JPS61274324A - 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】 〔概　要〕 金属シリサイドの選択成長を利用して電極（あるいは配
線）と不純物ドープ領域を自己整合的に形成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は半導体装置の製造方法に係り、特に金属シリサ
イドの選択成長による電極（あるいは配線）および不純
物ドープ領域の自己整合的な形成に関する。

〔従来の技術〕

第７図は従来提案されているバイポーラトランジスタの
要部断面図である。同図中、■はコレクタ領域となるｎ
形シリコン基板、２はその主面、３はｐ形ベース領域、
４はｎ形エミッタ領域、５はｐ形不純物を含む多結晶シ
リコン層によるベース引出電極、６，７はＳｉＯ□膜、
８はベース電極、９はエミッタ電極である。このバイポ
ーラトランジスタではベース電極８が多結晶シリコンに
よるベース引出電極５に接続されており、もしベース電
極８がベース引出電極５を介することなくベース領域３
上に直接これと連結された場合に比べて、ベース領域３
の主面２上に面積を小さくすることができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、このバイポーラトランジスタにおいても、多結
晶シリコン層からなるベース引出電極５は、ベース領域
３、エミッタ領域４および５ｉ０１膜６上の全面上に形
成された多結晶シリコン層をエツチングして形成される
のが普通であるために、ベース引出電極５がベース領域
３上で占める面積が比較的大きくなる。また、Ｓｉｎ、
膜７が領域３゜４上に占める面積も同様な理由から比較
的大きくならざるを得ない。

本発明は、このような問題点を解決するために、半導体
装置における電極あるいは配線および不純物ドープ領域
の自己整合的形成を押し進めることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の如き目的を達成するための本発明の手段を第１図
を参照して説明する。

第１図Ａに示す如く、半導体基板１１上に第１の絶縁層
１２、後記金属シリサイドの選択成長の種となりかつ導
電性のある層（以下、「種層」と称する。）１３、およ
び第２の絶縁層１４を形成する。次に、第１図Ｂに示す
如く、先ず第２の絶縁層１４をバターニングして開口部
１５を形成し、それからそのパターニングした第２の絶
縁層１４をマスクとして種層１３をエツチングする。こ
のとき種層１３をサイドエツチングして第２の絶縁Ｆ１
１４の下側に延長する開口部１６を穿設する。

その後、種層１３をマスクとして第１の絶縁層１２をエ
ツチングする。

第１図Ｃを参照すると、種層１３および第１の絶縁層１
２の開口部１６下の半導体基板ｌｌ上、および種層１３
の該開口部１６に露出した側面上に、金属シリサイドを
選択成長して、半導体基板１１と種層１３を金属シリサ
イド層１７で接続する。

このとき、金属シリサイド層１７および種層１３の少な
くとも一方は不純物をドープしたものでなければならな
い。これは、後の工程で金属シリサイド層１７を介して
半導体基板１７に不純物をドープするために必要である
。不純物は、選択成長の際に金属シリサイド層１７にド
ープされて、金属シリサイド層１７から半導体基板１１
中へ導入されてもよいし、あるいは当初は種層１３にド
ープされて、種層１３から金属シリサイド層１７を介し
て（この場合金属シリサイド層１７には不純物がドープ
されている必要はない）半導体基板１１中へ導入されて
もよいが、いずれにせよ、金属シリサイド層１７か種層
１３あるいはその両方に予めドープされていて、後の工
程で金属シリサイド層１７を介して半導体基板１１中に
導入されなければならない。また、こうして不純物が層
１７を介して半導体基板１１中に導入するために、層１
７は金属シリサイドで構成されなければならない。選択
成長し得る導電性材料としては他に金属もあるが、層１
７を金属で構成したのでは、層１７を介して半導体基板
１１中へ不純物を導入することができないからである。

同様な理由から、種層１３に不純物をドープしてそこか
ら半導体基板１１中へ不純物を導入する態様を選択する
場合には、種層１３は不純物をドープすることができか
つ不純物がその中を移動し得るような材質、例えば、金
属シリサイド、多結晶シリコン等によって構成される必
要がある。

第１図りを参照すると、第２の絶縁層１４をマスクとし
て金属シリサイド層１７をエツチングする°。すなわち
、第２の絶縁層１４の開口部１５のパターンに合せて金
属シリサイド層１７をエツチングする。これによって、
種層１３に対して第２の絶縁層１４が突き出た部分の下
側、すなわち、種層１３がサイドエッチされた部分だけ
に金属シリサイド層１７が残る。こうして、種層１３お
よび金属シリサイド層１７からなる電極あるいは配線が
完成する。

その後、熱処理を行なうと、金属シリサイド層１７およ
び（または）種層１３中にドープされている不純物が金
属シリサイド層１７を介して、すなわち、金属シリサイ
ド層１７が半導体基板１１と接するパターンに従って、
半導体基板１１中に不純物ドープ領域１８が形成される
。

また、以上の工程では、種層１３を形成後直ちに第２の
絶縁層１４を形成したが、第２の絶縁層１４を形成する
前に種層１３を予め所望の形状にパターニングしておく
ことができる。それによって、以降上記と同じ工程を経
て、第１図りの態様において、種７１１３と金属シリサ
イド層１７からなる電極あるいは配線として２以上の電
極あるいは配線が形成され得る。また、同様にして、２
以上の不純物ドープ領域１８が、２以上の選択成長金属
シリサイドからなる電極１７とそれぞれ自己整合的に形
成され得る。

この方法において、金属シリサイドの選択成長法それ自
体は既に知られており、特別に限定されるわけではない
。例えば、富士通（株）の特願昭６０−２３４８０号に
はチタンシリサイドの選択成長方法が開示されている。

この特許出願明細書によると、四塩化チタンと四塩化シ
ランと水素をソースガスとして用いることによって選択
性の優れたチタンシリサイドをシリコン上に選択成長す
ることができ、ＳｉＯ□、　５ｉＪｎ　　、　ＰＳＧ　
　、　ＢＰＳＧ等の上には成長しない、好ましい反応条
件は６００〜９００℃の温度と１００トル以下の圧力で
ある。この例では、選択成長の基体として単結晶およ、
び多結晶シリコンが用いられているが、一般的に、成長
する金属シリサイドと同一材質上にも成長する。

〔作　用〕

本発明の方法では、第２の絶縁層に開口部が形成された
後、すべての層のパターニングおよび不純物領域の形成
は自己整合プロセスで行なわれる。

選択成長法で形成する金属シリサイドは最終的に半導体
基板とのコンタクト電極を成すが、このコンタクト電極
のパターンは、第２の絶縁層の開口部のパターンから自
己整合的に形成されており、このコンタクト電極を形成
するために余分なマスク合せ余裕を見込む必要は全くな
い。しかも、このコンタクト電極を介して半導体基板中
に不純物導入を行なうので、その不純物ドープ領域（例
えば、コンタクト領域）はコンタクト電極のパターンに
基づいて自己整合的に形成されて°いる。従って、コン
タクト電極と不純物ドープ領域を位置合せするための余
裕も見込む必要がない、こうして、本発明によれば、電
極あるいは配線と電極窓とさらに半導体基板中の不純物
ドープ領域を自己整合的に形成することが可能である。

また、本発明により形成した電極または配線のコンタク
ト部すなわち金属シリサイド層は内側の開口部に露出す
る面を第３の絶縁層で被覆することによって、内側に別
の電極を形成することが可能である。第３の絶縁層の厚
さは所望の厚さに調整し得るので、その別の電極と金属
シリサイドによる電極の間にも余分な面積を必要としな
い。この様子は、第２図Ａ、Ｂに第３の絶縁層１９およ
び別の電極２０によって示されている。

さらに、本発明の方法では、金属シリサイド層１７から
不純物を半導体基板１１中に導入して不純物ドープ領域
１８を形成する。その結果、例えば、第２図Ａに示す如
く、不純物ドープ領域１８の内側に領域１８と別の不純
物ドープ領域を領域１８と分離して形成したり、第２図
Ｂに示す如く、不純物ドープ領域１８の内側に領域１８
と連結するが不純物の濃度やドープ領域の深さを領域１
８と異ならせた別の不純物ドープ領域２２を形成し、さ
らにその別の不純物ドープ領域２２の内部に電極２０に
対応して逆導電型の不純物ドープ領域２３を形成するこ
となどが可能になる。

し力ζも、以上の如き電極および不純物ドープ領域はい
ずれも当初の第２の絶縁層の開口部のパターンから自己
整合的に形成し得るものである。従って、本発明の方法
によれば、半導体装置において自己整合的に形成し得る
電極あるいは配線および不純物ドープ領域の態様が増え
る。

また、本発明の方法では、選択成長されるのは金属シリ
サイドであるから、従来加工性の良さから自己整合プロ
セスに多用されている多結晶シリコンより導電性が優れ
ていることは利点である。

そこで、前記の種層をも金属または金属シリサイドで構
成すれば、電極あるいは配線の抵抗を低減し得る。

〔実施例〕

本発明の方法によりベース引出電極を形成したバイポー
ラトランジスタの製造について説明する。

第３図Ａを参照すると、３１はシリコンウェハ、３２は
ｎ″″形埋込層、３３はｎ−形シリコンエピタキシャル
層、３４はｎ゛形エミッタコンタクト領域、３５は選択
酸化素子分離膜であるが、これらはバイポーラトランジ
スタの製造において慣用の手法で形成する。その後、全
面にＳｉｎｇ　、　Ｓｉ３Ｎ４等からなる第１の絶縁層
１２’、ｐ形ドープチタンシリサイド（ＴｉＳｉｇ）層
１３′、およびＳｉＯ□。

５ｉｓＮａ等からなる第２の絶縁層１４′を、それぞれ
、例えば、１００ｎａ＋、　０．３〜０．５　ｎｍ、お
よび０．３〜０．５ｎｍ程度の厚さ形成する。

ｐ形ドープＴｉ５ｉｚ層１３′は、後のＴｉ５１ｇの選
択成長の種とする導電性層であり、通常のスパッター法
等により成長した後Ｂ（ホウ素）をイオン打込みするこ
とにより形成できる。

第２の絶縁層１４′を形成後、第２のｖＡ緑層１４′を
ほぼベース引出電極の形状にパターニングし、その内部
にほぼエミッタ形成領域に対応する例えば１．５μｍ角
の矩形状の開口部１５′を形成する。゛ 以降、第１図を参照して説明した方法で第２図Ｂに示す
構造を得ることができる。すなわち、第２の絶縁層１４
′をマスクとしてｐ形ドープＴｉＳｉ意層１３′をエツ
チングする。その際、第２の絶縁層１４′＃の開口部１
５′の端部からサイドエッチする幅は０．３〜０．５μ
ｍ程度とする。

次いで、Ｐ形ドープＴｉ５ｉｚ層１３′をマスクとして
第１の絶縁層１２′をエツチングした後、そ・　　のエ
ツチングにより開口部下に露出したｎ−形エピタキシャ
ル成長シリコン領域３３上とｐ形ドープＴｉ５ｉｚ層１
３’の露出側面上にＴｉ５ｉｚ選択成長させ、それぞれ
に成長したＴｉ５ｉｚが一体となり、かつ第２の絶縁層
１４′の突出部の下側を充満するまで成長を続ける。こ
こで選択成長するＴｉ５１ｇ層には必ずしもｐ形不純物
をドープする必要はない、　　ＴｉＳｉｇの選択成長法
については前出の特願昭６０−２３４８０号明細書を参
照されたい。

・続いて、いま選択成長したＴｉ５ｉｚ層１７′を第２
の絶縁層１４′をマスクとしてエツチングし；第２の絶
縁層１４′の開口部１５′下の１ｉｓｊｚを選択的に除
去する。このとき、第２の絶縁層１４′がｐ形ドープＴ
ｉ５ｉｚＪｉ　１３　’より突き出ていた分だけ、その
下側に選択成長していたＴｉ５ｉｚ層１７′がエツチン
グされずに残る。このエツチングの後、ｐ形ドープＴｉ
５ｉ１層１３′はその残ったＴｉＳｉ、層１７′によっ
てｎ−形エピタキシャル成長領域３３とコンタクトして
いる。

それから、必要であれば全面に保護膜を形成して、例え
ば、９００〜１０００℃、３０分〜１時間程度の熱処理
を行なうと、ｐ形ドープＴｉ５ｉｚ層１３′中にドープ
されていたｐ形不純物であるＢ（ホウ素）がＴｉ５１ｇ
中、すなわち、ｐ形ドープＴｉ５ｉｚ層１３′およびＴ
ｉＳｉ２Ｎ１７　’中を移動して、Ｔｉ５ｉｚ層１７′
を接するｎ−形エピタキシャル成長領域中に拡散し、ｐ
１形ベースコンタクト領域１８′が形成される。このと
きの状態が第３図Ｂに示されている。

第３図Ｃを参照すると、Ｔｉ５１ｇ層１７′の内側の開
口部からｐ形不純物をｎ−形エビターキシャル層３３中
に導入してｐ１形ベースコンタクト領域１８′と連接し
た活性ベース領域３６を形成する。

この活性ベース領域３６はｐ“形ベースコンタクト領域
ｌ域１８′より深さが浅くかつ不純物濃度も低い。次に
、ＴｉＳｉ　を層１７′の内側の露出表面上に第３の絶
縁層１９′を形成する。例えば、全面にＣＶＤ法で５ｉ
Ｏ１等の絶縁層を形成後、反応性イオンエツチングで絶
縁層の厚さ方向に異方的にエツチングを行なうと、例え
ば、絶縁層の平坦部のエツチングが終了した時点でステ
ーツブ部分の絶縁層が第３図Ｃの１９′の如く残る。こ
のエツチングの程度をコントロールし、また必要であれ
ばこの手順を繰り返して第３の絶縁層１９′の厚さを所
望の厚さに調整することができる。この後、第３の絶縁
層１９′の内側の開口部を介してｎ−形エピタキシャル
層３３中にｎ形不純物を導入してｎ１形エミツタ領域３
７を形成する。ｎ＋形エミッタ領域３７はイオン打込み
で形成してもよいが、第３図Ｃでは多結晶シリコン層３
８中から拡散して形成している。ｎ＋形エミッタ領域３
７を形成するためのドーピングは第３の絶縁層１９′を
形成する前に行なうと、その端部が高濃度のｐ３形ベー
スコンタクト領域１８′中に入ってしまうので、第３の
絶縁層を形成後に行なうことが好ましい。

その後、全面に絶縁層を形成してから、エミッタ電極３
９、ベース電極４０．コレクタ電極４１を形成する。　
　　　　　　　　　　　、こうして得られるバイポーラ
トランジスタでは、最初に第２の絶縁層１４′に形成し
た開口部１５′のパターンから、ベース引出電極４０＋
１３’　＋１７’のベースコンタクト電極１７′、ベー
スコンタクト領域１８′、活性ベース領域３６、ベース
電極とエミッタ電極の間の絶縁層１９′、エミッタ領域
３７、そしてエミッタコンタクト電極３８が全て自己整
合的に形成され、これらを形成するための余分なマスク
合せ余裕は全く必要としない。しかも、ベースコンタク
ト領域１８′と活性ベース領域を別々に形成することが
できるので、活性ベース領域の不純物濃度や深さをベー
スコンタクト領域のそれらから独立にして所望の値に調
整することが可能である。

上記の実施例は本発明による電極もしくは配線および不
純物ドープ領域の形成方法をバイポーラトランジスタの
ベース引出電極およびベース領域の形成に利用したもの
であったが、本発明はこれ以外にも多様な用途に応用し
得るものである。第４〜６図はそのうちいくつかの例で
ある。

里土皿豊皿 これはラテラルＰＮＰバイポーラトランジスタの例であ
る。同図中、５１はｎ”形エピタキシャルシリコン層か
らなるベース領域、５２は＃≠含ｐ１形コレクタ領域、
５３はｐ゛エミツタ領域５４はｎ０形埋込層、５５はｎ
９形ベースコンタクト領域、５６は分離酸化膜領域、５
７ａ、５７ｂはコレクタ引出電極、５３ａ、５８ｂはエ
ミッタ引出電極、５９はベース電極、６０はコレクタ電
極、６１はエミッタ電極、６２は絶縁膜である。

この図において、コレクタ引出電極５７ａ、５７ｂ。

エミッタ引出電極５８ａ、５８ｂおよびコレクタ領域５
２、エミッタ領域５３を本発明の方法により”自己整合
的に形成し得ることは、第２図との類推により明らかで
あろう。

工ｌ皇皿 これはＰＮダイオードの例である。同図中、７１はｎ−
形基板、７２は円形のｎ９形領域、７３は領域６２を包
囲する円形のｐ−影領域、７４は環状のｐ゛形コンタク
ト領域、７５は円形のカソード電極、７５ａ、７６ｂは
円形の穴の外方へ拡がるパターンを有するアノード電極
、７７は絶縁膜である。この例ではアノード電極および
ｐゝ形コンタクト領域が本発明の方法により作成される
。

茅」ｊＬ４肌 これはショットキーバリヤダイオードの例である。同図
中、８１はｎ−形半導体本体、８２は円形のショットキ
ーメタルからなるショットキー電極、８３は環状のｐ９
形ガードリング領域、８４ａ。

８４ｂは絶縁膜８５を介してショットキー電極８２を包
囲するガードリング制御用電極である０図示されていな
いが、ｎ−影領域８１は別の場所で電極と接続されてい
る。

このダイオードは、ダイオードの本来の電極と独立にガ
ードリング領域８３にバイアスをかけて（負電圧）その
ガードリング効果を高め、ダイオードの耐圧を大きくす
ることを可能にしたものである。このダイオードにおい
ても、ショットキー電極８２とｎ−影領域８１とのコン
タクト領域、およびそれを包囲するガードリング領域８
３および電極８４ａをそれぞれ自己整合的に形成するこ
とが有利である。そして、それは電極３４ａ、８４ｂお
よびガードリング領域８３を本発明の方法により形成す
ることによって可能である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、電極（または配線）と電極窓と不純物
ドープ領域を自己整合的に形成する新しい方法が提供さ
れ、高密度かつ高性能のデバイスを構成する上で有用で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ−Ｄは本発明の詳細な説明する工程要部の断面
図、第２図Ａ、Ｂは本発明の方法で得られる構造例を示
す断面図、第３図Ａ−Ｃは実施例のバイポーラトランジ
スタの製造工程要部の断面図、第４図はラテラルＰＮＰ
バイポーラトランジスタの要部断面図、第５図はＰＮダ
イオードの要部断面図、第６図はショットキーバリヤダ
イオードの断面図、第７図は従来のバイポーラトランジ
スタの要部断面図である。 １１・・・半導体基板、　　１２・・・第１の絶縁層、
１３・・・選択成長の種層、１４・・・第２の絶縁層、
１５　、１６・・・開口部、 １７・・・金属シリサイド層、 １８・・・不純物ドープ領域、 １９・・・第３の絶縁層、 ２０・・・電極、　　　　　３２・・・ｎ１形埋込層、
３３・・・ｎ−形エピタキシャル層、 ３４・・・ｎ０形コレクタコンタクト領域、３６・・・
ｐ形活性ベース領域、 ３７・・・ｎ＋形エミッタ領域、 １３’＋１７’・・・ベース引出電極、３９・・・エミ
ッタ電極、 ４０・・・ベース電極、 ４１・・・コレクタ電極、 ５１・・・ベース領域、 ５２・・・コレクタ領域、 ５３・・・エミッタ領域、 ５５・・・ベースコンタクト領域、 ５７ａ＋５７ｂ・・・コレクタ引出電極、５８ａ＋５８
ｂ・・・・・・エミッタ引出電極、５９・・・ベース電
極、 ６０・・・コレクタ電極、 ６１・・・エミッタ電極。 本発明の方法の工程要部 第１図 １３・・・沼沢成長の種層　　　　１８・・・不純物ド
ー１領域１８　２２　２３　１Ｂ 本発明の応用態様 第２図。 バイポーラトランジスタの製造工程 第３！ａ ラテラルＰＮＰパイポーラトランジスタ第４１ｇ ＰＮダイオード 第５図 ショットキーバリヤダイオード 嶌６図 従来例 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体基板上に第１の絶縁層を形成する工程、 該第１の絶縁層上に後記の金属または金属シリサイドの
   選択成長の種となりかつ導電性を有する層（以下、「種
   層」と称する。）を形成する工程、該種層上に第２の絶
   縁層を形成する工程、 該第２の絶縁層に開口部を形成する工程、 該第２の絶縁層をマスクとして該種層に該第２の絶縁層
   の該開口部下およびその周辺領域の該第２の絶縁層の下
   側に延長する開口部を形成する工程、 該種層をマスクとして該第１の絶縁層に開口部を形成す
   る工程、 該第１の絶縁層の該開口部下の該半導体基板上および該
   種層の該開口部に露出した側面上に金属シリサイドを選
   択的に成長して、該半導体基板と該種層の間を接続する
   金属シリサイド層を形成する工程、 該第２の絶縁層をマスクとして該金属シリサイド層の該
   第２の絶縁層の該開口部下の領域を除去する工程、およ
   び、 該金属シリサイド層および（または）該種層中にドープ
   された不純物を上記除去工程後の該金属シリサイド層を
   介して該金属シリサイド層下の該半導体基板に導入して
   不純物ドープ領域を形成する工程 を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。