JPS587866A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPS587866A
JPS587866A JP56104459A JP10445981A JPS587866A JP S587866 A JPS587866 A JP S587866A JP 56104459 A JP56104459 A JP 56104459A JP 10445981 A JP10445981 A JP 10445981A JP S587866 A JPS587866 A JP S587866A
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JP
Japan
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film
wire
wiring
polysilicon
mask
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JP56104459A
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Inventor
Akira Nagai
亮 永井
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/77Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
    • H01L21/82Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components
    • H01L21/822Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components the substrate being a semiconductor, using silicon technology
    • H01L21/8232Field-effect technology
    • H01L21/8234MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type
    • H01L21/8238Complementary field-effect transistors, e.g. CMOS

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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】 本発明は半導体装置、例えばCMO8(com−ple
mentary MOS) I Cの製造方法に関する
ものである。
例えば0MO8インバータを製造するに際し、Nllシ
リコン基板の一生面にPIlウェルを形成した後に選択
酸化技術によってフィールド840.膜を成長させ、更
に各素子領域に成長させたゲート酸化膜上にゲート電極
となるポリシリコン膜を所定パターンに形成し、かつこ
れと同一工程で上記Pfiウェルの周辺位置のフィール
ドSki@膜上に配線用のポリシリコン膜を形成してい
る。セして次K、化学的気相成長技術(CVD)Kよっ
て全面KSiO,膜を被着し、これをフォトエツチング
でバターニングして上記P聾つェルの領域上のみに残し
、更にこの残されたSin、膜及びフィールドStO,
膜、上記ポリシリコン膜を夫々マスクとして、これらで
覆われていないシリコン基板に対しボロン打込みを行な
うことによってPチャンネルMIsFET(Metal
 In5ulator Sem1conductorF
ield Effect Transistor)のP
” 111ソース及びドレイン領域を形成している。ま
た、NチャンネルMIsFETを作成するには、上記と
は逆にPチャンネルM I S FETの領域上のみを
上記CVDによるSin、膜で覆い、これをマスクとし
てリン打込みを行なって上記P型つェル内にN+型ソー
ス及びドレイン領域を形成する。
しかしながら、こうした製造方法について本発明者が検
討を加えた結果、次のような欠陥が生じることが判明し
た。即ち、マスクとしての上記CVDにょるSin、膜
は通常フィールドSin、膜上の上記ポリシリコン配線
を部分的に覆った状態にパターニングされるが、このパ
ターニングに使用されるエツチング液は露出しているゲ
ート酸化層だけでなく、上記ポリシリコン配線の側方に
露出しているフィールドStO,膜にも作用してエツチ
ングせしめることになる。この場合に問題となることは
、フィールド81O,膜のエツチングが上記ポリシリコ
ン配線の側方からその端部の直下にまで進行し、いわゆ
るアンダーエツチングが生じるためK、エツチング後に
ポリシリコン配線がひさし形状に残されるオーバーハン
グ現象が生じることである。この結果、上記アンダーエ
ッチ部分の存在によって、CMO8を構成するために両
M18FETの各拡散領域間のアルミニウム配線等を上
記ポリシリコン配線上にて交差して設ける場合、アルミ
ニウムが上記アンダーエッチ部分の箇所に付き離くなり
、配線の段切れ(断線)を起こしてしまう。これは、上
記アンダーエッチ部分によりポリシリコン配線とフィー
ルドSin、膜との段差が急峻となっていることに基く
ものであるうしかも、上記の配線の段切れが生じないと
しても、配線用のアルミニウム膜をフォトエツチングす
る際に使用するフォトレジストへの露光時に、上記アン
ダーエッチ部分を通して光が漏れて感光されるべきでな
いフォトレジスト部分までも感光してしまい、このため
に現俸後のフォトレジストマスクの形状が所期のパター
ンから変形することがある。
この変形によって、アルミニウム膜のエツチング形状が
目的とするものから変形し、得られたアルミニウム配線
の幅が部分的に狭くなったり或いは広くなり、その抵抗
値に変動を生じると共に、場合によっては隣接するアル
ミニウム配線同士が接触し合ってショートを引起す原因
となる。
従って、本発明の目的は、配線の段切れをなくし、かつ
常に所定パターンの配線が可能な製造方法を提供するこ
とにある。
この目的を達成するために、本発明によれば、耐熱性樹
脂層をマスクとしてイオン打込み、拡散法等で不純物を
導入するよ5Kしている。
本発明で使用する耐熱性樹脂としては特にポリイミド系
樹脂が望ましい。このポリイミド系樹脂は、例えば上述
したイオン打込みを高湊度(特に1611〜10”as
−”のドーズ量)で行なう場合でも充分な耐熱性を示し
、打込みイオンのエネルギーで加熱されても変形等を生
じることはない。これに反し、通常マスクとして使用さ
れるフォトレジストは、上記の如き高濃度イオン打込み
を行なうと熱変形を生じ、目的とするマスク形状を保持
することができないことが確認されている。本発明で使
用するポリイミド系樹脂は上記以上の高議度イオン打込
みでもマスク形状を充分に保持し、しかもマスク形状に
加工するときに用いるエッチャントはポリイミド樹脂の
みをエツチングし、Sin、は何らエツチングしないこ
とから、上述した如き例えばポリシリコン配線下でのS
ingのアンダーエツチングは生ぜしめない。従って、
下層配線による段差が緩やかとなり、上層配線の段切れ
が防止され、かつ加工時の7オトレジストの露光精度が
良好となって常に所定パターンの上層配線を形成できる
このような顕著な作用効果を奏するポリイミド系樹脂と
しては、酸無水物とジアミン化合物との縮合重金物から
なりかつ1分子中に多数のイミド環を有する下記構造式
のものが好適である。
このポリイミド系樹脂は熱硬化性であって、半導体基体
上に硬化前の溶液状態で塗布されるものであり、例えば
デュポン(Dupont )社製のRK−692又はP
I−1100が挙げられる。また、他のポリイミド系樹
脂としては、原料の酸無水物及びジアミン化合物として
下記の物質を使用したものが望ましい。
酸無水物: (1)無水ピロメリト酸 (2)  3.3’、4.4’−ペンゾフエノンテトラ
カルボン酸二無水物 ジアミン化合物: (1)4.4’−ジアミノジフェニルエーテル−3〜カ
ルボンアミド (2)  4 + 4’ −ジアミノジフェニルエーテ
ルこのポリイミド系合成樹脂は硬化状mにおいて下記の
構造式を有している。
この合成樹脂は一般のポリイミド系樹脂とは異なってい
て、特にポリイミド−イソ−インドロキナゾリンジオン
樹脂(以下、PIQ樹脂と啼す)と称され、その製造方
法は特公wsJ8−2956号に示されている。このP
IQ樹脂の上記原料は溶液状態で半導体基体上に塗布さ
れ、加熱処理で半硬化状態(100〜300G)又は、
硬化状態(300C以上)とされる。このPIQ樹脂は
、特K“シリコン基板、シリコン酸化物又はアルミニウ
ム膜に対する接着性が良く、しかも一般のポリイミド系
樹脂に比べて耐熱性にも優れたものである。
なお、本発明で使用可能な他の耐熱性樹脂としては、エ
ポキシ樹脂、メラミン樹脂等が挙げられ、いずれも上記
ポリイミド系樹脂と同様、イオン打込みや熱拡散時等の
熱に充分耐えるものである。
以下、主として上記のPIQ樹脂を用いた本発明の実施
例を図面について詳細に説明する。
まず第1A図のように、N型シリコン基板1の一生面に
、5iOtl[2をマスクとする公知の拡散技術によっ
てPgウェル3を形成する。
次いでマスク2をエツチングで除去した後、第1B図の
ように、窒化シリコン膜4をマスクとする公知の選択酸
化技術によってフィールドSin!膜5を選択的に成長
させる。
次いでマスク4及び下地の840.膜6を夫々エツチン
グで除去した後、第1C図のように、各素子領域の露出
面に酸化性雰囲気中での熱処理でゲート酸化lI7を形
成し、更にCVDで全面にポリシリコン膜を成長させ、
これに公知のリン処理を施してから公知のフォトエツチ
ングを施し、図示の如き位置に各ポリシリコン膜8,9
.10を夫々形成する。これらのポリシリコン膜のうち
、8及び10はCMO8を構成するMISFETの各ゲ
ート電極となり、また9はフィールドSin、膜5上の
配線となるものである。
次いで全面にPIQ樹脂を塗布、硬化させ、公知のフォ
トエツチングによってバターニングし、ウェル3の領域
からポリシリコン配線9の一部にかけてPIQ樹脂層1
1を選択的に形成する。ここで注目すべきことは、PI
Q樹脂のエッチャントはSiO,には作用しないから、
ゲート酸化膜7は勿論、ポリシリコン配@9が存在する
フィールドSin、膜5は何らエツチングされることが
なく、ポリシリコン配線9下には既述したようなSin
gのアンダーエyfングは全く生じないことである。
従って、ポリシリコン配線9−フィールドSin。
膜5間の段差は緩やかなものとなっている。
次いで第1E図のように、PIQ樹脂層11゜フィール
ドSin、膜5及びポリシリコン膜8を夫々マスクとし
て、全面にポロンのイオンビーム12を10111〜1
01(至)−2と高濃度のドーズ量で照射し、ポリシリ
コンl[8の両側のゲート酸化膜7を通して基板IKイ
オン打込みを行ない、しかる後アニールを経てソース又
はドレイン領域としてのP+ rt1半導体領域13及
び14を夫々形成する。
これらのP+型領域は共にセルファライン方式で(自己
整合的に)形成される。このイオン打込みに際し、PI
Q樹脂層11は打込みイオンのエネルギーで加熱されて
も充分な耐熱性を示し、変形等を生じることがなく、充
分なマスク効果を発揮することができる。
次いで第1F図のように、今度は第1E図のイオン打込
み領域上をPIQ樹脂層15で彼覆する。
このPIQ樹脂層15も上記PIQ樹脂層11と同様、
Sin、をエツチングしないエッチャントでバターニン
グされる。そして、PIQ樹脂層15゜フィールドS1
0.膜5及びポリシリコン膜10を夫々マスクとして、
全面にリン又は砒素のイオンビーム16を10”−10
” 31−2のドーズ量で照射し、ポリシリコン膜10
の両側のゲート酸化膜7を通してイオン打込みを行ない
、アニール処理を施す。これによって、ソース又はドレ
イン領域としてのN+渥半導体領域17及び1Bをウェ
ル3内にセルファライン方式で夫々形成する。
次いでマスク15をすべてエツチングで除去した後、第
1G図のようK、酸化性雰囲気中での熱感@VCよって
各ポリシリコン膜8.9.10の表面KSiO,瞑19
を形成する。
次いで第1H図のように、CVDで全面KIJンシリケ
ートガラス膜20を被着し、このガラス膜及び下地のゲ
ート酸化膜を順次エツチングして各コンタクトホールな
形成し、更K例えば真空蒸着技術でアルミニウムを全面
に付着させ、これを公知のフォトエツチングでバターニ
ングし【各アルミニウム配線又は電極21.22.23
等を夫々形成する。なお、他の箇所での断面は第2図の
如くであってよいが、この第2図では図示したCMO8
以外のアルミニウム配線24がガラスl[20上に設け
られている。
上記の製造工程から理解されるように、第1D図〜第1
F図の工程でマスクとして使用されるPIQ樹脂層11
及び15は、Sin、をエツチングすることなくパター
ニングされるため、下層のポリシリコン配線9とフィー
ルドSin、膜5との段差は緩やかであり、これに伴な
ってその段差部分でのガラスJl[20(第1H図)の
勾配も緩やかとなるから、第1H図及び第2図での上層
アルミニウム配1m1122及び24の被着性(カバレ
ジ)が良好となり、段切れを生じることがない。
また、上層アルミニウム配線22及び24を7tトエツ
チングで形成するに際し、上記段差部分での7オトレジ
ストの被着性も良好となるから、     ′□その段
差部分において露光時の光の漏れ又は廻り込み現象がな
く、所期の露光パターンにフォトレジストを感光させる
ことができる。従って、このフォトレジストをマスクと
するアルミニウム膜のエツチングの結果、得られたアル
ミニウム配線22及び24の形状が目的とするものから
変形することがなく、常に所望の配線幅に加工できる。
これに反し、第4図に示すように、イオン打込み時のマ
スクとしてCVDkよるSin、層25を用いた場合、
そのパターニング時のエッチャントによってゲート酸化
膜7と共にフィールドS i O。
膜5もエツチングされ、ポリシリコン配線9の端部下に
アンダーエッチ部26が生じてしまう。このアンダーエ
ッチ部分26によって既述した如く、上層配線の段切れ
が生じるか、或いはフォトレジストの感光状態が悪くな
って第3図に一点鎖線27で示すようにエツチングで得
られた上層アルミニウム配線22が部分的に変形(配線
幅の縮小)が生じてしまうので、その加工性が悪くなり
、不適当である。
第5図は第1図に示した工場の変形例を示すものである
つ この例によれば、第1C図の工程直後に酸化性雰囲気中
での熱処理で各ポリシリコン膜8,9゜100表面にS
in、膜19を形成し、しかる後にPIQ樹脂層11(
及び15)を交互に被着してイオン打込みを行ない、こ
れKよってP+型領域13.14(及びN+蚕領領域1
718)を形成するようにしている。
第5図のように実施しても、上述と同様の構造のCMO
8を作成でき、上層配線の段切れ防止や加工性の向上を
期待できる。
以上、本発明を例示したが、上述の実施例は本発明の技
術的思想に基いて更に変形が可能である例えば、上述の
イオン打込みに代えて、熱拡散法によっても所定の不純
物を導入することができる。
また、上述の各半導体領域の導電型を逆導電型に変換し
てもよ、シ・。また、上述したソース及びドレイン領域
を形成する場合以外にも、PIQ樹脂層をマスクとする
他の拡散領域の形成等を行なうことができる。なお、本
発明は上述のCMO8ICに限らず、種々のデバイスに
も適用可能である。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明を例示的に説明するものであって、第1A
図〜第1H図は本発明の実施例によるCMO8の作成方
法を工程順に示す各断面図、第2図はCMO8の別の箇
所での断面図、第3図は第1H図の平面図、第4図はC
VDによるSin、層をマスクとした場合の第1D図と
同様の断面図、第5図は本発明の別の実施例による方法
の一工程を示す断面図である。 なお、図面に用いられている符号において、8及び10
はポリシリコンゲート電極、9は下層ポリシリコン配線
、11及び15はPIQ樹脂層、12はボロンイオン、
16はリン又は砒素イオン、21.22.23及び24
はアルミニウム配線又は電極、25はsio、層、26
はアンダーエッチ部分である。 第1A図 第1B図 第1D図 第1Q図 第1H図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、半導体基体上に耐熱性樹脂層を被着する工程と、こ
    の耐熱性樹脂層を所定形状に加重する工程と、少なくと
    もこの加工された耐熱性樹脂層をマスクとして前記半導
    体基体上に不純物を選択的に導入する工程とを夫々有す
    ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
JP56104459A 1981-07-06 1981-07-06 半導体装置の製造方法 Pending JPS587866A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60169163A (ja) * 1984-02-13 1985-09-02 Hitachi Ltd 半導体装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60169163A (ja) * 1984-02-13 1985-09-02 Hitachi Ltd 半導体装置

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