JPH0612825B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH0612825B2
JPH0612825B2 JP1975484A JP1975484A JPH0612825B2 JP H0612825 B2 JPH0612825 B2 JP H0612825B2 JP 1975484 A JP1975484 A JP 1975484A JP 1975484 A JP1975484 A JP 1975484A JP H0612825 B2 JPH0612825 B2 JP H0612825B2
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健文 大嶋
久雄 林
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    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
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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、特にたとえば
薄膜トランジスタのゲート用酸化膜の特性の向上を図っ
た半導体装置の製造方法に関する。
〔背景技術とその問題点〕
半導体装置のたとえば薄膜トランジスタ(TFT)は、
絶縁性基板上に酸化膜を介して被着形成した多結晶シリ
コン層上にゲート用酸化膜が形成され、この酸化膜上に
形成されたゲート電極をマスクとしてソース領域、ドレ
イン領域が形成された構成となっている。第1図には石
英ガラス等の絶縁性基板1上に形成された薄板トランジ
スタの平面図が示されており、ゲート電極2下部のチャ
ンネル活性領域の両側部にソース3とドレイン4が形成
されている。
ところで、従来は上記ゲート用酸化膜を形成するにあた
り、熱酸化法が用いられていた。第2図は、この熱酸化
法によりゲート用酸化膜を形成した薄膜トランジスタに
ついて第1図のI−I線断面図を拡大して示している。
この第2図において、絶縁性基板1上にSiO2の酸化膜5
を介して被着形成された上記活性領域である島状の多結
晶シリコン層6の表面には、上記熱酸化法によりSiO2
ゲート用酸化膜7が形成されている。ここで、第2図に
示すように、多結晶シリコン層6の上面には、上記酸化
膜7がよく形成されているが、多結晶シリコン層6のエ
ッヂ部は熱酸化されにくく、エッヂ部に形成されたゲー
ト用酸化膜7Aは膜厚が薄くなっている。このため、こ
のゲート用酸化膜7A部分から大きなリーク電流が流れ
たり、この部分において電気的破壊が発生するという不
具合が生じる。
また、熱酸化法により形成したゲート用酸化膜7の表面
は均一とはならず、凹凸状態となるため、膜厚の薄い部
分に集中した電界により酸化膜7が破壊することがあ
る。このため、熱酸化法により形成する上記酸化膜7は
膜厚を厚くする必要がある。
さらに、熱酸化法においては、ゲート用酸化膜7および
多結晶シリコン層6の膜厚の制御が難しいという問題点
がある。これは、多結晶シリコン層6の表面に上記酸化
膜7を形成する場合に、多結晶シリコン層6の内部にも
酸化が進行することにあり、第3図に示すように、膜厚
Dのゲート用酸化膜7を形成するには、多結晶シリコン
層6内部に進行して形成される膜厚Dの酸化膜と多結
晶シリコン層6上に形成される膜厚Dの酸化膜を考え
る必要がある。このため、多結晶シリコン層6の実質的
な膜厚としてSを得ようとすると、上記酸化膜5上に膜
厚T(T=S+Dとする)の多結晶シリコン層6を形
成し、この多結晶シリコン層6表面に熱酸化法により膜
厚Dのゲート用酸化膜7を形成する必要がある。しか
し、上記酸化膜5上に形成される多結晶シリコン層6の
形成膜厚誤差をたとえば10%とし、上記ゲート用酸化
膜7の形成膜厚誤差をたとえば10%とすると、多結晶
シリコン層6はT×0.9〜T×1.1の膜厚に亘って
形成され、多結晶シリコン層6の内部に進行するゲート
用酸化膜はD×0.9〜D×1.1の膜厚に亘って
形成されるようになる。このため、悪い条件において
は、実質的な多結晶シリコン層6の膜厚Sが、 T×0.9−D×1.1=S T×1.1−D×0.9=S より、S〜Sの膜厚の範囲にばらつくことになり、
精度のある膜厚Sの多結晶シリコン層6を得ることが困
難となる。これは、得ようとする実質的な多結晶シリコ
ン層6の膜厚Sが薄く、上記酸化膜5上に形成する多結
晶シリコン層6の膜厚T、およびゲート酸化膜7の膜厚
Dが厚ければ厚い程、この実質的な多結晶シリコン層6
の膜厚Sの制御が難しくなる。
また、上記酸化膜5上に始めに形成された多結晶シリコ
ン層6の膜厚Tが薄い場合には、この多結晶シリコン層
6の表面に形成するゲート用酸化膜7を所定の膜厚Dに
形成する膜厚制御が困難となる。
そこで、特開昭58−115862号公報に記載されて
いるように、上記ゲート用酸化膜をCVD法により形成
し、その後酸素雰囲気中で熱処理するという方法が考え
られる。しかし、この方法では、上記多結晶シリコン層
上にCVD法によりゲート用酸化膜を形成するため、多
結晶シリコン層とゲート用酸化膜との界面すなわち多結
晶シリコン層表面に不飽和結合(ダングリングボンド)
が残り、トラップとなる界面準位が多く形成されるとい
う問題点が生じる。この界面準位の影響によって、薄膜
トランジスタのしきい値電圧VTHが大きくなってしま
い、トランジスタの特性が悪化する。
このように、従来の半導体装置の製造方法においては、
ケート用酸化膜からのリーク電流が多かったり、多結晶
シリコン層とゲート用酸化膜の膜厚制御が難しかった
り、界面準位が多く形成されてしまうという問題点があ
った。
〔発明の目的〕
そこで、本発明はこのような実情に鑑み提案されたもの
であり、ゲート用酸化膜からのリーク電流がなく、絶縁
性基板上に酸化膜を介して形成される多結晶シリコン
層、およびゲート用酸化膜の膜厚の制御が容易であり、
多結晶シリコン層とゲート用酸化膜との界面に界面準位
が形成されない半導体装置の製造方法を提供することを
目的とする。
本発明に係る半導体装置の製造方法は、上述したよな目
的を達成するため、絶縁基板上に多結晶シリコン層を形
成する工程と、この多結晶シリコン層表面に熱酸化膜を
形成する工程と、この熱酸化膜上にCVD法によりSi
の酸化膜を形成する工程と、CVD法により形成さ
れた上記SiOの酸化膜上にゲート電極を形成したの
ちこのゲート電極をマスクとしてソース領域およびドレ
イン領域を形成する工程とをもって製造するようにした
ものである。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明する。
第4図A乃至第4図Jは、本発明に係る半導体装置の製
造方法によって薄膜トランジスタを作製する工程を順に
示す断面図である。
以下、工程を順に説明すると、まず、第4図Aに示すよ
うに、石英ガラス等からなる絶縁性基板10上にSiO2
酸化膜11をCVD(chemical vapor deposition;化
学気相成長)法等によりたとえば5000Åの厚さに形
成する。
つぎに、第4図Bに示すように、上記酸化膜11上に多
結晶シリコン層12をたとえば500Åの厚さにCVD
法等で形成する。
つぎに、熱処理することで、第4図Cに示すように、上
記多結晶シリコン層12表面にたとえば200Åの厚さ
のSiO2の熱酸化膜13を形成する。
つぎに、CVD法により、第4図Dに示すように、上記
熱酸化膜13上にたとえば800Åの厚さのSiO2の酸化
膜14を形成する。
これにより、上記熱酸化膜13とこの酸化膜14とを合
わせて、たとえば1000Åのゲート用の酸化膜30が
上記多結晶シリコン層12上に形成される。
つぎに、第4図Eに示すように、不純物としてたとえば
P(リン)を添加した不純物添加多結晶シリコン層15
をCVD法により形成されるSiO2酸化膜14上にたとえ
ば3000Åの厚さに形成する つぎに、不純物添加多結晶シリコン層15、SiO2の酸化
膜14、および熱酸化膜13を第4図Fに示すようにエ
ッチングすることで、エッチング後の該多結晶シリコン
層15をゲート電極16とする つぎに、その上に、第4図Gに示すようにたとえばリン
珪酸ガラス(PSG)等のシリケートガラス膜17をC
VD法等によりたとえば3000Åの厚さに形成する。
つぎに、熱処理することでシリケートガラス膜17中の
リンを多結晶シリコン層12内に拡散し、第4図Hに示
すように、ゲート電極16を選択拡散のマスクとしたた
とえばN型のソース領域18およびドレイン領域19を
形成する。
つぎに、第4図Iに示すように、ソース領域18および
ドレイン領域19上のシリケートガラス膜17に電極形
成用の開孔(コンタクトホール)20を設ける。
つぎに、上記開孔20中および周囲にアルミニウム等を
たとえば1μmの厚さに蒸着し、その後エッチングする
ことにより、第4図Jに示すようにソース電極21およ
びドレイン電極22を形成する。
以上説明したように、本発明によれば、上記多結晶シリ
コン層12表面にまず熱酸化膜13を形成している。こ
のとき、多結晶シリコン層12は上記酸化膜11上に比
較的薄く形成され、またこの多結晶シリコン層12表面
には薄い熱酸化膜13を形成している。したがって、形
成膜厚誤差を考えたとしても、実質的な多結晶シリコン
層12の膜厚の制御は容易に行なえる。
また、上記熱酸化膜13上にさらにCVD法により比較
的厚いSiO2の酸化膜14を形成することでゲート用酸化
膜30としているため、SiO214膜厚を制御すること
で、ゲート用酸化膜30の膜厚の制御を容易に行なうこ
とができる。
また、CVD法による酸化膜はリーク電流が少ないとい
う利点があるため、上記ゲート用酸化膜30はリーク電
流の発生を防止できる。
また、あらかじめ多結晶シリコン層12表面に上記熱酸
化膜13を形成していることで、多結晶シリコン層12
とゲート用酸化膜30との界面にトラップとなる界面準
位が形成されず、上記薄膜トランジスタのしきい値電圧
THが高まるようなことがない。これは、多結晶シリコ
ン層12表面の界面準位となる未結合手すなわち不飽和
結合が、熱酸化により酸素に捕らえられてしまうことに
よるものである。
なお、上述の実施例ではN型の薄膜トランジスタの例を
示したが、P型の薄膜トランジスタに本発明を適用して
もよい。
〔発明の効果〕
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、多結
晶シリコン層表面にまず熱酸化膜を形成し、その後この
熱酸化膜上にCVD法によりSiO2の酸化膜を形成するこ
とで、ゲート用酸化膜としている。このため、多結晶シ
リコン層およびゲート酸化膜の膜厚制御が容易に行な
え、またCVD法のSiO2の酸化膜の長所によりゲート用
酸化膜からのリーク電流を防止できる。また、あらかじ
め多結晶シリコン層表面に熱酸化膜を形成しているた
め、多結晶シリコン層とゲート用酸化膜との界面に界面
準位が形成されなくなる。このため、従来にみられたよ
うなしきい値電圧VTHの上昇はなく、本発明によって作
製される薄膜トランジスタの特性が向上される。
【図面の簡単な説明】
第1図は薄膜トランジスタの平面図、第2図はゲート用
酸化膜を熱酸化膜のみにより形成する従来の製造方法に
よって作製した薄膜トランジスタについての第1図のI
−I線断面図、第3図は多結晶シリコン層表面に熱処理
によって熱酸化膜が形成される様子を説明する断面図、
第4図A乃至第4図Jは本発明の一実施例の半導体装置
の製造方法によって薄膜トランジスタを作製する工程を
順に示す断面図である。 10……絶縁性基板 11……酸化膜 12……多結晶シリコン層 13……熱酸化膜 14……SiOの酸化膜 15……不純物添加多結晶シリコン厚 16……ゲート電極 17……シリケートガラス膜 18……ソース領域 19……ドレイン領域 20……開孔 21……ソース電極 22……ドレイン電極 30……ゲート用酸化膜

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】絶縁基板上に多結晶シリコン層を形成する
    工程と、 この多結晶シリコン層表面に熱酸化膜を形成する工程
    と、 この熱酸化膜上にCVD法によりSiOの酸化膜を形
    成する工程と、 CVD法により形成された上記SiOの酸化膜上にゲ
    ート電極を形成したのちこのゲート電極をマスクとして
    ソース領域およびドレイン領域を形成する工程とを有す
    ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
JP1975484A 1984-02-06 1984-02-06 半導体装置の製造方法 Expired - Lifetime JPH0612825B2 (ja)

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