JPS63296243A - 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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JPS63296243A
JPS63296243A JP13081387A JP13081387A JPS63296243A JP S63296243 A JPS63296243 A JP S63296243A JP 13081387 A JP13081387 A JP 13081387A JP 13081387 A JP13081387 A JP 13081387A JP S63296243 A JPS63296243 A JP S63296243A
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JP
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film
layer
diffusion layer
dry etching
insulating film
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JP13081387A
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Takafumi Tsuji
尊文 辻
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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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〕 本発明は半導体装置の製造方法に係り、特にドライエツ
チング法によりコンタクトホールを形成する半導体装置
の製造方法に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
半導体基板表面に絶縁膜と電極配線を複数層にわたって
積層して機能素子を形成する場合、電極配線や絶縁膜の
薄膜化、微細化に伴ってエツチング工程のドライ化が必
要となってくる。
このことをInSb基板を用いた赤外CODを例にとっ
て具体的に説明する。
第1図はInSb基板を用いた赤外CODの出力部近傍
の構造を示したものである。11はnfiInSb基板
であり、まずその表面に出力端となるP+層12を形成
し次後、表面をCVD法によるS s O2膜13でお
おう。その後、スバ、り法による5IO2膜14を形成
してその上に第1層Atゲート電極15 (151* 
152  +・・・)を形成し、続いて再びスノク、タ
法によるS10□膜16を形成してその上に第2層At
ゲート電極17(171゜172 、・・・)を形成す
る。最後に全面をスパッタ法による5in2膜18でお
おい、コンタクトホールやスルーホール等の電極窓をあ
けて、AA配線19 (191+ 192  e・・・
)を形成して完成する。
このような構造を得る場合、拡散層12に対するコンタ
クトホールとAtダート電極15゜17に対するスルー
ホールを同時に形成しようとすると、それぞれ深さが異
なるから、浅いエツチングで露出するhtゲート電極1
5.17はそれ以降のエツチングに対してストッパとし
て機能することが必要となる。いま、5IO2に対する
エッチャントとして通常用いられるNH4F+HFの水
溶液による湿式エツチングで電極窓を形成する場合を考
える。このエツチング法によると、At膜は数秒〜十数
秒で約300 nmの厚みエツチングされるから、第1
図の構造を得る場合、Atf−)電極15.17は30
0 nmよシ薄膜化することができない。従ってAtゲ
ート電極のよシ以上の薄膜化、微細化が困難である。
また上述の湿式エツチングは等方性を示すため、深い電
極窓を形成する場合にサイドエツチングによルミ極意パ
ターンが大きくなってしまい、このことも電極配線の微
細化を妨げることになる。
更に、第1図のように最下層の51o2膜13がCVD
膜、その上の810□膜14,16.111がスパッタ
膜である場合、上述の湿式エツチングでは(VD 5i
n2膜に対するエツチングで速度がスパッタ5in2膜
に対するそれよシ大であるため、最下層の5tO2膜1
3に達した後に顕著なサイドエツチングが生じる。この
結果例えば第2図に示したように最下層の8102膜1
3が侵蝕された空洞20が形成され、pn接合面が露出
する状態となってリーク電流の増大や短絡事故の原因と
なる。
このような問題を解決するためには、コンタクトホール
やスルーホールの形成にドライエツチング法を用いるこ
とが好ましい。例えば5IO2膜に対して、CF4+0
2の混合気体を用いた異方性ドライエツチング法ケミカ
ル・ドライ・エツチング(CDI )や反応性イオンエ
ツチング(RIE )を用いれば、微細な深い電極窓を
急峻な段差をもりて形成することができる。またAt膜
はCDIに対して良好なストッパとなるから、第1図の
ように深さの異なる多数の電極窓を同時に形成する場合
にも問題がなく、薄いAt膜で微細電極パターンを形成
することが可能となる。
ところがこのようなドライエツチングプロセスをコンタ
クトホール形成に用いた場合、新たな問題が生ずる。そ
れは、半導体結晶がこの種のドライエツチングによシエ
ッチングされ易いということである。即ち第1図の構造
を得る場合、電極窓形成にドライエツチング法を用いる
と、Atダート電極15.17に対するスルーホール部
はオーバエツチングがないが、拡散層12に対するコン
タクトホール部では露出した拡散層120表面でエツチ
ングが止まらず、拡散層12の表面を更にエツチングし
てしまう。
このことは特に拡散層12が浅い場合、電極のつき抜け
Kよる接合破壊の原因となる。
この種のドライエツチングによシエッチングされ易いの
は、InSbに限らず、Si、 GaAs、 InP等
、他の半導体結晶でも同様である。
〔発明の目的〕
本発明は、上述したようなドライエツチングプロセスに
よシコンタクトホールを形成する場合の問題を解決した
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〕
本発明の方法は、まず拡散層が形成された半導体基板上
に第1の絶縁膜を形成し、この第1の絶縁膜を湿式エツ
チング法によシ選択エツチングして前記拡散層領域内で
拡散層に対するコンタクトホール位置を含む開口を形成
する。そしてこの開口をおおって前記拡散層にコンタク
トする耐ドライエツチング性の導電体膜を選択的に形成
する。この後全面に一層または二層以上の第2の絶縁膜
をその内部に必要に応じて電極を埋め込んだ状態で形成
する。そしてこの第2の絶縁膜をドライエツチング法に
より選択エツチングして、前記導電体膜をストッパとし
て前記拡散層に対するコンタクトホールを形成し、との
コンタクトホール内で前記導電体膜を介して前記拡散層
に接続される電極配線を形成するものである。
〔発明の効果〕
本発明によれば、コンタクトホール位置を含む領域で予
め拡散層に対して耐ドライエッチング性の導電体膜を形
成しておくから、ドライエッチング法によるコンタクト
ホール形成工程で拡散層表面がエツチングされることが
防止される。
従って拡散層が浅いものであっても、電極のつき抜けに
よフ接合破壊を生じることはない。
また第2の絶l1kIIX内部に一層または複数層にわ
たる電極を形成して、これらの電極に対するスルーホー
ルと拡散層に対する;ンタクトホールを一回のドライエ
ツチングプロセスで形成する場合にも、埋込まれる電極
として耐ドライエッチング性の材料を用いることによ)
、各スルーホールやコンタクトホールの深さの相違に拘
らず、それぞれ必要な表面を露出させることができる。
そしてドライエツチングを用いれば、微細なスルーホー
ル、コンタクトホールをサイドエツチングを伴うことな
く形成することができ、絶縁膜や電極を多層化した各種
機能素子の各層の薄膜化、微細化を図ることが可能とな
る。
〔発明の実施例〕
第3図(a)〜(f)は本発明を、Iambを用いた赤
外CCDに適用した実施例の出力部近傍の工程断面図で
ある。まずn型InSb基板21を用い、Be等の拡散
により出力端となるp土層22を形成した後、第1の絶
縁膜として300℃以下の低温CVD法によシ全面に5
IO2膜23を堆積する。セしてp土層22に対して後
に形成するコンタクトホールの位置を含む領域のsio
□膜23全234F+HF等による湿式エツチング法で
選択エツチングして開口24を形成する(1)。この間
口24の大きさは、p土層22の領域内で後に形成する
コンタクトホールより大きいものとする。このエツチン
グではp土層22の表面がエツチングされることはない
。この後、開口24tl−介してp土層22にコンタク
トして少なくともp土層22の領域をおおうように5I
O2膜23上に延在させた耐ドライエツチング性の導電
体膜25を形成する(b)。この導電体膜25としては
、例えば下層がTnSbに対して良好なオーミックコン
タクトを示すT1、上層が耐ドライエツチング性を示す
Atからなる二層膜とする。
この後、全面をスフ9ツタ法による5102膜261で
おおい、この上に第1層Atダート電極27 (271
p 27!  r・・・)を形成しくC)、続いて再度
全面をスパッタ法によるS10□膜262でおおい、こ
の上に第2層Atダート電極2 g(281。
281 、・・・)を形成する(d)。この後全面をス
六ツタ法によるS10□膜263でおおい、CF4+0
□の混合気体を用いたCDE法による選択エツチングを
行ってp土層22に対するコンタクトホール291およ
び各層Atゲート電極27.28に対するスルーホール
29鵞 、29.、・・・等の電極窓を同時に形成する
(、)。このとき、各電極窓の底にはAt膜があるため
、これがCDEに対するストツノやとなる。最後に各電
極窓を介して拡散層22、Atダート電極27および2
8にコンタクトするAt配線5o(so、、so雪 、
・・・)を形成してCODが完成する(f)。p中層2
2に対しては、図示のようic ht配線301が導電
体膜25を介して電気的に接続されることになる。
この実施例によれば、コンタクトホール部を予め耐ドラ
イエツチング性の導電体膜でおおっているため、−回の
ドライエツチンググロセスで、基板表面を損傷すること
なく深さの異なる複数の電極窓を形成することができる
。またドライエツチング法を利用するから、絶縁膜内に
埋込まれるAtダート電極27.28は1100n以下
の薄いものであっても十分にストッノタとして機能する
。従って複数層のAn’−)電極を含む絶縁膜と電極の
積層構造の薄膜化と微細化を図った信頼性の高い赤外C
ODを得ることができる。
本発明は上記実施例に限られるものではない。
例えばコンタクトホール位置を含む領域で予め拡散層に
コンタクトさせて設ける導電体膜は、拡散層に対して良
好なオーミックコンタクトを示し、かつ後のコンタクト
ホール形成工程のドライエツチングに対してストツノ平
となるものであれば、各種金属材料を用い得る。また上
記実施例では、第2の絶縁膜がスノクツタ法による3層
の5102膜261〜263からなる例を示したが、そ
の層数や形成方法、材料は対象とするデノぐイスに応じ
て任意に選択し得る。第1の絶縁膜についても同様であ
る。
更に上記実施例では、rnsbを用いたCCDに適用し
た場合を説明したが、他の半導体材料、他の機能素子に
対しても本発明を適用できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は従来法による赤外CCDの出力部
近傍の断面構造を示す図、第3図(a)〜(f)は本発
明を赤外CODに適用した実施例の出力部近傍の工程断
面図である。 21− n型InSb基板、22 ”・p十層、23−
・・CvDSlO□膜(第1の絶縁膜)、24−・・開
口、25・・・導電体膜(Ti/At二層膜)、261
〜263・・・ス/母ツタ5tO2膜(第2の絶縁膜)
、zvにtvl 、xv、、・)・・・第1層Al”−
1電極、2B(28! g282*・・・)・・・第2
層AAダート電極、29 (291* 292  m・
・・)・・・電極窓、(コンタクトホール、スルーホー
ル)、30(301a302  +・・・)・・・At
配線。 出願人代理人  弁理士 鈴 江 武 彦第1図 第3図 第3 図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)拡散層が形成された半導体基板上に第1の絶縁膜
    を形成する工程と、この第1の絶縁膜を湿式エッチング
    法により選択エッチングして前記拡散層領域内で拡散層
    に対するコンタクトホール位置を含む開口を形成する工
    程と、この開口をおおい前記拡散層にコンタクトする耐
    ドライエッチング性の導電体膜を選択的に形成する工程
    と、この後全面に第2の絶縁膜を形成する工程と、この
    第2の絶縁膜をドライエッチング法により選択エッチン
    グして前記導電体膜をストッパとして前記拡散層に対す
    るコンタクトホールを形成する工程と、このコンタクト
    ホール内で前記導電体膜を介して前記拡散層に接続され
    る金属配線を形成する工程とを備えたことを特徴とする
    半導体装置の製造方法。
  2. (2)前記半導体基板がInSbであり、前記拡散層に
    コンタクトする導電体膜は少くとも拡散層にコンタクト
    する面がTiであ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)前記第1の絶縁膜は300℃以下の低温CVD法
    による膜であり、前記第2の絶縁膜はスパッタ法による
    膜であって、前記ドライエッチング法はCF_4とO_
    2を含む混合気体を用いたドライエッチングである特許
    請求の範囲第1項記載の半導体装置の製造方法。
  4. (4)前記第2の絶縁膜は内部に電極が埋込まれた複数
    層からなり、この埋込まれた電極に対するスルーホール
    は前記拡散層に対するコンタクトホールと同時にドライ
    エッチング法により形成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。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2001244348A (ja) * 2000-01-18 2001-09-07 Lucent Technol Inc 半導体デバイスの製造方法。
US8664539B2 (en) 2009-02-19 2014-03-04 Empire Technology Development Llc Integrated circuit nanowires

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US8664539B2 (en) 2009-02-19 2014-03-04 Empire Technology Development Llc Integrated circuit nanowires

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