JPS5831524A - 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】 本発明は半導体装置の製造方法とくにその微細化に関す
るものである。

半導体装置は一般に微細化によってその性能が向上する
。例えばバイポーラトランジスタに於ては、エミッタ直
下からベースコンタクトまでの内部ベース抵抗ｒｂｂ’
がその高周波性能を制限する一要因であるが、抵抗ｒｂ
ｂ’　の低減のため従来から微細化が進められている。

抵抗ｒｂｂ’を減少せしめるには、エミッタ端からベー
スコンタクトまでの距離を短縮することが必要であるが
、それらはエミッタ・ベース電極間隔及びコンタクト窓
に対する電極寸法の余裕によって規制されているので、
各パターンの微細化は勿論必要であるが、それのみでな
く、マスク合せ余裕の減少も必要である。

本発明はこの様な点に鑑み、配線電極間の分離を容易に
すると共に、コンタクト窓に対して配線電極を自己整合
的に形成することにより、半導体装置の微細化を進め、
もって性能向上に育与することを目的とするものである
。

以下、図を参照しつつ本発明について説明する。

実施例としてバイポーラトランジスタの適用例を３　・
　ミ 示す。

まず、第１図に示すように、ｎ型半導体基板１０表面に
０．１ミクロン程度の薄い酸化膜２を成長せしめ、その
上に０．７ミクロン程度の厚みの多結晶シリコン膜（以
下ポリシリコンと略）３を気相成長法により堆積せしめ
る。なお、このとき、酸化膜２は必ずしも必要でなく直
接酸化膜２を基板１上に堆積してもよい。

第２図のごとく、ポリシリコン膜３を選択的にエッチし
てポリシリコンパターン３′を形成する。

その上から酸化防止性能を有する耐酸化性膜として窒化
硅素膜４を気相成長法により被着せしめ、さらに、フォ
トレジスト６を塗布する。フォトレジスト６はその粘性
を適当に選ぶことにより、ポリシリコンパターン３′上
ではうすく、ポリシリコ／パターン３′間の凹み部分１
５では厚くなる。今フォトレジスト６は露光される部分
が後の現像工程で溶解するポジタイプとする。そして、
ポリシリコンパターン３′上のフォトレジスト６に紫外
線を照射する。

ンパターン３′間に厚く塗布されていた７′オドレジス
ト６′が残存する。ここで６は前記紫外線照射用のフォ
トマ艮りで、部分６ａはクロム膜が形成された不透明パ
ターン、部分６ａはガラス乾板そのもので透明パターン
である。透明バターｙｅｂはポリシリコンパターン３′
とマスクずれへを生じているが、フォトレジスト５′は
、酸化膜２と直接接している凹み部１５の窒化硅素膜４
を完全に覆っている。これは、第２図で述べた如く凹み
部１６ではフォトレジストが厚くなっていて、露光時に
すべてが感光し切れないからである。もし凹み部１６の
フォトレジストが感光するぐらい長く露光し、現像によ
り溶解したとしても、その後の熱処理（約１４０℃）に
より、凹み部１６内になお残ったフォトレジストが凹み
部１５内にひろがり、凹み部１５内の窒化硅素膜４を覆
わしめることが出来るので、結局この図の如くフォトレ
ジスト６′が残存する。

第４図のごとく上記の７オトレジスト６′をマス６　・
−−−７ りとして窒化硅素膜４を、ＣＦ４ガスによるドライエツ
チングで選択的に除去すると、少くともポリシリコンパ
ターン３Ｉ上の窒化膜４は除去され、凹み部１６に窒化
膜４′が残存する。窒化膜４′はポリシリコンパターン
３′の側面を部分的に覆うこともあるが、少くともポリ
シリコン３′の上面は部分的であっても露出する。

しかるのち、第６図のごとく、１００ＯＣ〜１１００Ｃ
の高温酸素雰囲気中でポリシリコン３′を酸化せしめる
。酸化膜７の厚さは、ポリシリコン３′の厚さの約２゛
倍になる。この時必要があればさらに酸化し、半導体基
板１表面の一部を酸化膜に変換せしめて′もよい。第６
図ではこの状態を示しである。ポリシリコン３′を酸化
して形成された酸化膜７の断面形状は、ポリシリコン３
′の断面が垂直であれば、酸化により体積が膨張するの
で、オーパーツ・ングした状態になる。これが後の金属
電極の形成に於て有効に作用する。

第６図に示すごとく、フォトレジスト８を塗布し、フォ
トリソ工程により選択的に除去し、酸化膜子及びレジス
ト８をマスクとして、凹み部１６内の半導体基板１の表
面近傍に不純物、ここではボロンＢ＋　を注入しｐ型不
純物層９を形成する。

第７図のごとく、レジスト８を除去後、アニールに続き
高温熱処理によって不純物層９を拡散せしめ、所望の深
さと拡がりをもつ拡散層９′を形成する。この部分は後
にコンタクト引出し部となるいわゆる１５イボーラトラ
ンジスタの不活性ベース領域であり、ベース内部抵抗ｒ
ｂｂ′を減少せしめるため不純物濃度が１Ｑａ　　程度
と高いことが望ましい。他方の凹み部１６から窒化膜４
′を除去して半導体基板を露出せしめ、ボロ／を例えば
ドープト−オキサイドから拡散し、活性ベース層１０を
形成する。この時拡散層９′と活性ベース層１０が接続
されなければならないので、前記拡散層９′の深さと拡
がりは予め正しく設定されていなければならない。こう
してグラフトベースが形成される。

そして、第８図のように、活性ペース層１０内に、高濃
度に１ｔｔｔを導入してエミッタ１１を形成７　　゛ する。

第９図のように、窒化膜４′を除去し、凹み部１６にお
いて半導体基板１０表面を露出せしめ、その上に配線電
極としての金属膜１２を真空蒸着法あるいはスパッタリ
ングにより１〜２ミクロン厚さに被着せしめる。その上
に７オトレジスト１３を塗布すると、第２図の場合と同
様に、フォトレジスト１３は凹み部１６で他の部分より
も厚くなる。

酸化膜７はポリシリコン３′に比べて２倍近く厚いので
、第２図よりもレジスト１３の厚みの差は大きい。従っ
て凹み部１６に容易に７オトレジスト１３を残存せしめ
ることが出来る。

しかるのち、窒化膜４′を凹み部１６に残存せしめた第
３図〜第４図の工程と同様に、第１０図のごとく金属膜
１２を酸化膜７で囲まれた凹み部１５に残存せしめるこ
とが出来る。かくして、エミッタ１１上にはエミッタ配
線電極１２′が、不活性ベース領域９′上にはベース配
線電極１２“が形成される。これで主要なウェハプロセ
スが終了する。

酸化膜７は、厚さが０．７ミクロン程度のポリシリコン
３′を酸化したものであるので、その厚さは１．６ミク
ロン程度ある。ポリシリコア３’をさらに厚くすれば１
．５ミクロン以上の厚さにすることも出来る。金属膜１
２の各電極１２’、　１２”、の分離を容易にするには
酸化膜７は金属膜１２と同程度以上の厚さであることが
望ましい。

第６図の酸化膜７を本発明の如くポリシリコン３′の酸
化によって形成するのでなく、酸化膜を被着又は熱酸化
により成長せしめ、フォトエッチを行なおうとすると、
その厚さが金属膜と同程度に厚くなければならないので
、微細パターンの形成が困難である。しかるに本発明に
かかる方法では、金属膜の半分程度の厚さのポリシリコ
ン３′のフォトエッチを行なえばよいので、その号機細
化が容易である。本発明の方法による酸化膜７は、逆に
云えばその分厚く出来るわけで、さらに良いことに、ポ
リシリコン３′の酸化の時の膨張で少し横へふくらんで
いてオーバハングした形状をしている。

その上から被着せしめられた金属膜１２は酸化膜７の端
部で膜厚が薄い部分１２ａ（第９図）を生９　　・ しるので、第１０図の如き各電極１２’、　１２″の分
離にはさらに有利である。極端な場合には、部分１２ａ
に亀裂が生じ、そこから選択的に金属膜１２のエッチが
進行するので、酸化膜７上の金属膜１２がより速やかに
エッチされ、各電極１２′、１２″の分離はより容易に
行なえる。酸化膜７はエミッタ１１の側面を覆った形に
なっている（第８図以降）が、酸化膜は例えばシリコン
に比して１／３程度の誘電率であるので、エミッタ１１
の側面容量を減少させる効果を生じる。エミッタ寸法が
微細化されるとエミッターベース間容量に占めるエミッ
タ側面容量の割合が大きくなるので、側面容量は決して
軽視出来ない。

酸化膜７がエミツタ１１側゛面を覆う作用は、第６図で
ポリシリコン３′の酸化ののち引続いて半導体基板１自
体を酸化せしめたことによって生じている。従ってこの
時の酸化は、エミイタの深さに応じて適宜変化させねば
ならない。容量を下げるためにはエミッタ側面を完全に
覆う如く酸化膜７を深く基板１内へ食い込ませれば良い
のであるが、１゜ 酸化膜７が余り深すぎると活性ペース層１０が端部で薄
くなり過ぎ、内部ペース抵抗ｒｂｂ’が高くなるので好
ましくない。従って酸化膜７の底部はエミッタ１１の底
部とほぼ同一平面であるのが総合的観点からは好ましい
。

ｐ型不純物層９の形成は、前記の実施例ではポリシリコ
ン３′を酸化して酸化膜７に変換した後に行なったが、
酸化前に行なっても不都合はない。

拡散層９′を形成する拡散時間を加減すればよいだけで
ある。前記ポリシリコン３，３′は他の膜例えば酸化膜
との二層膜であってもよい。

またポリシリコン３，３′の下部に下敷酸化膜２を予め
形成したが、必らずしもこれは必要ではない。なお酸化
膜２がない場合は、ポリシリコン３のエツチングの時半
導体基板１の表面が凹み部１６に於て少しエッチされ、
後に形成される酸化膜７の基板表面からの高さがその分
増して、金属膜１２の分離にとっては有利になる。

上記の実施例ではバイポーラ・トランジスタについて述
べたが、それに限定されることなく、電界効果トランジ
スタやそれらの集積回路にも同様に適用される。

以上のように、本発明の方法においては、半導体基板上
に選択的に形成した多結晶半導体膜を酸化し、金属配線
電極の相互分離にその酸化膜を利用したことにより、 （１）その酸化膜の約半分の厚さの多結晶半導体膜のフ
ォトエッチにより平面寸法が決まるため、酸化膜中の寸
法精度が高く微細化が容易である。

＠）その分酸化膜の厚さを厚くすることが出来るので金
属膜の分離が容易である。

（３）多結晶半導体膜の断面形状が台形でなく長方形に
近い形状であれば、酸化のときの膨張で膜厚が約２倍に
なる時平面的にも幾分膨れ、酸化膜の断面形状にオーバ
ーハングが生じ、金属膜の分離が容易である。

（４）　　上記多結晶半導体膜の酸化に続き半導体基板
表面を酸化することにより不純物領域の側面を酸化膜で
覆い側面容量を減少せしめることが出来る。

等の効果を生じ、半導体装置の微細化を容易ならしめ、
装置の性能向上に寄与するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第１０図は本発明の一実施例にかかるバイポー
ラトランジスタの製造工程断面図である。 １・・・・・・半導体基板、２・・・・・・薄い酸化膜
、３拳…・・ポリシリコン、３′＾・・拳・・ポリシリ
コンパターン、４・・・・・・窒化硅素膜、６・・・・
・・フォトレジスト、６・・・・・Φフォトマスク、１
５・・・・・Ｏポリシリコンバタ−７間の凹み部、６′
・・・・・・凹み部１５内に残存したフォトレジスト、
７・雫・・・・ポリシリコンパターン３′を酸化して形
成された酸化膜、４！・・・・・・凹み部１６内に残存
した窒化硅素膜、８・・・…７オトレジスト、９・−・
・・不純物層、９′拳・・・・不活性ペース領域、１０
・・・・・・活性ベース層、１１０・・・・エミッタ、
１２・−扉・・・金属膜、１３・ｅ・・・・フォトレジ
スト、１２′・・・・・・エミッタ配線電極、１２“・
・・・・・ベース配線電極。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名魯　
１ｒｌＡ ａ　２　エ 為　３　＠ 蘂４図 第　５（！１ １７　　図 ８ｒｌＡ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ０）半導体基板上に多結晶半導体膜を被着せしめこの半
   導体膜を選択的に除去する工程と、前記多結晶半導体膜
   が除去された前記基板上に耐酸化性膜を形成する工程と
   、前記多結晶半導体膜を酸化して酸化膜に変換する工程
   と、前記多結晶半導体膜が除去されている前記基板表面
   に不純物を導入して不純物領域を形成する工程と、前記
   不純物領域に接触しかつ前記酸化膜によって相互に分離
   された配線電極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。 ＠）多結晶半導体膜の酸化工程に於て、多結晶半導体膜
   直下の基板を酸化して、不純物領域の側面を覆う酸化膜
   を形成することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載の半導体装置の製造方法。