JPH07221299A - 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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JPH07221299A
JPH07221299A JP1020894A JP1020894A JPH07221299A JP H07221299 A JPH07221299 A JP H07221299A JP 1020894 A JP1020894 A JP 1020894A JP 1020894 A JP1020894 A JP 1020894A JP H07221299 A JPH07221299 A JP H07221299A
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JP
Japan
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film
phosphorus
oxide film
polycrystalline silicon
silicon film
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Pending
Application number
JP1020894A
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English (en)
Inventor
Hiroaki Tsunoda
弘昭 角田
Makiko Tamaoki
真希子 玉置
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【構成】本発明においては、半導体基板をゲ−ト酸化膜
形成後に、減圧CVD炉において大気圧の酸素雰囲気中
で加熱する。加熱後、連続して同一の減圧CVD炉にお
いて多結晶シリコン膜を形成する。よって、多結晶シリ
コン膜の堆積の直前に酸化により有機物を除去し、連続
して同一の装置内で多結晶シリコン膜の堆積を行うこと
で、環境からの有機物の影響を低減する。 【効果】本発明におけるゲ−ト電極形成方法によれば、
ゲ−ト酸化膜13へ有機物の付着が起こった場合、多結
晶シリコン膜14の堆積の直前に酸化によって有機物を
除去する。また多結晶シリコン膜の堆積を、酸化と同一
の装置内で連続で行うことにより、汚染物の付着を低減
させる。よって、有機物など汚染物によるゲ−ト電極の
耐圧の低下を防ぐことができ、素子に対する信頼性が向
上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置、特にシリコ
ンゲ−トトランジスタのゲ−ト電極の製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来のE2 PROMのような不揮発性の
メモリ−のゲ−ト酸化膜を形成する場合について図4を
用いて説明する。まず図4(a)に示すように、素子分
離領域102が形成されている半導体基板101を拡散
炉に入れ800℃のHClとO2 の混合雰囲気で加熱
し、100オングストロ−ムのゲ−ト酸化膜103を形
成した後、減圧CVD炉に入れ、何等の処理をせず続け
て2000オングストロ−ムの第一の多結晶シリコン膜
104を堆積し、850℃のリン拡散によって第一の多
結晶シリコン膜中にリンを添加する。通常のリソグラフ
ィ−法でリンが添加された第一の多結晶シリコン膜を所
定の形状に加工し、1000℃の窒素と酸素の混合雰囲
気中で加熱し150オングストロ−ムの酸化膜を形成す
る。
【0003】続けて図4(b)に示すように、シリコン
窒化膜111を150オングストロ−ム堆積し、さらに
950℃の水素燃焼酸化によって、シリコン窒化膜上に
50オングストロ−ムのシリコン酸化膜112を形成す
る。このシリコン酸化膜に何等の処理をせず、4000
オングストロ−ムの第2の多結晶シリコン膜113をC
VD法で堆積し、900℃のリン拡散で第二の多結晶シ
リコン膜中にリンを添加し、所定のゲ−ト電極構造が完
成する。
【0004】また、DRAMのような不揮発性メモリ−
以外の場合について、図5を用いて説明する。まず図5
(a)に示すように、素子分離領域202が形成されて
いる半導体基板上201に100オングストロ−ムのゲ
−ト酸化膜203を形成し、何等の処理をせず、多結晶
シリコン膜204を減圧CVD法で2000オングスト
ロ−ム堆積し、850℃のリン拡散によってリンを添加
する。通常のリソグラフィ法でリンが添加された多結晶
シリコン膜を加工し、900℃の酸化雰囲気で加熱す
る。次に、200オングストロ−ムのシリコン酸化膜2
05を形成する。
【0005】続いて図5(b)に示すように、シリコン
酸化膜上に常圧CVD法によりシリコン酸化膜211、
BPSG(ボロンリンシリコンガラス)膜212、PS
G(リンシリコンガラス)膜を続けて堆積する。900
℃のリン拡散を行った後、表面に形成されたPSG膜を
フッ化アンモニウム液で除去し、スパッタ法でAl21
3を堆積させ、DRAM等の所定のゲ−ト電極構造が完
成する。
【0006】以上のような場合、ゲ−ト酸化膜を形成し
てから多結晶シリコンを堆積するまでの間に少なから
ず、回りの環境から有機物の汚染を受け、ゲ−ト酸化膜
上にも有機物が付着し、その上に多結晶シリコン膜が堆
積される。この結果ゲ−トの耐圧が低下し、例えばE2
PROMの動作時にかかる20V 程度の電圧を、第2の
多結晶シリコン膜に印加すると、その電圧により第1の
多結晶シリコン膜と第2の多結晶シリコン膜の間に形成
された絶縁膜(酸化膜、窒化膜、酸化膜の三層構造の
膜)が、破壊されてしまう。不揮発性メモリ−以外の場
合にも、Alと多結晶シリコン膜の間の膜が破壊しやす
くなってしまう。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記のような製造方法
によりゲ−ト電極を形成した場合、半導体基板上にゲ−
ト酸化膜を形成してから、多結晶シリコンを堆積する工
程において、製造装置等から少なからず有機物の汚染を
受ける。このためゲ−ト酸化膜上に有機物が付着した状
態で、その上に多結晶シリコン膜が堆積されてしまう。
2 PROMの場合は、動作時に第2の多結晶シリコン
膜に20V 程度の電圧が印加されるが、その電圧で、第
1の多結晶シリコン膜と第2の多結晶シリコン膜の間に
形成された絶縁膜(酸化膜、窒化膜、酸化膜の三層構造
の膜)が破壊されてしまう問題点がある。不揮発性メモ
リ−以外の場合にも同様に、Alと多結晶シリコン膜の
間の膜が破壊されやすくなるという問題点がある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明においては、ゲ−ト電極形成工程において、
半導体基板をゲ−ト酸化膜形成後に、減圧CVD炉にお
いて大気圧の酸素雰囲気中で加熱する。加熱後、連続し
て同一の減圧CVD炉において多結晶シリコン膜を形成
する。以上のように本発明においては、ゲ−ト酸化膜へ
有機物等による汚染物の付着が起こっても、多結晶シリ
コン膜の堆積の直前に酸化により有機物を除去し、連続
して同一の装置内で多結晶シリコン膜の堆積を行うこと
で、環境からの汚染物の影響を低減することを目的とす
る。
【0009】
【作用】本発明によるゲ−ト電極形成方法によれば、ゲ
−ト酸化膜へ有機物の付着が起こった場合でも、多結晶
シリコン膜の堆積の直前に酸化によって有機物を除去す
ることができる。またこれに引き続き、多結晶シリコン
膜の堆積を同一装置内で連続で行うことにより、周囲の
環境からの汚染物の付着を低減させることができる。以
上により有機物によるゲ−ト絶縁膜の耐圧の低下や、ゲ
−ト電極と配線間の耐圧の低下を防ぐことができ、ゲ−
ト電極に対する信頼性が向上する。
【0010】
【実施例】本発明の第1の実施例を図1を用いて説明す
る。まず図1(a)に示すように、P型半導体基板11
上に素子分離領域12を形成した後、素子形成領域のみ
半導体基板を露出させてから、800℃の温度で酸素と
塩化水素の混合雰囲気中で加熱し、100オングストロ
−ムのゲ−ト酸化膜13を形成する。次に減圧CVD炉
であらかじめ酸素雰囲気の大気圧で、600℃の温度に
より60分間加熱した後、同一の炉内を減圧して第一の
多結晶シリコン膜14を2000オングストロ−ム堆積
する。850℃のリン拡散によって、2000オングス
トロ−ムの多結晶シリコン膜にリンを添加した後、通常
のリソグラフィ法でその形状を加工する。さらに100
0℃の温度で窒素と酸素の混合雰囲気中で加熱し、15
0オングストロ−ムの酸化膜15を形成する。
【0011】続いて図1(b)に示すように、CVD法
でシリコン窒化膜16を150オングストロ−ム堆積
し、その窒化膜を950℃の水素燃焼酸化によって酸化
し、50オングストロ−ムの酸化膜17を形成する。次
ぎに、減圧CVD炉であらかじめ酸素雰囲気の大気圧
で、600℃の温度により60分間加熱した後、同一の
炉内を減圧して4000オングストロ−ムの第2の多結
晶シリコン膜18を堆積する。次に900℃のリン拡散
によってリンを4000オングストロ−ムの第2の多結
晶シリコン膜に添加し、所定のゲ−ト電極構造が完成す
る。
【0012】本発明の第2の実施例を図2を用いて説明
する。まず図2(a)に示すように、P型半導体基板2
1上に素子分離領域22を形成した後、素子形成領域の
み半導体基板を露出させてから、800℃の温度で酸素
と塩化水素の混合雰囲気中で加熱し、100オングスト
ロ−ムのゲ−ト酸化膜23を形成する。次に減圧CVD
炉で、あらかじめ酸素雰囲気中の大気圧で600℃の温
度で60分加熱した後、炉内を減圧して、多結晶シリコ
ン膜24を2000オングストロ−ム堆積する。850
℃のリン拡散によって、2000オングストロ−ムの多
結晶シリコン膜にリンを添加した後、通常のリソグラフ
ィ法でそれを加工する。次に900℃の温度で酸化雰囲
気で加熱し、200オングストロ−ムのシリコン酸化膜
25を形成する。
【0013】続いて図2(b)に示すように、さらに常
圧CVD法によってシリコン酸化膜26、BPSG膜2
7、PSG膜を形成し、900℃のリン拡散を行う。フ
ッ化アンモニウム液で形成されたPSG膜を除去した
後、スパッタ法で4000オングストロ−ムのAl28
を堆積し、所定のゲ−ト電極構造が完成する。
【0014】本発明の第3の実施例を図3を用いて説明
する。第3の実施例はDRAMのゲ−ト電極の製造工程
を対象としたものである。まず図3(a)に示すよう
に、P型半導体基板31上に素子分離領域32を形成し
た後、素子形成領域のみ半導体基板を露出させる。次
に、800℃の温度で酸素と塩化水素の混合雰囲気中
で、加熱し形成する50オングストロ−ムのシリコン酸
化膜33と、60オングストロ−ムのシリコン窒化膜3
4と、900℃の温度で酸素と塩化水素の混合雰囲気中
で、シリコン酸化膜上に形成する30オングストロ−ム
のシリコン酸化膜35の三層構造からなるゲ−ト絶縁膜
を形成する。
【0015】続いて図3(b)に示すように、減圧CV
D炉であらかじめ酸素雰囲気中で大気圧で600℃の温
度で60分加熱した後、炉内を減圧して第一の多結晶シ
リコン膜36を4000オングストロ−ム堆積する。9
00℃のリン拡散によって4000オングストロ−ムの
多結晶シリコン膜にリンを添加した後、通常のリソグラ
フィ法によってそれを所定の形状に加工する。850℃
の温度で水素燃焼酸化によって500オングストロ−ム
の酸化膜37を形成する。水:フッ化水素酸=200:
1の溶液で処理し、多結晶シリコン膜が存在しない領域
のシリコン窒化膜上の酸化膜を除去する。
【0016】続いて図3(c)に示すように、CDEで
シリコン窒化膜(34)を除去し、次に水:フッ化水素
酸=200:1の溶液で50オングストロ−ムのシリコ
ン酸化膜(33)を除去し、半導体基板を露出させる。
露出された領域に900℃の温度の酸素と塩化水素の混
合雰囲気中で加熱し、200オングストロ−ムのシリコ
ン酸化膜38を形成する。次ぎに減圧CVD炉におい
て、酸素雰囲気で大気圧で600℃の温度で60分間加
熱した後、同一の炉内において、減圧CVD法によって
2500オングストロ−ムの第2の多結晶シリコン膜3
9を堆積する。次に850℃のリン拡散によって、リン
を2500オングストロ−ムの第2の多結晶シリコン膜
に添加する。以上の工程によりDRAMのゲ−ト電極構
造が完成する。
【0017】また、多結晶シリコン膜の堆積の直前に行
う熱処理の温度や時間は前記のものに限定されるもので
はなく、およそ600℃前後の温度で60分前後の加熱
を行うことにより、ゲ−ト酸化膜上に存在する有機物等
の汚染物を除去することができる。
【0018】
【発明の効果】本発明におけるDRAM、E2 PROM
等のゲ−ト電極形成方法によれば、ゲ−ト酸化膜へ有機
物の付着が起こった場合、多結晶シリコン膜の堆積の直
前に酸化によって有機物を除去することができる。また
多結晶シリコン膜の堆積を、酸化と同一の装置内で連続
で行うことにより、周囲の環境からの有機物の付着を低
減させることができる。これにより有機物によるゲ−ト
絶縁膜の耐圧の低下を防ぐことが可能となり、素子に対
する信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の断面図。
【図2】本発明の実施例の断面図。
【図3】本発明の実施例の断面図。
【図4】従来例を示す断面図。
【図5】従来例を示す断面図。
【符号の説明】
11、21、31、101、201 半導体基板 12、22、32、102、202 素子分離領域 13、23、33、103、203 ゲ−ト酸化膜 14、24、36、39、104、113、204
多結晶シリコン膜 15、17、25、26、28、35、38、37、1
05、112、205、211、213 シリコン酸
化膜 16、27、34、111、212 シリコン窒化膜

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板表面上にゲ−ト絶縁膜を形成
    する工程と前記ゲ−ト絶縁膜表面上に多結晶シリコン膜
    を形成する工程とを具備する半導体装置の製造方法にお
    いて、 前記ゲ−ト絶縁膜が形成された前記半導体基板を酸素を
    含んだ雰囲気中で加熱した後に前記多結晶シリコン膜を
    形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体装置の製造方法に
    おいて、 前記ゲ−ト絶縁膜が形成された前記半導体基板を加熱す
    る工程と前記多結晶シリコン膜を形成する工程を連続し
    て同一炉内で行うことを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
JP1020894A 1994-02-01 1994-02-01 半導体装置の製造方法 Pending JPH07221299A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0982764A3 (en) * 1998-08-26 2005-03-30 Texas Instruments Incorporated Method of forming a gate oxide layer for transistors
CN112530806A (zh) * 2019-09-19 2021-03-19 上海先进半导体制造股份有限公司 单环mos器件及其制作方法

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EP0982764A3 (en) * 1998-08-26 2005-03-30 Texas Instruments Incorporated Method of forming a gate oxide layer for transistors
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