JPS6043656B2 - 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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JPS6043656B2
JPS6043656B2 JP54071042A JP7104279A JPS6043656B2 JP S6043656 B2 JPS6043656 B2 JP S6043656B2 JP 54071042 A JP54071042 A JP 54071042A JP 7104279 A JP7104279 A JP 7104279A JP S6043656 B2 JPS6043656 B2 JP S6043656B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体装置の製造方法に関し、詳しくは不純
物ドープ多結晶シリコンを電極取出し用配線として使用
すると共に拡散源として利用した半導体装置の製造方法
の改良に係る。
従来、不純物ドープ多結晶シリコンを電極取出し用配
線として使用すると共に、これを拡散源として半導体装
置(例えばバイポーラトランジスタ)を製造するには、
第1図a、bに示す方法が知られている。
すなわち、第1図aに示すようにP型のベース領域1が
形成されたN型シリコン基板2の主面上に拡散窓3を有
する絶縁膜4を形成した後、砒素ドープ多結晶シリコン
膜5を被着し、ひきつづき窒素雰囲気中で熱処理する。
この時、砒素ドープ多結晶シリコン膜5中の砒素が拡散
窓3を介してシリコン基板2のベース領域1内に拡散し
、同第1図aの如くN型のエミッタ領域6が形成される
。その後、多結晶シリコン膜5を写真蝕刻技術により選
択エッチングして電極取出し用配線層7を形成した後、
CVD絶縁膜8を被着し、コンタクトホール9を開孔、
さらにアルミニウムを蒸着し、パターニングして該配線
層7を介してエミッタ領域6と接続するアルミニウム電
極10を形成しバイポーラトランジスタを造る(第1図
を図示)。しカルながら、この従来法にあつては砒素ド
ープ多結晶シリコン膜5のパターニングを選択的なエッ
チングによつて行なつているため、第1図をに示す如く
パターニング後の配線層7と絶縁膜4に大きな段差が生
じ、その結果、アルミニウムの電極10を形成した場合
、該段差付近で段切れを生じ易くなり信頼性、歩留りの
著しい低下を招く。また、配線層7の幅を絶縁膜4の拡
散窓3よりかなり大きくとらなければならないため、高
集積化の障害となる不都合さがあつた。このようなこと
から、最近、砒素ドープ多結晶シリコン膜により半導体
基板に拡散層を形成した後、該多結晶シリコン膜上に窒
化シリコンからなる耐酸化性マスク材を選択的に形成し
、ひきつづきウェット雰囲気下で熱酸化処理してマスク
材から露出する砒素ドープ多結晶シリコン膜部分を選択
的に酸化し絶縁化し電極取出し用配線層を形成する方法
が行なわれている。
この方法によれば配線層と絶縁膜とを平坦化でき、段切
れのない良好なアルミニウム電極を実現できる。しカル
ながら、砒素ドープ多結晶シリコン膜上に窒化シリコン
膜(Si3N4膜)を直接被着すると、該多結晶シリコ
ン膜を高温熱酸化して選択的に絶縁化する際、それらの
熱膨張差によりSi3N4膜にクラックが発生し、その
結果、所定の多結晶シリコン膜以外の部分まで絶縁化さ
れる不都合さを生じる。上述した砒素ドープ多結晶シリ
コン膜の選択的な絶縁化手段の改善策として、該多結晶
シリコン膜を熱酸化して表層に砒素硅化ガラス膜(As
SG膜)を形成した後、Si3N4膜を選択的に形成す
る方法、或いか該多結晶シリコン膜上にCVDSiO2
膜を被着した後SI3N4膜を選択的に形成する方法が
提案されている。しかしながら、前者の方法では多結晶
シリコン膜をSi3N4膜をマスク材として.ウェット
雰囲気中で高温熱酸化せしめる際、多結晶シリコン膜上
のAsSG膜とSi3N4膜が反応してSi3N4膜が
溶融、ダレを生じ、多結晶シリコン膜のパターン精度が
著しく低下する欠点がある。また後者の方法では前者の
方法のようなSi3N4膜の一溶融、ダレは生じないも
のの、CVD−SiO2膜は3000〜4000A程度
にしないと絶縁耐圧が充分とれず、しかも膜厚、膜質が
共に不均一となる。このため、多結晶シリコン膜をSi
3N4膜をマスク材としてウェット雰囲気中で高温熱処
理する際、それ・らの間に介在させた厚く、不均質なC
VD−SiO2膜によりパターン精度が阻害されたり、
パターン幅が不均一化する欠点がある。これに対し、本
発明者は上記欠点を克服すべく鋭意研究した結果、半導
体基板に設けられた拡散窓を有する絶縁膜上に砒素ドー
プ多結晶シリコン膜及びアンドープ多結晶シリコン膜を
順次被着し、熱酸化処理することによつて、砒素ドープ
多結晶シリコン中の砒素が拡散窓を介して半導体基板に
拡散して拡散層が形成されると共に、該砒素ドープ多結
晶シリコン膜上のアンドープ多結晶シリコン膜が酸化さ
れて緻密で絶縁耐圧の優れたシリコン酸化膜に変換され
ることを究明した。
しかaるに、このシリコン酸化膜上にSi3N4からな
る耐酸化性マスク材を選択的に形成し、ウェット雰囲気
中で高温熱酸化せしめることによつて、該Si3N4の
マスクにクラックが発生したり、溶融、ダレを生じたり
することなく、マスク材から露出するシリコン酸化膜下
の砒素ドープ多結晶シリコン膜部分を精度よく酸化、絶
縁化てき、段差がなく高精度に絶縁パターン化された砒
素ドープ多結晶シリコンからなる電極取出し用配線を実
現した半導体装置を製造し得る方法を見い出した。すな
わち、本発明は半導体基板の主面上に拡散窓を有する絶
縁膜を形成する工程と、この絶縁膜上に砒素ドープ多結
晶シリコン膜及びアンドープ多結晶シリコン膜を順次被
着する工程と、熱酸化処理を施して上記砒素ドープ多結
晶シリコン膜中の砒素を拡散窓を介して半導体基板に拡
散すると共に、上記アンドープ多結晶シリコン膜を酸化
して酸化シリコン膜に変換する工程と、この酸化シリコ
ン膜上に窒化シリコン膜を選択的に形成した後、ウェッ
ト雰囲気中で高温熱酸化処理を施して窒化シリコン膜か
ら露出する酸化シリコン膜下の砒素ドープ多結晶シリコ
ン膜部分を選択的に絶縁化してパターニングする工程と
を具備したことを特徴とするものである。本発明で用い
る砒素ドープ多結晶シリコン膜としてはCVD法やスパ
ッタ法等で形成されたもの、アンドープ多結晶シリコン
膜を被着した後、砒素をイオン注入することにより形成
されたもの等を挙げることができる。
本発明で用いるアンドープ多結晶シリコン膜の厚さは5
00〜1000A程度にすることが望ましい。
本発明における熱酸化処理の温度は、時間は砒素ドープ
多結晶シリコン膜による拡散度合、アンドープ多結晶シ
リコン膜の厚さ等により適宜選定すればよい。次に、本
発明をバイポーラトランジスタの製造に適用した例につ
いて第2図a−eを参照して説明する。
実施例 〔1〕 まず第2図aに示すようにP型のベース領域1
,1が形成されたN型シリコン基板12(コレクタ領域
)の主面上に厚さ3000A(7)CVD−SiO2膜
13を堆積し、写真蝕刻法により選択エッチングしてベ
ース領域11上の、CVD−SiO2膜13部分に該ベ
ース領域11より狭い拡散窓14を開孔した後、スパッ
タ法により厚さ2000A、砒素濃度1×1びG『3の
砒素ドープ多結晶シリコン膜15、厚さ500Aのイン
ドープ多結晶シリコン膜16を順次被着した。
つづいて、1000℃で20分間熱処理を施した。この
時、砒素ドープ多結晶シリコン膜15から砒素が拡散窓
14を介してシリコン基板12のP型ベース領域11に
拡散され第2図bに示すようにN型拡散層であるエミッ
タ領域17が形成されると共に、アンドープ多結晶シリ
コン膜16が主に酸化されて緻密な酸化シリコン膜18
に変換された。〔旧 次いで、第2図cに示すように酸
化シリコン膜18上に厚さ1000Aの窒化シリコン膜
(Si3N濃)を被着し、さらに写真蝕刻法により選択
エッチングしてSi3N4膜パターン19を形成した。
つづいて、圧力9気圧のウェット雰囲気中で800′C
の温度下にて約6扮間熱酸化処理した。この時、Si3
N4膜パターン19にクラックが発生したり、溶融ダレ
を生じたりすることなく、熱酸化処理前の状態を保持し
て良好なマスク作用を示し、郡613N4膜パターン1
9から露出する酸化シリコン膜18下の砒素ドープ多結
晶シリコン膜15部分が選択的に酸化され、第2図dに
示すように酸化膜20で絶縁、パターン化された砒素ド
ープ多結晶シリコンの電極取出し用配線層21が形成さ
れた。〔■〕 その後、電極取出し用配線層21上の酸
化シリコン膜18部分にコンタクトホール22を開孔し
た後、アルミニウムを蒸着し、さらにパターニングして
配線層21とコンタクトホール22を介して接続したア
ルミニウム電極23を形成しバイポーラトランジスタを
造つた(第2図e図示)。
得られたバイポーラトランジスタは高精度にパターン化
され、かつ段差の僅少な電極取出し用配線層が形成され
、段切のない信頼性の高いアルミニウム電極が実現され
ていることがわかつた。
また、電極取出し用配線層とアルミニウム電極間の酸化
シリコン膜はピンホールのない緻密なもので、充分な絶
縁耐圧を備えたバイポーラトランジスタが得られた。な
お、上記実施例において、アルミニウム電極と砒素ドー
プ多結晶シリコンの配線層間の絶縁耐圧を更に高める場
合にはアンドープ多結晶シリコン膜から変換された酸化
シリコン膜にコンタクトホールを開孔する前に、CVD
−SiO2,Si3N4或いはSiC等を堆積すればよ
い。
また、本発明方法は上記実施例の如きバイポーラトラン
ジスタの製造のみならず、MOSトランジスタ等にも同
様に適用できる。
以上詳述した如く、本発明によれは電極取出し用配線層
として使用すると共に拡散源として利用する砒素ドープ
多結晶シリコン膜をSj3N4膜をマスク材としてウェ
ット雰囲気中で高温熱酸化して絶縁、パターニングする
際、上記砒素ドープ多結晶シリコン膜上にアンドープ多
結晶シリコン膜を酸化して変換した酸化シリコン膜を設
け、該多結晶シリコン膜とSi3N4膜間に介在せしめ
ることによつて、Si3N4膜にクラックが発生したり
、溶融ダレを生じたりすることなく該砒素ドープ多結晶
シリコン膜を精度よく絶縁、パターニングして段差のな
い良好な電極取出し用配線層を形成でき、しかも上記酸
化シリコン膜にコンタクトホールを】開孔し電極を形成
した場合の配線層と電極間の絶縁耐圧を十分とれ、もつ
て高耐圧、高信頼性の半導体装置を製造し得る方法を提
供できるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図A,bは従来法によるバイポーラトランジスタの
製造工程を示す断面図、第2図a−eは本発明の実施例
におけるバイポーラトランジスタの製造工程を示す断面
図である。 11・・・・・・ベース領域、12・・・・・n形シリ
コン基板(コレクタ領域)、13・・・・・・CVD−
SiO2膜、14・・・・・・拡散窓、15・・・・・
・砒素ドープ多結晶シリコン膜、16・・・・・・アン
ドープ多結晶シリコン膜、17・・・・・・エミッタ領
域、18・・・・・・酸化シリコン膜、19・・・・・
・Si3N4パターン、21・・・・・・電極取出し用
己線層、23・・・・・・アルミニウム電極。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 半導体基板の主面上に拡散窓を有する絶縁膜を形成
    する工程と、この絶縁膜上に砒素ドープ多結晶シリコン
    膜及びアンドープ多結晶シリコン膜を順次被着する工程
    と、熱酸化処理を施して上記砒素ドープ多結晶シリコン
    膜中の砒素を拡散窓を介して半導体基板に拡散すると共
    に、上記アンドープ多結晶シリコン膜を酸化して酸化シ
    リコン膜に変換する工程と、この酸化シリコン膜上に耐
    酸化性マスク材を選択的に形成した後、ウェット雰囲気
    下で高温熱酸化処理を施して該マスク材から露出する酸
    化シリコン膜下の砒素ドープ多結晶シリコン膜部分を選
    択的に絶縁化してパターニングする工程とを具備したこ
    とを特徴とする半導体装置の製造方法。
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