JPH0250428A - 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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- JPH0250428A JPH0250428A JP19984788A JP19984788A JPH0250428A JP H0250428 A JPH0250428 A JP H0250428A JP 19984788 A JP19984788 A JP 19984788A JP 19984788 A JP19984788 A JP 19984788A JP H0250428 A JPH0250428 A JP H0250428A
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Landscapes
- Formation Of Insulating Films (AREA)
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。
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、半導体装置の製造技術に関し、特に半導体集
積回路を構成する絶縁膜の形成に適用して有効な技術に
関するものである。
積回路を構成する絶縁膜の形成に適用して有効な技術に
関するものである。
半導体集積回路の絶縁材料として用いられる窒化シリコ
ン膜の形成技術については、例えば株式会゛社サイエン
スフォーラム、昭和５８年１１月２８日発行、「超ＬＳ
ＩハンドブックＪＰＩＯＩ〜Ｐ１０２に記載がある。
ン膜の形成技術については、例えば株式会゛社サイエン
スフォーラム、昭和５８年１１月２８日発行、「超ＬＳ
ＩハンドブックＪＰＩＯＩ〜Ｐ１０２に記載がある。
半導体集積回路を構成する絶縁膜には、ゲート絶縁膜、
素子分離用絶縁膜、層間絶縁膜、パッシベーション膜な
どがある。これらの絶縁膜材料には、主として５１０２
やＳ １．ｌ’ｔＪ、が用いられている。
素子分離用絶縁膜、層間絶縁膜、パッシベーション膜な
どがある。これらの絶縁膜材料には、主として５１０２
やＳ １．ｌ’ｔＪ、が用いられている。
例えば、ＭＯＳ−ＦＥＴのゲート絶縁膜は、シリコン基
板の表面を熱酸化して得られるＳｉｇｈ膜、シリコン基
板の表面を直接窒化して得られる５１３Ｎ４膜、あるい
はＣＶＤ法を用イタＳｉ、Ｎ。
板の表面を熱酸化して得られるＳｉｇｈ膜、シリコン基
板の表面を直接窒化して得られる５１３Ｎ４膜、あるい
はＣＶＤ法を用イタＳｉ、Ｎ。
膜などによって構成されている。
ＭＯ３Ｏ３形半導体装部造プロセスでは、いかに高品質
のゲート絶縁膜を形成できるかが、デバイスの性能を決
定する上での最大のポイントになり、上記ゲート絶縁膜
には、膜厚が薄いこと（１〜ｌｏｎｍ）、膜質が均一で
欠陥がないこと、経時変化によって膜の電気的特性が劣
化しないことなど、種々の特性が要求される。
のゲート絶縁膜を形成できるかが、デバイスの性能を決
定する上での最大のポイントになり、上記ゲート絶縁膜
には、膜厚が薄いこと（１〜ｌｏｎｍ）、膜質が均一で
欠陥がないこと、経時変化によって膜の電気的特性が劣
化しないことなど、種々の特性が要求される。
しかしながら、本発明者の検討によれば、従来の絶縁膜
形成技術では、高品質のシリコン酸化膜やシリコン窒化
膜を得ることが困難であるという問題がある。
形成技術では、高品質のシリコン酸化膜やシリコン窒化
膜を得ることが困難であるという問題がある。
すなわち、熱酸化法、直接窒化法、ＣＶＤ法など、従来
の絶縁膜形成方法は、いずれも成膜時にシリコン基板が
高温に曝されるため、熱による集積回路素子の損傷や不
純物プロファイルのばらつきなどが避けられない。
の絶縁膜形成方法は、いずれも成膜時にシリコン基板が
高温に曝されるため、熱による集積回路素子の損傷や不
純物プロファイルのばらつきなどが避けられない。
特に、集積回路の微細化に伴って、ゲート絶縁膜の膜厚
が１０ ｎ ｍ、あるいはそれ以下になってくると、ゲ
ート絶縁膜表面に形成される自然酸化膜の影響が無視で
きなくなり、膜質および膜厚の制御が困難となってくる
。
が１０ ｎ ｍ、あるいはそれ以下になってくると、ゲ
ート絶縁膜表面に形成される自然酸化膜の影響が無視で
きなくなり、膜質および膜厚の制御が困難となってくる
。
本発明は、上記した問題点に着目してなされたものであ
り、その目的は、高品質の絶縁膜を形成することのでき
る技術を提供することにある。
り、その目的は、高品質の絶縁膜を形成することのでき
る技術を提供することにある。
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明
細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、次の通りである。
を簡単に説明すれば、次の通りである。
すなわち、請求項１記載の半導体装置の製造方法は、半
導体基板の表面に被着された絶縁膜の表面に、真空雰囲
気中で第一の光を照射することによって、上記絶縁膜の
表面を活性化した後、上記絶縁膜の表面に窒素または窒
素化合物からなる反応ガスを供給するとともに、上記反
応ガスを分解する第二の光を照射することによって、上
記絶縁膜の表面に窒素化合物からなる第二の絶縁膜を形
成するものである。
導体基板の表面に被着された絶縁膜の表面に、真空雰囲
気中で第一の光を照射することによって、上記絶縁膜の
表面を活性化した後、上記絶縁膜の表面に窒素または窒
素化合物からなる反応ガスを供給するとともに、上記反
応ガスを分解する第二の光を照射することによって、上
記絶縁膜の表面に窒素化合物からなる第二の絶縁膜を形
成するものである。
また、請求項２記載の半導体装置の製造方法は、半導体
基板の表面に被着された絶縁膜の表面に、真空雰囲気中
で第一の光を照射することによって、上記絶縁膜を分解
除去して下地を露出した後、上記下地の表面に窒素また
は窒素化合物からなる反応ガスを供給するとともに、上
記反応ガスを分解する第二の光を照射することによって
、上記下地の表面に窒素化合物からなる第二の絶縁膜を
形成するものである。
基板の表面に被着された絶縁膜の表面に、真空雰囲気中
で第一の光を照射することによって、上記絶縁膜を分解
除去して下地を露出した後、上記下地の表面に窒素また
は窒素化合物からなる反応ガスを供給するとともに、上
記反応ガスを分解する第二の光を照射することによって
、上記下地の表面に窒素化合物からなる第二の絶縁膜を
形成するものである。
上記した手段によれば、光エネルギーを利用したラジカ
ル反応で膜形成がなされるため、品質の高い絶縁膜を得
ることができる。
ル反応で膜形成がなされるため、品質の高い絶縁膜を得
ることができる。
また、絶縁膜の形成が低温でなされるため、半導体基板
への損傷や不純物プロファイルのばらつきを抑制するこ
とができる。
への損傷や不純物プロファイルのばらつきを抑制するこ
とができる。
〔実施例１〕
第１図（ａ）〜（Ｃ）は、本発明の一実施例である半導
体装置の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である
。
体装置の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である
。
第１図（ａ）に示すように、ｐ形またはｎ形シリコン単
結晶からなる半導体基板（以下、基板という）ｌの表面
には、ＬＯＣＯ３法（選択酸化法）によってフィールド
絶縁膜２が形成され、このフィールド絶縁膜２で囲まれ
た活性素子領域の表面には、湿式酸化法などによって５
〜２０ｎｍ程度の極く薄いＳｉｎ、膜３が形成されてい
る。
結晶からなる半導体基板（以下、基板という）ｌの表面
には、ＬＯＣＯ３法（選択酸化法）によってフィールド
絶縁膜２が形成され、このフィールド絶縁膜２で囲まれ
た活性素子領域の表面には、湿式酸化法などによって５
〜２０ｎｍ程度の極く薄いＳｉｎ、膜３が形成されてい
る。
そこで、第１図ら）に示すように、まず、活性素子領域
以外の領域をホトレジストマスク４で被覆した後、常温
の真空雰囲気中で、基板１の上方からＳｉＯ２膜３の表
面に光（ｈν１）を照射する。
以外の領域をホトレジストマスク４で被覆した後、常温
の真空雰囲気中で、基板１の上方からＳｉＯ２膜３の表
面に光（ｈν１）を照射する。
この光の波長は、Ｓｉｎ、膜３の５ｉ−０結合エネルギ
ーく３〜７ｅＶ）と同等以上のエネルギーを有するもの
であり、光源は、例えば低圧水銀ランプやレーザ光であ
る。
ーく３〜７ｅＶ）と同等以上のエネルギーを有するもの
であり、光源は、例えば低圧水銀ランプやレーザ光であ
る。
この光の照射により、Ｓｉｎ、膜３の５ｉ−０結合の一
部が切断されてダングリングボンドが生じ、５ｉＯｚ膜
３の表面近傍が活性化される。
部が切断されてダングリングボンドが生じ、５ｉＯｚ膜
３の表面近傍が活性化される。
その際、光は基板１の表層にのみ作用するため、基板１
の内部はほとんど損傷を受けない。
の内部はほとんど損傷を受けない。
次に、基板１の表面にＮ２ またはＮＨ，からなる反応
ガスを供給するとともに、基板１の上方からこの反応ガ
スを分解する光（ｈν２）を照射する。
ガスを供給するとともに、基板１の上方からこの反応ガ
スを分解する光（ｈν２）を照射する。
すると、この光の照射によって反応ガスがラジカル化さ
れ、活性化された５Ｉ０２ 膜３の表面に極く薄いＳ
ｌ Ｏ＋＋ Ｎｙ （シリコンオキシナイトライド）膜
５が形成され、その結果、５ｉｎｓ膜３とＳ ＋ ＯＸ
Ｎ ｙ膜５との二層構造からなる薄いゲート絶縁膜６
が得られる（第１図（Ｃ））。
れ、活性化された５Ｉ０２ 膜３の表面に極く薄いＳ
ｌ Ｏ＋＋ Ｎｙ （シリコンオキシナイトライド）膜
５が形成され、その結果、５ｉｎｓ膜３とＳ ＋ ＯＸ
Ｎ ｙ膜５との二層構造からなる薄いゲート絶縁膜６
が得られる（第１図（Ｃ））。
また、５ｉＣｈ膜３の表面での膜形成工程は、反応律速
系であることから、得られたＳｌＯ，Ｎ。
系であることから、得られたＳｌＯ，Ｎ。
膜５は、極めて均一性の高い絶縁膜である。
このように、本実施例１によれば、誘電率が高く、かつ
、絶縁耐圧の高いゲート絶縁膜６を得ることができ、し
かも、Ｓｉ ＯＸ Ｎ ｙ膜５を形成する際、熱による
基板１の損傷や不純物プロファイルのばらつきも少ない
ため、ＭＯＳ−ＦＥＴの信頼性を向上させることができ
る。
、絶縁耐圧の高いゲート絶縁膜６を得ることができ、し
かも、Ｓｉ ＯＸ Ｎ ｙ膜５を形成する際、熱による
基板１の損傷や不純物プロファイルのばらつきも少ない
ため、ＭＯＳ−ＦＥＴの信頼性を向上させることができ
る。
〔実施例２〕
第２図（ａ）〜（Ｃ）は、本発明の他の実施例である半
導体装置°の製造方法を示す半導体基板の要部断面図で
ある。
導体装置°の製造方法を示す半導体基板の要部断面図で
ある。
第２図（ａ）に示すように、ｐ形またはｎ形シリコン単
結晶からなる基板１の表面には、ＬＯＣＯ３法（選択酸
化法）によってフィールド絶縁膜２が形成され、このフ
ィールド絶縁膜２の上層には、ＭＯ３Ｏ３子メモリャパ
シタを構成するプレート電極７が形成されている。この
プレート電極７は、ＣＶＤ法で被着したポリシリコンに
リン（Ｐ）またはヒ素（Ａｓ）などの不純物を添加し、
その後アニールを行って、低抵抗化したものである。
結晶からなる基板１の表面には、ＬＯＣＯ３法（選択酸
化法）によってフィールド絶縁膜２が形成され、このフ
ィールド絶縁膜２の上層には、ＭＯ３Ｏ３子メモリャパ
シタを構成するプレート電極７が形成されている。この
プレート電極７は、ＣＶＤ法で被着したポリシリコンに
リン（Ｐ）またはヒ素（Ａｓ）などの不純物を添加し、
その後アニールを行って、低抵抗化したものである。
このようにして得られたプレート電極７の表面には、２
０〜５０人程度の成長薄い自然酸化膜８が形成されるが
、この自然酸化膜８が形成されると、プレート電極７の
膜質および膜厚の制御が困難となるため、高品質のプレ
ート電極７を得るためには、この自然酸化膜８を除去す
る必要がある。
０〜５０人程度の成長薄い自然酸化膜８が形成されるが
、この自然酸化膜８が形成されると、プレート電極７の
膜質および膜厚の制御が困難となるため、高品質のプレ
ート電極７を得るためには、この自然酸化膜８を除去す
る必要がある。
そこで、第２図ら）に示すように、常温の真空雰囲気中
でプレート電極７の表面に選択的に高エネルギー、高出
力のレーザ光（ｈν、）を照射することによって、自然
酸化膜８を分解除去し、プレート電極７を構成するポリ
シリコンを露出させる。
でプレート電極７の表面に選択的に高エネルギー、高出
力のレーザ光（ｈν、）を照射することによって、自然
酸化膜８を分解除去し、プレート電極７を構成するポリ
シリコンを露出させる。
その際、光は基板１０表層にのみ作用するため、基板１
の内部はほとんど損傷を受けない。
の内部はほとんど損傷を受けない。
次に、基板ｌの表面にＮ２ またはＮＨ，からなる反応
ガスを供給するとともに、この反応ガスを分解する光（
ｈν４）を照射する。すると、この光の照射により、Ｎ
２またはＮＨ３がラジカル化され、プレート電極７の表
面に極く薄いＳｉＮｘ膜９が形成される（第２図（Ｃ）
）。
ガスを供給するとともに、この反応ガスを分解する光（
ｈν４）を照射する。すると、この光の照射により、Ｎ
２またはＮＨ３がラジカル化され、プレート電極７の表
面に極く薄いＳｉＮｘ膜９が形成される（第２図（Ｃ）
）。
上記、ＳｉＮｘ膜９の膜形成反応は、反応律速系である
ことから、得られたＳｉＮ＋＋膜９は、極めて均一性の
高い絶縁膜である。
ことから、得られたＳｉＮ＋＋膜９は、極めて均一性の
高い絶縁膜である。
このように、本実施例２によれ１１表面に自然酸化膜８
のない高品質のプレート電極７を得ることができ、しか
も、ＳｉＮ、膜９を形成する際、熱による基板１の損傷
や不純物プロファイルのばらつきも少ないため、ＭＯ３
形半導体装置の信頼性を向上させることができる。
のない高品質のプレート電極７を得ることができ、しか
も、ＳｉＮ、膜９を形成する際、熱による基板１の損傷
や不純物プロファイルのばらつきも少ないため、ＭＯ３
形半導体装置の信頼性を向上させることができる。
以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき
具体的に説明したが、本発明は、前記実施例１．２に限
定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種
々変更可能であることはいうまでもない。
具体的に説明したが、本発明は、前記実施例１．２に限
定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種
々変更可能であることはいうまでもない。
例えば、前記実施例１．２では、ＭＯ３形集積回路を構
成する絶縁膜に適用した場合について説明したが、バイ
ポーラ形集積回路を構成する絶縁膜に適用できることは
いうまでもない。
成する絶縁膜に適用した場合について説明したが、バイ
ポーラ形集積回路を構成する絶縁膜に適用できることは
いうまでもない。
本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである
。
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである
。
（１）、基板の表面に被着された絶縁膜の表面に、真空
雰囲気中で第一の光を照射することによって、上記絶縁
膜の表面を活性化した後、上記絶縁膜の表面に窒素また
は窒素化合物からなる反応ガスを供給するとともに、上
記反応ガスを分解する第二の光を照射することによって
、上記絶縁膜の表面に窒素化合物からなる第二の絶縁膜
を形成する請求項１記載の半導体装置の製造方法によれ
ば、半導体基板に損傷を与えたり、不純物プロファイル
にばらつきが生じたりすることなく、高品質の絶縁膜を
形成することができる。
雰囲気中で第一の光を照射することによって、上記絶縁
膜の表面を活性化した後、上記絶縁膜の表面に窒素また
は窒素化合物からなる反応ガスを供給するとともに、上
記反応ガスを分解する第二の光を照射することによって
、上記絶縁膜の表面に窒素化合物からなる第二の絶縁膜
を形成する請求項１記載の半導体装置の製造方法によれ
ば、半導体基板に損傷を与えたり、不純物プロファイル
にばらつきが生じたりすることなく、高品質の絶縁膜を
形成することができる。
（２）、また、基板の表面に被着された絶縁膜の表面に
、真空雰囲気中で第一の光を照射することによって、上
記絶縁膜を分解除去して下地を露出した後、上記下地の
表面に窒素または窒素化合物からなる反応ガスを供給す
るとともに、上記反応ガスを分解する第二の光を照射す
ることによって、上記下地の表面に窒素化合物からなる
第二の絶縁膜を形成する請求項２記載の半導体装置の製
造方法によれば、半導体基板に損傷を与えたり、不純物
プロファイルにばらつきが生じたりすることなく、高品
質の絶縁膜を形成することができる。
、真空雰囲気中で第一の光を照射することによって、上
記絶縁膜を分解除去して下地を露出した後、上記下地の
表面に窒素または窒素化合物からなる反応ガスを供給す
るとともに、上記反応ガスを分解する第二の光を照射す
ることによって、上記下地の表面に窒素化合物からなる
第二の絶縁膜を形成する請求項２記載の半導体装置の製
造方法によれば、半導体基板に損傷を与えたり、不純物
プロファイルにばらつきが生じたりすることなく、高品
質の絶縁膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図（ａ）〜（Ｃ）は、本発明の一実施例である半導
体装置の製造方法を示す半導体基板の要部断面図、第２
図（ａ）〜（Ｃ）は、本発明の他の実施例である半導体
装置の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。 １・・・半導体基板、２・・・フィールド絶縁膜、３・
・・５１０２膜、４・・・ホトレジストマスク、５・・
・Ｓ ＩＯｗ Ｎ ｙ膜、６・・・ゲート絶縁膜、７・
・・プレート電極、８・・・自然酸化膜、９・・・５ｉ
ＮＸ膜、ｈν１〜ｈν、・・・光。 第１図 第２図
体装置の製造方法を示す半導体基板の要部断面図、第２
図（ａ）〜（Ｃ）は、本発明の他の実施例である半導体
装置の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。 １・・・半導体基板、２・・・フィールド絶縁膜、３・
・・５１０２膜、４・・・ホトレジストマスク、５・・
・Ｓ ＩＯｗ Ｎ ｙ膜、６・・・ゲート絶縁膜、７・
・・プレート電極、８・・・自然酸化膜、９・・・５ｉ
ＮＸ膜、ｈν１〜ｈν、・・・光。 第１図 第２図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、半導体基板の表面に被着された絶縁膜の表面に、真
空雰囲気中で第一の光を照射することによって、前記絶
縁膜の表面を活性化した後、前記絶縁膜の表面に窒素ま
たは窒素化合物からなる反応ガスを供給するとともに、
前記反応ガスを分解する第二の光を照射することによっ
て、前記絶縁膜の表面に窒素化合物からなる第二の絶縁
膜を形成する工程を含むことを特徴とする半導体装置の
製造方法。 ２、半導体基板の表面に被着された絶縁膜の表面に、真
空雰囲気中で第一の光を照射することによって、前記絶
縁膜を分解除去して下地を露出させた後、前記下地の表
面に窒素または窒素化合物からなる反応ガスを供給する
とともに、前記反応ガスを分解する第二の光を照射する
ことによって、前記下地の表面に窒素化合物からなる第
二の絶縁膜を形成する工程を含むことを特徴とする半導
体装置の製造方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP19984788A JP2776838B2 (ja) | 1988-08-12 | 1988-08-12 | 半導体装置の製造方法 |
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| JP19984788A JP2776838B2 (ja) | 1988-08-12 | 1988-08-12 | 半導体装置の製造方法 |
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| JPH0250428A true JPH0250428A (ja) | 1990-02-20 |
| JP2776838B2 JP2776838B2 (ja) | 1998-07-16 |
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ID=16414639
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| JP (1) | JP2776838B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007128924A (ja) * | 2005-09-02 | 2007-05-24 | Univ Of Miyazaki | 被膜窒化方法、被膜形成基板および窒化処理装置 |
-
1988
- 1988-08-12 JP JP19984788A patent/JP2776838B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2007128924A (ja) * | 2005-09-02 | 2007-05-24 | Univ Of Miyazaki | 被膜窒化方法、被膜形成基板および窒化処理装置 |
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| Publication number | Publication date |
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