JPS6362272A - 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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JPS6362272A
JPS6362272A JP61206519A JP20651986A JPS6362272A JP S6362272 A JPS6362272 A JP S6362272A JP 61206519 A JP61206519 A JP 61206519A JP 20651986 A JP20651986 A JP 20651986A JP S6362272 A JPS6362272 A JP S6362272A
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mask film
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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〕 本発明は絶縁ゲート型や接合ゲート型電解効果トランジ
スタやバイポーラトランジスタ等に適用される半導体装
置の製造方法である。
〔発明の概要〕
n型S+基板上にSiN膜、5iO1膜、Ta膜を順次
堆積し、この多層膜を島状に残す工程で、SiO□膜を
サイドエッチしておく0次に、選択酸化し上記サイドエ
ッチされたSiO2膜をマスクにSiN膜をエッチし、
このSiN膜と選択酸化膜の間に微細な開孔を設ける工
程ポリ5iljJを堆積し、上記SiO□膜及びTa膜
を除去してポリSi膜をリフトオフし、上記開孔に接す
るポリSi膜を残す工程、ポリSi膜を酸化し、上記S
iN膜を除去してn −5i基板表面を露出する工程と
から成る半導体装置の製造方法である。
ポリSiをP型とすれば、P型ソース・ドレイン領域が
上記の微細な開孔部に形成でき、上記最終工程後にゲー
ト絶縁膜、ゲート電極を形成でき、MOSトランジスタ
に適用できる。その他、縦型J−FETSSITやバイ
ポーラトランジスタにも応用できる。
〔従来の技術〕
トランジスタの微細化は年々その高速性、高集積性の要
求のもとに進められている。楚の中で、′  自己整合
技術は、微細加工技術と相まって素子の微細化に必要と
される。例えば、E IectronicsLette
rs、第19巻283頁〜284頁(1983年)に記
載されたバイポーラの製造方法はいわゆるSSTは30
psecの伝播遅延時間を得ている。この方法はp+ポ
リSiのエミッタサイズの選択エッチ1回で活性pベー
ス層とp゛ヘース領域びn゛エミッタ位置サイズがきま
り、p°ベース領域の幅がSiN膜のサイドエッチ量で
きまり非常に狭いという利点をもつ。しかし、ポリSi
の堆積回数が4回、方向性エッチが2回と工程数が多い
問題がある。一方、電子通信学会技術研究報告S S 
D84−101(1984年12月18日)に記載され
た方法は、MO3I−ランジスタに関するものでMUS
A−MO3Tと名づけられている。この方法でも、F部
がサイドエッチされたポリSiと基板との間のギヤツブ
をポリS1で埋める技術と、方向性エッチ技術を用いて
おり、工数が多い問題がある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明は上記の従来技術に匹敵する新規な自己整合技術
を提供するものである。
〔問題点を解決するための手段〕 本発明による製造方法は、ill n型5iil域上に
第1、第2.第3マスク膜の多層マスク膜の順次堆積 
(2)多層膜を島状に残し、第2マスク膜の端部をサイ
ドエッチにより他のマスクより内側に形成(3)選択酸
化膜の形成 (4)第2マスク膜をマスクに第1酸化膜
を選択エッチし、選択酸化膜と第1マスク膜の間に微細
な開孔を形成 (5)半4体薄膜の堆積 (6)第2.
第3マスク膜の除去で半導体薄膜をリフトオフし、上記
開花部に接する半導体薄膜を残す (7)半導体gi膜
表面の酸化 (8)第1マスク膜の除去の各工程からな
る。半導体Fv膜をp型としておけば、MOSのp゛ソ
ースびドレイン領域が上記工程で設けられ、(8)の工
程後ゲート酸化膜、ゲート電極が形成される。同様にJ
−FETのp3ゲート領域が設けられ、(8)の工程後
n0ソースまたはドレイン領域が形成される。
〔作用〕
第1マスク膜には耐酸化性絶縁膜例えばSiN膜を、第
2マスク膜にはSi0g膜や高融点第1金属膜を、第3
マスク膜には高融点第2金属膜やSi膜が用いられる。
第3マスク膜は(2)の第2マスク膜のサイドエッチ、
(3)の選択酸化、(4)の第1マスク膜のエッチに対
し、また第2マスク膜は(3)の選択酸化、(4)の第
1マスク膜のエッチに対し形状が保たれる材料が選ばれ
る。第3マスク膜は(6)の工程リフトオフを容易にす
るための役割をもち、ポリStを用いた場合は(3)の
選択酸化工程で酸化されるが問閏はない。(5)の工程
における微細な開孔は、(2)の工程の第2マスク膜の
サイドエッチ量できめられ、従来技術と同様に制御でき
る。本発明によればポリSiの堆積は1回もしくは2回
で済む。
〔実施例〕
a、実施例I  MO3T製造工程(第1図、第2図)
第1図ta+〜(1)には本発明をMOS)ランジスタ
(MO5T)に適用した例を示す。第1図(alはn型
S1基板10上に第1マスク膜(SiN膜)L第2マス
ク膜(SiOz#) 2、第3マスク膜(Ta膜)3を
順次堆積した断面であり、これらはCVD、スパッタ等
で行なわれる。第1マスク膜1、第2マスク膜2、第3
マスク膜3のそれぞれの厚みは、例えば0.1μm、1
μm、0.2μmである。第1図(blは、上記多層膜
をほぼMO3Tサイズで島状に残した断面である0反応
性イオンエッチ(RrE)、イオンエッチ等でほぼ垂直
に多rF!J膜をエッチ後、プラズマエッチまたはウェ
ットエッチ等の等方性エッチで第2マスク膜2をサイド
エッチする。サイドエッチ量は例えば0.5μ11〜1
μ謡である。第1図(C)は第1マスク膜1をマスクに
選択酸化膜4を設けた断面である。選択酸化に伴うバー
ズビークを減少するため、予め基板10に四部等を形成
することもできる。選択酸化膜4は例えば1〜2μ糊に
形成される。第1図1flは第2マスク膜2をマスクに
第1マスク膜1の端部近傍の露出部分を除去した断面で
、第1マスク膜lと選択酸化膜4の間に基板10表面に
微細な幅で開孔部110,120が設けられる。第1マ
スク膜1の除去には等方性エッチを用いる。第1図(e
lは、B添加されたa−3t膜5を堆積した断面である
。a−5i膜5は方向性堆積が望ましく、PCVD、ス
パッタ、蒸着、イオンビーム堆積等が用いられる。 a
−3i膜5の厚みは第2マスク膜2より薄く、ピンホー
ルがない程度に厚く選ばれる。又堆積条件は、第3マス
クFla下の第1゜第2マスク膜1,2の側面までa−
Si膜5が達する様に選ぶ必要がある。第1図1flは
、第2.第3マスク2.3特にマスク膜2をウェットエ
ッチ等で除去して、第3マスク膜3上のa−5i膜膜5
をリフトオフした断面で、第1マスク膜1が露出される
と共に基板lOに対して微細な開花部110,120を
通して接触するa−5i膜5が残る。この後必要に応じ
a−5i膜5の不要部を除去し、ソース電極51、ドレ
イン52とする。第1図(幻はa−3i膜5を酸化して
、表面及び側面にSing膜14膜形4した断面である
。この段階でa−5iv!、5はp9ポリSi膜になる
と共に、基板1中にp゛ソース領域11、p゛ ドレイ
ン領域12が拡散により形成される。第1図(hlは第
1マスク膜1を除去してゲート酸化膜24を設けた断面
図、第1図(11はゲート電極64を形成した断面図で
ある。
必要に応じSiO□膜14にコンタクト開孔を行いソー
ス、ドレイン配線61.62を設け、完成する。
第1図(幻の工程の後、絶縁膜を全面堆積し方向性エッ
チすることによりp“ポリ5il1951,52の端部
の絶縁膜を厚くすると共に、第1マスク膜を露出するこ
ともできる。
実際のMO3Tの製造にあたってはp“ソース、ドレイ
ン領域11.12を離間させる必要があるため、マスク
工程が必要である。第2図に示した平面図で第1.第2
.第3マスク1,2.3の対向する2つの辺に沿ってp
9ソース、ドレイン領域11.12設けられるので、第
1図fdlの工程でマスク50を用いて開孔部110,
120を設は他はレジスト等で被う。
または、第1図fd+の工程でマスク50は用いず、第
1図(flの工程の後、マスク50の反転マスクを用い
不要なa−Si膜5を除去すると共にソース・ドレイン
電極51.52を形成する。また、a−5t膜5への不
純物添加は第1図fdl、 tel、 ffl、 、(
g”lのいずれの段階でも行えるが、その方法は上記の
ソース・ドレイン電極51.52の分離と関係し、最適
なものが選択される。
b、実施例2 バイポーラ製造工程(第3図)第3図(
al〜+dlには本発明をバイポーラトランジスタに適
用した工程例を示す、第3図(a)は実施例1 (第1
図(d))と同様に第1マスクMlと選択酸化膜4の間
に微細な開孔部110,120を設けた断面である。
この例では、第2マスク膜2をマスクにした第1マスク
1のエッチを長く行い、サイドエッチを行っている。ま
た、n型領域10はn0コレクタ領域13上に設けられ
ている。第3図(blは、p″a−Si膜5の堆積後、
第2.第3.マスク膜2,3を除去し、さらにイオン注
入によってpベース領域15をn領域10中に形成した
断面である。第3図fc)は、p″a−3i膜5の不要
部分を除去後、酸化してp。
ポリSiベース電極53、p゛ベース領域16を形成し
たものである。第3図(alの第1マスクのサイドエッ
チによって露出していたpベース領域15上にもSiO
□膜14膜形4される。第3図fdlは、第1マスク膜
1を除去しnoポリSi膜を堆積選択エッチしてn゛ポ
リStエミフタ電極67及びn゛エミッタ領域17を形
成した断面である。この例の様に、本発明では第2マス
ク膜2をマスクにした第1マスク膜1のオーバーエッチ
により、第1マスク膜1のサイズを小さくして、n“エ
ミッタ領域17とp3ペース領域15の間の容量減少、
耐圧向上が図れる。
C0実施例3  str構造(第4図)第3図(blに
示゛したイオン注入によるpベース領域15の形成をし
なければ、また寸法、不純物密度を適宜選べば、第3図
と同様な工程で第4図に示すSITが形成できる。SI
Tに限らずJ−FETも同様である。
d、実施例4  MO3T製造工程(第5図)第5図+
al 〜telには本発明をLDD構造のMO3Tに適
用した工程断面図を示す。第5図(alは第3図(al
と同様に、第1スク膜1を第2マスク膜2に対しサイド
エッチしたものである。第5図(blは、p″a−5i
膜5を第1マスク1をマスクに、両膜の間のれ基板表面
にp−eI域111.112を形成した状態を示す、以
下の工程である第5図(C1及び(dlは第1図と同様
な工程を行った断面図で、第5図(elのようなLDD
構造MO3Tが完成する。
e、実施例5 第3マスク膜(第6図)第6図(al〜
山)には、第3マスク膜3にa−3iまたはポリSi膜
を、用いた例を示す。第6図(a)は、第1゜第2.第
3マスク膜1.2.3を島状に残した断面であり、第6
図中)は選択酸化膜4を形成した状態である。この工程
で第3マスク駆動3であるSi膜はSi0g膜に変換す
る。この際、Si膜の堆積が増えるので第2マスクB2
に対する第1マスク膜1のオーバーハングも増加し、後
工程のりフトオフが容易になる。
(発明の効果〕 上述の如く、本発明による製造工程ではMO5Tのソー
ス11及びドレイン領域12やバイポーラのp°ベース
領域16等が第2マスク膜2のサイドエッチ■できまる
ため、極力細くできる。そのため商運性に優れたトラン
ジスタが微細なサイズで得られる。製造工程も上述の様
に簡単でる。
半道体薄膜5にa−5i膜を用いる例を述べてきたが、
ポリSi膜でも同様であり、または導電不純物を含む金
属と半導体膜の2N構造や、半導体膜/金属/半導体膜
の3層構造も適用される。第2マスク膜2にSiO□を
用いた例を述べたが、前述の制限内であれば金属でも他
の絶縁膜も用いられ、第3マスク膜3も同様に金属やS
i膜、他の絶縁膜が用いられる。金属膜は高融点金属で
あるTa、W+M。
等やその硅化物を利用できる。
本発明は実施例の他に、横型J−FETや31T、バイ
ポーラ、さらにショットキゲート型にも適用できその応
用範囲はSiに限らすGaAs等他の半導体材料に及ぶ
。その際の選択酸化は、第3マスク膜をマスクにした絶
縁物の方向性堆積によって置きかえられる。
【図面の簡単な説明】
第1図fat〜filは本発明によるMO3Tの製造工
程順断面図、第2図は本発明よるMO3Tの平面図、第
3図+al〜(dlは本発明をパイボーラ工程に適用し
た製造工程順断面図、第4図は本発明を用いたSIT断
面図、第5図(al 〜(elはMO5Tに適用した他
の実施例の製造工程順断面図、第6図(alとtb+は
本発明の他の実施例の断面図である。 10・・・基板 ■・・・第1マスク膜 2・・・第2マスク膜 3・・・第3マスク膜 4.14・・・酸化膜 5・・・a−Si膜 51.52.53・・・p9ポリSi膜24・・・ゲー
ト酸化膜 11.12.16・・・p″領域 13、17・・・n11 以上 出願人 セイコー電子工業株式会社 代理人 弁理士 最 上  務(他1名)不づ色日月1
;よろどQS丁め翳道ニオMp貢ビ〒面50第1図 MoSCHa =8”@f’rm 図 第5図

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一導電型低不純物密度半導体領域表面に耐酸化性
    の第1マスク膜と、第2マスク膜、第3マスク膜の少な
    く共3層からなる多層マスク膜を堆積する第1工程と、 前記多層マスク膜を島状に残し、第2マスク膜が第1、
    第3マスク膜に対しその端部が内側になる様にする第2
    工程と、 前記第1マスク膜をマスクに前記低不純物密度領域表面
    に選択酸化膜を設ける第3工程と、第2マスク膜をマス
    クを端部が露出する第1マスク膜を選択除去し、残った
    第1マスク膜と選択酸化膜の各端部の間に前記低不純物
    密度領域の露出部分を形成する第4工程と、 少なくとも、半導体薄膜を第2マスク膜の厚み以下に堆
    積する第5工程と、 第2、第3マスク膜を除去することにより、第3マスク
    膜上の前記半導体薄膜をリフトオフし、第1マスク膜を
    露出すると共に、前記低不純物密度領域の露出部分に接
    する前記半導体薄膜を選択的に残す第6工程と、 前記半導体薄膜表面を酸化する第7工程と、第1マスク
    膜を除去し前記低不純物密度領域を露出する第8工程と
    、 から成る半導体装置の製造方法。
  2. (2)前記半導体薄膜に第5工程中もしくは後に逆導電
    型不純物を添加し、前記第4工程で露出した前記低不純
    物密度領域の少なく共一部に逆導電型領域を形成するこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体装置
    の製造方法。
  3. (3)第4工程で前記低不純物密度領域の露出部分を互
    いに離間する2つの露出部分とするか、第5もしくは第
    6工程の後、前記半導体薄膜の不要部分の選択除去する
    かして、前記低不純物密度領域をはさんで互いに離間し
    、ソース領域とドレイン領域とになる2つの前記逆導電
    型領域を設け、第8工程の後露出する前記低不純物密度
    領域表面にゲート絶縁膜を設ける工程とゲート絶縁膜上
    にゲート電極を設ける工程から成る特許請求の範囲第2
    項記載の半導体装置の製造方法。
  4. (4)第8工程と後前記低不純物密度領域の露出部分に
    1導電型ソースもしくはドレイン領域を設け、前記逆導
    電型領域をゲート領域とすることを特徴とする特許請求
    の範囲第2項記載の半導体装置の製造方法。
  5. (5)第6工程の後前記第1マスク膜下の前記低不純物
    密度領域に逆導電型不純物をイオン注入してベース領域
    となし、第8工程の後前記低不純物密度領域の露出部分
    に1導電型エミッタもしくはコレクタ領域を設けること
    を特徴とする特許請求の範囲第2項記載の半導体装置の
    製造方法。
  6. (6)第4工程において第1マスク膜の選択除去の際、
    オーバーエッチを行なうことを特徴とする特許請求の範
    囲第1項から第5項いずれか記載の半導体装置の製造方
    法。
  7. (7)前記第1マスクまく窒化硅素膜、第2マスク膜が
    酸化硅素膜もしくは第1金属膜、第3マスク膜が第1金
    属膜とは異なる第2金属膜もしくはシリコン膜であるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項から第6項のいず
    れか記載の半導体装置の製造方法。
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