JPS627708B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、主面上に第１の絶縁層が形成されて
いる半導体基板を有し、その第１の絶縁層上に選
択的に導電性層が形成され、そして、その導電性
層が第２の絶縁層によつて埋設されている構成を
有するMIS型半導体装置の製法に関する。

主面上に第１の絶縁層が形成されている半導体
基板を有し、その第１の絶縁層上に選択的に導電
性層が形成され、そして、その導電性層が第２の
絶縁層によつて埋設されている構成を有するMIS
型半導体装置は、MIS型トランジスタを構成して
いるMIS型半導体装置においても、従来みられる
ところである。

いま、そのMIS型トランジスタを構成している
MIS型半導体装置の従来例を示すれば、第１図を
伴つて次に述べる構成を有する。

すなわち、例えばＰ型シリコンでなるＰ型の半
導体基板１を有し、その主面２側に比較的大きな
窓３を形成している比較的厚いシリコン酸化層で
なる絶縁層４が形成されている。

一方、半導体基板１の上方よりみた窓３内の領
域内の主面２側に、Ｎ型の半導体領域５及び６
が、それぞれソース領域及びドレイン領域とし
て、形成されている。

また、主面２の窓３に臨む領域上に、半導体領
域５及び６をそれぞれ外部に臨ませる窓７及び８
を穿設している比較的薄いシリコン酸化層でなる
絶縁層９が、次に述べる導電性層１０下の領域を
ゲート絶縁層として、形成されている。

さらに、絶縁層９の上方よりみた半導体領域５
及び６間領域上に、導電性層１０が、ゲート電極
として、形成され、その導電性層１０の外表面上
に、この導電性層１０を埋設するように絶縁層１
１が形成されている。

また、窓７及び８を通じてそれぞれ半導体領域
５及び６に連結し且つ絶縁層４及び１１上に延長
している導電性層１２及び１３が、それぞれソー
ス電極・配線層、及びドレイン電極・配線層とし
て、形成されている。

さらに、絶縁層１１に、導電性層１０を外部に
臨ませる窓１４が形成され、その窓１４を通じて
導電性層１０に連結し且つ絶縁層４上に延長して
いる導電性層１５が形成されている。

以上が、MIS型トランジスタを構成している
MIS型半導体装置の従来例の構成である。

このような構成を有するMIS型半導体装置は、
その導電性層１０が絶縁層１１により埋設されて
いる構成を有し、従つて、図示のように絶縁層１
１上に、上方よりみて、導電性層１０と重なる関
係で、他の導電性層１２及び１３を延長させ得る
ので、導電性層１２及び１３を容易に形成し得る
ばかりでなく、全体をより小型、密実化し得る等
の大なる特徴を有する。

また、このような特徴を有する第１図に示す
MIS型半導体装置は、第２図を伴つて次に述べる
方法によつて製造することができる。

すなわち、第１図との対応部分に同一符号を付
して詳細説明は省略するが、第２図Ａに示すよう
な、主面２側に窓３を形成している絶縁層４が形
成され、且つ主面２の窓３に臨む領域上に絶縁層
９が形成されている半導体基板１が予め用意さ
れ、そして、絶縁層４上に、第２図Ｂに示すよう
に、導電性層１０を形成する。

次に、この導電性層１０の外表面上に、第２図
Ｃに示すように、絶縁層１１を形成する。

次に、第２図Ｄに示すように、絶縁層９に、窓
７′及び８′を穿設する。

次に、第２図Ｅに示すように、それ等窓７′及
び８′を通じての不純物の熱拡散処理により、半
導体基板１内に、半導体領域５及び６を形成し、
このとき、半導体領域５及び６上に絶縁層９と連
接している酸化層を形成する（なお、図及び以下
の説明においては、簡単のため、この酸化層と絶
縁層９とを含めて絶縁層９とする）。

次に、この絶縁層９に、第２図Ｆに示すよう
に、半導体領域５及び６を臨ませる窓７及び８を
穿設し、次に、またはその前に、絶縁層１１に、
導電性層１０を外部に臨ませる窓１４を穿設す
る。

次に、第２図Ｇに示すように、半導体領域５，
６及び１０にそれぞれ窓７，８及び１４を通じて
連結している導電性層１２，１３及び１４を形成
する。

以上が、第１図に示すMIS型半導体装置の製法
の実施例である。

ところで、第１図で上述したMIS型半導体装置
の場合、従来は、その導電性層１０が多結晶シリ
コンまたはモリブデンシリサイドで形成され、ま
た、絶縁層１１がこのような多結晶シリコンまた
はモリブデンシリサイドで形成されている導電性
層１０の外表面の酸化によつて形成されているの
を普通としていた。

また、このような従来のMIS型半導体装置を得
る場合、従来は、それを、第２図で上述した工程
をとつて得るものとした場合、第２図Ｂで上述し
た工程で得られる導電性層１０を、多結晶シリコ
ンまたはモリブデンシリサイドで形成し、また、
第２図Ｃで上述した工程で得られる絶縁層１１
を、高温酸化雰囲気中での熱酸化によつて形成す
るのを普通としていた。

しかしながら、上述した従来のMIS型半導体装
置及びその製法の場合、その絶縁層１１が高温酸
化雰囲気中での導電性層１０の表面の熱酸化によ
つて形成されるので、その熱酸化処理時、導電性
層１０の多結晶シリコンまたはモリブデンシリサ
イドが再結晶化し、導電性層１０が表面の荒れた
ものとして得られ、このため、導電性層１０を、
高精度を有する微細な形状とするのに一定の限度
を有していた。

また、絶縁層１１の破壊電圧をみると、その破
壊電圧は、その絶縁層１１が多結晶シリコンでな
る導電性層の表面の熱酸化によつて形成されてい
る場合、同じ厚さで通常のシリコン熱酸化膜の半
分程度であるに過ぎず、絶縁層１１の耐圧乃至絶
縁性に問題が存するものであつた。

さらに、導電性層１０が、第３図に示すよう
に、反りを有する形状で得られ、また、絶縁層１
１が、同じく第３図に示すように、導電性層１０
の上端縁に対応する位置において盛上つて形成さ
れ、従つて、導電性層１０の全域が、所期の間隔
を以て半導体基板１の主面２に対向せず、よつ
て、得られるMIS型半導体装置が、所期の特性を
有して得られないおそれを有するばかりか、導電
性層１２及び１３が、絶縁層１１上に良好に被着
延長して得られない、というおそれを有してい
た。

また、絶縁層１１が導電性層１０の表面の熱酸
化により形成される関係上、導電性層１０がその
表面の熱酸化により形成される絶縁層１１を、電
気的、化学的に安定な、上述した多結晶シリコン
またはモリブデンシリサイドの材料に限定せざる
を得なかつた、等の種々の欠点を有していた。

よつて、本発明は上述した欠点のない新規な
MIS型半導体装置の製法を提案せんとするもの
で、第４図以下の図面を伴つて、以下詳述すると
ころから明らかとなるであろう。

まず、本発明によるMIS型半導体装置の製法の
理解を容易ならしめるため、第４図を伴つて、本
発明によるMIS型半導体装置の製法によつて得る
ことができる、MIS型トランジスタを構成してい
るMIS型半導体装置の一例を述べるに、それは、
第１図と見掛上同様の構成を有し、よつて、第１
図との対応部分には同一符号を付し詳細説明は省
略するが、絶縁層１１が、熱熔融性ガラス材を出
発材料として、その熱熔融によつて得られ、ま
た、窓７及び８が、この場合の絶縁層１１の外側
縁に対応する位置より延長していることを除い
て、第１図で上述したと同様の構成を有する。

以上が、本発明によるMIS型半導体装置の製法
によつて得ることができる、MIS型半導体装置の
一例構成であるが、このような構成によれば、詳
細説明は省略するが、第１図で上述した場合と同
様のMIS型トランジスタを構成していることは明
らかである。また、第１図で上述したと同様に、
絶縁層１１上に、上方よりみて導電性層１０と重
なる関係で、他の導電性層１２及び１３を延長さ
せ得るので、導電性層１２及び１３を容易に形成
し得るばかりでなく、全体を小型、密実化し得る
等の大なる特徴を有する外、後述するところから
より明らかとなるが、絶縁層１１が第１図の場合
のように導電性層の熱酸化によつて形成されてい
る、というものではなく、熱熔融性ガラス材を出
発材料としてその熱熔融によつて得られているの
で、導電性層が第３図で上述したように反りを有
するものとして得られず、また、絶縁層１１がそ
の導電性層１０の上端縁に対応している位置で盛
上つて得られることがないので、得られるMIS型
半導体装置が所期の特性を有するものとして得ら
れ、且つ導電性層１２及び１３が絶縁層１１上に
良好に被着延長している等の大なる特徴を有す
る。

次に、第５図を伴つて、第４図で上述したMIS
型半導体装置を得るための、本発明によるMIS型
半導体装置の製法の一例を述べよう。

第５図において、第４図との対応部分には同一
符号を付して詳細説明を省略する。

第５図に示す本発明によるMIS型半導体装置の
製法の一例は、次に述べる順次の工程をとつて、
第４図で上述したMIS型半導体装置を製法する。

すなわち、第４図Ａに示すように、主面２側に
窓３を形成している例えばシリコン酸化層でなる
比較的厚い絶縁層４が形成され、且つ主面２の窓
３に臨む領域上に例えばシリコン酸化層でなる例
えば500Å程度の比較的薄い厚さの絶縁層９が形
成されている半導体基板１が予め用意され、そし
て、絶縁層４及び９上に、例えば熱分解法によつ
て、第５図Ｂに示すように、多結晶シリコン層で
なる導電性層５１を形成する。

次に、この導電性層５１上に、第５図Ｃに示す
ように、熱熔融性ガラス材でなる絶縁層５２を形
成する。

次に、絶縁層５２に対するフオトエツチング処
理により絶縁層５２を選択的に除去することによ
つて、第５図Ｄに示すように、絶縁層５２から、
上方からみて窓３を横切つて延長している絶縁層
５３を形成する。

次に、絶縁層５３をマスクとする導電性層５１
に対する選択的エツチング処理により、第５図Ｅ
に示すように、導電性層５１から、その絶縁層５
３下の領域による導電性層１０を形成する。

次に、例えば窒素ガス雰囲気中での例えば1000
℃〜1200℃の絶縁層５３に対する熱熔融処理によ
り、絶縁層５３から、第５図Ｆに示すように、導
電性層１０を埋設し且つ絶縁層９に連接している
絶縁層５４を形成する。

次に、絶縁層９及び５４に対する共通のエツチ
ヤントを用いたエツチング処理を、絶縁層５４上
の一部領域にマスク材（図示せず）を予め形成し
ている状態で行ない、第５図Ｇに示すように、絶
縁層５４から、その表面が一部エツチングされて
いる絶縁層１１を形成すると共に、絶縁層９の絶
縁層１１下以外の領域を選択的に除去して、半導
体基板１の主面２を外部に臨ませる窓７及び８を
形成する。なお、第５図Ｇにおいて、絶縁層１１
の肉厚となつている領域はエツチング処理時にマ
スク材が形成されていた領域である。

次に、絶縁層１１に対する選択的エツチング処
理により、絶縁層１１の導電性層１０上の位置に
第５図Ｈに示すように、窓１４を形成する。

次に、第５図Ｉに示すように、窓７及び８をそ
れぞれ通じて半導体基板１に連結し且つ絶縁層４
及び１１上に延長している多結晶シリコン層でな
る導電性層１２及び１３と、窓１４を通じて導電
性層１０に連結し且つ絶縁層１１上に延長してい
る多結晶シリコン層でなる導電性層１５を、例え
ば導電性材の蒸着、これに続く選択的エツチング
によつて形成する。

次に、絶縁層４，９及び１１をマスクとしたＮ
型不純物イオンの打込処理を行い、続いて、熱処
理を行い、半導体基板１の窓７及び８に臨む領域
に、それぞれ導電性層１２及び１３と連結してい
るＮ型半導体領域５及び６を形成する。

以上が、第４図で上述したMIS型半導体装置を
得るための、本発明によるMIS型半導体装置の製
法の一例である。

このような製法によれば、特に、絶縁層１１
が、第２図で上述した従来の場合のように、導電
性層１０の熱酸化により形成される、というもの
でなく、導電性層１０上に形成された熱熔融性ガ
ラス材でなる絶縁層５３の熱熔融に基ずき形成さ
れるので、導電性層１０が、第４図で前述したよ
うに、反りを有するものとして得られたりするこ
とがない。

また、絶縁層１０が、盛上つて得られたりする
ことがなく、さらに、最終的に得られたMIS型半
導体装置における導電性層１０が、絶縁層１１を
得る前の形状をそのまま保つので、目的とする
MIS型半導体装置を優れた特性を有するものとし
て、且つ小型、密実化して容易に得ることができ
る。

さらに、窓７及び８が、そのためのマスクを用
いることなしに得られるので、目的とするMIS型
半導体装置を容易に得ることができる等の大なる
特徴を有する。

なお、上述においては、本発明の１つの実施例
を示したに留まり、詳細説明は省略するが、第５
図で上述した本発明による製法において、その導
電性層５１に対するエツチング処理を、第５図Ｅ
に対応する第６図に示すように、導電性層１０が
その相対向する外縁をして絶縁層５３の相対向す
る外縁よりも内側となるように、深く行なうこと
を除いて、第５図で上述したと同様の工程をと
り、絶縁層５４乃至１１がその導電性層１０の上
外縁部に対応する位置の厚さをして、他の位置に
比し薄く得られんとするのを補償するようにする
こともできる。

また、詳細説明は省略するが、第５図で上述し
た本発明による製法において、その絶縁層５３に
対する熱熔融処理を、高温酸化雰囲気中で行うこ
とにより、第５図Ｆに対応する第７図に示すよう
に、導電性層１０をその表面の酸化によつて埋設
している絶縁層５４を形成することを除いて、第
５図で上述したと同様の工程をとり、そして、絶
縁層５４乃至１１の導電性層１０の上外縁部に対
応する位置の厚さが他の位置に比し薄く得られる
ことのために、問題となり得る絶縁層１１の耐圧
を、導電性層１０の表面の酸化による酸化層によ
つて補償するようにすることもできる。

さらに、上述においては、MIS型半導体装置が
MIS型トランジスタを構成しているMIS型半導体
装置であるものとして述べたが、他の任意のMIS
型半導体装置を得る場合にも本発明を適用し得、
その他、例えば導電性層１０を多結晶シリコン層
以外の導電性材による層を以て形成する等、本発
明の精神を脱することなしに、種々の変型、変更
をなし得るであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のMIS型半導体装置を示す略線
的断面図である。第２図は、第１図に示すMIS型
半導体装置を得るための製法を示す順次の工程に
おける略線的断面図である。第３図は、従来の
MIS型半導体装置の一部を示す略線的断面図であ
る。第４図は、本発明によるMIS型半導体装置の
製法によつて得ることができるMIS型半導体装置
の一例を示す略線的断面図である。第５図は、第
４図に示すMIS型半導体装置の一例を得るため
の、本発明によるMIS半導体装置の製法の一例を
示す順次の工程における略線的断面図である。第
６図及び第７図は、本発明によるMIS型半導体装
置の製法の他の例を示す略線的断面図である。 １……半導体基板、２……主面、３……窓、４
……絶縁層、５，６……半導体領域、７，８……
窓、９……絶縁層、１０……導電性層、１１……
絶縁層、１２，１３……導電性層、１４……窓、
１５……導電性層、５１……導電性層、５２，５
３，５４……絶縁層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 予め用意された、主面上に第１の絶縁層が形
   成されている半導体基板の上記主面上の上記第１
   の絶縁層上に第１の導電性層を形成する工程と、 上記第１の導電性層上に熱熔融性ガラス材でな
   る第２の絶縁層を形成する工程と、 該第２の絶縁層を選択的に除去して上記第２の
   絶縁層による第３の絶縁層を形成する工程と、 上記第３の絶縁層をマスクとする上記第１の導
   電性層に対する選択的エツチング処理により、上
   記第１の導電性層の上記第３の絶縁層下の領域に
   よる第２の導電性層を形成する工程と、 上記第３の絶縁層に対する熱処理により、上記
   第２の導電性層を埋設している上記第３の絶縁層
   の熱熔融により得られる第４の絶縁層を形成する
   工程とを有することを特徴とするMIS型半導体装
   置の製法。 ２ 特許請求の範囲第１項所載のMIS型半導体装
   置の製法において、上記第３の絶縁層をマスクと
   する上記第１の導電性層に対する選択的エツチン
   グ処理により上記第１の導電性層の上記第３の絶
   縁層下の領域による第２の導電性層を形成する工
   程において、上記第２の導電性層がその外縁をし
   て上記第３の絶縁層の外縁より内側となるように
   上記第１の導電性層に対する選択的エツチング処
   理を行なうことを特徴とするMIS型半導体装置の
   製法。 ３ 予め用意された、主面上に第１の絶縁層が形
   成されている半導体基板の上記主面上の上記第１
   の絶縁層上に第１の導電性層を形成する工程と、 上記第１の導電性層上に熱熔融性ガラス材でな
   る第２の絶縁層を形成する工程と、 該第２の絶縁層を選択的に除去して上記第２の
   絶縁層による第３の絶縁層を形成する工程と、 上記第３の絶縁層をマスクとする上記第１の導
   電性層に対する選択的エツチング処理により、上
   記第１の導電性層の上記第３の絶縁層下の領域に
   よる第２の導電性層を形成する工程と、 上記第３の絶縁層に対する高温酸化雰囲気中で
   の熱処理により、上記第２の導電性層をその表面
   を酸化せしめて、上記第２の導電性層を埋設して
   いる第４の絶縁層を形成するとともに、上記第２
   の導電性層を上記第４の絶縁層とともに埋設して
   いる上記第３の絶縁層の熱熔融により得られる第
   ５の絶縁層を形成する工程とを有することを特徴
   とするMIS型半導体装置の製法。 ４ 予め用意された、主面上に第１の絶縁層が形
   成されている半導体基板の上記主面上の上記第１
   の絶縁層上に第１の導電性層を形成する工程と、 上記第１の導電性層上に熱熔融性ガラス材でな
   る第２の絶縁層を形成する工程と、 該第２の絶縁層を選択的に除去して上記第２の
   絶縁層による第３の絶縁層を形成する工程と、 上記第３の絶縁層をマスクとする上記第１の導
   電性層に対する選択的エツチング処理により、上
   記第１の導電性層の上記第３の絶縁層下の領域に
   よる第２の導電性層を形成する工程と、 上記第３の絶縁層に対する熱処理により、上記
   第２の導電性層を埋設している上記第３の絶縁層
   の熱熔融により得られる第４の絶縁層を形成する
   工程と、 上記第１及び第４の絶縁層に対するそれらに共
   通のエツチヤントを用いたエツチング処理によ
   り、上記第４の絶縁層の表面がエツチングされて
   いる上記第４の絶縁層による第５の絶縁層を形成
   すると共に、上記第１の絶縁層の上記第５の絶縁
   層下以外の領域を選択的に除去して、上記半導体
   基板の主面を、上記第１の絶縁層の上記第５の絶
   縁層下以外の領域の選択的に除去された領域にお
   いてのみ、外部に臨ませる窓を形成する工程とを
   有することを特徴とするMIS型半導体装置の製
   法。