JPS6367331B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、半導体装置の製造方法に係り、特に
絶縁層間のエツチング速度差を増大させて、選択
エツチング精度の向上を図つた半導体装置の製造
方法に関する。 近年、精度の良い接合からなるパターンでしか
も微細化されたパターンによる半導体装置を製造
することが重要視されている。精度の良い接合か
らなるパターンを得るためにイオン注入技術を用
いた不純物の導入法が行われ、微細化されたパタ
ーンを得るために自己整合技法が行われている。 しかしながら、イオン注入技術を用いた半導体
装置の製造方法では、例えば所定のイオンを注入
した絶縁層にエツチングを施すとイオンの注入前
の状態よりもエツチング速度が増大するため種々
の問題が発生する。以下、これらの問題について
第１図Ａ乃至同図Ｃに示す従来の半導体装置の製
造方法の具体例を参照して説明する。 第１図Ａに示す如く、半導体基体１の所定領域
に熱酸化法等により酸化膜からなる埋込絶縁層２
と半導体基体１を被覆する薄い酸化膜からなる絶
縁層３とを形成したものに、薄い絶縁層３を通し
てイオン注入により所定導電形の不純物層４を形
成し、この不純物層４の所定領域に更に高濃度の
同じ導電形の高濃度不純物領域５を形成し、然る
後、絶縁層３の肉厚が薄いのでその表面に厚肉の
絶縁層６を気相成長法にて積層する。 次いで、同図Ｂに示す如く、絶縁層３の所定領
域が露出するように厚肉の絶縁層６に選択エツチ
ングを施して窓７を形成する。しかしながら、厚
肉の絶縁層６が500℃の温度下で不純物を含まな
い酸化膜で形成されている場合、薄肉の絶縁層３
と厚肉の絶縁層６のエツチング速度の差は、例え
ばエツチング液としてフツ化アンモニウムを用い
た場合１：５〜１：15の関係がある。因に、500
℃で気相成長させた不純物を含まない未熱処理の
酸化膜（絶縁層）に対するイオン照射を受けた酸
化膜（絶縁層）のエツチング速度比と不純物ドー
ズ量との関係は、第２図の曲線Ａに示す通りであ
る。 このため、高濃度不純物領域５上では、厚肉の
絶縁層６に窓７を形成する際にエツチングは薄肉
の絶縁層３にまで及び高濃度不純物領域５に通じ
る窓７ａが開口される。 このように高濃度不純物領域５に通じる窓７ａ
が形成された状態で同図Ｃに示す如く、厚肉の絶
縁層６に自己整合及びパツシベーシヨン用の窒化
シリコン膜８を形成し、前述の窓７，７ａに通じ
る窓８ａ，８ｂを窒化シリコン膜８にプラズマエ
ツチングを施して形成するとその際に露出された
高濃度不純物領域５ａがエツチングによつて除去
される危険性がある。また、窓７内に残存してい
る薄肉の絶縁層３を除去して気相―固相または不
純物を含む絶縁層から固相―固相拡散にてエミツ
タ領域を形成する際には、露出された高濃度不純
物領域５ａに不純物が入らないようにする工程を
設けなければならない。 また、第３図に示す如く、厚肉の絶縁層６上に
窒化シリコン膜８を形成した後、窒化シリコン膜
８上に気相成長酸化膜９を形成してこれにホトエ
ツチングで窓９ａを穿設し、この気相成長酸化膜
９をマスクにして窒化シリコン膜８にホツトリン
酸で湿式エツチングを施すと、露出された高濃度
不純物領域５ａがエツチングされるのを防止して
窒化シリコン膜８に窓８ａを形成することができ
る。しかしながらこのような方法では工程が複雑
になるとともに、依然、エミツタ領域を形成する
際に露出された高濃度不純物領域５ａに不純物が
注入されるのを阻止できない欠点がある。 本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので絶
縁層間のエツチング速度の差を増大させて高い精
度でエツチングを行うことにより、簡略化された
製造工程によつて高性能な半導体装置を容易に製
造することができる半導体装置の製造方法を見出
したものである。 以下、本発明の実施例を第４図Ａ乃至同図Ｆを
参照して説明する。 先ず、第４図Ａに示す如く、半導体基体１０の
所定領域に例えば熱酸化により厚肉の酸化膜から
なる埋込まれた絶縁層１１と薄肉の酸化膜からな
る絶縁層１２とを形成する。絶縁層１１は必ずし
も埋込まれたものでなくても良い。また、絶縁層
１２は、後述する工程で窒化シリコン膜１７をマ
スクにして自己整合により開口部を形成する際に
所謂ひさし構造が形成されないように500〜1500
Åの肉厚にするのが望ましい。 次いで、同図Ｂに示す如く、所定導電形の不純
物をイオン注入して薄肉の絶縁層１２の直下の半
導体基体１０内に不純物層１３を形成する。例え
ば、絶縁層１２の肉厚が1000Åの場合には、ボロ
ンを加速エネルギー40KeV、ドーズ量２〜４×
10¹⁴／cm²の条件で注入する。 次に、同図Ｃに示す如く、絶縁層１１，１２の
表面にレジスト膜１４を形成し、レジスト膜１４
の所定領域に高濃度ベース領域となる高濃度不純
物層１５を形成するための窓１４ａを形成する。
次いで、この窓１４ａを通じて半導体基体１０内
に所定の不純物をイオン注入して高濃度不純物層
１５を形成する。ここで、高濃度不純物層１５を
形成するために注入する不純物の濃度は、不純物
層１３を形成する場合の約10倍高い値とする。例
えば、層抵抗が約50〜100Ω／□の高濃度不純物
層１５を形成するには、ボロンを加速電圧40〜
50KeV、ドース量１〜３×10¹⁵／cm²の条件で注入
する。また、高濃度の不純物を注入する際には、
半導体基体１０の温度が上昇するのでレジスト膜
１４に耐熱的な考慮をして酸化膜と同様のブロツ
ク効果を発揮せしめるのが望ましい。 次に、同図Ｄに示す如く、レジスト膜１４を除
去した後、これに700〜1200℃の温度下で窒素雰
囲気中で所定時間熱処理を施す。ここで、熱処理
の温度を700℃以下にすると高不純物濃度層１５
の活性化を十分に行うことができず、また、1200
℃を越えると高不純物濃度層１５の広がりを所定
形状することができない。更に望ましくは900℃
〜1100℃の熱処理温度である。 因に、レジスト膜１４を除去した後に900℃の
チツ素雰囲気中で約30分間熱処理を施した際の未
熱処理の気相成長酸化膜１６（絶縁層）に対する
イオン照射を受けた酸化膜（絶縁層）のエツチン
グ速度比と不純物のドーズ量との関係は、第２図
の曲線Ｂに示す通りである。 次いで、絶縁層１１，１２に気相成長法により
絶縁層１６を積層する。この絶縁層１６としては
400〜700℃の温度でシランを分解して1000〜4000
Åの酸化膜を形成するのが望ましい。 次に、同図Ｅに示す如く、絶縁層１６の所定領
域に窓１６ａ，１６ｂを開口して薄い絶縁層１２
を露出させる。この窓１６ａ，１６ｂの形成に際
しては、薄肉の絶縁層１２は不純物が注入されて
焼成されているので、絶縁層１６よりもエツチン
グ速度が遥かに遅く、この絶縁層１６を完全に除
去しても薄肉の絶縁層１２の肉厚のばらつきは小
さい。次いで、これに熱処理を施して絶縁層１２
のアニールまたは拡散と絶縁層１６のアニールを
行う。この熱処理は、不純物の分布を考慮して
900〜1200℃の範囲で設定するのが望ましい。例
えば、高濃度不純物層１５の接合深さが約0.5μの
場合には1000℃で10〜60分間の熱処理を行うのが
望ましい。 次に、同図Ｆに示す如く、絶縁層１６の表面及
び窓１６ａ，１６ｂによつて露出した薄肉の絶縁
層１２の表面に窒化シリコン膜１７を形成する。
この窒化シリコン膜１７に絶縁層１６に穿設され
た窓１６ａ，１６ｂを介して薄肉の絶縁層１２に
通じる窓１７ａ，１７ｂをプラズマエツチングに
より形成して半導体装置１８を得る。 このようにこの半導体装置の製造方法によれ
ば、第４図Ｄに示す絶縁層１６を形成する前に不
純物が注入された薄肉の絶縁層１２に700〜1200
℃の温度下で熱処理を施すことによつて、第２図
の曲線Ｂで示した如く、未熱処理の気相成長絶縁
層に対するイオン照射を受けた絶縁層のエツチン
グ速度の比は不純物のドーズ量の増加に依存せず
ほぼ一定となるようにしたので、つまり、薄肉の
絶縁層１２のエツチング速度を厚肉の絶縁層１６
のエツチング速度よりも遥かに遅くしたので、第
４図Ｅに示す如く、絶縁層１６に窓１６ａ，１６
ｂを形成する際には、その直下の薄肉の絶縁層１
２がエツチングされるのを防止して所定深さの窓
１６ａ，１６ｂを形成することができる。その結
果、窒化シリコン膜１７を形成し、開口部１７
ａ，１７ｂを形成する際所定の膜厚の薄肉の絶縁
層１２が残存しているので、プラズマエツチング
にて高濃度不純物層１５がエツチングされるのを
防止することができる。従つて、エミツタ領域を
形成するための不純物拡散を行う際にも高濃度不
純物層１５は薄肉の絶縁層１２で覆われているの
で、高濃度不純物層１５に反対導電形の不純物が
注入されるのを防止できる。しかも、高濃度不純
物層１５のエツチング防止及び反対導電形の不純
物注入阻止のために特別の工程を必要とせず、高
い精度を有する半導体装置１８を簡略化された製
造工程で容易に製造することができる。 尚、実施例ではバイポーラ構造の半導体装置の
製造に本発明を適用したものについて説明した
が、この他にもMOS構造の半導体装置の製造に
も適用できることは勿論である。 また、第５図に示す抵抗体或は配線体の製造工
程にも本発明を適用することができる。即ち、絶
縁層２０上に抵抗体となる所定パターンの多結晶
シリコン層２１を形成する。配線体を形成するた
めには絶縁層２０上に例えば金属シリサイド層を
形成する。次いで、多結晶シリコン層２１の表面
を酸化して薄肉の絶縁層２２を形成する。この絶
縁層２２を通して取出電極（図示せず）の接触を
良くするための高濃度不純物層２３，２４をイオ
ン注入により多結晶シリコン層２１に選択的に形
成する。ここで、多結晶シリコン層２１には予め
所定濃度の不純物を注入しておいても良い。高濃
度不純物層２３，２４の形成後700〜1200℃の温
度で熱処理を施して、後述する絶縁層２５のエツ
チング速度よりも薄肉の絶縁層２２のエツチング
速度を遥かに遅くしておく。次に、絶縁層２０の
露出表面及び薄肉の絶縁層２２の露出表面に厚肉
の絶縁層２５を形成し、この絶縁層２５に上述の
実施例と同様に高濃度不純物層２３，２４に通じ
る窓２６ａ，２６ｂを形成する。然る後、絶縁層
２５上に窒化シリコン膜２７を形成し、前述の窓
２６ａ，２６ｂを介して高濃度不純物層２３，２
４に通じる窓２７ａ，２７ｂを形成して抵抗体２
８或は配線体を得る。 また、第６図に示す多結晶シリコン層３１中に
ダイオードを形成する工程にも本発明を提供する
ことができる。即ち、絶縁層３０上に所定パター
ンの多結晶シリコン層３１を形成した後、多結晶
シリコン層３１の表面を熱酸化して薄肉の絶縁層
３２を形成する。尚、アノード不純物は、多結晶
シリコン層形成時又は、イオン注入特に依つて添
加される。次いで、この絶縁層３２を通してイオ
ン注入を行い多結晶シリコン層３１中にカソード
領域３３を形成する。然る後、これに前述の抵抗
体２８の形成工程で施したものと同様の熱処理を
700℃〜1200℃の温度で施し、薄肉の絶縁層３２
上に形成する厚肉の絶縁層３４のエツチング速度
よりも薄肉の絶縁層３２のエツチング速度を遥か
に遅くする。以下前述の抵抗体の形成工程と同様
にして厚肉の絶縁層３４及び窒化シリコン膜３５
を薄肉の絶縁層３２上に順次積層し、これらに電
極取出用の窓３６を開口して高精度のダイオード
を多結晶シリコン層３１中に形成する。 以上説明した如く、本発明に係る半導体装置の
製造方法によれば、熱処理工程によつて絶縁層間
のエツチング速度の差を増大させたので、簡略化
された製造工程で高い精度でエツチングを行うこ
とができ高性能な半導体装置を容易に製造するこ
とができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ乃至同図Ｃは、従来の半導体装置の製
造工程を示す説明図、第２図は絶縁層間のエツチ
ング速度の比と不純物のドーズ量との関係を示す
特性図、第３図は、湿式エツチング工程を利用し
た従来の半導体装置の製造工程を示す説明図、第
４図Ａ乃至同図Ｆは、本発明に係る半導体装置の
製造方法を工程順に示す説明図、第５図は、本発
明を抵抗体の製造工程に適用したものの説明図、
第６図は、本発明を多結晶シリコン中にダイオー
ドを形成する工程に適用したものの説明図であ
る。 １０…半導体基体、１１，１２，１６…絶縁
層、１３，１４ａ，１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１
７ｂ…窓、１５…窒化シリコン膜、１８…半導体
装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 半導体基体の所定領域に第１絶縁層を形成す
   る工程と、該第１絶縁層を介して前記半導体基体
   に所定の不純物をイオン注入する工程と、前記不
   純物が注入された前記半導体基体に700℃以上の
   熱処理を施す工程と、前記第１絶縁層上に前記第
   １絶縁層よりもエツチングレイトの速い第２絶縁
   層を形成する工程と、該第２絶縁層に複数の開口
   部を少なくともその１つが前記不純物が注入され
   た前記半導体基体上の前記第１絶縁層の領域を露
   呈するように形成す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 半導体基体が単結晶シリコンである特許請求
   の範囲第１項記載の半導体装置の製造方法。 ３ 半導体基体が多結晶シリコンである特許請求
   の範囲第１項記載の半導体装置の製造方法。 ４ 第１絶縁層が熱酸化シリコンからなり、且つ
   第２絶縁層が低温気相成長法にて形成されている
   特許請求の範囲第１項、または第２項または第３
   項記載の半導体装置の製造方法。 ５ 不純物がイオン注入された半導体基体の領域
   がパイポーラトランジスタのベース取出領域を形
   成する特許請求の範囲、第１項または第２項記載
   の半導体装置の製造方法。 ６ 不純物がイオン注入された半導体基体の領域
   がMOSトランジスタの電極取出領域を形成する
   特許請求の範囲第１項または第２項記載の半導体
   装置の製造方法。