JPH07109894B2

JPH07109894B2 - 半導体装置作製方法

Info

Publication number: JPH07109894B2
Application number: JP5170927A
Authority: JP
Inventors: 舜平山崎
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 1993-06-18
Filing date: 1993-06-18
Publication date: 1995-11-22
Anticipated expiration: 2010-11-22
Also published as: JPH06283550A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、絶縁ゲイト型電界効果
半導体装置（以下ＭＩＳ−ＦＥＴという）を作製するた
めの半導体装置作製方法に関するものである。

【０００２】本発明の半導体装置作製方法は、非単結晶
半導体をゲイト絶縁層に接するチャネル領域部分に有す
る。

【０００３】本発明の製造では、絶縁ゲイト型電界効果
トランジスタのゲイト絶縁物下のチャネル領域の少なく
とも一部が、アモルファスまたは多結晶のいわゆる非単
結晶半導体よりなり、かつこの半導体中に水素元素を
０．１モル％（原子％）以上混入せしめる。

【０００４】そして、この非単結晶領域で、不対結合手
などによる再結合中心をこの水素により中和しかつ消滅
せしめる。その結果、電子またはホールの移動度をこれ
まで知られている単結晶の場合に等しくまたは概略等し
くさせんとする。

【０００５】

【従来の技術】従来、半導体装置は単結晶の半導体基板
に対しＭＩＳ−ＦＥＴまたはバイポーラ型のトランジス
タ、さらにまたはそれらをキャパシタ、抵抗、ダイオー
ドなどを同一基板に複合化して集積化した半導体装置を
製造するにとどまっていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このため、アクティブ
エレメントであるＭＩＳ−ＦＥＴは必ず単結晶基板に設
けられていた。特に、ＭＩＳ−ＦＥＴおいては、ゲイト
以下のチャネル領域、またバイポーラ、トランジスタに
おいてはベース、コレクタはキャリアのライフタイムが
微妙に影響を与えるため、その領域はキャリアである電
子またはホールに対する再結合中心が十分小さい濃度の
単結晶半導体が用いられていた。そして、かかる活性領
域に単結晶半導体が用いられない場合、ＰＮ接合におい
ても、逆方向耐圧においてソフト・ブレイクダウンまた
はリーク増大が観察され、それらは格子欠陥その他の格
子不整、不対結合手による再結合中心の存在が悪化の主
因であった。

【０００７】以上のような問題を解決するために、本発
明の半導体装置作製方法は、これらの根本原因である再
結合中心の密度を単結晶でない非単結晶（多結晶または
アモルファス）においても十分小さくすることを可能と
し、その結果はじめて完成したものである。

【０００８】一般に、単結晶シリコンを用いた半導体装
置を形成するにあたっては、種々の温度における熱処理
を必要とする。例えば、シリコン半導体においては、９
００〜１２００℃での不純物の熱拡散、４００〜５５０
℃におけるアルミニウムのコンタクトのアロイ、３５０
〜９００℃における酸化珪素、窒化珪素、シリコンの気
相法（減圧ＣＶＤ）による被膜作製である。本発明で
は、これらのすべてまたは大部分の熱処理工程を経た装
置として完成または大部分が完成した半導体装置に対
し、水素を化学的に活性または原子状態で添加する。本
発明では、かかる添加作用を総称して誘導キュリング
（induction curing）ともいう。特に、水素（重水素も
含む）を高周波エネルギまたはマイクロ波エネルギによ
り誘導励起して化学的活性状態にし、その雰囲気、特に
１０^-2ｍｍＨｇ以上の圧力の雰囲気中に半導体装置を５
分〜２時間さらすことにより、この活性状態の元素が半
導体特に非単結晶半導体中の不対結合手と結合し、さら
にまたは不対結合手同士を互いに共有結合せしめ、電気
的に中和することを特徴としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の半導体装置作製方法は、絶縁ゲート型電界
効果トランジスタのゲイト絶縁層と接するチャネル領域
が非単結晶半導体よりなり、該チャネル領域にＰ型また
はＮ型の導電型を示す不純物が１×１０ ^１４ｃｍ ^−３な
いし１×１０ ^１７ｃｍ ^−３の濃度であり、前記半導体装
置完成後、または大部分完成させた後に、不対結合手を
水素により中和するために、化学的に活性または原子状
態の水素を含む雰囲気中で、３００゜Ｃないし５００°
Ｃの温度に保持した後、不対結合手を中和した水素が遊
離するのを防止するために室温にまで急冷することによ
り、水素の濃度を０．１モル％ないし２００モル％とし
て、前記チャネル領域の半導体及びゲイト絶縁膜の不対
結合手を中和すると共に、前記チャネル領域とゲイト絶
縁膜の界面に存在する界面準位密度を低下させることを
特徴とする。

【００１０】

【作用】本発明の半導体装置は、絶縁ゲート型電界
効果トランジスタのゲイト絶縁層と接するチャネル領域
が非単結晶半導体から構成されている。そして、チャネ
ル領域には、Ｐ型またはＮ型の導電型を示す不純物が１
×１０ ^１４ｃｍ ^−３ないし１×１０ ^１７ｃｍ ^−３の濃度
になるように調整されている。このようにして完成また
は大部分完成された半導体装置は、化学的に活性または
原子状態の水素を含む雰囲気中で３００°Ｃないし５０
０°Ｃの温度に保持された。その後、上記半導体装置
は、室温にまで急冷され、水素の濃度を０．１モル％な
いし２００モル％とした。本発明の半導体装置は、上記
のような製造方法を採ったため、熱処理中に不対結合手
を中和した水素が遊離しないと共に、水素濃度を上記の
ようにすることで、チャネル領域とゲイト絶縁膜の界面
に存在する界面準位密度を低下させることがなくなっ
た。

【００１１】以下に、その実施例に従って本発明を説明
する。図１、図２は、本発明に至るＭＩＳ型電界効果半
導体の縦断面図である。この発明は、シリコン半導体基
板１上に２００オングストローム（以下Ａと表す）〜２
ｕの厚さの酸化珪素または窒化珪素の薄膜２を形成し
た。このために、半導体基板に対し表面より１５０〜３
００ＫｅＶのイオン注入法により酸素または窒素を打ち
込むことにより成就した。これを真空状態または水素雰
囲気にて９００〜１１００℃で１０〜３０分アニールを
行った。さらに、その上面に減圧気相法によりシリコン
膜を形成した。これは、シラン（Ｓｉ１１４）、ジクロ
ールシラン（ＳｉＨ２Ｃ１２）、その他の珪化物を反応
性気体として０．１〜１０ｔｏｒｒ（ｍｍＨｇ）の圧力
状態にした上、５００〜９００℃の温度で行ういわゆる
減圧気相法によった。発熱は１〜１ＭＨＺの高周波誘導
を用いた。しかし、抵抗加熱でもよい。この減圧気相法
による半導体膜の形成は、本発明者の出願になる特公昭
５１−１３８９に基づいた。もちろん、室温〜５００℃
の温度でグロー放電法またはスパッタ法を利用してもよ
い。

【００１２】こうして、この上面に０．１〜２μの厚さ
のシリコン半導体膜を形成した。この絶縁層２が純粋の
ＳｉＯ₂またはＳｉ₃Ｎ₄にあっては多結晶であった
が、この酸素または窒素の量が１０¹⁸〜１０²¹ｃｍ^-3で
ある場合には、この上に形成される半導体層は非単結晶
を一部に含むエピタキシャル構造であった。本実施例に
おいては、実質的にエピタキシャル構造となっていた。

【００１３】しかし、再結合中心をより少なくすること
により、完全結晶とより同等の半導体とすることは極め
て重要である。

【００１４】本発明では、かかる再結合中心が多数存在
する半導体膜において、前記再結合中心を、水素を添加
することにより、その数を減らす。

【００１５】フィールド絶縁物３を１〜２μの厚さに、
本発明者の出願による特許（特公昭５２−２０３１２、
特公昭５０−３７５００）に基づき実施した。この後、
ゲイト絶縁物１２を１００〜１０００Ａの厚さに作り、
また、必要に応じてシリコン半導体のコンタクト７を形
成し、その上にセルフアライン方式によりゲイト電極１
１を、減圧ＣＶＤ法により半導体膜を作った。

【００１６】加えて、ＳｉＯ₂膜のオーバーコート１０
を０．５〜２μの厚さに形成した。この時、この上面を
平坦面とするため、ＳｉＯ₂膜のかわりにＰＩＱなどを
用いてもよい。アルミニウムの電極の穴開け８、さらに
アルミニウムの電極、リード８を形成した。ソース、ド
レイン６はチャネル形成領域４がＰ型であっては１０¹⁸
〜１０²¹ｃｍ^-3のＮ⁺型の不純物、例えばリン、砒素に
より形成した。ゲイト電極をモリブデン、タングステン
などの金属で行ってもよい。また、１０¹⁹ｃｍ^-3以上の
濃度にリンなどを混入して、低抵抗の半導体リードとし
てもよい。この不純物が１０¹⁹ｃｍ^-3以上、特に１０²¹
ｃｍ^-3と多量に混入している場合は、中和の効果がみら
れなかった。他方、チャネル領域は不純物濃度が１０¹⁴
〜１０¹⁷ｃｍ^-3の低濃度であり、極めて敏感である。

【００１７】電子またはホールのキャリアは単結晶では
一般的に構造敏感性をもつことが知られていた。しか
し、本発明は、かかる構造敏感性が結晶構造に起因する
のではなく、その中に存在する再結合中心の反応に起因
するものであることを発見した。

【００１８】本発明は、その結果、この敏感性を与える
再結合中心を中和消滅させようとしたものである。この
ため、本発明においては、ここに水素を０．１モル％
（原子％）以上、特に５〜２０モル％（原子％）添加し
た。その結果、図１の構造ができあがった後、水素の添
加により、キャリアのライフタイムが１０³〜１０⁵倍
になった。Ｃ−Ｖダイオード特性で評価してもＱｓｓは
約１０¹⁰ｃｍ^-2のオーダのほぼ理論通りのＣ−Ｖ特性を
示していた。この水素添加の際に種々の条件を変更した
結果を表１、表２に示す。

【００１９】

【表１】

【００２０】

【表２】

【００２１】なお、上記の処理は基板を水素雰囲気下に
保持した状態で温度を下げて反応管より取り出した場合
の結果である。

【００２２】水素気体の化学的励起は以下の方法に従っ
た。すなわち、横型の直径５〜２０ｃｍ、特に１５ｃｍ
（高さ２ｍ）の石英管に対し、その外側に高周波誘導炉
をリング状に水冷を可能とした鋼管をスパイラル状に巻
くことにより実施した。使用した高周波の周波数は１〜
２０ＭＨｚとした。さらに、この外側に抵抗加熱炉をこ
の誘導炉の電磁波に対し直角になるように発熱体を配置
して行った。高周波炉は３０〜１００ｋＷのものを用い
た。この反応管の中に、図１の半導体装置を形成した基
板、例えばシリコン基板（直径１０ｃｍ）を５〜５０枚
ボートに林立させ得る形で装填した。さらに、これを１
０^-3ｍｍＨｇの圧力にまで減圧した。その後、水素を導
入し、常圧付近にまで戻した。さらに今一度、１０^-2〜
１０^-3ｍｍＨｇにまで真空にし、その後１０^-1〜１０ｍ
ｍＨｇとした。反応系は、絶えず一方より水素、ヘリウ
ムを導入し、他方よりロータリーポンプなどにより真空
引きを連続的に行った。

【００２３】水素の添加は、抵抗加熱炉により基板を３
００〜５００に加熱し、その後誘導炉を電圧励起させ
た。電流励起させる場合は、基板での金属壁または金属
質の部分のみが局部的に加熱されてしまい、好ましくな
かった。このため、反応炉気体の活性化は電圧励起とし
た。さらに、温度が３００℃以上であると、水素原子は
自由にこの個体中に侵入型原子（インターステイシャル
アトム）のため動き回ることができる。このため、十分
な平衡状態の濃度にまでこれらの原子を半導体中に添加
できた。

【００２４】この後、この温度を室温まで下げた。この
間も反応炉気体の励起を続けていた。すなわち、加熱＋
励起を５〜６０分、特に３０分続け、その後室温での励
起を５〜６０分、特に１５分行った。加熱温度は、アル
ミニウムなどの比較的低い温度で合金化または溶融する
材料がある場合は、５００℃が上限であった。そのた
め、半導体装置が完成した後に水素添加を行うには５０
０℃以下にしなければならなかった。それ以外の場合
は、それ以上の温度（６００〜１０００℃）で処理して
もよいが、しかし、一つの大切なことは、３００〜５０
０℃の温度領域より高温側では、半導体中の原子との結
合をはずし、Ｈ₂として外に遊離されやすくなる。その
結果、水素は膜中に添加されなくなる。このため、高温
における誘導キューリングを行った場合、処理温度を室
温にまで下げても、誘導キューリングのための電気エネ
ルギを加え続ける必要がある。さらに、反応容器内の圧
力は、グロー放電その他の高周波誘導励起または誘導キ
ューリングが可能な範囲で高い方が好ましい。

【００２５】すなわち、水素雰囲気下において、基板処
理温度が高い程、水素は膜中を移動しやすく、結果とし
て水素は添加されやすく、かつ膜外へ脱離しやすい。逆
に、基板処理温度が低い程、水素は膜中を移動しにく
く、結果として水素は添加されにくく、かつ膜外へ脱離
しにくい。そのため、水素添加処理は、使用する材料が
溶解しない程度の高温で水素を添加し、水素雰囲気下で
基板温度を早く下げ反応管より基板を取り出すことが好
ましい。

【００２６】本発明の効果は１０^-6〜１０^-5ｍｍＨｇで
も観察されたが、添加量を０．１モル％またはそれ以上
とするため０．０１ｍｍＨｇ以上、特に０．１〜１００
ｍｍＨｇとした。室温での高周波誘導を行ってもよい。
０．０１ｍｍＨｇ以下においては、単結晶中に存在する
低い密度の再結合中心を中和する効果があった。しか
し、その場合、実験的には約１時間以上のキューリング
を必要とした。

【００２７】高周波はマイクロ波であってもよい。特
に、周波数が５０〜１０００ＭＨｚであった場合は、反
応管内の圧力が常圧であっても、その効果は著しくあ
り、好ましかった。その場合、反応管は導波管とすると
好ましい。ＴＥＭモードを作る時、導波管の大きさは必
然的に決められてしまうため、電子レンジのようにマイ
クロ波をキューリング用オーブン内に輻射して実施する
と好ましい。誘導キューリングを行っている際、反応管
の圧力を昇圧または降圧してもよい。

【００２８】高温状態では、外気と半導体中の気相−固
相での平衡状態が大きく、半導体中に多量に添加材を添
加できる。このため、高温にした状態で誘導キューリン
グを行いながら急冷すると、高温状態より徐冷して処理
を終了することに比べて効果が大きかった。例えば５０
０℃より室温に急冷すると、徐冷に比べて３〜１０倍の
濃度に添加できた。反応性気体は水素のみまたはヘリウ
ムを若干添加したものでもよい。

【００２９】しかし、水素は不対結合手と結合するが、
ヘリウムは中途半端な不対結合手を叩いて互いの結合を
促進するため、実際には最初ヘリウムで励起し、その後
水素で行うのが好ましい。すなわち、Ｈｅでのキューリ
ングを５〜１５分、０．１〜１００ｍｍＨｇ、特に１０
ｍｍＨｇで行い、その後、５〜１５分、０．０１〜１０
ｍｍＨｇ、特に０．１ｍｍＨｇで水素中でのキューリン
グを行った。また、実用的には水素１００％または水素
中に５〜３０％ヘリウムまたはネオンを混入させて励起
ガスとした。ネオンは励起状態での準安定状態がヘリウ
ムの１００〜１０⁴倍あり、キューリング効果が大きか
った。

【００３０】本発明を図１、図２のような半導体装置に
実施したが、かかる励起ガスの添加量の検定は、半導体
にかかる気体を混入し、その基板を真空中で加熱し、か
かる気体を放出させてその量を定量化するいわゆるガス
クロマトグラフまたはオージエの分光法により定量化し
た。その場合、励起ガスは０．１モル％（原子％）以
上、特に１〜２０モル％（原子％）添加されていること
が判明した。もちろん２０モル％（原子％）以上、特に
３０〜２００モル％を加えることはさらに好ましい。し
かし、一般には飽和傾向が見られた。

【００３１】以下の本発明の実施例においても、これま
で記載したと同様の方法によって誘導キューリングを行
った。

【００３２】図２は、ＳＯＳ（シリコン−オン−サファ
イア）の実施例である。アルミナ、サファイア、スピネ
ルなどの基板１上の半導体を０．０２〜２μｍの厚さに
エピタキシャル成長せしめ、さらにソース５、ドレイン
６、埋置したフィールド絶縁物３、半導体ダイレクトコ
ンタクト７、セルフアラインゲイト電極３１、ゲイト絶
縁膜１２、ＣＶＤＳｉＯ₂膜１０の実施例である。こ
の場合、基板のアルミナ成分と半導体とが９の部分で接
合し、非単結晶状態を呈してしまう。このため、ソー
ス、ドレインの形成が異常拡散を起こしてしまった。こ
のため、この半導体膜はその厚さを０．０１〜０．３μ
ｍの厚さに作ることがたとえできても、実用上は役立た
なかった。しかし、本発明のように０．０１〜０．５μ
ｍの厚さであっても、これらの半導体デバイスを完成ま
たはほとんど完成させた後、励起処理を行うならば、こ
の不完全層９はその再結合中心が１／１００〜１／１０
０００とその密度が減少し、これまで知られている単結
晶と同様に取り扱うことができるようになった。この励
起処理は、半導体基板（チャネル領域）とゲイト絶縁膜
との間に存在する界面準位またはゲイト絶縁膜中に存在
する不対結合手を中和する効果が著しくあり、ＭＴＳ−
ＦＥＴの作製法の向上に極めて好ましい方法であった。

【００３３】図３、図４は、本発明の実施例である。

【００３４】この図３、図４は、一つのＭＩＳ−ＦＥＴ
の上側または上方面に対して第２のＭＩＳ−ＦＥＴを設
け、これまでより２〜４倍の高密度の集積回路（ＬＳ
Ｉ、ＶＬＳＩ）を製造しようとしたものである。

【００３５】以下に図面に従って説明する。

【００３６】図３は、半導体基板１上に酸化珪素のよう
な絶縁膜２を０．１〜２μの厚さで形成した。この場
合、基板は半導体である必要は必ずしもない。その後の
熱処理実用上の熱伝導、加工などの条件を満たせば絶縁
物であってもよい。ここでは多結晶シリコンを用いた。
絶縁膜２は基板１を酸化して形成した。

【００３７】さらに、この上面に減圧ＣＶＤ法を用いて
半導体シリコン膜を０．１〜２μｍの厚さで形成した。
Ｐ型でその不純物濃度は１０^１４〜１０^１６ｃｍ^−３で
あって、この半導体膜を窒化珪素、酸化珪素の二重膜を
マスクとした選択酸化法によりフィールド絶縁物３を半
導体層に埋置して形成した。この際、このフィールド絶
縁物３と半導体層とは概略同一平面になるようにフィー
ルド膜をエッチしてもよく、また、酸化前に半導体層の
一部を除去しておいてもよい。

【００３８】さらに、ゲイト絶縁膜１２を１００〜１０
００Ａの厚さに形成した。このゲイト絶縁膜は半導体層
の酸化による熱酸化膜であっても、また、酸化物とリン
ガラス、アルミナ、窒化珪素との二重構造であっても、
また、このゲイト絶縁物中にクラスタまたは膜を半導体
または金属で形成する不揮発性メモリとしてもよい。こ
の後、この上面に第２の半導体層を０．１〜２μの厚さ
に形成し、選択的に除去した。この図面では第２の半導
体層におけるひとつはゲイト電極１１として用いた。他
の応用は、上方面上に第２のＭＴＳ−ＦＥＴのソース２
５、ドレイン２４、チャネル領域２９として設けた。ゲ
イト電極１１をマスクとして、第１のＭＩＳ−ＦＥＴの
ソース５、ドレイン６をイオン注入法により形成した。
さらに、図面より明らかなように、ゲイト電極１１は、
明示されていないフィールド絶縁物３上を経て、第２の
ＭＩＳ−ＦＥＴのソース２５に連結されている。

【００３９】第２のＭＩＳ−ＦＥＴは、第３の半導体層
２１を形成した後、ゲイト電極２１とその下のゲイト絶
縁物２２とによりイオン注入法または熱拡散法を利用し
てソース、ドレインを拡散し作製した。この図面は、第
１のＭＩＳ−ＦＥＴの上方面すなわち斜め上方に第２の
ＭＩＳ−ＦＥＴを設けたものである。しかし、このＭＩ
Ｓ−ＦＥＴの配置、大きさ及びそれぞれの配線は設計の
自由度に従ってなされるものである。

【００４０】さらに、図４に示すような抵抗、キャパシ
タを同時に同一基板に作り、また保護ダイオードなどの
ダイオードを作ってもよい。

【００４１】図４は、単結晶半導体基板１に対し選択酸
化によりフィールド絶縁物３を０．５〜２μの厚さに形
成している。加えて、半導体などのゲイト電極１１、１
１′を設け、ソース４、ドレイン３１及びソース３１、
ドレイン５を１０¹⁹〜１０²¹ｃｍ^-3の濃度にボロンまた
はリンを混入させて、ＰチャネルまたはＮチャネルＭＩ
Ｆ−ＦＥＴを形成させたものである。不純物領域３１
は、一方のＭＩＳ−ＦＥＴ（図面左側）のドレインであ
り、他方のＭＩＳ−ＦＥＴ（図面右側）のソースとして
作用させたインバータの実施例である。

【００４２】さらに、この上面にオーバーコート用絶縁
膜１０を０．５〜２μの厚さに形成して、この上面が平
坦面であると、この上側に作る第３のＭＩＳ−ＦＥＴに
対し微細加工が可能である。この後、この上面に非単結
晶半導体を０．２〜２μの厚さに形成した。この不純物
濃度は１０¹⁴〜１０¹⁶ｃｍ^-3でＰ型とし、チャネル領域
２９が動作状態で十分チャネルとして働くことを条件と
させた。さらに、フォトマスクにより非単結晶の抵抗３
７をこの第３のＭＩＳ−ＦＥＴのソースに連結し、リー
ド３８につなげた。ドレイン２４はキャパシタの下側電
極３４に連結した。この上面の絶縁膜はキャパシタの誘
電体３３でもあり、かつ第３のＭＩＳ−ＦＥＴのゲイト
絶縁物２２である。この上面にゲイト電極２１及びキャ
パシタの上側電極３６を形成した。これらにはアルミニ
ューム金属を用いた。

【００４３】第３のＭＩＳ−ＦＥＴのチャネル形成領域
２９の基板電極は、基板バイヤスが印加されるように第
１のＭＩＳ−ＦＥＴのゲイト電極１１に連結されてお
り、ゲイト電極１１は実質的にふたつのＭＩＳ−ＦＥＴ
のチャネル状態を制御できるようにしてある。

【００４４】もちろん、このチャネル領域２９とゲイト
電極１１との間にゲイト絶縁物が形成されるならば、第
３のＭＩＳ−ＦＥＴは下側と上側にゲイト電極を有する
ダブルゲイトＭＩＳ−ＦＥＴとなる。もちろん、上側の
ゲイト電極を除去してもよい。すなわち、ひとつのゲイ
ト電極１１でふたつのＭＩＳ−ＦＥＴを制御したり、ま
た、ふたつのゲイトでひとつのＭＩＳ−ＦＥＴを制御し
たりすることが本発明の特徴である。加えて、同一基板
にリードのみではなく、ＭＩＳ−ＦＥＴのようなアクテ
ィブエレメントまたは抵抗、キャパシタさらにダイオー
ドを設けることもできる。加えて、これら複数のエレメ
ントを集積化するならば、図１、図２に示した一層のみ
のエレメントの形成に対し、その２〜１０倍の密度とす
ることが可能である。

【００４５】すでに図１、図２の説明に詳記したよう
に、“誘導キュア”をこれらのデバイスを完成させた
り、または大部分完成させた後行うことにより、非単結
晶半導体での再結合中心を除去することのみならず、多
結晶またはアモルファス構造の半導体または半導体と絶
縁物体との界面に存在する界面準位密度を水素などによ
り低下できる。

【００４６】以上の説明において、これら図１〜図４の
半導体装置がキュアされた後、窒化珪素をプラズマ法で
形成しオーバーコートすることが好ましい。なぜなら、
窒化珪素は水素などの原子に対してもマスク作用を有す
るため、一度半導体装置内に添加された水素などを封じ
て外に出さないようにする効果があるからである。その
ため、外部よりのナトリウムなどの汚染防止に加えて信
頼性向上の効果が著しい。半導体装置は、単にＭＩＳ−
ＦＥＴに限定されることなく、それらを集積化したＩ
Ｃ、ＬＳＩであっても同様であり、すべての半導体装置
に対して有効である。

【００４７】

【発明の効果】本発明によれば、チャネル領域にＰ型ま
たはＮ型の導電型を示す不純物を１×１０ ^１４ｃｍ ^−３
ないし１×１０ ^１７ｃｍ ^−３の濃度にして半導体装置を
完成後、または大部分完成させた後に、化学的に活性ま
たは原子状態の水素を含む雰囲気で、３００°Ｃないし
５００°Ｃの温度に保持した後、室温にまで急冷するこ
とにより、水素の濃度を０．１モル％ないし２００モル
％としたため、熱処理中に不対結合手を中和した水素が
遊離しないと共に、水素濃度を上記のようにすること
で、チャネル領域とゲイト絶縁膜の界面に存在する界面
準位密度を低下させることがなくなった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す縦断面図である。

【図２】本発明の実施例を示す縦断面図である。

【図３】本発明の他の実施例を示す縦断面図である。

【図４】本発明の他の実施例を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１基板２絶縁膜３フィールド絶縁物４チャネル形成領域７半導体ダイレクトコンタクト１２ゲイト絶縁膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁ゲート型電界効果トランジスタのゲ
イト絶縁層と接するチャネル領域が非単結晶半導体より
なる半導体装置において、該チャネル領域にＰ型またはＮ型の導電型を示す不純物
が１×１０^１４ｃｍ^−３ないし１×１０ ^１７ｃｍ ^−３の
濃度であり、前記半導体装置完成後、または大部分完成
させた後に、不対結合手を水素により中和するために、
化学的に活性または原子状態の水素を含む雰囲気中で、
３００°Ｃないし５００°Ｃの温度に保持した後、不対
結合手を中和した水素が遊離するのを防止するために室
温にまで急冷することにより、水素の濃度を０．１モル
％ないし２００モル％として、前記チャネル領域の半導
体及びゲイト絶縁膜の不対結合手を中和すると共に、前
記チャネル領域とゲイト絶縁膜の界面に存在する界面準
位密度を低下させることを特徴とする半導体装置作製方
法。