JPH10209428A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPH10209428A
JPH10209428A JP1228497A JP1228497A JPH10209428A JP H10209428 A JPH10209428 A JP H10209428A JP 1228497 A JP1228497 A JP 1228497A JP 1228497 A JP1228497 A JP 1228497A JP H10209428 A JPH10209428 A JP H10209428A
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JP
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impurity diffusion
diffusion layer
type impurity
shape
layer
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JP1228497A
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Mikio Mukai
幹雄 向井
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、コンタクト開口部の大きさ自体を
大きくすることなく、コンタクト抵抗を低減して、素子
の微細化を図りつつ素子特性を向上させることができる
半導体装置及びその製造方法を提供することを課題とす
る。 【解決手段】 拡散抵抗素子のり出し電極コンタクト部
において、抵抗層としてのp+ 型不純物拡散層14と取
り出し電極17との界面が凹凸形状をなしており、その
凹部がV字形状をなし、凸部が逆V字形状をなしてい
る。そしてp+ 型不純物拡散層14表面の(100)面
に対して、V字形状の凹部側面は(111)面をなし、
これら(100)面と(111)面とのなす角度θ1
約55°となり、V字状溝の底部において交差する2つ
の(111)面のなす角度θ2 は約70゜となってい
る。従って、p+ 型不純物拡散層14と取り出し電極1
7との接触面積、即ち有効対向面積は、従来の平坦な界
面の場合に比べて約74%増大する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置及びそ
の製造方法に係り、特に半導体基板と導電体層とのコン
タクト部及びその形成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、半導体集積回路は、拡散抵抗素
子、MIS(Metal Insulator Semiconductor )容量素
子、バイポーラトランジスタ、MOSFET(Metal Ox
ide Semiconductor Field Effect Transistor )、JF
ET(Junction Field EffectTransistor)等を主要な
構成要素とする。例えば拡散抵抗素子においては、半導
体基板表面に抵抗層としての不純物拡散層が形成されて
おり、この不純物拡散層には取り出し電極が接続されて
いる。
【0003】また、MIS容量素子においては、半導体
基板表面に形成された下部電極としての不純物拡散層上
に、誘電層としての絶縁膜を介して上部電極としての金
属層が形成されており、不純物拡散層には取り出し電極
が接続されている。また、バイポーラトランジスタにお
いては、半導体基板表面にエミッタ、ベース、及びコレ
クタの各不純物拡散層が形成され、これらの不純物拡散
層上にはそれぞれエミッタ電極、ベース電極、及びコレ
クタ電極が接続されている。
【0004】また、MOSFETにおいては、半導体基
板表面にソース及びドレインを構成する不純物拡散層が
形成され、これらの不純物拡散層上にはそれぞれソース
電極及びドレイン電極が接続されている。また、JFE
Tにおいては、チャネルとなる半導体層の両端にはそれ
ぞれソース電極及びドレイン電極の各取り出し電極が接
続されている。
【0005】このように、半導体集積回路の主要な構成
要素である抵抗素子、容量素子、トランジスタ等におい
ては、半導体基板表面の不純物拡散層と各種の電極とを
接続する電極コンタクト部を有している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記の拡散抵抗素子に
おいては、その素子抵抗が、不純物拡散層の拡散抵抗と
取り出し電極コンタクト部のコンタクト抵抗とから構成
される。また、この取り出し電極コンタクト部のコンタ
クト抵抗は、通常、コンタクト開口部の大きさ、即ち不
純物拡散層と取り出し電極との接触面積によって決まっ
てくる。そして、このコンタクト抵抗の大きさは、不純
物拡散層の部分をスケーリングして縮小しても、それに
応じてスケーリングされるものではなく、そのために温
度特性も違ってくる。従って、拡散抵抗素子の微細化を
図る場合、コンタクト抵抗の存在は不具合を引き起こす
ものとなる。
【0007】また、MIS容量素子においては、取り出
し電極コンタクト部のコンタクト抵抗がMIS容量に直
列に入ってくることになる。そしてこのコンタクト抵抗
は動作特性上において寄生抵抗として機能するため、信
号の減衰や発振等の欠点を引き起こす原因となる。
【0008】また、バイポーラトランジスタにおいて
は、エミッタ抵抗は主にエミッタ電極のコンタクト抵抗
によって決まってくる。そしてこのコンタクト抵抗は、
バイポーラトランジスタが回路中に使用される際に寄生
負帰還として機能するため、回路動作を悪化させる要因
となる。また、MOSFETやJFETにおいても、バ
イポーラトランジスタの場合と同様のことがいえる。
【0009】以上のことから、半導体集積回路の構成要
素として抵抗素子、容量素子、トランジスタ等を形成す
る場合、これらの素子の電極コンタクト部のコンタクト
抵抗をできるだけ小さくすることが重要となる。
【0010】ところで、このような電極コンタクト部の
コンタクト抵抗は、通常、コンタクト部における単位面
積当たりの抵抗と接触面積との積により決定される。そ
してコンタクト部における半導体基板と電極との接触界
面は平坦面をなしているのが通例であるため、その接触
面積はコンタクト開口部の大きさ、即ちコンタクト部の
平面積となり、この平面積以上に増加させることができ
ない。従って、寄生抵抗の減少による高性能化等の素子
特性上の要請からコンタクト抵抗を低減しようとする
と、コンタクト開口部の大きさ自体を大きくしなければ
ならず、近年の素子の微細化という要請に反するという
問題点があった。
【0011】そこで、本発明は、上記問題点を鑑みてな
されたものであり、コンタクト開口部の大きさ自体を大
きくすることなく、コンタクト抵抗を低減して、素子の
微細化を図りつつ素子特性を向上させることができる半
導体装置及びその製造方法を提供することを目的とす
る。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記課題は、以下の本発
明に係る半導体装置及びその製造方法によって達成され
る。即ち、請求項1に係る半導体装置は、半導体基板上
に導電体層が形成されている半導体装置であって、半導
体基板と導電体層との界面が凹凸形状をなしていること
を特徴とする。このように請求項1に係る半導体装置に
おいては、半導体基板と導電体層との界面が凹凸形状を
なしていることにより、半導体基板と導電体層との接触
面積、即ち有効対向面積を増大することができるため、
半導体基板と導電体層とのコンタクト部におけるコンタ
クト抵抗も低減することが可能になり、コンタクト寄生
抵抗の減少等による半導体装置の高性能化に寄与するこ
とができる。
【0013】なお、上記請求項1記載の半導体装置にお
いて、半導体基板と導電体層との界面の凹凸形状の凹部
がV字形状又は逆台形形状をなしていることが好適であ
る。また、半導体基板と導電体層との界面の凹凸形状の
凸部が逆V字形状又は台形形状をなしていることが好適
である。また、上記請求項1記載の半導体装置におい
て、半導体基板が(100)面を表面とするシリコン基
板(以下、「(100)Si基板」という)であり、半
導体基板と導電体層との界面の凹凸形状の凹部側面が
(111)面をなしていることが好適である。
【0014】また、上記請求項1記載の半導体装置にお
いて、半導体基板の導電体層に接する領域に不純物領域
が形成されている構成をすることにより、この不純物領
域と導電体層との接触面積、即ち有効対向面積を増大す
ることができるため、不純物領域と導電体層とのコンタ
クト部におけるコンタクト抵抗も低減することが可能に
なり、コンタクト寄生抵抗の減少等による半導体装置の
高性能化に寄与することができる。
【0015】更に、請求項6に係る半導体装置の製造方
法は、(100)Si基板上に絶縁膜を形成した後、絶
縁膜を所定の形状にパターニングする第1の工程と、絶
縁膜をマスクとしてSi基板の結晶面異方性エッチング
を行い、側面が(111)面をなす凹形状の溝を形成す
る第2の工程と、絶縁膜を除去した後、凹形状の溝を有
するSi基板上に、導電体層を形成する第3の工程とを
有し、Si基板と導電体層との界面が凹凸形状をなすよ
うにすることを特徴とする。
【0016】このように請求項6に係る半導体装置の製
造方法においては、(100)Si基板上に、側面が
(111)面をなす凹形状の溝を形成する際に、結晶面
方位の違いによってエッチング速度が違うエッチング速
度の異方性を利用する結晶面異方性エッチング法を用い
ていることにより、複数の凹形状の溝を安定かつ均一に
形成することができる。
【0017】また、凹形状の溝を有するSi基板上に導
電体層を形成して、Si基板と導電体層との界面が凹凸
形状をなすようにすることにより、半導体基板と導電体
層との有効対向面積を増大することができるため、半導
体基板と導電体層とのコンタクト部におけるコンタクト
抵抗も低減することが可能になり、コンタクト寄生抵抗
の減少等による半導体装置の高性能化に寄与することが
できる。
【0018】また、請求項7に係る半導体装置の製造方
法は、(100)Si基板上に第1の絶縁膜を形成した
後、この第1の絶縁膜を所定の形状にパターニングする
第1の工程と、第1の絶縁膜をマスクとしてSi基板の
結晶面異方性エッチングを行い、側面が(111)面を
なす第1の凹形状の溝を形成する第2の工程と、第1の
凹形状の溝内のSi基板上に第2の絶縁膜を形成した
後、第1の絶縁膜を除去してSi基板表面の(100)
面を露出させる第3の工程と、第2の絶縁膜をマスクと
して、Si基板の結晶面異方性エッチングを行い、側面
が(111)面をなす第2の凹形状の溝を形成する第4
の工程と、絶第2の縁膜を除去した後、第1及び第2の
凹形状の溝を有するSi基板上に導電体層を形成する第
5の工程とを有し、Si基板と導電体層との界面が凹凸
形状をなすようにすることを特徴とする。
【0019】このように請求項7に係る半導体装置の製
造方法においては、(100)Si基板上に凹形状の溝
を形成する工程を2回繰り返して、側面が(111)面
をなす第1及び第2の凹形状の溝を形成しているため、
上記請求項6に係る場合と同様の作用、効果を奏すると
共に、半導体基板と導電体層との有効対向面積を更に効
果的に増大することができるため、半導体基板と導電体
層とのコンタクト部におけるコンタクト抵抗の低減の程
度も大きくなり、コンタクト寄生抵抗の減少等による半
導体装置の高性能化に更に寄与することができる。
【0020】また、上記請求項6に記載の半導体装置の
製造方法において、前記第2の工程により形成する凹形
状の溝がV字形状又は逆台形形状の溝であり、Si基板
と導電体層との界面の凹凸形状の凹部がV字形状又は逆
台形形状をなし凸部が台形形状をなすようにすることが
好適である。また、上記請求項7記載の半導体装置の製
造方法において、前記第2の工程により形成する第1の
凹形状の溝がV字形状又は逆台形形状の溝であり、前記
第4の工程により形成する第2の凹形状の溝がV字形状
又は逆台形形状の溝であり、(100)Si基板と導電
体層との界面の凹凸形状の凹部がV字形状又は逆台形形
状をなし凸部がV字形状又は台形形状をなすようにする
ことが好適である。
【0021】また、上記請求項6記載の半導体装置の製
造方法において、前記第1の工程の前に、又は前記第3
の工程の絶縁膜を除去した後であって導電体層を形成す
る前に、Si基板表面に所定の不純物を選択的に添加し
て不純物領域を形成する工程を有し、Si基板表面の不
純物領域と導電体層との界面が凹凸形状をなすようにす
る構成とすることにより、不純物領域と導電体層との接
触面積、即ち有効対向面積を増大することができるた
め、不純物領域と導電体層とのコンタクト部におけるコ
ンタクト抵抗も低減することが可能になり、コンタクト
寄生抵抗の減少等による半導体装置の高性能化に寄与す
ることができる。
【0022】また、上記請求項7記載の半導体装置の製
造方法において、前記第1の工程の前に、又は前記第5
の工程の第2の絶縁膜を除去した後であって導電体層を
形成する前に、Si基板表面に所定の不純物を選択的に
添加して不純物領域を形成する工程を有し、Si基板表
面の不純物領域と導電体層との界面が凹凸形状をなすよ
うにする構成とすることにより、不純物領域と導電体層
との接触面積、即ち有効対向面積を増大することができ
るため、不純物領域と導電体層とのコンタクト部におけ
るコンタクト抵抗も低減することが可能になり、コンタ
クト寄生抵抗の減少等による半導体装置の高性能化に寄
与することができる。
【0023】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら、
本発明の実施の形態を説明する。 (第1の実施形態)図1(a)は本発明の第1の実施形
態に係る拡散抵抗素子を示す断面図、図1(b)は図1
(a)の拡散抵抗素子の取り出し電極コンタクト部を示
す拡大断面図、図2〜図8はそれぞれ図1(b)の取り
出し電極コンタクト部の形成方法を示す工程断面図であ
る。図1(a)に示すように、(100)p型Si基板
11上にn+ 型埋め込み層12が形成され、これら(1
00)p型Si基板11及びn+ 型埋め込み層12上に
は、表面が(100)面をなすn型エピタキシャル層
(以下、「(100)n型エピタキシャル層」という)
13が形成されている。また、この(100)n型エピ
タキシャル層13表面には、抵抗層としてのp+ 型不純
物拡散層14及びアイソレーション用のn+ 型不純物拡
散層15が形成されている。
【0024】また、これら(100)n型エピタキシャ
ル層13、p+ 型不純物拡散層14、及びn+ 型不純物
拡散層15上には、例えば絶縁膜としてのSiO2
(シリコン酸化膜)16が形成されている。そして、こ
のSiO2 膜16に開口したコンタクト孔を介して、p
+ 型不純物拡散層14に接続するAlからなる2つの取
り出し電極17、18及びn+ 型不純物拡散層15に接
続するアイソレーション用の電極19が形成されてい
る。
【0025】このような拡散抵抗素子の構造は基本的に
従来の拡散抵抗素子の構造と同一であり、本実施形態の
特徴は、図1(b)に示すように、抵抗層としてのp+
型不純物拡散層14とその取り出し電極17とが接触し
ている取り出し電極コンタクト部にある。なお、p+
不純物拡散層14と他方の取り出し電極18との取り出
し電極コンタクト部も全く同様であるため、以下の説明
はp+ 型不純物拡散層14と取り出し電極17との取り
出し電極コンタクト部に限定して行う。
【0026】即ち、取り出し電極コンタクト部におい
て、p+ 型不純物拡散層14と取り出し電極17との界
面が凹凸形状をなしており、この凹凸形状の凹部がV字
形状をなし、凸部が逆V字形状をなしている。そしてp
+ 型不純物拡散層14の表面が(100)面をなしてい
るのに対して、V字形状の凹部(以下、適宜「V字状
溝」という)側面は(111)面をなしている。このた
め、p+ 型不純物拡散層14表面の(100)面とV字
状溝側面の(111)面とのなす角度θ1 は約55°と
なる。また、V字状溝の底部において交差する2つの
(111)面のなす角度θ2 は約70゜となっている。
【0027】次に、図1(b)に示す拡散抵抗素子の取
り出し電極コンタクト部の形成方法を、図2〜図8を用
いて説明する。なお、図1(a)に示す拡散抵抗素子全
体の製造方法は、取り出し電極コンタクト部を除けば従
来の場合と同様であるためその説明は省略し、ここでは
取り出し電極コンタクト部の形成方法に限定して説明す
る。
【0028】図2に示すように、(100)n型エピタ
キシャル層13表面にp型不純物イオンを選択的に注入
した後、活性化のためのアニール処理を行って、抵抗層
としてのp+ 型不純物拡散層14を形成する。従って、
+ 型不純物拡散層14の表面は(100)面をなす。
続いて、このp+ 型不純物拡散層14上にSi3 4
(シリコン窒化膜)20を堆積した後、このSi3 4
膜20をフォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を
用いてライン/スペース状にパターニングする。このと
き、ライン状のSi3 4 膜20の幅とその間のスペー
スの幅とが等しくなるようにする。
【0029】次いで、図3に示すように、等間隔のライ
ン/スペース状のSi3 4 膜20をマスクとして、例
えばTMAH(Tetra Methyl Ammonium Hydroride )や
アルカリ性エッチング液等を用いて、p+ 型不純物拡散
層14の結晶方位依存性の異方性エッチング(以下、
「結晶面異方性エッチング」という)を行う。この結晶
面異方性エッチングは、結晶面方位の違いによってエッ
チング速度が違うエッチング速度の異方性を利用したも
のであり、p+ 型不純物拡散層14表面の〈100〉方
位に対して約55°の角度θ1 をなす〈111〉方位に
進行し、Si3 4 膜20間のスペースの幅によって決
まる所定の深さでほぼ自動的に停止する。こうして、p
+ 型不純物拡散層14上に、図面の奥行き方向に延びる
V字状溝21をアレイ状に形成する。従って、V字状溝
21内に露出されたp+ 型不純物拡散層14の傾斜面
(以下、「V字状溝21側面」という)はp+ 型不純物
拡散層14表面の(100)面に対して約55°の角度
θ1 をなす(111)面となる。そしてV字状溝21底
部において交差する2つの(111)面のなす角度θ2
は約70゜となる。
【0030】次いで、図4に示すように、Si3 4
20をマスクとして、V字状溝21内に露出しているp
+ 型不純物拡散層14を選択的に熱酸化して、V字状溝
21内のp+ 型不純物拡散層14上に熱酸化膜22を形
成する。次いで、図5に示すように、Si3 4 膜20
を除去して、p+ 型不純物拡散層14表面の(100)
面を露出させる。
【0031】次いで、図6に示すように、熱酸化膜22
をマスクとし、図3に示す工程と同様にして、TMAH
やアルカリ性エッチング液等を用いてp+ 型不純物拡散
層14の結晶面異方性エッチングを行い、V字状溝21
と同様に側面が(111)面をなし、図面の奥行き方向
に延びるV字状溝23をアレイ状に形成する。
【0032】次いで、図7に示すように、熱酸化膜22
を除去する。こうして、p+ 型不純物拡散層14上に側
面が(111)面をなすV字状溝21、23が交互にア
レイ状に形成され、p+ 型不純物拡散層14の表面形状
は、凹部がV字形状をなし凸部が逆V字形状をなす凹凸
形状となる。
【0033】次いで、図8に示すように、基体全面にA
l膜を形成した後、このAl膜を電極形状にパターニン
グして、p+ 型不純物拡散層14に接続するAlからな
る取り出し電極17を形成する。こうして、抵抗層とし
てのp+ 型不純物拡散層14とその取り出し電極17と
の界面が、V字形状の凹部と逆V字形状の凸部からなる
凹凸形状をなしている図1(b)の取り出し電極コンタ
クト部を形成する。
【0034】以上のように本実施形態によれば、p+
不純物拡散層14上にV字状溝21、23を形成する際
に、例えばTMAHやアルカリ性エッチング液等による
結晶面異方性エッチング法を用いることにより、表面が
(100)面をなすp+ 型不純物拡散層14上に、側面
が(111)面をなすV字状溝21、23を形成してい
るため、これらのV字状溝21、23を安定かつ均一に
形成することができる。
【0035】また、これらのV字状溝21、23をp+
型不純物拡散層14上に形成して、p+ 型不純物拡散層
14とその上に形成した取り出し電極17との界面が、
V字形状の凹部と逆V字形状の凸部からなる凹凸形状を
なすようにすることにより、p+ 型不純物拡散層14と
取り出し電極17との接触面積、即ち有効対向面積を増
大することができる。
【0036】具体的には、p+ 型不純物拡散層14表面
の(100)面に対してV字状溝側面の(111)面の
なす角度θ1 は約55°となり、V字状溝の底部におい
て交差する2つの(111)面のなす角度θ2 は約70
゜となるため、従来のようにp+ 型不純物拡散層と取り
出し電極との界面が平坦な場合と比較すると、有効対向
面積は1/cos55゜=1.743倍となり、約74%
増大する。従って、取り出し電極コンタクト部における
コンタクト抵抗も約74%低減され、半導体集積回路に
内蔵される拡散抵抗素子の取り出し電極のコンタクト寄
生抵抗を少なくすることが可能になるため、拡散抵抗素
子の高性能化に寄与することができる。
【0037】次に、上記図2〜図8に示す拡散抵抗素子
の取り出し電極コンタクト部の形成方法の第1の変形例
を、図9〜図11を用いて説明する。なお、拡散抵抗素
子の同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略
する。
【0038】図9に示すように、上記図2に示す工程と
同様にして、(100)n型エピタキシャル層13表面
に抵抗層としてのp+ 型不純物拡散層14を形成した
後、このp+ 型不純物拡散層14上に、ライン/スペー
ス状にパターニングしたSi34 膜24を形成する。
このとき、Si3 4 膜24間のスペース幅は、上記図
2のSi3 4 膜20間のスペース幅と略同様である
が、Si3 4 膜24自体のライン幅は、上記図2のS
3 4 膜20のライン幅よりも遥に狭いものである点
に特徴がある。
【0039】次いで、図10に示すように、上記図3に
示す工程と同様にして、ライン/スペース状のSi3
4 膜24をマスクとし、例えばTMAHやアルカリ性エ
ッチング液等を用いて結晶面異方性エッチングを行い、
+ 型不純物拡散層14の上に、側面が(111)面を
なすV字状溝25を形成する。このとき、マスクとなる
Si3 4 膜24の幅が極めて狭いものであるため、こ
のSi3 4 膜24直下においてp+ 型不純物拡散層1
4の横方向のエッチングが進行し、V字状溝25側面の
(111)面に挟まれた凸部の形状は略逆V字形状にな
る。
【0040】次いで、図11に示すように、Si3 4
膜24を除去した後、上記図8に示す工程と同様にし
て、表面にV字状溝25を設けたp+ 型不純物拡散層1
4上に取り出し用電極17を形成する。こうして、抵抗
層としてのp+ 型不純物拡散層14とその取り出し電極
17との界面が、V字形状の凹部と逆V字形状の凸部か
らなる凹凸形状をなしている取り出し電極コンタクト部
を形成する。
【0041】このように、第1の変形例においては、上
記図2〜図8に示す工程と比較して、より簡略な工程を
用い、p+ 型不純物拡散層14と取り出し電極17との
界面がV字形状の凹部と逆V字形状の凸部からなる凹凸
形状をなす取り出し電極コンタクト部を形成することが
できる。
【0042】次に、上記図2〜図8に示す拡散抵抗素子
の取り出し電極コンタクト部の形成方法の第2の変形例
を、図12〜図15を用いて説明する。なお、拡散抵抗
素子の同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省
略する。
【0043】図12に示すように、(100)n型エピ
タキシャル層13上にライン/スペース状にパターニン
グしたSi3 4 膜20を形成する。即ち、次の工程で
結晶面異方性エッチングのマスクとして使用するSi3
4 膜20を形成する点では上記図2の工程と同様であ
るが、上記図2の工程と異なり、この段階では(10
0)n型エピタキシャル層13表面にp型不純物を添加
して抵抗層としてのp型不純物拡散層を形成しない点に
特徴がある。
【0044】次いで、図13に示すように、上記図3〜
図7に示す工程と同様にして、(100)n型エピタキ
シャル層13上に、側面が(111)面をなすV字状溝
21、23を交互にアレイ状に形成し、(100)n型
エピタキシャル層13の表面形状がV字形状の凹部と逆
V字形状の凸部からなる凹凸形状となるようにする。
【0045】次いで、図14に示すように、(100)
n型エピタキシャル層13表面にp型不純物イオンを選
択的に注入した後、活性化のためのアニール処理を行っ
て、抵抗層としてのp+ 型不純物拡散層14aを形成す
る。
【0046】次いで、図15に示すように、上記図8に
示す工程と同様にして、p+ 型不純物拡散層14a上に
取り出し電極17を形成する。こうして、抵抗層として
のp+ 型不純物拡散層14aとその取り出し電極17と
の界面が凹凸形状をなしており、この凹凸形状の凹部が
V字形状をなし、凸部が逆V字形状をなしている取り出
し電極コンタクト部を形成する。
【0047】このように、第2の変形例においては、上
記図2〜図8に示すように、(100)n型エピタキシ
ャル層13表面にp+ 型不純物拡散層14を形成した後
にp+ 型不純物拡散層14上に凹凸形状を形成する工程
の代わりに、(100)n型エピタキシャル層13上に
凹凸形状を形成した後に、(100)n型エピタキシャ
ル層13表面にp+ 型不純物拡散層14aを形成するこ
とにより、図1(b)に示すものとほぼ同じ構造の取り
出し電極コンタクト部を形成することができる。但し、
この第2の変形例の場合には、図15から明らかなよう
に、イオン注入法を用いてp+ 型不純物拡散層14aを
形成するときは、p+ 型不純物拡散層14aと(10
0)n型エピタキシャル層13との界面も凹凸形状にな
るため、p+ 型不純物拡散層14aの形状は図1(b)
に示すp+ 型不純物拡散層14とは異なるものとなる。
【0048】(第2の実施形態)図16(a)は本発明
の第2の実施形態に係るMIS容量素子を示す断面図、
図16(b)は図16(a)のMIS容量素子の取り出
し電極コンタクト部を示す拡大断面図、図17〜図19
はそれぞれ図16(b)の取り出し電極コンタクト部の
形成方法を示す工程断面図である。
【0049】図16(a)に示すように、(100)p
型Si基板11上に(100)n型エピタキシャル層が
形成され、この(100)n型エピタキシャル層13表
面には、キャパシタの下部電極としてのp+ 型不純物拡
散層26が形成されている。また、このp+ 型不純物拡
散層26上には、誘電膜としてのSiO2 膜27を介し
て上部電極28が形成されている。
【0050】また、(100)n型エピタキシャル層1
3及びp+ 型不純物拡散層26上に形成されたSiO2
膜29に開口したコンタクト孔を介して、p+ 型不純物
拡散層26に接続するAlからなる取り出し電極30が
形成されている。
【0051】このようなMIS容量素子の構造は基本的
に従来のMIS容量素子の構造と同一であり、本実施形
態の特徴は、図16(b)に示すように、キャパシタの
下部電極としてのp+ 型不純物拡散層26とその取り出
し電極30とが接触している取り出し電極コンタクト部
にある。即ち、取り出し電極コンタクト部において、p
+ 型不純物拡散層26と取り出し電極30との界面が凹
凸形状をなしており、この凹凸形状の凹部がV字形状を
なし、凸部が台形形状をなしている。そしてp+ 型不純
物拡散層26の表面が(100)面をなしているのに対
して、V字状溝側面は(111)面をなしている。この
ため、p+ 型不純物拡散層26表面の(100)面とV
字状溝側面の(111)面とのなす角度θ1 は約55°
となり、V字状溝の底部において交差する2つの(11
1)面のなす角度θ2 は約70゜となっている。
【0052】次に、図16(b)に示すMIS容量素子
の取り出し電極コンタクト部の形成方法を、図17〜図
19を用いて説明する。なお、図16(a)に示すMI
S容量素子全体の製造方法は、取り出し電極コンタクト
部を除けば従来の場合と同様であるためその説明は省略
し、ここでは取り出し電極コンタクト部の形成方法に限
定して説明する。
【0053】図17に示すように、上記第1の実施形態
の図2〜図3に示す工程と同様にして、(100)n型
エピタキシャル層13表面に下部電極としてのp+ 型不
純物拡散層26を形成した後、このp+ 型不純物拡散層
26上にライン/スペース状にパターニングしたSi3
4 膜31を形成する。このとき、ライン状のSi3
4 膜31の幅とその間のスペースの幅とが等しくなるよ
うにする。
【0054】続いて、等間隔のライン/スペース状のS
3 4 膜31をマスクとして、例えばTMAHやアル
カリ性エッチング液等を用いて、p+ 型不純物拡散層2
6の結晶面異方性エッチングを行い、p+ 型不純物拡散
層26上に、図面の奥行き方向に延びるV字状溝32を
アレイ状に形成する。このとき、V字状溝32内に露出
されたp+ 型不純物拡散層26の傾斜面(以下、「V字
状溝32側面」という)はp+ 型不純物拡散層26表面
の(100)面に対して約55°の角度θ1 をなす(1
11)面となる。そしてV字状溝32底部において交差
する2つの(111)面のなす角度θ2 は約70゜とな
る。
【0055】次いで、図18に示すように、Si3 4
膜31を除去する。こうして、p+型不純物拡散層26
上に側面が(111)面をなすV字状溝32がアレイ状
に形成され、p+ 型不純物拡散層26の表面形状は、凹
部がV字形状をなし凸部が台形形状をなす凹凸形状とな
る。
【0056】次いで、図19に示すように、基体全面に
形成したAl膜を電極形状にパターニングして、p+
不純物拡散層26に接続するAlからなる取り出し電極
30を形成する。こうして、キャパシタの下部電極とし
てのp+ 型不純物拡散層26とその取り出し電極30と
の界面が、V字形状の凹部と逆V字形状の凸部からなる
凹凸形状をなしている図16(b)の取り出し電極コン
タクト部を形成する。
【0057】以上のように本実施形態によれば、p+
不純物拡散層26上にV字状溝32を形成する際、上記
第1の実施形態の場合と同様に、結晶面異方性エッチン
グ法を用いることにより、表面が(100)面をなすp
+ 型不純物拡散層26上に、側面が(111)面をなす
V字状溝32を安定かつ均一に形成することができる。
【0058】また、これらのV字状溝21、23をp+
型不純物拡散層26上に形成して、p+ 型不純物拡散層
26とその上に形成した取り出し電極30との界面が、
V字形状の凹部と逆V字形状の凸部からなる凹凸形状を
なすようにすることにより、p+ 型不純物拡散層26と
取り出し電極30との接触面積、即ち有効対向面積を増
大することができる。具体的には、従来のようにp型不
純物拡散層と取り出し電極との界面が平坦な場合と比較
すると、約36%増大する。
【0059】従って、p+ 型不純物拡散層26と取り出
し電極30との取り出し電極コンタクト部におけるコン
タクト抵抗も約36%低減され、半導体集積回路に内蔵
されるMIS容量素子の取り出し電極のコンタクト寄生
抵抗を少なくすることが可能になるため、MIS容量素
子の高性能化に寄与することができる。
【0060】なお、上記第1の実施形態の場合と比較す
ると、有効対向面積の増加率は約74%から約36%に
低下しているが、その代わりに取り出し電極コンタクト
部を形成する工程が短縮されているというメリットを有
する。
【0061】また、上記第1の実施形態における第1の
変形例の場合と同様にして、上記図17〜図19に示す
取り出し電極コンタクト部の形成方法の代わりに、図2
0に示す変形例に係る取り出し電極コンタクト部の形成
方法を採用することも可能である。即ち、図20に示す
ように、上記第1の実施形態における第2の変形例の場
合と同様にして、(100)n型エピタキシャル層13
表面にp+ 型不純物拡散層26を形成した後にp+ 型不
純物拡散層26上に凹凸形状を形成する工程の代わり
に、(100)n型エピタキシャル層13上に凹凸形状
を形成した後、(100)n型エピタキシャル層13表
面にp+ 型不純物拡散層26aを形成する。
【0062】但し、この変形例の場合には、図20から
明らかなように、イオン注入法を用いてp+ 型不純物拡
散層26aを形成するときは、p+ 型不純物拡散層26
aと(100)n型エピタキシャル層13との界面も凹
凸形状になるため、p+ 型不純物拡散層26aの形状は
図16(b)に示すp+ 型不純物拡散層26とは異なる
ものとなる。
【0063】(第3の実施形態)図21(a)は本発明
の第3の実施形態に係るMOSFETを示す断面図、図
21(b)は図21(a)のMOSFETのソース電極
コンタクト部を示す拡大断面図、図22〜図28はそれ
ぞれ図21(b)のソース電極コンタクト部の形成方法
を示す工程断面図である。
【0064】図21(a)に示すように、(100)p
型Si基板11上に(100)n型エピタキシャル層が
形成されている。また、この(100)n型エピタキシ
ャル層13上にはフィールド酸化膜33が形成されてい
る。そしてこのフィールド酸化膜33によって分離され
た素子領域の(100)n型エピタキシャル層13表面
には、ソース領域をなすp+ 型不純物拡散層34及びド
レイン領域をなすp+型不純物拡散層35が相対してが
形成されている。また、これらのp+ 型不純物拡散層3
4、35に挟まれたチャネル領域上には、ゲート酸化膜
36を介してゲート電極37が形成されている。
【0065】また、p+ 型不純物拡散層34、35及び
ゲート電極37上にはSiO2 膜38が形成され、この
SiO2 膜38に開口したコンタクト孔を介して、p+
型不純物拡散層34に接続するAlからなるソース電極
39及びp+ 型不純物拡散層35に接続するAlからな
るドレイン電極40が形成されている。
【0066】このようなMOSFETの構造は基本的に
従来のMOSFETの構造と同一であり、本実施形態の
特徴は、図21(b)に示すように、ソース領域をなす
+型不純物拡散層34とソース電極39とが接触して
いるソース電極コンタクト部にある。なお、ドレイン領
域をなすp+ 型不純物拡散層35とドレイン電極40と
のドレイン電極コンタクト部も全く同様であるため、以
下の説明はp+ 型不純物拡散層35とソース電極39と
のソース電極コンタクト部に限定して行う。
【0067】即ち、ソース電極コンタクト部において、
+ 型不純物拡散層34とソース電極39との界面が凹
凸形状をなしており、この凹凸形状の凹部が逆台形形状
をなし凸部が逆V字形状をなしている。そしてp+ 型不
純物拡散層34の表面が(100)面をなしているのに
対し、逆台形形状の凹部(以下、適宜「逆台形状溝」と
いう)側面は(111)面をなしている。従って、p+
型不純物拡散層34表面の(100)面と逆台形状溝側
面の(111)面とのなす角度θ1 は約55°となって
いる。
【0068】次に、図21(b)に示すMOSFETの
ソース電極コンタクト部の形成方法を、図22〜図28
を用いて説明する。なお、図21(a)に示すMOSF
ET全体の製造方法は、ソース電極及びドレイン電極の
各コンタクト部を除けば従来の場合と同様であるためそ
の説明は省略し、ここではソース電極コンタクト部の形
成方法に限定して説明する。
【0069】図22に示すように、(100)n型エピ
タキシャル層13表面にソース領域をなすp+ 型不純物
拡散層34を形成した後、このp+ 型不純物拡散層34
上にライン/スペース状にパターニングしたSi3 4
膜41を形成する。このとき上記第1の実施形態の図2
のSi3 4 膜20の場合と比較すると、Si3 4
41自体のライン幅とその間のスペース幅を共により広
く、例えば2倍にしている点に特徴がある。
【0070】次いで、図23に示すように、等間隔のラ
イン/スペース状のSi3 4 膜41をマスクとして、
例えばTMAHやアルカリ性エッチング液等を用いて、
+型不純物拡散層34の結晶面異方性エッチングを行
う。そしてSi3 4 膜41間のスペースの幅によって
決まる所定の深さで自動的停止する前に異方性エッチン
グを停止する。こうして、p+ 型不純物拡散層34上
に、図面の奥行き方向に延びる逆台形状溝42をアレイ
状に形成する。このとき、逆台形状溝42内に露出され
たp+ 型不純物拡散層34の傾斜面(以下、「逆台形状
溝42側面」という)はp+ 型不純物拡散層34表面の
(100)面に対して約55°の角度θ1をなす(11
1)面となる。
【0071】次いで、図24に示すように、Si3 4
膜41をマスクとして、逆台形状溝42内に露出してい
るp+ 型不純物拡散層34を選択的に熱酸化して、逆台
形状溝42内のp型不純物拡散層14上に熱酸化膜43
を形成する。
【0072】次いで、図25に示すように、Si3 4
膜41を除去して、p+ 型不純物拡散層34表面の(1
00)面を露出させる。
【0073】次いで、図26に示すように、熱酸化膜4
3をマスクとし、上記図23に示す工程と同様にして、
TMAHやアルカリ性エッチング液等を用いてp+ 型不
純物拡散層34の結晶面異方性エッチングを行って、逆
台形状溝42と同様に側面が(111)面をなすと共に
図面の奥行き方向に延びる逆台形状溝44をアレイ状に
形成する。
【0074】次いで、図27に示すように、熱酸化膜4
3を除去する。こうして、p+ 型不純物拡散層34上に
側面が(111)面をなす逆台形状溝42、44が交互
にアレイ状に形成され、p+ 型不純物拡散層34の表面
形状は、凹部が逆台形形状をなし凸部が逆V字形状をな
す凹凸形状となる。
【0075】次いで、図28に示すように、基体全面に
Al膜を形成した後、このAl膜を電極形状にパターニ
ングして、p+ 型不純物拡散層34に接続するAlから
なるソース電極39を形成する。こうして、ソース領域
をなすp+ 型不純物拡散層34とソース電極39との界
面が、逆台形形状の凹部と逆V字形状の凸部からなる凹
凸形状をなしている図21(b)のソース電極コンタク
ト部を形成する。
【0076】以上のように本実施形態によれば、p+
不純物拡散層34上に逆台形状溝42、44を形成する
際、上記第1の実施形態の場合と同様に、結晶面異方性
エッチング法を用いることにより、表面が(100)面
をなすp+ 型不純物拡散層34上に、側面が(111)
面をなす逆台形状溝42、44を安定かつ均一に形成す
ることができる。
【0077】また、これらの逆台形状溝42、44をp
+ 型不純物拡散層34上に形成して、p+ 型不純物拡散
層34とその上に形成したソース電極39との界面が、
逆台形形状の凹部と逆V字形状の凸部からなる凹凸形状
をなすようにすることにより、p+ 型不純物拡散層34
とソース電極39との接触面積、即ち有効対向面積を増
大することができる。具体的には、従来のようにp+
不純物拡散層34とソース電極39との界面が平坦な場
合と比較すると、上記第2の実施形態の場合と同様に、
約36%増大する。従って、ソース電極コンタクト部に
おけるコンタクト抵抗も約36%低減される。こうし
て、半導体集積回路に内蔵されるMOSFETのソース
電極及びドレイン電極の各コンタクト寄生抵抗を少なく
することが可能になるため、MOSFETの高性能化に
寄与することができる。
【0078】なお、上記第1の実施形態における第1の
変形例の場合と同様にして、上記図22〜図28に示す
ソース電極コンタクト部の形成方法の代わりに、図29
〜図31に示す第1の変形例に係るソース電極コンタク
ト部の形成方法を採用することも可能である。即ち、図
29に示すように、上記図22に示す工程と同様にし
て、(100)n型エピタキシャル層13表面にソース
領域をなすp+ 型不純物拡散層34を形成した後、この
+ 型不純物拡散層34上にライン/スペース状にパタ
ーニングしたSi3 4 膜45を形成する。このとき、
Si3 4 膜45間のスペース幅は、上記図22のSi
3 4 膜41のスペース幅と略同様であるが、Si3
4膜45自体のライン幅は、上記図2のSi3 4 膜4
1のライン幅よりも遥に狭いものである点に特徴があ
る。
【0079】次いで、図30に示すように、上記図23
に示す工程と同様にして、ライン/スペース状のSi3
4 膜45をマスクとし、例えばTMAHやアルカリ性
エッチング液等を用いて結晶面異方性エッチングを行
い、p+ 型不純物拡散層34上に、側面が(111)面
をなす逆台形状溝46を形成する。このとき、マスクと
なるSi3 4 膜45の幅が極めて狭いものであるた
め、このSi3 4 膜45直下においてp+ 型不純物拡
散層34の横方向のエッチングが進行し、逆台形状溝4
6側面の(111)面に挟まれた凸部の形状は略逆V字
形状になる。
【0080】次いで、図31に示すように、Si3 4
膜45を除去した後、上記図28に示す工程と同様にし
て、表面に逆台形状溝46を設けたp+ 型不純物拡散層
34上にソース電極39を形成する。こうして、ソース
領域をなすp+ 型不純物拡散層34とソース電極39と
の界面が逆台形形状の凹部と逆V字形状の凸部からなる
凹凸形状をなしているソース電極コンタクト部を形成す
る。
【0081】この第1の変形例の場合、上記図22〜図
28に示す工程と比較して、より簡略な工程を用いて、
+ 型不純物拡散層34とソース電極39との界面が逆
台形形状の凹部と逆V字形状の凸部からなる凹凸形状を
なすソース電極コンタクト部を形成することができる。
【0082】また、上記第1の実施形態における第2の
変形例の場合と同様にして、図32に示す第2の変形例
に係るソース電極コンタクト部の形成方法を採用するこ
とも可能である。即ち、図32に示すように、(10
0)n型エピタキシャル層13表面にp+型不純物拡散
層34を形成した後にp+ 型不純物拡散層34上に凹凸
形状を形成する上記図22〜図28に示す工程の代わり
に、(100)n型エピタキシャル層13上に凹凸形状
を形成した後、(100)n型エピタキシャル層13表
面にp+ 型不純物拡散層34aを形成する。但し、この
第2の変形例の場合には、図32から明らかなように、
イオン注入法を用いてp+ 型不純物拡散層34aを形成
するときは、p+ 型不純物拡散層34aと(100)n
型エピタキシャル層13との界面も凹凸形状になるため
に、p+ 型不純物拡散層34aの形状は図21(b)に
示すp+ 型不純物拡散層34とは異なるものとなる。
【0083】(第4の実施形態)図33(a)は本発明
の第4の実施形態に係るバイポーラトランジスタを示す
断面図、図33(b)は図33(a)のバイポーラトラ
ンジスタのエミッタ電極コンタクト部を示す拡大断面
図、図34〜図37はそれぞれ図33(b)のエミッタ
電極コンタクト部の形成方法を示す工程断面図である。
【0084】図33(a)に示すように、(100)p
型Si基板11上にn+ 型埋め込み層47が形成され、
これら(100)p型Si基板11及びn+ 型埋め込み
層47上にはコレクタ層となる(100)n型エピタキ
シャル層が形成されている。また、この(100)n型
エピタキシャル層13表面には、コレクタ引き出し層と
してのn++型不純物拡散層48、ベース層としてのp+
型不純物拡散層49、及びエミッタ層としてのn++型不
純物拡散層50が形成されている。
【0085】また、これら(100)n型エピタキシャ
ル層13、n++型不純物拡散層48、p+ 型不純物拡散
層49、及びn++型不純物拡散層50上には、例えば絶
縁膜としてのSiO2 膜51が形成されている。そして
このSiO2 膜51に開口したコンタクト孔を介して、
++型不純物拡散層48に接続するAlからなるコレク
タ電極52、p+ 型不純物拡散層49に接続するAlか
らなるベース電極53、及びn++型不純物拡散層50に
接続するAlからなるエミッタ電極54が形成されてい
る。
【0086】このようなバイポーラトランジスタの構造
は基本的に従来のバイポーラトランジスタと同一であ
り、本実施形態の特徴は、図33(b)に示すように、
エミッタ層としてのn++型不純物拡散層50とエミッタ
電極54とが接触しているエミッタ電極コンタクト部に
ある。なお、コレクタ引き出し層としてのn++型不純物
拡散層48とコレクタ電極52とのコレクタ電極コンタ
クト部及びベース層としてのp+ 型不純物拡散層49と
ベース電極53とのベース電極コンタクト部も全く同様
であるため、以下の説明はn++型不純物拡散層50とエ
ミッタ電極54とのエミッタ電極コンタクト部に限定し
て行う。
【0087】即ち、エミッタ電極コンタクト部におい
て、n++型不純物拡散層50とエミッタ電極54とAl
電極17との界面が凹凸形状をなしており、この凹凸形
状の凹部が逆台形形状をなし、凸部が台形形状をなして
いる。そしてn++型不純物拡散層50の表面が(10
0)面をなしているのに対して、逆台形状溝側面は(1
11)面をなしている。このため、n++型不純物拡散層
50表面の(100)面と逆台形状溝側面の(111)
面とのなす角度θ1 は約55°となっている。
【0088】次に、図33(b)に示すバイポーラトラ
ンジスタのエミッタ電極コンタクト部の形成方法を、図
34〜図37を用いて説明する。なお、図33(a)に
示すバイポーラトランジスタ全体の製造方法は、エミッ
タ電極、ベース電極、及びコレクタ電極の各コンタクト
部を除けば従来の場合と同様であるためその説明は省略
し、ここではエミッタ電極コンタクト部の形成方法に限
定して説明する。
【0089】図34に示すように、(100)n型エピ
タキシャル層13表面にベース領域をなすp+ 型不純物
拡散層49を形成した後、このp+ 型不純物拡散層49
上にライン/スペース状にパターニングしたSi3 4
膜55を形成する。このとき上記第1の実施形態の図2
のSi3 4 膜20の場合と比較すると、Si3 4
55のライン幅はSi3 4 膜20のライン幅と同じで
あるが、Si3 4 膜55間のスペース幅はSi3 4
膜20間のスペース幅より広く、例えば2倍にしている
点に特徴がある。
【0090】次いで、図35に示すように、ライン/ス
ペース状のSi3 4 膜55をマスクとして、例えばT
MAHやアルカリ性エッチング液等を用いて、n++型不
純物拡散層50の結晶面異方性エッチングを行う。そし
てSi3 4 膜55間のスペースの幅によって決まる所
定の深さで自動的停止する前に 異方性エッチングを停
止する。こうして、n++型不純物拡散層50上に、図面
の奥行き方向に延びる逆台形状溝56をアレイ状に形成
する。このとき、逆台形状溝56内に露出されたn++
不純物拡散層50の傾斜面(以下、「逆台形状溝56側
面」という)はn++型不純物拡散層50表面の(10
0)面に対して約55°の角度θ1 をなす(111)面
となる。
【0091】次いで、図36に示すように、Si3 4
膜55を除去する。こうして、n++型不純物拡散層50
上に側面が(111)面をなす逆台形状溝56がアレイ
状に形成され、n++型不純物拡散層50の表面形状は、
凹部が逆台形形状をなし凸部が台形形状をなす凹凸形状
となる。
【0092】次いで、図37に示すように、基体全面に
形成したAl膜を電極形状にパターニングして、n++
不純物拡散層50に接続するAlからなるエミッタ電極
54を形成する。こうして、エミッタ層としてのn++
不純物拡散層50とエミッタ電極54との界面が逆台形
形状の凹部と台形形状の凸部からなる凹凸形状をなして
いる図33(b)のエミッタ電極コンタクト部を形成す
る。
【0093】以上のように本実施形態によれば、n++
不純物拡散層50上に逆台形状溝56を形成する際、上
記第1の実施形態の場合と同様に、結晶面異方性エッチ
ング法を用いることにより、表面が(100)面をなす
++型不純物拡散層50上に、側面が(111)面をな
す逆台形状溝56を安定かつ均一に形成することができ
る。
【0094】また、これらの逆台形状溝56をn++型不
純物拡散層50上に形成して、n++型不純物拡散層50
とその上に形成したエミッタ電極54との界面が逆台形
形状の凹部と台形形状の凸部からなる凹凸形状をなすよ
うにすることにより、n++型不純物拡散層50とエミッ
タ電極54との接触面積、即ち有効対向面積を増大する
ことができる。
【0095】従って、エミッタ電極コンタクト部におけ
るコンタクト抵抗も低減される。こうして、半導体集積
回路に内蔵されるバイポーラトランジスタのエミッタ電
極コンタクト部、ベース電極コンタクト部、及びコレク
タ電極コンタクト部におけるコンタクト寄生抵抗を少な
くすることが可能になるため、バイポーラトランジスタ
の高性能化に寄与することができる。特にエミッタ電極
コンタクト部の場合、寄生負帰還として機能するコンタ
クト抵抗を低減することにより、回路動作の悪化を防止
することができる。
【0096】なお、上記第1の実施形態の場合のみな
ず、上記第2及び第3の実施形態の場合よりも、有効対
向面積の増加率は低下しているが、その代わりにエミッ
タ電極コンタクト部を形成する工程は、上記第2の実施
形態の場合と同様に短縮されているというメリットを有
する。
【0097】また、上記第1の実施形態における第2の
変形例の場合と同様にして、上記図34〜図37に示す
工程の代わりに、図38に示す変形例に係るエミッタ電
極コンタクト部の形成方法を採用することも可能であ
る。即ち、図38に示すように、p+ 型不純物拡散層4
9表面にn++型不純物拡散層50を形成した後にn++
不純物拡散層50上に凹凸形状を形成する工程の代わり
に、p+ 型不純物拡散層49上に凹凸形状を形成した
後、このp+ 型不純物拡散層49表面にn++型不純物拡
散層50aを形成する。
【0098】但し、この変形例の場合、図38から明ら
かなように、イオン注入法を用いてn++型不純物拡散層
50aを形成するときは、n++型不純物拡散層50aと
+型不純物拡散層49との界面も凹凸形状になるた
め、n++型不純物拡散層50aの形状は図33(b)に
示すn++型不純物拡散層50とは異なるものとなる。
【0099】更に、上記第1〜第4の実施形態において
は、種々の変形例が可能である。例えば不純物拡散層と
各種の電極との界面の凹凸形状として、第1の実施形態
の場合には凹部がV字形状をなし凸部が逆V字形状をな
しており、第2の実施形態の場合には凹部がV字形状を
なし凸部が台形形状をなしており、第3の実施形態の場
合には凹部が逆台形形状をなし凸部が逆V字形状をなし
ており、第4の実施形態の場合には凹部が逆台形形状を
なし凸部が台形形状をなしているが、これらの凹部及び
凸部の形状の組合せ以外の組合せであってもよい。例え
ば凹部がV字形状と逆台形形状を交互に繰り返すもので
あってもよいし、凸部が逆V字形状と台形形状を交互に
繰り返すものであってもよい。
【0100】また、不純物拡散層上に形成する凹状の
溝、即ち第1の実施形態の場合のV字状溝21、23、
第2の実施形態の場合のV字状溝32、第3の実施形態
の場合の逆台形状溝42、44、並びに第4の実施形態
の場合の逆台形状溝56は、全て一方向にアレイ状に形
成されているが、この一方向に加えて、この一方向と直
行する方向にもこれらの溝を形成してもよい。この場
合、形成方法は煩雑になるが、不純物拡散層とその上の
導電体層との接触面積、即ち有効対向面積を更に増大す
ることが可能になる。
【0101】また、表面を凹凸形状にした不純物拡散層
上に形成する導電体層、即ち第1の実施形態の場合の取
り出し電極17、18、第2の実施形態の場合の取り出
し電極30、第3の実施形態の場合のソース電極39及
びドレイン電極40、並びに第4の実施形態の場合のコ
レクタ電極52、ベース電極53及びエミッタ電極54
は、その材料として全てAlを用いているが、勿論Al
に限定されるものではない。その他の金属、不純物が添
加されたポリシリコン、金属シリサイド等、導電性のあ
る材料であればよい。
【0102】また、上記第1〜第4の実施形態において
は、(100)Si基板を使用して不純物拡散層表面が
(100)面となるようにし、この(100)面の結晶
面異方性エッチングにより、側面が(111)面となる
V字状溝21、23、V字状溝32、逆台形状溝42、
44、又は逆台形状溝56を形成しているが、(10
0)Si基板の代わりに、(111)Si基板を用いる
ことも可能である。但し、この場合は、結晶面異方性エ
ッチングによって形成される溝側面が(111)面に対
してなす角度は上記第1〜第4の実施形態の場合と異な
ってくる。
【0103】また、第1の実施形態の場合は拡散抵抗素
子、第2の実施形態の場合はMIS容量素子、第3の実
施形態の場合はMOSFET、第4の実施形態の場合は
バイポーラトランジスタを用いた場合について説明した
が、本発明を適用する素子はこれらの素子に限定される
ものではない。半導体集積回路の構成部品であって、半
導体基板とその上に形成する導電体層とのコンタクト抵
抗を低減する必要があるものについては、全て本発明を
適用することが可能である。
【0104】
【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明に係
る半導体装置及びその製造方法によれば、次のような効
果を奏することができる。即ち、請求項1に係る半導体
装置によれば、半導体基板と導電体層との界面が凹凸形
状をなしていることにより、半導体基板と導電体層との
接触面積、即ち有効対向面積を増大することができるた
め、半導体基板と導電体層とのコンタクト部を有する半
導体集積回路を構成する全ての素子においてそのコンタ
クト抵抗を低減することが可能になり、コンタクト寄生
抵抗の減少等による素子の高性能化、引いては半導体集
積回路全体の高性能化に寄与することができる。
【0105】また、上記請求項1に係る半導体装置にお
いて、半導体基板と導電体層との界面の凹凸形状の凹部
がV字形状又は逆台形形状をなし、凸部が逆V字形状又
は台形形状をなしていることにより、半導体基板と導電
体層との有効対向面積の増大率を最大約74%とするこ
とが可能になる。
【0106】また、上記請求項1に係る半導体装置にお
いて、半導体基板の導電体層に接する領域に不純物領域
が形成されている構成をすることにより、この不純物領
域と導電体層との有効対向面積を増大することができる
ため、半導体基板と導電体層とのコンタクト部における
コンタクト抵抗を低減することが可能になり、コンタク
ト寄生抵抗の減少等による素子の高性能化に寄与するこ
とができる。
【0107】更に、請求項6に係る半導体装置の製造方
法によれば、(100)Si基板上に、側面が(11
1)面をなす凹形状の溝を形成する際に、結晶面方位の
違いによってエッチング速度が違うエッチング速度の異
方性を利用する結晶面異方性エッチング法を用いている
ことにより、複数の凹形状の溝を安定かつ均一に形成す
ることができる。また、凹形状の溝を有するSi基板上
に導電体層を形成して、Si基板と導電体層との界面が
凹凸形状をなすようにすることにより、半導体基板と導
電体層との有効対向面積を増大することができるため、
半導体基板と導電体層とのコンタクト部を有する半導体
集積回路を構成する全ての素子においてそのコンタクト
抵抗を低減することが可能になり、コンタクト寄生抵抗
の減少等による素子の高性能化、引いては半導体集積回
路全体の高性能化に寄与することができる。
【0108】また、請求項7に係る半導体装置の製造方
法によれば、(100)Si基板上に凹形状の溝を形成
する工程を2回繰り返して、側面が(111)面をなす
第1及び第2の凹形状の溝を形成しているため、上記請
求項6に係る場合と同様の効果を奏すると共に、半導体
基板と導電体層との有効対向面積を更に効果的に増大す
ることができるため、半導体基板と導電体層とのコンタ
クト部におけるコンタクト抵抗の低減の程度も大きくな
り、コンタクト寄生抵抗の減少等による素子の高性能化
に更に寄与することができる。
【0109】また、上記請求項6又は7に係る半導体装
置の製造方法において、Si基板と導電体層との界面の
凹凸形状の凹部がV字形状又は逆台形形状をなし、凸部
がV字形状又は台形形状をなすようにすることにより、
半導体基板と導電体層との有効対向面積の増大率を最大
約74%とすることが可能になる。
【0110】また、上記請求項6又は7に係る半導体装
置の製造方法において、Si基板表面に所定の不純物を
選択的に添加して不純物領域を形成する工程を有し、S
i基板表面の不純物領域と導電体層との界面が凹凸形状
をなすようにする構成とすることにより、不純物領域と
導電体層との接触面積、即ち有効対向面積を増大するこ
とができるため、不純物領域と導電体層とのコンタクト
部におけるコンタクト抵抗も低減することが可能にな
り、コンタクト寄生抵抗の減少等による素子の高性能化
に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(a)は本発明の第1の実施形態に係る拡
散抵抗素子を示す断面図、図1(b)は図1(a)の拡
散抵抗素子の取り出し電極コンタクト部を示す拡大断面
図である。
【図2】図1の拡散抵抗素子の取り出し電極コンタクト
部の形成方法を示す工程断面図(その1)である。
【図3】図1の拡散抵抗素子の取り出し電極コンタクト
部の形成方法を示す工程断面図(その2)である。
【図4】図1の拡散抵抗素子の取り出し電極コンタクト
部の形成方法を示す工程断面図(その3)である。
【図5】図1の拡散抵抗素子の取り出し電極コンタクト
部の形成方法を示す工程断面図(その4)である。
【図6】図1の拡散抵抗素子の取り出し電極コンタクト
部の形成方法を示す工程断面図(その5)である。
【図7】図1の拡散抵抗素子の取り出し電極コンタクト
部の形成方法を示す工程断面図(その6)である。
【図8】図1の拡散抵抗素子の取り出し電極コンタクト
部の形成方法を示す工程断面図(その7)である。
【図9】第1の実施形態の第1の変形例に係る拡散抵抗
素子の取り出し電極コンタクト部の形成方法を示す工程
断面図(その1)である。
【図10】第1の実施形態の第1の変形例に係る拡散抵
抗素子の取り出し電極コンタクト部の形成方法を示す工
程断面図(その2)である。
【図11】第1の実施形態の第1の変形例に係る拡散抵
抗素子の取り出し電極コンタクト部の形成方法を示す工
程断面図(その3)である。
【図12】第1の実施形態の第2の変形例に係る拡散抵
抗素子の取り出し電極コンタクト部の形成方法を示す工
程断面図(その1)である。
【図13】第1の実施形態の第2の変形例に係る拡散抵
抗素子の取り出し電極コンタクト部の形成方法を示す工
程断面図(その2)である。
【図14】第1の実施形態の第2の変形例に係る拡散抵
抗素子の取り出し電極コンタクト部の形成方法を示す工
程断面図(その3)である。
【図15】第1の実施形態の第2の変形例に係る拡散抵
抗素子の取り出し電極コンタクト部の形成方法を示す工
程断面図(その4)である。
【図16】図16(a)は本発明の第2の実施形態に係
るMIS容量素子を示す断面図、図16(b)は図16
(a)のMIS容量素子の取り出し電極コンタクト部を
示す拡大断面図である。
【図17】図16のMIS容量素子の取り出し電極コン
タクト部の形成方法を示す工程断面図(その1)であ
る。
【図18】図16のMIS容量素子の取り出し電極コン
タクト部の形成方法を示す工程断面図(その2)であ
る。
【図19】図16のMIS容量素子の取り出し電極コン
タクト部の形成方法を示す工程断面図(その3)であ
る。
【図20】第2の実施形態の変形例に係るMIS容量素
子の取り出し電極コンタクト部の形成方法を示す工程断
面図である。
【図21】図21(a)は本発明の第3の実施形態に係
るMOSFETを示す断面図、図21(b)は図21
(a)のMOSFETのソース電極コンタクト部を示す
拡大断面図である。
【図22】図21のMOSFETのソース電極コンタク
ト部の形成方法を示す工程断面図(その1)である。
【図23】図21のMOSFETのソース電極コンタク
ト部の形成方法を示す工程断面図(その2)である。
【図24】図21のMOSFETのソース電極コンタク
ト部の形成方法を示す工程断面図(その3)である。
【図25】図21のMOSFETのソース電極コンタク
ト部の形成方法を示す工程断面図(その4)である。
【図26】図21のMOSFETのソース電極コンタク
ト部の形成方法を示す工程断面図(その5)である。
【図27】図21のMOSFETのソース電極コンタク
ト部の形成方法を示す工程断面図(その6)である。
【図28】図21のMOSFETのソース電極コンタク
ト部の形成方法を示す工程断面図(その7)である。
【図29】第3の実施形態の第1の変形例に係るMOS
FETのソース電極コンタクト部の形成方法を示す工程
断面図(その1)である。
【図30】第3の実施形態の第1の変形例に係るMOS
FETのソース電極コンタクト部の形成方法を示す工程
断面図(その2)である。
【図31】第3の実施形態の第1の変形例に係るMOS
FETのソース電極コンタクト部の形成方法を示す工程
断面図(その3)である。
【図32】第3の実施形態の第2の変形例に係るMOS
FETのソース電極コンタクト部の形成方法を示す工程
断面図である。
【図33】図33(a)は本発明の第3の実施形態に係
るバイポーラトランジスタを示す断面図、図33(b)
は図33(a)のバイポーラトランジスタのエミッタ電
極コンタクト部を示す拡大断面図である。
【図34】図33のバイポーラトランジスタのエミッタ
電極コンタクト部の形成方法を示す工程断面図(その
1)である。
【図35】図33のバイポーラトランジスタのエミッタ
電極コンタクト部の形成方法を示す工程断面図(その
2)である。
【図36】図33のバイポーラトランジスタのエミッタ
電極コンタクト部の形成方法を示す工程断面図(その
3)である。
【図37】図33のバイポーラトランジスタのエミッタ
電極コンタクト部の形成方法を示す工程断面図(その
4)である。
【図38】第4の実施形態の変形例に係るバイポーラト
ランジスタのエミッタ電極コンタクト部の形成方法を示
す工程断面図である。
【符号の説明】
11……(100)p型Si基板、12……n+ 型埋め
込み層、13……(100)n型エピタキシャル層、1
4、14a……p+ 型不純物拡散層、15……アイソレ
ーション用のn+ 型不純物拡散層、16……SiO
2 膜、17、18……取り出し電極、19……アイソレ
ーション用の電極、20……Si3 4 膜、21……V
字状溝、22……熱酸化膜、23……V字状溝、24…
…Si3 4膜、25……V字状溝、26、26a……
+ 型不純物拡散層、27……SiO2 膜、28……上
部電極、29……SiO2 膜、30……取り出し電極、
31……Si3 4 膜、32……V字状溝、33……フ
ィールド酸化膜、34、34a、35……p+ 型不純物
拡散層、36……ゲート酸化膜、37……ゲート電極、
38……SiO2 膜、39……ソース電極、40……ド
レイン電極、41……Si3 4 膜、42……逆台形状
溝、43……熱酸化膜、44……逆台形状溝、45……
Si3 4 膜、46……逆台形状溝、47……n+ 型埋
め込み層、48……n++型不純物拡散層、49……p+
型不純物拡散層、50、50a……n++型不純物拡散
層、51……SiO2 膜、52……コレクタ電極、53
……ベース電極、54……エミッタ電極、55……Si
3 4 膜、56……逆台形状溝56

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に導電体層が形成されてい
    る半導体装置であって、 前記半導体基板と前記導電体層との界面が、凹凸形状を
    なしていることを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体装置において、 前記半導体基板と前記導電体層との界面の凹凸形状の凹
    部が、V字形状又は逆台形形状をなしていることを特徴
    とする半導体装置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の半導体装置において、 前記半導体基板と前記導電体層との界面における凹凸形
    状の凸部が、逆V字形状又は台形形状をなしていること
    を特徴とする半導体装置。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の半導体装置において、 前記半導体基板が、(100)面を表面とするシリコン
    基板であり、 前記シリコン基板の前記導電体層と接する界面の凹凸形
    状の凹部側面が、(111)面をなしていることを特徴
    とする半導体装置。
  5. 【請求項5】 請求項1記載の半導体装置において、 前記半導体基板の前記導電体層に接する領域に、不純物
    領域が形成されていることを特徴とする半導体装置。
  6. 【請求項6】 (100)面を表面とするシリコン基板
    上に絶縁膜を形成した後、前記絶縁膜を所定の形状にパ
    ターニングする第1の工程と、 前記絶縁膜をマスクとして前記シリコン基板の結晶面異
    方性エッチングを行い、側面が(111)面をなす凹形
    状の溝を形成する第2の工程と、 前記絶縁膜を除去した後、前記凹形状の溝を有する前記
    シリコン基板上に導電体層を形成する第3の工程と、を
    有し、 前記シリコン基板と前記導電体層との界面が凹凸形状を
    なすようにすることを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
  7. 【請求項7】 (100)面を表面とするシリコン基板
    上に第1の絶縁膜を形成した後、前記第1の絶縁膜を所
    定の形状にパターニングする第1の工程と、 前記第1の絶縁膜をマスクとして前記シリコン基板の結
    晶面異方性エッチングを行い、側面が(111)面をな
    す第1の凹形状の溝を形成する第2の工程と、 前記第1の凹形状の溝内の前記シリコン基板上に第2の
    絶縁膜を形成した後、前記第1の絶縁膜を除去して、前
    記シリコン基板表面の(100)面を露出させる第3の
    工程と、 前記第2の絶縁膜をマスクとして前記シリコン基板の結
    晶面異方性エッチングを行い、側面が(111)面をな
    す第2の凹形状の溝を形成する第4の工程と、 前記絶第2の縁膜を除去した後、前記第1及び第2の凹
    形状の溝を有する前記シリコン基板上に導電体層を形成
    する第5の工程と、を有し、 前記シリコン基板と前記導電体層との界面が凹凸形状を
    なすようにすることを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
  8. 【請求項8】 請求項6記載の半導体装置の製造方法に
    おいて、 前記第2の工程により形成する凹形状の溝が、V字形状
    又は逆台形形状の溝であり、 前記シリコン基板と前記導電体層との界面の凹凸形状の
    凹部がV字形状又は逆台形形状をなし、凸部が台形形状
    をなすようにすることを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
  9. 【請求項9】 請求項7記載の半導体装置の製造方法に
    おいて、 前記第2の工程により形成する第1の凹形状の溝が、V
    字形状又は逆台形形状の溝であり、 前記第4の工程により形成する第2の凹形状の溝が、V
    字形状又は逆台形形状の溝であり、 前記(100)シリコン基板と前記導電体層との界面の
    凹凸形状の凹部がV字形状又は逆台形形状をなし、凸部
    がV字形状又は台形形状をなすようにすることを特徴と
    する半導体装置の製造方法。
  10. 【請求項10】 請求項6記載の半導体装置の製造方法
    において、 前記第1の工程の前に、又は前記第3の工程の前記絶縁
    膜を除去した後であって前記導電体層を形成する前に、
    前記シリコン基板表面に所定の不純物を選択的に添加し
    て不純物領域を形成する工程を有し、 前記シリコン基板表面の前記不純物領域と前記導電体層
    との界面が凹凸形状をなすようにすることを特徴とする
    半導体装置の製造方法。
  11. 【請求項11】 請求項7記載の半導体装置の製造方法
    において、 前記第1の工程の前に、又は前記第5の工程の前記第2
    の絶縁膜を除去した後であって前記導電体層を形成する
    前に、前記シリコン基板表面に所定の不純物を選択的に
    添加して不純物領域を形成する工程を有し、 前記シリコン基板表面の前記不純物領域と前記導電体層
    との界面が凹凸形状をなすようにすることを特徴とする
    半導体装置の製造方法。
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