JPH0618204B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH0618204B2
JPH0618204B2 JP62005985A JP598587A JPH0618204B2 JP H0618204 B2 JPH0618204 B2 JP H0618204B2 JP 62005985 A JP62005985 A JP 62005985A JP 598587 A JP598587 A JP 598587A JP H0618204 B2 JPH0618204 B2 JP H0618204B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体装置の製造方法に関するものである。
本発明によって、寄生容量が小さく高速動作が可能なバ
イポーラトランジスタを製造することができる。
〔従来の技術〕
第2図は従来のMOSFETの断面構造図を示したもの
である。従来のnチャネルMOSFETはp型基板11
内に、ソースおよびドレインn型領域12,13を形成
し、ゲート酸化膜15上にゲート電極14を有する構造
をしている。なお、16は選択的に形成された素子分離
用酸化膜である。
〔発明が解決しようとする問題点〕
この様な素子構造では、ソースおよびドレイン電極S,
Dは、ソースおよびドレイン拡散領域12,13よりも
小さな穴(コンタクト・ホール)より取り出されなけれ
ばならない。そのため、ソース・ドレイン拡散領域は、
少なくともコンタクト・ホールよりも大きくなり、この
拡散領域と基板11との間の寄生容量CDS,CSSを無
視することはできない。
本発明の目的は、高速で動作しうる半導体装置の製造方
法を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、上記の様な、半導体装置のソース・ドレイン
の寄生容量を減少させて高速化を図るものである。ま
ず、絶縁ゲート形電界効果トランジスタ(MOSFE
T)を例にとり説明する。
第3図は、寄生容量CDS,CSSを含んだMOSFE
Tの等価回路を示す。このようなMOSFETは、容量
DSおよび次段のゲート容量の充放電時間により素子
の動作速度が定まるため、寄生容量CDSを減少するこ
とにより高速動作が実現できる。また同様の手法により
バイポーラ・トランジスタでは寄生ベース容量を減少さ
せて高速化を図ることが可能である。
参考例1 第1図はMOSFETの製造方法を示す工程図であり、
本参考例ではNチャネルMOSFETを製造する場合に
ついて説明する。
p型半導体(Si等)基板30上に酸化膜(SiO2等)3
1,ちっ化膜(Si3N4等)32,不純物を高温度に含ん
だシリコン膜33,ちっ化膜34の多層膜を第1図
(a)の様に形成する。
本多層膜をマスクとして、シリコン基板30をエッチン
グして、オーバーハング部(A)を形成する。次に高温
水蒸気中で酸化し、酸化膜(SiO2)35を形成する。ち
っ化膜34を除去し、第1図(b)の様に、Mo等の金
属物質36を蒸着する。また、MOSFETの幅方向の
酸化膜35がエッチングされない様にレジスト等のマス
ク含せを行う。なお、37は酸化膜である。
金属36をマスクとして、オーバーハング部の酸化膜3
5をエッチングし、36を除去後、全面に低不純物濃度
のシリコン膜38を堆積する。その後後、高温に熱処理
し、シリコン層33中の不純物をシリコン層38内の3
30まで拡散させる。(第1図(c)) シリコンのエッチング液、たとえば H F :HN
:CHCOOH=1:3:8等のエッチング液で
33,330のみを選択的にエッチングし、ちっ化膜3
2を露出させる。(第1図(d)) シリコン層38にn型不純物を拡散し、ソースおよびド
レイン領域310を形成し、シリコン層38を酸化して
酸化膜(SiO3)39を形成し、その後ちっ化膜32を除
去する。(第1図(e)) 酸化膜31を除去し、ゲート絶縁膜(SiO2等)311を
形成する。(第1図(f)) ソースおよびドレイン引出し用シリコン層38上の酸化
膜39の一部をエッチングし、金属性電型312,31
4を形成し、ソース・ドレイン電極とする。また、ゲー
ト絶縁膜上に金属性電極、たとえばシリコン属およびモ
リブデン属を形成しゲート電極313とする。(第1図
(g)) 第1図(g)に示した様に、本参考例において製造され
たMOSFETでは、ソースおよびドレイン電極は、絶
縁膜(SiO2等)35上のシリコン層38から引出されて
いるため、拡散法で形成するソース・ドレイン領域31
0を従来の素子に比べて著しく小さくすることができ
る。その結果、第2図に示した従来のMOSFETの有
する寄生容量CDS,CSSを著しく減少でき、高速な
動作が可能となる。
第4図は、第1図(b)で説明した金属性マスク36を
蒸着する際、やや斜め蒸着を行うことによって、オーバ
ーハング部の絶縁膜35のエッチング穴を小さくさせて
調製作したMOSFETの断面図である。第4図では第
3図に比べソース・ドレイン領域がより減少しており、
また深さ方向寸法も浅くなっているため、短チャネルM
OSFETで問題となるしきい値電圧のバラツキ、2次
効果を少なくすることができる。
参考例2. 第5図は、他の製造方法を示す工程図である。製造工程
を図にしたがって説明する。なお、nチャネルMOSF
ETを例にとる。
p型半導体(Si等)基板50上に酸化膜(SiO2等)5
1、ちっ化膜(Si3N4等)52高不純物濃度のシリコン
膜53,ちっ化膜54なる多層膜を形成し、図の様にパ
ターンニングする。(第5図(a)) 上記多層膜をマスクとして、基板50をエッチングす
る。その後酸化膜(SiO2)55を形成し、ちっ化膜54
を除去し、さらにちっ化膜52をサイドエッチングす
る。(第5図(b)) ちっ化膜52をマスクとして、酸化膜51をエッチング
して、図中Aで基板シリコン面を露出させ、その後、低
不純物濃度のシリコン層56を堆積する。このとき、シ
リコン層56はシリコン基板表面の“A”部分をおおう
様に形成させる。その後熱処理を行い、シリコン層53
中の不純物をシリコン層56に拡散させ、高不純物濃度
領域を530にまで広げる。(第5図(c)) シリコンのエッチング液、たとえばHFとHNO等の
混液を用いて高不純物濃度部分のシリコン層53,53
0を除去し、ちっ化膜52を露出させる。その後、不純
物をシリコン層56に拡散してn型伝導とする。このと
き、不純物はシリコン層56を介して“A”部分より基
板内に拡散されるため、n型ソース・ドレイン領域51
0が形成される。次にシリコン層56の表面を酸化し、
酸化膜560を形成する。(第5図(d)) ちっ化膜52,酸化膜51を除去し、ゲート絶縁膜(Si
O2等)511をソース・ドレイン間に形成し、酸化膜5
60の一部を開穴し、ソース・ドレイン,ゲート電極5
7,59,58を形成する。まず、本参考例では、多層
膜、シリコン層56、電極57,58,59のパターニ
ングが必要である。
以上述べた如く、本発明は、MOSFETのソース・ド
レイン領域が酸化膜上に形成されるため、各容量が減少
する。
本発明による素子構造と従来素子構造との各容量を3μ
m・EDMISゲート技術の場合について比較を行って
みると、ゲート基板間容量は、約0.3pF程度で両者と
もほぼ同一であるが、ドレイン・基板間容量は従来素子
で約0.2pF、本発明による素子で約0.01pFと1桁以
上も減少する。E・D・MOSゲートでは、負荷容量は
ゲート・基板容量と、ドレイン・基板容量の和で、ほぼ
近似されるため、本発明による素子構造を用いると、負
荷容量はほぼゲート・基板間容量のみで定まることにな
る。
なお、ゲート長が狭くなるにつれて、ドレイン・基板間
容量の負荷容量に対する割合は大きくなるため、本発明
による構造は短チャネルMOSFETの高速化に適して
いる。
実施例1 本発明を、バイポーラ・LSIに応用した例を示す。
第6図(a)において、p型半導体(Si等)基板60
上にn型埋込層61を設け、n型エピタキシャル層64
を形成する。次にp型分離領域62、深いn拡散領域6
3を形成する分離領域62は、エピタキシャル成長後、
表面より拡散により形成してもよいが、エピタキシャル
成長前、基板にp型不純物を埋込み、湧き上り法を用い
てもよい。また分離領域は、酸化膜分離技術を用いて、
厚い酸化膜で形成することも可能である。
第6図(a)の構造を形成後、第5図(a)に述べた多
層膜を第6図(a)内のエピタキシャルn形領域64表
面に設ける。その後第5図(b)〜(d)と同様の工程
により、第6図(b)の構造を作成できる。
第6図(b)中で、68,69は多層膜中のちっ化膜お
よび酸化膜であり、65,67は熱酸化膜、66はp型
シリコン層、610は66から拡散されてエピタキシャ
ル層内に形成されたp型外部ベース領域である。
ちっ化膜68,酸化膜69を除去し、開穴部より、イオ
ン打込み法または拡散法により、不純物を添加し、p型
ベース領域611を作成し、さらに同一開穴部よりn型
不純物を添加してエミッタ領域612を形成する。次
に、酸化膜65,67の一部を開穴し、電極613,6
14,615を形成し、エミッタ,ベース,コレクタ電
極とする。(第6図(c)) 実施例2 本発明による製造方法を集積注入論理(IIL)素子に
応用した例を示す。第7図は、実施例によって形成され
た2コレクタIILの断面構造図である。製造方法は実
施例1とほぼ同一である。p型半導体(Si等)基板6
0にn型埋込層61を形成し、エピタキシャル層64を
成長させる。その後、実施例2で述べた方法と同じ様
に、多層膜を、ラテラルpnpトランジスタを製作する
個所Qに、またnpnトランジスタを製作する個所Q
,Qに堆積する。その後、エピタキシャル層を選択
的にエッチングし、酸化,シリコン層堆積,酸化を行う
ことにより、IILが製作できる。なお、65,67は
絶縁膜(SiO2等)66はp型シリコン層、610はラテ
ラルpnpトランジスタのエミッタおよびコレクタ領
域、611および612はnpnトランジスタのベース
およびエミッタ領域、71,72,73はそれぞれイン
ジェクタ,ベース,コレクタ電極である。
〔発明の効果〕
以上述べた如く、本発明によれば、 寄生容量が小さく、高速度を動作するバイポーラトラン
ジスタを形成できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のMOSFETの参考例の製造方法を工
程順に示す断面図、第2図は従来のMOSFETの構造
を示す断面図、第3図は第1図のMOSFETの等価回
路図、第4図は本発明のMOSFETの他の参考例を示
す断面図、第5図は本発明のMOSFETのさらに他の
参考例の製造方法を工程順に示す断面図、第6図は本発
明の第1の実施例を工程順に示す断面図、第7図は、本
発明の第2の実施例において形成されたIILを示す断
面図である。 30……半導体基板(Si等)、31……酸化膜(Si
等)、32……窒化膜(Si等)、33……
Si膜、34……窒化膜(Si3N等)、35,39
……(SiO等)、38……Si膜、310……拡散
層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮崎 隆雄 東京都国分寺市東恋ヶ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 上原 敬二郎 東京都国分寺市東恋ヶ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 玉置 洋一 東京都国分寺市東恋ヶ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 岡部 隆博 東京都国分寺市東恋ヶ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 佐藤 朗 東京都国分寺市東恋ヶ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭53−53255(JP,A) 特開 昭54−70776(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1導電型を有する半導体基板の表面上
    に、所定の形状を有する第1の酸化シリコン膜、第1の
    窒化シリコン膜、不純物濃度が高い第1の多結晶シリコ
    ン膜および第2の窒化シリコン膜を積層して形成する工
    程と、上記半導体基板の露出された表面をエッチして凸
    部を形成する工程と、上記半導体基板の露出された表面
    を覆う第2の酸化シリコン膜を形成する工程と、上記第
    2の窒化シリコン膜を除去し、さらに上記第1の窒化シ
    リコン膜をサイドエッチする工程と、上記第1の酸化シ
    リコン膜の露出された部分を除去して上記凸部の上面の
    一部を露出させる工程と、不純物濃度が低い第2の多結
    晶シリコン膜を全面に形成する工程と、熱処理を行って
    上記第1の多結晶シリコン膜中に含まれる不純物を、上
    記第2の多結晶シリコン膜の上記第1の多結晶シリコン
    膜との接触部近傍に拡散させる工程と、上記第1の多結
    晶シリコン膜および上記第2の多結晶シリコン膜の不純
    物濃度が高い部分を除去して上記第1の窒化シリコン膜
    の表面を露出させる工程と、上記第1導電型とは逆の第
    2導電型を有する不純物を上記第2の多結晶シリコン膜
    にドープするとともに、上記凸部の上縁部内に上記第2
    の多結晶シリコン膜を介して上記不純物をドープする工
    程と、上記第2の多結晶シリコン膜の表面を酸化して第
    3の酸化シリコン膜を形成する工程と、上記第1の窒化
    シリコン膜および上記第1の酸化シリコン膜を除去する
    工程と、上記凸部の表面領域内に上記第2導電型を有す
    るベースを形成する工程と、当該ベースの表面領域内に
    上記第1導電型を有するエミッタを形成する工程を含む
    半導体装置の製造方法。
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