JPH06140381A - 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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JPH06140381A
JPH06140381A JP30822192A JP30822192A JPH06140381A JP H06140381 A JPH06140381 A JP H06140381A JP 30822192 A JP30822192 A JP 30822192A JP 30822192 A JP30822192 A JP 30822192A JP H06140381 A JPH06140381 A JP H06140381A
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JP
Japan
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conductive layer
forming
oxide film
window hole
type
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JP30822192A
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English (en)
Inventor
Chiaki Miyagawa
千亜紀 宮川
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Hitachi Denshi KK
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Hitachi Denshi KK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体装置の製造における導電層形成に必要
な拡散窓穴を開けるフォトエッチングに関し、膜厚の厚
い酸化膜での導電層形成窓穴の段差を緩和して,この段
差部を通る配線の段切れや配線の細化を防止することを
目的とする。 【構成】 一つの導電層形成窓穴形成におけるフォトエ
ッチングのパターン焼付けを少なくとも2度以上行うよ
うにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,半導体装置の製造にお
ける導電層形成に必要な拡散窓穴を開けるフォトエッチ
ングに関するものである。次に本発明の概要について説
明する。半導体装置の製造プロセスにおいては,同一基
板に,異なる形の導電層,異なる導電層濃度,異なる導
電層深さを多数度形成することが必要となる。この多数
度にわたる導電層の形成は,それぞれの導電層形成時
に,形成した導電層を保護,絶縁するために熱酸化膜を
形成するので,厚い酸化膜が形成されることになる。こ
の厚い酸化膜にフォトエッチング法で導電層形成の窓穴
を開けると大きな段差が生じる。この段差は,段差部に
配線を通すと,段切れが生じて初期不良となるか,配線
が細くなり,信頼性で不良となることがある。この厚い
酸化膜を穴開けすることによって生じる大きな段差を緩
和するには,穴開けのフォトエッチングを多数回に分け
て行うことにより段差を小さな多数段にすればよい。こ
のことにより,段差部の配線切れ及び配線が細くなるこ
とを防ぐことができるようになる。これは,半導体装置
製造プロセスで,異なる形の導電層,異なる導電層濃
度,異なる導電層深さを形成するにともない,それぞれ
の導電層形成時の保護酸化膜が,エッチング速さなどの
性質が異なることを利用したものである。
【0002】
【従来の技術】半導体基板を使用した半導体装置は,例
えばシリコン基板上に,n形導電層,P形導電層,アル
ミニウムあるいはアルミニウム合金の配線,ボンデング
パッド,表面保護膜,ボンデングワイヤ,装置機能を有
効に利用するのに必要なパッケージから成っている。こ
の半導体装置は,使用する半導体基板,n形導電層,p
形導電層の組合せ,配線の引回しによりいろいろな機能
を有する電子部品として多方面で使用されている。例え
ばシリコン基板を使ったバイポーラICの主要部npn
形トランジスタ製造におけるプロセス酸化膜を含めた構
造と,プロセス後半のn形導電層形成窓穴の穴開けフォ
トエッチングとアルミニウム配線後の構造の断面図を図
2に示す。図2(A)に示すように,P形シリコン基板
1にn形導電層2を形成し,その上にn形シリコン層3
を堆積する。n形導電層2は,後に形成するnpnトラ
ンジスタのコレクタとなるn形導電層におけるコレクタ
抵抗の低減するのに有効となる。n形シリコン層3表面
に熱酸化膜4を形成し,P形導電層による素子分離層5
の形成に必要な拡散窓穴をフォトエッチングにより穴開
けする。拡散窓穴からP形物質を拡散し,P形導電層か
ら成る素子分離層5を形成する。このとき,P形導電層
5が限りなくP形シリコン基板1に近づけるために熱処
理を行い,酸素ガスを流して酸化膜を形成し,導電層形
成窓穴を酸化膜6で被覆する。つぎに,図示してない
が,バイポーラICの構成素子であるpnp形トランジ
スタのエミッタとコレクタとなるP形導電層形成拡散窓
穴を酸化膜4,6にフォトエッチングにより開け,P形
物質を拡散し,P形導電層を形成し,酸化膜7でP形導
電層形成拡散窓穴を被覆する。つぎに,npn形トラン
ジスタのベースとなるP形導電層形成拡散窓穴を酸化膜
4,6,7にフォトエッチングにより開け,P形物質を
拡散し,熱処理を行い,P形導電層8を形成すると共
に,酸化膜9でP形導電層形成窓穴を被覆する。さら
に,npn形トランジスタのエミッタ,コレクタ及びp
np形トランジスタのベースとなるn形導電層形成拡散
窓穴を酸化膜4,6,7,9に,図示のように,フォト
レジストを塗布して,所定のパターンを有する露光マス
クにより,フォトレジストを露光,現像して,酸化膜
4,6,7,9のエッチングマスク10を形成し,エッ
チングにより酸化膜4,6,7,9及び酸化膜9に拡散
窓穴11,12を形成する。フォトレジスト10を除去
後,拡散窓穴11,12からn形物質を拡散し,熱処理
を行い,n形導電層13,14を形成すると共に,酸化
膜15でn形導電層形成窓穴11,12を被覆する。前
記のこれまで形成した各導電層の所定の位置に,各導電
層の電極取出し穴8A,13A,14Aをフォトエッチ
ングにより開ける。しかる後に,配線材料となる,例え
ばアルミニュウム膜を全面に蒸着し,各導電層電極取出
し穴をつなぎバイポーラICとしての機能を発揮するよ
う配線パターン16,17,18をフォトエッチングで
形成する。そして,図示しないが,アルミニウム配線パ
ターン形成後,その表面に保護膜を被せ,配線パターン
から,例えばワイヤボンデングによりパッケージ電極を
介して外部電極へ接続することによりバイポーラICが
完成する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前述の従来技術には,
半導体製造プロセスが進むにしたがい,導電層形成に付
随する酸化膜の膜厚が厚くなる。これに伴い,導電層形
成窓穴の段差が大きくなり,この導電層形成窓穴を通る
配線は,第2図(B)に示すように大きな段差部の配線
18A部が細くなったり,場合によっては配線が切れた
りするという欠点がある。本発明は,これらの欠点を解
決するため,膜厚の厚い酸化膜での導電層形成窓穴の段
差を緩和して,この段差部を通る配線の段切れや配線の
細化を防止することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は,上記目的を達
成するため,一つの導電層形成窓穴形成におけるフォト
エッチングのパターン焼付けを少なくとも2度以上行う
ようにしたものである。図1は,本発明のnpn形トラ
ンジタのn形導電層形成窓穴形成プロセス及びその後の
配線パターン形成までを示すプロセス断面図の概略であ
る。図2において,npn形トランジスタのn形導電層
形成窓穴形成において,初めに,P形導電層形成に伴う
酸化膜2層7,9(エミッタ部11は1層だけで,寸法
も所定の大きさと同じ)大き目の穴を開ける。フォトレ
ジストパターン10Aはそのままに,さらにフォトレジ
ストを塗布して,フォトレジストパターン10Aより小
さいフォトレジストパターン10B(コレクタ部12
は,なおかつ所定の寸法より少し大き目)を焼き付け,
素子分離のP形導電層形成に伴う酸化膜6をエッチング
する。フォトレジストパターン10A,10Bはそのま
まに,さらにフォトレジストを塗布して,フォトレジス
トパターン10Bより小さいフォトレジストパターン1
0C(コレクタ部12は,所定の寸法)を焼付け,酸化
膜4をエッチングする。しかる後,フォトレジストを全
て除去して,次のn形導電層の形成,電極取り出し穴の
穴開け後,配線パターン16,17,18の形成へと続
く。
【0005】
【作用】膜厚の厚い酸化膜の導電層形成窓穴の断面形状
は,小さな段差の階段様となり,この窓穴の段差を通る
配線は,段切れや配線が細くなることが生じないので,
配線に係わる初期不良,あるいは信頼性に関する不良が
少なくすることができる。
【0006】
【実施例】以下,本発明の構成について,バイポーラI
Cにおけるnpn形トランジスタ製造プロセスに本発明
を適用した一実施例を説明する。本発明の一実施例でバ
イポーラICにおけるnpn形トランジスタの製造プロ
セス,特にトランジスタのコレクタ部の導電層形成窓穴
の穴開けプロセス及び配線パターン形成までを製造工程
毎に示す断面図の第1図を用いて説明する。図1(A)
に示すように,npn形トランジスタにおけるn形導電
層13,14の形成に至るまでに,P形基板1にn形導
電層2を形成し,その上にn形半導体層3を堆積する。
しかる後に素子分離層のP形導電層5,pnp形トラン
ジスタのエミッタ,コレクタ部のP形導電層,npn形
トランジスタのベース部のP形導電層8などが形成され
ており,コレクタ部の導電層形成窓穴を開ける位置12
には,初めの表面酸化膜4,及び素子分離のP形導電層
5形成における酸化膜6,pnp形トランジスタのエミ
ッタ,コレクタ部形成のP形導電層形成における酸化膜
7,npn形トランジスタのベース部形成のP形導電層
8形成における酸化膜9が積層されている。フォトレジ
ストを塗布して,エミッタ部11は,npn形トランジ
スタのベース部P型導電層形成時の酸化膜9一層なの
で,エミッタ部の穴開け寸法は所定寸法の,コレクタ部
の穴開け寸法は,所定より大きい寸法の露光マスクで,
露光,現象し,npn形トランジスタベース部P形導電
層形成時の酸化膜9とpnp形トランジスタエミッタ,
コレクタ部のP形導電層形成時の酸化膜7をエッチング
する。次に,図1(B)に示すように,前記フォトレジ
ストパターン10Aを除去せずに,その上にフォトレジ
ストを塗布し,下層のフォトレジストパターン10Aよ
り小さい寸法(コレクタ部は所定の穴より少し大きい)
の露光マスクで,露光,現像し,素子分離のP形導電層
形成時の酸化膜6をエッチングする。次に,図1(c)
に示すように,前記フォトレジストパターン10Bを除
去せずに,その上にフォトレジストを塗布する。下層の
フォトレジストパターン10A,10Bより小さい寸法
(但し,コレクタ部は所定の寸法)の露光マスクで露
光,現像する。このフォトレジストパターン10Cをエ
ッチングマスクに,表面酸化膜4をエッチングする。そ
して,図1(D)に示すように,前記フォトレジスト1
0A,10B,10Cを除去する。この拡散窓穴11,
12からn形物質を拡散し,熱処理を行い,n形導電層
13,14を形成すると共に,酸化膜15でn形導電層
形成窓穴11,12を被覆する。これまで形成した各導
電層の所定の位置に各導電層の電極取り出し穴8A,1
3A,14Aをフォトエッチングにより開ける。配線材
料の例えばアルミニウムを蒸着し,フォトエッチングに
より所定の配線パターン16,17,18を形成する。
さらに,図示しないが,前記のようにフォトエッチング
と,P形材料,n形材料,配線材料の堆積,拡散技術に
より加工された半導体基板1は,所定の寸法に切り出さ
れ,封止部材で封止される。例えば,配線16,17,
18をそれぞれnpn形トランジスタのエミッタ,ベー
ス,コレクタとして同時に形成してきたpnp形トラン
ジスタ,拡散抵抗,拡散容量,等々所定の基準にしたが
い接続することによりバイポーラICが完成する。以
上,前記実施例に基づき説明したが,本発明は前記実施
例に限定されるものでなく,その要旨を逸脱しない範囲
において,種々変形し得ることは明らかである。例え
ば,本発明では,露光マスクの寸法を少しづつ変化させ
て,導電層形成窓穴の断面形状を変えたものであるが,
例えば,同じ寸法の露光マスクにより露光量を変えて,
導電層形成窓穴の寸法をわかにかえて,断面を所望の形
状にすることも可能であることは明らかである。また,
本発明では,導電層形成窓穴の断面を配化膜の層にした
がって3段にしたが,2段,4段あるいは,それ以上の
段数,及び酸化膜の層に係わることなく,多段にしても
効果は同様であることも明らかである。また,本実施例
では,npn形トランジスタのコレクタ部だけに限定し
て説明したが,その他の部分,例えば,ベース部の導電
層形成窓穴の形成においても同様な効果を得ることも明
らかである。この外,素子分離部を初めとする半導体装
置を構成する全ての部分において同様な効果を得ること
も明らかである。
【0007】
【発明の効果】半導体基板に半導体装置形成に必要な導
電層形成の窓穴を開ける半導体装置の製造方法におい
て,前記導電層形成窓穴の断面を小さな段差の階段様と
することにより,この窓穴を通る配線が窓穴断面におけ
る配線の段切れ,及び部分的に細くなることを防止する
ことができ,半導体装置の製造歩留りを向上させると共
に,半導体装置の信頼性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体装置の製造工程を示す断面図。
【図2】従来の半導体装置製造工程を示す断面図であ
る。 1 半導体基板 2,13,14 n形導電層 3 n形半導体層 4,6,7,9,15 酸化膜 5,8 P形導電層 10 フォトレジストパターン 11,12,8A,14A 導電層形成窓穴 16,17,18 配線

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. あらかじめ第1導電層を埋込んだ上層に半導体層を形成
    してある半導体基板の表面を熱酸化する工程,前記半導
    体基板表面の熱酸化膜に半導体装置形成に必要な素子分
    離の第2導電層形成窓穴をフォトエッチングにより形成
    する工程,前記第2導電層形成窓穴から第2導電層を拡
    散形成し,第2導電層形成窓穴を熱酸化膜で被覆する工
    程,PNP形トランジスタの形成に必要な第3導電層形
    成窓穴をフォトエッチングにより形成する工程,前記第
    3導電層窓穴から第3導電層を拡散形成し,第3導電層
    形成窓穴を熱酸化膜で被覆する工程,NPN形トランジ
    スター及び拡散抵抗形成に必要な第4導電層窓穴をフォ
    トエッチングにより形成する工程,前記第4導電層形成
    窓穴から第4導電層を拡散形成し,第4導電層形成窓穴
    を熱酸化膜で被覆する工程,前記PNP形トランジスタ
    及びNPN形トランジスタの第3導電層及び第4導電層
    の所定の位置に,第5導電層形成窓穴をフォトエッチン
    グにより形成する工程,前記第5導電層形成窓穴から第
    5導電層を拡散形成し,第5導電層形成窓穴を熱酸化膜
    で被覆する工程,前記第2導電層,第3導電層,第4導
    電層,第5導電層から半導体装置形成に必要な電極取り
    出し穴をフォトエッチングにより開ける工程,前記電極
    取り出し穴を配線材料で配線する工程,から成る半導体
    装置製造方法において,前記導電層形成窓穴形成におけ
    るフォトエッチングを,一つの窓穴を開けるのに,少な
    くとも2回以上行うことを特徴とする半導体装置の製造
    方法。
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