JPH07105503B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
Method for manufacturing semiconductor deviceInfo
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- JPH07105503B2 JPH07105503B2 JP11952190A JP11952190A JPH07105503B2 JP H07105503 B2 JPH07105503 B2 JP H07105503B2 JP 11952190 A JP11952190 A JP 11952190A JP 11952190 A JP11952190 A JP 11952190A JP H07105503 B2 JPH07105503 B2 JP H07105503B2
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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、速、低消費電力の半導体装置の製造方法に
関し、特に、半導体基板より切り込んだU型溝の側壁面
の任意の箇所に任意の大きさの拡散領域を形成し、コン
タクトホールを開孔する工程に係る加工技術に関するも
のである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device of high speed and low power consumption, and particularly to an arbitrary portion of a sidewall surface of a U-shaped groove cut from a semiconductor substrate. The present invention relates to a processing technique related to a process of forming a diffusion region having a size of 1 to form a contact hole.
最近の半導体装置の開発は目ざましいものがあり、
速、低消費電力、効率、集積密度化を目標として、
次々に新しい構想、構造のトランジスタ、サイリスタ、
IC、メモリ等が提案されている。厚み方向の寸法制御の
方が平面方向に比して容易な点や、64Mビットダイナミ
ックRAMのように超密度化の要求に対して立体構造に
せざるを得ない点から、基板表面に対して垂直方向の面
に対する加工技術が必要な種々の半導体装置が提案され
ている。特に静電誘導トランジスタ(以下SITと称す)
などの静電誘導型半導体装置は、半導体基板表面より、
垂直に切り込まれた側壁部にゲートを形成することによ
り、その基本的にすぐれた特性が、さらに周波速動
作に適したものとなることが知られている。第1図は切
り込みゲート型SITの断面図の一例で、n+領域1はドレ
イン、n-領域2はチャンネル、p+領域3はゲート、n+領
領域4はソースで、絶縁物5の上にゲート電極6が形成
された構造となっており、ソース・ゲート間容量、ゲー
ト・ドレイン間容量を小さくし、かつ変換コンダクタン
スgmを大きくすることが出来るので、マイクロ波からサ
ブミリ波帯での効率動作に適したものである。The recent development of semiconductor devices is remarkable,
With the goal of speed, low power consumption, efficiency, and integration density,
One after another, new concept, structure of transistor, thyristor,
ICs, memories, etc. have been proposed. Since the dimension control in the thickness direction is easier than in the planar direction and the three-dimensional structure cannot be avoided in order to meet the demand for super-density such as 64 Mbit dynamic RAM, it is perpendicular to the substrate surface. Various semiconductor devices have been proposed that require a processing technique for the directional surface. Especially electrostatic induction transistor (hereinafter referred to as SIT)
Static induction type semiconductor devices such as
It is known that by forming a gate in a vertically cut side wall part, its basically excellent characteristics become more suitable for a frequency operation. FIG. 1 is an example of a sectional view of a notched gate type SIT. The n + region 1 is the drain, the n − region 2 is the channel, the p + region 3 is the gate, the n + region 4 is the source, and on the insulator 5. Since the gate electrode 6 is formed in the structure, the capacitance between the source and gate, the capacitance between the gate and drain can be reduced, and the conversion conductance g m can be increased. It is suitable for efficient operation.
しかしながら、半導体表面より切り込みを有する半導体
装置において、その切り込み部の側壁面への拡散窓開
け、コンタクトホール開孔等の加工は従来の平面加工技
術の基本となるホトリソグラフ技術ではほとんど不可能
であった。However, in a semiconductor device having a notch from the semiconductor surface, it is almost impossible to form a diffusion window, a contact hole, or the like on the side wall surface of the notch by the photolithographic technique which is the basis of the conventional flattening technique. It was
前述した切り込み部(U溝)を有する半導体装置の切り
込み部側壁面への拡散窓、コンタクト窓を形成する技術
として、すでに特公昭62−32632号「半導体装置の製造
方法」、および特公平1−031309号「半導体装置の製造
方法」等に示された技術が提案されている。第2図
(a)乃至(j)は前記特公昭62−32632号公報に示さ
れているNチャンネルSITの製造工程である。As a technique for forming a diffusion window and a contact window on the side wall surface of the cut portion of a semiconductor device having the above-mentioned cut portion (U groove), Japanese Patent Publication No. 62-32632 "Method for manufacturing semiconductor device" and Japanese Patent Publication No. Techniques disclosed in No. 031309 “Semiconductor Device Manufacturing Method” and the like have been proposed. 2 (a) to 2 (j) show the manufacturing process of the N-channel SIT disclosed in the above Japanese Patent Publication No. 62-32632.
(1) 第2図(a)に示すようにドレインとなるn+Si
基板(不純物密度1018/cm3)1の上にエピタキシャル成
長によりn-層(不純物密度1013〜1014/cm3)2の動作層
を厚さ10μ程度成長し、続いて熱酸化等により酸化膜5
を約1μ形成する。次にホトリソグラフ技術によりOMR8
3等のレジスト膜8を切り込み領域以外の部分に選択的
に形成する。(1) As shown in Fig. 2 (a), n + Si becomes the drain
On the substrate (impurity density 10 18 / cm 3 ) 1, an n − layer (impurity density 10 13 to 10 14 / cm 3 ) 2 operating layer is grown to a thickness of about 10 μ by epitaxial growth, and then oxidized by thermal oxidation or the like. Membrane 5
About 1 μm is formed. Then by photolithographic technology OMR8
A resist film 8 such as 3 is selectively formed in a portion other than the cut region.
(2) 第2図(b)に示すようにレジスト8をマスク
として酸化膜5を除去してn-層2を約3μの深さまで切
り込む。この場合、切り込まれる部分の側面がn-層2の
表面に対してほぼ垂直になることが望ましく、さらに底
面が平らに近いのが望まれるが、その方法としては側面
が垂直になるアルカリエッチングや底面も平らになるプ
ラズマエッチ、スパッタエッチ等があげられる。例えば
プラズマエッチで行なうにはn+基板1の結晶面を(11
1)面に選びマスクの方向を<110>方向に合わせて、ま
ず酸化膜5をC3F8のガス0.1Torrでプラズマエッチし続
いてガスをPCl3ガス0.05〜0.1Torrに変えてn-層2をプ
ラズマエッチすればn-層2の表面に対して垂直な側面
(壁面)と平らな底面を有する形に切り込むことができ
る。続いてO2ガスプラズマによりレジスト8を除去す
る。(2) As shown in FIG. 2B, the oxide film 5 is removed using the resist 8 as a mask to cut the n − layer 2 to a depth of about 3 μ. In this case, it is desirable that the side surface of the cut portion be substantially perpendicular to the surface of the n − layer 2 and that the bottom surface be close to a flat surface. Examples include plasma etching and sputter etching that flatten the bottom surface. For example, to perform plasma etching, the crystal plane of the n + substrate 1 should be (11
1) Select the surface and align the direction of the mask with the <110> direction. First, plasma etch the oxide film 5 with a C 3 F 8 gas of 0.1 Torr and then change the gas to a PCl 3 gas of 0.05 to 0.1 Torr and n −. If the layer 2 is plasma-etched, it can be cut into a shape having a side surface (wall surface) perpendicular to the surface of the n − layer 2 and a flat bottom surface. Then, the resist 8 is removed by O 2 gas plasma.
(3) 第2図(c)に示すように熱酸化等によって切
り込まれた部分に酸化膜5を5000Å程度形成する。この
時(1)で形成されたn-層2の表面の酸化膜5は1.1μ
程度に増加する。(3) As shown in FIG. 2 (c), an oxide film 5 is formed in a portion cut by thermal oxidation or the like to a thickness of about 5000Å. At this time, the oxide film 5 on the surface of the n − layer 2 formed in (1) is 1.1 μm.
Increase to a degree.
(4) 第2図(d)に示すように指向性プラズマエッ
チ、スパッタエッチ等により切り込まれた底面の酸化膜
5をエッチする。この場合指向性により側面(壁面)の
酸化膜5は残り、n-層2の表面の酸化膜5は6000Å程度
に減少する。続いて切り込まれた底面のn-層2を約1.5
μ程度プラズマエッチする。例えば、プラズマエッチで
行なうには酸化膜5はC3F80.1Torrでエッチしn-層2はP
Cl30.05〜0.1Torrでエッチすることにより形成できる。(4) As shown in FIG. 2D, the oxide film 5 on the bottom surface cut by directional plasma etching, sputter etching or the like is etched. In this case, the oxide film 5 on the side surface (wall surface) remains due to the directivity, and the oxide film 5 on the surface of the n − layer 2 is reduced to about 6000Å. Then, cut the bottom n - layer 2 by about 1.5
Plasma etch about μ. For example, for plasma etching, the oxide film 5 is etched with C 3 F 8 0.1 Torr and the n − layer 2 is P.
It can be formed by etching with Cl 3 0.05 to 0.1 Torr.
(5) 第2図(e)に示すようにCVD等によりSi3N4膜
9を1000Å程度形成する。(5) As shown in FIG. 2 (e), a Si 3 N 4 film 9 is formed to a thickness of about 1000 Å by CVD or the like.
(6) 第2図(f)に示すように指向性プラズマエッ
チ、スパッタエッチング等によって切り込まれた底面の
Si3N4膜9とn-層2の表面のSi3N4膜9をエッチする。Si
3N4膜9は切り込まれた側面(壁面)のみに残ることに
なる。例えば、プラズマエッチで行なうにはC3F80.02〜
0.05Torrでエッチすることにより形成できる。(6) As shown in FIG. 2 (f), the bottom surface cut by directional plasma etching, sputter etching, or the like.
The Si 3 N 4 film 9 and the Si 3 N 4 film 9 on the surface of the n − layer 2 are etched. Si
The 3 N 4 film 9 remains only on the cut side surface (wall surface). For example, C 3 F 8 0.02 ~
It can be formed by etching at 0.05 Torr.
(7) 第2図(g)に示すように熱酸化等により、切
り込まれた底面に酸化膜5′を5000Å程度形成する。こ
の時、Si3N4膜9がある切り込まれた側面(壁面)には
酸化膜5′は形成されない。n-層2の表面の酸化膜5は
約8000Åに増加する。(7) As shown in FIG. 2 (g), an oxide film 5'is formed on the cut bottom surface by thermal oxidation or the like to have a thickness of about 5000Å. When this, Si 3 N 4 in the film 9 is cut the sides (walls) oxide film 5 'is not formed. The oxide film 5 on the surface of the n − layer 2 increases to about 8000Å.
(8) 第2図(h)に示すようにn-層2の表面にホト
リソグラフ技術によりソースとなる領域上部の酸化膜5
を除去して、拡散等によりn+領域10(不純物密度〜1021
/cm3)を0.5μ程度の深さに形成する。この場合Si3N4が
マスク性のいAsを不純物源として使用する。(8) As shown in FIG. 2 (h), the oxide film 5 is formed on the surface of the n − layer 2 by the photolithographic technique in the upper region of the source.
Of the n + region 10 (impurity density of ~ 10 21
/ cm 3 ) to a depth of about 0.5μ. In this case, Si 3 N 4 uses As having no masking property as an impurity source.
(9) 第2図(i)に示すように無指向性プラズマエ
ッチ、熱リン酸エッチ等によって切り込まれた側面(壁
面)のSi3N4膜9をエッチすれば酸化膜5の開孔部が1.0
μ程度できることになりこの開孔部に拡散等によりp+領
域11のゲートを側面(壁面)より0.5μの深さに形成す
る。このゲートの不純物密度は、n+領域10の不純物密度
より低く1020〜1019程度におさえる。したがって、n+領
域10はマスクをする必要がなくp+領域11が形成されても
影響は少ない。(9) As shown in FIG. 2 (i), if the Si 3 N 4 film 9 on the side surface (wall surface) cut by non-directional plasma etching, hot phosphoric acid etching or the like is etched, the oxide film 5 is opened. Division 1.0
The gate of the p + region 11 is formed at a depth of 0.5 μ from the side surface (wall surface) in this opening by diffusion or the like. The impurity density of this gate is lower than the impurity density of the n + region 10 and is about 10 20 to 10 19 . Therefore, the n + region 10 does not need to be masked, and the formation of the p + region 11 has little influence.
(10) 第2図(j)に示すようにAl等の金属膜を蒸着
等によって約1.5μ厚程度形成しホトリソグラフ技術に
よってゲート電極12とソース電極13に形成する通常蒸着
は、指向性があるためにn-層2の表面と切り込まれた底
面にのみ蒸着され、側面(壁面)には散乱した分のみが
付着するので、ホトリソグラフ技術を必要とせずに全面
エッチ等の方法で簡単にゲート電極12、ソース電極13を
分離することもできる。なお、下面にも金属膜14を蒸着
しドレイン電極とする。(10) As shown in FIG. 2 (j), the normal vapor deposition in which a metal film of Al or the like is formed to a thickness of about 1.5 μm by vapor deposition and the like and is formed on the gate electrode 12 and the source electrode 13 by the photolithographic technique has directivity. Because it exists, it is vapor-deposited only on the surface of the n - layer 2 and the bottom surface that is cut, and only the scattered portion adheres to the side surface (wall surface), so it is easy to use a method such as full surface etching without the need for photolithographic technology. Alternatively, the gate electrode 12 and the source electrode 13 can be separated. A metal film 14 is also vapor-deposited on the lower surface to serve as a drain electrode.
しかしながら、第2図に示した方法によれば、ゲート拡
散窓としての開孔部の基板表面に垂直方向の幅が1.0μ
m程度以上の比較的大きな場合には、第2図(i)のよ
うにp+領域11を側壁面に拡散等により形成することは容
易であるが、ゲート拡散窓としての開孔部の幅が1.0μ
m以下の微細寸法になると、p+領域11が十分に形成され
ないという不良、あるいは部分的にしか形成されないと
いう問題点が生じ、この結果、ゲートの効きが悪く、交
換コンダクタンスgmが低下し、またゲートに電圧を印
加しないと動作しなくなるという欠点があった。第3図
は側壁面でのゲート拡散窓幅0.7μmの場合のSITのドレ
イン電流−ドレイン電圧特性であるが、ゲート電圧を3V
以上印加しないとゲートが効かず、SITとして有効に動
作しないことがわかった。したがって、第2図に示され
る製造方法によれば、電源電圧1.5Vで動作する省電力
(低消費電力)、効率の接合SITや、遮断周波数10GHZ
以上の周波用接合型SITにおいて要求される。1.0μm
以下の微細寸法の拡散窓開け、コンタクトホール開孔が
極めて困難である欠点があった。However, according to the method shown in FIG. 2, the width of the opening portion as the gate diffusion window in the direction perpendicular to the substrate surface is 1.0 μm.
In the case of a relatively large size of about m or more, it is easy to form the p + region 11 on the side wall surface by diffusion or the like as shown in FIG. 2 (i), but the width of the opening portion as the gate diffusion window is large. Is 1.0μ
When the size is smaller than m, there is a problem that the p + region 11 is not sufficiently formed or only partially formed. As a result, the effect of the gate is poor and the exchange conductance g m is lowered. In addition, there is a drawback that it does not operate unless a voltage is applied to the gate. Figure 3 shows the drain current-drain voltage characteristics of SIT when the gate diffusion window width on the side wall is 0.7 μm.
It was found that the gate does not work without applying the voltage above and does not work effectively as a SIT. Therefore, according to the manufacturing method shown in FIG. 2, the power-saving operating at a power supply voltage 1.5V (low power consumption), and the efficiency of joining SIT, cutoff frequency 10GH Z
Required for the above-mentioned junction SIT for frequencies. 1.0 μm
There is a drawback that it is extremely difficult to open a diffusion window having the following fine dimensions and a contact hole.
p+拡散領域をより確実に形成するためには第4図に示し
たような工程が考えられる。第2図(a)乃至(c)ま
では同じで、次に第4図(a)に示すように切り込み部
底面のみの酸化膜5を指向性エッチで除去し、比較的開
孔面積の大きな拡散窓を開孔し、底面および底面に隣接
した側壁面の一部にp+拡散領域11′を形成する。次に第
4図(b)に示すように、側壁面のp+拡散領域11″のみ
を残し、底面部分の拡散領域を除去するようにさらに深
く2回目の切り込みを行う。次いで、超真空における
酸化物(SiO2)の指向性真空蒸着法により酸化物51を2
回目の切り込み部底面に形成する。次に第4図(c)に
示すように真空蒸着法によりゲート電極12を形成する。
しかしながら、第4図の方法は、真空蒸着で形成した酸
化物51は、実際には、第4図(b)に示したように、切
り込まれない凸部上面にオーバーハング部分を形成し、
オーバーハング部分の廂の陰になる部分は蒸着されない
ので、切り込み部底面に台形の断面形状で堆積される、
したがって、ゲート電極12は第4図(c)に示したよう
にp+拡散領域11″の下部でn-層2と直接接触することに
なり、ゲートのリーク電流の原因となり、ゲート・ソー
ス間耐圧不良ともなる欠点があった。In order to form the p + diffusion region more reliably, the process shown in FIG. 4 can be considered. 2 (a) to 2 (c) are the same. Next, as shown in FIG. 4 (a), the oxide film 5 only on the bottom surface of the cut portion is removed by directional etching to obtain a relatively large opening area. A diffusion window is opened, and ap + diffusion region 11 'is formed on the bottom surface and a part of the side wall surface adjacent to the bottom surface. Next, as shown in FIG. 4 (b), a second incision is made deeper so that only the p + diffusion region 11 ″ on the side wall surface is left and the diffusion region on the bottom surface is removed. Oxide 51 is removed by directional vacuum deposition method of oxide (SiO 2 ).
It is formed on the bottom surface of the cut portion for the first time. Next, as shown in FIG. 4C, the gate electrode 12 is formed by the vacuum evaporation method.
However, in the method shown in FIG. 4, the oxide 51 formed by vacuum deposition actually forms an overhang portion on the upper surface of the protrusion not cut as shown in FIG. 4B.
Since the part behind the overhang part is not vapor-deposited, it is deposited with a trapezoidal cross-sectional shape on the bottom of the notch,
Therefore, the gate electrode 12 comes into direct contact with the n − layer 2 below the p + diffusion region 11 ″ as shown in FIG. 4 (c), which causes a leak current of the gate and causes a leak current between the gate and the source. There was a drawback that it also became a poor pressure resistance.
本発明の目的は、前述した従来の基板表面に垂直な方向
の加工技術の欠点に鑑みなされたもので、U溝等の切り
込み部分の側壁面に、1.0μm以下の寸法を有する微小
な拡散領域を確実に、歩留り良く形成する低消費電力、
効率、周波で動作する半導体装置の製造方法を提供
することにある。The object of the present invention has been made in view of the above-mentioned drawbacks of the conventional processing technique in the direction perpendicular to the substrate surface, and a minute diffusion region having a dimension of 1.0 μm or less is formed on the sidewall surface of the cut portion such as the U groove. Low power consumption, which ensures a high yield
An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device that operates at high efficiency and frequency.
本発明の別の目的は、U溝等の切り込み部分の側壁面に
良好な選択拡散層を形成し、リーク電流の小さい、耐圧
の良好なpn接合電極を側壁部分に形成する新規な方法を
提供することにある。Another object of the present invention is to provide a novel method for forming a favorable selective diffusion layer on the side wall surface of a notch such as a U-groove and forming a pn junction electrode having a small leak current and a high breakdown voltage on the side wall portion. To do.
この目的の達成を図るため、本発明による方法では第1
の切り込みで、U型溝を形成し、このU型溝の底面およ
びこの底面に隣接した側壁面の一部に選択拡散する工程
と、選択拡散に用いたマスクを用いて第2の切り込みを
前記選択拡散の深さよりも浅く、前記U型溝に連続した
溝が形成されるべく行う工程と、非酸化性被膜を前記第
1の切り込み部と第2の切り込み部側壁面に形成する工
程と、第3の切り込みで、U型側壁部の拡散領域のみを
残し、U型溝底部の拡散領域を完全に除去し、さらに深
く溝を形成する工程と、前記非酸化性被膜を用いた選択
酸化により、溝部底面に酸化膜を形成する工程と、前記
非酸化性被膜を除去することにより、前記側壁面の拡散
領域に対するコンタクトホールを開孔する工程とから少
なくとも成ることを特徴とする。In order to achieve this object, the method according to the invention is
Forming a U-shaped groove, and selectively diffusing into the bottom surface of this U-shaped groove and a part of the side wall surface adjacent to this bottom surface; and using the mask used for the selective diffusion to form the second notch. A step of forming a groove that is shallower than the depth of selective diffusion and continuous with the U-shaped groove; and a step of forming a non-oxidizing film on the sidewall surfaces of the first cut portion and the second cut portion, In the third cut, only the diffusion region of the U-shaped sidewall is left, the diffusion region of the U-shaped groove bottom is completely removed, and a deeper groove is formed, and the selective oxidation using the non-oxidizing film is performed. At least, a step of forming an oxide film on the bottom surface of the groove and a step of removing the non-oxidizing film to open a contact hole for the diffusion region of the side wall surface.
以下、本発明の第一実施例の切り込みゲート型SITの製
造方法について図面を参照しつつ説明する。Hereinafter, a method of manufacturing the cut gate type SIT according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(1) 第5図(a)に示すようにドレインとなるn+Si
基板(不純物密度1018/cm3)1の上にエピタキシャル成
長によりn-層(不純物密度1013〜1014/cm3)2の動作層
を厚さ5μ程度成長し、続いて熱酸化等により酸化膜5
を約1μ形成する。次にホトリソグラフ技術によりOMR8
3等のレジスト膜8を切り込み領域以外の部分に選択的
に形成する。(1) As shown in Fig. 5 (a), n + Si becomes the drain.
On the substrate (impurity density 10 18 / cm 3 ) 1, an n − layer (impurity density 10 13 to 10 14 / cm 3 ) 2 operating layer was grown to a thickness of about 5 μm by epitaxial growth, and then oxidized by thermal oxidation or the like. Membrane 5
About 1 μm is formed. Then by photolithographic technology OMR8
A resist film 8 such as 3 is selectively formed in a portion other than the cut region.
(2) 第5図(b)に示すようにレジスト8をマスク
として酸化膜5を除去してn-層2を約0.7μの深さまで
切り込む(第1の切り込み工程)。この場合、切り込ま
れる部分の側面がn-層2の表面に対してほぼ垂直になる
ことが望ましく、さらに底面が平らに近いのが望まれる
が、その方法としては側面が垂直になるアルカリエッチ
ングや底面も平らになるプラズマエッチ、スパッタエッ
チ等があげられる。例えばプラズマエッチで行なうには
n+基板1の結晶面を(111)面に選びマスクの方向を<1
10>方向に合わせて、まず酸化膜5をC3F8のガス0.1Tor
rでプラズマエッチし続いてガスをPCl3ガス0.05〜0.1To
rrに変えてn-層2をプラズマエッチすればn-層2の表面
に対して垂直な側面(壁面)と平らな底面を有する形に
切り込むことができる。続いてO2ガスプラズマによりレ
ジスト8を除去する。(2) As shown in FIG. 5B, the oxide film 5 is removed using the resist 8 as a mask to cut the n − layer 2 to a depth of about 0.7 μ (first cutting step). In this case, it is desirable that the side surface of the cut portion be substantially perpendicular to the surface of the n − layer 2 and that the bottom surface be close to a flat surface. Examples include plasma etching and sputter etching that flatten the bottom surface. For example, to use plasma etching
n + Select the crystal plane of substrate 1 as the (111) plane and set the mask direction to <1
First, the oxide film 5 is 0.1 Torr of C 3 F 8 gas according to the 10> direction.
Plasma etching is performed at r, and then the gas is PCl 3 gas 0.05 to 0.1To
If the n − layer 2 is plasma-etched instead of rr, it can be cut into a shape having a side surface (wall surface) perpendicular to the surface of the n − layer 2 and a flat bottom surface. Then, the resist 8 is removed by O 2 gas plasma.
(3) 第5図(c)に示すように熱酸化等によって切
り込まれた部分に酸化膜5を5000Å程度形成する。この
時1で形成されたn-層2の表面の酸化膜5は1.1μ程度
に増加する。(3) As shown in FIG. 5 (c), an oxide film 5 is formed in a portion cut by thermal oxidation or the like to about 5000 Å. At this time, the oxide film 5 on the surface of the n − layer 2 formed in 1 increases to about 1.1 μ.
(4) 第5図(d)に示すように指向性プラズマエッ
チ、スパッタエッチ等により切り込まれた底面の酸化膜
5をエッチする。この場合指向性により側面(壁面)の
酸化膜5は残り、n-層2の表面の酸化膜5は6000Å程度
に減少する。この酸化膜5をマスクとしてボロン等を拡
散しp+領域11を拡散深さ0.3μmの深さに形成する。こ
のp+領域11の不純物密度は3×1018〜1020cm-3程度とす
る。p+領域11は11B+もしくは49BF2 +のイオン注入および
その後のN2ガス等の非酸化性雰囲気のアニールによって
形成すれば、p+領域11の上部にBSG膜が形成されないの
で好適である。(4) As shown in FIG. 5D, the bottom oxide film 5 is etched by directional plasma etching, sputter etching or the like. In this case, the oxide film 5 on the side surface (wall surface) remains due to the directivity, and the oxide film 5 on the surface of the n − layer 2 is reduced to about 6000Å. Using the oxide film 5 as a mask, boron or the like is diffused to form ap + region 11 with a diffusion depth of 0.3 μm. The impurity density of the p + region 11 is about 3 × 10 18 to 10 20 cm -3 . If the p + region 11 is formed by ion implantation of 11 B + or 49 BF 2 + and subsequent annealing in a non-oxidizing atmosphere such as N 2 gas, a BSG film is not formed on the p + region 11, which is preferable. is there.
(5) 第5図(e)に示すように、指向性プラズマエ
ッチによって、第1の切り込み工程で形成されたU型溝
の底面のn-層2をp+領域の拡散深さ0.3μmより深く、
0.2μmの深さ程度切り込む(第2の切り込み工程)。
第2の切り込み工程の前に、必要ならば、p+領域11の上
部に形成されたBSG膜をC3F8を用いた指向性プラズマエ
ッチング等により除去することはもちろんである。(5) As shown in FIG. 5 (e), the n − layer 2 on the bottom surface of the U-shaped groove formed in the first cutting step is formed by the directional plasma etching so that the diffusion depth of the p + region is 0.3 μm. deeply,
Cut to a depth of 0.2 μm (second cutting step).
Of course, before the second cutting step, if necessary, the BSG film formed on the p + region 11 is removed by directional plasma etching using C 3 F 8 .
(6) 第5図(f)に示すようにCVD等によりSi3N4膜
等の非酸化性被膜9を1000〜1300Å程度形成する。Si3N
4 CVDの前に300〜500Å程度の薄いパッド酸化膜を形成
しても良い。(6) As shown in FIG. 5 (f), a non-oxidizing film 9 such as a Si 3 N 4 film is formed by CVD or the like to a thickness of about 1000 to 1300Å. Si 3 N
4 A thin pad oxide film of about 300 to 500 Å may be formed before CVD.
(7) 第5図(g)に示すように指向性プラズマエッ
チ、スパッタエッチ等によって、切り込まれた底面のSi
3N4膜9と凸部表面のSi3N4膜9を除去し、側壁面のSi3N
4膜のみを残す。例えば、C3F80.02〜0.05Torrでのリア
クティブイオンエッチ(RIE)によってSi3N4膜をエッチ
ングする。さらに引き続き指向性プラズマエッチ等によ
り、底面のn-層を約1.0μm程度切り込む(第3の切り
込み工程)。(7) As shown in FIG. 5 (g), Si on the bottom surface cut by directional plasma etching, sputter etching, etc.
3 N 4 film 9 and the convex portion to remove the Si 3 N 4 film 9 on the surface, the sidewall surface Si 3 N
Leave only 4 membranes. For example, the Si 3 N 4 film is etched by reactive ion etching (RIE) with C 3 F 8 0.02 to 0.05 Torr. Furthermore, the bottom n − layer is cut by about 1.0 μm by directional plasma etching or the like (third cutting step).
(8) 第5図(h)に示すように、切り込まれた底面
に酸化膜5′を3000Å程度選択形成する。すなわち、Si
3N4膜9がある側壁面には酸化膜は形成されない。(8) As shown in FIG. 5 (h), an oxide film 5'is selectively formed on the cut bottom surface by about 3000 Å. That is, Si
No oxide film is formed on the side wall surface where the 3 N 4 film 9 is present.
(9) 第5図(i)に示すように、n-層2の凸部の表
面中央部にホトリソグラフ技術により、拡散窓を開孔
し、ソースとなるn+領域10を0.3〜0.4μm程度の深さに
不純物密度1020〜1021cm-3程度に形成する。75As+のイ
オン注入を用いれば好適である。イオン注入後さらに熱
酸化を兼ねてアニールし、切り込み部底面の酸化膜5′
の厚みを5000〜6000Åにする。この熱酸化により、ソー
ス領域の上部にも酸化膜が3000Å程度形成される。(9) As shown in FIG. 5 (i), a diffusion window is opened in the central portion of the surface of the convex portion of the n − layer 2 by the photolithographic technique, and the n + region 10 to be the source is 0.3 to 0.4 μm. The impurity density is formed at a depth of about 10 20 to 10 21 cm -3 . It is preferable to use ion implantation of 75 As + . After ion implantation, annealing is also performed for thermal oxidation, and oxide film 5'on the bottom surface of the cut portion
The thickness of 5000 ~ 6000Å. By this thermal oxidation, an oxide film of about 3000 Å is formed also on the source region.
(10) 第5図(j)に示すようにホトリソグラフ技術
により、ソースのコンタクトホールを開孔する。また、
無指向性プラズマエッチ、熱リン酸エッチ等により切り
込まれた側壁部のSi3N4膜をエッチすれば、酸化膜5の
開孔部、すなわちゲートコンタクトホールが0.2μm程
度の大きさに開孔する。その後、通常のメタライゼーシ
ョン技術により、ゲート電極12、ソース電極13、ドレイ
ン電極14を形成する。(10) As shown in FIG. 5 (j), the source contact hole is opened by photolithographic technique. Also,
By etching the Si 3 N 4 film on the side wall cut by non-directional plasma etching, hot phosphoric acid etching, etc., the opening of the oxide film 5, that is, the gate contact hole is opened to a size of about 0.2 μm. Make a hole. After that, the gate electrode 12, the source electrode 13, and the drain electrode 14 are formed by a normal metallization technique.
本発明によれば半導体基板の切り込まれた部分の側壁面
の任意の位置に任意の導電型の領域を簡単に、確実に設
けることができる。本発明によれば、微小な拡散領域を
側壁面に確実に設けることが出来るので、静電誘導トラ
ンジスタのゲート領域の形成に適用すればきわめて小さ
な電源電圧で、しかも速に動作する半導体装置が製造
でき、特に三次元構造の半導体装置の微細化に有効であ
る。さらに本発明によれば、側壁面の拡散領域に対する
コンタクトホールをpn接合面が露出するような不良も無
く開孔出来るので、切り込み部側壁にリーク電流の小さ
な耐圧のダイオードを形成出来る。According to the present invention, it is possible to easily and reliably provide a region of an arbitrary conductivity type at an arbitrary position on the side wall surface of the cut portion of the semiconductor substrate. According to the present invention, since a minute diffusion region can be surely provided on the side wall surface, if applied to the formation of the gate region of the static induction transistor, a semiconductor device which operates at a very low power supply voltage and can be manufactured at high speed is manufactured. This is particularly effective for miniaturization of a semiconductor device having a three-dimensional structure. Further, according to the present invention, the contact hole for the diffusion region of the side wall surface can be formed without a defect such that the pn junction surface is exposed, so that a diode with a small withstand voltage with a leak current can be formed on the side wall of the cut portion.
第1図乃至第4図は従来の技術、第5図は本発明の実施
例の切り込みゲート型SITの製造方法の説明図である。 1……n+基板のドレイン、2……n-エピタキシャル成長
層のチャンネル及びチャンネル・ドレイン間領域、3…
…ゲート、4……ソース、5、5′……酸化膜等5の絶
縁物、6……ゲート電極、7……ソース電極、8……ホ
トレジスト膜、9……Si3N4膜、10……n+拡散領域、1
1、11′、11″……p+拡散領域、12、13、14……金属電
極1 to 4 are prior arts, and FIG. 5 is an explanatory view of a method for manufacturing a cut gate type SIT according to an embodiment of the present invention. 1 ...... n + drain substrate, 2 ...... n - channel and channel-drain region of the epitaxial growth layer, 3 ...
... gate, 4 ... source, 5 and 5 '... 5 insulator such as oxide film, 6 ... gate electrode, 7 ... source electrode, 8 ... photoresist film, 9 ... Si 3 N 4 film, 10 ...... n + diffusion region, 1
1, 11 ′, 11 ″ …… p + diffusion region, 12, 13, 14 …… Metal electrode
Claims (1)
し、該半導体基板表面にほぼ平行な底面を有する切り込
み部を第1の切り込みによって形成し、この切り込み部
全面に絶縁膜を形成する第1の工程と、切り込み部底面
の前記絶縁膜を指向性エッチングで除去し、該切り込み
部底面に高不純物密度領域を選択拡散する第2の工程
と、前記切り込み部底面を、前記選択拡散の深さよりも
浅くエッチングをする第2の切り込みから成る第3の工
程と、前記第1および第2の切り込みによって形成され
た切り込み部側壁面のみに非酸化性被膜を形成する第4
の工程と、前記第2の切り込み部底面に連続して指向性
エッチングを施して、前記選択拡散の深さよりも深い所
定の深さだけさらにエッチングする第3の切り込みから
なる第5の工程と、前記非酸化性被膜をマスクにして、
前記第3の切り込みによって形成された切り込み部全面
を選択酸化する第6の工程と、前記非酸化性被膜を除去
することにより、前記高不純物密度領域に対するコンタ
クトホールを開孔する第7の工程とを少なくとも含むこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。1. A notch having a side wall surface which is substantially vertical to the surface of a semiconductor substrate and having a bottom surface substantially parallel to the surface of the semiconductor substrate is formed by a first notch, and an insulating film is formed on the entire surface of the notch. The first step, the second step of removing the insulating film on the bottom surface of the cut portion by directional etching, and the selective diffusion of a high impurity density region on the bottom surface of the cut portion; A third step of forming a second notch that is shallower than the depth, and a fourth step of forming a non-oxidizing film only on the side wall surface of the notch formed by the first and second notches.
And a fifth step of a third notch in which the bottom surface of the second notch is continuously subjected to directional etching to further etch a predetermined depth deeper than the depth of the selective diffusion, Using the non-oxidizing film as a mask,
A sixth step of selectively oxidizing the entire surface of the notch formed by the third notch, and a seventh step of removing the non-oxidizing film to open a contact hole for the high impurity density region. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising at least:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11952190A JPH07105503B2 (en) | 1990-05-09 | 1990-05-09 | Method for manufacturing semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11952190A JPH07105503B2 (en) | 1990-05-09 | 1990-05-09 | Method for manufacturing semiconductor device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0415959A JPH0415959A (en) | 1992-01-21 |
| JPH07105503B2 true JPH07105503B2 (en) | 1995-11-13 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP11952190A Expired - Fee Related JPH07105503B2 (en) | 1990-05-09 | 1990-05-09 | Method for manufacturing semiconductor device |
Country Status (1)
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-
1990
- 1990-05-09 JP JP11952190A patent/JPH07105503B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
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| JPH0415959A (en) | 1992-01-21 |
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