を行い所要の導電率を得るこ
とができる。
The electrode can be annealed after removing the photoresist film to diffuse and activate the impurities to obtain a required conductivity.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図(a)〜(d)は本発明の一実施例を説明するた
めの工程順に示した半導体チップの断面図、第2図
(a),(b)は従来の半導体装置の製造方法を説明す
るための工程順に示した半導体チップの断面図である。 1……シリコン基板、2……酸化シリコン膜、3……多
結晶シリコン層、4……ホトレジスト膜、5……リンイ
オン、6……リンイオン注入領域、7……ホトレジスト
膜、8……活性化領域、9……多結晶シリコン層、10…
…逆テーパ部、11……くびれ部。
1 (a) to 1 (d) are cross-sectional views of a semiconductor chip shown in the order of steps for explaining an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 (a) and 2 (b) show a conventional method of manufacturing a semiconductor device. FIG. 4 is a cross-sectional view of a semiconductor chip shown in the order of steps for explaining the method. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Silicon substrate, 2 ... Silicon oxide film, 3 ... Polycrystalline silicon layer, 4 ... Photoresist film, 5 ... Phosphorus ion, 6 ... Phosphorus ion implantation region, 7 ... Photoresist film, 8 ... Activation Region, 9 ... polycrystalline silicon layer, 10 ...
… Inverted taper, 11… Constriction.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】半導体基板上に設けた絶縁膜の上にノンド
ープの多結晶シリコン層を形成する工程と、前記多結晶
シリコン層の上にパターニングした第1のホトレジスト
膜を形成し該第1のホトレジスト膜をマスクとして前記
多結晶シリコン層の表面に不純物イオンを注入して不純
物イオン注入領域を設ける工程と、前記第1のホトレジ
スト膜を除去し、前記不純物イオン注入領域の表面を覆
うパターンを有する第2のホトレジスト膜を選択的に設
ける工程と、前記第2のホトレジスト膜をマスクとして
前記多結晶シリコン層を異方性エッチングして除去し所
要のパターンを有する電極を形成する工程と、熱処理に
より前記電極の不純物拡散及び活性化を行う工程とを含
むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
A step of forming a non-doped polycrystalline silicon layer on an insulating film provided on a semiconductor substrate; and forming a patterned first photoresist film on the polycrystalline silicon layer. A step of implanting impurity ions into the surface of the polycrystalline silicon layer using a photoresist film as a mask to provide an impurity ion implantation region, and a pattern covering the surface of the impurity ion implantation region by removing the first photoresist film. Selectively providing a second photoresist film, anisotropically etching and removing the polycrystalline silicon layer using the second photoresist film as a mask to form an electrode having a required pattern, Performing impurity diffusion and activation of the electrode.
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