(57)【要約】【課題】低濃度の不純物層を濃度のバラつき少なく形成することができるようにした半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】抵抗領域のシリコン基板１に抵抗体６を形成する際に、抵抗領域の上方を部分的に開口するレジストパターン１０をシリコン基板１上に形成する工程と、レジストパターン１０をマスクに抵抗領域のシリコン基板１に不純物をイオン注入する工程と、不純物がイオン注入されたシリコン基板１に熱処理を施して、不純物を抵抗領域全体で濃度が均一となるように拡散させる工程と、を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１領域の半導体に不純物層を形成する半導体装置の製造方法であって、
第１領域の上方を部分的に開口する保護パターンを前記半導体上に形成する工程と、
前記保護パターンをマスクに前記第１領域の前記半導体に不純物をイオン注入する工程と、
前記不純物がイオン注入された前記半導体に熱処理を施して、前記不純物を前記第１領域全体で濃度が均一となるように拡散させる工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
第１領域の半導体に低濃度の第１不純物層を形成すると共に、第２領域の前記半導体に高濃度の第２不純物層を形成する半導体装置の製造方法であって、
少なくとも前記第１領域の上方を部分的に開口すると共に、前記第２領域の上方を開口する保護パターンを前記半導体上に形成する工程と、
前記保護パターンをマスクに前記第１領域及び前記第２領域の前記半導体にそれぞれ不純物をイオン注入する工程と、
前記不純物がイオン注入された前記半導体に熱処理を施して、前記不純物を前記第１領域全体及び前記第２領域全体でそれぞれ濃度が均一となるように拡散させる工程と、を含み、
前記保護パターンの開口率は前記第１領域よりも前記第２領域の方が大きいことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記保護パターンは前記第１領域の上方に複数の開口部を有し、
前記複数の開口部は平面視で縦方向及び横方向にそれぞれ一定の間隔で配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記複数の開口部は、隣り合う一の前記開口部と他の前記開口部との間が０．６μｍ以下となるように配置されていることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５（ａ）及び（ｂ）は、従来例に係る半導体装置の製造方法を示す図である。図５（ａ）において、シリコン基板９１に抵抗体を形成する場合は、抵抗体となる領域の上方全体を露出し、それ以外の領域を覆うレジストパターン９２を形成する。次に、このレジストパターン９２をマスクに、シリコン基板９１にリン又はボロン等の不純物９３をイオン注入する。イオン注入後、シリコン基板９１上からレジストパターン９２を取り除く。そして、シリコン基板９１に熱処理を施して不純物９３を熱拡散させる。これにより、図５（ｂ）に示すように、シリコン基板９１に抵抗体９４を形成する。このような方法は例えば特許文献１にも開示されている。
【特許文献１】特開昭６０−２１３０５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、抵抗体９４における不純物濃度はドーズ（ｄｏｓｅ）量によって調整される。抵抗体９４の抵抗値を高めるためにはドーズ量を少なくし、抵抗値を低くするためにはドーズ量を多くする。しかしながら、イオン注入装置においてドーズ量を制御できる範囲はおよそ１×１０10ｃｍ-2以上であり、これよりも小さい値にドーズ量を設定した場合は、実際に注入される不純物量に大きなバラつきが生じてしまう。このため、抵抗体（以下、不純物層ともいう。）の低濃度化には一定の限界があった。
そこで、この発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、低濃度の不純物層を濃度のバラつき少なく形成することができるようにした半導体装置の製造方法の提供を目的とする
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するために、発明１の半導体装置の製造方法は、第１領域の半導体に不純物層を形成する半導体装置の製造方法であって、第１領域の上方を部分的に開口する保護パターンを前記半導体上に形成する工程と、前記保護パターンをマスクに前記第１領域の前記半導体に不純物をイオン注入する工程と、前記不純物がイオン注入された前記半導体に熱処理を施して、前記不純物を前記第１領域全体で濃度が均一となるように拡散させる工程と、を含むことを特徴とするものである。
【０００５】
ここで、本発明の「半導体」とは例えば半導体基板又は半導体層のことである。また、「保護パターン」とはレジストパターン、又は、ＳｉＯ2若しくはＳｉＮ膜等からなるハードパターンのことである。
発明１の半導体装置の製造方法によれば、保護パターンの開口率を調整することによって、第１領域に注入される不純物の総量を制御することができる。従って、イオン注入装置が制御できる下限値以下のドーズ量で実質的に第１領域全体に不純物を導入することができる。これにより、低濃度の不純物層を濃度のバラつき少なく形成することができる。
【０００６】
発明２の半導体装置の製造方法は、第１領域の半導体に低濃度の第１不純物層を形成すると共に、第２領域の前記半導体に高濃度の第２不純物層を形成する半導体装置の製造方法であって、少なくとも前記第１領域の上方を部分的に開口すると共に、前記第２領域の上方を開口する保護パターンを前記半導体上に形成する工程と、前記保護パターンをマスクに前記第１領域及び前記第２領域の前記半導体にそれぞれ不純物をイオン注入する工程と、前記不純物がイオン注入された前記半導体に熱処理を施して、前記不純物を前記第１領域全体及び前記第２領域全体でそれぞれ濃度が均一となるように拡散させる工程と、を含み、前記保護パターンの開口率は前記第１領域よりも前記第２領域の方が大きいことを特徴とするものである。
【０００７】
発明２の半導体装置の製造方法によれば、第１領域における保護パターンの開口率を調整することによって、第１領域に注入される不純物の総量を制御することができる。従って、イオン注入装置が制御できる下限値以下のドーズ量で実質的に第１領域全体に不純物を導入することができる。これにより、低濃度の不純物層を濃度のバラつき少なく形成することができる。また、第２領域における保護パターンの開口率を調整することによって、第２領域に注入される不純物の総量も制御することができる。従って、濃度の異なる第１不純物層と第２不純物層とを同一工程で同時に形成することができる。
【０００８】
発明３の半導体装置の製造方法は、発明１又は発明２の半導体装置の製造方法において、前記保護パターンは前記第１領域の上方に複数の開口部を有し、前記複数の開口部は平面視で縦方向及び横方向にそれぞれ一定の間隔で配置されていることを特徴とするものである。
発明４の半導体装置の製造方法は、発明３の半導体装置の製造方法において、前記複数の開口部は、隣り合う一の前記開口部と他の前記開口部との間が０．６μｍ以下となるように配置されていることを特徴とするものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
図１及び図２は、本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程図であり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）をＸ−Ｘ´線で切断した断面図、図２（ａ）及び（ｃ）は図１（ｂ）以降の工程を示す断面図、図２（ｂ）は拡大断面図である。
図１（ａ）では、まず始めに、シリコン基板１上に図示しない絶縁膜を介してレジストパターン１０を形成する。レジストパターン１０は、例えば、抵抗体が形成される領域（以下、抵抗領域）の上方を部分的に覆うと共に、抵抗体の両端でコンタクト電極が形成される領域（以下、コンタクト領域）の上方を完全に露出するような形状を有する。また、図１（ａ）に示すように、抵抗領域を覆うレジストパターン１０には複数の開口部１２が形成されている。これらの開口部１２は平面視で例えば矩形であり、平面視で縦方向及び横方向にそれぞれ一定の間隔で配置されている。レジストパターン１０のうちのレジスト１１の寸法をＬ、開口部１２の寸法をＳとすると、例えば、Ｌ＝０．６μｍ、Ｓ＝０．６μｍである。
【００１０】
次に、図２（ａ）に示すように、レジストパターン１０をマスクにシリコン基板１に不純物３をイオン注入する。不純物３は例えばリン、ヒ素等のＮ型不純物、又は、ボロン等のＰ型不純物である。また、不純物３のドーズ量はイオン注入装置が制御できる範囲内であり、例えば（イオン注入装置が制御可能な範囲の下限値である）１×１０10ｃｍ-2である。レジストパターン１０をマスクにイオン注入することにより、コンタクト領域のシリコン基板１にはドーズ量と等量の不純物３が全体的に注入される。また、抵抗領域のシリコン基板１には開口部１２底面の露出している部分にのみドーズ量と等量の不純物３が注入される。レジスト１１で覆われている部分には不純物３は注入されない。
【００１１】
次に、レジストパターン１０を例えばアッシングして除去する。そして、シリコン基板１に熱処理を施して、シリコン基板１に注入された不純物３を拡散させる。ここでは、コンタクト領域と抵抗領域とにおいて、不純物濃度がそれぞれ均一となるように熱処理を施す。例えば図２（ｂ）に示すように、レジスト１１の寸法がＬ＝０．６μｍであった場合、このレジストの両側にある開口部１２の位置から水平方向に不純物をそれぞれ０．３μｍずつ拡散させることによって、レジスト１１直下のシリコン基板１に不純物３を均一に導入することができる。不純物の種類（即ち、拡散係数）によって熱処理条件の詳細は異なるが、およそ１０００℃で数〜十数時間の熱処理を施すことによって不純物を０．３μｍ程度水平方向に拡散させることが可能である。
このような熱処理によって、図２（ｃ）に示すように、抵抗領域のシリコン基板１に低濃度の不純物層（即ち、抵抗体）６を形成すると同時に、コンタクト領域のシリコン基板１に高濃度の不純物層（即ち、コンタクト部）７を形成することができる。
【００１２】
図３は、レジストパターンの開口率と実質的ドーズ量との関係を示す図である。図３の横軸は開口率［％］を示し、縦軸は実質的ドーズ量［ｃｍ-2］を示す。また、実質的ドーズ量とは、マスク無しでイオン注入した場合に相当するドーズ量のことである。さらに、開口率とはレジストパターンにおいて開口部が占める面積の割合のことである。例えば、図１に示したレジストパターン１０において、抵抗領域における開口率α１は（１）式で表され、コンタクト領域における開口率α２は（２）式で表される。なお、図１（ａ）に示したレジストパターン１０では、抵抗領域における開口率α１は約２５％、コンタクト領域における開口率α２は１００％である。
【００１３】
α１＝（抵抗領域における開口部１２の全面積÷抵抗領域の全面積）×１００［％］…（１）
【００１４】
α２＝（コンタクト領域における開口部１２の全面積÷コンタクト領域の全面積）×１００［％］…（２）
【００１５】
図３に示すように、レジストパターンの開口率と実質的ドーズ量との間には相関があり、開口率が小さくなるほど実質的ドーズ量が小さくなる。即ち、開口率が１００％のとき、実質的ドーズ量はイオン注入装置側のドーズ量の設定（一例として、１．０×１０10ｃｍ-2）と同じである。また、開口率が５０％のとき、実質的ドーズ量はイオン注入装置側のドーズ量設定の１／２である５．０×１０9ｃｍ-2程度である。開口率が２５％のとき、実質的ドーズ量はイオン注入装置側のドーズ量設定の１／４である２．５×１０9ｃｍ-2程度である。
【００１６】
図３に示すように、レジストパターン１０の開口率を調整することで実質的ドーズ量を制御することができる。従って、レジストパターン１０の開口率、及び、イオン注入装置側のドーズ量設定の両方をそれぞれ調整することによって、不純物層６、７の濃度（即ち、抵抗値）をそれぞれ制御することができる。
このように、本発明の実施形態によれば、レジストパターン１０の開口率を調整することによって、抵抗領域に注入される不純物３の総量を制御することができる。従って、イオン注入装置が制御できる下限値以下のドーズ量で実質的に抵抗領域全体に不純物を導入することができる。例えば、イオン注入装置側のドーズ量を１．０×１０10ｃｍ-2に設定すると共に、レジストパターン１０の開口率を２５％に設定する。これにより、実質的に、ドーズ量２．５×１０9ｃｍ-2程度で抵抗領域全体に不純物を導入することができ、低濃度の不純物層６を濃度のバラつき少なく形成することができる。
【００１７】
また、コンタクト領域におけるレジストパターン１０の開口率を調整することによって、コンタクト領域に注入される不純物の総量も制御することができる。例えば、コンタクト領域におけるレジストパターン１０の開口率を１００％に設定することによって、ドーズ量１．０×１０10ｃｍ-2でコンタクト領域全体に不純物を導入することができる。従って、濃度の異なる不純物層６、７を同一工程で同時に形成することができる。
【００１８】
この実施形態では、抵抗領域が本発明の「第１領域」に対応し、コンタクト領域が本発明の「第２領域」に対応している。また、低濃度の不純物層（即ち、抵抗体）６が本発明の「第１不純物層」に対応し、高濃度の不純物層（即ち、コンタクト部）７が本発明の「第２不純物層」に対応している。さらに、レジストパターン１０が本発明の「マスクパターン」に対応している。
【００１９】
なお、上記の実施形態では、本発明の「半導体」の一例としてシリコン基板１を用い、シリコン基板１に拡散層抵抗を形成する場合について説明した。しかしながら、本発明の「半導体」はこれに限られることはなく、例えばポリシリコン膜であっても良い。本発明の「半導体」としてポリシリコン膜を用い、ポリシリコン膜に抵抗体を形成する場合であっても、上記の実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、上記の実施形態では、本発明の「保護パターン」の一例としてレジストパターン１０を用いる場合について説明したが、本発明の「保護パターン」はこれに限られることはなく、例えば、ＳｉＯ2若しくはＳｉＮ膜等からなるハードパターンであっても良い。このような場合であっても、上記の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００２０】
さらに、上記の実施形態では、図１（ａ）及び（ｂ）に示したように、レジストパターン１０が平面視で格子状となるように、開口部１２が縦方向及び横方向にそれぞれ配置されている場合について説明した。しかしながら、レジストパターン１０はこれに限られることはない。例えば図４（ａ）に示すように、複数の開口部１２が平面視でスリット状を成し、これらが一定間隔で配置されていても良い。また、図４（ｂ）に示すように、複数の開口部１２が平面視で矩形を成し、これが千鳥足状に配置されていても良い。このような場合であっても、上記の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図（その１）。
【図２】実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図（その２）。
【図３】レジストパターンの開口率と実質的ドーズ量との関係を示す図。
【図４】レジストパターン１０の他の形状の一例を示す図。
【図５】従来例に係る半導体装置の製造方法を示す図。
【符号の説明】
【００２２】
１  シリコン基板、３  不純物、６  低濃度の不純物層（抵抗体）、７  高濃度の不純物層（コンタクト部）、１０  レジストパターン、１１  レジスト、１２  開口部、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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