JPS60234322A - 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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JPS60234322A
JPS60234322A JP59090413A JP9041384A JPS60234322A JP S60234322 A JPS60234322 A JP S60234322A JP 59090413 A JP59090413 A JP 59090413A JP 9041384 A JP9041384 A JP 9041384A JP S60234322 A JPS60234322 A JP S60234322A
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JP
Japan
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photoresist
photo resist
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mask
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JP59090413A
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English (en)
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Minoru Taguchi
実 田口
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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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
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26

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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、2層からなるフォトレゾストをエツチングな
いし不純物ドープのマスクとして用いた半導体装置の製
造方法に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
周知の如く、フォトレジストは半導体の製造に欠くこと
のできない材料であり、主として工ッチンダのマスクあ
るいは不純物ドープのマスクとして使用されている。と
ころで、フォトレジストは有機物からなるものが大部分
を占め、高温工程に弱く変形したり、黒化しやすくなる
し、ドライエツチングのマスクとしての耐エツチングレ
ートも大きい。また、たとえベーキングしてもフォトレ
ジストの粘度を調整するための溶剤や現像液中の溶剤に
容易に溶け、変形したシ溶融したシする。従って、フォ
トレジストを連続的に2層、3層と順次パターニングす
るととは不可能であるとともに、1層目のフォトレジス
トの一部を選択的に残存させることも不可能である。つ
まシ、フォトレジストを自己整合的な使用方法に用いる
ことはできない。このようなことから、選択酸化(例え
ばLOGO8)のマスクや不純物拡散のマスク、エツチ
ングのマスクなどの自己整合的な使用には、例えばシリ
コン窒化膜を用いるのが現状である。
〔発明の目的〕 本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、レジストを
硬化することによシ、し・シスト中の溶剤や現像液等に
溶融しにくクシ、もってレジストをエツチング用マスク
、不純物のイオン注入用マスクとして利用可能な半導体
装置の製造方法を提供することを目的とする。
〔発明の概要〕
本発明は、半導体層上に直接あるいは誘電体層を介して
形成したフォトレジストパターンを硬化する工程と、全
面にフォトレジスト層を形成する工程と、このフォトレ
ジスト層を前記フォトレノストパターンの側壁に残存さ
せる工程とを具備し、特にフォトレジストパターンを紫
外線や有機溶剤あるいはプラズマ励起等の手段で硬化す
ることを骨子とする。
本発明において、フォトレジストノぐターン(フォトレ
・ソスト)は通常の温度処理だけでは硬化しないが、D
aepU、V、処理(文献RobertAllen等1
982年J、E、C,S 、 Vol 129 A6 
Page1379〜1381等)、プラズマ処理(文献
J 、M。
P’Lmb 1 e y等IE3EDL−3,4419
82年Page 99〜100等〕、あるいは有機溶剤
処理(文献M。
Hatzila1’g等IBM、J、Res、Deve
lop、 1980年Vol 24. A4 Page
452〜460)等を施すことによシ硬化することが最
近判明した。
〔発明の実施例〕
以下、本発明をLDD (Lightly Doped
 Drain )構造のn−MOS)ランジスタ、FE
T及びI L (IntegratedInjecti
on Logic )の製造に夫々適用した場合につい
て図を参照して説明する。
実施例1 〔1〕マず、P型のシリコン基板1上にドライ塩酸酸化
にて厚さ300Xの薄い酸化膜2を形成した後、この上
にn型不純物をドープした多結晶シリコン層3を形成し
た。つづいて、この多結晶シリコン層3上のダート電極
形成予定部に厚さ約1.5μmのポジ型フォトレジスト
パターン4を形成した(第1図(&)図示)。次いで、
Ct2/H2系の混合ガスを用いて多結晶シリコン層3
をフォトレジストパターン4をマスクトシてRIE(R
@active Ion Etching )によシ選
択的に除去し、多結晶シリコンからなるケ°−ト電極5
を形成した後、同様にして酸化膜2を選択的に除去しダ
ート酸化膜2′を形成した。しかる後、前記フォトレジ
ストパターン4に波長254nmを有するDeep U
、V、光線を照射して硬化させた(第1図(b)図示)
。更に、全面にポジ型フォトレジスト層6を塗布した。
この際、前記フォトレジストパターン4は硬化している
ため、フォトレジスト層6中に含まれる溶剤には不溶性
であり、変形、溶融することを回避できる。また、フォ
トレジスト層6は、フォトレジストパターン4の側壁で
は他の部分よシも比較的厚く形成された(第1図(c)
図示)。
〔11〕 次に、ドライまたはウェットエツチング方法
によシ現像を行なった。その結果、フォトレジストパタ
ーン4の側壁のフォトレジスト層6が他の部分より厚い
ため、この厚い部分のみにフォトレジスト層6′が残存
した。つづいて、残存するフォトレゾスト層6′を波長
254層mを有するDeepU、V、光線を照射して硬
化した(第1図(d)図示)。ここで、フォトレジスト
層6′を露光、現像工程をへてパターニングし、しかも
フォトレジス)パターン4の側壁にもフォトレジスト層
6′を残存させることも可能である。次いで、硬化した
フォトレジストパターン4及び残存するフォトレジスト
層6′をマスクとして前記基板1に砒素をイオン注入し
、浅いN型層7m+2bを形成した(第1図(e)図示
)。しかる後、酸素プラズマ処理を施してフォトレジス
トパターン4及び残存するフォトレジスト層6′を剥離
した。更に、ダート電極5をマスクとして基板1に再度
砒素をイオン注入し、浅いN型層111a+8bを形成
した。その結果、N型層ZILXN型層81よシソース
領域9が、N型層7b、N型層8bよりドレイン領域1
0が夫々形成された(第1図(f)図示)。ひきつづき
、後酸化を行なった後、連続的にアンドープCVD膜、
PSG l[からなる層間絶縁膜11を堆積し、低温ゲ
ッター処理を900℃で行ない界面特性を安定させた。
以下、PSG膜1膜上1F4/H2系からなる混合ガス
を用いてRIEでコンタクトホール12m、12bを開
口し、At−8i膜のス・母ツタ法による堆積、C12
/ H2系を用いたRIEによシAt−8iからなる取
出し電極13m、13b を形成してn −MOS ト
ランジスタを製造した(第1図(g)参照)。
しかして、実施例1によれば、フォトレジストツヤター
フ4及びフォトレジス) 層6 ヲDsepU、V、光
線を照射して硬化させるため、これらをマスクとして基
板1に砒素をイオン注入することにより、N+型層7a
+7bをデート電極5(あるいはダート絶縁膜2′)に
対して一定距離保持しながら自己整合的に形成できる。
また、LDD構造のMOSトランジスタにおいては、従
来、r−ト電極の側壁にRIEを用いて誘電体膜を残存
させるため、フィールド酸化等がエツチングされたり、
半導体基板が損傷を受けたシ、あるいはダート電極の上
面がエツチングされたりする等の科々の欠点を生じた。
これに対し、上記実施例1ではダート電極5の側壁に形
成されるのはフォトレジスト層6′であるため、上述し
たRIF、に起因する種々の間愛・を点を解消するとと
もに、フォトレジスト層6′の剥離は容易である。
実施例2 〔1〕 まず、例えばN型のシリコン方:板21上に、
薄い熱酸化膜22、シリコン窒化膜(s13N4膜〕2
3を順次堆私しj(後、所定の位置にポジ型フォトレジ
ストパターン4を形成した(第2図(a)図示)oつづ
いて、このフォトレジストノやターン4をマスクとして
前記Si3N4膜23をCF4/H2系ガスを用いてR
IEにょシ選択的にエツチング除去し、5i3N4iパ
ターン23′を形成した。次いで、前記フォトレジスト
パターン4を、200ワツトでHe希釈のCF4102
混合ガスを用いて硬化した(第2図(b)参照)。更に
、全面にポジ型フォトレジスト層を塗布した後、実施例
1と同様の工程をへてフォトレジスト層6′をフォトレ
ジストツヤターフ4の側壁にのみ残存させた。しかる徒
、フォトレジスト層6′を硬化させてから、フォトレジ
ストパターン4及びフォトレジスト層6′をマスクとし
て基板21にボロンをイオン注入し、P型層24.25
を形成した(第2図(c)図示)。
〔11〕 次に、酸素グラズマ処理を施してフォトレジ
ストパターン4及びフォトレジス) i 6’を剥離し
た移、s’i、N4膜ツヤターン23′ヲマスクとして
運択酸化を行なってフィールド酸化膜26を形成した。
この際、フィールド酸化膜26の直下にはP型層24.
25が活性化してP型のソース、ドレイン領域27.2
8が形成された(第2図(d)図示)。つづいて、ドラ
イエッチングダ理によ!l Si3N4膜・平ターン2
3′、熱酸化膜22を順次除去した後、フィールド酸化
膜26で囲まれた基板21表面にN型の拡散層29を形
成した(第2図(、)参照)。更に、アンドープCVD
膜、PSG膜1ノを堆積し、隣ゲッター処理を施した後
、コンタクトホール30a〜、? Oc 全開口しAt
からなる取出し電極138〜13cを形成してFETを
製造した(第2図(f)図示)。
しかして、実施例2によれば、ソース、ドレイン領域2
7.28となるP型層24.25、及びN+型の拡散層
29が、フォトレジストノやターフ4及び残存するフォ
トレジスト層6′の形状で決定されるため、これらの形
状を変えることによシソース、ドレイン領域27.28
とN+型の拡散層29間の距離を任意に変えることがで
きる。
実施例3 本実施例は実施例1と本質的に同じであシ、基板と多結
晶シリコン層の間に薄い酸化膜が無い点が異なる。以下
、工2Lの製法について概略を説明する。
まず、P型のシリコン基板J上にN型層3ノ、Nuのエ
ピタキシャル層32、P−型の拡散Ffj s s及び
n型不純物をドーグした多結晶シリコン層3を順次形成
した後、この上に厚さ1.5μmのポジ型フォトレジス
トパターン4を形成した。つづいて、このフォトレジス
トパターン4を硬化させた(第3図(a)図示)。次い
で、実施例1と同様にして多結晶シリコンパターン3′
を形成し、フォトレジスト層6′ヲフオトレゾストノリ
ーン4の側壁にのみ残存させた後、該フォトン・シスト
層6′を硬化させた。しかる後、フォトレジストパター
ン4及びフォトレジスト層6′をマスクとしてP−型の
拡散N33にP型層34*、34bを形成した(第3図
(b)図示)。更に、フォトレジストパターン4及びフ
ォトレジスト層6′を剥離した後、熱処理を施して前記
P型層34.34を活性化させP型のペース領域35.
35を形成するとともに、多結晶シリコン・リーフ3′
直下の拡散層33にN型のコレクタ領域36を形成した
。以下、アンドーグCVD膜とPSG膜からなる層間絶
縁膜11を堆積した後、コンタクトホール、97 a 
、 、? 7 bを形成し、At−S i配線38を形
成してILを製造した(第3図(C)図示)。
しかして、実施例3によれば、ペース領域35となるP
型層34.34及びコレクタ領域36が、フォトレジス
トパターン4及び残存するフォトレゾスト層6′の形状
で決定されるため、これらの形状を変えることによシペ
ース領域35とコレクタ領域36間の任意に変える仁と
ができる。
なお、上記実施例では、フォトレジストパターン及びフ
ォトレジスト層としていずれもポジ型の場合について述
べたが、これに限らず、一方がポジ型でかつ他方がネガ
型の場合、あるいは両方ともネガ型の場合でもよい。
また、上記実施例では、1層がフォトレジストパターン
で、2層がフォトレジスト層の2層レジストの場合につ
いて述べたが、これに限らず、3層以上のレジストにつ
いても同様に使用可能である。
〔発明の効果〕
以上詳述した如く本発明によれは、レジストをエツチン
グ用マスク、不純物のイオン注入用マスクとして利用可
能な用途の広い半導体装置の製造方法を提供できるもの
である。
【図面の簡単な説明】
第1図(1)〜(g)は本発明の一実施例に係るn−M
OS )ランジスタの製造方法を工程順に示す断面図、
第2図(a)〜(f)は本発明の他の実施例に係るFE
Tの製造方法を工程順に示す断面図、第3図(a)〜(
c)は本発明のその他の実施例に係るILの製造方法を
工程順に示す断面図である。 1.21・・・シリコン基板、2・・・薄い酸化膜、3
・・・多結晶シリコン層、3′・・・多結晶シリコン−
4′ターン、4・・・ポジ型フォトレジストツヤターン
、5・・・ダート電極、6.6’・・・ポジ型ブートレ
ソスト層、7h、7b、31・−N+型層、lJm、8
b−N型層、9.27・・・ソース領域、10.28・
・・ドレイン領域、11・・・層間絶縁膜、12a+1
2b。 30a〜30c 、37*、37b−コンタクトホール
、I J a + I J b 11 J c・・・取
出し電極、22・・・薄い熱酸化膜、23・・・シリコ
ン窒化膜(Si2N3膜)、2 J’−8t、N4膜パ
ターン、24,25,34h+34b・・・P型層、2
6・・・フィールド酸化膜、29・・・N+型の拡散層
、 32・・・N型のエピタキシャル層、33・・・P
−型の拡散層、35・・・P型のペース領域、36・・
・N+型のコレクタ領域、38・・・At−5i配線。 第1図 第2図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体層上に直接もしくは誘電体層を介して形成
    したフォトレジストパターンを硬化する工程と、全面に
    フォトレジスト層を形成する工程と、このフォトレジス
    ト層を前記フォトレジストパターンの側壁に残存させる
    工程とを具備することを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
  2. (2)全面にフォトレジスト層を形成した後、露光、現
    像を施して・母ターニングするとともに、フォトレジス
    ト層をフォトレジストパターンの側壁に残存させること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体装置の
    製造方法。
  3. (3) フォトレジスト/’Pターンを半導体層ないし
    誘電体層をエツチングするマスクとして用い、かつフォ
    トレジストパターン及びフォトレジスト層をフォトレジ
    スト層の直下に残存する半導体層ないしp電体層に対し
    て一定の距離を保持しながら自己整合的に不純物をドー
    プするか、あるいはエツチングのマスクとして使用する
    ことを特徴とする特許請求のa囲第1項記軟の半導体装
    置の製造方法。
  4. (4)残存する半導体層ないし誘電体層をこれらよシ下
    層の半導体基板もしくは半導体層に不純物をドープする
    ときのマスクとして用い、フォトレジストパターン及び
    フォトレジスト層をマスクとして不純物をドープする場
    合と同じ導電型の不純物をドーグすることを特徴とする
    特許請求の範囲第3項記載の半導体装置の製造方法0
JP59090413A 1984-05-07 1984-05-07 半導体装置の製造方法 Pending JPS60234322A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9437637B2 (en) 2014-04-16 2016-09-06 Canon Kabushiki Kaisha Semiconductor device manufacturing method and resist pattern forming method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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