JPH08306682A - Prevention of impurity auto-doping - Google Patents

Prevention of impurity auto-doping

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JPH08306682A
JPH08306682A JP7127396A JP12739695A JPH08306682A JP H08306682 A JPH08306682 A JP H08306682A JP 7127396 A JP7127396 A JP 7127396A JP 12739695 A JP12739695 A JP 12739695A JP H08306682 A JPH08306682 A JP H08306682A
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JP
Japan
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film
oxide film
silicon oxide
temperature
auto
Prior art date
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Pending
Application number
JP7127396A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideki Ito
英樹 伊東
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Publication of JPH08306682A publication Critical patent/JPH08306682A/en
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Abstract

PURPOSE: To provide a method of preventing an impurity auto-doping, which can prevent impurities from being auto-doped to a silicon substrate without going through complicated different processes. CONSTITUTION: A BPSG film containing impurities (boron or phosphorus) is formed on a silicon base body 11 by a CVD method or the like and thereafter, the BPSG film is annealed at a temperature of about 850 deg.C or lower in an oxygen atmosphere. The diffusion coefficient of oxygen in the film 12 is very large, so when this film 12 is annealed in the oxygen atmosphere, a silicon oxide film (an SiO2 film) 13, which is used as an auto-doping preventive film, is formed on the base body 11. By the existence of this film 13, impurities, such as phosphorus or boron, in the film 12 are prevented from being diffused in the base body 11 by a BPSG film 12 flatterning process (The film 12 is annealed at about 900 deg.C in a nitrogen atmosphere.), which is performed after the formation of the film 13 and is performed by a reflow. By simply changing the temperature and the condition of an atmosphere, the formation of the auto- doping preventive film and a flatterning treatment of the reflowed film can be continuously performed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板上に不純物
を含有するシリコン酸化膜を形成する工程を含む半導体
製造方法において、不純物が半導体基板内に拡散するの
を防止するために使用される不純物オートドープの防止
方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is used to prevent impurities from diffusing into a semiconductor substrate in a semiconductor manufacturing method including a step of forming a silicon oxide film containing impurities on a semiconductor substrate. The present invention relates to a method for preventing impurity autodoping.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、半導体装置を製造する場合に
は、P型またはN型のシリコン基板上にMOSトランジ
スタ等の機能素子を形成したのち、その上にリンやボロ
ン等を不純物として含有するシリコン酸化膜(PSG
(リン・シリケート・ガラス)またはBPSG(ボロン
・リン・シリケート・ガラス)等)を形成し、これを熱
処理してリフローにより平坦化膜を得ることが行われて
いるが、この工程により、シリコン基板の一部領域で
は、BPSG等の不純物含有シリコン酸化膜がシリコン
基板上に直接形成される場合がある。このような部分で
は、リフローのための熱処理工程において、不純物がシ
リコン基板中に拡散してしまうというオートドープ現象
が生ずる。この現象は、特に、BPSG膜中のシリコン
基板に接している部分の不純物濃度が5×1020/cm
3 以上のときに顕著に現れるものであり、半導体装置の
信頼性や歩留りを低下させる要因ともなり得る。
2. Description of the Related Art Conventionally, in the case of manufacturing a semiconductor device, a functional element such as a MOS transistor is formed on a P-type or N-type silicon substrate and then phosphorus, boron or the like is contained as an impurity. Silicon oxide film (PSG
(Phosphorus-silicate-glass) or BPSG (boron-phosphorus-silicate-glass), etc. is formed and heat-treated to obtain a flattening film by reflow. The silicon substrate is formed by this step. In some regions, the impurity-containing silicon oxide film such as BPSG may be directly formed on the silicon substrate. In such a portion, an autodoping phenomenon occurs in which impurities diffuse into the silicon substrate in the heat treatment step for reflow. This phenomenon is caused especially by the impurity concentration of the portion of the BPSG film in contact with the silicon substrate being 5 × 10 20 / cm 3.
When the number is 3 or more, it remarkably appears, and may be a factor that reduces the reliability and yield of the semiconductor device.

【0003】この問題を解決するため、従来は、BPS
G等の不純物含有シリコン酸化膜を形成する前に予めシ
リコン基板上にシリコン酸化膜(SiO2 )やシリコン
窒化膜(Si3 4 )を形成し、オートドープを防止す
ることが行われていた。
In order to solve this problem, BPS is conventionally used.
Before forming a silicon oxide film containing impurities such as G, a silicon oxide film (SiO 2 ) or a silicon nitride film (Si 3 N 4 ) is formed in advance on a silicon substrate to prevent autodoping. .

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】このように、従来は、
シリコン基板上にオートドープ防止膜を別工程で形成し
ていたので、独立した工程の数が多くなってしまうとい
う問題点があった。
As described above, conventionally,
Since the auto-doping prevention film is formed on the silicon substrate in a separate process, there is a problem that the number of independent processes increases.

【0005】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その課題は、煩雑な別工程を経ずにシリコン基板
へのオートドープを防止することができる不純物オート
ドープの防止方法を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a method of preventing impurity autodoping which can prevent autodoping of a silicon substrate without a complicated separate process. Especially.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明に係る不純物オー
トドープの防止方法は、半導体基板上に、不純物を含有
するシリコン酸化膜を形成する酸化膜形成工程と、形成
されたシリコン酸化膜を窒素雰囲気中で第1の温度で熱
処理する熱処理工程とを含む半導体製造方法において、
前記シリコン酸化膜形成工程後、前記熱処理工程前に、
酸素雰囲気中において前記第1の温度より低い第2の温
度で熱処理を行い、前記半導体基板とシリコン酸化膜と
の界面に、前記シリコン酸化膜中の不純物が半導体基板
中に拡散するのを防止するための別のシリコン酸化膜を
形成する工程を含んでいる。温度条件としては、第1の
温度は850°C以上、第2の温度は850°C未満が
好適である。また、前記不純物を含有するシリコン酸化
膜は、例えば、リン、ボロンまたはその双方を不純物と
して含有するシリコン酸化膜であって窒素雰囲気中にお
ける第1の温度での熱処理によってリフローにより平坦
化される平坦化絶縁膜である。
A method for preventing impurity autodoping according to the present invention comprises an oxide film forming step of forming a silicon oxide film containing impurities on a semiconductor substrate, and a step of forming the formed silicon oxide film with nitrogen. And a heat treatment step of performing heat treatment at a first temperature in an atmosphere,
After the silicon oxide film forming step and before the heat treatment step,
Heat treatment is performed in an oxygen atmosphere at a second temperature lower than the first temperature to prevent impurities in the silicon oxide film from diffusing into the semiconductor substrate at the interface between the semiconductor substrate and the silicon oxide film. A step of forming another silicon oxide film for the purpose. As a temperature condition, the first temperature is preferably 850 ° C or higher and the second temperature is preferably lower than 850 ° C. The silicon oxide film containing the impurities is, for example, a silicon oxide film containing phosphorus or boron or both as impurities, and is flattened by reflow by heat treatment at a first temperature in a nitrogen atmosphere. It is a chemical insulating film.

【0007】[0007]

【作用】本発明に係る不純物オートドープの防止方法で
は、シリコン基板上に不純物を含有するシリコン酸化膜
を形成後、酸素雰囲気中において第1の温度(リフロー
温度)よりも低い第2の温度で熱処理を行うことによっ
て、半導体基板とシリコン酸化膜との界面に不純物オー
トドープ防止膜としてのシリコン酸化膜が形成される。
しかるのち、窒素雰囲気中で第1の温度で熱処理を行う
ことにより、リフローによる平坦化が行われる。
In the method of preventing impurity auto-doping according to the present invention, after forming a silicon oxide film containing impurities on a silicon substrate, a second temperature lower than the first temperature (reflow temperature) is applied in an oxygen atmosphere. By performing the heat treatment, a silicon oxide film as an impurity autodoping prevention film is formed at the interface between the semiconductor substrate and the silicon oxide film.
Then, heat treatment is performed at a first temperature in a nitrogen atmosphere to perform planarization by reflow.

【0008】[0008]

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.

【0009】図1および図2は本発明の一実施例に係る
不純物オートドープの防止方法を説明するためのもの
で、装置断面を表すものである。ここでは、本方法を例
えばSRAM装置の製造工程に適用した場合について説
明する。
FIG. 1 and FIG. 2 are for explaining a method for preventing impurity autodoping according to an embodiment of the present invention and show a cross section of the device. Here, a case where the present method is applied to, for example, a manufacturing process of an SRAM device will be described.

【0010】まず、N型のシリコン基体11上にドライ
バ用およびアクセス用としてのNMOSトランジスタを
形成する。具体的には、シリコン基体11の表面に厚膜
のシリコン酸化膜を素子間分離膜として選択的に形成し
たのち、素子間分離膜に囲まれた素子活性領域からシリ
コン基体11中にボロン(B)を選択的にイオン注入し
てP型ウェル領域を形成し、その後、上記素子活性領域
にNMOSトランジスタを形成する。NMOSトランジ
スタは、シリコン基体11上にゲート酸化膜を形成した
のち、この上に多結晶シリコン層とシリサイド層とを順
次堆積させてポリサイド層を形成しパターニングにより
ゲート電極とすると共に、ゲート電極と自己整合的にN
- 型不純物領域を形成してソース・ドレイン領域を形成
する。
First, an NMOS transistor for driver and access is formed on the N-type silicon substrate 11. Specifically, after a thick silicon oxide film is selectively formed on the surface of the silicon substrate 11 as an element isolation film, boron (B) is introduced into the silicon substrate 11 from the element active region surrounded by the element isolation film. ) Is selectively ion-implanted to form a P-type well region, and then an NMOS transistor is formed in the device active region. In the NMOS transistor, after a gate oxide film is formed on the silicon substrate 11, a polycrystal silicon layer and a silicide layer are sequentially deposited on the gate oxide film to form a polycide layer, and the polycide layer is patterned to form a gate electrode. Consistently N
A -type impurity region is formed to form a source / drain region.

【0011】次に、CVD(Chemical Vapor Depositio
n)等によりボロンおよびリンを不純物として含むBPS
G膜を200〜500nm程度形成する。これにより、
NMOSトランジスタ形成領域以外の部分には、図1に
示すように、シリコン基体11上にBPSG膜12が直
接形成される。
Next, CVD (Chemical Vapor Depositio)
BPS containing boron and phosphorus as impurities due to n)
The G film is formed to have a thickness of about 200 to 500 nm. This allows
As shown in FIG. 1, the BPSG film 12 is directly formed on the silicon substrate 11 in the portion other than the NMOS transistor formation region.

【0012】次に、図3に示すように、酸素雰囲気中に
おいて約850°C以下の温度でアニールを行う。上記
工程で形成されたBPSG膜12は膜中の酸素の拡散係
数が非常に大きい。したがって、これを酸素雰囲気中で
アニールすると、図2に示すように、シリコン基体11
上にオートドープ防止膜としてのシリコン酸化膜(Si
2 )13が形成される。なお、アニール温度は約85
0°C以下であるのが望ましいが、これは、BPSG膜
12からシリコン基体11中への不純物の拡散は850
°C以上で発生するからである。
Next, as shown in FIG. 3, annealing is performed at a temperature of about 850 ° C. or less in an oxygen atmosphere. The BPSG film 12 formed in the above process has a very large diffusion coefficient of oxygen in the film. Therefore, when this is annealed in an oxygen atmosphere, as shown in FIG.
A silicon oxide film (Si
O 2 ) 13 is formed. The annealing temperature is about 85
It is desirable that the temperature is 0 ° C. or lower, because the diffusion of impurities from the BPSG film 12 into the silicon substrate 11 is 850.
This is because it occurs at ° C or higher.

【0013】次に、図3に示すように、窒素雰囲気中に
おいて約900°Cでアニールを行う。これにより、B
PSG膜12はリフローにより表面が平坦化される。こ
のとき、シリコン基体11とBPSG膜12との界面に
はシリコン酸化膜13が形成されているため、BPSG
膜12中のリンやボロン等の不純物がシリコン基体11
中に拡散することが効果的に防止される。なお、リフロ
ーの場合のアニール温度はBPSG膜12の平坦化に十
分な温度に設定する必要があるが、一般には850°C
〜900°Cが適当である。
Next, as shown in FIG. 3, annealing is performed at about 900 ° C. in a nitrogen atmosphere. As a result, B
The surface of the PSG film 12 is flattened by reflow. At this time, since the silicon oxide film 13 is formed at the interface between the silicon substrate 11 and the BPSG film 12, the BPSG
Impurities such as phosphorus and boron in the film 12 are contained in the silicon substrate 11
Diffusion into the inside is effectively prevented. The annealing temperature in the case of reflow needs to be set to a temperature sufficient for flattening the BPSG film 12, but is generally 850 ° C.
A temperature of ~ 900 ° C is suitable.

【0014】そして、平坦化したBPSG膜12上に負
荷用トランジスタとしての薄膜トランジスタ(TFT)
を形成し、さらに各層とのコンタクトや金属配線等を形
成して、SRAM装置の製造を完了する。
Then, a thin film transistor (TFT) as a load transistor is formed on the flattened BPSG film 12.
Then, the contact with each layer, metal wiring, etc. are formed, and the manufacture of the SRAM device is completed.

【0015】このように、本実施例では、不純物のオー
トドープ防止膜の形成は、窒素雰囲気中で行うリフロー
のためのアニール工程の前に、酸素雰囲気中においてや
や低温度で行われる。すなわち、温度条件と雰囲気条件
のみを変更するだけで、2つの熱処理を連続して行うこ
とができる。
As described above, in this embodiment, the formation of the impurity auto-doping film is performed at a slightly low temperature in an oxygen atmosphere before the annealing process for reflow performed in a nitrogen atmosphere. That is, two heat treatments can be continuously performed only by changing the temperature condition and the atmospheric condition.

【0016】[0016]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る不純
物オートドープの防止方法によれば、シリコン基板上に
不純物を含有するシリコン酸化膜を形成後、酸素雰囲気
中において第1の温度(リフロー温度)よりも低い第2
の温度で熱処理を行うことによって、半導体基板とシリ
コン酸化膜との界面に不純物オートドープ防止膜(シリ
コン酸化膜)を形成するようにしたので、従来は別途必
要だった不純物オートドープ防止膜形成工程が不要とな
る。すなわち、不純物オートドープ防止膜の形成とその
後の窒素雰囲気中での熱処理とを、温度条件と雰囲気条
件を変更するだけで連続して行うことができ、工程の削
減が可能となる。
As described above, according to the method for preventing impurity auto-doping according to the present invention, after forming a silicon oxide film containing impurities on a silicon substrate, the first temperature (reflow) is performed in an oxygen atmosphere. Second lower than temperature)
Since the impurity auto-doping prevention film (silicon oxide film) is formed at the interface between the semiconductor substrate and the silicon oxide film by performing the heat treatment at the temperature of, the impurity auto-doping prevention film forming process which has been required separately in the past. Is unnecessary. That is, the formation of the impurity auto-doping prevention film and the subsequent heat treatment in a nitrogen atmosphere can be continuously performed only by changing the temperature condition and the atmosphere condition, and the number of steps can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例に係る不純物オートドープの
防止方法によるシリコン酸化膜形成の一工程を表す素子
断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of an element showing one step of forming a silicon oxide film by a method for preventing impurity auto-doping according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の工程に続く工程を表す素子断面図であ
る。
FIG. 2 is an element cross-sectional view showing a step that follows the step of FIG.

【図3】この不純物オートドープの防止方法によるシリ
コン酸化膜形成の温度条件を表す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing temperature conditions for forming a silicon oxide film by the method for preventing impurity autodoping.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 シリコン基体 12 BPSG膜 13 シリコン酸化膜(不純物オートドープ防止膜) 11 silicon substrate 12 BPSG film 13 silicon oxide film (impurity autodoping prevention film)

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に、不純物を含有するシリ
コン酸化膜を形成する酸化膜形成工程と、形成されたシ
リコン酸化膜を窒素雰囲気中で第1の温度で熱処理する
熱処理工程とを含む半導体製造方法において、 前記シリコン酸化膜形成工程後、前記熱処理工程前に、
酸素雰囲気中において前記第1の温度より低い第2の温
度で熱処理を行い、前記半導体基板とシリコン酸化膜と
の界面に、シリコン酸化膜中の不純物が半導体基板中に
拡散するのを防止するための別のシリコン酸化膜を形成
する工程を含むことを特徴とする不純物オートドープの
防止方法。
1. A semiconductor comprising: an oxide film forming step of forming an impurity-containing silicon oxide film on a semiconductor substrate; and a heat treatment step of heat-treating the formed silicon oxide film at a first temperature in a nitrogen atmosphere. In the manufacturing method, after the silicon oxide film forming step and before the heat treatment step,
In order to prevent impurities in the silicon oxide film from diffusing into the semiconductor substrate at the interface between the semiconductor substrate and the silicon oxide film by performing heat treatment at a second temperature lower than the first temperature in an oxygen atmosphere. A method for preventing impurity auto-doping, comprising the step of forming another silicon oxide film of 1.
【請求項2】 前記第1の温度は850°C以上であ
り、前記第2の温度は850°C未満であることを特徴
とする請求項1記載の不純物オートドープの防止方法。
2. The method for preventing impurity autodoping according to claim 1, wherein the first temperature is 850 ° C. or higher and the second temperature is lower than 850 ° C.
【請求項3】 前記シリコン酸化膜は、リン、ボロンま
たはその双方を不純物として含有する膜であり、前記窒
素雰囲気中における第1の温度での熱処理工程は、前記
シリコン酸化膜をリフローにより平坦化する工程である
ことを特徴とする請求項1記載の不純物オートドープの
防止方法。
3. The silicon oxide film is a film containing phosphorus or boron or both as impurities, and the heat treatment step at a first temperature in the nitrogen atmosphere flattens the silicon oxide film by reflowing. The method for preventing impurity autodoping according to claim 1, which is a step of
JP7127396A 1995-04-28 1995-04-28 Prevention of impurity auto-doping Pending JPH08306682A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102969229A (en) * 2012-12-12 2013-03-13 天津中环领先材料技术有限公司 High-density silica back sealing process for heavily-doped-phosphorous monocrystalline silicon wafer
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