JP3127483B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JP3127483B2
JP3127483B2 JP03112761A JP11276191A JP3127483B2 JP 3127483 B2 JP3127483 B2 JP 3127483B2 JP 03112761 A JP03112761 A JP 03112761A JP 11276191 A JP11276191 A JP 11276191A JP 3127483 B2 JP3127483 B2 JP 3127483B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は,半導体デバイスの高速
化, 高集積化のためのデバイスの微細化に必要な製造方
法の改善に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement in a manufacturing method required for miniaturization of a device for high speed and high integration of a semiconductor device.

【0002】高度情報化社会の発展に伴い,より高速の
情報処理が要求されている。そのためには高速演算処理
を行うコンピューターが必要であり,従って又,高速・
高集積半導体デバイスが必要となり, そのために微細ト
ランジスタの開発,製造が急務になってきている。
[0002] With the development of a highly information-oriented society, faster information processing is required. For that purpose, a computer that performs high-speed arithmetic processing is required.
The need for highly integrated semiconductor devices has led to an urgent need to develop and manufacture fine transistors.

【0003】[0003]

【従来の技術】バイポーラトランジスタの高速化に対し
て,ベース・エミッタ周辺の微細化技術が最も精力的に
開発されてきている。( ここではベース・エミッタ周辺
技術と呼ぶ。) 図7 は従来のベース・エミッタ周辺技
術を説明するための図である。
2. Description of the Related Art Miniaturization techniques around a base / emitter have been most actively developed to increase the speed of a bipolar transistor. (Here, it is called base / emitter peripheral technology.) FIG. 7 is a diagram for explaining a conventional base / emitter peripheral technology.

【0004】図7(a)に示されるように, シリコン( Si)
基板51の上に絶縁膜として, Chemical Vapor Depositio
n(CVD)二酸化シリコン(SiO2)膜52と, 導電膜としてボロ
ン(B)ドープトポリSi膜53と, 更にその上にCVD SiO2膜5
4を堆積した後, レジストマスクによるエッチングによ
りベース開口部を設けてSi基板51を露出する。次に, 図
7(b)に示されるように, 全面にポリSiを堆積した後, 反
応性イオンエッチング(RIE) 法による異方性エッチング
を行ってポリSiより成るサイドウォール55を形成する。
次に, 図7(c)に示されるように, サイドウォール55の
上端部分をエッチングして, CVD SiO2膜54の上端から除
去し,第1 のサイドウォール56とする。次に, 図7(d)に
示されるように, 全面にCVDSiO2膜を堆積した後, 異方
性エッチングを行い第1 のサイドウォール56の上に第2
のサイドウォール57を形成する。具体的な形成方法につ
いては後に詳述する。図7(e)に示されるように, ポリSi
より成る第1 のサイドウォール56は, CVD SiO2より成る
第2 のサイドウォール57によって被覆され, 以後の工程
において形成されるエミッタ電極58とは電気的に絶縁さ
れている。
As shown in FIG. 7 (a), silicon (Si)
Chemical Vapor Depositio as an insulating film on the substrate 51
n (CVD) silicon dioxide (SiO 2 ) film 52, boron (B) doped poly-Si film 53 as a conductive film, and a CVD SiO 2 film 5
After depositing 4, a base opening is provided by etching with a resist mask to expose the Si substrate 51. Next,
As shown in FIG. 7 (b), after depositing poly-Si on the entire surface, anisotropic etching by reactive ion etching (RIE) is performed to form a sidewall 55 made of poly-Si.
Next, as shown in FIG. 7 (c), the upper end portion of the sidewall 55 is etched and removed from the upper end of the CVD SiO 2 film 54 to form a first sidewall 56. Next, as shown in FIG. 7 (d), after depositing a CVD SiO 2 film on the entire surface, anisotropic etching is performed to form a second SiO 2 film on the first sidewall 56.
Is formed. A specific forming method will be described later in detail. As shown in Fig. 7 (e), poly-Si
The first side wall 56 made of CVD SiO 2 is covered with a second side wall 57 and is electrically insulated from an emitter electrode 58 formed in a subsequent step.

【0005】しかし, 図7 の方法において, ポリSiより
成るサイドウォール55の異方性エッチングによって除去
される上端部分が少ない場合には, 図8(a)のAに示され
るような第2 のサイドウォール57による第1 のサイドウ
ォール56の被覆が不完全な部分が生じて, 第1 のサイド
ウォール56とエミッタ電極58との間で電気的絶縁不良が
発生する。 又, 反対にポリSiより成る第1 のサイドウ
ォール55のエッチングによって除去される上端部分が多
い場合には, 図8(b)のBに示されるように, 第1のサイド
ウォール56と BドープトポリSi膜53との接触が不完全に
なり, そのためベース層と引出し電極の接続が不完全と
なり, 良好なランジスタ特性を得ることができない。
However, in the method shown in FIG. 7, if the upper end portion of the side wall 55 made of poly-Si is removed by anisotropic etching, the second side as shown in FIG. A portion where the first sidewall 56 is incompletely covered with the sidewall 57 occurs, and a poor electrical insulation occurs between the first sidewall 56 and the emitter electrode 58. Conversely, when the upper end portion removed by etching the first side wall 55 made of poly-Si is large, as shown in FIG. 8B, the first side wall 56 and the B-doped poly-silicon are removed. The contact with the Si film 53 is incomplete, so that the connection between the base layer and the extraction electrode is incomplete, and good transistor characteristics cannot be obtained.

【0006】即ち, 第1 のサイドウォール55のエッチン
グによって除去される上端部分の量は, 精度良く制御さ
れる必要がある。第1 のサイドウォール55の上端部分を
エッチングによって所定量除去し, 図7(c)のような構造
を形成する一つの方法は, 図9(a)に示されるように, 異
方性エッチングにより基板51までオーバーエッチングす
ることによって形成する方法である。
That is, the amount of the upper end portion removed by the etching of the first sidewall 55 needs to be accurately controlled. One method of forming a structure as shown in FIG. 7 (c) by removing a predetermined amount of the upper end portion of the first sidewall 55 by etching is to perform anisotropic etching as shown in FIG. 9 (a). In this method, the substrate 51 is formed by over-etching.

【0007】他のもう一つの方法は図9(b1) に示される
ように, 先ず全面にポリSi膜61を堆積し, 続いてその上
にフォトレジストを塗布した後, 異方性エッチングを行
ってべース開口部の中にのみレジスト膜62を残す。次い
で, 図9(b2) に示されるように, レジスト膜62をマスク
としてサイドウォール61を異方性エッチングしてポリSi
膜62の上端部分を除去する。その後, 図9(b3) に示され
るように, レジスト膜62を除去し, 再び異方性エッチン
グによってポリSi膜61のレジスト膜62の下に被覆されて
いる部分を除去し, 第1 のサイドウォール63が形成され
る。
As another method, as shown in FIG. 9 (b1), a poly-Si film 61 is first deposited on the entire surface, and then a photoresist is applied thereon, followed by anisotropic etching. The resist film 62 is left only in the base opening. Next, as shown in FIG. 9 (b2), the side wall 61 is anisotropically etched using the resist
The upper end portion of the film 62 is removed. Thereafter, as shown in FIG. 9 (b3), the resist film 62 is removed, and the portion of the poly-Si film 61 which is covered under the resist film 62 is again removed by anisotropic etching, and the first side is removed. The wall 63 is formed.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかし,図9(a)の方法
においては,1) 除去される第1 のサイドウォール55の
上端部分の量は, 異方性エッチングのオーバー量によっ
て制御されるので, これを安定に制御することは困難で
ある。2) Si基板51までオーバーエッチングされるため
その部分に結晶欠陥が導入される。このことは, 製品の
歩留まり及び信頼性の低下を招くことになる。3) Si 基
板51に生じる段差のために, 第1 のサイドウォール56に
より形成される外部ベース領域60と, 内部ベース領域59
の間の電気的接続不良が発生する。これも製品の歩留ま
り及び信頼性の低下を招くことになる。
However, in the method of FIG. 9A, however, 1) the amount of the upper end portion of the first sidewall 55 to be removed is controlled by the oversize of the anisotropic etching. Therefore, it is difficult to control this stably. 2) Since the silicon substrate 51 is over-etched, a crystal defect is introduced into that portion. This leads to a decrease in product yield and reliability. 3) Due to the step formed in the Si substrate 51, the outer base region 60 formed by the first sidewall 56 and the inner base region 59
Electrical connection failure occurs between the two. This also leads to a decrease in product yield and reliability.

【0009】又, 図9(b)の方法においては, 4) 先の
2),3) の問題は解消されるが, 図9(a)の方法と同様に,
除去される第1 のサイドウォール55の上端部分の量は,
異方性エッチングのオーバー量で制御されるためにこれ
を安定に制御することは困難となる。 5) レジストの埋
込み工程が増えることにより工程の複雑化とコスト高を
招く。
In the method of FIG. 9B, 4)
Although the problems 2) and 3) are solved, similar to the method in Fig. 9 (a),
The amount of the removed upper end portion of the first sidewall 55 is
It is difficult to stably control the anisotropic etching because it is controlled by the over amount. 5) Increasing the number of resist embedding steps leads to complicated steps and high costs.

【0010】これら従来の二つの方法には, 上記のよう
な解決されるべき五つの課題があった。そこで, 本発明
は, 歩留り及び信頼性の低下, 工程の複雑化を招くよう
なことなく, エッチングによって除去されるベース開口
部の第1 のサイドウォールの上端部分の量が, 安定に,
精度良く制御される方法を提供することを目的とする。
These two conventional methods have five problems to be solved as described above. Therefore, the present invention is capable of stably reducing the amount of the upper end portion of the first sidewall of the base opening to be removed by etching without reducing the yield and reliability and complicating the process.
It is an object of the present invention to provide a method controlled with high accuracy.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】前記問題は, Si基板のフ
ィールド域の上に第1 のCVD SiO2と第1 のポリSiを順次
堆積した後, Si基板に達する開口部を形成する工程と,
全面に第2 のポリSiを堆積し, 異方性エッチングを行い
開口部側壁にポリSiより成る第1 のサイドウォールを形
成する工程と, 次に, 該開口部内におけるSi基板の露出
面には薄く, 開口部外の該第1 のポリSi上には厚くなる
ように, 全面に第2 のCVD SiO2を堆積する工程と, 該開
口部内における該第2 のSiO2層は除去されるが, 該開口
部外の該第2 のSiO2層除去されないで残留するように該
第2 のCVD SiO2膜をエッチングし, 該第2 のポリSiより
成る該第1 のサイドウォールの上に, 該第2 のSiO2より
成る第2 のサイドウォールを形成する工程を有する方法
によって解決される。
SUMMARY OF THE INVENTION The above-mentioned problem is caused by a step of sequentially depositing a first CVD SiO 2 and a first poly-Si on a field region of a Si substrate and then forming an opening reaching the Si substrate. ,
Depositing a second poly-Si on the entire surface, performing anisotropic etching to form a first sidewall made of poly-Si on the side wall of the opening, and then forming a first side wall on the exposed side of the Si substrate in the opening. Depositing a second CVD SiO 2 on the entire surface so as to be thinner and thicker on the first poly-Si outside the opening; and removing the second SiO 2 layer inside the opening. Etching the second CVD SiO 2 film such that the second SiO 2 layer outside the opening remains without being removed, and on the first sidewall made of the second poly-Si, The problem is solved by a method including a step of forming a second sidewall made of the second SiO 2 .

【0012】図1 は本発明の原理説明図である。図1(a)
に示されるように, Si基板1 の表面にCVD SiO2層2を形
成し, 次いでその上にポリSi層3を堆積した後, 開口部
を設けてSi基板1 の表面を露出させる。次いで全面にポ
リSi膜を堆積し, 異方性エッチングを行って開口部側壁
にポリSiのサイドウォール4を形成する。
FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of the present invention. Fig. 1 (a)
As shown in FIG. 1, a CVD SiO 2 layer 2 is formed on the surface of a Si substrate 1, and then a poly-Si layer 3 is deposited thereon. Next, a poly-Si film is deposited on the entire surface, and anisotropic etching is performed to form a poly-Si sidewall 4 on the side wall of the opening.

【0013】次いで, 図1(b)に示されるように, 全面に
CVD SiO2膜 5を堆積させて, CVD SiO2の厚さは開口部の
底辺部では薄く, 開口部外では厚くする。次いで, 異方
性エッチングを行うと図1(c)に示されるように, 開口部
外には,CVD SiO2膜5 を残して, 開口部の底辺部のCVD S
iO2膜は除去され, ポリSiのサイドウォール4はCVD SiO2
膜5によって被覆される。
Next, as shown in FIG.
The CVD SiO 2 film 5 is deposited, and the thickness of the CVD SiO 2 is thinner at the bottom of the opening and thicker outside the opening. Next, when anisotropic etching is performed, as shown in FIG. 1 (c), the CVD SiO 2 film 5 is left outside the opening, and the CVD S
The iO 2 film is removed, and the side wall 4 of poly-Si is formed by CVD SiO 2
Covered by membrane 5.

【0014】[0014]

【作用】本発明においては, 1図(a) に示されるように,
除去される第1 のサイドウォールの上端部分の量, 即
ち 第1 のサイドウォール4 の高さは, CVD SiO2層2とポ
リSi層3 の厚さの和で決定されるから, 制御性は極めて
良い。即ち, 課題の1), 4)は解決される。
Operation In the present invention, as shown in FIG.
Since the amount of the upper end portion of the first sidewall to be removed, that is, the height of the first sidewall 4 is determined by the sum of the thicknesses of the CVD SiO 2 layer 2 and the poly-Si layer 3, the controllability is improved. Very good. That is, problems 1) and 4) are solved.

【0015】又, Si基板へのオーバーエッチングが無い
ために,結晶欠陥の問題がない。従って製品の歩留り及
び信頼性が高くなる。これにより課題の2)は解決され
る。又, Si基板へのオーバーエッチングが無いために,
図9(a)に示されるような段差は生じない。従って外部ベ
ース領域60と, 内部ベース領域59の間の電気的接続不良
の発生は無い。そのために製品の歩留まり及び信頼性が
向上する。これにより課題の3)は解決される。
Further, since there is no over-etching on the Si substrate, there is no problem of crystal defects. Therefore, the yield and reliability of the product are increased. This solves problem 2). Also, since there is no over-etching on the Si substrate,
There is no step as shown in FIG. 9 (a). Therefore, there is no occurrence of electrical connection failure between the external base region 60 and the internal base region 59. Therefore, the yield and reliability of the product are improved. This will solve problem 3).

【0016】又, 図9(b)の方法に対しても, 課題の4)
は, 1)と同様に解決される。又, 図9(b)の方法において
は不可欠であるレジストの埋め込み工程が省略されるこ
と, 及び表面の絶縁層とサイドウォールの絶縁層が同時
に形成されることによって, 工程が簡略化され, プロセ
ス時間が短縮される。その結果, コスト低減がもたらさ
れる。これにより課題の5)は解決される。
[0016] In addition, the problem 4) of the method of FIG.
Is resolved as in 1). In addition, the step of burying the resist, which is indispensable in the method of FIG. 9 (b), is omitted, and the insulating layer on the surface and the insulating layer on the side walls are formed at the same time. Time is reduced. As a result, costs are reduced. This solves problem 5).

【0017】[0017]

【実施例】本発明の二つの実施例について次に, 図を参
照しながら説明する。 第1 の実施例 図4 は本発明の製造方法をバイポーラトランジスタ製造
に適用する場合の各工程を説明する図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Two embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings. First Embodiment FIG. 4 is a view for explaining each step when the manufacturing method of the present invention is applied to the manufacture of a bipolar transistor.

【0018】図4(a)に示されるように, 従来の方法によ
りSi基板1 上に厚さ200nm のCVD SiO2膜2 を堆積し, 次
いでその上に厚さ300nm のボロンドープトポリSi膜3 を
堆積する。
As shown in FIG. 4A, a 200 nm thick CVD SiO 2 film 2 is deposited on a Si substrate 1 by a conventional method, and then a 300 nm thick boron-doped poly-Si film is formed thereon. Deposit 3

【0019】図4(b)に示されるように, レジストをパタ
ーニングし, 異方性エッチング法を用いて, CVD SiO2
2 とボロンドープトポリSi膜3 を通してSi基板1 に達す
るベース開口部を設ける, 続いて厚さ100nm のポリSiを
全面に堆積して後, 100nm 相当の異方性エッチングを行
って,開口部内の側壁に厚さ約100nm のサイドウォール4
を形成する。
As shown in FIG. 4B, the resist is patterned and a CVD SiO 2 film is formed by using an anisotropic etching method.
2 and a base opening reaching the Si substrate 1 through the boron-doped poly-Si film 3.After depositing 100-nm-thick poly-Si over the entire surface, anisotropic etching equivalent to 100 nm is performed to About 100 nm thick sidewall 4
To form

【0020】次に, 図4(c)に示されるように, イオン注
入用のスルー膜としてCVD SiO2膜を30nm堆積し( 図示さ
れない),エネルギーが30KeV, ドーズ量が3x1013cm-2
ボロンのイオン注入を行なって内部ベース領域7を形成
する。その後, 厚さ400nmの, 1%シラン(SiH4)を使ったC
VD SiO2膜5 を全面に堆積する。この場合, 開口部の底
部には, 厚さ240 nmしか堆積されないことになる。これ
は, 開口部内への成長ガスの回り込みが少なくなること
を利用している。( 後述 実験A )尚, 本工程において
は, イオン注入用のスルー膜としてCVD SiO2膜を30nm堆
積するが, この工程は省略することもできる。
Next, as shown in FIG. 4 (c), a CVD SiO 2 film was deposited as a through film for ion implantation to a thickness of 30 nm (not shown), the energy was 30 KeV, and the dose was 3 × 10 13 cm −2 . The internal base region 7 is formed by performing boron ion implantation. After that, 400 nm thick C using 1% silane (SiH 4 )
A VD SiO 2 film 5 is deposited on the entire surface. In this case, only 240 nm thickness is deposited on the bottom of the opening. This takes advantage of the fact that the growth gas does not flow into the openings. (Experiment A described later) In this step, a 30-nm CVD SiO 2 film is deposited as a through film for ion implantation, but this step can be omitted.

【0021】次に, 図4(d)に示されるように, 異方性エ
ッチング法を用いて開口部外のCVDSiO2膜5を約156 nmエ
ッチングすることにより, 開口底部では厚さ240 nmのCV
D SiO2膜5 が除去されて, Si基板1の露出部を生じるが,
ドープトポリSi膜3 とサイドウォール4 は厚さ約244nm
のCVD SiO2膜5 により被覆されている状態が形成され
る。これは, 開口底部でのエッチング速度が,開口部外
のエッチング速度より35% 大きいことを利用している。
( 後述 実験B )最後に, 厚さ100nm のポリSi層6 を堆
積し, エミッタ形成用に砒素(As)のイオン注入を行う。
イオン注入の条件はエネルギーが40KeV でドーズ量1x10
16cm-2である。 次いで, ドライ酸素雰囲気において,1
100 ℃, 20秒の熱処理を行う。この熱処理によってポリ
Si層6 中のAsが内部ベース領域7 に拡散し,エミッタ領
域8 が形成される。又, 同時にドープトポリSi膜3 中の
ボロンがサイドウォール4へ拡散し, 更にSi基板1 中に
も拡散して外部ベース領域を形成すると共に,図4(c)に
示される工程において内部ベース領域7イオン注入され
たボロンを活性化する。これによって外部ベースと内部
ベースを接続させたベース部を形成し, ベース領域9 を
完成する。この状態が図4(e)に示される。
Next, as shown in FIG. 4 (d), the CVD SiO 2 film 5 outside the opening is etched by about 156 nm using an anisotropic etching method, so that a 240 nm thick layer is formed at the bottom of the opening. CV
Although the D SiO 2 film 5 is removed and an exposed portion of the Si substrate 1 is generated,
Doped poly-Si film 3 and sidewall 4 are approximately 244 nm thick
The state covered with the CVD SiO 2 film 5 is formed. This utilizes the fact that the etching rate at the bottom of the opening is 35% higher than the etching rate outside the opening.
(Experiment B described later) Finally, a poly-Si layer 6 having a thickness of 100 nm is deposited, and arsenic (As) ions are implanted for forming an emitter.
Conditions for ion implantation are energy of 40 KeV and dose of 1x10.
16 cm -2 . Next, in a dry oxygen atmosphere, 1
Heat treatment at 100 ° C for 20 seconds. This heat treatment
As in the Si layer 6 diffuses into the internal base region 7, and an emitter region 8 is formed. At the same time, the boron in the doped poly-Si film 3 diffuses into the sidewalls 4 and further diffuses into the Si substrate 1 to form an external base region, and at the same time, in the step shown in FIG. Activate the implanted boron. Thus, a base portion connecting the external base and the internal base is formed, and the base region 9 is completed. This state is shown in FIG.

【0022】尚, ベース領域9 の形成については,不純
物を導入する方法以外に, ドープトSi層を堆積して形成
するような方法も可能である。 第2 の実施例 図5, 6は本発明の製造方法をMOSトランジスタ製造に適
用する場合の各工程を説明する図である。
The base region 9 may be formed by depositing a doped Si layer instead of introducing impurities. Second Embodiment FIGS. 5 and 6 are diagrams illustrating each step when the manufacturing method of the present invention is applied to MOS transistor manufacturing.

【0023】図5(a)に示されるように, 従来の方法によ
りSi基板1 上に厚さ200nm のCVD SiO2膜2 を堆積し, 次
いでその上に厚さ300nm のポリSi膜3 を堆積する。次
に, ポリSi膜3 の全面にイオン注入を行う。イオン注入
の条件は, 形成するMOS トランジスタがn チャネル型の
場合にはAsを, エネルギーが70KeV,ドーズ量が4x1015cm
-2, p 型チャネルの場合には, BF2を用いて, エネルギ
ーが60KeV, ドーズが1.5 x1015cm-2である。
As shown in FIG. 5A, a 200-nm thick CVD SiO 2 film 2 is deposited on a Si substrate 1 by a conventional method, and a 300-nm thick poly-Si film 3 is deposited thereon. I do. Next, ion implantation is performed on the entire surface of the poly-Si film 3. When the MOS transistor to be formed is an n-channel type, the ion implantation conditions are As, the energy is 70 KeV, and the dose is 4 × 10 15 cm.
In the case of -2 , p-type channel, the energy is 60 KeV and the dose is 1.5 x 10 15 cm -2 using BF2.

【0024】図5(b)に示されるように, レジストをパタ
ーニングし, 異方性エッチング法を用いて, CVD SiO2
2 とポリSi膜3 を通してSi基板1 に達するデバイス領域
開口部を設ける, 続いて厚さ100nm のポリSiを全面に堆
積して後, 100nm 相当の異方性エッチングを行って, 開
口部底部のポリSi膜を除去し, 開口部内の側壁に厚さ約
100nm のポリSiより成るサイドウォール4 を形成する。
As shown in FIG. 5B, the resist is patterned and the CVD SiO 2 film is formed by using an anisotropic etching method.
2 and a device region opening reaching the Si substrate 1 through the poly-Si film 3 is provided.Next, a 100 nm-thick poly-Si is deposited on the entire surface, and then anisotropic etching equivalent to 100 nm is performed. Remove the poly-Si film and apply a thickness of approx.
A sidewall 4 made of 100 nm poly-Si is formed.

【0025】次に, 図5(c)に示されるように, 厚さ400n
m の, 1%シラン(SiH4)を使ったCVDSiO2膜5 を全面に堆
積する。この場合, 開口部の底部には, 厚さ240 nmしか
堆積されないことになる。これは, 開口部内への成長ガ
スの回り込みが少ないことを利用している。( 後述 実
験A )次に, 図5(d)に示されるように,異方性エッチング
法を用いて開口部外のCVDSiO2膜5を156 nmエッチングす
ることにより, 開口底部では厚さ240 nmのCVD SiO 2膜5
が除去されて, Si基板1 の露出部を生じるが, ドープト
ポリSi膜3 とサイドウォール4 は, 厚さ約244nm のCVD
SiO2膜5 により被覆されている状態が形成される。( 後
述 実験B )図6(e)に示されるように, 開口部内のSi基
板1 の露出部に, 厚さ約20nmのゲート酸化膜10を形成し
て後, 厚さ約300nm のゲート電極用ポリSi膜11を全面に
堆積し, その上からPBr3を用いた不純物ガス拡散により
ポリSi膜11の中にP を導入する。
Next, as shown in FIG.
m, 1% silane (SiHFour) Using CVDSiOTwoFilm 5 is deposited on the entire surface.
Stack. In this case, the bottom of the opening only has a thickness of 240 nm.
It will not be deposited. This is due to the growth gas in the opening.
We take advantage of the fact that the wraparound is small. (
A) Next, as shown in Fig. 5 (d), anisotropic etching
CVD SiO outside the opening using the methodTwoEtch film 5 to 156 nm
In this way, a 240 nm thick CVD SiO TwoMembrane 5
Is removed, and an exposed portion of the Si substrate 1 is formed.
The poly-Si film 3 and sidewall 4 are approximately 244 nm thick by CVD.
SiOTwoThe state covered with the film 5 is formed. (After
Experiment B) As shown in Fig. 6 (e), the Si-based
A gate oxide film 10 having a thickness of about 20 nm is formed on the exposed portion of the plate 1.
After that, a poly-Si film 11 for gate electrode with a thickness of about 300 nm is
PBr deposited from aboveThreeImpurity gas diffusion using
P 2 is introduced into the poly-Si film 11.

【0026】次に, 図6(f)に示されるように, ゲート電
極用ポリSi膜11をパターニングしてゲート電極を形成し
た後, 900 ℃, 30分の熱処理を行いソース 14/ドレイン
15領域を形成する。そして最後に, CVD SiO2膜5に ソ
ース/ ドレイン電極用の開口部を設け, それぞれにアル
ミニウムによるソース/ ドレイン電極12, 13を形成す
る。このようにしてMOS FET 構造が完成する。
Next, as shown in FIG. 6 (f), after the gate electrode is formed by patterning the gate electrode poly-Si film 11, a heat treatment is performed at 900 ° C. for 30 minutes to form the source 14 / drain.
Form 15 areas. Finally, openings for the source / drain electrodes are provided in the CVD SiO 2 film 5, and the source / drain electrodes 12 and 13 made of aluminum are formed respectively. Thus, the MOS FET structure is completed.

【0027】実験A 図1(b) に示されるように,開口部を含め,全面にSiO2
をCVD 法により堆積する場合, 開口部の底面に堆積する
SiO2層の厚さと, 開口部外の表面に堆積するSiO2層の厚
さが比較された。
Experiment A As shown in FIG. 1 (b), the entire surface including the openings was made of SiO 2.
Is deposited on the bottom of the opening when depositing by CVD
The thickness of the SiO 2 layer, the thickness of the SiO 2 layer deposited on the surface of the opening outsiders were compared.

【0028】図2 は発明者によって測定された開口部の
底面に堆積するSiO2層の厚さと開口部外の表面に堆積す
るSiO2層の厚さの関係を示すグラフである。本グラフに
よれば, 開口部外の表面に堆積するSiO2層の厚さよりも
開口部の底面に堆積するSiO2層の厚さは小さく, 開口部
外の表面に堆積するSiO2層の厚さが800nm 以上になると
開口部の底面に堆積するSiO2層の厚さは殆ど増加せず,
約550nm で一定値を示す。これは気相成長ガスの開口部
内への回り込みが少なくなることに基づいている。従っ
て, 開口部外の表面に堆積するSiO2層の厚さが,開口部
の底面に堆積するSiO2層の厚さよりもかなり大きくなる
堆積条件が可能である。
[0028] FIG. 2 is a graph showing the thickness of the relationship between the SiO 2 layer is deposited on the surface of the thickness and opening outer SiO 2 layer deposited on the bottom of the opening as measured by the inventors. According to the graph, the thickness of the SiO 2 layer than the thickness of the SiO 2 layer deposited on the surface of the opening outer deposited on the bottom of the opening is small, the thickness of the SiO 2 layer deposited on the surface of the opening outer Above 800 nm, the thickness of the SiO 2 layer deposited on the bottom of the opening hardly increased,
It shows a constant value at about 550 nm. This is based on the fact that the vapor growth gas is less likely to flow into the opening. Therefore, deposition conditions are possible in which the thickness of the SiO 2 layer deposited on the surface outside the opening is much larger than the thickness of the SiO 2 layer deposited on the bottom of the opening.

【0029】実験B 図1(c) に示されるように,SiO2層の異方性エッチング
を行う場合, 開口部の底面に堆積するSiO2層に対するエ
ッチングレートが 開口部外の表面に堆積するSiO2層に
対するエッチングレートよりも大きいことは, 図3 に示
される通り発明者によって確かめられた。図3 におい
て, 横軸は開口部外の表面に堆積するSiO2層がエッチン
グされる厚さ( 深さ) で, 縦軸は同時間内に開口部の底
面に堆積するSiO2層がエッチングされる厚さを示す。
グラフ中, 実線は実測値であり,破線は開口部の内と外
で エッチングレートが等しいとしたときのグラフであ
る。開口部底部は導電型の基板にCVD SiO2膜が堆積して
いる状態にあるために異方性エッチングにおけるイオン
ビームが開口部内に集中し, 一時的にエッチングレート
が大きくなるものと考えられる。従って, 開口部外には
CVD SiO2膜を残したまま, 開口部底部のCVD SiO2膜は除
去される状態が存在する。
[0029] As shown in Experiment B Figure 1 (c), when performing anisotropic etching of the SiO 2 layer, the etching rate for the SiO 2 layer deposited on the bottom surface of the opening portion is deposited on the surface of the opening outer It was confirmed by the inventor that the etching rate was higher than that for the SiO 2 layer as shown in FIG. In Fig. 3, the horizontal axis is the thickness (depth) of the SiO 2 layer deposited on the surface outside the opening, and the vertical axis is the SiO 2 layer deposited on the bottom of the opening in the same time. Thickness.
In the graph, the solid line is the measured value, and the broken line is the graph when the etching rate is equal inside and outside the opening. It is considered that the ion beam in the anisotropic etching is concentrated in the opening because the CVD SiO 2 film is deposited on the conductive substrate at the bottom of the opening, and the etching rate is temporarily increased. Therefore, outside the opening
Leaving the CVD SiO 2 film, CVD SiO 2 film of the opening bottom there is the condition to be removed.

【0030】[0030]

【発明の効果】本発明による方法では, 開口部内に, バ
イポーラ型トランジスタのベース或いはMOS 型トランジ
スタのソース/ ドレインの引きだし電極部となるポリSi
のサイドウォールを安定して形成することができ,且つ
プロセスを複雑化することはない。その上, 基板へのオ
ーバエッチングがないために, 結晶欠陥の導入は無く,
又,外部ベースと内部ベースの接続領域が不連続になる
問題もない。その結果, 本発明は高速, 高集積デバイス
の開発に寄与するところが大きい。
According to the method of the present invention, in the opening, the poly-Si which becomes the base of the bipolar transistor or the source / drain lead electrode of the MOS transistor is formed.
Can be formed stably and the process is not complicated. In addition, since there is no over-etching on the substrate, no crystal defects are introduced.
Further, there is no problem that the connection area between the external base and the internal base becomes discontinuous. As a result, the present invention greatly contributes to the development of high-speed, highly integrated devices.

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

【図1】 本発明の原理説明図FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of the present invention.

【図2】 開口部内外におけるCVD SiO2膜の厚さの関係
を示すグラフ
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the thickness of a CVD SiO 2 film inside and outside an opening;

【図3】 開口部内外におけるエッチング量の関係を示
すグラフ
FIG. 3 is a graph showing a relationship between an etching amount inside and outside an opening;

【図4】 本発明の第1の実施例図FIG. 4 is a diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図5】 本発明における第2の実施例図(その1)FIG. 5 is a diagram (part 1) of a second embodiment of the present invention.

【図6】 本発明における第2の実施例図(その2)FIG. 6 is a view showing a second embodiment of the present invention (part 2);

【図7】 従来例図FIG. 7 is a diagram of a conventional example.

【図8】 従来の問題点を説明する図FIG. 8 illustrates a conventional problem.

【図9】 従来の改良と問題を示す図FIG. 9 shows a conventional improvement and a problem.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1, 51 Si 基板 2, 5, 52, 54 CVD SiO2膜 3, 6, 53, 55, 61 ポリSi層 4, 56, 63 ポリSiサイドウォール 5, 57 SiO2サイドウォール 7, 59 内部ベース領域 8 エミッタ領域 9 ベース領域 10 ゲート酸化膜 11 ゲート電極 12 ソース電極 13 ドレイン電極 14 ソース領域 15 ドレイン領域 58 エミッタ電極 60 外部ベース領域 62 フォトレジスト1, 51 Si substrate 2, 5, 52, 54 CVD SiO2 film 3, 6, 53, 55, 61 Poly Si layer 4, 56, 63 Poly Si sidewall 5, 57 SiO 2 sidewall 7, 59 Internal base region 8 Emitter region 9 Base region 10 Gate oxide film 11 Gate electrode 12 Source electrode 13 Drain electrode 14 Source region 15 Drain region 58 Emitter electrode 60 External base region 62 Photoresist

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−183558(JP,A) 特開 平2−58233(JP,A) 特開 昭60−216580(JP,A) 特開 昭53−10982(JP,A) 特開 昭55−118651(JP,A) 特開 昭56−105675(JP,A) 特開 昭58−112367(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 29/73 H01L 29/78 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-62-183558 (JP, A) JP-A-2-58233 (JP, A) JP-A-60-216580 (JP, A) JP-A-53-183 10982 (JP, A) JP-A-55-118651 (JP, A) JP-A-56-105675 (JP, A) JP-A-58-112367 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. 7 , DB name) H01L 29/73 H01L 29/78

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体装置の製造方法において、 第1導電型の半導体基板上に第1の絶縁体層と第1の導
電体層を順に形成する工程と、 該第1の導電体層と該第1の絶縁体層を除去して、該半
導体基板に達する第1の開口部を形成する工程と、 該第1の開口部を覆って該第1の導電体層の上に第2の
導電体層を堆積し、異方性エッチングにより、該第1の
開口部内の側壁に該第2の導電体層より成る第1のサイ
ドウォールを形成する工程と、 該第1の開口部における半導体基板の露出面上には薄
く、該第1の開口部外の該第1及び2の導電体層には厚
くなるように第2の絶縁体層を堆積する工程と、該第1のサイドウォール上及び該第1の導電体層上に該
第2の絶縁体層を残存させ、該第1の開口部内に第2の
開口部を形成するように該第2の絶縁膜をエッチングす
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。
1. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of sequentially forming a first insulator layer and a first conductor layer on a semiconductor substrate of a first conductivity type; Removing the first insulator layer to form a first opening reaching the semiconductor substrate; and covering the first opening with a second conductive layer on the first conductive layer. Depositing a body layer and forming a first sidewall made of the second conductive layer on a side wall in the first opening by anisotropic etching; and a semiconductor substrate in the first opening. Depositing a second insulator layer so as to be thinner on the exposed surface of the first layer and to be thicker on the first and second conductor layers outside the first opening ; And the first conductive layer
A second insulator layer is left, and a second insulating layer is formed in the first opening.
Etching the second insulating film so as to form an opening;
The method of manufacturing a semiconductor device characterized by having a that step.
【請求項2】 前記、半導体装置の製造方法は更に、 前記、第1の開口部内の第1導電型の半導体基板に第2
導電型の不純物を導入してベース拡散領域を形成する工
程と、 前記、第2の開口部内における前記ベース領域内に、第
1導電型の不純物を導入し、エミッタ拡散領域を形成す
る工程とを有することを特徴とする請求項1記載の半導
体装置の製造方法。
2. The method of manufacturing a semiconductor device, further comprising: forming a second conductive type semiconductor substrate in the first opening on the first conductive type semiconductor substrate.
Forming a base diffusion region by introducing an impurity of a conductivity type; and forming an emitter diffusion region by introducing an impurity of a first conductivity type into the base region in the second opening. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising:
【請求項3】 前記、半導体装置の製造方法は更に、 前記、第1のサイドウォール内に第2導電型不純物を導
入する工程と、 前記、第1のサイドウォール内の該第2導電型不純物を
該第1のサイドウォールの下部における該第1導電型の
半導体基板内に導入し、ソース及びドレイン拡散領域を
形成する工程と、 前記、第2の開口部内の該第1導電型の半導体基板表面
に第3の絶縁体層を形成し、該第2の開口部を覆ってゲ
ート電極を形成する工程とを有することを特徴とする請
求項1記載の半導体装置の製造方法。
3. The method of manufacturing a semiconductor device, further comprising: introducing a second conductivity type impurity into the first sidewall; and a step of introducing the second conductivity type impurity into the first sidewall. Introducing into the first conductivity type semiconductor substrate below the first sidewall to form source and drain diffusion regions; and the first conductivity type semiconductor substrate in the second opening. Forming a third insulator layer on the surface, and forming a gate electrode covering the second opening.
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