JPH01251723A - 半導体装置の蓄積電荷低減方法 - Google Patents

半導体装置の蓄積電荷低減方法

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JPH01251723A
JPH01251723A JP7843288A JP7843288A JPH01251723A JP H01251723 A JPH01251723 A JP H01251723A JP 7843288 A JP7843288 A JP 7843288A JP 7843288 A JP7843288 A JP 7843288A JP H01251723 A JPH01251723 A JP H01251723A
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淳一 佐藤
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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、半導体装置の蓄積電荷低減方法に関する。本
発明は、例えば、半導体集積回路プロセスで形成される
固定電荷の抑制法として利用することができる。
〔発明の概要〕
本発明は、半導体基板上に形成された第1の絶縁膜上に
プラズマCVDによる第2の絶縁膜が形成された半導体
装置に、遠紫外線を照射することにより、蓄積電荷を低
減し、もって蓄積電荷による性能変動などの防止を可能
としたものである。
〔従来の技術〕
従来より半導体装置の製造の過程において、半導体基体
上に形成した絶縁膜の上に、更に絶縁膜を形成すること
が行われている。ところがこのような場合、半導体基体
と絶縁膜との間の界面に固定電荷が形成され、これが半
導体装置の特性に影響を及ぼすことがある。
例えばMOS)ランジスタの形成において、第3図に示
すように半導体基板lであるシリコン基板上に絶縁[1
(S i Oz膜)11を形成し、この上に平坦化膜の
作用を示す絶縁膜21であるAs5G膜を形成し、更に
その上にパッシベーション膜としての絶縁膜22である
プラズマシリコンナイトライドを形成した構造について
アニール処理などの熱処理を行うと、固定電荷が形成さ
れることに伴うと考えられる寄生MO3)ランジスタの
VFI値(FBはフラットバンド)変動を誘起し、しき
い値(Vth)の変動をもたらすことがあった。
このような変動は、Alシンターに相当するアニールで
生じ、また、低温アニールをくり返すことにより大きく
なるものである。また、固定電荷は、S i −S i
 OZ界面で生ずるものと考えられる。
上記As5G(ヒ素シリケートガラス)膜は低温でのり
フローに適するので、より微細でより浅い結合が要求さ
れる近年の半導体技術にとってを利であり、また、上記
プラズマナイトライド膜は耐湿性等の点で優れるので有
利であるが、第3図のような構造をとると熱処理により
上述のような問題が生じるものであった。この対策とし
ては、As5G膜である絶縁膜21と5in2膜11と
の間に、プラズマナイトライド膜からの影響を防止する
高温CV D −S 1zNa膜を形成する技術がある
(以上については、第30回半導体集積回路シンポジウ
ム講演予稿集、1986年6月、参照)。
上記問題点の解決の一手段として、低温アニール後、U
V(紫外)光を照射すると、■、の変動が低減されるこ
とが見い出され、本出願人は先にこれについて特許出願
を行った(特願昭62−2854号)。この技術は、第
4図にプロセスをフロー図で示すように、基板1上に5
in2膜11を形成する工程1a・の後、絶縁膜21で
あるAs5G膜を堆積する工程1′を行い、次いで、該
As5G膜のりフロー処理工程1b’ を行い、その後
絶縁膜22であるプラズマナイトライド膜を形成する工
程■° を行い、更にアルミニウム電極形成工程IVa
’、アニール工程IVb’ を経た後、UV光を照射す
る工程V・を行うものである(以上の技術については、
第32回半導体集積回路シンポジウム予稿集、1986
年6月、参照)。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし上記した低温アニール後のU■光照射の技術では
、照射後更にアニールを行うと、再び■Filの変動を
引き起こすという問題を有している。
従って実際のプロセスで用いる場合は、例えば、アルミ
ニウムをパターニングしシンターを行った後、UV光を
照射するようにしなければならなかった。UV光を照射
した後にシンターに必要な熱処理を行うと、■、シフト
が生じてしまうからである。このように従来の技術は、
上記手順をとらなければならないことがプロセス上の制
限になっていた。また、アルミニウムの下は、8亥アル
ミニウムの遮光性のため、電荷の完全な低減は不可能で
あった。
本発明は、上述の問題点を解決し、プロセス上の制限が
小さく、かつ電荷をどの位置でも完全に低減できる蓄積
電荷低減方法を提供せんとするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
上記の問題を解決するため、本発明においては、半導体
基体上に形成された第1の絶縁膜上にプラズマCVDに
よる第2の絶縁膜が形成された半導体装置に、遠紫外線
を照射することにより、蓄積電荷を低減する手段をとる
例えば、後記詳述する本発明の一実施例を示す第1図を
参照して説明すると、次のとおりである。
即ち本発明は、第1図に例示の如きプロセスで具体化で
きるものであり、図示の工程■で第1の絶縁膜を形成し
、図示の工程■で第2の絶縁膜を形成し、これに工程■
で遠紫外線を照射する(例えばレーザー光を照射する)
態様で実施することができる。
第1図に示すプロセスでは、その後工程IVbで低温ア
ニールを行っている。
(作用〕 本発明の如く、プラズマCVDによる第2の絶縁膜形成
後に遠紫外線を照射すると、その後に低温アニールを行
っても、VFII値の変動は生じない。
これは実験的に確認できることであり、後記実施例の説
明においてもデータをもって例証する。但し、このよう
に上記第2の絶縁膜の堆積後に遠紫外線を照射すると、
なぜその後の低温アニールでVFa値の変動が起こらな
いかという点については、その作用は明らかではない。
VFfi値の変動の原因はプラズマCVDにより形成さ
れる第2の絶縁膜に含有される水素原子によるものでは
ないかと考えられているが、もしこれが事実とすれば、
該第2の絶縁膜(P−3iN)中の水素結合を遠紫外線
(例えばレーザー光)が切断し、一部水素原子を熔発す
ることによるのではないかと考えられる。
しかしこれはあくまで推定であり、類推の域を出ない。
〔実施例〕
以下本発明の一実施例について、図面を参照して説明す
る。但し当然のことではあるが、本発明は図示の実施例
にのみ限定されるものではない。
この実施例は、シリコン基板を用いてMIS型半導体装
置を製造する場合について、本発明を適用したものであ
る。
本実施例では、半導体として、P型シリコン基板を用い
、この上に、第1図に示す工程Iaで熱酸化などにより
SiO□膜を形成した。これは、ゲート絶縁膜となるも
のである。膜厚は65nmとした。なお第1図中のQs
sは、シリコン基板上にS i Oz膜を形成した時の
、S51−3in界面における電荷密度である。次いで
本実施例では、第1の絶縁膜として、平坦化膜であるA
s5G膜(ここではヒ素含有率が20.0wt%のもの
を使用)を200nm堆積して形成した(工程I)。
これを窒素雰囲気下、900℃で10分りフロー処理し
、平坦化を行う(工程Ia)。次に、CVDにより形成
する第2の絶縁膜として、本実施例では、パッシベーシ
ョン膜としての作用をもつプラズマシリコンナイトライ
ド膜を形成した(10Qnm厚)。
この第2の絶縁膜の形成後に遠紫外線を照射するのであ
るが、本実施例では、ArFレーザーを用いた(工程■
)。
これにより、第3図に示す如き基板1.Si O□膜1
1、第1の絶縁膜21、第2の絶縁膜22から成る半導
体構造を得た。
本実施例においては更に、工程rVaでアルミニウム電
極を形成し、工程IVbで400℃、120分の低温ア
ニールを行った。
本実施例において、遠紫外線照射工程■で照射するAr
Fレーザーのエネルギー密度を、〜110 m J /
 crAとした場合と、〜120mJ/c++!とした
場合とについて、C−V曲線(容量−電圧曲線)より求
めたVFII値の変動を、第2図に示す。
合わせて、第2の絶縁膜形成(工程■)後、遠紫外線照
射(工程■)を行うことなくアニール(工程IVb)し
た場合(比較実験)のVFa値の変動を示す。各データ
とも、第1図のアニール工程IVb後に、同図の工程■
で測定したものであり、測定は第3図に示すような、測
定電極Eを有する構造によって行った。
第2図は、横軸に照射したレーザーのエネルギー密度/
パルス(mJ/cot)をとり、たて軸にVFaの変動
であるΔVrs(V)をとったものである。第2図から
理解されるように、エネルギー密度/パルスがOである
場合、つまりレーザー照射せずにアニール工程に入った
場合のVFIIの変動に比し、レーザーを〜110mJ
/−または〜120 m J / cdで照射した本実
施例の場合、■、値の変動は大幅に減少している。この
ことから、遠紫外線の射射によって蓄積電荷を低減でき
、もってVFR変動等を抑制できることがわかる。
なお上記実施例では、CVDにより形成する第2の1色
緑膜としてプラズマシリコンナイトライド(P−3iN
)を用いたが、これに限らず、例えばP−3iONや、
P−3iOを用いるのでもよい。
また、第1の絶縁膜も任意であり、上記実施例の如<A
s5Gの場合好適ではあるが、その他のもの、例えばP
SGを用いることもできる。
本発明において使用する遠紫外線としては、波長350
nm以下のものが好ましく用いられる。
このようなものを用い、例えば上記実施例の如く、半導
体ウェハ全面を照射する態様で具体化できる。
遠紫外線照射のパラメーターとしては、波長、エネルギ
ー密度、照射時間がそのパラメーターとなる。波長とし
ては、波長365nmである超高圧水銀ランプよりも波
長が短いものが好ましく、またエネルギー密度としては
、上記実施例の如く波長193nmのArFレーザーを
用いる場合でも、40 m J /cnlを超える場合
が好ましく、更に、膜の変質などを防ぐために、180
mJ/cJを下まわることが好ましい。
上記実施例では上述のように1、それぞれArFレーザ
ー(波長193nm)を用い、1パルス当たり110〜
l 20mJ/cniのエネルギー密度で照射を行った
遠紫外線照射後の工程としては、所望の半導体装置を得
るために必要な各ステップを行えばよい。
例えば、第1層アルミニウム形成→パターニング−アル
ミニウムRIB−層間膜形成−第2層アルミニウム形成
→パターニング→アルミニウムRIE→パッシベーショ
ン、等とつづくプロセスなどを行うことができる。
いずれにしても、本発明を適用し、遠紫外線を照射した
ものについては、その後に低温アニールを施しても、V
FII値の変動はみられなかった。
なお本発明は、プラズマCVD時のプラズマダメージに
より誘起される固定電荷に対しても、効果があると思わ
れる。
〔発明の効果〕
上述の如く本発明によれば、遠紫外線照射により蓄積電
荷を低減でき、これによりVFI!変動などを抑制でき
る。かつ、この効果は該遠紫外線照射後にアニール処理
などを行った場合でも失われないのでプロセス上の制限
がなく、アルミニウムなどの形成後に照射を行う必要も
ないので、必要な個所全域にこの効果を及ぼすことがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例のプロセスを示すフロー図
である。第2図は、本発明の作用効果を説明するための
グラフである。第3図は、半導体装置の構造の一例を示
す断面図である。第4図は、従来例のプロセスを示すフ
ロー図である。 I・・・第1の絶縁膜形成工程、■・・・第2の絶縁膜
形成工程、■・・・遠紫外線照射工程。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、半導体基板上に形成された第1の絶縁膜上に、プラ
    ズマCVDによる第2の絶縁膜が形成された半導体装置
    に、 遠紫外線を照射することにより蓄積電荷を低減する半導
    体装置の蓄積電荷低減方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01289125A (ja) * 1988-05-16 1989-11-21 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 半導体装置の製造方法
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JP2008522405A (ja) * 2004-11-16 2008-06-26 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 半導体のための引張り及び圧縮応力をもたせた物質

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