JPH02278725A - 半導体装置及びその製造方法 - 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】 （イ）産業上の利用分野 この発明は、半導体装置及びその製造方法に関する。さ
らに詳しくは、改良されたコンタクト部を有する電極か
らなる半導体装置及びその製法に関する。

（ロ）従来の技術 従来の半導体装置は、第５図に示すように、予めロコス
酸化膜２２とソース２４、ドレイン２５及びゲート２３
からなる素子が形成されたシリコン基１ｆ２１の上に、
熱酸化法によるシリコン酸化物絶縁＠２６とＣＶＤ法に
よる不純物がドーピングされていないケイ酸ガラス絶縁
膜（ＮＳＣ）２７及び不純物がドーピングされｔケイ酸
ガラス絶縁膜（ＢＰＳＧ）２８を順次積層して三層から
なるシリフン酸化物系絶縁層を形成し、第６図に示すよ
うに、この絶縁層をホトレジスト工程により所定のパタ
ーンに窓開けをしたレジスト層２９をマスクとしてウェ
ットエツチングとプラズマエツチングに付すことにより
素子のコンタクト部３０の窓開けをし、このコンタクト
部３０と結合し、かつ前記絶縁層を貫通する電極を形成
して作製されている。

（ハ）発明か解決しようとする課題 前記従来の半導体装置は、その製造工程においてＣＶＤ
法によって積層されたケイ酸ガラス絶縁膜が膜厚のバラ
ツキを有するため、コンタクト形成用のプラズマエツチ
ングを行う際、かなりのオーバーエツチングを必要とす
る。この際、窓開けをした部分のシリコンにダメージが
入ったり、かなり掘れたりする欠点かある。これにより
、例えば作製されｆニバイボーラＮ　Ｐ　Ｎ　トランジ
スタは低電流特注の悪化やコレクターエミッタ間の耐圧
劣化がおこる。その池の素子についても、電流リークや
耐圧劣化という問題がある。

この発明は、前記の問題を解決するためになされたもの
であって、ケイ酸ガラス絶縁膜に膜厚のバラツキを宵し
ていてら、コンタクト形成用のプラズマエツチングを行
う際、はとんどオーバーエツチングが起らず、窓開けを
したコンタクト部分のシリコンにダメージが入らない半
導体装置及びその製造方法を提供しようとするものであ
る。

（ニ）課題を解決するための手段 この発明によれば素子が形成されたシリコン基板上にシ
リコン酸化物絶縁膜と非酸化物系絶縁膜及び不純物がド
ーピングされていないケイ酸ガラス絶縁膜を介在するか
せずして不純物がドーピングされたケイ酸ガラス絶縁膜
が順次積層された絶縁層からなり、この絶縁層を貫通し
、かつ前記素子のコンタクト部と結合した電極を有する
半導体装置が提供される。

この発明の半導体装置は、例えば予め、素子が形成され
たシリコン基板上に、シリコン酸化物絶縁膜と非酸化物
系絶縁、嘆を、＠次積層し、不純物がドーピングされて
いないケイ酸ガラス絶縁膜を介在さすかさせずして不純
物がドーピングされたケイ酸ガラス絶縁膜を積層し、更
にレジスト膜を形成し、この後に電極の形成を意図する
領域のレジスト膜を除去し、残りのレジスト膜をマスク
として＋ＷＲケイ酸ガラス絶縁膜をガラス溶解性液によ
って一部エッチングし、次に残りのケイ酸ガラス絶碌儂
をノリコン酸（ヒ物用ガスを用いたプラズマによりエツ
チングし、次に前記非酸化物系絶縁膜を非酸化物系絶縁
物用ガスを用いたプラズマによりエツチングし、更に前
記ソリコノ酸化物絶縁膜を再びシリコン酸化物用ガスを
用いたプラズマによりエツチングして前記素子のコンタ
クト部を窓開けし、このコンタクト部と結合した電極を
形成することによって製造することができろ。

この発明においては、予め素子が形成されたシリコン基
板上に、シリコン酸化物絶縁膜と非酸化物系絶縁膜を順
次積層し、不純物がドーピングされていないケイ酸ガラ
ス絶縁膜を介在させるかさせずして不純物かドーピング
されたケイ酸ガラス絶縁膜を積層する。前記素子は、半
導体メモリ、マイクロプロセッサ等の半導体装置に用い
られる素子であり、例えばバイポーラＮＰＮトランジス
タ、電界効果トランジスタ、キャパシター、レジスタ等
を公知の方法によってシリコン基板に形成して用いるこ
とができる。前記シリコン酸化物絶縁膜は、前記素子を
絶縁するためのものであって、前記素子の電極形成退院
のプラズマエツチングにおける素子のコンタクト部のオ
ーバーエツチングを防ぐために、膜厚が、通常２００〜
５００人で均一であるのが好ましく、例えば前記シリコ
ン基板を、通常９００〜１０５０℃に加熱して熱酸化に
よって作製することができろ。前記非酸化物系絶縁膜は
、前記素子の電極形成退院のプラズマエツチングを前記
ノリコン酸化物絶縁膜の上面で精度よく止めるためのら
のであって、ノリコン酸化物用ガスを用いたプラズマエ
ツチングに対して除去されにくいものがよく、例えば多
結晶シリコン膜、窒化ンリコン膜等を用いることができ
る。またこの非酸化物系絶縁膜は、通常５００−１００
０人の膜厚のものを用いることができる。この非酸化物
系絶縁膜は、多結晶シリコンを用いる場合は、例えばス
パッタリング法、ＣＶＤ法等によって作製することがで
き、窒化シリコンを用いる場合は、例えばスパッタリン
グ法、ＣＶＤ法等によって作製することができる。前記
不純物がドーピングされていないケイ酸ガラス膜は、前
記非酸化物系絶縁膜として多結晶ンリコン膜を採用する
場合に用いるのがよく、この上に形成される不純物がド
ーピングされたケイ酸ガラス膜から多結晶シリコン膜へ
の不純物の拡散を防ぐことができる。前°記不純物がド
ーピングされたケイ酸ガラス絶縁膜は、電極配線の下地
として用いることができるように表面が平坦な絶縁膜を
形成するためのものであって、例えばＣＶＤ法によって
形成したＢＰＳＧ　（不純物としてＢ及びＰがドーピン
グされたケイ酸ガラス）絶縁膜、ＰＳＧ　（不純物とし
てＰがドーピングされたケイ酸ガラス）絶縁膜等を用い
ることができる。この不純物がドーピングされたケイ酸
ガラス絶縁膜は、少くとらその表面を平坦にしうる厚さ
を育するのがよく、通常６０００〜９０００人の厚さの
ものを用いることができる。

この発明においては、更にレジスト膜を形成し、この後
に電極の形成を意図する領域のレジスト膜を除去する。

前記レジスト膜は、電極の形成を意図する領域の前記シ
リコン酸化物絶縁膜、非酸化物系絶縁膜及びケイ酸ガラ
ス絶縁膜からなる絶縁層を貫通するようにエツチングし
て前記素子のコンタクト部に窓開けをするためのマスク
材であって、レジスト材料の塗布液を、例えばスピンコ
ード法によって塗布し、乾燥し、プリベークして塗膜を
形成し、更に所定のパターンにエネルギー線を照射し、
現像液によって電極の形成を意図する領域のレジスト膜
を除去して形成し、この残りのレジスト膜を用いること
ができる。

この発明においては、府記残りのレジスト膜をマスクと
して前記ケイ酸ガラス絶＠ｌ！をガラス溶解性液によっ
て一部エッチングする。前記ガラス溶解性液は、前記ケ
イ酸ガラス絶縁膜を、通常２０００〜５０００．４だけ
一部等方性エッチングするためのらのであって、例えば
フッ酸系溶液を用いることができる。

この発明においては、次に残りのケイ酸ガラス絶縁膜を
シリコン酸化物用ガスを用いたプラズマによりエツチン
グする。前記シリコン酸化物用ガスは、ノリコン酸化物
をプラズマによってエツチングするためのプラズマの原
料ガスであって、例えば前記ケイ酸ガラス絶縁膜を選択
的によくエツチングでき、前記非酸化物系絶縁膜をほと
んどエツチングしないものがよく、例えばＣＦ、、ＣＨ
Ｆ３等を用いることができる。

この発明においては、次に前記非酸化物系絶縁膜を非酸
化物系絶縁物用ガスを用いたプラズマによりエツチング
する。前記非酸化物系絶縁物用ガスは、非酸化物系絶縁
物をプラズマによりエツチングするｆこめのプラズマの
原料ガスであって、例えば前記多結晶ンリコン、窒化シ
リコン等の非酸化物系絶縁物を選択的によくエツチング
でき、前記シリコン酸化絶縁膜をほとんどエツチングし
ないものがよく、例えばＮＦｓ、ＳＦａ、塩素系ガス等
から適宜選定して用いることができる。

この発明においては、更に前記シリコン酸化物絶縁膜を
再びシリコン酸化物用ガスを用いたプラズマによりエツ
チングして前記素子のコンタクト部を窓開けする。この
エツチングは、膜厚が比較的薄くかつ均一に形成された
シリコン酸化物絶縁膜を、その下層の前記素子のコンタ
クト部をオーバーエツチングすることな（除去するため
のらのであって、予め前記シリコン酸化膜の膜厚を測定
し、前記シリコン酸化物用ガスを用いたプラズマにより
エツチング深さを制御して前記素子のコンタクト部の窓
開けを行うことができる。

この発明においては、前記コンタクト部に、例えば選択
ＣＶＤｅによって、例えばＡＩ−１％Ｓｉを堆積してこ
のコンタクト部と結合した電極を形成し半導体装置を製
造することができろ。

（ホ）作用 非酸化物系絶縁膜がこの上に形成されたケイ酸ガラス絶
縁膜を除去する工程でオーバーエツチングを防止し、こ
の下に形成された薄く均一なシリコン酸化物絶縁膜がこ
の非酸化物系絶縁膜を除去する工程でオーバーエツチン
グを防止しかつこのシリコン酸化物絶縁膜のエツチング
深さの制御を容易にする。

（へ）実施例 この発明の実施例を図を用いて説明する。

まず、第２図に示すように、予め公知の方法によってロ
コス酸化膜２とソース４、ドレイン５及びゲート３から
なる素子が形成されたシリコン基ｔｉｔの上に、熱酸化
法によって３００人のシリコン酸化物絶縁膜６を形成す
る。次に、Ｓ　ｉ　Ｃ１ａ及びＮ　Ｈ３を用いたＣＶＤ
法によって膜厚１０００人の窒化シリコン絶縁１１１７
を形成する。更に、ＣＶＤ法によって膜厚７５００人の
ＢＰＳＧ絶碌膜８を堆積する。次に、第３図に示すよう
にノボラックレジン−〇−キノンジアジド化合物をベー
スとしたホトレジスト材料の塗布液をスピンコード法に
よって塗布し、乾燥し、プリベークし、所定のパターン
に露光（波長３８０ｎｍ）　ｔ、　、アルカリ性現象液
によって現像して所定パターンに窓開けされたレジスト
膜９を形成する。この後に、前記レジスト＠９をマスク
として、フッ酸系バッファエッチャントを用いた等方性
エツチング法によりＢＰＳＧ絶縁膜８の上部３５００人
を除去する。次にＣＦ、を主体とする混合ガスを用いた
プラズマにより、残りのＢＰＳＧＭｍｌ［８をエツチン
グし、窒化シリコン絶縁膜７に達してエツチングがあま
り行なわれなくなったところでこのエツチング操作を止
める。次に、第４図に示すようにＮ　Ｆ　３を主体とす
る混合ガスを用いたプラズマにより窒化ンリコン絶縁膜
５をエツチングしシリコン酸化物絶縁＠６に達してエツ
チングがあまり行なわれなくなったところでこのエツチ
ング操作を止める。この次に再びＣＦ、を主体とする混
合ガスのプラズマにより膜厚３００人の比較的均一なシ
リコン酸化物絶縁膜６をエツチングし、素子のコンタク
ト部ｌＯに達したところでこのエツチング操作を止める
。この開口された素子のコンタクト部は、拡大して検査
したところ、オーバーエツチングが少なく、ダメージが
無く加工精度の優れたものであることを確認した。次に
、第１図に示すように、この開口されたコンタクト部に
選択ＣＶＤ法によってＡＩ　−Ｓｉを堆積し、素子のコ
ンタクト部１０と結合した電極２を形成し、半導体装置
を作製した。得られた半導体装置は、電流リークが無く
耐圧性に浸れていること確認した。

（ト）発明の効果 この発明によれば、素子のコンタクト形成用のエツチン
グをプラズマによって行う際、はとんどオーバーエツチ
ングを必要とせず窓開けをした部分のシリコンにダメー
ジが入らない半導体装置及びその製造方法を厖供するこ
とが楚きる。また、例えば低電流特性及びコレクターエ
ミッタ間の耐圧性に浸れたバイポーラＮ　Ｐ　Ｎ　トラ
ンジスタを有する半導体装置及びその製造方法をＩＩＪ
４することかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の実施例において作製した半導体装
置の説明図、第２図〜第４図は、この発明の実施例で作
製した半導体装置の製造工程の説明図、第５図〜第６図
は、従来の半導体装置の製造工睨の説明図である。 ｌ・・・ンリコン基板、　　２・・・ロコス酸化膜、３
・・・ゲート、 ４・・・ソース、　　　　　５・・・ドレイン、６・・
・シリコン酸化物絶縁膜、 ７・・・窒化シリコン絶縁膜、 ８・・・ＢＰＳＧ絶碌膜、９・・・レジスト膜、１０・
・・コンタクト部、　　１１・・・電極Ｍ 瑣Ｊ 閃 タ　２　Ｎ ＋４３ 図 第

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、素子が形成されたシリコン基板上にシリコン酸化物
   絶縁膜と非酸化物系絶縁膜及び不純物がドーピングされ
   ていないケイ酸ガラス絶縁膜を介在するかせずして不純
   物がドーピングされたケイ酸ガラス絶縁膜が順次積層さ
   れた絶縁層からなり、この絶縁層を貫通し、かつ前記素
   子のコンタクト部と結合した電極を有する半導体装置。 ２、予め、素子が形成されたシリコン基板上に、シリコ
   ン酸化物絶縁膜と非酸化物系絶縁膜を順次積層し、不純
   物がドーピングされていないケイ酸ガラス絶縁膜を介在
   さすかさせずして不純物がドーピングされたケイ酸ガラ
   ス絶縁膜を積層し、更にレジスト膜を形成し、この後に
   電極の形成を意図する領域のレジスト膜を除去し、残り
   のレジスト膜をマスクとして前記ケイ酸ガラス絶縁膜を
   ガラス溶解性液によって一部エッチングし、次に残りの
   ケイ酸ガラス絶縁膜をシリコン酸化物用ガスを用いたプ
   ラズマによりエッチングし、次に前記非酸化物系絶縁膜
   を非酸化物系絶縁物用ガスを用いたプラズマによりエッ
   チングし、更に前記シリコン酸化物絶縁膜を再びシリコ
   ン酸化物用ガスを用いたプラズマによりエッチングして
   前記素子のコンタクト部を窓開けし、このコンタクト部
   と結合した電極を形成することを特徴とする半導体装置
   の製造方法。