JPH01154535A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置の製造方法に関し、特に２層ポリシ
リコン電極構造を有する半導体装置の製造方法に関する
。

〔従来の技術〕

従来における、例えば１素子型ＤＲＡＭセルの容量電極
及びトランジスタゲート等の２層ポリシリコン電極構造
を有する半導体装置の製造方法を第２図（ａ）乃至（ｃ
）により説明する。

先ず、第２図（ａ）のようにシリコン基板２１を熱酸化
して１００人の第１酸化膜２２を成長し、引続いて１０
０人のシリコン窒化膜２３及び３５００人の第１ポリシ
リコン膜２４を堆積する。次いで、この第１ポリシリコ
ン膜中に不純物、ここでは、ＰＯＣ／！、ソースによる
リン拡散を行い、かつフォトエツチング法によりその一
部をエツチングして第１ポリシリコン電極２４を形成す
る。これにより、第１ポリシリコン電極２４とシリコン
基板２１を容量電極、第１酸化膜２２とシリコン窒化膜
２３を容量絶縁膜とするＤＲＡＭの容量部が形成される
。

次に、第２図（ｂ）のように熱酸化処理して第１ポリシ
リコン電極２４上に１０００人のポリシリコン酸化膜２
６を成長させる。この時第１ポリシリコン２４電極以外
はシリコン窒化膜２３で覆われているので、シリコン基
板２１は酸化されない。

次いで、第２図（Ｃ）のように前記ポリシリコン酸化膜
２６をマスクとしてシリコン窒化膜２３及び第１酸化膜
２２をエツチング除去してシリコン基板２１を露出させ
、続いて酸化を行ってシリコン基板２１上に４００人の
第２酸化膜２９を成長する。続いて、全面に４０００人
の第２ポリシリコン膜を成長し、第１ポリシリコン膜２
４と同様に不純物を拡散して第２ポリシリコン電極２７
を形成する。これにより、第２ポリシリコン電極２７を
ゲート電極、第２酸化膜２９をゲート酸化膜とするトラ
ンジスタゲート構造が構成される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した従来の製造方法により構成される２層ポリシリ
コン電極構造では、眉間絶縁膜としてのポリシリコン酸
化膜２６には第１ポリシリコン電極２４の端部に局部的
に膜厚が薄い箇所Ａがオーバーハング状に形成されてい
る。これは、第１ポリシリコン電極２４を酸化してポリ
シリコン酸化膜２６を形成する際に、シリコン窒化膜２
３と接している第１ポリシリコン電極２４の酸化速度が
シリコン窒化膜２３と接していない部位に比較して著し
く遅いことによる。

したがって、ポリシリコン酸化膜２６のオーバーハング
Ａの部分で第１ポリシリコン電極２４と第２ポリシリコ
ン電極２７との間の絶縁耐性が劣化し、信顛性が低下す
るという問題がある。

本発明は、ポリシリコン酸化膜における膜厚の減少を防
止し、絶縁耐圧が高く信頬性の高い２Ｎポリシリコン電
極構造を有する半導体装置の製造方法を提供することを
目的としている。

〔問題点を解決するための手段］ 本発明の半導体装置の製造方法は、シリコン基板上に第
１の絶縁膜及び不純物を含む第１ポリシリコン膜を形成
した上で、全面に不純物を含まない改善ポリシリコン膜
を形成し、かつこの改善ポリシリコンの一部に前記第１
ポリシリコン膜の不純物を拡散させた上でこの改善ポリ
シリコンをポリシリコン酸化膜に変質させ、かっこのポ
リシリコン酸化膜を異方性エツチングして前記シリコン
基板の表面一部を露呈させ、しかる上でこのシリコン基
板表面に第２の絶縁膜を形成し、更にこの上に第２ポリ
シリコン膜を形成する工程を含んでいる。

〔実施例］ 次に、本発明を図面を参照して説明する。

第１図（ａ）乃至（ｄ）は本発明の一実施例を工程順に
示す断面図であり、ここでは２層ポリシリコンの１素子
型ＤＲＡＭセルの容量及びトランジスタゲートに適用し
た例を示している。

先ず、第１図（ａ）のようにシリコン基板１１上に第１
酸化膜１２を１００人の厚さ、シリコン窒化膜１３を１
００人の厚さ、及び第１ポリシリコン膜１４を３５００
人の厚さに夫々形成後、ＰＯＣｌ２゜雰囲気中で熱処理
し、第１ポリシリコン膜中にリンを導入する。続いて、
フォトエツチング法でポリシリコンをエツチングして、
第１ポリシリコン電極１４を形成し、同時にシリコン窒
化膜１３゜第１酸化膜１２もエツチングしてシリコン基
板１１の一部を露出させる。

次に５００人の改善ポリシリコン１５を全面成長後、窒
素雰囲気中で９００°Ｃｌ２Ｏ分間熱処理を行う。

これにより、第１ポリシリコン電極工４と接する部位の
改善ポリシリコン１５へ自己整合的にリンが拡散されて
改善ポリシリコン１５Ａが形成され、それ以外の改善ポ
リシリコン１５中に不純物は拡散されずに改善ポリシリ
コン１５Ｂとして構成される。

なお、一部の不純物はシリコン基板１１中にも解散し、
ｎ゛拡散層１８を形成する。

次に、第１図（ｂ）のように前記改善ポリシリコン１５
Ｂが約１０００人のポリシリコン酸化膜１６となるまで
、酸素雰囲気中で９５０°Ｃの酸化を行う。

この時リンが拡散されている改善ポリシリコン１５Ａは
増速酸化によりすでに酸化され、第１ポリシリコン電極
１４の一部も酸化されており、第１ポリシリコン電極１
４の上部及び側面では、約２０００人のポリシリコン酸
化膜１６が成長している。

なお、この時の酸化によりｎ゛拡散層１８は横方向にも
拡散される。

次いで、第１図（Ｃ）のように異方性エツチングにより
ポリシリコン酸化膜１６を１０００人エツチングすると
、第１ポリシリコン電極１４の上部には約１０００人の
ポリシリコン酸化膜１６が残り、側面には約２０００人
の厚いポリシリコン酸化膜１６が残る。また、それ以外
の部分はポリシリコン酸化膜は残らず、シリコン基板１
１が再度露出される。

しかる上で、第１図（ｄ）のように酸素雰囲気中にて９
５０°Ｃ，５分間の熱処理を行って第２酸化膜１９を成
長する。更に、４０００人の第２ポリシリコンを堆積し
、かつ第１ポリシリコン１４と同様にリンを拡散して第
２ポリシリコン電極１７を形成する。

したがって、この方法では、改善ポリシリコン１５を形
成し、かつこれに第１ポリシリコン電極１４から自己整
合的にリンを拡散させた上で酸化を行っているので、第
１ポリシリコン電極１４の上面及び側面に十分厚い酸化
膜を形成できる。また、第１ポリシリコン電極１４上の
ポリシリコン酸化膜１６の膜厚がそれ以外の箇所のポリ
シリコン酸化膜の膜厚より厚いために、異方性エツチン
グによってもこの第１ポリシリコン電極１４上及び側面
のポリシリコン酸化膜１６は確実に残される。このため
、第１ポリシリコン電極１４を覆うポリシリコン酸化膜
にオーバーハングは存在しなくなり、第２ポリシリコン
電極１７との間の絶縁耐圧を向上でき、信頼性を向上で
きる。

本実施例では、フォトエツチング法で第１のポリシリコ
ン膜１４をエツチング後にシリコン窒化膜１３．第１酸
化膜１２をエツチングしているが、この工程は第１のポ
リシリコン上の酸化膜を異方性エツチングを行った後で
エツチングし、その後第２の酸化膜１９を形成しても良
い。この場合、ｎ゛拡散層１８は形成されない。また、
シリコン窒化膜はシリコンに比較して酸化されに（いも
のであればよい。本実施例では、第１酸化膜との積層構
造としている。

（発明の効果〕 以上説明したように本発明は、第１ポリシリコン膜で電
極を形成した後に、全面に改善ポリシリコン膜を形成し
、かつこの改善ポリシリコンの一部に第１ポリシリコン
膜の不純物を拡散させた上で改善ポリシリコンを熱酸化
処理してポリシリコン酸化膜に変質させているので、第
１ポリシリコン膜の上面及び側面に十分厚いポリシリコ
ン酸化膜を形成でき、これによりポリシリコン酸化膜に
おけるオーバハングの発生を防止し、この上に形成する
第２ポリシリコン膜との間の高絶縁膜耐圧が実現でき、
半導体装置の信頼性が向上できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）乃至（ｄ）は本発明の一実施例を製造工程
順に示す断面図、第２図（ａ）乃至（Ｃ）は従来方法を
製造工程順に示す断面図である。 １１．２１・・・シリコン基板、１２．２２・・・第１
酸化膜、１３．２３・・・シリコン窒化膜、１４．２４
・・・第１ポリシリコン電極、１５．１５Ａ、１５Ｂ・
・・改善ポリシリコン、１６．２６・・・ポリシリコン
酸化膜、１７．２７・・・第２ポリシリコン電極、１８
・・・ｎ゛拡散層、１９．２９・・・第２酸化膜。 第１図 、１４

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）シリコン基板上に第１の絶縁膜及び不純物を含む
   第１ポリシリコン膜を積層しかつこれを所要パターンに
   形成する工程と、全面に不純物を含まない改善ポリシリ
   コン膜を形成し、かつこの改善ポリシリコンの一部に前
   記第１ポリシリコン膜の不純物を拡散させる工程と、こ
   の改善ポリシリコンをポリシリコン酸化膜に変質させた
   上でポリシリコン酸化膜を異方性エッチングして前記シ
   リコン基板の表面一部を露呈させる工程と、このシリコ
   ン基板表面に第２の絶縁膜を形成する工程と、この上に
   第２ポリシリコン膜を形成する工程とを含むことを特徴
   とする半導体装置の製造方法。