JPS63289820A - 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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JPS63289820A
JPS63289820A JP12430487A JP12430487A JPS63289820A JP S63289820 A JPS63289820 A JP S63289820A JP 12430487 A JP12430487 A JP 12430487A JP 12430487 A JP12430487 A JP 12430487A JP S63289820 A JPS63289820 A JP S63289820A
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JP
Japan
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film
silicon nitride
etching
oxide film
silicon oxide
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JP12430487A
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English (en)
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Koichi Tsujimoto
辻本 光一
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electronics Corp
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(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】 産業上の利用分野 本発明は半導体基板表面の酸化防止膜をエツチングする
工程を備えた半導体装置の製造方法に関するものである
従来の技術 近年、ユニポーラトランジスタやバイポーラトランジス
タなどの半導体装置の製造方法には選択酸化技術が利用
されている。選択酸化技術は半導体基板表面に酸化防止
効果のあるマスク層(以下、酸化防止膜と呼ぶ)を設け
、この基板表面を酸化処理し、この酸化防止膜以外の部
分に酸化物を形成する方法である。選択酸化技術を用い
たユニポーラトランジスタは、マスク層にゲート絶縁膜
を形成し、その周辺にソース領域、ドレイン領域および
素子絶縁膜を設ける。一般に、酸化防止膜には窒化硅素
膜がよく用いられており、そのエツチングは高純度のリ
ン酸液を使用している。
最近では窒化硅素膜のエツチングに弗素ガスのドライエ
ツチングが用いられているが、段差部の窒化硅素膜を完
全に除去するには上述のような浸漬式エツチングが使用
される。
以下に従来の酸化防止膜をエツチングする工程を備えた
半導体製造方法について簡単な説明をおこなう。
第3図A−Dは従来のメサ型電界効果トランジスタの製
造方法の工程順断面図であり、P型砂素基板1に厚さ0
.3μmの窒化硅素膜2を被着しく第3図A)、酸化処
理を施して窒化硅素膜2以外の部分に厚さ0.6ミクロ
ンの酸化硅素膜3を形成しく第3図B)、次に高純度の
リン酸を用いて窒化硅素膜2の両側端を選択エツチング
してn型不純物を高濃度拡散してドレイン領域7、ソー
ス領域8を形成しく第3図C)、拡散工程中にこれらの
領域7,8の表面に成長した酸化硅素膜9を部分的に弗
酸処理して欠損部分を得たのち、ゲート電極金属層10
.  ドレインおよびソース電極配線層11.12を設
けたものである(第3図D)。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記の従来の製造方法では、高純度のリン
酸を用いて窒化硅素膜をエツチングしているので次のよ
うな問題点を有していた。
リン酸による窒化硅素膜のエツチングレートは変動し易
いため、未エッチが発生し易い。未エッチになれば窒化
硅素膜の残渣がマスクとして作用して、ドレインおよび
ソースの領域である高濃度な拡散層が形成できなくなる
。そのためリン酸による窒化硅素膜のエツチングは幾分
かのオーバーエッチ処理を加えるが、オーバーエッチに
なれば硅素基板がエツチングされたり、硅素基板表面が
荒れたりして、トランジスタのリーク電流を増加させた
り、コンタクト抵抗を増大させるなどトランジスタ特性
に悪影響を与える。
さらに、窒化珪素膜以外の部分に酸化硅素膜を形成する
ための酸化処理により、窒化硅素膜表面に極めて薄い(
約100A以下)の酸化硅素膜が形成され、リン酸のみ
でこの薄い酸化硅素膜と窒化硅素膜をエツチングするに
は長時間の処理を必要とし、生産性が著しく悪くなる。
また、酸化硅素膜のエツチング液として周知の弗化水素
酸水溶液でこの薄い酸化硅素膜をエツチングしたのちに
、リン酸で窒化硅素膜をエツチングすることも可能だが
、複雑な工程を要すことと、前述した硅素基板のエツチ
ングや表面の荒れなどの問題が解決されない。
なお、弗化水素酸水溶液でも窒化硅素膜をエツチング可
能であるが、そのエツチングレートが約15A/分程度
と非常に小さいため、実用的でない。
本発明はこのような従来の問題点を解決するものであり
、酸化防止膜を選択的にエツチングする工程を備えた半
導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
問題点を解決するための手段 この目的を達成するために本発明の半導体装置の製造方
法は、半導体基板表面の酸化防止膜に不純物拡散をおこ
なう工程と、弗化水素酸水溶液で前記酸化防止膜を選択
的にエツチングする工程を備えている。
作用 本発明の半導体装置の製造方法は、酸化防止膜に不純物
拡散をおこない弗化水素酸水溶液による酸化防止膜のエ
ツチングレートを高め、弗化水素酸水溶液で酸化防止膜
を選択的にエツチングすることができる。この際、弗化
水素酸水溶液を用いるため、半導体基板のエツチングや
基板表面の荒れが防止でき、また、酸化防止膜表面に薄
い酸化膜が形成された場合でも、弗化水素酸水溶液の単
一の浸漬処理工程により酸化防止膜が選択的にエツチン
グできる。
実施例 以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説
明する。
第1図A−Eは本発明の一実施例における半導体基板表
面の酸化防止膜を除去する工程を備えたメサ型電界効果
トランジスタの製造方法の工程順断面図を示すものであ
る。
以下、このように構成されたメサ型電界効果トランジス
タの製造方法について説明する。まず、P型半導体基板
1の一部に約200A〜約3000Aの窒化硅素膜2を
選択的に形成しく第1図A)、酸化性雰囲気の熱処理に
より窒化硅素膜2に覆われてない部分のP型半導体基板
1の表面に約1.0μの酸化硅素膜3を生成する。本発
明で実施したP型半導体基板1は硅素であり、硅素が酸
化されて酸化硅素が生じるときの硅素と酸素との割合は
、1対2の関係にある。従って、第1図Bに示すように
、酸化硅素膜3はP型半導体基板1に食い込んだ深さに
相当する同じ膜厚だけ基板上に盛り上がり、窒化硅素膜
2の直下のP型半導体基板1にメサ型の凸部が生成され
る。本来、窒化硅素膜2は熱酸化に対して不活性な膜で
酸化防止効果があるが、表面部に約10A〜約100A
程度の薄い酸化硅素膜4を生じる。次に、窒化硅素を用
いた不純物拡散法により、窒化硅素膜2と薄い酸化硅素
膜4を硼素不純物を含む窒化硅素膜5と薄い酸化硅素膜
6に変える。不純物拡散は窒化硼素の表面部より生じた
ドーパントガラスなる酸化硼素に水素を注入させたもの
を不純物源として用いている。水素を注入された酸化硼
素は熱処理温度に対する蒸気圧が高くなるので、不純物
拡散時や次工程以降の熱処理によって窒化硅素2や薄い
酸化膜に拡散される(第1図C)。さらにゲート領域に
なりうる部分をマスクパターンで保護して弗化水素酸水
溶液で硼素不純物を含む窒化硅素膜5と薄い酸化硅素膜
6の一部分をエツチングし、高濃度のn型不純物拡散に
よりドレイン領域7とソース領域8を形成する(第1図
D)。ドレイン領域7とソース領域8の形成の拡散工程
で生成された酸化硅素膜9の一部分を選択的にエツチン
グし、これらの電極部を設ける領域を形成した後に配線
材料を蒸着してゲート電極10.  ドレイン金属配線
層11およびソース金属配線層12を設けて完成する(
第1図E)。
すなわち、この実施例によって形成されるメサ型電界効
果トランジスタは第1図Eに示す構造を有し、このメサ
型端部にn型高濃度拡散層なるドレイン領域7.ソース
領域8を有するP型半導体基板1と、メサ部を保護する
厚さ約200A〜約3000Aの不純物を含む窒化硅素
膜5と、窒化硅素膜5表面を覆う厚さ約10A〜約10
0Aの不純物を含む薄い酸化硅素膜6と、P型半導体基
板10表面を覆う厚さ約1.0μの酸化硅素膜3と、不
純物を含む薄い酸化硅素膜60表面に形成されたゲート
電極10と、ドレイン領域7とソース領域8の酸化硅素
膜9の表面に設けられる金属配線層11.12とによっ
て構成されている。
上述の実施例によれば、窒化硼素を用いた不純物拡散で
生成された酸化硼素の不純物を窒化硅素膜2に拡散させ
ているため、弗化水素酸水溶液で迅速にエツチングする
ことができる。そこで、弗化水素酸的15%の水溶液の
エツチング処理時間に対して酸化硼素の不純物を拡散さ
せた窒化硅素膜と拡散させないものの膜減り量を比較し
た特性曲線図を第2図に示す。第2図によれば、不純物
を拡散しない窒化硅素膜のエツチングレートは約15A
/分であるが、本発明のように不純物を拡散した窒化硅
素膜のエツチングレートは約280A/分と貰められて
いる。このエツチングレートの値はリン酸による窒化硅
素膜のエツチングレートと同程度かそれ以上と大きなも
のであり、短時間で窒化硅素膜がエツチングできる。ま
た、弗化水素酸水溶液を用いるため、リン酸による窒化
硅素膜のエツチングによって生じていた硅素基板のエツ
チングや基板表面の荒れなどが解消でき、リーク電流や
コンタクト抵抗が小さい優れた特性のトランジスタが実
現できる。さらに、酸化性雰囲気の熱処理で生成された
窒化硅素膜上の薄い酸化硅素膜も窒化硅素膜のエツチン
グに用いる弗化水素酸水溶液の浸漬処理で同時にエツチ
ングでき、工程の簡略化が可能で、生産性の向上にも有
利である。
なお、本実施例ではP型半導体基板1が硅素としたが、
P型半導体基板1は単結晶珪素に限らず多結晶硅素とし
てもよい。さらに酸化防止膜は窒化硅素膜2を用いたが
、酸化に不活性な膜であればよく、たとえば酸化アルミ
ニウムなどでもよい。また、不純物を含む窒化硅素膜5
と薄い酸化硅素膜6の一部分をエツチングし、マスクパ
ターンで保護された部分を絶縁ゲート材料としたが、不
純物を含んだ窒化硅素膜5と薄い酸化膜6の全体を除去
した後に、約200A〜約3000Aの薄い酸化膜を形
成してその一部分を絶縁ゲート材料としてもメサ型電界
効果トランジスタは実現できる。
発明の効果 以上のように本発明は、半導体基板表面の酸化防止膜に
不純物拡散をおこなう工程と、弗化水素酸水溶液で前記
酸化防止膜を選択的にエツチングする工程により、半導
体基板のエツチングや基板表面の荒れが防止でき、リー
ク電流やコンタクト抵抗が小さい優れた特性のトランジ
スタが実現できる。さらに、酸化防止膜表面に薄い酸化
膜が形成されていても弗化水素酸水溶液の単一の浸漬処
理工程により酸化膜が迅速にエツチングでき、工程の簡
略化も実現されて生産性の向上にも有利である。
【図面の簡単な説明】
第1図A−Eは本発明の一実施例におけるメサ型電界効
果トランジスタの製造方法の工程順断面図、第2図は本
発明における弗化水素酸水溶液のエツチング処理時間と
窒化硅素膜の膜減り量の関係の特性曲線図、第3図A−
Dは従来の技術によるメサ型電界効果トランジスタの製
造方法の工程順断面図である。 1・・・・・・P型半導体基板(P型砂素基板)、2・
・・・・・窒化硅素膜、3・・・・・・酸化硅素膜、5
・・・・・・不純物を含む窒化硅素膜、6・・・・・・
不純物を含む薄い酸化硅素膜、7・・・・・・ドレイン
領域、8・・・・・・ソース領域、10・・・・・・ゲ
ート電極、11・・・・・・ドレイン金属配線層、12
・・・・・・ソース金属配線層。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 ほか1名第1図  
     +−P型羊導#−孟腋2       2−
11化謡素潰 第2図 エッ÷ング苅ff!I間

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体基板表面の酸化防止膜に不純物拡散をおこ
    なう工程と、弗化水素酸水溶液で前記酸化防止膜を選択
    的にエッチングする工程を備えた半導体装置の製造方法
  2. (2)上記不純物拡散が窒化硼素を不純物源として用い
    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。
JP12430487A 1987-05-21 1987-05-21 半導体装置の製造方法 Pending JPS63289820A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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