JPH07202185A - 縦型mosトランジスタの製造方法 - Google Patents

縦型mosトランジスタの製造方法

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JPH07202185A
JPH07202185A JP33805993A JP33805993A JPH07202185A JP H07202185 A JPH07202185 A JP H07202185A JP 33805993 A JP33805993 A JP 33805993A JP 33805993 A JP33805993 A JP 33805993A JP H07202185 A JPH07202185 A JP H07202185A
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JP
Japan
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film
wiring layer
gate wiring
region
contact hole
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JP33805993A
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English (en)
Inventor
Kenichi Nagata
健一 永田
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Sharp Corp
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Sharp Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 表面金属電極の断線がなく、フォトレジスト
膜の形成回数が少なく、工程の簡単な縦型MOSトラン
ジスタの製造方法を提供する。 【構成】 ゲート配線層とソース及びドット領域のコン
タクトホールを形成する領域の層間絶縁膜とゲート配線
層及びソース領域を貫通するエッチングを行ってゲート
配線層並びにソース及びドット領域のコンタクトホール
を同時に形成し、コンタクトホールを含む領域に金属層
を積層することによってコンタクトホールの側面でゲー
ト配線層並びにソース及びドット領域のコンタクトを形
成して縦型MOSトランジスタを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、縦型MOSトランジス
タの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の縦型MOSトランジスタ(縦型M
OSFET)は、図2に示すような構造である。この製
造方法は次の通りである。図2に示すように、ドレイン
の第1導電型シリコン基板21上に、第1導電型エピタ
キシャル層22を積層し、このエピタキシャル層中に複
数の第2導電型のドット領域23とドット領域のそれぞ
れの中にソース領域24を形成し、ソース領域間上のゲ
ート配線層のコンタクトを形成する領域に厚い酸化膜2
5を介在させてソース領域間を跨ぐように半導体のゲー
ト配線層26を形成し、全面に層間絶縁膜を積層した
後、層間絶縁膜27の上に第1のフォトレジスト膜のパ
ターンを形成しゲート配線層26上の層間絶縁膜27に
ドライまたはウェットエッチングにより表面金属電極1
5との為のコンタクトホールを形成し、フォトレジスト
膜を除去後、第2のフォトレジスト膜のパターンを施
し、ソース領域24上の層間絶縁膜27を貫き、ソース
領域24及びドット領域23の一部まで到達するようエ
ピタキシャル層22中に深さ約1μmのコンタクトホー
ルを形成し、第2のフォトレジスト膜を除去後、表面に
アルミニウム(Al)等の金属28を蒸着して、ソース
領域24及びPドット領域23とのコンタクトを取って
いる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の縦型MOS
トランジスタの製造方法は、フォトレジスト膜の形成を
2回も必要とし、工程が長くなるという欠点がある。
又、ソース領域24・Pドット領域23部分の段差が大
きくなり、表面金属電極の断線が多発するいう問題があ
る。
【0004】この発明は上記問題を解決するためになさ
れたものであって、表面金属電極の断線がなく、フォト
レジスト膜の形成回数が少なく工程の簡単な縦型MOS
トランジスタの製造方法を提供しようとするものであ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明によれば、ドレ
インの第1導電型シリコン基板上に、第1導電型エピタ
キシャル層を積層し、この第1導電型エピタキシャル層
の上部を酸化して厚い酸化膜を形成し、このエピタキシ
ャル層中に複数の第2導電型ドット領域とドット領域の
それぞれの中にソース領域を形成し、厚い酸化膜をソー
ス領域間上のゲート配線層のコンタクトを形成する領域
を残してエッチングし残った厚い酸化膜を介在させてソ
ース領域間を跨ぐようにゲート配線層を形成し、全面に
層間絶縁膜を積層した後、ゲート配線層とソース及びド
ット領域のコンタクトホールを形成する領域の層間絶縁
膜とゲート配線層及びソース領域を貫通するエッチング
を行ってゲート配線層並びにソース及びドット領域のコ
ンタクトホールを同時に形成し、コンタクトホールを含
む領域に金属層を積層することによってコンタクトホー
ルの側面でゲート配線層並びにソース及びドット領域の
コンタクトを形成して縦型MOSトランジスタを形成す
ることを特徴とする縦型MOSトランジスタの製造方法
が提供される。
【0006】この発明においては、ドレインの第1導電
型シリコン基板上に、第1導電型エピタキシャル層を積
層し、この第1導電型エピタキシャル層の上部を酸化し
て厚い酸化膜を形成し、このエピタキシャル層中に複数
の第2導電型ドット領域とドット領域のそれぞれの中に
ソース領域を形成する。上記第1導電シリコン基板は、
縦型MOSトランジスタのドレインを形成し、この上に
第1導電型エピタキシャル層を形成するためのものであ
って、高濃度の不純物がドーピングされたシリコン単結
晶を用いて形成することができる。この不純物は通常1
18cm-3程度の濃度である。
【0007】上記エピタキシャル層は、縦型MOSトラ
ンジスタのソース領域とチャネル領域を形成するための
ものであって、上記単結晶シリコン基板の上に、エピタ
キシー法によって形成される。この膜厚は通常10〜5
0μmである。この発明においては、ソース領域間上の
ゲート配線層のコンタクトを形成する領域に厚い酸化膜
を介在させてソース領域間を跨ぐようにゲート配線層を
形成する。
【0008】上記厚い酸化膜は、ゲート配線層を貫通す
るコンタクトホールを形成するエッチング工程におい
て、この酸化膜内に入るオーバエッチングが行なわれて
もこの下のエピタキシャル層に達しない程度に厚い膜厚
を有するものが好ましい。この膜厚は、通常2000〜1000
0 Å、好ましくは4000〜8000Å、ことに好ましくは5000
〜7000Åである。
【0009】この発明においては、全面に層間絶縁膜を
積層する。上記層間絶縁膜を形成する前の全面は、通常
エピタキシャル層及びゲート配線層の表面が酸化されて
形成された酸化シリコン膜でカバーされている。上記層
間絶縁膜は、上記酸化シリコン膜上にウェットエッチン
グ性の小さいものとそれより大きいものを順に多層に積
層するのが好ましい。
【0010】具体的には、例えば酸化シリコン膜上に、
例えばシリケートガラス(NSG)膜とリンドープトシ
リケートガラス(PSG)膜を順に積層して形成され
る。この積層によってこの層間絶縁膜を貫通して形成さ
れるコンタクトホールの壁面に傾斜を付与し段差を緩和
することができる。この発明においては、この後にゲー
ト配線層とソース及びドット領域のコンタクトホールを
形成する領域の層間絶縁膜とゲート配線層及びソース領
域を貫通するエッチングを行ってゲート配線層並びにソ
ース及びドット領域のコンタクトホールを同時に形成す
る。
【0011】上記エッチングは、ゲート配線層並びにソ
ース及びドット領域のコンタクトホールを同時に形成す
るためのものであって、上記層間絶縁膜の上に、コンタ
クトホールを形成する領域に開口部を有するパターンの
フォトレジスト膜を形成し、これをマスクにして層間絶
縁膜とゲート配線層及びソース領域を貫通するまで行な
われる。
【0012】このエッチングは、まず層間絶縁層の上部
に対してウェットエッチング法で行なわれ、続いて残り
の層間絶縁膜並びにゲート配線層及びソース領域に対し
てドライエッチング法で行なうのが好ましい。上記ウェ
ットエッチング法は、例えばバッファードフッ酸等を用
いて行なうことができる。
【0013】上記ドライエッチング法は、例えばRIE
(リアクティブ イオン エッチング)法、プラズマエ
ッチング法等を用いて行うことができる。このウェット
エッチングによって、等方性のエッチングが行なわれる
ので、コンタクトホールの上部の開口径が大きく下部に
いくに従って開口径が小さくなるようにコンタクトホー
ルの壁面に傾斜をつけ、段差を緩和することができる。
【0014】この発明においては、コンタクトホールを
含む領域に金属層を積層することによってコンタクトホ
ールの側面でゲート配線層並びにソース及びドット領域
のコンタクトを形成して縦型MOSトランジスタを形成
する。この発明においては、層間絶縁膜の形成が、酸化
シリコン膜上にリンドープトシリケートガラス(PS
G)膜とシリケートガラス(NSG)膜を順に積層して
行なわれ、エッチング後、金属膜を積層する前に、コン
タクトホール内のリンドープトシリケートガラス膜、シ
リケートガラス膜及び酸化シリコン膜の端面を、ウェッ
トエッチング法で再びエッチングしてコンタクトホール
の段差を緩和するのが好ましい。
【0015】
【作用】ゲート配線層並びにソース及びドット領域のコ
ンタクトホールの形成を、ゲート配線層を貫通させて形
成することによって同じレジスト膜をマスクにしてエッ
チングすることができる。またゲート配線層下の厚い酸
化膜が、ゲート配線層下のエピタキシャル層に達するエ
ッチングを防止する。
【0016】またウェットエッチング法のエッチング
は、等方性のためコンタクトホールの開口径が上部で大
きく下方で小さくなり、かつリンドープトシリケートガ
ラス膜とシリケートガラス膜と酸化シリコン膜に対する
エッチング速度がこの順に大のため、酸化シリコン膜、
シリケートガラス膜及びリンドープトシリケートガラス
膜の順に積層された層間絶縁膜に形成されたコンタクト
ホールの内面をウェットエッチングすることによりコン
タクトホールの段差が緩和される。
【0017】
【実施例】以下、本発明の1実施例について図面を参照
しながら説明する。図1は、本発明の縦型MOSFET
の製造方法を示す説明図である。まず、図1の(a)の
ように、N型の不純物としてアンチモン(Sb)を10
18cm-3程度の濃度で含むN型シリコン基板1上にN型の
不純物としてリン(P)を約3×1014cm-3の濃度で含
む膜厚約45μmのN型エピタキシャル層2を設け、該
N型エピタキシャル層2上に、熱的に約6000Åのシリコ
ン酸化膜3を形成する。次にフォトリソグラフィー法に
よりシリコン酸化膜3に孔を開け、熱的に約300 Åのシ
リコン酸化膜を形成し、このシリコン酸化膜を通してN
型エピタキシャル層2中にP型不純物としてボロン
(B)を加速電圧40KeV、ドーズ量1〜2×1015
cm-2でイオン注入し、酸素雰囲気中1100℃で数時間程度
熱処理を行うことによってPドット領域となるP型拡散
層4を形成する。該P型拡散層4の上には約5000Åのシ
リコン酸化膜5ができる。
【0018】次に図1の(b)のようにフォトリソグラ
フィー法によりシリコン酸化膜3及び5に穴を開けた後
に熱的に約1000Åのシリコン酸化膜6を形成する。次に
全面に、減圧CVD装置を用いてポリシリコン7を約60
00Åデポジットし、該ポリシリコン7にオキシ塩化リン
(POCl3)を用いて、リン(P)を約900 ℃で熱拡
散し、さらに750 ℃で数時間酸化性雰囲気にてドライブ
してシート抵抗40Ω/□程度にするとともにポリシリ
コン7上にシリコン酸化膜8を形成する。
【0019】次に図1の(c)に示すように、フォトリ
ソグラフィー法によりポリシリコン7及びこの上のシリ
コン酸化膜8をプラズマエッチング装置によりエッチン
グしてゲート配線層7aのパターンを形成し、このパタ
ーンをマスクとして、P型拡散層4の周囲にP型不純物
としてボロン(B)を加速電圧40KeV、ドーズ量約
5×1013cm-2でイオン注入し、N2雰囲気中で1100℃
で数時間程度熱処理を行ってP型ドット領域10を形成
する。次にP型ドット領域10にN型不純物としてヒ素
(As)を加速電圧80KeV、ドーズ量約5×1015
cm-2でイオン注入し、全面に常圧CVD法でNSG膜9
を約3000Å形成した後、N2雰囲気中1000℃で数10分
程度熱処理すると、P型ドット領域10となる浅いP型
拡散層が3〜4μm、ソース領域11となるN型拡散層
が約0.5μmの深さで形成される。
【0020】図1の(d)では、NSG膜9上にさらに
常圧CVD法でPSG膜12を約7000Å形成した後、フ
ォトリソグラフィー法によりPSG膜12をバッファ−
ドフッ酸によるウェットエッチングで約6000Å除去した
後、残りの絶縁膜をRIE(リアクティブイオンエッ
チ)装置により除去する。さらにソース領域11のシリ
コン及びゲート配線層7aのポリシリコンをRIEまた
はプラズマエッチング装置によりエッチングして深さ約
1μmのコンタクトホール13を形成する。
【0021】図1の(e)では深さ約1μmのコンタク
トホール13の側面のNSG膜及びPSG膜にバッファ
ードフッ酸によるウェットエッチングを行い、コンタク
トホール側面のNSG膜及びPSG膜を含む絶縁膜に傾
斜14を形成する。この後に表面電極15、裏面電極1
6を順次形成して行き、縦型MOSFETを得る。
【0022】
【発明の効果】この発明によれば、表面電極の断線がな
く、フォトレジスト膜の形成回数が少なく、工程の簡単
な縦型MOSトランジスタの製造方法を提供することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例で作製した縦型MOSトラン
ジスタの製造工程説明図である。
【図2】従来の縦型MOSトランジスタの説明図であ
る。
【符号の説明】
1 シリコン基板 2 N型エピタキシャル層 3,5,6,8 シリコン酸化膜 4 P型拡散層 7 ポリシリコン 7a ゲート配線層 9 NSG膜 10 P型ドット領域 11 ソース領域 12 PSG膜 13 コンタクトホール 14 絶縁膜の傾斜 15 表面電極 16 裏面電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/78 321 S

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ドレインの第1導電型シリコン基板上
    に、第1導電型エピタキシャル層を積層し、この第1導
    電型エピタキシャル層の上部を酸化して厚い酸化膜を形
    成し、このエピタキシャル層中に複数の第2導電型ドッ
    ト領域とドット領域のそれぞれの中にソース領域を形成
    し、厚い酸化膜をソース領域間上のゲート配線層のコン
    タクトを形成する領域を残してエッチングし残った厚い
    酸化膜を介在させてソース領域間を跨ぐようにゲート配
    線層を形成し、全面に層間絶縁膜を積層した後、ゲート
    配線層とソース及びドット領域のコンタクトホールを形
    成する領域の層間絶縁膜とゲート配線層及びソース領域
    を貫通するエッチングを行ってゲート配線層並びにソー
    ス及びドット領域のコンタクトホールを同時に形成し、
    コンタクトホールを含む領域に金属層を積層することに
    よってコンタクトホールの側面でゲート配線層並びにソ
    ース及びドット領域のコンタクトを形成して縦型MOS
    トランジスタを形成することを特徴とする縦型MOSト
    ランジスタの製造方法。
  2. 【請求項2】 厚い酸化膜が、2000〜10000 Åの膜厚で
    ある請求項1の製造方法。
  3. 【請求項3】 層間絶縁膜が、酸化シリコン膜上に、シ
    リケートガラス膜とリンドープトシリケートガラス膜を
    順に積層して形成される請求項1の製造方法。
  4. 【請求項4】 エッチングが、まず層間絶縁層の上部に
    対してウェットエッチング法で行なわれ、続いて残りの
    層間絶縁膜並びにゲート配線層及びソース領域に対して
    ドライエッチング法で行なわれる請求項1の製造方法。
  5. 【請求項5】 金属膜を積層する前に、コンタクトホー
    ル内のリンドープトシリケートガラス膜、シリケートガ
    ラス膜及び酸化シリコン膜の端面を、ウェットエッチン
    グ法で再びエッチングしてコンタクトホールの段差を緩
    和することからなる請求項3の製造方法。
JP33805993A 1993-12-28 1993-12-28 縦型mosトランジスタの製造方法 Pending JPH07202185A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008112823A (ja) * 2006-10-30 2008-05-15 Denso Corp 炭化珪素半導体装置の製造方法
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