JPH03136325A - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体装置の製造方法に関し、詳しくは不
純物拡散を高精度で行うための方法に関するものである
。

〔従来の技術〕

従来より、半導体装置の製造では、トランジスタ素子や
抵抗素子などの形成のためなどに不純物をイオン注入し
、この注入した不純物を熱拡散させる技術が用いられて
いる。

０このような不純物拡散領・域の形成のための典型的な
先・行技術は第３図に示されている。先ず第３図（ａ）
に示すように半導体ｌの表面にたとえば膜厚６０００人
のシリコン酸化ｌＩ！２を形成する。そして第３図（ロ
）に示すようにシリコン酸化膜２の表面にレジスト３を
塗布し、このレジスト３に窓３ａを形成する０次に第３
図（Ｃ）に示すように、レジスト３をマスクとしたエツ
チングを行って、シリコン酸化膜２の前記窓３ａの部分
を除去し、この窓３ａの部分の半導体１の表面を露出さ
せる。

そして、レジスト３を除去した後に、第３１（ｄ）に示
すように、薄いシリコン酸化膜４を形成し、上記露出し
た半導体ｌの表面を被覆させる６次に、半導体ｌに向け
て薄いシリコン酸化膜４を貫通することができる加速エ
ネルギーを与えた不純物イオンを照射するようにしたイ
オン注入法により、第３図（ｅ）図示のように薄いシリ
コン酸化膜４の部分の半導体１の内部に不純物５を注入
する。この状態から高温処理を施すと、第３図（ｆ）図
示のように不純物５が拡散して不純物拡散層６が形成さ
れる。この状態からさらに第３図（９）に示すようにＣ
Ｖ　Ｄ　（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓ
ｉｔｉｏｎ　）法によりシリコン酸化膜７が形成される
。

上述のような先行技術における不純物拡散層６の形成の
ためのプロセスを特徴的に表せば、レジスト窓３ａの形
成 シリコン酸化膜２のエツチング ↓ イオン注入 という工程順になる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述のような先行技術による不純物拡散層の形成方法は
、あまり精度を必要としない通常のトランジスタの形成
などに適用される場合には問題がないが、不純物拡散層
を高い寸法精度で形成する必要がある場合には形成され
る素子の特性を良好なものとすることができない。すな
わち、たとえば半導体圧力センサなどでは、４本のゲー
ジ抵抗を不純物拡散により形成した拡散抵抗で構成した
ホイートストンブリッジが用いられるが、前記４木のゲ
ージ抵抗の抵抗ばらつきは極度に低く抑えられる必要が
ある。このような場合に、上述のような方法で拡散抵抗
を形成しても、不純物拡散層の寸法制御の精度に問題が
あり、所期の特性を有する半導体圧力センサを得ること
ができない。

すなわち、上述の先行波（ネｊにおいは、■シリコン酸
化膜２のエツチングの際に線幅にばらつきが生じるとと
もに、■シリコン酸化膜２は比較的大きな膜厚を有して
いるので窓３ａに臨むテーパー部の形状にばらつきが生
じる。さらにこれら■■に起因して、■イオン注入後の
不純物の熱拡散工程（第３図（ｆ））において、半導体
主面に平行な方向の拡散長にばらつきが生じることにな
る。このような原因から、不純物拡散層を高精度で形成
することができなかった。

この発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、不純物
拡散層を高精度で形成することができる半導体装置の製
造方法を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明の半導体装置の製造方法は、半導体表面に膜厚
２００−１０００人のシリコン酸化膜を形成し、 このシリコン酸化膜表面にレジスト膜をパターン形成し
、 このレジスト膜をマスクとして前記シリコン酸化膜を透
過することができる加速エネルギーで不純物イオンを注
入し、 前記レジスト膜をマスクとして前記シリコン酸化膜をエ
ンチングし、 前記半導体内に注入した前記不純物を熱拡散させること
を特徴とする。

〔作用〕

この発明の構成によれば、不純物の添加のためのイオン
注入はレジスト膜をマスクとし、薄いシリコン酸化膜（
２００〜１０００人）を透過させるようにして行われる
が、レジスト膜は高い寸法精度でパターン形成すること
ができるので、半導体へのイオン注入を高い寸法精度で
行うことができる。このイオン注入の後には上記レジス
ト膜をマスクとしたシリコン酸化膜のエツチングが行わ
れ、後工程におけるマスク合わせのためのマークが形成
されるが、シリコン酸化膜の膜厚は小さいので、このシ
リコン酸化膜のエツチング除去部分の縁部の形状に大き
なばらつきを生じさせることなく前記エツチングを良好
に行うことができる。

したがって、このシリコン酸化膜のエツチングの後の熱
拡散工程では、イオン注入された不純物の拡散が良好に
行われ、結果として高い精度で寸法制御が行われた不純
物拡散層が形成されることになる。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例の半導体装置の製造方法を
工程順に示す断面図である。先ず第１図（ａ）に示すよ
うに半導体１１の表面に膜厚２００〜１０００人の薄い
シリコン酸化膜１２を形成する。

次に第１図（ロ）に示すようにレジスト１３を塗布し、
フォトリソグラフィ法を用いてレジスト１−３に窓１３
ａを形成する。

次に第１図（Ｃ）に示すように、レジスト１３をマスク
として、シリコン酸化膜１２を透過することかできる加
速エネルギーを与えた不純物イオンを半導体１１に向け
て照射するようにしたイオン注入法により、窓１３ａの
部分の半導体１１に不純物１５を注入する。

そして、第１図（ｄ）に示すように、レジスト１３をマ
スクとしたエツチングにより、窓１３ａの部分のシリコ
ン酸化膜１２をエツチング除去する。

この工程は、後工程におけるマスク合わせのためのパタ
ーンを明確に形成する目的で行われる。

次に第１図（ｅ）図示のように、不純物１５の熱拡散が
行われて、不純物拡散層１６が形成される。

そして、第１図（ｆ）に示すように、ＣＶＤ法によって
表面にシリコン酸化膜１７が形成される。

上述のようなこの実施例における不純物拡散層１６の形
成のためのプロセスは、特徴的には次のように表すこと
ができる。

レジスト窓１３ａ形成 ■ イオン注入 ■ シリコン酸化膜１２のエツチング 上述のようなこの実施例の方法では、レジスト１３をマ
スクとしてイオン注入を行っており、レジスト１３は高
い寸法精度でパターン形成することができるので、不純
物！５の注入は高い寸法ｔ＋を度を有して行われる。ま
た、シリコン酸化膜１２のエツチングは不純物１５の注
入後にレジスト１３をマスクとして行われ、このシリコ
ン酸化Ｍ１１２の膜厚は小さいのでエツチング工程にお
ける寸法精度は良好であり、テーパ一部の形状に大きな
ばらつきが生じることもない、このようにしてこの実施
例によれば、イオン注入およびシリコン酸化膜１２のエ
ツチングが高精度で行われる結果、不純物拡散層１６は
高い寸法精度で形成されることになる。さらにシリコン
酸化膜１２の膜厚が小さいので、このシリコン酸化膜１
２のエツチングのために生じる段差２１　（第１図（ｆ
）参照、）が小さくなるという利点もある。

次に試験例に関して説明する。半導体（１１）として、
Ｎ型シリコンウェハが用いられ、その（１００）面に膜
厚５００人のシリコン酸化膜（１２）を熱酸化法により
形成した。レジスト（１３）にはポジレジストを用いた
。そして、ホイートストンブリッジを拡散抵抗（ゲージ
抵抗）によりシリコンウェハ上に形成すべく、フォトリ
ソグラフィ法により幅１０μｍ、長さ ２００μｍの線状の窓（１３ａ）の４本ずつの組を前記
レジスト（１３）に多数形成した。

このレジスト（１３）をマスクとして不純物（１５）と
してポロンをイオン注入した。ドーズ量はＩ　Ｘ　１０
　”ＣＩ−一加速エネルギーはシリコン酸化膜（１２）
を充分に貫通し得る７０ｋｅＶとした。

イオン注入後、上記レジスト（１３）をマス、りとして
弗酸系の液で窓（１３ａ）の部分のシリコン酸化膜（１
２）をエツチング除去し、こψ窓（１３ａ）からシリコ
ンウェハ（半導体１１）を露出させた。

そして高温で上記不純物（１５）を熱拡散させた。

この後ＣＶＤ法により、シリコン酸化膜（１７）を堆積
させた。

そして、電気的コンタクト部を形成するために、ＣＶＤ
法によるシリコン酸化膜（１７）に窓を形成し、この窓
から露出した不純物拡散７！　（１６）に接続するアル
ミニウム電極を蒸着法により形成した。

なお、４本のゲージ抵抗により構成したブリッジは、各
ゲージ抵抗の抵抗値の測定を独立に行うことができるよ
うに、完全な閉即路とはせずにゲージ抵抗以外の接続部
分で便宜的に一箇所だけ切断しておいた。

最後に、各ブリッジを形成する４本のゲージ抵抗の抵抗
値を測定し、そのばらつきを評価した。

その結果が第２図において曲線Ｌ１で示されている。こ
の第２図において、横軸はゲージ抵抗の抵抗値Ｒのその
平均値Ｒ１からのずれΔＲを、前記平均値Ｒ１で除して
さらに１００を乗したものであり、縦軸は頻度を示して
いる。また曲線Ｌ２は、第３図に示された従来技術によ
り上述のようなゲージ抵抗を形成した場合の対応する測
定結果である。

この第２図から理解されるように、この実施例に従って
形成したゲージ抵抗ではその抵抗値のばらつきが格段に
低減されており、この結果からこの実施例によれば、不
純物拡散層を高い寸法精度を有して形成できることが理
解される。

なお、この発明の方法は、はとんど全ての個別半導体、
および半導体集積回路ならびに大規模集積回路に対して
適用することができる。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明の半導体装置の製造方法によれば
、薄いシリコン酸化膜を介しレジスト膜をマスクとして
イオン注入を行うことにより半導体に不純物が注入され
るので、この不純物は良好な精度で所望の位置に注入さ
せることができる。

そしてこの不純物の注入の後に前記シリコン酸化膜のエ
ツチングが行われるが、その膜厚が小さいので前記エツ
チングは大きなばらつきを生しさせることなく行うこと
ができる。このようにして、不純物の注入およびシリコ
ン酸化膜のエツチングが高精度で行われるようになるの
で、シリコン酸化膜のエツチングの後の熱拡散工程にお
ける不純物の拡散を良好に行わせて、高い精度で寸法制
御が行われた不純物拡散層を形成することができるよう
になる。

また、この発明の方法ではシリコン酸化膜の膜厚が小さ
いので、このシリコン酸化膜のエツチングにより生じる
表面の段差が小さくなる（２００〜１０００人）という
利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の半導体装置の製造方法を
工程順に示す断面図、第２図は本件発明者による実験結
果を示す回、第３図は従来技術を示す断面図である。 １１・・・半導体、１２・・・シリコン酸化膜、１３・
・・レジスト、１５・・・不純物、１６・・・不純物拡
散層第１図 （ａ） ３ａ １２ 第 ３ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　半導体表面に膜厚２００〜１０００Åのシリコン酸化
   膜を形成し、 このシリコン酸化膜表面にレジスト膜をパターン形成し
   、 このレジスト膜をマスクとして前記シリコン酸化膜を透
   過することができる加速エネルギーで不純物イオンを注
   入し、 前記レジスト膜をマスクとして前記シリコン酸化膜をエ
   ッチングし、 前記半導体内に注入した前記不純物を熱拡散させること
   を特徴とする半導体装置の製造方法。