JP2000138225A - ゲッタリングサイト層を有する半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 デバイスの動作領域等に存在する重金属汚染
元素を低減することができ、これにより、接合リーク特
性を向上させることができる半導体装置及びその製造方
法を提供する。 【解決手段】 ｐ型半導体基板１の表面にｎ型拡散層５
ａ及び５ｂを形成した後、ｎ型拡散層５ａ及び５ｂの上
にポリシリコン層１０ａとポリシリコン層１０ｂとを順
次形成して、ゲッタリングサイト層とする。このとき、
上層となるポリシリコン層１０ｂは下層となるポリシリ
コン層１０ａよりもポリシリコン粒径が小さくなる条件
で形成して、ポリシリコン層１０ｂのゲッタリング能力
をポリシリコン層１０ａと比較して高くする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はｐｎ接合部における
重金属汚染元素を捕獲するためのゲッタリングサイト層
を有する半導体装置及びその製造方法に関し、特に、接
合リーク特性を向上させることができるゲッタリングサ
イト層を有する半導体装置及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、ダイナミックランダムアクセスメ
モリ（ＤＲＡＭ）の高集積化に伴って、データ保持時間
を維持することが困難になっている。データの保持時間
は、主として容量コンタクトを構成するｐ−ｎ接合によ
って決定され、ｐ−ｎ接合間に発生する接合リークが増
大すると、データ保持時間が低下する。接合リークを増
大させる原因の１つとして、重金属汚染元素がある。重
金属汚染元素としては、例えばＦｅ、Ｎｉ、Ｃｕ等があ
り、これらの元素はＳｉ層中に固溶して、深い準位を形
成したり、固溶度を超えた場合にはシリサイドとして析
出して、接合特性を劣化させる。このような重金属汚染
元素がＳｉデバイスへに悪影響を与えることは、従来よ
り公知である（Klaus Graff,“MetalImpurities in Sil
icon-Device Fabrication”, Springer, 1994）。

【０００３】一般的に、重金属汚染元素はＬＳＩの製造
装置又はＬＳＩの製造時に使用される材料から混入する
ので、これらの製造装置及び材料は徹底的にクリーン化
されることが必要である。しかし、安定したクリーン度
を維持した状態でＬＳＩを製造するためには、その製造
コストが著しく上昇する。従って、一般的には、Ｓｉ層
中に混入した重金属汚染元素を捕獲するためのゲッタリ
ング技術が使用されている。ゲッタリング技術とは、Ｓ
ｉ層中にある程度の重金属汚染元素が存在することを容
認した上で、デバイスの動作領域（例えば、ｐ−ｎ接合
が形成されている領域）からできるだけ重金属汚染金属
を除去する技術をいう。このようにして取り除かれた重
金属汚染元素は、予めデバイスの動作領域の外に設けら
れたゲッタリングサイトに捕獲される。即ち、デバイス
の動作領域に存在する重金属汚染元素は、ゲッタリング
サイトまで拡散された後に捕獲される必要がある。この
ようなゲッタリング技術についても従来より公知である
（津屋英樹、超ＬＳＩプロセス制御工学、第６章、丸
善、１９９５）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＤＲＡ
Ｍが微細化されると、より一層低濃度の重金属汚染元素
が原因で発生する接合リークが問題となるので、デバイ
ス動作領域の重金属汚染元素の量は極めて低い濃度に抑
制する必要があり、汚染元素量を容易に制御することが
できないという問題点がある。

【０００５】また、ＤＲＡＭが微細化されると、ＤＲＡ
Ｍの製造工程における熱処理は低温化されると共に、短
時間化される傾向にある。従って、熱処理温度が高いと
共に熱処理時間が長い場合と比較して、デバイスの動作
領域に存在する重金属汚染元素がゲッタリングサイトま
で拡散しにくくなるという問題点もある。そうすると、
デバイスの動作領域に存在する重金属汚染元素の量を低
減することができないので、接合リーク特性を改善する
ことが困難となる。

【０００６】なお、濃度が調整されたリンを含有するシ
リコン膜を形成することにより、低温熱処理における汚
染金属の除去効果の向上を図った半導体装置及びその製
造方法が提案されている（特開平５−１３６１５３号公
報）。また、金属不純物等の捕獲する機能を有するバッ
ファ層を形成することにより、結晶欠陥等の発生の抑制
を図った半導体装置の製造方法も開示されている（特公
平７−１９８３９号公報）。

【０００７】しかし、これらの従来の技術によっても、
デバイスの動作領域における重金属汚染元素を十分に除
去することができない。例えば、特開平５−１３６１５
３号公報に開示された技術によると、ゲッタリングサイ
トがウエハの裏面側に形成されているので、デバイス動
作領域の重金属汚染が拡散しにくい。また、上記公報に
は、張り付けウエハ法によってデバイス動作領域の近傍
にゲッタリングバリアを設ける方法も提案されている
が、この方法によるとウエハの価格が高くなるという問
題点がある。一方、特公平７−１９８３９号公報におい
て提案されている方法についても、ウエハ接着技術を使
用するのでウエハの価格が高くなる。更に、いずれの技
術によっても、近年の最先端デバイスにおいて有効な程
度に重金属汚染元素を除去できるとはいえない。

【０００８】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、デバイスの動作領域等に存在する重金属汚
染元素を低減することができ、これにより、接合リーク
特性を向上させることができる半導体装置及びその製造
方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係るゲッタリン
グサイト層を有する半導体装置は、第１導電型半導体基
板と、前記半導体基板の表面に形成された第２導電型拡
散層と、前記第２導電型拡散層の上に形成された複数の
ポリシリコン層を有するゲッタリングサイト層と、を有
し、前記複数のポリシリコン層のうち前記第２導電型拡
散層に接触して形成されたポリシリコン層を除く位置の
ポリシリコン層はその直下のポリシリコン層よりもゲッ
タリング能力が高いものであることを特徴とする。

【００１０】本発明に係るゲッタリングサイト層を有す
る半導体装置は、複数のポリシリコン層の間に形成され
た絶縁膜を有していてもよい。また、前記位置のポリシ
リコン層の粒径をその直下のポリシリコン層の粒径より
も小さくすることによって、前記位置のポリシリコン層
のゲッタリング能力を高めたものであっても、前記位置
のポリシリコン層の不純物濃度をその直下のポリシリコ
ン層の不純物濃度よりも高くすることによって、前記位
置のゲッタリング能力を高めたものであってもよい。

【００１１】本発明に係る他のゲッタリングサイト層を
有する半導体装置は、第１導電型半導体基板と、前記半
導体基板の表面に形成された第２導電型拡散層と、前記
第２導電型拡散層の上に形成されたポリシリコンからな
るゲッタリングサイト層と、を有し、前記ゲッタリング
サイト層はその表面方向に向かって連続的にゲッタリン
グ能力が高くなるものであることを特徴とする。

【００１２】本発明に係るゲッタリングサイト層を有す
る半導体装置の製造方法は、第１導電型半導体基板の表
面に第２導電型拡散層を形成する工程と、前記第２導電
型拡散層の上に複数のポリシリコン層を有するゲッタリ
ングサイト層を形成する工程と、を有し、前記複数のポ
リシリコン層のうち前記第２導電型拡散層に接触して形
成されたポリシリコン層を除く位置のポリシリコン層は
その直下のポリシリコン層よりもゲッタリング能力が高
くなる条件で形成することを特徴とする。

【００１３】前記位置のポリシリコン層の粒径をその直
下のポリシリコン層の粒径よりも小さくすることにより
前記ゲッタリング能力を高くすることができる。このと
き、ポリシリコン層の成長温度を低くすることにより前
記ポリシリコン層の粒径を小さくすることができる。

【００１４】また、前記位置のポリシリコン層に含有さ
れる不純物の濃度をその直下のポリシリコン層に含有さ
れる不純物濃度よりも高くすることにより前記ゲッタリ
ング能力を高くすることができる。

【００１５】本発明においては、ゲッタリングサイト層
を形成した後に、所定の温度で熱処理を施すと、半導体
基板と拡散層との接合部等に存在する重金属汚染元素が
ゲッタリングサイト層に拡散される。このとき、ゲッタ
リングサイト層はその表面側に向かって連続的又は不連
続的にゲッタリング能力が高くなるように構成されてい
るので、ゲッタリングサイト層に拡散された重金属汚染
元素は、ゲッタリングサイト層の半導体基板との界面近
傍に滞留することなく、ゲッタリングサイト層の表面側
に向かって拡散される。従って、半導体基板と拡散層と
の接合部等に存在する重金属汚染元素を効率よく低減す
ることができ、これにより、半導体装置の信頼性の劣化
及び接合リークの発生を抑制することができる。

【００１６】なお、ポリシリコン層のゲッタリング能力
は、ポリシリコン粒径及びポリシリコン層に含有される
リン又はボロン等の不純物濃度等により決定され、ポリ
シリコン粒径が小さいほどゲッタリング能力が高くな
り、ポリシリコン層中の不純物濃度が高くなるほどゲッ
タリング能力が高くなる。このため、ゲッタリング能力
を高くする手段として、具体的には、ポリシリコン層の
粒径を小さくする方法及びポリシリコン層の不純物濃度
を高める方法とすることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例に係る半導
体装置の製造方法について、添付の図面を参照して具体
的に説明する。図１（ａ）乃至図１（ｄ）は本発明の第
１の実施例に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す
模式図である。なお、図１においては、半導体装置とし
てＤＲＡＭの一部を示している。図１（ａ）に示すよう
に、ｐ型半導体基板１の表面に素子分離絶縁膜２を選択
的に形成した後、この素子分離絶縁膜２により区画され
た素子領域上に、ゲート絶縁膜３を選択的に形成する。
次に、ゲート絶縁膜３の上にポリシリコン層４ａと金属
シリサイド層４ｂとからなるゲート電極４を形成し、ゲ
ート電極４の両側方における半導体基板１の表面に、低
濃度ｎ型拡散層５ａを形成する。その後、ゲート電極３
の側壁面上に側壁絶縁膜６を形成した後、低濃度ｎ型拡
散層５ａよりも狭い領域に深い深さで高濃度ｎ型拡散層
５ｂを形成することにより、低濃度ｎ型拡散層５ａ及び
高濃度ｎ型拡散層５ｂからなるＬＤＤ（Lightly Doped
Drain）構造のソース−ドレイン領域を形成する。

【００１８】その後、半導体基板１上に、ゲート電極４
を覆う厚さで絶縁膜７を形成する。その後、１方のソー
ス−ドレイン領域上における絶縁膜７に、半導体基板１
の表面に到達するコンタクト孔７ａを選択的に設けた
後、絶縁膜７上にコンタクト孔７ａを埋設する配線層８
を形成する。その後、配線層８の上に層間絶縁膜９を形
成し、他方のソース−ドレイン領域上における層間絶縁
膜９、配線層８及び絶縁膜７に、ソース−ドレイン領域
の表面に到達する容量コンタクト孔９ａを形成する。

【００１９】その後、図１（ｂ）に示すように、例えば
ＳｉＨ₄ガスとリンを導入するためのＰＨ₃ガスとの混合
ガスを原料ガスとして使用して、６７０℃の温度で、容
量コンタクト孔９ａ内における半導体基板１の表面上に
ＤＲＡＭのスタック容量の下部容量電極となるポリシリ
コン層１０ａを成長させる。

【００２０】その後、図１（ｃ）に示すように、ポリシ
リコン層１０ａの表面を大気に晒すことにより、自然酸
化膜からなる酸化膜１１を約１ｎｍの厚さで形成する。
その後、図１（ｄ）に示すように、ポリシリコン層１０
ａの形成時と同様の原料ガスを使用して、ポリシリコン
層１０ａよりも粒径が小さくなるように、例えば６２０
℃の温度で、酸化膜１１の上に引き続き下部容量電極と
なるポリシリコン層１０ｂを成長させる。このとき、ポ
リシリコン層１０ｂのリン濃度はポリシリコン層１０ａ
のリン濃度と同程度である。その後、例えば８５０℃の
温度で５分間の熱処理を施す。

【００２１】本実施例は、容量電極となるポリシリコン
層１０ａ及び１０ｂを重金属汚染元素のゲッタリングサ
イト層として利用するものである。但し、本実施例にお
いては、容量電極を構成するポリシリコン層１０ａとポ
リシリコン層１０ｂとは、ゲッタリング能力が異なった
ものとなっている。即ち、ポリシリコン層１０ｂ中のポ
リシリコン粒径はポリシリコン層１０ａ中のポリシリコ
ン粒径よりも小さくなるように、ポリシリコン層１０ａ
及び１０ｂが形成されている。重金属汚染元素は、ポリ
シリコン層中におけるポリシリコン粒界にゲッタリング
されるので、ポリシリコン層１０ａよりも小さい粒界を
有するポリシリコン層１０ｂは、ポリシリコン層１０ａ
よりもゲッタリングサイトが多くなり、ゲッタリング能
力が高くなっている。

【００２２】このように構成された本実施例に係る半導
体装置においては、容量電極（ポリシリコン層１０ａ及
び１０ｂ）を形成した後に、熱処理を施すことによっ
て、シリコン基板中の重金属汚染元素はポリシリコン層
１０ａに拡散される。本実施例において、ポリシリコン
層１０ａの表面に形成された酸化膜１１は約１ｎｍの厚
さであり、極めて薄いので、このポリシリコン層１０ａ
に拡散された重金属汚染元素は絶縁膜１１を通過して、
ポリシリコン層１０ｂに拡散される。これにより、例え
ばソース−ドレイン領域と半導体基板１との間のｐｎ接
合近傍に存在する重金属汚染元素を低減することがで
き、接合リークの発生を抑制することができる。

【００２３】ポリシリコン層のゲッタリング能力を向上
させるためには、ポリシリコン層のリン濃度を高くする
方法とポリシリコン層の粒径を小さくする方法が考えら
れる。しかし、単に半導体基板の表面上にゲッタリング
能力が高いポリシリコン層を形成したのみでは、ポリシ
リコン層の半導体基板との界面付近に重金属汚染元素が
滞留することによりゲッタリング能力が低下して、拡散
途中の重金属汚染元素がゲート酸化膜又はｐｎ接合の近
傍に残存し、ゲート酸化膜信頼性を劣化させたり、接合
リークを増大させたりすることがある。

【００２４】これに対して、本実施例においては、上層
のポリシリコン層１０ｂの方が、下層のポリシリコン層
１０ａよりも高いゲッタリング能力を有しているので、
ポリシリコン層１０ａに拡散された重金属汚染元素は効
率よくポリシリコン層１０ｂに拡散される。従って、ゲ
ート酸化膜又はｐｎ接合の近傍に残存する重金属汚染元
素を低減することができ、これにより、ゲート酸化膜の
信頼性の劣化及び接合リークの発生を抑制することがで
きる。

【００２５】なお、本実施例においては、容量電極を形
成した後の８５０℃での５分間の熱処理により、重金属
汚染元素がポリシリコン層１０ｂに拡散される。このと
き、拡散される物質の拡散係数をＤ、熱処理時間をｔと
すると、物質の拡散距離はＤｔの平方根により求められ
る。代表的な汚染元素としてＦｅを考えると、８５０℃
の温度で５分間の熱処理を施した場合に、単結晶シリコ
ン層中のＦｅ（鉄）の拡散距離は２００μｍ、リンの拡
散距離は０．００２μｍとなる。また、１０００℃の温
度で１０秒間の熱処理を施した場合には、Ｆｅの拡散距
離は５０μｍ、リンの拡散距離は０．００４μｍとな
る。即ち、ゲッタリングのための熱処理時に重金属汚染
元素が拡散する距離と比較して、リンが拡散する距離は
極めて短くなる。

【００２６】なお、ポリシリコン層中のリンの拡散速度
は単結晶中のリンの拡散速度よりも速くなるが、ポリシ
リコン層中のリンの拡散速度は、例えば９００℃の温度
では５分間で０．１７μｍであり、ポリシリコン層中の
Ｆｅの拡散速度と比較して遅い（Ted Kamins,“Polycry
stalline Silicon for Integrated Circuit Applicatio
ns”,Kluwer Academic Publishers, 1988.）。これによ
り、８５０℃の温度では更にポリシリコン層中のリンの
拡散速度が遅くなると考えられる。従って、重金属汚染
元素をポリシリコン層１０ｂに拡散させてゲッタリング
するための熱処理を実施しても、ポリシリコン層１０ａ
とポリシリコン層１０ｂとのリン濃度の変化は小さい。

【００２７】ゲッタリングを有効に進行させることがで
きる熱処理条件の例を以下に示す。図２（ａ）及び図２
（ｂ）は、縦軸に温度をとり、横軸に時間をとって、重
金属汚染元素を効率よくゲッタリングする熱処理条件を
示すグラフ図である。例えば、図２（ａ）に示すよう
に、始めに８５０℃の温度で５分の熱処理を実施した
後、例えば１０（℃／分）以下の速度で約６００℃の温
度まで徐冷する。この徐冷速度は５（℃／分）以下であ
るとより一層望ましい。重金属汚染元素の固溶度は低温
ほど低く、過飽和度が高くなるので、熱処理条件が低温
であるほど過飽和になった重金属汚染元素がゲッタリン
グされやすくなる。しかし、低温領域においては重金属
汚染元素の拡散定数が小さくなるので、熱処理時間を長
くする必要がある。そこで、図２（ａ）に示すように、
徐冷することによって、低温領域におけるゲッタリング
を有効に進行させることができる。

【００２８】また、図２（ｂ）に示すように、６００℃
の温度で２時間の熱処理を実施した場合であっても、ゲ
ッタリングを有効に進行させる効果を得ることができ
る。更に、図２（ａ）と図２（ｂ）を組み合わせて、約
６００℃の温度まで徐冷した後に、６００℃の温度で２
時間保持する条件としても、ゲッタリング効果を高める
ことができる。

【００２９】なお、第１の実施例においては、ポリシリ
コン層１０ａを大気に晒すことにより自然酸化膜からな
る酸化膜１１を形成しているが、ポリシリコン層１０ａ
を成長させた後、製造装置からウェハを取り出さずに、
製造装置内に酸素をリークすることによりポリシリコン
膜１０ａ上に酸化膜を形成することができる。その後、
ウエハを移動させることなく、ポリシリコン層１０ａの
成長温度よりも低い温度でポリシリコン層１０ｂを成長
させることにより、図１（ｄ）に示す構造の半導体装置
を得ることができる。但し、いずれの方法を使用して
も、ポリシリコン層１０ａからポリシリコン層１０ｂに
向かって重金属汚染元素を拡散させることができるよう
に、酸化膜１１の厚さは２ｎｍ以下とすることが好まし
い。

【００３０】図３は本発明の第２の実施例に係る半導体
装置を示す模式図である。但し、図３に示す第２の実施
例に係る半導体装置が、図１（ｄ）に示す第１の実施例
に係る半導体装置と異なる点は、容量電極の構造のみで
あるので、図３において図１（ｄ）と同一物には同一符
号を付して、その詳細な説明は省略する。前述の如く、
第１の実施例においては、ポリシリコン層１０ａとポリ
シリコン層１０ｂとに含有されるリンの濃度は同程度で
ある。これに対して、第２の実施例においては、下部容
量電極となるポリシリコン層２０ａと２０ｂとのポリシ
リコン粒径は互いに変化させず、含有させるリン濃度を
異なるものとしている。

【００３１】即ち、第１の実施例と同様にして、図１
（ａ）に示す構造を形成した後、ＳｉＨ₄ガスとＰＨ₃ガ
スとの混合ガスを原料ガスとして、６２０℃の成長温度
でポリシリコン層２０ａを成長させた後、ウエハを製造
装置から取り出さずに装置内に酸素をリークして、ポリ
シリコン層２０ａの表面上に酸化膜２１を約２ｎｍの厚
さで形成する。その後、ポリシリコン層２０ａの形成時
と同一の原料ガス及びその分圧で、成長温度を６２０℃
として、酸化膜２１の上にポリシリコン層２０ｂを形成
する。その後、ポリシリコン層２０ｂにリンをイオン注
入して、１０５０℃の温度で１０秒間の熱処理を実施す
る。

【００３２】このように構成された第２の実施例におい
ては、上層となるポリシリコン層２０ｂのリン濃度は、
下層となるポリシリコン層２０ａのリン濃度よりも高く
なっている。一般的に、ポリシリコン層中のリン濃度が
高い方が、重金属汚染元素の固溶度が高くなるので、本
実施例においても第１の実施例と同様に、ポリシリコン
層２０ｂはポリシリコン層２０ａと比較して、ゲッタリ
ング能力が高いものとなる。従って、第１の実施例と同
様の効果を得ることができる。

【００３３】なお、イオン注入後の熱処理温度を高くす
ると共に、加熱速度を例えば１００（℃／秒）よりも大
きくすると、上層となるポリシリコン層２０ｂのリン濃
度をより一層高くすることができ、リン濃度の勾配が大
きくなる。これにより、ポリシリコン層２０ａからポリ
シリコン層２０ｂに向かってゲッタリング能力の勾配が
大きくなり、効率的に重金属汚染元素をゲッタリングす
ることができる。また、一般的に、リン濃度を高くする
と、ポリシリコン層のポリシリコン粒径が大きくなっ
て、ゲッタリング能力を高める効果を低減させるが、加
熱速度を大きくする方法は、ポリシリコン層の粒径の成
長を抑制することができるので、より一層好ましい。

【００３４】上述の第１及び第２の実施例においては、
互いに異なるゲッタリング能力を有する２層のポリシリ
コン層１０ａ、１０ｂ又は２０ａ、２０ｂを形成した
が、本発明においては、形成するポリシリコン層の数は
２層に限定するものではない。例えば、上層側（ゲッタ
リングサイト層の表面側）のポリシリコン層がその直下
のポリシリコン層よりもゲッタリング能力が高くなるよ
うにすれば、３層以上のポリシリコン層を形成してもよ
い。

【００３５】また、第１及び第２の実施例においては、
容量電極を重金属汚染元素のゲッタリングサイトとして
利用したが、本発明においては、拡散層の上にポリシリ
コン層からなるゲッタリングサイト層を形成してもよ
い。この場合には、上層側（表面側）のポリシリコン層
が下層側のポリシリコン層よりもゲッタリング能力が高
くなるように形成することができれば、酸化膜１１又は
酸化膜２１は必ずしも形成する必要はない。また、ポリ
シリコンからなるゲッタリングサイト層を、その表面側
に向かって連続的にゲッタリング能力が高くなるように
形成することができれば、このゲッタリングサイト層を
構成するポリシリコン層は１層であってもよい。

【００３６】更に、第１及び第２の実施例においては、
半導体基板１の表面にｎ型拡散層からなるソース−ドレ
イン領域を形成しているので、リンが導入されたポリシ
リコン層１０ａ、１０ｂ又は２０ａ、２０ｂをゲッタリ
ングサイト層として利用している。しかし、本発明にお
いて、ｐ型拡散層の上にゲッタリングサイト層を形成す
る場合には、ボロンが導入されたポリシリコン層をゲッ
タリングサイト層とすることができる。この場合におい
ても、上層側（ゲッタリングサイト層の表面側）のポリ
シリコン層が下層側のポリシリコン層よりもゲッタリン
グ能力が高いものとするためには、上層側のポリシリコ
ン粒径を小さくするか、又はボロン濃度を高くすればよ
い。

【００３７】

【実施例】以下、本発明の実施例に係る半導体装置によ
り接合リーク試験及びデータの保持特性試験を実施した
試験結果について、その比較例による試験結果と比較し
て具体的に説明する。先ず、実施例として、図１（ａ）
乃至図１（ｄ）に示す第１の実施例方法によりＤＲＡＭ
を製造した。一方、比較例としては、図１（ｃ）に示す
方法と同様の方法で、ソース−ドレイン領域の上に形成
された下部容量電極となるポリシリコン層１０ａ及び酸
化膜１１と、ポリシリコン層１０ａと同様の形成方法で
形成された下部容量電極となるポリシリコン層とを有す
るＤＲＡＭを製造した。

【００３８】その後、得られたＤＲＡＭのゲート電極に
種々の逆バイアス電極を印加して、１ｍｍ²の接合面積
あたりの接合リーク電流を測定した。図４は縦軸に接合
リーク電流をとり、横軸に逆バイアス電圧をとって、実
施例及び比較例の逆バイアス電圧と接合リーク電流との
関係を示すグラフ図である。但し、図４においては、実
施例の試験結果を実線で示し、比較例の試験結果を破線
で示している。図４に示すように、実施例のＤＲＡＭ
は、比較例と比較して重金属汚染元素のゲッタリング能
力が優れており、特に、低電圧側において、接合リーク
を著しく低減することができた。

【００３９】また、得られたＤＲＡＭのデータ保持時間
を種々に変化させて、累積不良ビット数を測定した。図
５は縦軸に累積不良ビット数をとり、横軸にデータ保持
時間をとって、実施例及び比較例のデータ保持時間と累
積不良ビット数との関係を示すグラフ図である。但し、
図５においては、実施例の試験結果を実線で示し、比較
例の試験結果を破線で示している。図５に示すように、
所定のデータ保持時間における累積不良ビット数につい
ては、実施例のＤＲＡＭの方が比較例と比較して少なく
なっており、実施例のＤＲＡＭのデータ保持特性が優れ
たものとなった。

【００４０】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
拡散層上のゲッタリングサイト層が、その表面側に向か
ってゲッタリング能力が高くなるように形成されている
ので、半導体基板と拡散層との接合部等に存在する重金
属汚染元素を効率よく低減することができ、これによ
り、半導体装置の信頼性及び接合リーク特性を向上させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）乃至（ｄ）は本発明の第１の実施例に係
る半導体装置の製造方法を工程順に示す模式図である。

【図２】（ａ）及び図２（ｂ）は、重金属汚染元素を効
率よくゲッタリングする熱処理条件を示すグラフ図であ
る。

【図３】本発明の第２の実施例に係る半導体装置を示す
模式図である。

【図４】実施例及び比較例の逆バイアス電圧と接合リー
ク電流との関係を示すグラフ図である。

【図５】縦軸に累積不良ビット数をとり、横軸にデータ
保持時間をとって、実施例及び比較例のデータ保持時間
と累積不良ビット数との関係を示すグラフ図である。

【符号の説明】

１；半導体基板 ２；素子分離絶縁膜 ３；ゲート絶縁膜 ４；ゲート電極 ４ａ，１０ａ，１０ｂ，２０ａ，２０ｂ；ポリシリコン
層 ４ｂ；金属シリサイド層 ５ａ，５ｂ；拡散層 ６；側壁絶縁膜 ７；絶縁膜 ７ａ；コンタクト孔 ８；配線層 ９；層間絶縁膜 ９ａ；容量コンタクト孔 １１，２１；酸化膜

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１導電型半導体基板と、前記半導体基
   板の表面に形成された第２導電型拡散層と、前記第２導
   電型拡散層の上に形成された複数のポリシリコン層を有
   するゲッタリングサイト層と、を有し、前記複数のポリ
   シリコン層のうち前記第２導電型拡散層に接触して形成
   されたポリシリコン層を除く位置のポリシリコン層はそ
   の直下のポリシリコン層よりもゲッタリング能力が高い
   ものであることを特徴とするゲッタリングサイト層を有
   する半導体装置。
2. 【請求項２】 前記複数のポリシリコン層の間に形成さ
   れた絶縁膜を有することを特徴とするゲッタリングサイ
   ト層を有する半導体装置。
3. 【請求項３】 前記位置のポリシリコン層の粒径をその
   直下のポリシリコン層の粒径よりも小さくすることによ
   って、前記位置のポリシリコン層のゲッタリング能力を
   高めたものであることを特徴とする請求項１又は２に記
   載のゲッタリングサイト層を有する半導体装置。
4. 【請求項４】 前記位置のポリシリコン層の不純物濃度
   をその直下のポリシリコン層の不純物濃度よりも高くす
   ることによって、前記位置のゲッタリング能力を高めた
   ものであることを特徴とする請求項１又は２に記載のゲ
   ッタリングサイト層を有する半導体装置。
5. 【請求項５】 前記不純物はリン及びボロンからなる群
   から選択された１種であることを特徴とする請求項４に
   記載のゲッタリングサイト層を有する半導体装置。
6. 【請求項６】 前記ゲッタリングサイト層は容量電極で
   あることを特徴とするゲッタリングサイト層を有する半
   導体装置。
7. 【請求項７】 第１導電型半導体基板と、前記半導体基
   板の表面に形成された第２導電型拡散層と、前記第２導
   電型拡散層の上に形成されたポリシリコンからなるゲッ
   タリングサイト層と、を有し、前記ゲッタリングサイト
   層はその表面方向に向かって連続的にゲッタリング能力
   が高くなるものであることを特徴とするゲッタリングサ
   イト層を有する半導体装置。
8. 【請求項８】 前記ゲッタリングサイト層の粒径をその
   表面方向に向かって連続的に小さくすることにより前記
   ゲッタリング層の表面側のゲッタリング能力を高めたも
   のであることを特徴とする請求項７に記載のゲッタリン
   グサイト層を有する半導体装置。
9. 【請求項９】 前記ゲッタリングサイト層の不純物濃度
   をその表面方向に向かって連続的に高くすることにより
   前記ゲッタリング層の表面側のゲッタリング能力を高め
   たものであることを特徴とする請求項７に記載のゲッタ
   リングサイト層を有する半導体装置。
10. 【請求項１０】 前記不純物はリン及びボロンからなる
    群から選択された１種であることを特徴とする請求項９
    に記載のゲッタリングサイト層を有する半導体装置。
11. 【請求項１１】 第１導電型半導体基板の表面に第２導
    電型拡散層を形成する工程と、前記第２導電型拡散層の
    上に複数のポリシリコン層を有するゲッタリングサイト
    層を形成する工程と、を有し、前記複数のポリシリコン
    層のうち前記第２導電型拡散層に接触して形成されたポ
    リシリコン層を除く位置のポリシリコン層はその直下の
    ポリシリコン層よりもゲッタリング能力が高くなる条件
    で形成することを特徴とするゲッタリングサイト層を有
    する半導体装置の製造方法。
12. 【請求項１２】 前記位置のポリシリコン層の粒径をそ
    の直下のポリシリコン層の粒径よりも小さくすることに
    より前記ゲッタリング能力を高くすることを特徴とする
    ゲッタリングサイト層を有する半導体装置の製造方法。
13. 【請求項１３】 ポリシリコン層の成長温度を低くする
    ことにより前記ポリシリコン層の粒径を小さくすること
    を特徴とする請求項１２に記載のゲッタリングサイト層
    を有する半導体装置の製造方法。
14. 【請求項１４】 前記位置のポリシリコン層に含有され
    る不純物の濃度をその直下のポリシリコン層に含有され
    る不純物濃度よりも高くすることにより前記ゲッタリン
    グ能力を高くすることを特徴とするゲッタリングサイト
    層を有する半導体装置の製造方法。