JPS60213045A - 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】 （岨発明の技術分野 本発明は半導体装置の電極形成方法に関する。

１ｂ）、技術の背景 集積回路等各種半導体装置の微細化に伴い、電極形成も
微細な制御が可能で、かつ段差被覆の良筆１図は従来例
による電極形成を示す珪素基板の断面図である。

第１図ｔａ）においては、珪素基板１の上に被着された
二酸化珪素層２に電極コンタクト窓３を従来のウェット
・エツチングにより開け、この窓を覆って電極形成用の
導電層としてアルミニウム層４を被着した状態を示す。

図示されるように、段差部３においてアルミニウム層に
深い襞が入り、これが配線断線の誘因となる。。

第１図（ｂ）においては前記段差被覆を改善するため、
二酸化珪素層２に気相成長（ＣＶＤ）により形成された
燐を含むものを用い、溶融して段差部３の肩をなだらか
にして、アルミニウム層４を被着した状態を示す。

このような方法によると、第１図（ｂｌのように段差被
覆が改善できても、ウェット・エツチングにより二酸化
珪素層２に微細な電極コンタクト窓３を開けることは難
しい。また微細加工が可能なりアクティブ・イオン・エ
ツチング（ＲＩ　Ｅ）を使用して、コンタクト窓３を開
けたとしても、段差部改善のための燐を含む二酸化珪素
層２を溶融するときに高温を必要とするため、この処理
によって拡散領域が深くなり微細加工上問題を生じる。

従って現在では微細素子形成には種々の方法が用いられ
ているが、その１例としてつぎの第２図の方法が用いら
れる。

第２図は他の従来例によるＭＯ３素子の電極形成を示す
半導体基板の断面図である。

図において、珪素基板２１としてｐ型珪素基板を用いる
。２２は素子領域を画定するフィールド酸化領域、２３
はゲート酸化膜、２４はゲート電極を形成する多結晶珪
素層、２５はソースまたはドレイン領域を示す。

この方法は、電極形成部に窒化珪素層を被着し、これを
耐酸化マスクとして珪素基板を酸化して電極形成部以外
の部分に絶縁層を形成するものである。

第２図（ａ）において、ソースまたはドレイン電極を形
成するために、珪素基板２１上全面に窒化珪素層２６を
二酸化珪素層２７を介してＣＶＤ法により被着する。

第２図（ｂ）において、電極形成部を残してＲＩＥによ
り、パターニングする。ＲＩＥは異方性で、１方向にし
かエツチングが進まないため窒化珪素層２６と二酸化珪
素層２７はシャープな段差部であるゲート２４の側面に
残ってしまう。

第２図（ｃｌにおいて、窒化珪素層２６を耐酸化マスク
膜として、珪素基板を酸化し二酸化珪素層２８を被着す
る。この場合開口部の二酸化珪素層２８の肩はなめらか
な形状をもつ。

第２図（ｄｌにおいて、窒化珪素層２６と二酸化珪素層
２７を除去して、電極コンタクト窓を開口する。このと
きゲート２４の側面に残った窒化珪素層２６と二酸化珪
素層２７も同時に除去され二酸化珪素層２８に孔ができ
短絡事故を引き起こすという欠点を生じる。

第２図（ｅｌにおいて、ソースまたはドレインの電極と
して、前記電極コンタクト窓を覆ってアルミニウム層２
９を被着する。

以上で電極形成の工程を終わる。

さらにこの方法によると、つぎのような欠点を有する。

ｉ、ＣＶＤ窒化珪素層２６は一般に清浄度が比較的に低
いため、珪素基板に界面準位ができたり、あるいは後工
程の熱処理で珪素基板に不純物が入り込むおそれがある
。

ｉｉ、窒化珪素層２６は極めて硬く、これに密着した珪
素基板に、熱膨張係数の差による歪により結晶転位を発
生しゃすい。

これらを防止するため、極めて薄い５００人程度の二酸
化珪素層２７を緩衝（パッド）層として窒化珪素層２６
の下に敷いてこれらの影響を緩和するようにしている。

しかし二酸化珪素層２７を窒化珪素層２６の下に敷くこ
とによりつぎのような欠点を有する。

即ち前記ｆｃ）の酸化工程において、酸素が二酸化珪素
層２７の側面より入り込み、窒化珪素層２６の周辺直下
に断面形状が第３図（以下の図において、第２図と同一
番号は同一対象を示す）に示される所謂バーズビークと
呼ばれる嘴のような断面形状をした二酸化珪素層２８が
形成され、電極窓の開口寸法（Ａ）は所望の値より小さ
くなり、微細化加工には不利となる。

（ｄ）３発明の目的 本発明の目的は従来技術の有する上記の欠点を除去し、
微細な電極コンタクト窓が容易に開口でき、かつ該窓側
面が傾斜をもち段差被覆の良い絶縁膜を介して、接触抵
抗の小さい電極形成が可能な製造方法を提供することに
ある。

（ｅ）０発明の構成 上記の目的は、半導体基板に窒素イオンを選択的に注入
して耐酸化領域とする工程と、該耐酸化領域以外の該基
板表面を酸化する工程と、該耐酸化領域上に導電層を形
成する工程とを有する本発明による半導体装置の製造方
法により達成される。

本発明によれば、耐酸化性を有する窒化珪素の形成を、
電極コンタクト部のみに限定し、エツチングによるパタ
ーン形成を不必要にする。そのため窒化珪素の形成をイ
オン注入で行う。窒素の導入量はＳｉ、Ｎ４を形成する
程多くはなく、１０′５〜１０”ｃｍ−”程度で十分の
耐酸化性が得られる。また導入量が１０”ｃｌｍ−”以
下の場合は、後の酸化工程における熱処理により窒素を
珪素基板より完全に除去できる。このように窒素の導入
量と熱処理条件を適宜に選んで窒素を珪素基板より除去
できる。

また窒素は完全に除去されなくても電極の接触抵抗は大
きくならず、その他の悪影響もない。

（ｆ）０発明の実施例 第４図は本発明の一実施例を示すＭＯＳ素子の電極形成
を示す珪素基板の断面図である。

第４図（ａｌにおいて、リソグラフィ工程を用いて、通
常の方法により形成されたソースまたはドレイン領域２
５上の電極コンタクト部を除いて、厚さ５０００〜８０
００人のフォトレジスト３０を被着する。つぎに窒素イ
オン（Ｎ゛）を２０ｋｅνのエネルギでＩ　Ｘｌ０１ｂ
ｃ＋ｗ−”注入する。

珪素中への窒素イオンのプロジェクション・レインジ（
Ｒ２）は２０ｋｅνのエネルギで４３０人である。図の
領域２５中の斜線は注入領域を表している。

第４図（ｂｌにおいて、フォトレジスト３０を除去し、
珪素基板を９５０℃で３０分間ウェット酸化をする。電
極コンタクト部を除いて、厚さ１００ＯＡ程度の二酸化
珪素層２８を形成する。二酸化珪素層２８の電極コンタ
クト開口部の肩は図示されるようになめらかな形状を有
している。電極形成部２５の珪素中に注入した窒素がま
だ多量に残っているときには二酸化珪素層２８をマスク
にして珪素を３００〜５００人工ッヂングすれば良い。

つぎにソースまたはドレインの電極として、前記電極コ
ンタクト開口部を覆ってアルミニウム層２９を被着する
。

以上で電極形成の工程を終わる。

第５図は本発明の他の実施例を示すＭＯＳ素子の電極形
成を示す半導体基板の断面図である。

図は第４図（ａ）に対応する工程を、フォーカスト・イ
オン・ビーム（ＦＩＢ）により、窒素イオンの注入を行
う方法である。ＦＩＢは窒素イオン・ビームを集束し、
所定の大きさのスポットにしてから位置制御を行い、電
極コンタクト部のみに注入するものである。

（ｇ）３発明の効果 以上詳細に説明したように本発明によれば、微細な電極
コンタクト窓が容易に開口でき、かつ該窓側面が傾斜を
もち段差被覆の良い絶縁膜を介して、接触抵抗の小さい
電極形成が可能な製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図は従来例によるＭＯＳ素子の電
極形成を示す半導体基板の断面図、第４図、第５図は本
発明の実施例を示すＭＯＳ素子の電極形成を示す半導体
基板の断面図である。 図において、２１は珪素基板、２２はフィールド酸化領
域、２３はゲート酸化膜、２４はゲート、２５はソース
またはドレイン領域、２６は窒化珪素層、２７．２８は
二酸化珪素層、２９はアルミニウム層、３０はフォトレ
ジストを示す。 第３図 革４因 芋５０

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体基板に窒素イオンを選択的に注入して耐酸化領域
   とする工程と、該耐酸化領域以外の該基板表面を酸化す
   る工程と、該耐酸化領域上に導電層を形成する工程とを
   有することを特徴とする半導体装置の製造方法。