説明

半導体装置の製造方法

【目的】 トランジスタ(高周波半導体装置)のエミッタコンタクトホールの構造を改良し、このトランジスタの性能の向上をはかる。
【構成】 半導体基板上に第一の絶縁膜3を形成する工程と、前記第一の絶縁膜上にエッチング選択比が第一の絶縁膜より大きい第二の絶縁膜4を積層して形成する工程と、前記第二の絶縁膜に所望の開口部を設ける工程と、前記第一の絶縁膜に前記第二の絶縁膜をマスクとして前記第一の絶縁膜にエッチングを施し前記第二の絶縁膜開口部を含みこれよりも広い空洞部を形成する工程と、イオン注入を施して前記空洞部上の第二の絶縁膜の開口部周縁を半導体基板の側へ湾曲させて曲り部を形成する工程と、前記曲部を有する第二の絶縁膜4と前記半導体基板上に、不純物をドープした多結晶シリコン膜7を形成する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法に係わり、特に、高周波用電力シリコンバイポーラトランジスタのエミッタコンタクトホールの形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、高周波半導体装置の高性能化は目覚ましく、シリコンバイポーラトランジスタ(以下トランジスタと称する)は、浅い能動領域の形成や、パターン微細化等により、高性能化が図られてきた。特に、トランジスタのエミッタコンタクトホールの構造は、トランジスタの性能向上の重要な要素となっている。
【0003】以下、従来のトランジスタのエミッタコンタクトホールの形成方法について、図3および図4を用いて説明する。
【0004】コレクタ領域であるシリコン基板101の上面にベース領域102を形成し、このベース領域102上に第一の絶縁膜の二酸化シリコン膜103を1000オングストローム(以下Aと略記)、および第二の絶縁膜の窒化シリコン膜104を1000Aの各膜厚に積層して形成し、さらに、エミッタ領域形成予定部に開口を有するレジスト膜105を形成する(図3)。
【0005】次に、レジスト膜105をマスクとして、例えばドライエッチングにより窒化シリコン膜104に選択エッチングを施して開口部を形成し、さらに、前記窒化シリコン膜104をマスクとして弗化アンモニウムを用いて二酸化シリコン膜103に選択エッチングを施して、開口部を形成し、さらに、砒素(As)をイオン注入することにより、エミッタコンタクトホール内に露出しているベース領域102内にエミッタ領域106を形成する(図4(a))。
【0006】次に、エミッタバラスト抵抗として用いるAsをドープした多結晶シリコン膜(以下AsポリSi膜と称する)107を3000A形成し、さらに、エミッタ電極予定部に開口を有するCVDSiO2膜108を形成する(図4(b))。
【0007】次に、AsポリSi膜107に形成される電極金属層との接触抵抗を低減させるために、CVDSiO2膜108の開口部内に露出するAsポリSi膜107上にPtSi層109を形成し、さらに、Ti層、Pt層、Au層を順次積層して、エミッタ電極110を形成する(図4(c))。
【0008】この形成方法によれば、開口部の周辺の窒化シリコン膜と二酸化シリコン膜の構造は、開口部を完全に形成することが必要なことからオーバーエッチングぎみにせざるを得ず、庇状にならざるを得ない。このため、AsポリSi膜107のステップカバレッジは悪くなり、膜厚が異常に薄くなったり段切れしやすくなり、エミッタバラスト抵抗の増大や断線を生じやすいなどの欠点があった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】叙上の従来の製造方法には次にあげる問題点があった。
【0010】エミッタバラスト抵抗として用いるAsポリSi膜のエミッタコンタクトホール部のステップカバレッジの悪さにより、薄膜化や断切れを起こしエミッタバラスト抵抗の増大や、さらには断線が多発していた。
【0011】この発明は上記の欠点を排除するもので、コンタクトホール部周辺を構成する窒化シリコン・二酸化シリコン2層構造のうちの庇状になっている窒化シリコン膜をシリコン基板の方向に曲げて、AsポリSi膜の断切れを防止する半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板上に第一の絶縁膜を形成する工程と、前記第一の絶縁膜上にエッチング選択比が第一の絶縁膜より大きい第二の絶縁膜を積層して形成する工程と、前記第二の絶縁膜に所望の開口部を設ける工程と、前記第二の絶縁膜に前記第二の絶縁膜をマスクとして前記第一の絶縁膜にエッチングを施し前記第二の絶縁膜開口部を含みこれよりも広い空洞部を形成する工程と、イオン注入を施して前記空洞部上の第二の絶縁膜の開口部周縁を半導体基板の側へ湾曲させて曲り部を形成する工程と、前記曲部を有する第二の絶縁膜と前記半導体基板上に、不純物をドープした多結晶シリコン膜を形成する工程を含むことを特徴とする。
【0013】
【作用】本発明は、庇状になっている窒化シリコン膜にAsをイオン注入しアニールすることで、庇部をシリコン基板の方向に曲げ、この上に形成するAsポリSi膜のステップカバレッジを良好にし、上述の欠点を防ぐことができる。
【0014】
【実施例】以下、本発明の一実施例につき図面を参照して説明する。
【0015】図1および図2に一実施例の半導体装置の製造方法について、工程順にいずれも断面図で示す。
【0016】コレクタ領域のシリコン基板101の上面にベース領域102が設けられ、このベース領域102上に熱酸化を施し、膜厚1500Aの二酸化シリコン膜3を形成し、次に、減圧CVD法により、前記二酸化シリコン膜3とのエッチング選択比を大きくとれる窒化シリコン膜4を膜厚500A形成し、次いで、所定のパターンに形成されたレジスト膜5をマスクに、プラズマエッチング装置等を用いたドライエッチングによって、窒化シリコン膜4にパターニングを施す(図1(a))。
【0017】次に、前記窒化シリコン膜4をマスクに、二酸化シリコン酸3に対し弗化アンモニウムを用いて、窒化シリコン膜の開口部より大き目にオーバーエッチングを行うことにより窒化シリコン膜を庇状に形成する(図1(b))。例えば、弗化アンモニウムにより3min程度エッチングすると、窒化シリコン膜4の庇4aの幅は0.2μm程度となる。
【0018】次に、全面にAsをイオン注入をすることにより、窒化シリコン膜の庇4aをシリコン基板の方向に曲げると同時に、シリコン基板のベース領域102にエミッタ領域6を形成する(図1(c))。窒化シリコン膜の庇がシリコン基板の方向へ曲がるためのイオン注入の条件としては、Asの平均飛翔距離を窒化シリコン膜の1/2以上に設定する必要がある。例えば、Asの注入エネルギーを100KeV、注入量を3.5×1015cm-3とした場合、膜厚が500Aの窒化シリコン膜内での平均飛翔距離は360Aであった。この条件でのイオン注入後の窒化シリコン膜の庇はシリコン基板側に曲がっていた。
【0019】次に、全面に、減圧CVD法により、AsポリSi膜7を膜厚1500A形成し、次に、CVDSiO2膜8を膜厚3000A形成し、さらに、エミッタ電極予定部に開口を有するレジスト膜を設け、これをマスクに弗化アンモニウムを用いて、前記CVDSiO2膜8にエッチングを施す(図2(a))。
【0020】次に、例えば電子ビーム蒸着により、Pt層(図示せず)を厚さ300A被着し、500℃にて熱処理を施すことにより、前記エミッタ領域6上にPtSi層9を形成し、次に、Ti層、Pt層、Au層を積層して被着し、エミッタ電極10を形成する(図2(b))。
【0021】以上の製造方法には、次にあげる利点がある。
【0022】庇状になっている窒化シリコン膜にAsをイオン注入しアニールすることで、庇部分をシリコン基板の方向に曲げ、この上に形成するAsポリSi膜のステップカバレッジを良好なものにできる。
【0023】以上、この発明の一実施例として、シリコンバイポーラトランジスタのエミッタコンタクタホールの形成方法について説明したが、これに限定されるものではなく、半導体装置の厚い絶縁膜にコンタクトホールを形成する場合にも適用でき、同様の効果をもたらす。
【0024】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、AsポリSi膜を段切れなく形成できるので、AsポリSi膜の設計の自由度が増し、エミッタバラスト抵抗の最適化が容易に達成される。上記により、高周波特性の優れた半導体装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)〜(c)は本発明の一実施例に係る半導体装置の製造方法の一部を工程順に示すいずれも断面図。
【図2】(a)および(b)は本発明の一実施例に係る半導体装置の製造方法の一部工程を示すいずれも断面図。
【図3】従来例の半導体装置の製造方法の一部工程を示す断面図。
【図4】(a)ないし(c)は従来例の半導体装置の製造方法の一部を工程順に示すいずれも断面図。
【符号の説明】
3 103 二酸化シリコン膜
4 104 窒化シリコン膜
4a 窒化シリコン膜の庇
5 105 レジスト膜
6 106 エミッタ領域
7 107 AsポリSi膜
8 108 CVDSiO2
9 109 PtSi層
10 110 エミッタ電極
101 シリコン基板
102 ベース領域

【特許請求の範囲】
【請求項1】 半導体基板上に第一の絶縁膜を形成する工程と、前記第一の絶縁膜上にエッチング選択比が第一の絶縁膜より大きい第二の絶縁膜を積層して形成する工程と、前記第二の絶縁膜に所望の開口部を設ける工程と、前記第一の絶縁膜に前記第二の絶縁膜をマスクとして前記第一の絶縁膜にエッチングを施し前記第二の絶縁膜開口部を含みこれよりも広い空洞部を形成する工程と、イオン注入を施して前記空洞部上の第二の絶縁膜の開口部周縁を半導体基板の側へ湾曲させて曲り部を形成する工程と、前記曲部を有する第二の絶縁膜と前記半導体基板上に、不純物をドープした多結晶シリコン膜を形成する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開平6−77158
【公開日】平成6年(1994)3月18日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平4−229011
【出願日】平成4年(1992)8月28日
【出願人】(000003078)株式会社東芝 (54,554)