JPS6028142B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
Manufacturing method of semiconductor deviceInfo
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- JPS6028142B2 JPS6028142B2 JP56136446A JP13644681A JPS6028142B2 JP S6028142 B2 JPS6028142 B2 JP S6028142B2 JP 56136446 A JP56136446 A JP 56136446A JP 13644681 A JP13644681 A JP 13644681A JP S6028142 B2 JPS6028142 B2 JP S6028142B2
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D64/00—Electrodes of devices having potential barriers
- H10D64/01—Manufacture or treatment
- H10D64/011—Manufacture or treatment of electrodes ohmically coupled to a semiconductor
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- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 この発明は半導体装置の製造方法に関する。[Detailed description of the invention] The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device.
従来シリコン配線を有する半導体装置は、単結晶シリコ
ン基板上に厚い絶縁膜を形成した後、全面に多結晶シリ
コン層を形成する。次に化学蝕刻により多結晶シリコン
の配線路を形成する。そしてこのシリコン配線の全露出
面(上面および側面)を酸化している。しかしながらこ
のような方法だと、比較的厚い多結晶シリコンの化学蝕
刻は平面形状で微細のパターンは精度よく形成できない
。In conventional semiconductor devices having silicon wiring, a thick insulating film is formed on a single crystal silicon substrate, and then a polycrystalline silicon layer is formed over the entire surface. Next, polycrystalline silicon wiring paths are formed by chemical etching. The entire exposed surface (top surface and side surfaces) of this silicon wiring is oxidized. However, with this method, chemical etching of relatively thick polycrystalline silicon cannot form fine patterns with high precision in a planar shape.
又、上面も酸化するから、始めの層厚が維持できない。
又、熱酸化工程中に不純物濃度が始めの値を維持できな
いことも考えられる。本発明の目的はかかる従来の欠点
を除去した有効なシリコン配線を有する半導体装置の製
造方法を提供することである。Furthermore, since the upper surface is also oxidized, the initial layer thickness cannot be maintained.
It is also conceivable that the impurity concentration cannot be maintained at the initial value during the thermal oxidation process. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device having an effective silicon wiring which eliminates such conventional drawbacks.
本発明の特徴は、半導体基板上にシリコン層を設ける工
程と、該シリコン層上に選択的に耐熱酸化性パターンを
設ける工程と、熱処理を行うことにより側面に熱酸化膜
を被着したシリコン配線を形成する工程と、該シリコン
配線に不純物を導入する工程とを含む半導体装置の製造
方法にある。The features of the present invention include a step of providing a silicon layer on a semiconductor substrate, a step of selectively providing a heat oxidation-resistant pattern on the silicon layer, and a silicon wire having a thermal oxide film coated on the side surface by heat treatment. A method of manufacturing a semiconductor device includes a step of forming a silicon wiring, and a step of introducing an impurity into the silicon wiring.
このような本発明によれば比較的薄い耐熱酸化性パター
ンたとえば、シリコン窒化膜のパターンによってシリコ
ン配線が決定されるから微細な配線パターンが可能とな
る。又、側面の熱酸化工程で上面が酸化されないから所
定の層厚を有するシリコン配線となる。又、熱酸化工程
後に不純物を導入しているから十分の導亀性を有するシ
リコン配線とする。さらに本発明において、この側面の
熱酸化膜の一部を除去すれば、この配線の側部は複数の
段状となるからその上を横ぎる配線の断状がなくなる。According to the present invention, the silicon wiring is determined by a relatively thin heat-resistant oxidation pattern, such as a pattern of a silicon nitride film, so that a fine wiring pattern is possible. Further, since the top surface is not oxidized in the thermal oxidation process of the side surfaces, the silicon wiring has a predetermined layer thickness. Furthermore, since impurities are introduced after the thermal oxidation process, the silicon wiring has sufficient gas conductivity. Further, in the present invention, if a part of the thermal oxide film on the side surface is removed, the side portion of the wiring becomes a plurality of steps, so that there is no disconnection in the wiring that crosses over the side portion.
又、本発明のシリコン配線は側部の絶縁膜の厚さに関係
なく後から上面の絶縁膜の厚さを決定できるかな、上面
の絶縁膜をも含めた配線の高さを小とすることができ、
よってその上を横ぎる配線に段切れが生じるおそれがな
い。Also, with the silicon wiring of the present invention, is it possible to determine the thickness of the upper insulating film later regardless of the thickness of the side insulating film?Is it possible to reduce the height of the wiring including the upper insulating film? I can,
Therefore, there is no risk of breakage occurring in the wiring that crosses over it.
本発明の製造法の一例によれば、絶縁層上に薄い窒化シ
リコン膜(Si3N4)を形成し、その上に多結晶シリ
コン層を形成し、更に窒化シリコン膜を形成する。According to one example of the manufacturing method of the present invention, a thin silicon nitride film (Si3N4) is formed on an insulating layer, a polycrystalline silicon layer is formed thereon, and a silicon nitride film is further formed.
次に適当な方法で耐熱酸化性の窒化シリコン膜を選択的
に除去して、多結晶シリコン配線となるべき部分の上層
の窒化シリコン膜を磯余せめる。しかる後、この窒化シ
リコン膜をマスクにして、多結晶シリコンをエッチング
して多結晶シリコン配線を形成する。次にこの多結晶シ
リコンを熱酸化して窒化シリコン膜におおわれてし、な
い多結晶シリコン層の側面部のみを絶縁物にする。そし
てこの窒化シリコン膜を除去して不純物をシリコン配線
に導入する。又、必要に応じて側部の熱酸化膜の一部を
除去する。次に本発明の実施例を図面を参照しながら説
明する。Next, the heat-resistant oxidation-resistant silicon nitride film is selectively removed by an appropriate method, leaving the upper layer of the silicon nitride film in the portion that will become the polycrystalline silicon wiring. Thereafter, using this silicon nitride film as a mask, the polycrystalline silicon is etched to form polycrystalline silicon wiring. Next, this polycrystalline silicon is thermally oxidized to be covered with a silicon nitride film, and only the side surfaces of the polycrystalline silicon layer that are not present are made into insulators. Then, this silicon nitride film is removed and impurities are introduced into the silicon wiring. Also, if necessary, a part of the thermal oxide film on the sides is removed. Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
尚、この実施例では本発明と関連のある技術をシリコン
ゲート部に適用したPチャンネルシリコンゲート電号効
果トランジスタ素子を含む半導体装置に本発明を用いた
場合である。第1図Aに示すように約50肌のN型単結
晶シリコン基板1の一主平面上に約1.0ミクロンの厚
さを有する二酸化シリコン絶縁層2を熱酸化法により形
成し、漂準の写真蝕刻法によりマスクとエッチング技術
とを用いて、ソース領域、ドレィン領域、ゲート領域と
なる部分の基板1の表面3を露出させる。In this embodiment, the present invention is applied to a semiconductor device including a P-channel silicon gate field effect transistor element in which a technique related to the present invention is applied to a silicon gate portion. As shown in FIG. 1A, a silicon dioxide insulating layer 2 having a thickness of about 1.0 microns is formed on one main plane of an N-type single crystal silicon substrate 1 with a thickness of about 50 µm by thermal oxidation, and The surface 3 of the substrate 1, which will become the source region, drain region, and gate region, is exposed using a photolithographic mask and etching technique.
次に第1図Bに示すように熱酸化法により約1000オ
ングストロームの厚さの二酸化シリコンゲート一絶縁膜
4の基板1の表面3上に成長させ、更に全面に窒化シリ
コン膜5を約100オングストローム形成し、その上に
厚さ約4000オングストロームの多結晶シリコン層6
を成長させた後、全面に厚さ200〜1000オングス
トロームの窒化シリコン膜7を形成する。Next, as shown in FIG. 1B, a silicon dioxide gate insulating film 4 with a thickness of about 1000 angstroms is grown on the surface 3 of the substrate 1 by a thermal oxidation method, and then a silicon nitride film 5 of about 100 angstroms thick is grown on the entire surface. A polycrystalline silicon layer 6 having a thickness of approximately 4000 angstroms is formed thereon.
After growing, a silicon nitride film 7 having a thickness of 200 to 1000 angstroms is formed over the entire surface.
第1図Cに示すように写真蝕刻法により窒化シリコン膜
7をエッチングしてゲート電極となるべき領域および本
発明のシリコン配線となるべき領域の窒化シリコン膜を
残す。As shown in FIG. 1C, the silicon nitride film 7 is etched by photolithography to leave the silicon nitride film in the region to become the gate electrode and the region to become the silicon wiring of the present invention.
これ等領域8,9の窒化シリコン膜をマスクにして多結
晶シリコン層6をエッチングして第1図Dに示すように
多結晶シリコンゲート電極10と多結晶シリコン配線1
1とを形成する。これ等多結晶層10,11を熱酸化し
て第1図Bに示すように多結晶シリコン層10,11の
側面部にその厚さ程度に侵入した二酸化シリコンの絶縁
物12を形成する。Using the silicon nitride film in these regions 8 and 9 as a mask, the polycrystalline silicon layer 6 is etched to form a polycrystalline silicon gate electrode 10 and a polycrystalline silicon wiring 1 as shown in FIG. 1D.
1. These polycrystalline layers 10 and 11 are thermally oxidized to form a silicon dioxide insulator 12 that penetrates into the side surfaces of the polycrystalline silicon layers 10 and 11 to about the same thickness as shown in FIG. 1B.
二酸化シリコン12をマスクにして第1図Fに示すよう
に表面に出た窒化シリコン膜5、窒化シリコン膜8,9
をエッチングする。ゲート電極10及び絶縁体12の下
の窒化シリコン膜13と多結晶シリコン配線11及び絶
縁体12の下の窒化シリコン膜13とが残る。ゲート絶
縁膜4を窒化シリコン膜13をマスクにして除去して基
板表面3を露出させる。この時多結晶シリコン層の側面
の絶縁物である二酸化シリコン12に対してもその表面
及び側面がそれぞれゲート絶縁膜4の厚さ‘まどエッチ
ング除去される。よってシリコン配線1 1の側面部は
絶縁膜12の上面との段、その下に窒化シリコン膜13
との段、更にその下に二酸化シリコン層2との段の3段
が形成され角がとれたゆるやかな多段状になる。基板表
面3にポロンを深さ1ミクロンほど拡散してソース領域
14及びドレィン領域15を形成する。このとき同時に
多結晶シリコン10,11にもボロンを拡散してこれ等
を導電体とする。次に第1図日に示すように全面を絶縁
物でおおし・、ソース領域14、ゲート領域10、ドレ
イン領域15、多結晶シリコン配線1 1上の絶縁物に
標準の写真蝕刻法によってそれぞれ開孔16,17,1
8,19を形成し、これ等開孔に達するァルミニウム配
線20を〆 する。上述の実施例の第1図Bの工程で多
結晶シリコン6上に窒化シリコン膜7を形成する以前に
不純物を拡散させて多結晶シリコン配線の電導性をさら
によくすることもできる。Silicon nitride film 5, silicon nitride films 8 and 9 exposed to the surface as shown in FIG. 1F using silicon dioxide 12 as a mask.
etching. The silicon nitride film 13 under the gate electrode 10 and the insulator 12 and the silicon nitride film 13 under the polycrystalline silicon wiring 11 and the insulator 12 remain. Gate insulating film 4 is removed using silicon nitride film 13 as a mask to expose substrate surface 3. At this time, the surface and side surfaces of the silicon dioxide 12, which is an insulator on the side surfaces of the polycrystalline silicon layer, are etched away to the thickness of the gate insulating film 4, respectively. Therefore, the side surface of the silicon wiring 11 is at a step with the upper surface of the insulating film 12, and the silicon nitride film 13 is below it.
Three steps are formed: the step with , and the step with the silicon dioxide layer 2 below, forming a gradual multi-step shape with rounded corners. Poron is diffused into the substrate surface 3 to a depth of about 1 micron to form a source region 14 and a drain region 15. At this time, boron is also diffused into the polycrystalline silicon 10 and 11 to make them conductive. Next, as shown in Figure 1, the entire surface is covered with an insulator, and the insulators on the source region 14, gate region 10, drain region 15, and polycrystalline silicon wiring 11 are each etched by standard photolithography. Hole 16, 17, 1
8 and 19 are formed, and the aluminum wiring 20 reaching these openings is closed. It is also possible to further improve the conductivity of the polycrystalline silicon wiring by diffusing impurities before forming the silicon nitride film 7 on the polycrystalline silicon 6 in the process shown in FIG. 1B of the above embodiment.
また第1図Gの工程でゲート絶縁物4をエッチングする
際に、エッチングする時間を長くし、絶縁物12の厚さ
を多結晶シリコン層10の厚さ2′3〜1/2にし、段
の分割を等分にし、アルミニウム配線が細くなることを
防ぐこともできる。なお上記実施例ではシリコンゲート
電界効果型トランジスタに本発明を適用したが、一般の
半導体装置にも応用可能である。Furthermore, when etching the gate insulator 4 in the process shown in FIG. It is also possible to prevent the aluminum wiring from becoming thinner by dividing it into equal parts. Although the present invention was applied to a silicon gate field effect transistor in the above embodiment, it is also applicable to general semiconductor devices.
例えば、単結晶シリコンの代り‘こゲルマニウム、ガリ
ウム枇秦等の半導体材料を用いることもできる。また絶
縁膜として熱酸化、気相成長、蒸着、スパッタリング等
により形成した二酸化シリコン等を用いることもできる
。For example, a semiconductor material such as germanium or gallium can be used instead of single crystal silicon. Further, as the insulating film, silicon dioxide or the like formed by thermal oxidation, vapor phase growth, vapor deposition, sputtering, etc. can also be used.
第1図は本発明を適用したシリコンゲート電界効果型ト
ランジスタの製造工程を示す断面模型図である。
1・・・・・・N型単結晶シリコン基板、2・・・・・
・二酸化シリコン絶縁膜、4・・・・・・二酸化シリコ
ンゲート絶縁膜、5・・・…窒化シリコン膜、6・・・
・・・多結晶シリコン層、10・・・・・・多結晶シリ
コンゲート電極、I1…・・・多結晶シリコン配線、1
2・・・・・・二酸化シリコン絶縁物、14・・・・・
・ソース領域、15・・・・・・ドレィン領域、20・
・・・・・アルミニウム配線。FIG. 1 is a cross-sectional model diagram showing the manufacturing process of a silicon gate field effect transistor to which the present invention is applied. 1... N-type single crystal silicon substrate, 2...
・Silicon dioxide insulating film, 4... Silicon dioxide gate insulating film, 5... Silicon nitride film, 6...
...Polycrystalline silicon layer, 10...Polycrystalline silicon gate electrode, I1...Polycrystalline silicon wiring, 1
2...Silicon dioxide insulator, 14...
・Source region, 15...Drain region, 20.
...Aluminum wiring.
Claims (1)
コン層上に選択的に耐熱酸化性パターンを設ける工程と
、該耐熱酸化性パターンをマスクとして該シリコン層と
エツチングする工程と、熱処理を行うことにより側面に
熱酸化膜を被着したシリコン配線を形成する工程と、該
シリコン配線に不純物を導入する工程とを含むことを特
徴とする半導体装置の製造方法。1. A step of providing a silicon layer on a semiconductor substrate, a step of selectively providing a heat oxidation resistant pattern on the silicon layer, a step of etching the silicon layer using the heat oxidation resistant pattern as a mask, and heat treatment. 1. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of: forming a silicon wiring whose side surface is coated with a thermal oxide film; and introducing an impurity into the silicon wiring.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56136446A JPS6028142B2 (en) | 1981-08-31 | 1981-08-31 | Manufacturing method of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56136446A JPS6028142B2 (en) | 1981-08-31 | 1981-08-31 | Manufacturing method of semiconductor device |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6887072A Division JPS5550395B2 (en) | 1972-07-08 | 1972-07-08 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5773951A JPS5773951A (en) | 1982-05-08 |
| JPS6028142B2 true JPS6028142B2 (en) | 1985-07-03 |
Family
ID=15175298
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56136446A Expired JPS6028142B2 (en) | 1981-08-31 | 1981-08-31 | Manufacturing method of semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6028142B2 (en) |
-
1981
- 1981-08-31 JP JP56136446A patent/JPS6028142B2/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5773951A (en) | 1982-05-08 |
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