JPH053165A - 半導体装置とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高周波特性上、信頼性上、品質管理上適した
半導体装置とその製造方法を得る。 【構成】 イオン注入前酸化膜３２を３００〜１２００
オングストロームで形成し、ポジ型レジスト８１を１．
０μｍ塗布し、両者を選択的に除去することでエミッタ
パターン７を形成し、イオン注入前酸化膜３２とポジ型
レジスト８１とをマスクとしてヒ素（Ａｓ）イオン注入
を行い、その後ポジ型レジスト８１を除去する。 【効果】 ヒ素（Ａｓ）イオン注入のマスクとして酸化
膜を用いないので、酸化膜が残置することがなく、コン
タクト孔における酸化膜の膜厚を低減し、異なるコンタ
クト孔における酸化膜の膜厚差をも低減する。

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及びその製造
方法に関し、特にコンタクト孔の形成と、電極の形成を
容易にする技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１１〜図２０は従来の高周波高出力シ
リコントランジスタの構造とその製造方法について説明
したものである。

【０００３】図１１において、１はＮ型サブストレート
層、２はＮ型サブストレート層１上に形成されたＮ型エ
ピタキシャル層、３はＮ型エピタキシャル層２上に形成
された酸化膜を示す。

【０００４】図１２において、４は写真製版技術により
酸化膜３を選択的に除去して形成されたエミッタバラン
ス抵抗パターンである。トランジスタの動作の高周波
化、高出力化が進むにつれエミッタ周囲長は長く、エミ
ッタ電極は十本ないし数百本にも分割されるのが普通で
ある。しかしながら、エミッタ電極を分割すればするほ
ど各エミッタ電極に流れる電流にバラツキが生じ、一部
の電極に電流が集中し、電極の損焼が発生する。この様
な不具合を防ぐために、各エミッタ電極にはエミッタバ
ランス抵抗を挿入して、電流のコントロールを行なうの
である。エミッタバランス抵抗形成にはイオン注入によ
りホウ素（Ｂ）を注入する。この際にダメージ等を緩和
するためにイオン注入前酸化膜３１を１００オングスト
ローム〜１０００オングストローム程度の膜厚で設け
る。

【０００５】図１３はイオン注入後に１１００℃前後の
高温で熱処理し、エミッタバランス抵抗層４１を形成し
たところを示す。さらに写真製版技術により酸化膜３を
選択的に除去してベースパターン５を形成する（図１
４）。次にベース形成時のイオン注入のダメージ等を緩
和するため、イオン注入前酸化膜３２をベースパターン
５上に１００オングストロームから１０００オングスト
ローム程度の膜厚で形成する。これを介してホウ素
（Ｂ）をイオン注入し、１０００℃前後の温度により熱
処理し、ベース領域５１を形成する（図１５）。

【０００６】次にエミッタ領域形成のためのイオン注入
のマスクを形成するため、酸化膜６をＣＶＤ技術により
全面に３０００オングストローム〜５０００オングスト
ローム程度形成する。そして酸化膜６との密着力が強い
ネガ型レジスト（例えば「ＯＭＲ８３」（商品名））を
全面に塗布する。この後、写真製版技術により酸化膜６
を選択的にエッチングしてエミッタパターン７を形成す
る（図１６）。この後ホトレジスト８３を除去する。

【０００７】次にエミッタパターン７においてヒ素（Ａ
ｓ）をイオン注入し、１０００℃前後の温度で熱処理す
ることによってベース領域５１とは反対の導電型のエミ
ッタ領域７２を形成する。更にＣＶＤ技術により酸化膜
を６１を２０００オングストローム〜３０００オングス
トローム程度形成する（図１７）。この様にして、不純
物層間の接合の形成が終了するが、半導体装置として使
用するためにはエミッタバランス抵抗層４１、ベース領
域５１、エミッタ領域７２のそれぞれから電極を取り出
すためのコンタクト孔を形成する必要がある。

【０００８】エミッタバランス抵抗層４１上での酸化膜
の総厚は、イオン注入前酸化膜３１と、エミッタパター
ン７を形成するための酸化膜６及びコンタクト孔形成の
ための酸化膜６１の厚さが合計されて５１００オングス
トロームから９０００オングストロームの厚さとなる。
ベース領域５１上の酸化膜の総厚も同様にして、５１０
０オングストロームから９０００オングストロームの厚
さとなる。一方、エミッタ領域７２上では酸化膜はコン
タクト孔形成のための酸化膜６１のみであり、その厚さ
は２０００オングストローム〜３０００オングストロー
ムとなる。

【０００９】したがって、図１８に示すようにホトレジ
スト８４を塗布して写真製版技術により各領域にコンタ
クト孔を形成しようとする際には、酸化膜６１の厚さ分
だけエッチングした時点でエミッタコンタクト孔７３に
おいてエミッタ領域７２が露呈するのに対し、エミッタ
バランス抵抗層４１上のエミッタバランス抵抗コンタク
ト孔４２やベース領域５１上のベースコンタクト孔５２
には酸化膜６、３１、（または酸化膜３２）が残置して
いる。

【００１０】もし、ベースコンタクト孔５２やエミッタ
バランス抵抗コンタクト孔４２上の膜厚の厚い酸化膜６
などが除去されるまでエッチングすると、エミッタコン
タクト孔７３においてはオーバエッチングとなり、エミ
ッタ領域７２付近までサイドエッチングされ、ベース・
エミッタ間耐圧（ＢＶ_EBO ）でのリーク電流が増大し、
特性が劣化する。

【００１１】そこで、図１８に示すようにエミッタ領域
が露呈した段階で、一旦酸化膜のエッチングを止め、全
面に再度ホトレジスト８５を塗布し、エミッタコンタク
ト孔７３をホトレジスト８５で被覆する。そして写真製
版技術によりホトレジスト８５を選択的に除去し、残置
したホトレジスト８５をマスクとした酸化膜６、３１、
３２のエッチングによって新たにエミッタバランス抵抗
コンタクト孔４３をエミッタバランス抵抗コンタクト孔
４２の上部に、ベースコンタクト孔５３をベースコンタ
クト孔５２の上部に、それぞれ形成する。但しマスク合
わせズレ等によるコンタクトパターンの縮小等でエミッ
タバランス抵抗値の変動がない様にするため、初回のコ
ンタクトパターンより大きめのパターンを以てレジスト
８５を選択的に除去する（図１９）。

【００１２】この後、ホトレジスト８４，８５を除去
し、電極とのオーミック抵抗を下げるために白金シリサ
イド層９を設け、高周波トランジスタの様に浅い接合に
おける電極金属のつきぬけによるリーク電流の増大や、
短絡を防ぐためにバリアメタル１０を形成する。この後
電極膜を設け、パターニングしてエミッタバランス抵抗
電極４４、ベース電極５４、エミッタ電極７４を形成し
て素子が完成する（図２０）。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な方法では、酸化膜６、３１、３２のエッチングにおい
て（図１９）、ホトレジスト８４は酸化膜６１のエッチ
ングを経験しているため（図１８）その耐エッチャント
性が劣化しており、サイドエッチングを許してしまう。
そのため、ベース領域５１、エミッタバランス抵抗層４
１の露呈する寸法が設計値より広めとなったり、ウェハ
面内やバッチ内でパターン幅のバラツキが大きくなり、
素子の高周波特性のバラツキを招くという問題がある。

【００１４】またエミッタバランス抵抗コンタクト孔４
３やベースコンタクト孔５３においては残置する酸化膜
厚が厚いため、電極膜を設けた時に（図２０）段差部１
１での電極膜厚が平坦部に比べ薄く形成され、高出力ト
ランジスタの様な大電力素子では運転中に電極の欠損や
損焼等による不具合が発生するなど信頼性での問題点が
大きいなどの問題がある。

【００１５】本発明はこの様な従来の欠点を解決するた
めになされたもので、サイドエッチングによるコンタク
トパターンのバラツキや、酸化膜段差部での電極膜厚の
減少がなく、高周波特性上、信頼性上、品質管理上優れ
た半導体装置とその製造方法を提供することを目的とす
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この発明の半導体装置は
複数のコンタクト孔を有し、コンタクト孔における絶縁
膜の膜厚は４２００オングストローム以下であり、互い
に異なるコンタクト孔における前記膜厚の差は１２００
オングストローム以下である。

【００１７】この発明の半導体装置の製造方法は、半導
体基板上に３００オングストロームから１２００オング
ストロームの厚さの第１の絶縁膜を形成する工程と、前
記第１の絶縁膜上にイオン化不純物に対してその導入を
阻止するホトレジストを形成する工程と、前記第１の絶
縁膜及び前記ホトレジストを選択的に除去して開口を形
成し、前記半導体基板の一部を露呈する工程と、前記開
口を介し前記イオン化不純物を前記半導体基板に選択的
に導入して半導体領域を形成する工程と、前記ホトレジ
ストを除去する工程と、２０００オングストロームから
３０００オングストロームの厚さの第２の絶縁膜を形成
する工程と、前記第２の絶縁膜を選択的に除去して前記
半導体領域の一部を露呈することにより第１のコンタク
ト孔を、前記第１，第２の絶縁膜を選択的に除去して前
記半導体基板の一部を露呈することにより第２のコンタ
クト孔をそれぞれ形成する工程と、前記第１のコンタク
ト孔及び前記第２のコンタクト孔に電極材料を形成する
工程とを備える。

【００１８】

【作用】イオン化不純物の導入を阻止するホトレジスト
は３００オングストロームから１２００オングストロー
ムの膜厚の第１の絶縁膜と相俟ってイオン化不純物の導
入を阻止し、その後容易に除去されるので、イオン化不
純物の導入を阻止する絶縁膜が不要となり、コンタクト
孔における絶縁膜の膜厚差を低減する。これによりコン
タクト孔における絶縁膜の膜厚を４２００オングストロ
ーム以下に、互いに異なるコンタクト孔における前記膜
厚の差を１２００オングストローム以下にすることがで
き、コンタクト孔の段差部の電極部が薄くなることを防
ぐ。

【００１９】

【実施例】以下本発明の一実施例を図１から図１０につ
いて説明する。図１から図４までの工程は従来の工程の
図１１から図１４と同一である。

【００２０】次にベース形成のためのイオン注入の際に
ダメージ等を緩和するためのイオン注入前酸化膜３２を
ベースパターン５上に形成する。但し、後に述べるエミ
ッタ領域形成に際して不純物の導入を阻止するレジスト
の働きを助けるため、その膜厚を３００オングストロー
ムから１２００オングストロームとする。そしてホウ素
（Ｂ）をイオン注入し、１０００℃前後の熱処理を行な
ってベース領域５１を形成する（図５）。

【００２１】この後ホトレジスト８１を膜厚１．０μｍ
以上で全面に塗布する。ここでホトレジスト８１は、次
に行うエミッタ領域形成のためのイオン注入におけるイ
オン化不純物であるヒ素（Ａｓ）イオンの阻止効果を有
し、焼付解像力の良いポジ型レジスト（例えば「ＯＦＰ
Ｒ８００」（商品名））を用いる。そして写真蝕刻技術
により、ホトレジスト８１と酸化膜３２を選択的に除去
し、エミッタパターン７を形成する。次に不純物として
ヒ素（Ａｓ）をイオン注入し、ヒ素注入層７１を形成す
る。前述したようにホトレジスト８１はヒ素（Ａｓ）イ
オンの阻止効果があり、更に酸化膜３２が設けられてい
るため、ヒ素（Ａｓ）イオンはエミッタパターン７以外
の領域には注入されない（図６）。この後ホトレジスト
８１はレジストリムーバーにより容易に除去される。即
ち従来の技術と比較して、図１６の酸化膜６に相当する
層は残置しない。

【００２２】この後１０００℃前後の温度で熱処理する
ことにより、ヒ素注入層７１からエミッタ領域７２を形
成し、次にＣＶＤ技術により酸化膜６１を２０００オン
グストローム〜３０００オングストローム形成し、高周
波高出力シリコントランジスタの接合の形成を終る（図
７）。ここでエミッタバランス抵抗層４１、ベース領域
５１、エミッタ領域７２のそれぞれの上部に設けられた
酸化膜の膜厚差は酸化膜３２の膜厚と等しく、１２００
オングストローム以下に抑えることができる。

【００２３】次に各領域に配線を設けるためホトレジス
ト８２（例えばホトレジスト８１と同一のもの）を塗布
し、写真製版技術によりこれを選択的に残置する。更に
これをマスクとして酸化膜６１のエッチングを行い、エ
ミッタバランス抵抗層４１上にエミッタバランス抵抗コ
ンタクト孔４２を、ベース領域５１上にベースコンタク
ト孔５２を、エミッタ領域７２上にエミッタコンタクト
孔７３をそれぞれ形成する。但し酸化膜厚が一番薄いエ
ミッタコンタクト孔７３上の酸化膜厚が５００オングス
トローム前後残る程度まで先ず一旦ドライエッチングす
る（図８）。このようにドライエッチングを適用すると
サイドエッチングが少なく、設計値通りのパターンが形
成できる利点がある。またホトレジスト８２にもポジ型
レジストを用いた場合には、ネガ型レジストに比べウェ
ットエッチングに対する耐性が弱いのでドライエッチン
グを適用することが望ましい。

【００２４】次に図９に示すように酸化膜の一番厚い、
エミッタバランス抵抗層４１上の酸化膜（あるいはベー
スコンタクト孔５２上の酸化膜）が除去されるまでウェ
ットエッチングする。この場合エミッタバランス抵抗層
４１上の酸化膜（あるいはベースコンタクト孔５２上の
酸化膜）の膜厚とエミッタ領域７２上の酸化膜の膜厚と
の差は１２００オングストローム以下のため、従来の場
合のようなエミッタコンタクト孔７３におけるサイドエ
ッチング等の問題もない。従って従来の場合のようなホ
トレジスト８５による再度のパターニング（図１９）は
必要ない。

【００２５】この後不要となったホトレジスト膜８２を
除去し、電極金属とのオーミック抵抗を低く安定にする
ために白金シリサイド層９を形成し、バリアメタル１０
を形成し、ベース電極５４、エミッタ電極７４を形成
し、高周波高出力シリコントランジスタが完成する（図
１０）。

【００２６】この様にして製造した高周波高出力シリコ
ントランジスタでは、コンタクト孔の酸化膜厚の段差
は、酸化膜３の膜厚と酸化膜３１（または酸化膜３２）
の膜厚の合計であり、最大４２００オングストローム以
下と薄く抑えることができる。また一番膜厚の厚い酸化
膜を有するエミッタバランス抵抗コンタクト孔４２と一
番膜厚の薄い酸化膜を有するエミッタコンタクト孔７３
との酸化膜の膜厚差は１２００オングストロームと小さ
いため、コンタクト孔が設計値通りの寸法で形成でき、
酸化膜段差部と平坦部とで電極金属の膜厚に差がなく、
高周波特性上、信頼性上、品質管理上適した半導体装置
の製造ができる。

【００２７】なお、本実施例では高周波高出力シリコン
トランジスタについて説明したが、本発明は集積回路等
全ての半導体装置に利用できる。またレジストはポジテ
ィブレジストで説明したが、イオン化不純物の導入を阻
止するネガティブレジストを使用しても同等の効果が得
られる。

【００２８】

【発明の効果】以上に説明したように、請求項１の発明
にかかる半導体装置は、複数のコンタクト孔を有し、前
記コンタクト孔における絶縁膜の膜厚は４２００オング
ストローム以下であり、互いに異なるコンタクト孔にお
ける前記膜厚の差は１２００オングストローム以下であ
るので、酸化膜段差部と平坦部とで電極金属の膜厚に差
がなく、高周波特性上、信頼性上、品質管理上適した半
導体装置がえられる。

【００２９】更に請求項２の発明にかかる半導体装置の
製造方法は、半導体基板上に３００オングストロームか
ら１２００オングストロームの厚さの第１の絶縁膜を形
成する工程と、前記第１の絶縁膜上にイオン化不純物に
対してその導入を阻止するホトレジストを形成する工程
と、前記第１の絶縁膜及び前記ホトレジストを選択的に
除去して開口を形成し、前記半導体基板の一部を露呈す
る工程と、前記開口を介し前記イオン化不純物を前記半
導体領域に選択的に導入して半導体領域を形成する工程
と、前記ホトレジストを除去する工程と、２０００オン
グストロームから３０００オングストロームの厚さの第
２の絶縁膜を形成する工程と、前記第２の絶縁膜を選択
的に除去して前記半導体領域の一部を露呈することによ
り第１のコンタクト孔を、前記第１，第２の絶縁膜を選
択的に除去して前記半導体基板の一部を露呈することに
より第２のコンタクト孔をそれぞれ形成する工程と、前
記第１のコンタクト孔及び前記第２のコンタクト孔に電
極材料を形成する工程とを備えるので、サイドエッチン
グによるコンタクトパターンのバラツキがなく、コンタ
クトパターンが設計値通りの寸法で形成でき、また請求
項１の発明にかかる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】本発明による半導体装置の製造工程を示す断面
図である。

【図２】本発明による半導体装置の製造工程を示す断面
図である。

【図３】本発明による半導体装置の製造工程を示す断面
図である。

【図４】本発明による半導体装置の製造工程を示す断面
図である。

【図５】本発明による半導体装置の製造工程を示す断面
図である。

【図６】本発明による半導体装置の製造工程を示す断面
図である。

【図７】本発明による半導体装置の製造工程を示す断面
図である。

【図８】本発明による半導体装置の製造工程を示す断面
図である。

【図９】本発明による半導体装置の製造工程を示す断面
図である。

【図１０】本発明による半導体装置の製造工程を示す断
面図である。

【図１１】従来方法による半導体装置の製造工程を示す
断面図である。

【図１２】従来方法による半導体装置の製造工程を示す
断面図である。

【図１３】従来方法による半導体装置の製造工程を示す
断面図である。

【図１４】従来方法による半導体装置の製造工程を示す
断面図である。

【図１５】従来方法による半導体装置の製造工程を示す
断面図である。

【図１６】従来方法による半導体装置の製造工程を示す
断面図である。

【図１７】従来方法による半導体装置の製造工程を示す
断面図である。

【図１８】従来方法による半導体装置の製造工程を示す
断面図である。

【図１９】従来方法による半導体装置の製造工程を示す
断面図である。

【図２０】従来方法による半導体装置の製造工程を示す
断面図である。

【符号の説明】

１ Ｎ型サブストレート層 ２ Ｎ型エピタキシャル層 ３１、３２ イオン注入前酸化膜 ４ エミッタバランス抵抗パターン ４１ エミッタバランス抵抗層 ４２ エミッタバランス抵抗コンタクト孔 ５ ベースパターン ５１ ベース領域 ５２ ベースコンタクト孔 ５４ ベース電極 ６１ 酸化膜 ７ エミッタパターン ７２ エミッタ領域 ７３ エミッタコンタクト孔 ７４ エミッタ電極 ８１ ポジ型ホトレジスト

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のコンタクト孔を有する半導体装置
   において、前記コンタクト孔における絶縁膜の膜厚は４
   ２００オングストローム以下であり、互いに異なるコン
   タクト孔における前記膜厚の差は１２００オングストロ
   ーム以下である半導体装置。
2. 【請求項２】 半導体基板上に３００オングストローム
   から１２００オングストロームの厚さの第１の絶縁膜を
   形成する工程と、前記第１の絶縁膜上に、イオン化不純
   物に対してその導入を阻止するホトレジストを形成する
   工程と、前記第１の絶縁膜及び前記ホトレジストを選択
   的に除去して開口を形成し、前記半導体基板の一部を露
   呈する工程と、前記開口を介し前記イオン化不純物を前
   記半導体基板に選択的に導入して半導体領域を形成する
   工程と、前記ホトレジストを除去する工程と、２０００
   オングストロームから３０００オングストロームの厚さ
   の第２の絶縁膜を形成する工程と、前記第２の絶縁膜を
   選択的に除去して前記半導体領域の一部を露呈すること
   により第１のコンタクト孔を、前記第１，第２の絶縁膜
   を選択的に除去して前記半導体基板の一部を露呈するこ
   とにより第２のコンタクト孔を、それぞれ形成する工程
   と、前記第１のコンタクト孔及び前記第２のコンタクト
   孔に電極材料を形成する工程と、を備える半導体装置の
   製造方法。