JPS58210667A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術亦野〕 この発明は、半導体装置及びその製造方法に係り、特に
浅い接合を有する半導体装置の電極取り出し部の構造と
その製造方法に関する。

〔発明の技術的背景〕

半導体装置の微細化およびその高集積化に伴い、浅い接
合を持った拡散領域を形成することが重要なプロセス技
術となってきた。

特にバイポーラＩＣにおいて、浅い接合を持ったエミッ
タを形成することは、半導体装置や集積回路の性能を左
右する重要な技術となっており、その接合深さは０１〜
０２μｍのオーダに達している。

このような浅い接合を実現する方法として、砒素などの
エミッタ領域形成用の不純物を含む堆積層をエミッタ開
孔部を含む全面に堆積し、この堆積層から半導体基板内
に拡散する方法や、イオン注入によって拡散をおこなう
方法、ガス雰囲気中から不純物を導入して直接拡散する
方法等がある。

第１図（ａ）は、砒素を含む堆積層を基板表面に堆積し
て拡散する方法を、第１図（ｂ）は、エミッタ開孔部に
砒素のイオン注入を行って拡散する方法をそれぞれ示し
たものである。

これらのいづれかの場合についても、拡散後、エミッタ
電極を取り出すために、第１図（Ｃ）のようにエミッタ
領域表面の酸化膜をウォッシュ・アウトして開孔部を形
成する必要がある。

第１図（ｂ）には、開孔部上に酸化膜が描かれていない
が、イオン注入後のアニール時に酸化雰囲気中でおこな
うため必然的に酸化膜が形成されるので、堆積層からの
拡散の場合と同様にウォッシュ・アウトが必要となる。

このようにして、エミッタ開孔部上の酸化膜をウォッシ
ュ・アウトした後に配線用の電極としてＡｌ−８ｉまた
はＡｌ−Ｃｕ−８ｉ　　等を蒸着して第１図（ｄ）に示
すように半導体装置を製作する。

〔背景技術の問題点〕

しかしこれらの従来技術においては、エミッタ領域形成
後にニオツタ領域表面に形成された酸化膜をウォッシュ
・アウトする必要があり、このウォッシュ・アウト時に
開孔部の横方向が余分に除去されてしまうことがある。

特に浅い接合の場合には、横方向への拡散が十分でない
ためにウォッシュ・アウトによって横方向が余分に除去
されてしまうと、電極形成時にエミッタとベースとが短
絡されて接合リークが生じたり、破壊されたりする。

したがって、非常に浅いエミッタ接合を有する半導体装
置においては、このような従来の方法では著ちるしく歩
留りを低下させるという欠点を有していた。

〔発明の目的〕

この発明の目的は、非常に浅い接合を有する半導体装置
においても、ウォッシュ・アウト後の電極形成に際して
接合リークを生じることのない構造とその製造方法とを
提供するにある。

〔発明の概要〕

この発明では、上記目的を達成するためにその構造とし
て半導体基板表面から基板内に向って延在する第１電導
層領域と、前記半導体表面から基板外に向って延在し、
前記第１導電層領域の表面にオーバーハング領域を持っ
た開孔部を有する絶縁膜と、前記半導体基板と前記絶縁
膜のオーバーハング領域との間に介在する第１導電形の
シリコン層と、前記開孔部をおおって前記第１導電層領
域表面に接触する電極層とを設けた半導体装置を形成す
ることを特徴とする。

またその製造方法として半導体基板上にオーバーハング
領域を持った開孔部を有する絶縁膜を形成する工程と、
第１導電形の不純物を含むシリコン層を前記開孔部をお
おい、かつオーバーハング領域下にも延在させて被着す
る工程と、酸化性雰囲気上で熱処理を加え、前記シリコ
ン層中の第１導電形の不純物を前記半導体基板内に拡散
し、第１導電層領域を形成するとともに、前記シリコン
層を前記オーバーハング領域下に延在する部分のみに残
して酸化シリコンに変換させる工程と、前記変換により
形成された酸化シリコン層のみを除去する工程と、前記
開孔部をおおって電極配線金属を被着する工程とを設け
たことを特徴とする。

以下この発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

〔発明の実施例〕

第２図は、この発明による半導体装置の１実施例を示す
工程別断面図を示したものである。この実施例ではベー
ス領域１内にエミッタ領域を形成する場合について説明
する。

まず、ベース領域１の形成されたシリコン基板２の表面
に絶縁膜を形成する。絶縁膜は２層構造から成っており
、１層目に酸化シリコン膜３を形成し、その上に窒化シ
リコン膜４を堆積する。

なお、それぞれの膜厚は、ともに１００ＯＡとするのが
好適である。これらの絶縁膜上にエミッタ領域を形成す
べき部分に選択的に開孔部５を形成する。

この開孔部５の形成に当っては、レジストをマスクにし
て窒化シリコン膜４をプラズマ・エツチングし、つづい
てＮＨ，Ｆ液で下部の酸化シリコン膜３をエツチングす
ることによりおこなう。

この場合、オーバーハング領域６を有する開孔部を形成
するために、ＮＨ４Ｆ’液によるエツチングを適当に制
御する必要がある。

第２図（ａ）においては、約０３μｍのオーバーハング
領域が形成されたとする。

つづいて、第２図（ｂ）に示すように不純物を添加して
いない多結晶シリコン７を全面に減圧ＣＶＤ法により堆
積し、オーバーハング領域６を完全に埋設する。

この場合の多結晶シリコン層７の膜厚は、最小限絶縁層
３の厚さの半分以上にする必要があり、その上限は多結
晶シリコン層７の酸化レートとエミッタ拡散の深さとの
兼ね合いで決定される。

すなわち、多結晶シリコン膜７が厚すぎる場合には後続
する工程でこの多結晶シリコン膜７を酸化シリコンに変
換するのに時間がかかりすぎ、その結果エミッタ拡散長
が伸びてエミッタ・コレクタ間耐圧が減少してしまう。

したがって、これらの点を考慮して多結晶シリエン層の
厚さ及び絶縁層３の厚さを制御する必要がある。多結晶
シリコン層７の堆積後にイオン注入により、たとえば砒
素イオン８を５　Ｘ　１０”　［−”程度注入して、エ
ミッタ領域形成用の不純物とする。

なお、イオン注入によらないで不純物を添加した多結晶
シリコシまたはアモルファスシリコン等を用いてもよい
。この場合には第２図（ｂ）において砒素イオン８の注
入は不要となる。

次に第２図（ｃ）に示すように、酸化性雰囲気中で加熱
して多結晶シリコン層７からの不純物をベース領域内に
拡散してエミッタ領域９を形成するとともに、この多結
晶シリコン層７を完全に酸化して酸化シリコン膜１０に
変換する。

たとえば、多結晶シリコン層７の膜厚が１５０ＯＡであ
る場合には１０００℃のウェット酸素中で約加分間酸化
することにより変換できる。この際オーバーハング領域
６内に埋設されたシリコン層１１は、表面から４０００
〜４５００＾の膜厚があるために完全には酸化されず、
砒素不純物を含んだ状態でそのまま残存する。

つぎに第２図（ｄ）に示すように変換された酸化膜１０
を選択的に除去する。この場合、ラッシュアウト後の半
導体基板表面は、窒化シリコン膜４、残存シリコン層１
１、エミッタ領域９から成り、ＮＨ４Ｆ液による酸化膜
除去のストッパを形成するためサイドエツチングによる
開孔部５の増大はない。

最後に、第２図（ｅ）のように電極金属１２を形成して
完了する。

第３図は、電極層としてウォッシュアウト後にエミッタ
領域９のコンタクト部分に白金やパラジウム等の金属を
蒸着し、熱処理を加えてシリコンとアロイさせることに
より金属ミリサイド層１３を形成し、その上にバリヤ・
メタル１４と配線金属１５を形成した場合を示している
。これは第４図（ａ）。

（ｂ）に示すようにショットキーバリアダイオード（Ｓ
ＢＤ）２０を同一プロセスで形成したい場合の例で、単
結晶シリコンのミリサイド層がエミッタ上に形成される
ため安定１〜た電極取出しが出来る。

第４図（ａ）は、第２図（ｄ）工程のあと、ＳＢＤ　形
成部２０を開孔し、つづいて第４図（ｂ）図にて金属ミ
リサイド層１３を形成、バリヤメタル１４と配線金属１
５を形成した状態を示している。尚この第４図はガード
リング（１及び１′）付の８８Ｄ　の例を示している。

もちろん８ＢＤ　を形成する場合でも第３図、第４図に
示したようにバリヤメタル１４を用いないで配線金属１
５を直接金属ミリサイド層に接触することによっておこ
なうことも可能である。

第５図は、この発明の他の実施例でバリヤーメタル１４
を半導体基板表面に延在させてツクリヤーメタル１４に
よる抵抗素子を形成した場合を示したものである。

配線金属１５および１６の間に延在するバリヤーメタル
１４が抵抗素子として動作する。

このような応用例はエミッタ・フォロア形の抵抗をヒユ
ーズ溶断形のヒユーズとして用いる場合に適している。

〔発明の効果〕

以上の実施例に基づいて詳細に説明したよ、うにこの発
明ではウォッシュ・アウト時に横方向への開口部の拡大
が阻止される構造を採用したので浅い接合を有する半導
体装置への電極形成が安定しておこなえるようになるた
め工程が簡略化できるとい５利点がある。

また、多結晶シリコンは、オーツ（）１ング領域下のみ
に存在するのでエミッタ電極取り出しに際してコンタク
ト抵抗を増大させることがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の浅い接合の形成方法とその電極取り出
し方法とを示す工程別断面図、第２図はこの発明の１実
施例に係る半導体装置の製造方法を示す工程別断面図、
第３図′７乃、１至）第５図は他の実施例の断面図をそ
れぞれ示したものである。 １・・・ベース領域、２・・・半導体基板、３・・・酸
化シリコン膜、４・・・窒化シリコン膜、５・・・開孔
部、６・・・オーバーハング領域、７・・・シリコン層
、１０・・・酸化シリコン層、１１・・・残存シリコン
層、１２・・・電極層、１３・・・金属ミリサイド層、
１４・・・バリヤーメタル、１５　、１６・・・配線金
属。 出願人代理人　　猪　　股　　　　清

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体基板表面から基板内に向かって延在する第１
   導電層領域と、前記半導体表面から基板外に向かって延
   在し、前記第１導電層領域の表面にオーバーハング領域
   を持った開口部を有する絶縁膜と、前記半導体基板と前
   記絶縁膜のオーバーハング領域との間に介在する第１導
   電形のシリコン層と、前記開口部をおおって前記第１導
   電層領琥表面に接触する電極層とを有して膜との２層構
   造からなることを特徴とする半導体装置。 ３、半導体基板上にオーバーハング領域を持った開口部
   を有する絶縁膜を形成する工程と、第１導電形の不純物
   を含むシリコン層を前記開口部をおおいかつオーバーハ
   ング領域乍にも延在させて被着する工程と、酸化性雰囲
   気中で熱処理を加え、前記シリコン層中の第１導電形の
   不純物を前記半導体基板内に拡散し第１導電層領域を形
   成すると共に、前記シリコン層を前記オーバーハング領
   域下に延在する部分のみに残して酸化シリコンに変換さ
   せる工程と、前記変換により形成された酸化シリコン層
   のみを除去する工程と、前記開口部をおおって電極配線
   金属を被着する工程とを有している半導体装置の製造方
   法。