JP2001177106A - Semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents

Semiconductor device and method of manufacturing the same

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable a semiconductor device equipped with a transistor in which a channel is formed of thin film polycrystalline silicon to be improved in characteristics. SOLUTION: A semiconductor device is equipped with a transistor composed of a gate electrode 2, a source/drain region 3, and a channel 4. Dangling bonds reside in the source/drain region 3 and the channel 4 formed of thin film polycrystalline silicon to deteriorate the transistor in characteristics. Hydrogen is diffused through a plasma silicon nitride film 16 and introduced to the channel 4 to terminate dangling bonds. Hydrogen cannot pass through the silicon nitride film 6, an opening is provided to the silicon nitride film 6, a metal plug 9 is inserted into the opening, and hydrogen reaches the channel 4 traveling along the interface of the metal plug 9 inserted into the opening. An opening is bored in the silicon nitride film 6 to terminate dangling bonds, by which semiconductor device can be improved in characteristics.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、例えばスタティ
ックメモリのメモリセル等に利用される薄膜トランジス
タ等のトランジスタに関し、特に薄膜多結晶シリコン等
をチャネル部に有するトランジスタの特性改善のための
技術及びその製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a transistor such as a thin film transistor used for a memory cell of a static memory, and more particularly to a technique for improving the characteristics of a transistor having a thin film polycrystalline silicon or the like in a channel portion and its manufacture. It is about the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】薄膜多結晶シリコントランジスタ(以
下、Thin Film Transistor:TF
Tという)を含む従来の半導体装置について説明する。
現在、高集積化が進むSRAMにおいて、小面積で低待
機時電流(または低スタンバイ電流という)を実現する
ために、NチャネルMOSトランジスタ上にPチャネル
MOS薄膜多結晶シリコントランジスタ(以下、PMO
S−TFTという)を積み重ねたメモリセル(以下、完
全CMOS型メモリセルという)等が要求されている。
例えば、TFTを用いたCMOS型低消費SRAMのス
タンバイ電流Isbは、TFTのオフ電流Ioffによって
決定される。1MビットSRAMを例にとればIsb=I
off×106であり、4MビットSRAMではIsb=I
off×4×106である。このようにスタンバイ電流Isb
は、TFTのオフ電流をメモリセルの個数倍した値にな
る。そのためTFT1個1個のオフ電流Ioffを低減す
ることにより、SRAM全体のスタンバイ電流Isbを大
きく削減することができる。
2. Description of the Related Art Thin-film polycrystalline silicon transistors (hereinafter, Thin Film Transistors: TF)
T) will be described.
At present, in an SRAM with a high degree of integration, in order to realize a low standby current (or a low standby current) in a small area, a P-channel MOS thin film polycrystalline silicon transistor (hereinafter referred to as a PMO)
There is a demand for a memory cell (hereinafter referred to as a complete CMOS type memory cell) in which S-TFTs are stacked.
For example, a standby current I sb of a CMOS type low power consumption SRAM using a TFT is determined by an off current I off of the TFT. Taking a 1 Mbit SRAM as an example, I sb = I
off × 10 6 , and I sb = I in a 4 Mbit SRAM
off × 4 × 10 6 . Thus, the standby current I sb
Is a value obtained by multiplying the off current of the TFT by the number of memory cells. Therefore, the standby current I sb of the entire SRAM can be significantly reduced by reducing the off current I off of each TFT.

【0003】このTFTのオフ電流の発生原因は、ドレ
インとチャネル間の空乏層内での発生電流と考えられて
いる。この発生電流は、多結晶シリコンの粒界や結晶粒
内の欠陥にあるトラップ準位に起因する。従って、多結
晶シリコンを使ったTFTのオフ電流を減らす一つの方
法は、このトラップ準位を形成するダングリングボンド
を水素等によって終端することである。それによって、
バンドギャップ中のトラップ準位が減少し、トラップを
介して発生電流、つまりTFTのオフ電流を減らすこと
ができる。水素化の方法としては、アルミ配線を形成し
た後に、プラズマ窒化膜を堆積する方法が一般的である
が、水素イオンを注入する方法や、水素プラズマ中でア
ニールする方法でも水素化の効果を得ることができる。
ここでプラズマ窒化膜とは、プラズマCVD法により形
成された窒化膜である。
The cause of the off-current of the TFT is considered to be a current generated in a depletion layer between the drain and the channel. This generated current is caused by a trap level at a grain boundary of polycrystalline silicon or a defect in a crystal grain. Therefore, one method of reducing the off-state current of a TFT using polycrystalline silicon is to terminate the dangling bond forming the trap level with hydrogen or the like. Thereby,
The trap level in the band gap is reduced, and the generated current via the trap, that is, the off-state current of the TFT can be reduced. As a method of hydrogenation, a method of depositing a plasma nitride film after forming an aluminum wiring is generally used. However, a method of implanting hydrogen ions or a method of annealing in hydrogen plasma can also obtain the effect of hydrogenation. be able to.
Here, the plasma nitride film is a nitride film formed by a plasma CVD method.

【0004】また、同時にサブミクロンデバイスにおい
ては、絶対段差が高くなることが予想でき、コンタクト
孔のアスペクト比が高くなるため、プラグ技術が必須と
なってきている。従って、層間膜の平坦化が必要とな
り、平坦化のため酸化膜のウエットリフローを用いる場
合、OH基ストッパーとしてシリコン窒化膜が設けられ
る。この様なプラグ技術を必須とする大容量のSRAM
のメモリセルの構造について述べる。
At the same time, in a submicron device, an absolute step can be expected to increase, and the aspect ratio of a contact hole increases, so that a plug technique is indispensable. Therefore, it is necessary to planarize the interlayer film. When wet reflow of an oxide film is used for planarization, a silicon nitride film is provided as an OH-based stopper. Large-capacity SRAM requiring such plug technology
Will be described.

【0005】TFTを含む従来の半導体装置について図
5を用いて説明する。図5は、TFTを含むSRAMの
構造の一部を示した断面図である。図において、1は単
結晶シリコン基板、2は多結晶シリコンで形成したメモ
リセルの負荷として用いられるTFTのゲート電極、2
aは多結晶シリコンで形成したメモリセルの負荷として
用いられるもう一方のTFTのゲート電極、3は薄膜多
結晶シリコンで形成したTFTのソース・ドレイン領
域、4は薄膜多結晶シリコンで形成されたTFTのチャ
ネル、5はCVD法で形成したゲート酸化膜、6はシリ
コン窒化膜、7はアルミ層間酸化膜である。
A conventional semiconductor device including a TFT will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view showing a part of the structure of the SRAM including the TFT. In the figure, 1 is a single crystal silicon substrate, 2 is a gate electrode of a TFT used as a load of a memory cell formed of polycrystalline silicon, 2
a is a gate electrode of another TFT used as a load of a memory cell formed of polycrystalline silicon; 3 is a source / drain region of a TFT formed of thin-film polycrystalline silicon; and 4 is a TFT formed of thin-film polycrystalline silicon. 5, a gate oxide film formed by the CVD method, 6 a silicon nitride film, and 7 an aluminum interlayer oxide film.

【0006】この半導体装置を製造するには、単結晶シ
リコン1の上にNチャネルMOS−FET等を形成した
のち、層間絶縁膜を介してTFTのゲート電極2及びも
う一方のTFTのゲート電極2aを多結晶シリコンで形
成する。
In order to manufacture this semiconductor device, an N-channel MOS-FET or the like is formed on single crystal silicon 1 and then a gate electrode 2 of a TFT and a gate electrode 2a of the other TFT are formed via an interlayer insulating film. Is formed of polycrystalline silicon.

【0007】次に、減圧CVD(Chemical Vapour Depo
sition)法によってゲート酸化膜用のシリコン酸化膜5
を例えば40nm堆積し、続いて、能動体として働く第
2層多結晶シリコン3,4を例えば30nm堆積する。
Next, low pressure CVD (Chemical Vapor Depo)
Silicon oxide film 5 for gate oxide film by sition) method
Is deposited, for example, to a thickness of 40 nm, and then the second-layer polycrystalline silicon 3, 4 serving as an active body is deposited to a thickness of, for example, 30 nm.

【0008】この状態で、フォトリソグラフィ法によっ
てチャネルとなるべき領域4にレジストを残してソース
・ドレイン用のイオン注入を行う。その後、熱処理を施
すことによってイオン種を活性化し、ソース・ドレイン
領域3を形成してTFTを構成する。
In this state, ion implantation for source / drain is performed by photolithography while leaving the resist in the region 4 to be a channel. Thereafter, heat treatment is performed to activate the ionic species and form the source / drain regions 3 to form a TFT.

【0009】更に、層間絶縁膜を堆積したのち、OH基
ストッパー用のシリコン窒化膜6を例えば100nm堆
積する。その上に不純物が添加された酸化膜7を堆積し
たのち、ウエット雰囲気中で熱処理することで表面を平
坦化させる。
Further, after an interlayer insulating film is deposited, a silicon nitride film 6 for an OH-based stopper is deposited, for example, to a thickness of 100 nm. After depositing an oxide film 7 to which an impurity is added, a heat treatment is performed in a wet atmosphere to flatten the surface.

【0010】その後、図には示されていないが、平坦化
した酸化膜7及びシリコン窒化膜6を開口する工程とプ
ラグを埋め込む工程が上層に形成されるアルミ配線との
接続のために行われる。
Thereafter, although not shown in the figure, a step of opening the planarized oxide film 7 and silicon nitride film 6 and a step of embedding a plug are performed for connection with an aluminum wiring formed in an upper layer. .

【0011】次に、図6及び図7を用いて、従来の半導
体装置の水素の拡散について説明する。図6は、従来の
半導体装置のTFT周辺の断面図である。図6及び図7
において、31は基板、32は酸化膜、33はTFTの
ゲート、34はTFTのソース、35はTFTのドレイ
ン、36は層間窒化膜、37はコンタクトホール、41
はチタンナイトライド、42はタングステンプラグ、4
3はアルミ配線、44はプラズマ窒化膜、50はプラズ
マ窒化膜からの水素の拡散経路、54はウエットリフロ
ーにより平坦化された層間膜(平坦膜)である。プラズ
マ窒化膜54を堆積する時に、プラズマ窒化膜中の水素
が図6中の拡散経路50を通って薄膜トランジスタに達
し、TFTを水素化するので、オフ電流の小さいTFT
を作ることができるのである。
Next, the diffusion of hydrogen in a conventional semiconductor device will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a cross-sectional view around a TFT of a conventional semiconductor device. 6 and 7
In the above, 31 is a substrate, 32 is an oxide film, 33 is a TFT gate, 34 is a TFT source, 35 is a TFT drain, 36 is an interlayer nitride film, 37 is a contact hole, 41
Is titanium nitride, 42 is a tungsten plug, 4
Reference numeral 3 denotes an aluminum wiring, 44 denotes a plasma nitride film, 50 denotes a hydrogen diffusion path from the plasma nitride film, and 54 denotes an interlayer film (flat film) flattened by wet reflow. When the plasma nitride film 54 is deposited, the hydrogen in the plasma nitride film reaches the thin film transistor through the diffusion path 50 in FIG. 6 and hydrogenates the TFT.
Can be made.

【0012】アルミ配線の断線防止に下層膜の平坦化が
重要であるが、平坦化の方法として、ボロンやリン等を
多く含む酸化膜を約1μm堆積し、約700℃から10
00℃で水蒸気中で熱処理を加えてリフローさせるウエ
ットリフローは、酸素O2や窒素N2雰囲気中での熱処理
に比べてリフロー効果が大きい。しかし、TFTを用い
たSRAMの層間膜平坦化にこのウエットリフロー法を
適用する場合、ウエットリフロー時の雰囲気中に含まれ
るOH基がTFTを酸化して、そのチャネル領域が消滅
してしまうという問題がある。そこで、OH基を通さな
い窒化膜(層間窒化膜36)を、ボロン、リン等を多く
含む酸化膜とTFTとの間にはさみ、TFTの酸化を防
いでいる。この層間窒化膜36は温度約780℃で減圧
CVD法(以下、LPCVD法という)によって形成す
る。LPCVD法による窒化膜は、水素を含まず、また
膜質が緻密なため水素の拡散係数も極めて小さい。プラ
ズマ窒化膜は、逆に水素を多く含み後の熱処理で水素を
放出する。
It is important to planarize the lower film to prevent disconnection of the aluminum wiring. As a planarization method, an oxide film containing a large amount of boron, phosphorus, or the like is deposited at a thickness of about 1 μm, and a temperature of about 700 ° C.
Wet reflow in which heat treatment is performed in water vapor at 00 ° C. to perform reflow has a greater reflow effect than heat treatment in an oxygen O 2 or nitrogen N 2 atmosphere. However, when this wet reflow method is applied to the planarization of an interlayer film of an SRAM using a TFT, there is a problem that an OH group contained in an atmosphere at the time of wet reflow oxidizes the TFT and its channel region disappears. There is. Therefore, a nitride film (interlayer nitride film 36), which does not allow OH groups to pass, is sandwiched between the TFT and the oxide film containing a large amount of boron, phosphorus, etc., thereby preventing oxidation of the TFT. This interlayer nitride film 36 is formed at a temperature of about 780 ° C. by a low pressure CVD method (hereinafter, referred to as an LPCVD method). The nitride film formed by the LPCVD method does not contain hydrogen, and has a very small hydrogen diffusion coefficient due to its dense film quality. On the contrary, the plasma nitride film contains a large amount of hydrogen and releases hydrogen in a later heat treatment.

【0013】ところが、ここで層間窒化膜36を用いた
ことにより、新しい問題が生じてくる。層間窒化膜36
は、OH基を通さないだけでなく、プラズマ窒化膜44
中の水素の拡散も妨げるため、TFTに対する水素化の
効果を著しく減少させ、そのためTFTのチャネル部の
ダングリングボンドを終結することができず、オフ電流
を増加させてしまうという問題を引き起こす。水素は、
約200オングストロームの層間窒化膜でさえほとんど
透過しないことが我々の鋭意研究の結果わかっている。
水素は、図7のコンタクトホール37を開口する時に同
時に開けられた層間窒化膜36の穴からしか(図7中の
経路50)TFTに達することができない。
However, the use of the interlayer nitride film 36 causes a new problem. Interlayer nitride film 36
Is not only impervious to OH groups, but also
Since the diffusion of hydrogen therein is also prevented, the effect of hydrogenation on the TFT is remarkably reduced, so that the dangling bond at the channel portion of the TFT cannot be terminated, which causes a problem that the off-current increases. Hydrogen is
Our intensive studies have shown that even an interlayer nitride film of about 200 angstroms hardly permeates.
Hydrogen can reach the TFT only from the hole in the interlayer nitride film 36 that was opened at the same time as opening the contact hole 37 in FIG. 7 (path 50 in FIG. 7).

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】TFTのチャネル部及
びソース・ドレイン領域に用いられている薄膜多結晶シ
リコンは、多数のダングリングボンドを含んでいる。こ
のダングリングボンドを終結させることによって、TF
Tの特性のうちオフ電流特性並びにオン電流特性が改善
されることが知られている。ダングリングボンドを終結
させる方法として、アルミ配線工程が終了したのち、パ
ッシベーション膜に用いられるプラズマ窒化膜中に十数
パーセント程度含まれる水素を拡散させてその終結を行
うことがある。
The thin-film polycrystalline silicon used for the channel portion and the source / drain regions of the TFT contains many dangling bonds. By terminating this dangling bond, TF
It is known that among the characteristics of T, off-current characteristics and on-current characteristics are improved. As a method for terminating the dangling bond, after the aluminum wiring step is terminated, there is a case where hydrogen contained in the plasma nitride film used for the passivation film is diffused by about ten and several percent to terminate the dangling bond.

【0015】しかし、従来の半導体記憶装置は以上のよ
うに構成されているので、負荷として用いられるPMO
S−TFTの上層にシリコン窒化膜が堆積される構造と
なる。そして、構造が緻密なシリコン窒化膜が水素の拡
散を妨害し、TFTのチャネル部に水素が到達すること
を妨げる。このため、TFTのダングリングボンドを水
素により終結することができず、TFTの特性を向上さ
せることができないという問題点があった。
However, since the conventional semiconductor memory device is configured as described above, the PMO used as a load
The structure is such that a silicon nitride film is deposited on the S-TFT. Then, the silicon nitride film having a dense structure hinders the diffusion of hydrogen and prevents the hydrogen from reaching the channel portion of the TFT. Therefore, there is a problem that the dangling bond of the TFT cannot be terminated by hydrogen, and the characteristics of the TFT cannot be improved.

【0016】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、ウエットリフローによって層間
膜を平坦化する際、多結晶半導体を用いたTFTのチャ
ネル部をOH基等による酸化で消滅させることなく、水
素拡散等のTFTのダングリングボンド終結に必要な物
質の拡散をはかることにより、TFTの特性を向上する
ことを目的としており、さらにそのようなTFTの製造
方法を提供することを目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems. When a interlayer film is flattened by wet reflow, a channel portion of a TFT using a polycrystalline semiconductor is oxidized by an OH group or the like. An object of the present invention is to improve the characteristics of a TFT by diffusing a substance necessary for terminating a dangling bond of a TFT such as hydrogen diffusion without extinguishing, and to provide a method for manufacturing such a TFT. It is an object.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】この発明のうち請求項1
にかかるものは半導体装置であって、チャネル部に多結
晶半導体薄膜を用いたトランジスタと、前記トランジス
タの上方に形成されたシリコン窒化膜と、前記シリコン
窒化膜の上方に形成されたプラズマシリコン窒化膜とを
備え、前記シリコン窒化膜を開口したことを特徴とす
る。
Means for Solving the Problems Claim 1 of the present invention
The present invention relates to a semiconductor device, comprising: a transistor using a polycrystalline semiconductor thin film in a channel portion; a silicon nitride film formed above the transistor; and a plasma silicon nitride film formed above the silicon nitride film. Wherein the silicon nitride film is opened.

【0018】この発明のうち請求項2にかかるものは半
導体装置の製造方法であって、チャネル部に多結晶半導
体薄膜を用いたトランジスタを形成する工程と、前記ト
ランジスタの上方にシリコン窒化膜を形成する工程と、
前記シリコン窒化膜を開口する工程と、前記シリコン窒
化膜の開口を介して前記トランジスタのチャネル部へ水
素を導入する工程とを備える。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a transistor using a polycrystalline semiconductor thin film in a channel portion; and forming a silicon nitride film above the transistor. The process of
A step of opening the silicon nitride film; and a step of introducing hydrogen to a channel portion of the transistor through the opening of the silicon nitride film.

【0019】この発明のうち請求項3にかかるものは、
請求項2記載の半導体装置の製造方法であって、前記水
素を導入する工程は、前記シリコン窒化膜の上方にプラ
ズマシリコン窒化膜を形成する工程を有する。
According to a third aspect of the present invention,
3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the step of introducing hydrogen includes a step of forming a plasma silicon nitride film above the silicon nitride film.

【0020】この発明のうち請求項4にかかるものは半
導体装置であって、チャネル部に多結晶半導体薄膜を用
いたトランジスタと、前記トランジスタの上方に形成さ
れたシリコン窒化膜と、前記シリコン窒化膜を貫通する
導電体と、前記シリコン窒化膜及び前記導電体の上方に
形成されたプラズマシリコン窒化膜とを備え、前記シリ
コン窒化膜が前記導電体を貫通させ、前記導電体よりも
寸法の大きい穴を有する。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device, a transistor using a polycrystalline semiconductor thin film in a channel portion, a silicon nitride film formed above the transistor, and the silicon nitride film. And a hole having a larger size than the conductor, the conductor including a silicon nitride film and a plasma silicon nitride film formed above the conductor. Having.

【0021】この発明のうち請求項5にかかるものは請
求項1記載の半導体装置であって、シリコン窒化膜の上
方に形成された第1の配線と、前記シリコン窒化膜に形
成された開口内に配設され、トランジスタのゲート電極
と前記第1の配線を電気的に接続する第2の配線とを備
えたことを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the semiconductor device according to the first aspect, wherein a first wiring formed above the silicon nitride film and an opening formed in the silicon nitride film are formed. And a second wiring for electrically connecting the gate electrode of the transistor and the first wiring.

【0022】この発明のうち請求項6にかかるものは、
請求項2記載の半導体装置の製造方法であって、シリコ
ン窒化膜に形成された開口内にトランジスタのゲート電
極と電気的に接続された第1の配線を配設する工程と、
前記第1の配線を介して前記トランジスタのゲート電極
と電気的に接続される第2の配線を前記シリコン窒化膜
の上方に形成する工程とを更に備える。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided:
3. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein a first wiring electrically connected to a gate electrode of the transistor is provided in an opening formed in the silicon nitride film;
Forming a second wiring above the silicon nitride film, the second wiring being electrically connected to the gate electrode of the transistor via the first wiring.

【0023】この発明のうち請求項7にかかるものは請
求項1記載の半導体装置であって、シリコン窒化膜の上
方に形成された第1の配線と、前記シリコン窒化膜に形
成された開口内に配設され、トランジスタのソース・ド
レイン領域と前記第1の配線を電気的に接続する第2の
配線とを備えたことを特徴とする。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the semiconductor device according to the first aspect, wherein a first wiring formed above the silicon nitride film and an opening formed in the silicon nitride film are formed. And a second wiring for electrically connecting the source / drain region of the transistor and the first wiring.

【0024】この発明のうち請求項8にかかるものは、
請求項2記載の半導体装置の製造方法であって、シリコ
ン窒化膜に形成された開口内にトランジスタのソース・
ドレイン領域と接続された第1の配線を配設する工程
と、前記第1の配線を介して前記トランジスタのソース
・ドレイン領域と電気的に接続される第2の配線を前記
シリコン窒化膜の上方に形成する工程とを更に備える。
According to the eighth aspect of the present invention,
3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the source of the transistor is located in the opening formed in the silicon nitride film.
Arranging a first wiring connected to the drain region, and forming a second wiring electrically connected to the source / drain region of the transistor via the first wiring above the silicon nitride film; And a step of forming the same.

【0025】この発明のうち請求項9にかかるものは半
導体装置であって、半導体基板の上方に形成され、チャ
ネル部に多結晶半導体薄膜を用いたトランジスタと、前
記トランジスタの上方に形成され、開口を有するシリコ
ン窒化膜と、前記シリコン窒化膜の上方に形成された第
1の配線と、前記シリコン窒化膜に形成された前記開口
内に配設され、前記半導体基板と前記第1の配線を電気
的に接続する第2の配線と、前記第1及び第2の配線の
上方に形成されるプラズマシリコン窒化膜とを備え、前
記プラズマシリコン窒化膜から水素が、前記第2の配線
を通って前記トランジスタの前記チャネル部に導入され
ることを特徴とする。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device, comprising: a transistor formed above a semiconductor substrate, using a polycrystalline semiconductor thin film for a channel portion; and an opening formed above the transistor. A first wiring formed above the silicon nitride film, a first wiring formed in the opening formed in the silicon nitride film, and electrically connecting the semiconductor substrate and the first wiring. And a plasma silicon nitride film formed above the first and second wires, wherein hydrogen from the plasma silicon nitride film passes through the second wire and It is introduced into the channel portion of the transistor.

【0026】この発明のうち請求項10にかかるものは
半導体装置の製造方法であって、半導体基板の上方に、
チャネル部に多結晶半導体薄膜を用いたトランジスタを
形成する工程と、前記トランジスタの上方に、開口を有
するシリコン窒化膜を形成する工程と、前記シリコン窒
化膜に形成された前記開口内に、前記半導体基板と電気
的に接続される第1の配線を配設する工程と、前記シリ
コン窒化膜の上方に、前記第1の配線を介して前記半導
体基板と電気的に接続される第2の配線を形成する工程
と、前記第1及び第2の配線の上方にプラズマシリコン
窒化膜を形成する工程とを備え、前記プラズマシリコン
窒化膜から水素が、前記第1の配線を通って前記トラン
ジスタの前記チャネル部に導入されることを特徴とす
る。
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of:
Forming a transistor using a polycrystalline semiconductor thin film in a channel portion; forming a silicon nitride film having an opening above the transistor; and forming the semiconductor in the opening formed in the silicon nitride film. Disposing a first wiring electrically connected to the substrate; and forming a second wiring electrically connected to the semiconductor substrate via the first wiring above the silicon nitride film. Forming, and forming a plasma silicon nitride film over the first and second wirings, wherein hydrogen from the plasma silicon nitride film passes through the first wiring and the channel of the transistor. It is characterized by being introduced into the department.

【0027】この発明のうち請求項11にかかるものは
半導体装置の製造方法であって、多結晶半導体薄膜のチ
ャネルを有するトランジスタを形成する工程と、前記ト
ランジスタの上方にシリコン窒化膜を形成する工程と、
少なくとも前記シリコン窒化膜の一部分をポーラスにす
る工程と、前記シリコン窒化膜の上方にプラズマシリコ
ン窒化膜を形成する工程とを備える。
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a transistor having a channel of a polycrystalline semiconductor thin film; and forming a silicon nitride film above the transistor. When,
A step of making at least a part of the silicon nitride film porous; and a step of forming a plasma silicon nitride film above the silicon nitride film.

【0028】この発明のうち請求項12にかかるものは
半導体装置であって、チャネル部に多結晶半導体薄膜を
用いたトランジスタと、前記トランジスタの上方に形成
され、正に帯電した第1の膜と、前記第1の膜の上方に
形成され、帯電していない絶縁膜と、前記絶縁膜の上方
に形成され、負に帯電した第2の膜と、前記第2の膜の
上方に形成されるプラズマシリコン窒化膜とを備える。
According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device, comprising: a transistor using a polycrystalline semiconductor thin film in a channel portion; and a first film formed above the transistor and positively charged. A non-charged insulating film formed above the first film, a second film formed above the insulating film and negatively charged, and formed above the second film; A plasma silicon nitride film.

【0029】この発明のうち請求項13にかかるものは
半導体装置の製造方法であって、多結晶半導体薄膜のチ
ャネルを有するトランジスタを形成する工程と、前記ト
ランジスタの上方に負に帯電した第1の膜を堆積する工
程と、前記第1の膜の上方に帯電していない絶縁膜を形
成する工程と、前記絶縁膜の上方に正に帯電した第2の
膜を堆積する工程と、前記第2の膜の上方にプラズマシ
リコン窒化膜を形成する工程とを備える。
According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of: forming a transistor having a channel of a polycrystalline semiconductor thin film; and forming a first negatively charged transistor above the transistor. Depositing a film, forming an uncharged insulating film above the first film, depositing a positively charged second film above the insulating film, Forming a plasma silicon nitride film above the film.

【0030】この発明のうち請求項14にかかるものは
半導体装置であって、チャネル部に多結晶半導体薄膜を
用いたトランジスタと、前記トランジスタの上に形成さ
れたシリコン窒化膜と、前記シリコン窒化膜の上方に形
成されたプラズマシリコン窒化膜とを備え、前記シリコ
ン窒化膜のパターンが前記トランジスタのチャネルパタ
ーンと同じ所望の形状に形成されていることを特徴とす
る。
A semiconductor device according to claim 14 of the present invention is a transistor using a polycrystalline semiconductor thin film in a channel portion, a silicon nitride film formed on the transistor, and the silicon nitride film. And a plasma silicon nitride film formed above the transistor, wherein the pattern of the silicon nitride film is formed in the same desired shape as the channel pattern of the transistor.

【0031】この発明のうち請求項15にかかるものは
半導体装置の製造方法であって、トランジスタのチャネ
ルに用いる多結晶半導体薄膜を形成する工程と、前記多
結晶半導体薄膜の上にシリコン窒化膜を堆積する工程
と、前記シリコン窒化膜を前記多結晶半導体薄膜と同一
の所望のパターンにパターニングする工程と前記シリコ
ン窒化膜の上方にプラズマシリコン窒化膜を形成する工
程とを備える。
According to a fifteenth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of forming a polycrystalline semiconductor thin film used for a channel of a transistor, and forming a silicon nitride film on the polycrystalline semiconductor thin film. Depositing, patterning the silicon nitride film into the same desired pattern as the polycrystalline semiconductor thin film, and forming a plasma silicon nitride film above the silicon nitride film.

【0032】この発明のうち請求項16にかかるものは
半導体装置の製造方法であって、トランジスタのチャネ
ルに用いる多結晶半導体膜を厚く堆積する工程と、前記
トランジスタの上に不純物を含むシリコン酸化膜を堆積
する工程と、OH基を含む分子の雰囲気中で熱処理を行
うことにより前記シリコン酸化膜の段差を低減するとと
もに前記トランジスタの前記多結晶半導体膜を酸化する
ことによって薄くして該多結晶半導体膜を所望の厚さに
する工程と、前記シリコン窒化膜の上方にプラズマシリ
コン窒化膜を形成する工程とを備える。
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of: depositing a thick polycrystalline semiconductor film used for a channel of a transistor; and forming a silicon oxide film containing impurities on the transistor. And reducing the level of the silicon oxide film by performing a heat treatment in an atmosphere of molecules containing OH groups, and reducing the thickness of the polycrystalline semiconductor film by oxidizing the polycrystalline semiconductor film of the transistor. A step of forming a film to a desired thickness; and a step of forming a plasma silicon nitride film above the silicon nitride film.

【0033】[0033]

【発明の実施の形態】実施の形態1.図1はこの発明の
実施の形態1にかかるSRAMのメモリセルの一部分を
示す断面図である。図において、1は単結晶シリコン基
板、2は多結晶シリコンで形成したメモリセルの負荷を
構成するTFTのゲート電極、2aはメモリセルの負荷
を構成するもう一方のTFTのゲート電極であり多結晶
シリコンで形成され、3は薄膜多結晶シリコンで形成し
たTFTのソース・ドレイン領域、4は薄膜多結晶シリ
コンで形成されたTFTのチャネル、5はCVD法で形
成したゲート酸化膜、6はシリコン窒化膜、7はアルミ
層間酸化膜、8はアルミ層間酸化膜7及びシリコン窒化
膜6の開口部のホールである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 FIG. 1 is a sectional view showing a part of a memory cell of the SRAM according to the first embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a single-crystal silicon substrate, 2 is a gate electrode of a TFT constituting a load of a memory cell formed of polycrystalline silicon, and 2a is a gate electrode of another TFT constituting a load of the memory cell. 3 is a source / drain region of a TFT formed of thin-film polycrystalline silicon, 4 is a channel of a TFT formed of thin-film polycrystalline silicon, 5 is a gate oxide film formed by CVD, 6 is silicon nitride. Reference numeral 7 denotes an aluminum interlayer oxide film, and reference numeral 8 denotes a hole at an opening of the aluminum interlayer oxide film 7 and the silicon nitride film 6.

【0034】以下、製造工程について説明する。単結晶
シリコン1の上にNチャネルMOSFET等を形成した
のち、層間絶縁膜を介してTFTのゲート電極2及びも
う一方のTFTのゲート電極2aを多結晶シリコンで形
成する。
Hereinafter, the manufacturing process will be described. After an N-channel MOSFET or the like is formed on single crystal silicon 1, a gate electrode 2 of the TFT and a gate electrode 2a of the other TFT are formed of polycrystalline silicon via an interlayer insulating film.

【0035】次に、減圧CVD(Cemical Vapour Depos
ition)法によってゲート酸化膜用のシリコン酸化膜5
を例えば40nm堆積し、続いて、能動体として働く第
2層多結晶シリコン3,4を例えば30nm堆積する。
Next, low pressure CVD (Chemical Vapor Depos)
silicon oxide film 5 for the gate oxide film by the
Is deposited, for example, to a thickness of 40 nm, and then the second-layer polycrystalline silicon 3, 4 serving as an active body is deposited to a thickness of, for example, 30 nm.

【0036】この状態で、フォトリソグラフィ法によっ
てチャネルとなるべき領域4にレジストを残してソース
・ドレイン用のイオン注入を行う。その後、熱処理を施
すことによってイオン種を活性化し、ソース・ドレイン
領域3を形成してTFTを構成する。
In this state, source / drain ion implantation is performed by photolithography while leaving the resist in the region 4 to be a channel. Thereafter, heat treatment is performed to activate the ionic species and form the source / drain regions 3 to form a TFT.

【0037】更に、層間絶縁膜を堆積したのち、OH基
ストッパー用のシリコン窒化膜6を例えばLPCVD法
で100nm堆積する。その上に不純物が添加された酸
化膜7を堆積したのち、ウエット雰囲気中で熱処理する
ことで表面を平坦化させる。
Further, after an interlayer insulating film is deposited, a silicon nitride film 6 for an OH-based stopper is deposited to a thickness of 100 nm by, for example, LPCVD. After depositing an oxide film 7 to which an impurity is added, a heat treatment is performed in a wet atmosphere to flatten the surface.

【0038】ここで、ゲート電極2aと薄膜多結晶シリ
コン3のコンタクト部上層のシリコン窒化膜6及び酸化
膜7を開口し、OH基ストッパー用のシリコン窒化膜6
にホール8を開ける。一般的に、ホール8を開口する位
置はTFTのチャネ部4に水素を導入することが可能な
TFTの近傍で、かつ下地及び上層に悪影響を及ぼさな
い所である。TFTのチャネル部4に水素を導入するこ
とを考慮すれば、シリコン窒化膜6はチャネル部4の真
上で開口することが望ましい。しかし、エッチングによ
りシリコン窒化膜6を開口する際、エッチングの深さを
制御することが難しく、TFTのチャネル部4を損傷す
る可能性が大きいため、ゲート電極2aと薄膜多結晶シ
リコン3の上部のシリコン窒化膜6を開口するのが望ま
しい。こうすることにより、ゲート電極2aと薄膜多結
晶シリコン3をエッチングのストッパーとして働かせる
こともでき、装置の製造が容易になる。
Here, the silicon nitride film 6 and the oxide film 7 above the contact portion between the gate electrode 2a and the thin polycrystalline silicon 3 are opened, and the silicon nitride film 6 for the OH-based stopper is opened.
Open hole 8 at Generally, the position where the hole 8 is opened is in the vicinity of the TFT where hydrogen can be introduced into the channel portion 4 of the TFT and at a position where the base and the upper layer are not adversely affected. In consideration of introducing hydrogen into the channel portion 4 of the TFT, it is desirable that the silicon nitride film 6 be opened directly above the channel portion 4. However, when the silicon nitride film 6 is opened by etching, it is difficult to control the etching depth, and the possibility of damaging the channel portion 4 of the TFT is large. It is desirable to open the silicon nitride film 6. By doing so, the gate electrode 2a and the thin-film polycrystalline silicon 3 can also serve as an etching stopper, which facilitates the manufacture of the device.

【0039】その後、図には示されていないが、平坦化
した酸化膜7及びシリコン窒化膜6を開口する工程とプ
ラグを埋め込む工程が合わせて平坦化のため、あるいは
上層に形成されるアルミ配線との接続のために行われ
る。この時、ホール8にはタングステンプラグが形成さ
れる。最後に、これらの上にパッシベーション膜が例え
ばプラズマ窒化膜で形成される。そして、パッシベーシ
ョン膜を形成するとき、基板温度は350℃程度になっ
ており、この熱によりパッシベーション膜に含まれる水
素が拡散し、ホール8を通り、ホール8に形成されたタ
ングステンプラグの界面をつたい、TFTのチャネル部
4及びソース・ドレイン領域3に達する。そして、この
ことにより、TFTのチャネル部4及びソース・ドレイ
ン領域3に含まれるダングリングボンドを終結して、T
FTの特性を向上することができる。
Thereafter, although not shown in the figure, the step of opening the flattened oxide film 7 and the silicon nitride film 6 and the step of embedding plugs are combined for flattening or an aluminum wiring formed on an upper layer. Done for connection with. At this time, a tungsten plug is formed in the hole 8. Finally, a passivation film is formed on these, for example, with a plasma nitride film. When the passivation film is formed, the substrate temperature is about 350 ° C., and the heat causes hydrogen contained in the passivation film to diffuse, pass through the hole 8, and pass through the interface of the tungsten plug formed in the hole 8. The channel portion 4 and the source / drain region 3 of the TFT. As a result, dangling bonds included in the channel portion 4 and the source / drain region 3 of the TFT are terminated, and
FT characteristics can be improved.

【0040】上記実施の形態では、ホール8を開口した
のち、タングステンプラグを埋め込んだが、ホール8を
開口したのち平坦化のためにホール8に酸化膜を埋め込
んでもよい。
In the above embodiment, a tungsten plug is buried after opening the hole 8, but an oxide film may be buried in the hole 8 after opening the hole 8 for planarization.

【0041】実施の形態2.図2はこの発明の実施の形
態2にかかるSRAMのメモリセルの一部分を示す断面
図である。図2において、9は金属プラグ、10はシリ
コン窒化膜6、アルミ層間酸化膜7及び薄膜多結晶シリ
コン3の開口したホール、その他の図1と同一符号は図
1と同一内容を示す。図1に示した実施の形態1と図2
に示した実施の形態2が異なる点は、以下のとおりであ
る。
Embodiment 2 FIG. 2 is a sectional view showing a part of the memory cell of the SRAM according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 2, 9 is a metal plug, 10 is a silicon nitride film 6, an aluminum interlayer oxide film 7, and a hole opened in the thin-film polycrystalline silicon 3, and the same reference numerals as those in FIG. Embodiment 1 shown in FIG. 1 and FIG.
The second embodiment is different from the second embodiment in the following points.

【0042】まず、図1における半導体装置は、フォト
リソグラフィ法を用いてコンタクトパターンを形成した
後、ゲート電極2aとソース・ドレイン領域3との間の
ゲート酸化膜5をエッチングによって開口してコンタク
トを取っていた。
First, in the semiconductor device shown in FIG. 1, after a contact pattern is formed by photolithography, a gate oxide film 5 between the gate electrode 2a and the source / drain region 3 is opened by etching to make contact. I was taking.

【0043】それと比べ、図2における半導体装置は、
ゲート電極2aとソース・ドレイン領域3との間にコン
タクトを形成する工程を削除して、アルミ層間酸化膜7
を形成したのち(図2(a))、ホール10を形成して
金属プラグ9を埋め込み、ゲート電極2aとソース・ド
レイン領域3とのコンタクトを取っている(図2
(b))。
On the other hand, the semiconductor device in FIG.
The step of forming a contact between the gate electrode 2a and the source / drain region 3 is eliminated, and the aluminum interlayer oxide film 7 is removed.
(FIG. 2A), a hole 10 is formed, a metal plug 9 is buried, and a contact is made between the gate electrode 2a and the source / drain region 3 (FIG. 2A).
(B)).

【0044】以上のように、本実施の形態によれば、シ
リコン窒化膜6の開口とゲート電極2aとソース・ドレ
イン領域3との接続を同時に行うことができる。
As described above, according to the present embodiment, the opening of the silicon nitride film 6 and the connection between the gate electrode 2a and the source / drain region 3 can be made simultaneously.

【0045】なお、本実施の形態においても、実施の形
態1と同様に、シリコン窒化膜6の開口部であるホール
10を用いてTFTのチャネル部4及びソース・ドレイ
ン領域3のダングリングボンドを終結でき、TFTの特
性を向上することができる。
In this embodiment, as in the first embodiment, the dangling bond between the channel portion 4 and the source / drain region 3 of the TFT is formed using the hole 10 as the opening of the silicon nitride film 6. The termination can be performed, and the characteristics of the TFT can be improved.

【0046】また、本実施の形態では、ホール10に埋
め込むプラグ材料として金属を用いたが、オーミック接
続ができる材料ならば、不純物を添加した多結晶シリコ
ンなど他の材料でもよく、本実施の形態と同様の効果を
奏する。
In this embodiment, a metal is used as a plug material to be buried in the hole 10. However, any other material such as polycrystalline silicon doped with impurities may be used as long as the material can make ohmic connection. It has the same effect as.

【0047】実施の形態3.図3はこの発明の実施の形
態3にかかる、多層配線されたSRAMのメモリセルの
一部分を示す断面図である。図において、11は第1層
アルミ配線、12は単結晶シリコン基板1に形成された
素子と第1層アルミ配線11との接続を取るための金属
プラグ、13は金属プラグ、14は第1層アルミ配線と
第2層アルミ配線との間に形成された層間絶縁膜、15
は層間絶縁膜14の上に形成された第2層アルミパッ
ド、16はプラズマシリコン窒化膜、18は層間絶縁膜
14に設けられたダミーのスルーホールであり、その他
の図2と同一符号のものは図2と同一内容を示す。
Embodiment 3 FIG. 3 is a cross-sectional view showing a part of a memory cell of an SRAM with multilayer wiring according to a third embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 11 denotes a first-layer aluminum wiring, 12 denotes a metal plug for connecting a device formed on the single-crystal silicon substrate 1 to the first-layer aluminum wiring 11, 13 denotes a metal plug, and 14 denotes a first layer. An interlayer insulating film formed between the aluminum wiring and the second level aluminum wiring, 15
Is a second layer aluminum pad formed on the interlayer insulating film 14, 16 is a plasma silicon nitride film, 18 is a dummy through hole provided in the interlayer insulating film 14, and has the same reference numerals as those in FIG. Indicates the same contents as in FIG.

【0048】このように、配線が多層化されるにしたが
って、TFTのチャネル部等とパッシベーション膜であ
るプラズマシリコン窒化膜16との距離が遠くなり、プ
ラズマシリコン窒化膜16からの水素の拡散が困難にな
る。そこで、ダミーのスルーホールを設け、そこから水
素を拡散することによって容易に薄膜多結晶シリコンの
持つダングリングボンドを終結することができる。
As described above, as the number of wirings increases, the distance between the channel portion of the TFT and the plasma silicon nitride film 16 serving as a passivation film increases, and diffusion of hydrogen from the plasma silicon nitride film 16 becomes more difficult. become. Therefore, by providing a dummy through hole and diffusing hydrogen therefrom, the dangling bond of the thin-film polycrystalline silicon can be easily terminated.

【0049】以下、製造工程について説明する。図2
(b)に示した工程が終了したのち、層間膜7をさらに
形成して金属プラグ9の上部を覆う。次に、アルミコン
タクト部をフォトリソグラフィ法と異方性エッチングに
よって開口し、金属プラグ12を埋め込む。その後、第
1層アルミ配線11をパターニングして形成する。
Hereinafter, the manufacturing process will be described. FIG.
After the step shown in (b) is completed, an interlayer film 7 is further formed to cover the upper portion of the metal plug 9. Next, the aluminum contact portion is opened by photolithography and anisotropic etching, and the metal plug 12 is embedded. After that, the first layer aluminum wiring 11 is formed by patterning.

【0050】次に、第1層アルミ配線と第2層アルミ配
線の間に層間絶縁膜14を堆積する。その後、層間絶縁
膜14にダミーのスルーホール18を形成し、そのスル
ーホール18に金属プラグ13を埋め込む。次に、スル
ーホール18を第2層アルミパッドを用いてキャップす
る。このスルーホール18より水素が拡散されるので、
TFTのチャネル部4に効率よく水素が到達し、ダング
リングボンドを終結することができる。なお、このスル
ーホール18は第2層アルミ配線の阻害にならないよう
に設けることが必要である。
Next, an interlayer insulating film 14 is deposited between the first layer aluminum wiring and the second layer aluminum wiring. Thereafter, a dummy through hole 18 is formed in the interlayer insulating film 14, and the metal plug 13 is embedded in the through hole 18. Next, the through hole 18 is capped using a second layer aluminum pad. Since hydrogen is diffused from this through hole 18,
Hydrogen efficiently reaches the channel portion 4 of the TFT, and the dangling bond can be terminated. The through holes 18 need to be provided so as not to hinder the second level aluminum wiring.

【0051】本実施の形態では、第1層アルミ配線と第
2層アルミ配線との間に形成されたスルーホール18を
金属プラグ13を用いて埋めたが、金属プラグ13を用
いず、第2層アルミパッド15のみでスルーホール18
を埋めてもよい。
In this embodiment, the through hole 18 formed between the first-layer aluminum wiring and the second-layer aluminum wiring is filled with the metal plug 13. Through hole 18 with only layer aluminum pad 15
May be filled.

【0052】実施の形態4.図4はこの発明の実施の形
態4にかかる、多層配線されたSRAMのメモリセルの
一部分を示す断面図である。図において、17は第2層
アルミ配線であり、図3と同一符号は同一内容を示す。
図3に示した半導体記憶装置においては、ダミーのスル
ーホール18を金属プラグ12の真上に取ることを特徴
としたが、本実施の形態に示す半導体記憶装置は薄膜多
結晶シリコンで形成されたTFTのソース・ドレイン領
域3と多結晶シリコンで形成されたゲート電極2aを接
続するために形成された金属プラグ9の上に形成する。
このスルーホール18より水素が拡散されるので、TF
Tのチャネル部4に効率よく水素が到達し、ダングリン
グボンドを終結することができる。なお、このスルーホ
ール18は第2層アルミ配線の阻害にならないように設
けることが必要である。
Embodiment 4 FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a part of a memory cell of an SRAM with multilayer wiring according to a fourth embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 17 denotes a second layer aluminum wiring, and the same reference numerals as those in FIG. 3 indicate the same contents.
The semiconductor memory device shown in FIG. 3 is characterized in that the dummy through hole 18 is formed right above the metal plug 12, but the semiconductor memory device shown in the present embodiment is formed of thin-film polycrystalline silicon. It is formed on a metal plug 9 formed to connect the source / drain region 3 of the TFT and the gate electrode 2a formed of polycrystalline silicon.
Since hydrogen is diffused from this through hole 18, TF
Hydrogen efficiently reaches the channel portion 4 of T, and the dangling bond can be terminated. The through holes 18 need to be provided so as not to hinder the second level aluminum wiring.

【0053】また、本実施の形態では、スルーホール1
8内に何も埋め込まない例をあげたが、酸化膜以外の別
の材料を埋め込んでもよく、例えば、第2層アルミ配線
を阻害しないように金属プラグを埋め込んでもよい。
In the present embodiment, the through hole 1
Although an example is shown in which nothing is buried inside 8, another material other than the oxide film may be buried, and for example, a metal plug may be buried so as not to disturb the second-layer aluminum wiring.

【0054】また、実施の形態1乃至実施の形態4で
は、ダングリングボンドを終結する物質として水素を用
いたが、ダングリングボンドを終結できる物質であれ
ば、他の物質であっても良く、上記実施の形態と同様の
効果を奏する。
In the first to fourth embodiments, hydrogen is used as a substance that terminates a dangling bond. However, another substance may be used as long as it can terminate a dangling bond. The same effects as those of the above-described embodiment can be obtained.

【0055】実施の形態5.図8乃至図15はこの発明
の実施の形態5をプロセスフローに従って示した断面図
である。図において31は絶縁膜、33はTFTのゲー
ト、34はTFTのソース、35はTFTのドレイン、
36は層間窒化膜、37はコンタクトホール、38a,
38bはウエットエッチングによって窒化膜が取り除か
れた部分、39はCVD法により形成した酸化膜、40
a,40bはドライエッチングで取り除かれる酸化膜、
41はチタンナイトライド、42はタングステンプラ
グ、43はアルミ配線、44はプラズマ窒化膜、50は
プラズマ窒化膜からの水素の拡散経路、54はウエット
リフローにより平坦化された層間膜である。
Embodiment 5 8 to 15 are sectional views showing Embodiment 5 of the present invention in accordance with a process flow. In the figure, 31 is an insulating film, 33 is a TFT gate, 34 is a TFT source, 35 is a TFT drain,
36 is an interlayer nitride film, 37 is a contact hole, 38a,
38b is a portion from which the nitride film has been removed by wet etching, 39 is an oxide film formed by the CVD method, 40
a, 40b are oxide films to be removed by dry etching,
41 is a titanium nitride, 42 is a tungsten plug, 43 is an aluminum wiring, 44 is a plasma nitride film, 50 is a hydrogen diffusion path from the plasma nitride film, and 54 is an interlayer film planarized by wet reflow.

【0056】図8は、基板31上の酸化膜32中にゲー
ト33、ソース34、ドレイン35を有するTFTを形
成し、下から酸化膜32、層間窒化膜36、ボロン、リ
ン等を多く含む酸化膜をウエットリフロー法によって平
坦化した酸化膜54の順に形成した状態を示す図であ
る。
FIG. 8 shows that a TFT having a gate 33, a source 34, and a drain 35 is formed in an oxide film 32 on a substrate 31, and an oxide film 32, an interlayer nitride film 36, an oxide containing a large amount of boron, phosphorus and the like from below. FIG. 9 is a view showing a state in which the films are formed in the order of oxide films 54 which are planarized by a wet reflow method.

【0057】図9は、通常の写真製版法とエッチング法
により、コンタクトホール37を開けた状態を示す図で
ある。
FIG. 9 is a view showing a state in which the contact hole 37 has been opened by the usual photolithography and etching.

【0058】ここで、熱燐酸(温度約170℃)に約5
時間浸す。図10は、熱燐酸により横方向に層間窒化膜
36だけが2μm程度エッチングされた状態である。こ
の層間窒化膜36の取り除かれた部分38a,38bを
通ってより多くのプラズマ窒化膜中の水素が薄膜トラン
ジスタまで達することになるのである。
Here, hot phosphoric acid (temperature about 170 ° C.) is heated to about 5
Soak for hours. FIG. 10 shows a state in which only the interlayer nitride film 36 is etched by about 2 μm in the lateral direction by hot phosphoric acid. More hydrogen in the plasma nitride film reaches the thin film transistor through the removed portions 38a and 38b of the interlayer nitride film 36.

【0059】TFTのオフ電流Ioffは数1に示すよう
に、ドレイン注入端部にかかる電界Eとそこに含まれる
ポリシリコンのダングリングボンドの数Nによって決ま
る。
The off current I off of the TFT is determined by the electric field E applied to the drain injection end and the number N of dangling bonds of polysilicon contained therein, as shown in Expression 1.

【0060】[0060]

【数1】 (Equation 1)

【0061】そのため、ドレイン端部のダングリングボ
ンドを十分に終端すれば、層間窒化膜がなく水素化が充
分になされた従来の半導体装置のTFT(図6)と、ほ
とんど同じレベルまでオフ電流を減らすことができる。
熱燐酸によって層間窒化膜36をウエットエッチングす
る量は、コンタクトホール37とTFTのドレイン注入
端58の間の距離と同程度かあるいはそれより長く設定
すれば良い。
Therefore, if the dangling bond at the drain end is sufficiently terminated, the off-state current can be reduced to almost the same level as that of the TFT of the conventional semiconductor device having no interlayer nitride film and sufficiently hydrogenated (FIG. 6). Can be reduced.
The amount of wet etching of the interlayer nitride film 36 by hot phosphoric acid may be set to be equal to or longer than the distance between the contact hole 37 and the drain injection end 58 of the TFT.

【0062】図11は、熱燐酸で一部の窒化膜を取り除
いた後にCVD法によって酸化膜39を堆積したところ
を示す図である。CVD法による酸化膜39は、カバレ
ッジが良いため38a,38bのような隙間部分にも堆
積し、その隙間を埋め込んでしまうことができる。この
工程は、後でチタンをスパッタする時に窒化膜を取り除
いた部分38a,38bでのチタンの密着性を上げるた
め必要な工程である。従って、層間窒化膜36が薄く、
チタンの密着性に問題がない場合には、図11、図12
の工程は省くことができる。
FIG. 11 is a view showing that an oxide film 39 is deposited by a CVD method after removing a part of the nitride film with hot phosphoric acid. Since the oxide film 39 formed by the CVD method has good coverage, it can also be deposited in gaps such as 38a and 38b, and can fill the gaps. This step is necessary to improve the adhesion of titanium at the portions 38a and 38b from which the nitride film has been removed when titanium is sputtered later. Therefore, the interlayer nitride film 36 is thin,
When there is no problem with the adhesion of titanium, FIGS.
Can be omitted.

【0063】図12は、酸化膜ドライエッチによりコン
タクトホール37になる部分40bを開口する工程を示
す図である。酸化膜39の変わりに、他のカバレッジの
良い膜を用いても良い。たとえば、CVD法により形成
するポリシリコンを用いることができる。この場合ポリ
シリコンは導電性がであるので、コンタクトホール37
になる部分40bを開口することなくコンタクトを取る
ことができ、そのコンタクト抵抗はCVD法による酸化
膜39を用いた場合に比べて小さくすることができる。
ただし、埋め込みに導電膜を用いた場合には、図12に
おける埋め込みに用いた膜の一部分40aで、アルミ配
線がショートしないようにしなければならない。そのた
めには、予め、この部分40aを取り除くか、アルミ配
線のパターニングと同時にこの部分40aも切り落とす
等のプロセスを追加すれば良い。
FIG. 12 is a view showing a process of opening a portion 40b to be a contact hole 37 by oxide film dry etching. Instead of the oxide film 39, another film having good coverage may be used. For example, polysilicon formed by a CVD method can be used. In this case, since the polysilicon is conductive, the contact hole 37 is formed.
A contact can be made without opening the portion 40b, which is to be used, and the contact resistance can be reduced as compared with the case where the oxide film 39 formed by the CVD method is used.
However, when a conductive film is used for embedding, it is necessary to prevent the aluminum wiring from short-circuiting at a portion 40a of the film used for embedding in FIG. For this purpose, a process of removing the portion 40a in advance or cutting off the portion 40a simultaneously with patterning of the aluminum wiring may be added.

【0064】図13は、チタンをスパッタし、窒素雰囲
気でアニールして、チタンナイトライド41を形成した
ところを示す図である。図14は、タングステンプラグ
42を形成したところを示す図である。図15は、アル
ミ配線43を形成し、プラズマ窒化膜44を堆積したと
ころである。図7に示した従来の半導体装置に比べて、
より多くのプラズマ窒化膜44中の水素が拡散層経路5
0を通って拡散し、TFTを水素化するため、オフ電流
の小さいTFTを形成することができる。また、プラズ
マ窒化膜44を堆積する代わりにプラズマ水素雰囲気中
に浸すことによっても同様の効果が得られる。チタンナ
イトライド41やタングステンプラグ42はなくてもよ
く、本実施の形態と同様の効果が得られる。
FIG. 13 is a view showing a state where titanium nitride 41 is formed by sputtering titanium and annealing in a nitrogen atmosphere. FIG. 14 is a view showing a state where the tungsten plug 42 is formed. FIG. 15 shows a state where an aluminum wiring 43 is formed and a plasma nitride film 44 is deposited. Compared to the conventional semiconductor device shown in FIG.
More hydrogen in the plasma nitride film 44 is transferred to the diffusion layer path 5.
Since it diffuses through 0 and hydrogenates the TFT, a TFT with low off-state current can be formed. The same effect can be obtained by immersing in a plasma hydrogen atmosphere instead of depositing the plasma nitride film 44. The titanium nitride 41 and the tungsten plug 42 may not be provided, and the same effects as in the present embodiment can be obtained.

【0065】実施の形態6.図16、図17は実施の形
態6にかかる半導体装置をプロセスフローに従って示し
た断面図である。図において31は基板、32は酸化
膜、33はTFTのゲート、34はTFTのソース、3
5はTFTのドレイン、36は層間窒化膜、44はプラ
ズマ窒化膜、48はシリコン注入によるポーラスな窒化
膜、49はシリコン注入、50はプラズマ窒化膜からの
水素の拡散経路、54はウエットリフローにより平坦化
された平坦膜である。
Embodiment 6 FIG. 16 and 17 are cross-sectional views showing a semiconductor device according to the sixth embodiment in accordance with a process flow. In the figure, 31 is a substrate, 32 is an oxide film, 33 is a TFT gate, 34 is a TFT source, 3
5 is a drain of the TFT, 36 is an interlayer nitride film, 44 is a plasma nitride film, 48 is a porous nitride film by silicon implantation, 49 is silicon implantation, 50 is a hydrogen diffusion path from the plasma nitride film, and 54 is a wet reflow. This is a flattened flat film.

【0066】図16は、ウエットリフローによって膜5
4の平坦化が終了し、シリコン注入49している状態を
示す図である。シリコン注入は、層間窒化膜36中のシ
リコンの割合を増すことにより格子間隔を拡げ、層間窒
化膜36をポーラスするため行うので、層間窒化膜36
の深さに注入ピークがくるようにする。たとえば深さ4
000オングストロームの位置に層間窒化膜36がある
場合には、200keV程度のエネルギーで注入する。
注入量は、1015/cm2以上に設定する。このシリコ
ン注入の目的は、水素の膜中での拡散係数を増やして上
から下へ透過しやすいよう層間窒化膜36をポーラスに
するため行うものであり、その目的が達成できるもので
あれば酸素イオンやその他のイオンを注入しても良い。
FIG. 16 shows the film 5 formed by wet reflow.
FIG. 4 is a diagram showing a state where the flattening of No. 4 is completed and silicon implantation 49 is performed. Since silicon implantation is performed to increase the lattice spacing by increasing the proportion of silicon in the interlayer nitride film 36 and to make the interlayer nitride film 36 porous, the silicon implantation is performed.
So that the injection peak is at the depth of. For example, depth 4
When the interlayer nitride film 36 is located at a position of 000 angstroms, the implantation is performed at an energy of about 200 keV.
The injection amount is set to 10 15 / cm 2 or more. The purpose of this silicon implantation is to increase the diffusion coefficient of hydrogen in the film and to make the interlayer nitride film 36 porous so that it can easily permeate from top to bottom. Ions or other ions may be implanted.

【0067】図17は、プラズマ窒化膜44を堆積した
ところを示す図である。簡単のためコンタクトホール、
アルミ配線、タングステンプラグ等は省いてある。層間
窒化膜48をシリコン注入によってポーラスな状態なの
で、プラズマ窒化膜48中では水素が透過しやすく、水
素が拡散経路50を通ってTFTに達し、TFTが水素
化されるため、オフ電流の少ないTFTを作ることがで
きる。
FIG. 17 is a view showing a state where the plasma nitride film 44 is deposited. Contact holes for simplicity,
Aluminum wiring, tungsten plug, etc. are omitted. Since the interlayer nitride film 48 is in a porous state by silicon implantation, hydrogen easily permeates in the plasma nitride film 48, and hydrogen reaches the TFT through the diffusion path 50, and the TFT is hydrogenated. Can be made.

【0068】実施の形態5及び実施の形態6では、層間
窒化膜36を用い平坦化を行った後、ウエットエッチン
グ、シリコン注入で、プラズマ窒化膜からの水素の拡散
経路50を確保した。次に述べる実施の形態7及び実施
の形態8は、層間窒化膜36以外の膜を用いて平坦化時
のOH基をストップするところに特徴がある。
In the fifth and sixth embodiments, after the planarization is performed using the interlayer nitride film 36, the diffusion path 50 of hydrogen from the plasma nitride film is secured by wet etching and silicon implantation. Embodiments 7 and 8 described below are characterized in that OH groups during planarization are stopped using a film other than the interlayer nitride film 36.

【0069】実施の形態7.図18は実施の形態7にか
かる半導体装置の製造工程の一つを示す断面図である。
図18において31は基板、32a,32bは絶縁膜、
33はTFTのゲート、34はTFTのソース、35は
TFTのドレイン、46はOH基、54はウエットリフ
ローにより平坦化される平坦膜、55はN型不純物が多
く注入された領域、56はP型不純物が多く含まれた領
域、57は領域55と領域56の電荷によって形成され
た電界である。
Embodiment 7 FIG. 18 is a cross-sectional view showing one of the manufacturing steps of the semiconductor device according to the seventh embodiment.
In FIG. 18, 31 is a substrate, 32a and 32b are insulating films,
33 is a gate of the TFT, 34 is a source of the TFT, 35 is a drain of the TFT, 46 is an OH group, 54 is a flat film planarized by wet reflow, 55 is a region into which a large amount of N-type impurities are implanted, and 56 is a P film. A region 57 containing a large amount of type impurities is an electric field formed by the electric charges in the region 55 and the region 56.

【0070】図18は、TFTゲート33、ソース3
4、ドレイン35を形成した後、層間窒化膜32aを約
3000オングストローム堆積し、その表面にボロンを
注入してP型不純物の多い領域56を形成する。この注
入はTFTに届かないように注入する必要がある。次
に、層間窒化膜32bを1000オングストローム堆積
し、その表面にリンを注入してN型不純物の多い領域5
5を形成する。この二つの層に含まれる不純物によって
2層の間には電界57が生まれる。この電界によってウ
エットリフロー時にOH基が薄膜トランジスタに達する
のを防ぐのである。
FIG. 18 shows a TFT gate 33 and a source 3
4. After the formation of the drain 35, an interlayer nitride film 32a is deposited to a thickness of about 3000 angstroms, and boron is implanted into the surface thereof to form a region 56 containing a large amount of P-type impurities. This implantation needs to be performed so as not to reach the TFT. Next, an interlayer nitride film 32b is deposited to a thickness of 1000 angstroms, and phosphorus is implanted into the surface thereof to form an
5 is formed. An electric field 57 is generated between the two layers by the impurities contained in the two layers. This electric field prevents OH groups from reaching the thin film transistor during wet reflow.

【0071】2層55,56を平行平板コンデンサと考
えると、その電極間に捕らえることができるOH基のエ
ネルギーと等しい加速電圧V(V)は、数2で表され
る。
Assuming that the two layers 55 and 56 are parallel plate capacitors, the acceleration voltage V (V) equal to the energy of the OH group that can be captured between the electrodes is expressed by the following equation (2).

【0072】[0072]

【数2】 (Equation 2)

【0073】ただし、qは電荷素量(C)、Nは不純物
の注入量(/cm2)、Cはコンデンサの容量(F)
で、ある。
Here, q is the elementary charge (C), N is the amount of impurity implanted (/ cm 2 ), and C is the capacitance (F) of the capacitor.
There is.

【0074】[0074]

【数3】 (Equation 3)

【0075】ここでK0は酸化膜の比誘電率、ε0は真空
の誘電率(F/cm)、d(cm)は層55と層56の
間の距離である。2層55,56への不純物の注入量を
共に6×1014/cm2にすると、数2、数3から、約
1keVのエネルギーを持ったOH基をこの膜中で減速
させて捕らえることができる。2層の注入量を合わせて
おけば、電界57を層55,56の間にだけ形成するこ
とができ、他へ電界が漏れてTFTの動作に影響を与え
ることがない。
Here, K 0 is the relative dielectric constant of the oxide film, ε 0 is the dielectric constant of vacuum (F / cm), and d (cm) is the distance between the layers 55 and 56. Assuming that the implantation amount of the impurities into the two layers 55 and 56 is both 6 × 10 14 / cm 2 , it can be seen from Equations 2 and 3 that the OH group having an energy of about 1 keV is decelerated and captured in this film. it can. By adjusting the injection amount of the two layers, the electric field 57 can be formed only between the layers 55 and 56, and the electric field does not leak to other parts and does not affect the operation of the TFT.

【0076】以上のように結果としてTFTを酸化する
ことなく層間の平坦化をすることができる。つまり、こ
の上に平坦化のためにボロンとリンを多く含む酸化膜2
4を堆積してウエットリフローを行えば、ウエットリフ
ロー時の雰囲気中に含まれるOH基は経路46を通って
酸化膜54を平坦化し、層55,56で形成される領域
に達し、そこでエネルギーを失い、TFTの領域には侵
入しない。ここではこの二つの不純物を含む層55,5
6は注入によって形成しているが、予め不純物を含んだ
酸化膜を堆積しても良い。また、不純物を含んだポリシ
リコンを堆積しても良いが、コンタクトホールを開けた
時にショートしないように側壁を酸化することや他から
絶縁することにより電荷を蓄積しておくことが必要であ
る。
As described above, the interlayer can be flattened without oxidizing the TFT as a result. That is, an oxide film 2 containing a large amount of boron and phosphorus for planarization is formed thereon.
4 and wet reflow is performed, the OH groups contained in the atmosphere at the time of wet reflow pass through the path 46 to planarize the oxide film 54, reach the region formed by the layers 55 and 56, and transfer energy there. Loses and does not enter the TFT area. Here, the layers 55 and 5 containing these two impurities are used.
Although 6 is formed by implantation, an oxide film containing impurities may be deposited in advance. Polysilicon containing impurities may be deposited, but it is necessary to oxidize the side wall so as not to cause a short circuit when the contact hole is opened, or to accumulate electric charge by insulating the side wall from others.

【0077】そして、層間窒化膜を使わないので、コン
タクトホール、タングステンプラグ、アルミ配線を形成
した後、プラズマ窒化膜の堆積中に、プラズマ窒化膜中
の水素によって薄膜トランジスタを水素化することがで
きる。OH基とは逆に、水素イオンH+は電界57によ
って加速される方向にあるため、水素化の効果は得られ
ることになる。
Since the interlayer nitride film is not used, the thin film transistor can be hydrogenated by hydrogen in the plasma nitride film during the deposition of the plasma nitride film after the formation of the contact hole, the tungsten plug, and the aluminum wiring. Contrary to the OH group, the hydrogen ions H + are accelerated by the electric field 57, so that the hydrogenation effect is obtained.

【0078】つまり、この構造を用いれば、TFTの水
素化の効果を減じることなく、かつTFTを酸化するこ
となく、ウエットリフローによって平坦化することがで
きる。
That is, if this structure is used, the flattening can be performed by wet reflow without reducing the effect of hydrogenation of the TFT and without oxidizing the TFT.

【0079】本実施の形態は、層間窒化膜の代わりに別
の膜を用いて、TFTの水素化の効果を減じることな
く、ウエットリフローによって平坦化することを実現し
ていた。次に挙げる実施の形態8及び実施の形態9で
は、層間窒化膜の水素を通さない性質を利用して、予め
層間窒化膜の下に水素を介在させておくものである。
In the present embodiment, another film is used in place of the interlayer nitride film to realize flattening by wet reflow without reducing the effect of hydrogenation of the TFT. In the following eighth and ninth embodiments, hydrogen is interposed in advance below the interlayer nitride film by utilizing the property of the interlayer nitride film that does not pass hydrogen.

【0080】実施の形態8.図19は実施の形態8にか
かる半導体装置の製造工程の一つを示す断面図である。
図19において31は基板、32は絶縁膜、33はTF
Tのゲート、34はTFTのソース、35はTFTのド
レイン、36は層間窒化膜、47は水素注入である。
Embodiment 8 FIG. FIG. 19 is a cross-sectional view showing one of the manufacturing steps of the semiconductor device according to the eighth embodiment.
In FIG. 19, 31 is a substrate, 32 is an insulating film, 33 is TF
The gate of T, 34 is the source of the TFT, 35 is the drain of the TFT, 36 is the interlayer nitride film, and 47 is the hydrogen implantation.

【0081】図19は、TFTを形成後、酸化膜32、
層間窒化膜36の順に堆積したところである。ここ層間
窒化膜36の下のTFT中に水素注入(注入量1016
cm 2)をして、TFTを水素化する。
FIG. 19 shows that after forming the TFT, the oxide film 32,
The interlayer nitride film 36 has been deposited in this order. Here between layers
Hydrogen is implanted into the TFT below the nitride film 36 (implanted amount 1016/
cm Two) To hydrogenate the TFT.

【0082】この後、ボロン、リンを多く含む酸化膜を
堆積し、ウエットリフローによって平坦化する。通常ダ
ングリングボンドのターミネーターとしての水素は、8
00℃から900℃の熱処理を加えると、外へ拡散して
その働きをなくしてしまう。しかし、層間窒化膜36に
は水素の拡散を抑制する効果があるため、ウエットリフ
ロー(800℃から900℃の熱処理)中に、ポリシリ
コンの外へ拡散した水素は、層間窒化膜36の外へは拡
散しない。そして、アルミ配線を形成した後の熱処理
(約400℃)に於いて、再びTFTのポリシリコンチ
ャネル中に拡散し、水素化することになる(再水素
化)。なお、この構造における層間窒化膜36に対する
要求は、実施の形態5及び実施の形態6とは逆に水素を
透さないことであるため、数1000オングストローム
程度に厚く堆積することが望ましい。
Thereafter, an oxide film containing a large amount of boron and phosphorus is deposited and flattened by wet reflow. Normally, hydrogen as a dangling bond terminator is 8
If a heat treatment at a temperature of from 00 ° C. to 900 ° C. is applied, it diffuses out and loses its function. However, since the interlayer nitride film 36 has an effect of suppressing the diffusion of hydrogen, hydrogen diffused out of polysilicon during wet reflow (heat treatment at 800 ° C. to 900 ° C.) moves out of the interlayer nitride film 36. Does not spread. Then, in the heat treatment (about 400 ° C.) after the formation of the aluminum wiring, the aluminum is again diffused into the polysilicon channel of the TFT and hydrogenated (rehydrogenation). Since the requirement for the interlayer nitride film 36 in this structure is that it does not allow hydrogen to pass through, contrary to the fifth and sixth embodiments, it is desirable that the interlayer nitride film 36 be deposited as thick as about several thousand angstroms.

【0083】この構造を用いれば、再水素化によりTF
Tの水素化の効果を得ることができ、かつTFTを酸化
することなく、ウエットリフローによって平坦化するこ
とができる。
Using this structure, TF
The effect of hydrogenation of T can be obtained, and the TFT can be flattened by wet reflow without oxidation.

【0084】実施の形態9.図20は実施の形態9にか
かる半導体装置の製造工程の一つを示す断面図である。
図20において31は基板、32は絶縁膜、33はTF
Tのゲート、34はTFTのソース、35はTFTのド
レイン、36は層間窒化膜、44はプラズマ窒化膜、5
0はプラズマ窒化膜からの水素の拡散経路である。
Embodiment 9 FIG. FIG. 20 is a cross-sectional view showing one of the manufacturing steps of the semiconductor device according to the ninth embodiment.
20, 31 is a substrate, 32 is an insulating film, 33 is TF
T gate, 34 a TFT source, 35 a TFT drain, 36 an interlayer nitride film, 44 a plasma nitride film, 5
Numeral 0 denotes a hydrogen diffusion path from the plasma nitride film.

【0085】図20は、TFT(ゲート33,ソース3
4,ドレイン35)形成した後、プラズマ窒化膜44を
約5000オングストローム堆積し、次に層間窒化膜3
6を1000オングストローム堆積したところを示す図
である。プラズマ窒化膜44の堆積中にTFTの水素化
が行われる。拡散経路50に示すように、プラズマ窒化
膜44とTFTの間に水素を遮るものが何もないので、
TFTは充分に水素化される。
FIG. 20 shows a TFT (gate 33, source 3).
4, drain 35), a plasma nitride film 44 is deposited for about 5000 angstroms, and then an interlayer nitride film 3 is formed.
FIG. 6 is a diagram showing that No. 6 is deposited at 1000 Å. During the deposition of the plasma nitride film 44, the hydrogenation of the TFT is performed. As shown in the diffusion path 50, there is nothing blocking the hydrogen between the plasma nitride film 44 and the TFT.
The TFT is fully hydrogenated.

【0086】この後、ボロン、リンを多く含む酸化膜を
堆積し、ウエットリフローによって平坦化する。層間窒
化膜36には水素の拡散を抑制する効果があるため、ウ
エットリフロー(800℃から900℃の熱処理)中
に、ポリシリコンの外へ拡散した水素は、層間窒化膜3
6の外へは拡散しない。そして、アルミ配線を形成した
後の熱処理(約400℃)に於いて、再びTFTのポリ
シリコンチャネル中に拡散し、水素化することになる
(再水素化)。
Thereafter, an oxide film containing a large amount of boron and phosphorus is deposited and flattened by wet reflow. Since the interlayer nitride film 36 has an effect of suppressing the diffusion of hydrogen, the hydrogen diffused out of the polysilicon during the wet reflow (heat treatment at 800 ° C. to 900 ° C.)
It does not diffuse out of 6. Then, in the heat treatment (about 400 ° C.) after the formation of the aluminum wiring, the aluminum is again diffused into the polysilicon channel of the TFT and hydrogenated (rehydrogenation).

【0087】実施の形態8と同様、この構造を用いれ
ば、再水素化によりTFTの水素化の効果を得ることが
でき、かつTFTを酸化することなく、ウエットリフロ
ーによって平坦化することができる。
As in the eighth embodiment, by using this structure, the effect of hydrogenation of the TFT can be obtained by rehydrogenation, and the TFT can be flattened by wet reflow without oxidation.

【0088】以上の実施の形態5乃至実施の形態9は、
ウエットリフロー時にTFTが酸化されないことを第1
に考えた上で、平坦化と水素化を行うという発明であっ
た。次に挙げる実施の形態10は、ウエットリフロー時
にTFTが酸化されるのを見込んで予め厚く形成してお
くことに特徴がある。
Embodiments 5 to 9 described above are
The first is that the TFT will not be oxidized during wet reflow.
The present invention is based on the idea that flattening and hydrogenation are performed. The tenth embodiment described below is characterized in that the TFT is formed thick in advance in anticipation of oxidation of the TFT during wet reflow.

【0089】実施の形態10.図21,図22は、実施
の形態10にかかる半導体装置の製造工程の一つを示す
断面図である。図において31は基板、32は絶縁膜、
33はTFTのゲート、34はTFTのソース、35は
TFTのドレイン、46はOH基、51は予めチャネル
ポリシリコンを厚く形成したポリシリコン厚膜、52は
ウエットリフローにより酸化され、薄膜化されたポリシ
リコン薄膜、53は段差の多い層間膜、54はウエット
リフローにより平坦化された層間膜である。
Embodiment 10 FIG. FIGS. 21 and 22 are cross-sectional views illustrating one of the manufacturing steps of the semiconductor device according to the tenth embodiment. In the figure, 31 is a substrate, 32 is an insulating film,
33 is a gate of the TFT, 34 is a source of the TFT, 35 is a drain of the TFT, 46 is an OH group, 51 is a polysilicon thick film in which channel polysilicon is formed thick in advance, and 52 is oxidized by wet reflow to be thinned. A polysilicon thin film, 53 is an interlayer film having many steps, and 54 is an interlayer film planarized by wet reflow.

【0090】図21は、予めポリシリコン51を厚く
(400オングストローム)堆積したTFTを形成した
後、ボロン、リンを多く含む酸化膜53を堆積しウエッ
トリフロー法によって平坦化していることろを示す図で
ある。この構造は、TFTの上に層間窒化膜を持たない
ので、OH基によってTFTが酸化される。その分薄膜
化トランジスタのチャネルを厚く形成しておく。
FIG. 21 is a view showing that a TFT in which polysilicon 51 is deposited thick (400 Å) in advance is formed, and then an oxide film 53 containing a large amount of boron and phosphorus is deposited and flattened by a wet reflow method. It is. In this structure, the TFT is oxidized by the OH group because there is no interlayer nitride film on the TFT. The channel of the thinned transistor is formed thicker by that amount.

【0091】図23は、形成直後膜厚400オングスト
ロームのポリシリコン上に、ボロン、リンを多く含む酸
化膜を10000オングストローム堆積して820℃で
ウエットリフローした場合の、残ったポリシリコンの膜
厚とウエットリフロー時間の関係を示す図である。我々
の鋭意研究の結果、1時間以内の時間領域では、ポリシ
リコンの膜厚はほとんどリニアに減少し、そのウエハ面
内のポリシリコン膜の均一性は非常に高く±5%以下で
あることが確かめられている。図23によると、60分
の820℃ウエットリフローによって、膜厚400オン
グストロームのポリシリコンは約150オングストロー
ムに膜減りすることが解る。
FIG. 23 shows the remaining polysilicon film thickness when an oxide film containing a large amount of boron and phosphorus is deposited on a 400-Å-thick polysilicon film immediately after its formation at 10,000 Å and wet reflowed at 820 ° C. It is a figure which shows the relationship of a wet reflow time. As a result of our intensive studies, in the time domain of less than one hour, the polysilicon film thickness decreases almost linearly, and the uniformity of the polysilicon film on the wafer surface is extremely high and is less than ± 5%. Has been verified. According to FIG. 23, it can be seen that the 400 angstrom thick polysilicon is reduced to about 150 angstrom by 820 ° C. wet reflow for 60/60.

【0092】図22は、820℃60分のウエットリフ
ロー処理を行って層間膜53が平坦化されて層間膜54
となり、ポリシリコン51が薄膜化されてポリシリコン
52が形成されたところである。先に述べたように、こ
のTFTのポリシリコン52の膜厚は約150オングス
トロームになっている。この構造では層間窒化膜を使わ
ないため、プラズマ窒化膜の堆積中にプラズマ窒化膜中
の水素が自由にTFT中に拡散することができ、TFT
のオフ電流を小さくすることができる。また、ウエット
リフローによるポリシリコンの酸化のウエハ面内におけ
る均一性が非常によい場合は、初めに堆積するチャネル
部にポリシリコンを薄く(例えば350オングストロー
ム)設定しておけばさらに薄膜化(約100オングスト
ローム)することができ、TFTのオフ電流をさらに小
さくすることができる。
FIG. 22 shows that the interlayer film 53 is flattened by performing a wet reflow process at 820 ° C. for 60 minutes.
This is where the polysilicon 51 has been thinned and the polysilicon 52 has been formed. As described above, the thickness of the polysilicon 52 of this TFT is about 150 Å. In this structure, the interlayer nitride film is not used, so that hydrogen in the plasma nitride film can freely diffuse into the TFT during the deposition of the plasma nitride film.
Off current can be reduced. If the uniformity of the oxidation of polysilicon by wet reflow in the wafer surface is very good, the thickness of the polysilicon is set to be thin (for example, 350 Å) in the channel portion to be deposited first, thereby further reducing the thickness (about 100 Å). Angstrom), and the off-state current of the TFT can be further reduced.

【0093】ウエットリフローによる酸化は、ポリシリ
コンの表面でのみ起こるが、プラズマ窒化膜からの水素
はポリシリコン膜中をある程度拡散してくれる。次の実
施の形態11はこの違いを利用したものである。
Oxidation due to wet reflow occurs only on the surface of the polysilicon, but hydrogen from the plasma nitride film diffuses to some extent in the polysilicon film. The following embodiment 11 utilizes this difference.

【0094】実施の形態11.図24はTFTの断面図
であり、図25は図24のA−A′における断面図であ
る。ポリシリコン59の上に層間窒化膜36が同じパタ
ーンで重なっている構造になっている。この構造を実現
する製造法を次に説明する。
Embodiment 11 FIG. FIG. 24 is a sectional view of the TFT, and FIG. 25 is a sectional view taken along the line AA 'of FIG. The structure is such that the interlayer nitride film 36 is overlaid on the polysilicon 59 in the same pattern. A manufacturing method for realizing this structure will be described below.

【0095】図26は、基板上に酸化膜32を形成し、
ゲート電極33を形成し、ゲート絶縁膜60とチャネル
部にポリシリコン59を堆積した工程を示す図である。
ここまでは、従来と同じである。
FIG. 26 shows that an oxide film 32 is formed on a substrate,
FIG. 9 is a view showing a step of forming a gate electrode 33 and depositing a polysilicon 59 on a gate insulating film 60 and a channel portion.
Up to this point, it is the same as the conventional one.

【0096】次にLPCVD法によって、層間窒化膜3
6を堆積する(図27)。
Next, the interlayer nitride film 3 is formed by LPCVD.
6 is deposited (FIG. 27).

【0097】次に所望のチャネルパターンと同じレジス
トパターン61を写真製版技術で形成する(図28)。
Next, the same resist pattern 61 as the desired channel pattern is formed by photolithography (FIG. 28).

【0098】次にエッチング法によって、層間窒化膜3
6とポリシリコン59をパターン化する(図29)ただ
し、チャネルを構成するポリシリコン59が後のリフロ
ーで酸化されてなくなるほどの厚さ以下であれば、ここ
でポリシリコン59をパターン化してなくても、リフロ
ー時に層間窒化膜36のパターンと同じようにポリシリ
コン59が酸化されずに残る。
Next, the interlayer nitride film 3 is etched by an etching method.
6 and the polysilicon 59 are patterned (FIG. 29). However, if the thickness of the polysilicon 59 constituting the channel is less than the thickness at which the polysilicon 59 will not be oxidized in the subsequent reflow, the polysilicon 59 is not patterned here. However, the polysilicon 59 remains without being oxidized during the reflow, similarly to the pattern of the interlayer nitride film 36.

【0099】次にリンやボロンを含んだシリコン酸化膜
53をCVD法で堆積し、水蒸気46を含んだ雰囲気で
リフロー熱処理を施して、シリコン酸化膜53を平坦化
する(図30)。
Next, a silicon oxide film 53 containing phosphorus or boron is deposited by a CVD method, and a reflow heat treatment is performed in an atmosphere containing water vapor 46 to flatten the silicon oxide film 53 (FIG. 30).

【0100】最後にプラズマCVD法でプラズマ窒化膜
44を堆積する(図31)。
Finally, a plasma nitride film 44 is deposited by a plasma CVD method (FIG. 31).

【0101】図30において、層間窒化膜36が全面に
ないためチャネル部にポリシリコン59のパターン端が
酸化されて少し細るが、0.01〜0.05μm程度で
ありチャネル幅0.5〜0.10μmに比べると十分小
さい。また、プラズマ窒化膜44からの水素は、堆積中
やその後のシンタ(450℃程度)において1.0μm
以上拡散するため、層間窒化膜36があっても図28に
示すようにチャネル部のポリシリコン59の側面から拡
散することにより問題なくチャネル部のポリシリコン5
9全体に拡散してトラップ準位を減少せしめる。
In FIG. 30, the pattern end of the polysilicon 59 is oxidized in the channel portion and slightly narrowed because the interlayer nitride film 36 is not present on the entire surface, but it is about 0.01 to 0.05 μm and the channel width is 0.5 to 0. It is sufficiently smaller than 10 .mu.m. Hydrogen from the plasma nitride film 44 has a thickness of 1.0 μm during deposition and during subsequent sintering (about 450 ° C.).
Due to the above diffusion, even if the interlayer nitride film 36 is present, it diffuses from the side surface of the polysilicon 59 in the channel portion as shown in FIG.
9 to reduce the trap level.

【0102】従って、この方法によれば、後工程での水
素のポリシリコン中への拡散を妨げることなく、ウエッ
トリフローによるチャネル部のポリシリコン59の酸化
による膜減りや消失を防止することができる。
Therefore, according to this method, the film can be prevented from being reduced or lost due to oxidation of the polysilicon 59 in the channel portion due to wet reflow without hindering diffusion of hydrogen into the polysilicon in a later step. .

【0103】[0103]

【発明の効果】以上のように、請求項1又は請求項9に
記載の半導体装置によれば、チャネル部に多結晶半導体
薄膜を用いたトランジスタの上に形成されたシリコン窒
化膜を開口しているので、その上方に形成されたプラズ
マシリコン窒化膜から、トランジスタの持っているダン
グリングボンドを終結する物質、例えば水素をトランジ
スタのチャネル部へ導入でき、トランジスタの特性を向
上することができるという効果がある。
As described above, according to the semiconductor device of the first or ninth aspect, the silicon nitride film formed on the transistor using the polycrystalline semiconductor thin film is opened in the channel portion. Therefore, a substance that terminates a dangling bond of the transistor, for example, hydrogen can be introduced into the channel portion of the transistor from the plasma silicon nitride film formed thereon, whereby the transistor characteristics can be improved. There is.

【0104】請求項2、請求項3又は請求項10に記載
した発明の半導体装置の製造方法によれば、シリコン窒
化膜を開口し、これを介してトランジスタのチャネル部
へ水素を導入する工程を備えており、トランジスタの持
っているダングリングボンドを終結することができ、ト
ランジスタの特性を向上することができるという効果が
ある。
According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the second, third, or tenth aspect, the step of opening the silicon nitride film and introducing hydrogen into the channel portion of the transistor through the opening is performed. The dangling bond included in the transistor can be terminated, and the characteristics of the transistor can be improved.

【0105】請求項4に記載した発明の半導体装置によ
れば、コンタクトホール用の穴としてシリコン窒化膜が
前記コンタクトホールよりも開口寸法の大きい穴を有す
るように構成されており、プラズマシリコン窒化膜から
開口寸法の大きい穴を通してトランジスタのチャネル部
にダングリングボンドを終結する物質、例えば水素をを
容易に導入することができ、トランジスタの特性を向上
することができるという効果がある。
According to the semiconductor device of the fourth aspect of the present invention, the silicon nitride film is formed as a hole for the contact hole so as to have a hole having an opening size larger than that of the contact hole. Thus, a substance that terminates a dangling bond, for example, hydrogen can be easily introduced into the channel portion of the transistor through a hole having a large opening dimension, and thus there is an effect that characteristics of the transistor can be improved.

【0106】請求項5,7に記載の半導体装置あるいは
請求項6,8に記載の半導体装置によれば、面積を増加
させずに、簡単な工程でトランジスタのチャネルに、シ
リコン窒化膜を通過することができない物質を導入する
ことができるという効果がある。
According to the semiconductor device according to the fifth or seventh aspect or the semiconductor device according to the sixth or eighth aspect, the silicon nitride film passes through the channel of the transistor in a simple process without increasing the area. There is an effect that a substance that cannot be introduced can be introduced.

【0107】請求項11に記載した発明の半導体装置の
製造方法によれば、少なくともシリコン窒化膜の一部分
をポーラスにし、その上にプラズマシリコン窒化膜を形
成する工程を備えており、ポーラスになったシリコン窒
化膜の一部を通してプラズマシリコン窒化膜からダング
リングボンドを終結する物質、例えば水素を導入するこ
とによりトランジスタの特性を向上することができると
いう効果がある。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, at least a part of the silicon nitride film is made porous, and a step of forming a plasma silicon nitride film thereon is provided, so that the method becomes porous. By introducing a substance that terminates a dangling bond from the plasma silicon nitride film, such as hydrogen, through a part of the silicon nitride film, the characteristics of the transistor can be improved.

【0108】請求項12に記載した発明の半導体装置及
び請求項13に記載した発明の半導体装置の製造方法に
よれば、トランジスタの上で正に帯電した第1の膜と負
に帯電した第2の膜とがつくる電界によって、例えば負
の電荷を有するOH基がトランジスタのチャネル部に侵
入するのを防ぐ。そして水素イオン等のダングリングボ
ンドを終結するための物質をプラズマシリコン窒化膜か
ら容易にチャネル部へ導入することができ、トランジス
タの特性を向上することができるという効果がある。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the invention described in claim 12, and the method of manufacturing a semiconductor device of the invention described in claim 13, the first film positively charged on the transistor and the second film negatively charged on the transistor. An OH group having a negative charge, for example, is prevented from entering the channel portion of the transistor by the electric field created by the film. In addition, a substance for terminating dangling bonds, such as hydrogen ions, can be easily introduced from the plasma silicon nitride film into the channel portion, which has an effect that characteristics of the transistor can be improved.

【0109】請求項14に記載した発明の半導体装置及
び請求項15に記載した発明の半導体装置の製造方法に
よれば、シリコン窒化膜のパターンがトランジスタのチ
ャネルパターンと同じ所望の形状に形成されており、シ
リコン窒化膜の形成されているトランジスタのチャネル
部を保護するとともに、シリコン窒化膜に覆われていな
い部分を介してプラズマシリコン窒化膜から水素等のダ
ングリングボンドを終結するための物質を導入すること
ができ、トランジスタの特性を向上することができると
いう効果がある。
According to the semiconductor device of the invention and the method of manufacturing the semiconductor device of the invention, the pattern of the silicon nitride film is formed in the same desired shape as the channel pattern of the transistor. In addition, a substance for protecting dangling bonds such as hydrogen from the plasma silicon nitride film is introduced from a portion not covered with the silicon nitride film while protecting the channel portion of the transistor in which the silicon nitride film is formed. And the characteristics of the transistor can be improved.

【0110】請求項16に記載した発明の半導体装置の
製造方法によれば、トランジスタのチャネルに用いる多
結晶半導体膜を厚く堆積する工程と、前記多結晶半導体
膜を酸化して薄くすることにより該多結晶半導体膜を所
望の厚さにする工程と、プラズマシリコン窒化膜を形成
する工程を備えており、該多結晶半導体膜を保護するた
めの膜を必要としないので、ダングリングボンドを終結
するための物質をプラズマシリコン窒化膜から容易に導
入することができ、トランジスタの特性を向上すること
ができるという効果がある。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a step of depositing a thick polycrystalline semiconductor film used for a channel of a transistor and a step of oxidizing and thinning the polycrystalline semiconductor film are performed. The method includes a step of forming a polycrystalline semiconductor film to a desired thickness and a step of forming a plasma silicon nitride film. Since a film for protecting the polycrystalline semiconductor film is not required, dangling bonds are terminated. Can be easily introduced from the plasma silicon nitride film, and the characteristics of the transistor can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 この発明の実施の形態1にかかるSRAMの
メモリセルの一部分を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a part of a memory cell of an SRAM according to a first embodiment of the present invention;

【図2】 この発明の実施の形態2にかかるSRAMの
メモリセルの一部分を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a part of a memory cell of an SRAM according to a second embodiment of the present invention;

【図3】 この発明の実施の形態3にかかる多層配線さ
れたSRAMのメモリセルの一部分を示す断面図であ
る。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a part of a memory cell of an SRAM with multilayer wiring according to a third embodiment of the present invention;

【図4】 この発明の実施の形態4にかかる多層配線さ
れたSRAMのメモリセルの一部分を示す断面図であ
る。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a part of a memory cell of an SRAM with multilayer wiring according to a fourth embodiment of the present invention;

【図5】 従来のSRAMのメモリセルの一部分を示す
断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a part of a conventional SRAM memory cell.

【図6】 ウエットリフローを用いない従来の半導体装
置の薄膜トランジスタ周辺の断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view around a thin film transistor of a conventional semiconductor device that does not use wet reflow;

【図7】 ウエットリフローを用いた従来の半導体装置
の薄膜トランジスタ周辺の断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view around a thin film transistor of a conventional semiconductor device using wet reflow.

【図8】 この発明の実施の形態5にかかる半導体装置
の製造工程を示した断面図である。
FIG. 8 is a sectional view illustrating a manufacturing process of the semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention;

【図9】 この発明の実施の形態5にかかる半導体装置
の製造工程を示した断面図である。
FIG. 9 is a sectional view illustrating a manufacturing step of the semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention;

【図10】 この発明の実施の形態5にかかる半導体装
置の製造工程を示した断面図である。
FIG. 10 is a sectional view illustrating a manufacturing step of the semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention;

【図11】 この発明の実施の形態5にかかる半導体装
置の製造工程を示した断面図である。
FIG. 11 is a sectional view illustrating a manufacturing step of the semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention;

【図12】 この発明の実施の形態5にかかる半導体装
置の製造工程を示した断面図である。
FIG. 12 is a sectional view illustrating a manufacturing process of the semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention;

【図13】 この発明の実施の形態5にかかる半導体装
置の製造工程を示した断面図である。
FIG. 13 is a sectional view illustrating a manufacturing step of the semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention;

【図14】 この発明の実施の形態5にかかる半導体装
置の製造工程を示した断面図である。
FIG. 14 is a sectional view illustrating a manufacturing step of the semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention;

【図15】 この発明の実施の形態5にかかる半導体装
置の製造工程を示した断面図である。
FIG. 15 is a cross-sectional view showing a manufacturing step of the semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention.

【図16】 この発明の実施の形態6にかかる半導体装
置の製造工程を示した断面図である。
FIG. 16 is a sectional view illustrating a manufacturing step of the semiconductor device according to the sixth embodiment of the present invention;

【図17】 この発明の実施の形態6にかかる半導体装
置の製造工程を示した断面図である。
FIG. 17 is a cross-sectional view showing a manufacturing step of the semiconductor device according to the sixth embodiment of the present invention;

【図18】 この発明の実施の形態7にかかる半導体装
置の製造工程の断面図である。
FIG. 18 is a cross-sectional view of a manufacturing step of the semiconductor device according to the seventh embodiment of the present invention;

【図19】 この発明の実施の形態8にかかる半導体装
置の製造工程の断面図である。
FIG. 19 is a cross-sectional view of a manufacturing step of the semiconductor device according to the eighth embodiment of the present invention;

【図20】 この発明の実施の形態9にかかる半導体装
置の製造工程の断面図である。
FIG. 20 is a cross-sectional view of a manufacturing step of the semiconductor device according to the ninth embodiment of the present invention;

【図21】 この発明の実施の形態10にかかる半導体
装置の製造工程の断面図である。
FIG. 21 is a cross-sectional view showing a manufacturing step of the semiconductor device according to the tenth embodiment of the present invention;

【図22】 この発明の実施の形態10にかかる半導体
装置の製造工程の断面図である。
FIG. 22 is a cross-sectional view of a manufacturing step of the semiconductor device according to the tenth embodiment of the present invention;

【図23】 この発明における、ポリシリコンの膜厚と
ウエットリフロー時間の関係を示す図である。
FIG. 23 is a diagram showing a relationship between a polysilicon film thickness and a wet reflow time in the present invention.

【図24】 この発明の実施の形態11における薄膜ト
ランジスタの平面図である。
FIG. 24 is a plan view of a thin film transistor according to Embodiment 11 of the present invention.

【図25】 図24のA−A′における断面図である。FIG. 25 is a sectional view taken along line AA ′ of FIG. 24;

【図26】 この発明の実施の形態11における製造工
程の断面図である。
FIG. 26 is a sectional view of a manufacturing step in Embodiment 11 of the present invention.

【図27】 この発明の実施の形態11における製造工
程の断面図である。
FIG. 27 is a cross-sectional view showing a manufacturing step in Embodiment 11 of the present invention.

【図28】 この発明の実施の形態11における製造工
程の断面図である。
FIG. 28 is a cross-sectional view showing a manufacturing step in Embodiment 11 of the present invention.

【図29】 この発明の実施の形態11における製造工
程の断面図である。
FIG. 29 is a cross-sectional view of a manufacturing step in Embodiment 11 of the present invention.

【図30】 この発明の実施の形態11における製造工
程の断面図である。
FIG. 30 is a cross-sectional view of a manufacturing step in Embodiment 11 of the present invention.

【図31】 この発明の実施の形態11における製造工
程の断面図である。
FIG. 31 is a cross-sectional view of a manufacturing step in Embodiment 11 of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 単結晶シリコン基板、2 ゲート電極、2a ゲー
ト電極、3 ソース・ドレイン領域、4 チャネル部、
5 ゲート酸化膜、6 シリコン窒化膜、7,14 層
間酸化膜、8,10,18 スルーホール、9,11,
13 金属プラグ、12 第1層アルミ配線、15 第
2層アルミパッド、17 第2層アルミ配線、31 基
板、32 酸化膜、33 ゲート電極、34 ソース、
35 ドレイン、36 層間窒化膜、37 コンタクト
ホール、39 酸化膜、41 チタンナイトライド、4
2 タングステンプラグ、43 アルミ配線、44 プ
ラズマ窒化膜、45 イオン交換膜、46 OH基を持
ったガス、48 層間窒化膜、50 水素の拡散経路、
51 ポリシリコン、52 ポリシリコン、53リフロ
ー前の層間膜、54 リフロー後の層間膜、55 N型
不純物が多く注入された領域、56 P型不純物が多く
注入された領域、59 ポリシリコン、60 ゲート絶
縁膜。
1 single crystal silicon substrate, 2 gate electrode, 2a gate electrode, 3 source / drain region, 4 channel section,
5 gate oxide film, 6 silicon nitride film, 7, 14 interlayer oxide film, 8, 10, 18 through hole, 9, 11,
13 metal plug, 12 first layer aluminum wiring, 15 second layer aluminum pad, 17 second layer aluminum wiring, 31 substrate, 32 oxide film, 33 gate electrode, 34 source,
35 drain, 36 interlayer nitride film, 37 contact hole, 39 oxide film, 41 titanium nitride, 4
2 Tungsten plug, 43 aluminum wiring, 44 plasma nitride film, 45 ion exchange film, 46 OH-based gas, 48 interlayer nitride film, 50 hydrogen diffusion path,
51 polysilicon, 52 polysilicon, 53 interlayer film before reflow, 54 interlayer film after reflow, 55 region with much N-type impurity implantation, 56 region with much P-type impurity implantation, 59 polysilicon, 60 gate Insulating film.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前田 茂伸 兵庫県伊丹市瑞原4丁目1番地 三菱電機 株式会社エル・エス・アイ研究所内 (72)発明者 前川 繁登 兵庫県伊丹市瑞原4丁目1番地 三菱電機 株式会社エル・エス・アイ研究所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Shigenobu Maeda 4-1-1 Mizuhara, Itami-shi, Hyogo Mitsubishi Electric Corporation, within LSI Research Institute (72) Inventor Shigeto Maekawa 4-1-1 Mizuhara, Itami-shi, Hyogo Mitsubishi Electric Corporation LSI Research Institute

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 チャネル部に多結晶半導体薄膜を用いた
トランジスタと、 前記トランジスタの上方に形成されたシリコン窒化膜
と、 前記シリコン窒化膜の上方に形成されたプラズマシリコ
ン窒化膜とを備え、 前記シリコン窒化膜を開口したことを特徴とする半導体
装置。
A transistor using a polycrystalline semiconductor thin film in a channel portion; a silicon nitride film formed above the transistor; a plasma silicon nitride film formed above the silicon nitride film; A semiconductor device having an opening in a silicon nitride film.
【請求項2】 チャネル部に多結晶半導体薄膜を用いた
トランジスタを形成する工程と、 前記トランジスタの上方にシリコン窒化膜を形成する工
程と、 前記シリコン窒化膜を開口する工程と、 前記シリコン窒化膜の開口を介して前記トランジスタの
チャネル部へ水素を導入する工程とを備えた半導体装置
の製造方法。
A step of forming a transistor using a polycrystalline semiconductor thin film in a channel portion; a step of forming a silicon nitride film above the transistor; a step of opening the silicon nitride film; Introducing hydrogen into the channel portion of the transistor through the opening of the semiconductor device.
【請求項3】 前記水素を導入する工程は、前記シリコ
ン窒化膜の上方にプラズマシリコン窒化膜を形成する工
程を有する、請求項2記載の半導体装置の製造方法。
3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein said step of introducing hydrogen includes a step of forming a plasma silicon nitride film above said silicon nitride film.
【請求項4】 チャネル部に多結晶半導体薄膜を用いた
トランジスタと、 前記トランジスタの上方に形成されたシリコン窒化膜
と、 前記シリコン窒化膜を貫通する導電体と、 前記シリコン窒化膜及び前記導電体の上方に形成された
プラズマシリコン窒化膜とを備え、 前記シリコン窒化膜が前記導電体を貫通させ、前記導電
体よりも寸法の大きい穴を有する半導体装置。
4. A transistor using a polycrystalline semiconductor thin film in a channel portion, a silicon nitride film formed above the transistor, a conductor penetrating the silicon nitride film, the silicon nitride film and the conductor And a plasma silicon nitride film formed above the conductor, wherein the silicon nitride film penetrates the conductor and has a hole larger in size than the conductor.
【請求項5】 シリコン窒化膜の上方に形成された第1
の配線と、 前記シリコン窒化膜に形成された開口内に配設され、ト
ランジスタのゲート電極と前記第1の配線を電気的に接
続する第2の配線とを備えたことを特徴とする請求項1
記載の半導体装置。
5. A first semiconductor device formed above a silicon nitride film.
And a second wiring disposed in an opening formed in the silicon nitride film and electrically connecting a gate electrode of a transistor and the first wiring. 1
13. The semiconductor device according to claim 1.
【請求項6】 シリコン窒化膜に形成された開口内にト
ランジスタのゲート電極と電気的に接続された第1の配
線を配設する工程と、 前記第1の配線を介して前記トランジスタのゲート電極
と電気的に接続される第2の配線を前記シリコン窒化膜
の上方に形成する工程とを更に備える、請求項2記載の
半導体装置の製造方法。
6. A step of arranging a first wiring electrically connected to a gate electrode of the transistor in an opening formed in the silicon nitride film; and a step of arranging a gate electrode of the transistor through the first wiring. Forming a second wiring electrically connected to the silicon nitride film above the silicon nitride film.
【請求項7】 シリコン窒化膜の上方に形成された第1
の配線と、 前記シリコン窒化膜に形成された開口内に配設され、ト
ランジスタのソース・ドレイン領域と前記第1の配線を
電気的に接続する第2の配線とを備えたことを特徴とす
る請求項1記載の半導体装置。
7. A first semiconductor device formed above a silicon nitride film.
And a second wiring disposed in an opening formed in the silicon nitride film and electrically connecting the source / drain region of the transistor and the first wiring. The semiconductor device according to claim 1.
【請求項8】 シリコン窒化膜に形成された開口内にト
ランジスタのソース・ドレイン領域と接続された第1の
配線を配設する工程と、 前記第1の配線を介して前記トランジスタのソース・ド
レイン領域と電気的に接続される第2の配線を前記シリ
コン窒化膜の上方に形成する工程とを更に備える、請求
項2記載の半導体装置の製造方法。
8. A step of arranging a first wiring connected to a source / drain region of a transistor in an opening formed in a silicon nitride film, and a step of arranging a source / drain of the transistor via the first wiring. 3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, further comprising: forming a second wiring electrically connected to the region above the silicon nitride film.
【請求項9】 半導体基板の上方に形成され、チャネル
部に多結晶半導体薄膜を用いたトランジスタと、 前記トランジスタの上方に形成され、開口を有するシリ
コン窒化膜と、 前記シリコン窒化膜の上方に形成された第1の配線と、 前記シリコン窒化膜に形成された前記開口内に配設さ
れ、前記半導体基板と前記第1の配線を電気的に接続す
る第2の配線と、 前記第1及び第2の配線の上方に形成されるプラズマシ
リコン窒化膜とを備え、 前記プラズマシリコン窒化膜から水素が、前記第2の配
線を通って前記トランジスタの前記チャネル部に導入さ
れることを特徴とする半導体装置。
9. A transistor formed above a semiconductor substrate and using a polycrystalline semiconductor thin film in a channel portion; a silicon nitride film formed above the transistor and having an opening; and formed above the silicon nitride film. A first wiring, a second wiring disposed in the opening formed in the silicon nitride film, and electrically connecting the semiconductor substrate to the first wiring; And a plasma silicon nitride film formed above the second wiring, wherein hydrogen is introduced from the plasma silicon nitride film into the channel portion of the transistor through the second wiring. apparatus.
【請求項10】 半導体基板の上方に、チャネル部に多
結晶半導体薄膜を用いたトランジスタを形成する工程
と、 前記トランジスタの上方に、開口を有するシリコン窒化
膜を形成する工程と、 前記シリコン窒化膜に形成された前記開口内に、前記半
導体基板と電気的に接続される第1の配線を配設する工
程と、 前記シリコン窒化膜の上方に、前記第1の配線を介して
前記半導体基板と電気的に接続される第2の配線を形成
する工程と、 前記第1及び第2の配線の上方にプラズマシリコン窒化
膜を形成する工程とを備え、 前記プラズマシリコン窒化膜から水素が、前記第1の配
線を通って前記トランジスタの前記チャネル部に導入さ
れることを特徴とする半導体装置の製造方法。
10. A step of forming a transistor using a polycrystalline semiconductor thin film in a channel portion above a semiconductor substrate; a step of forming a silicon nitride film having an opening above the transistor; Disposing a first wiring electrically connected to the semiconductor substrate in the opening formed in the semiconductor substrate; and forming the first wiring over the silicon nitride film via the first wiring. Forming a second wiring to be electrically connected; and forming a plasma silicon nitride film above the first and second wirings, wherein hydrogen from the plasma silicon nitride film A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the semiconductor device is introduced into the channel portion of the transistor through one wiring.
【請求項11】 多結晶半導体薄膜のチャネルを有する
トランジスタを形成する工程と、 前記トランジスタの上方にシリコン窒化膜を形成する工
程と、 少なくとも前記シリコン窒化膜の一部分をポーラスにす
る工程と、 前記シリコン窒化膜の上方にプラズマシリコン窒化膜を
形成する工程とを備えた半導体装置の製造方法。
11. A step of forming a transistor having a channel of a polycrystalline semiconductor thin film; a step of forming a silicon nitride film above the transistor; a step of making at least a portion of the silicon nitride film porous; Forming a plasma silicon nitride film above the nitride film.
【請求項12】 チャネル部に多結晶半導体薄膜を用い
たトランジスタと、 前記トランジスタの上方に形成され、正に帯電した第1
の膜と、 前記第1の膜の上方に形成され、帯電していない絶縁膜
と、 前記絶縁膜の上方に形成され、負に帯電した第2の膜
と、 前記第2の膜の上方に形成されるプラズマシリコン窒化
膜とを備えた半導体装置。
12. A transistor using a polycrystalline semiconductor thin film in a channel portion, and a first positively charged first transistor formed above the transistor.
A non-charged insulating film formed above the first film and a non-charged second film formed above the insulating film and negatively charged; And a plasma silicon nitride film to be formed.
【請求項13】 多結晶半導体薄膜のチャネルを有する
トランジスタを形成する工程と、 前記トランジスタの上方に負に帯電した第1の膜を堆積
する工程と、 前記第1の膜の上方に帯電していない絶縁膜を形成する
工程と、 前記絶縁膜の上方に正に帯電した第2の膜を堆積する工
程と、 前記第2の膜の上方にプラズマシリコン窒化膜を形成す
る工程とを備えた半導体装置の製造方法。
13. A step of forming a transistor having a channel of a polycrystalline semiconductor thin film, a step of depositing a negatively charged first film above the transistor, and a step of charging above the first film. Forming a non-insulating film, depositing a positively charged second film over the insulating film, and forming a plasma silicon nitride film over the second film Device manufacturing method.
【請求項14】 チャネル部に多結晶半導体薄膜を用い
たトランジスタと、 前記トランジスタの上に形成されたシリコン窒化膜と、 前記シリコン窒化膜の上方に形成されたプラズマシリコ
ン窒化膜とを備え、 前記シリコン窒化膜のパターンが前記トランジスタのチ
ャネルパターンと同じ所望の形状に形成されていること
を特徴とする半導体装置。
14. A transistor using a polycrystalline semiconductor thin film in a channel portion, a silicon nitride film formed on the transistor, and a plasma silicon nitride film formed above the silicon nitride film, A semiconductor device, wherein the pattern of the silicon nitride film is formed in the same desired shape as the channel pattern of the transistor.
【請求項15】 トランジスタのチャネルに用いる多結
晶半導体薄膜を形成する工程と、 前記多結晶半導体薄膜の上にシリコン窒化膜を堆積する
工程と、 前記シリコン窒化膜を前記多結晶半導体薄膜と同一の所
望のパターンにパターニングする工程と前記シリコン窒
化膜の上方にプラズマシリコン窒化膜を形成する工程と
を備えた半導体装置の製造方法。
15. A step of forming a polycrystalline semiconductor thin film used for a channel of a transistor; a step of depositing a silicon nitride film on the polycrystalline semiconductor thin film; A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of patterning into a desired pattern; and a step of forming a plasma silicon nitride film above the silicon nitride film.
【請求項16】 トランジスタのチャネルに用いる多結
晶半導体膜を厚く堆積する工程と、 前記トランジスタの上に不純物を含むシリコン酸化膜を
堆積する工程と、 OH基を含む分子の雰囲気中で熱処理を行うことにより
前記シリコン酸化膜の段差を低減するとともに前記トラ
ンジスタの前記多結晶半導体膜を酸化することによって
薄くして該多結晶半導体膜を所望の厚さにする工程と、 前記シリコン窒化膜の上方にプラズマシリコン窒化膜を
形成する工程とを備えた半導体装置の製造方法。
16. A step of depositing a thick polycrystalline semiconductor film used for a channel of a transistor, a step of depositing a silicon oxide film containing impurities on the transistor, and performing a heat treatment in an atmosphere of molecules containing OH groups. A step of reducing the step of the silicon oxide film and oxidizing the polycrystalline semiconductor film of the transistor to make the polycrystalline semiconductor film a desired thickness; and Forming a plasma silicon nitride film.
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