JPS5976420A - 半導体装置作製方法 - Google Patents

半導体装置作製方法

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JPS5976420A
JPS5976420A JP18805482A JP18805482A JPS5976420A JP S5976420 A JPS5976420 A JP S5976420A JP 18805482 A JP18805482 A JP 18805482A JP 18805482 A JP18805482 A JP 18805482A JP S5976420 A JPS5976420 A JP S5976420A
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semiconductor
plasma
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conductor
hole
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Shunpei Yamazaki
舜平 山崎
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
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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】 この発明は、半導体内に選択的にプラズマイオン注入法
(以下P1工という)KよりI価または7価の不純物を
添加するとともに、この添加された開穴部上およびそれ
以外の絶縁物上に半導体または導体の膜またはリードを
プラズマ気相法(以下PCVDという)Kより形成せし
めることを目的とする半導体装置およびその作製方法に
関する。
この発明は特に開穴部の側面に対しても、平面部と同様
の膜厚に均一に形成せしめるため、段差部(ステップカ
バレッジ)K対し、信頼性低下の可能性が全くなく、特
にこの穴の大きさを2μ寸たはl。5μとし被膜の膜厚
が0゜お−1μであっても十分な段差部での半導体また
は導体膜を作ることができる。その結果0.5〜1μの
程巾のリード線を±0.2μの公差で作ることができた
。そのため、VLSI(超LSI)Kとってきわめてす
ぐれた特性を有する。
さらにこの発明は、下側リードまたは不純物領域とその
上のリードとが、マスク合ゎぜ精度においてズレを生じ
ても、その間K Pエエによる不純物領域を設けて電気
的に連結させることができ、さらにこの不純物領域によ
υ手導体とリードとが直接接して接合リークを発生させ
てしまうことがな゛い。そのためリードの合せ特にコン
タクト部での合せ精度が実質的にセルファライン構成を
有せしめることができ、従来の如く3±。。5μの精度
ではなく、1十0.5μでも2層配a間のコンタクトを
十分なオーム接触をさせて有せしめることができるとい
う特徴を有する。
第1図に従来例のたて断面図を示す。
半導体(1)上にフィールド絶縁物(2)を設け、開穴
部(9人(10)を構成させ、この穴部にて半導体中の
不純物領域(6)、(7)とコンタクトを構成させよう
としていた。しかしかかる構成において、開穴部00)
の穴の位置は不純物領域(6)の中央部にあシ、かつ穴
の大きさは小さくなければならず、良好なオームコンタ
クトが保証されなかった。
例えば第1図(3″7)においては、リード(3)と基
板半導体(1)が短絡してしまい、逆方向バイヤスでの
リークがおきてしまった。さらにリードはフィールド絶
縁物(2)の側部(8)、(4)において、このリード
をアルミニュームの真空蒸着法で作る時十分な厚さとな
らず、その結果かかる側部での段差部での断線がおきや
すく、結果として1〜2μの杖巾の十分な細線を有する
コンタクト領域を構成させることができ々かった。特に
かかる(8)のリードの側部に形成されない傾【は、真
空蒸着法によシリード用導体層(5)の形成およびフィ
ールド絶縁物(2)が1〜2.5μを有し、かつ穴径が
1〜3μの時著しかった。
本発明はかかるコンタクト部でのオーム接触をさらに助
長させるための半導体装置およびその製造方法に関する
ものである。
以下に図面に従ってその詳細を説明する。
第2図は本発明の製造工程を示したものである。
図面において、半導体として例えば単結晶珪素またけヒ
化ガリュームの如き化合物半導体(P型)を用いた。さ
らにこの上面に絶縁物(2)をLPCVD(減圧気相法
)またld POVD法によシ、例えば酸化珪素、窒化
珪素を0.5−2μの厚さに形成した。
さらにフォトリソグラフィー技術によ)開穴部(10)
、(9)を設けた。(10) ハ1p”、(9)id 
5μ”f h ル。
次に第2図(A)に示される如く、逆導電型の不純物領
域(ここではN型)を作るため、Pエエ工程を行なった
即ちかかる半導体をプラズマ装置に配設し、真空引をし
、10 torrまで真空引をした。さらにかかる半導
体を200〜3o♂OK加熱し、吸着物を除去した。こ
の後水素またはへリュームにょシ100〜3000PP
M K希釈された反応性気体であるフォスヒンまたはア
ルシンを導入し、加えて100KH2〜13、56MH
2の高周波、まλは’i’、 45GHzのマイクロ波
の電気エネルギを加えてプラズマ化した。反応はプラズ
マ反応装置(s57゜9゜25出願gog:ry−/(
りLgO//(7Lg/  ン/= + 7.l’E。
するとプラズマ化したリンまたはヒ素が半導体中K 2
00−2000^の濃さにイオン注入され、このP工■
は基板にリンまたはヒ素イオンを多量に注入きせるから
、)バイアスを加えておい°てもよい。
かくの如きPエエを5−30分間行なった後、プラズマ
放電を中止し、反応性気体の導入も中止して、さらに水
素によし再度プラズマ放電を行ない、半導体中に注入さ
せればよい。吸着物も気相エッチをして除去した。
次に第2図に示される如く、この上面に半導体また1は
導体を形成させた。
具体例1 非単結晶シリコン膜を形成させる場合、シラン(100
%)を同一プラズマ反応装置に導入し、同様に高周波を
20〜30W加えて、プラズマCVDを行ない、たはA
sH3)/5iH4= 0 、5〜1係として導入して
導電性を向上させてもよい。
かくして半導体膜を形成した。この後通常のフォトリゾ
グラフィー技術によシ、第2図(B)に示されるように
エツチングをしリード(3)、(5)を形成せしめた。
具体例2 具体例1と同様に、第2図(c) Itc示される如く
、同一反応炉にて半導体膜を形成させた0但しこの場合
半導体膜の厚さを200〜1000^とした。しかしく
0) K示される如く、段差部において伺ら断線をする
ことなく形成さすることかできた。
第2図(B) においてTMA (Al (O繞)を用
いてアルミニュームをPOVD法により 0.5−2μ
の厚さに形成上面と同じ厚さの導体膜を得ることができ
た。
具体例4 第2図(B) において、、TMAK加えてP馬/TM
A戎、1〜1%の値で加えた。さらにシランをSiIM
A・1〜5係として加えた。かかる場合この導体中には
珪素が1〜5係添加され、かつリンが0.1〜1%添加
されている。かかる導体は、その後の加熱処理において
も、その下のP1工での接合部を100−20.00入
と減らしても、全く金属部のスパイクを発生させること
がなく、甘た珪素半導体を食ってしまうことがなく、い
わゆるシアロー接合を作ることができた。
これを電子ビーム蒸着法ですると、珪素とアルミニュー
ムの差があるため、流量制御が困難であhが伺らの制御
性の困難さを生じることなく作ることができた。
具体例5 ゝr−−−′ 第2図(B) において、WF、とS1〜とを水素のキ
ャ〜300′OKて作ることができた。
P工工1−イf ’r^フz不純物領域とはきわめて浅
い(100〜200λ)のオーム接触接合を作ることが
できた。
具体例6 第2図(B) においてMb iH,lを水素をキャリ
アガスとして導入し、具体例1と同様K POVDNo
したイ を行なった。するTqnMoyなる耐イ、カ性導体を作
ることができた。特性は具体例5と同様であった。
具体例7 第2図(B) において、wt、とSi馬にPH,をP
H,昨、iH2二〇、5チにて導入し、Wq/S:LH
4二G1〜1:3にて導入PH,とによる半導体層を積
層して0.1−0.3μ形成させた。
具体例8 具体例1−J7のうちさらに同一プラズマ0VD装置お
よび異なったプラズマ0VD装置によシ、この上(rニ
ーゝ 面11C8IH4+N仮の反応による酸化珪素、または
Si現+NH5の反応による窒化珪素よりなる絶縁物を
積層した。これらの絶縁物はフォトエツチング工程にお
けるマスクとして用いることが可能である0以上の如く
具体例1−8により、導体または半導体をP1工の後P
OVD法によシ形成させた0かくすることによp、0.
5μ?〜5μ0のコンタクト穴(開穴部)の側面に対し
ても、自由に導体または半導体を形成させることができ
たQ さらにフォトリゾグラフィーの後、オーム接触をシ表さ
せるため1.30ド00°Cの温度にて加熱処理をして
PI工によりできた損傷を防ぎ、さらにコンタクト抵抗
を下げるのに有効であった。
第3図は本発明の他のたて断面図を示す。
第2図と同じく具体例1〜8が有効である。さらに図面
においては、半導体(1)上IF−$44導電型の第1
の不純物領域(38)が001−0.5μの深さに設け
られておシ、さらにこれらの上面に絶縁物(2)か設け
られ、その絶縁物に開穴部(9)、(]−0)、(39
)が設けられている。さらにPII’により設けられた
第2の不純物領域(6人(鱈G!1)が第1の不純物領
域と同一導電型にて200−2000λの深さにて設け
られている。またこのP1工の不純物領域に接して、コ
ンタクト部には半導体装たは導体のリード(5)、(3
)、(20)が設けられている。
図面において開穴部錆液おいてはごく一般的な(開穴で
あり、第1の不純物領域0匂よシ小さい第2の不純物領
域(ハ)が穴と同一形状にて設けられ、またこの穴すべ
てをおおってリード(イ)が設けられた2層配線のコン
タクト部である。
第3図開穴部(9)は本発明K特に開示したものである
。即ち第1の不純物領域08)は穴(9)の一部に露呈
してお9、P1工によシ設けられた第2の不純物領域(
7)とその一部(1カにおいてのみ接触している。
さらに半導体または導体のリード(3)はP1工の第2
の不純物領域(′7)とのみ接触し、第1の不純物領域
(18)とは離間(1ユしている。即ちP1工の第1の
不純物領域(′7)がリード(3)と他の第1の不純物
領域によシ設けられたクロスアンダ−リードとの@互右
4(食性なっていることである。
即ち本発明に示す如く、リード(3)が開穴部の一部を
のみおおう場合においても、この穴の全面にP工INよ
り不純物を注入しているため、コンタクトを成就するの
に全く支障がない。即ち同一プラズマ装置により、p1
工とPCVDを行なうため初めて可能となり、従来より
イオン濃度が2〜4倍にもなるイオン注入装置により成
就し、さらに装置を変えて真空蒸着法によシリードを得
るのではなく多層生成が低コストのプラズマ装置にょリ
一度テ可能になったという大きな特徴を有する。
第3図開穴部0υけP工工の不純物領域(6)と第1の
不純物領域(埒とはイl慎り一部で接している。しかし
リード(5)は0■において開穴を十分うめていない。
かかるコンタクトであっても信頼性の低下を誘発させる
ことは全くないという特徴を有する。
第4図は本発明を絶縁ゲイト型電界効果半導体装置に応
用したものである。
即ち図面において半導体(−1)には埋置したフィール
ド絶縁物0◇が設けられている。さらにゲイト絶縁物Q
→とその上面にゲイト電極(ハ)が設けられている。リ
ード(ハ)をゲイト電極(ハ)と同一材料にょシリンを
導入して形成した後、P1工によりヒ素を注入してソー
ス(ハ)ドレイン(ハ)を積層シている。
これY従来よシ知られたイオン注入法によっては高濃度
00″〜10”c留づの注入を1時間もかがってしまっ
ていた。しかし本発明によっては単にAsH,と水素ま
たはへリュームとのプラズマ雰囲気中K 〜10分間浸
すのみで注入することが可能であシ、安価で多量生産が
可能であるという大きな特徴を有する。
ソース、ドレインは反応炉内圧力0.1tOrr。
ASHJ/H,=1%、 300’O、高周波出力50
W 10分子 10’cm−のt :t<のPエエが可
能であった。特にゲイト絶縁物(イ)が200〜500
λの厚さで形成されていてもかがる高純度の不純物の注
入が可能であった。
図面ではP工Q(31)のコーティングを行ない、開穴
部を設け、他のPエエによりコンタクト(30)を喀す
、そのリード□□□を本発明方法により形成している0 かくして工GFETまたはその集積化されたVLSIに
おいても、チャネルを0.2−0.5μとし、接合深さ
200−2000>の浅い接合を有せしめることが可能
となった。
さらに本発明においては、半導体はシリコンだけではな
く、低温での勿壬が可能なため、ヒ化ガリューム、ヒ化
アルミニュームカリュームK 対しても可能であり、単
にメモリ用工Cでは々く、発光受光素子に対しても応用
可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の半導体装置を示すたて断面図である。 第2図は本発明の半導体装置の製造工程を示す。 第3図および第4図は本発明の半導体装置のたて断面図
を示す。 茗1(2)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、半導体と該半導体上に開穴部を有する絶縁物とを有
    し、前記開穴部において前記半導体表面が露呈した半導
    体装置を、プラズマ処理装置内に配設し、電気エネルギ
    を与えて、プラズマ化した■価または7価の不純物の反
    応性気体雰囲気に露呈せしめることによシ、前記開穴部
    の前記半導体内KN価または7価の不純物をプラズマイ
    オン注入して不純物領域を形成せしめる工程と、該工程
    の後、導体まることによシ、前記絶縁物上および第→こ
    開穴部の不純物領域上に形成せしめることを特徴とする
    半導体装置作製方法。 2、特許請求の範囲第ψ項において、導体または半導体
    中にはプラズマイオン注入を行なって添加されたと同−
    溝型の不純物が添加されたことを特徴とする半導体装置
    作製方法。
JP18805482A 1982-10-25 1982-10-25 半導体装置作製方法 Granted JPS5976420A (ja)

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JPH0257700B2 JPH0257700B2 (ja) 1990-12-05

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06224190A (ja) * 1992-10-30 1994-08-12 Hyundai Electron Ind Co Ltd タングステンプラグの製造方法
JP2006210558A (ja) * 2005-01-27 2006-08-10 Toppan Printing Co Ltd 非単結晶太陽電池およびその製造方法並びに非単結晶太陽電池製造装置

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