JP2952010B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JP2952010B2 JP2952010B2 JP19312590A JP19312590A JP2952010B2 JP 2952010 B2 JP2952010 B2 JP 2952010B2 JP 19312590 A JP19312590 A JP 19312590A JP 19312590 A JP19312590 A JP 19312590A JP 2952010 B2 JP2952010 B2 JP 2952010B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は半導体装置の製造方法に関する。
（従来の技術） 半導体装置の製造の際、半導体基板上に半導体膜、例
えば、ポリシリコン膜をCVD法により形成し、このポリ
シリコン膜にリン等の不純物を添加し、電極，配線とし
て利用することが多い。不純物を含んだポリシリコン膜
を形成する方法として、現在、半導体基板上に不純物を
含まないシリコン膜を形成後、このシリコン膜表面に不
純物を吸着・拡散させる工程からなり、必要があればこ
の工程を繰り返すイン・シトウュー・ドープド・ポリシ
リコン堆積法が検討されている。この形成方法を以下説
明する。
えば、ポリシリコン膜をCVD法により形成し、このポリ
シリコン膜にリン等の不純物を添加し、電極，配線とし
て利用することが多い。不純物を含んだポリシリコン膜
を形成する方法として、現在、半導体基板上に不純物を
含まないシリコン膜を形成後、このシリコン膜表面に不
純物を吸着・拡散させる工程からなり、必要があればこ
の工程を繰り返すイン・シトウュー・ドープド・ポリシ
リコン堆積法が検討されている。この形成方法を以下説
明する。
減圧CVD装置中に半導体基板を配置し、まずSiH4ガス
を熱分解し、アンドープド・ポリシリコン膜（不純物を
含まないポリシリコン膜）を形成する。次に、連続して
半導体基板を外気にさらすことなく、pH3ガス等の不純
物ガスを熱分解してアンドープド・ポリシリコン膜上に
不純物を被覆させる。そして、連続してアンドープド・
ポリシリコン膜上にSiH4ガスを熱分解し、アンドープド
・ポリシリコン膜を形成させ、アンドープド・ポリシリ
コン膜の間に、不純物層がはさまった構造を形成するこ
とができる。以上の工程を必要があれば繰り返し、アニ
ールして配線・電極としてのドープド・ポリシリコン膜
（不純物を含んだポリシリコン膜）を形成する。
を熱分解し、アンドープド・ポリシリコン膜（不純物を
含まないポリシリコン膜）を形成する。次に、連続して
半導体基板を外気にさらすことなく、pH3ガス等の不純
物ガスを熱分解してアンドープド・ポリシリコン膜上に
不純物を被覆させる。そして、連続してアンドープド・
ポリシリコン膜上にSiH4ガスを熱分解し、アンドープド
・ポリシリコン膜を形成させ、アンドープド・ポリシリ
コン膜の間に、不純物層がはさまった構造を形成するこ
とができる。以上の工程を必要があれば繰り返し、アニ
ールして配線・電極としてのドープド・ポリシリコン膜
（不純物を含んだポリシリコン膜）を形成する。
この製造方法を用いた場合、たとえば添加される不純
物としてＰ等を用い、アンドープド・ポリシリコン膜上
への不純物被覆工程に引き続いて行われるアンドープド
・ポリシリコン膜を形成する工程において、SiH4ガス供
給開始より10分間程度シリコン膜が不純物の被覆したシ
リコン膜上にほとんど形成されないインダクションタイ
ムが発生するという欠点があった。これは不純物被覆層
（Ｐ層等）中の不純物吸着種（pH3分子またはＰ原子
等）に対し、SiH4分子の吸着確率が小さくなり、半導体
基板表面でのSiH4分子の解離反応における中間生成物で
あるSiH2分子の発生が抑制されるためであると考えられ
ている。このようなインダクションタイムの存在によ
り、ドープド・ポリシリコン膜の実効的堆積速度は、工
程繰り返し回数の増加に伴い著しく減少してしまう。
物としてＰ等を用い、アンドープド・ポリシリコン膜上
への不純物被覆工程に引き続いて行われるアンドープド
・ポリシリコン膜を形成する工程において、SiH4ガス供
給開始より10分間程度シリコン膜が不純物の被覆したシ
リコン膜上にほとんど形成されないインダクションタイ
ムが発生するという欠点があった。これは不純物被覆層
（Ｐ層等）中の不純物吸着種（pH3分子またはＰ原子
等）に対し、SiH4分子の吸着確率が小さくなり、半導体
基板表面でのSiH4分子の解離反応における中間生成物で
あるSiH2分子の発生が抑制されるためであると考えられ
ている。このようなインダクションタイムの存在によ
り、ドープド・ポリシリコン膜の実効的堆積速度は、工
程繰り返し回数の増加に伴い著しく減少してしまう。
（発明が解決しようとする課題） 従来の製造方法では、不純物を添加していない膜上へ
の不純物被覆工程に引き続いてその上から不純物を添加
していない半導体膜を形成する際、インダクションタイ
ムが発生することによって実効的堆積速度が著しく減少
するという問題があった。本発明は、以上の点に鑑み、
インダクションタイムを短縮させ半導体膜の実効堆積速
度を向上する半導体装置の製造方法を提供する。
の不純物被覆工程に引き続いてその上から不純物を添加
していない半導体膜を形成する際、インダクションタイ
ムが発生することによって実効的堆積速度が著しく減少
するという問題があった。本発明は、以上の点に鑑み、
インダクションタイムを短縮させ半導体膜の実効堆積速
度を向上する半導体装置の製造方法を提供する。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明に係わる半導体装置の製造方法は、半導体基板
上に不純物を含まない第１の半導体膜を形成する工程
と、前記第１の半導体膜表面に不純物を吸着・拡散させ
不純物層を形成する工程と、シリコンを含むガスを励起
状態にして前記不純物層上に第２の半導体膜を形成する
工程とを備えたことを特徴とする。
上に不純物を含まない第１の半導体膜を形成する工程
と、前記第１の半導体膜表面に不純物を吸着・拡散させ
不純物層を形成する工程と、シリコンを含むガスを励起
状態にして前記不純物層上に第２の半導体膜を形成する
工程とを備えたことを特徴とする。
（作 用） 本発明では、不純物を含まない第１の半導体膜を形成
し、前記第１の半導体膜表面に不純物を吸着，拡散させ
た後、シリコンを含むガスを励起状態にすることによっ
て、その上から形成する第２の半導体膜のインダクショ
ンタイムを減少させる。
し、前記第１の半導体膜表面に不純物を吸着，拡散させ
た後、シリコンを含むガスを励起状態にすることによっ
て、その上から形成する第２の半導体膜のインダクショ
ンタイムを減少させる。
（実施例） 以下、本発明の実施例を説明する。
減圧CVD装置中に半導体基板を配置する。半導体基板
は水平に置かれガス流は下から導入され上から排気され
る。反応温度580℃，反応圧力0.5Torr,SiH4ガス200sccm
でSiH4ガスを熱分解し、第１のアンドープド・ポリシリ
コン膜を半導体基板上に形成する。次に、この工程に連
続して半導体基板を外気にさらすことなく、反応温度58
0℃，反応圧力0.5Torr,pH3ガス流量50sccmでPH3ガスを
熱分解して、アンドープド・ポリシリコン膜上にＰを被
覆させる。引き続き連続して外気にさらすことなく、反
応温度580℃，反応圧力0.5Torr,SiH4ガス流量200sccm
で、プラズマを発生させながらSiH4ガスを装置内に供給
し、Ｐを被覆した第１のアンドープド・ポリシリコン膜
上に、第２のアンドープド・ポリシリコン膜を形成す
る。連続してプラズマの発生を停止し、SiH4ガスを熱分
解し、アンドープド・ポリシリコン膜を形成する。この
ようにして、アンドープド・ポリシリコン膜の間にＰ層
が存在する構造を形成できる。以上の工程を必要があれ
ば繰り返し、アニールして配線・電極としてのドープド
・ポリシリコン膜を形成する。
は水平に置かれガス流は下から導入され上から排気され
る。反応温度580℃，反応圧力0.5Torr,SiH4ガス200sccm
でSiH4ガスを熱分解し、第１のアンドープド・ポリシリ
コン膜を半導体基板上に形成する。次に、この工程に連
続して半導体基板を外気にさらすことなく、反応温度58
0℃，反応圧力0.5Torr,pH3ガス流量50sccmでPH3ガスを
熱分解して、アンドープド・ポリシリコン膜上にＰを被
覆させる。引き続き連続して外気にさらすことなく、反
応温度580℃，反応圧力0.5Torr,SiH4ガス流量200sccm
で、プラズマを発生させながらSiH4ガスを装置内に供給
し、Ｐを被覆した第１のアンドープド・ポリシリコン膜
上に、第２のアンドープド・ポリシリコン膜を形成す
る。連続してプラズマの発生を停止し、SiH4ガスを熱分
解し、アンドープド・ポリシリコン膜を形成する。この
ようにして、アンドープド・ポリシリコン膜の間にＰ層
が存在する構造を形成できる。以上の工程を必要があれ
ば繰り返し、アニールして配線・電極としてのドープド
・ポリシリコン膜を形成する。
この場合のガスの流出パターンを第３図に示した。T1
はSiH4,T2はpH3,T3はSiH4の流出時間をあらわしてい
る。この方法を用いると、不純物の被覆した第１のアン
ドープド・ポリシリコン膜上に第２のアンドープド・ポ
リシリコン膜を形成する際のインダクションタイムを短
縮することができ（第１図），ドープド・ポリシリコン
膜の堆積速度は向上する（第２図）。
はSiH4,T2はpH3,T3はSiH4の流出時間をあらわしてい
る。この方法を用いると、不純物の被覆した第１のアン
ドープド・ポリシリコン膜上に第２のアンドープド・ポ
リシリコン膜を形成する際のインダクションタイムを短
縮することができ（第１図），ドープド・ポリシリコン
膜の堆積速度は向上する（第２図）。
なお、第３図の第２のアンドープド・ポリシリコン膜
を形成する際のガスの流出時間T3において、初期にはSi
H3ガスをプラズマを発生させながら供給していたが、T3
全般にわたりプラズマを発生させ、SiH4ガスを励起し、
分解させる場合においても同様の効果が得られる。さら
に、プラズマにより励起し分解させるガスとしてSiH4ガ
ス,Si2H6ガス等のシリコンを含むガスを単独、または複
数で用いる場合においても同様な効果が得られる。
を形成する際のガスの流出時間T3において、初期にはSi
H3ガスをプラズマを発生させながら供給していたが、T3
全般にわたりプラズマを発生させ、SiH4ガスを励起し、
分解させる場合においても同様の効果が得られる。さら
に、プラズマにより励起し分解させるガスとしてSiH4ガ
ス,Si2H6ガス等のシリコンを含むガスを単独、または複
数で用いる場合においても同様な効果が得られる。
また、本発明で用いたプラズマ発生装置を具備した減
圧CVD装置は、装置の内部または外部でプラズマを発生
させる２種類が考えられる。さらに、本装置を用いる場
合と同様、低圧水銀ランプによる紫外光やAr発振線によ
るエキシマレーザー光等の照射が可能な光発生装置を具
備した減圧CVD装置を用い、第３図のガス流出時間T3の
初期のみまたは全般にわたり、シリコンを含むガスを光
により励起し、分解することによっても同様な効果が得
られる。
圧CVD装置は、装置の内部または外部でプラズマを発生
させる２種類が考えられる。さらに、本装置を用いる場
合と同様、低圧水銀ランプによる紫外光やAr発振線によ
るエキシマレーザー光等の照射が可能な光発生装置を具
備した減圧CVD装置を用い、第３図のガス流出時間T3の
初期のみまたは全般にわたり、シリコンを含むガスを光
により励起し、分解することによっても同様な効果が得
られる。
さらに、本実施例では、反応温度580℃におけるドー
プド・ポリシリコン膜の形成に関するものであるが580
℃以外の場合でもよい。さらに形成する膜がアモルファ
スシリコン膜の場合でもよい。
プド・ポリシリコン膜の形成に関するものであるが580
℃以外の場合でもよい。さらに形成する膜がアモルファ
スシリコン膜の場合でもよい。
［発明の効果］ 以上の結果から、本発明を用いることによって、イン
ダクションタイムを短縮させ半導体膜の実効的堆積速度
を向上することができる。
ダクションタイムを短縮させ半導体膜の実効的堆積速度
を向上することができる。
第１図は、ガス流出時間T3に対するアンドープド・ポリ
シリコン膜厚の関係を示した図、第２図はドープド・ポ
リシリコン膜堆積時間に対するドープド・ポリシリコン
膜厚の関係を示した図，第３図および第４図は本発明の
実施例に係わるガス流出時間に対するSiH4,pH3の流出お
よびプラズマ発生のパターンである。
シリコン膜厚の関係を示した図、第２図はドープド・ポ
リシリコン膜堆積時間に対するドープド・ポリシリコン
膜厚の関係を示した図，第３図および第４図は本発明の
実施例に係わるガス流出時間に対するSiH4,pH3の流出お
よびプラズマ発生のパターンである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奥村 勝弥 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１ 株式 会社東芝総合研究所内 (56)参考文献 特開 昭64−22026（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/28 - 21/288 H01L 21/336 H01L 21/44 - 21/445 H01L 29/40 - 29/51 H01L 29/78
Claims (4)
- 【請求項１】半導体基板上に不純物を含まない第１の半
導体膜を形成する工程と、前記第１の半導体膜表面に不
純物を吸着・拡散させる工程と、プラズマによる分解を
用いてシリコンを含むガスを励起状態にして不純物の被
覆した前記第１の半導体膜上に第２の半導体膜の一部を
形成する工程と、連続してプラズマの発生を停止してシ
リコンを含むガスを熱分解し第２の半導体膜を形成する
工程とを備えたことを特徴とする半導体装置の製造方
法。 - 【請求項２】半導体基板上に不純物を含まない第１の半
導体膜を形成する工程と、前記第１の半導体膜表面に不
純物を吸着・拡散させる工程と、光による分解を用いて
シリコンを含むガスを励起状態にして不純物の被覆した
前記第１の半導体膜上に第２の半導体膜を形成する工程
とを備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】シリコンを含むガスとして、Si2H6、Si3H8
またはSiH4のうち少なくとも１つを用いることを特徴と
する請求項（１）および（２）記載の半導体装置の製造
方法。 - 【請求項４】不純物層の不純物がＰ、As、Sb、Ｂ、Al、
Gaのうち少なくとも１つであることを特徴とする請求項
（１）および（２）記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19312590A JP2952010B2 (ja) | 1990-07-23 | 1990-07-23 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19312590A JP2952010B2 (ja) | 1990-07-23 | 1990-07-23 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0479315A JPH0479315A (ja) | 1992-03-12 |
| JP2952010B2 true JP2952010B2 (ja) | 1999-09-20 |
Family
ID=16302682
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19312590A Expired - Lifetime JP2952010B2 (ja) | 1990-07-23 | 1990-07-23 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2952010B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6583057B1 (en) * | 1998-12-14 | 2003-06-24 | Motorola, Inc. | Method of forming a semiconductor device having a layer deposited by varying flow of reactants |
-
1990
- 1990-07-23 JP JP19312590A patent/JP2952010B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0479315A (ja) | 1992-03-12 |
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Legal Events
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