JPH088437A

JPH088437A - 半導体集積回路装置およびその製造方法

Info

Publication number: JPH088437A
Application number: JP13874594A
Authority: JP
Inventors: Takashi Toida; 孝志戸井田; Katsuyoshi Aihara; 克好相原
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1994-06-21
Filing date: 1994-06-21
Publication date: 1996-01-12

Abstract

(57)【要約】【構成】基板１１上に設ける絶縁膜１３と、その絶縁
膜１３上に設ける酸窒化シリコン膜１５と、酸窒化シリ
コン膜１５上に設ける活性層領域１９と、活性層領域１
９表面上に設けるゲート絶縁膜２１と、ゲート絶縁膜２
１の上部に設けるゲート電極２３と、ゲート電極２３に
整合する領域の活性層領域１９に設けるソース領域２５
とドレイン領域２７とを備える半導体集積回路装置およ
びその製造方法。【効果】活性層領域の下層に酸窒化シリコン膜を介在
するものであるから、酸窒化シリコン膜と活性層領域と
が安定な界面を形成でき、欠陥の少ない緻密な膜を形成
することができるので、サブスレッショルド特性の向上
と、移動度の増加と、リーク電流の低減など優れたデバ
イス特性を有する電界効果型薄膜トランジスタを実現す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体集積回路装置の構
造と、この構造を形成するための製造方法とに関し、と
くに絶縁膜上に形成する電界効果型薄膜トランジスタか
らなる半導体集積回路装置およびその製造方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、絶縁膜上に形成する電界効果型
薄膜トランジスタは、アクティブマトリックス表示方式
の液晶表示装置のアクティブ素子や、センサや、三次元
回路素子などに利用している。

【０００３】ここで従来例として、多結晶シリコン膜か
らなる活性層領域に形成する電界効果型の薄膜トランジ
スタの構造を、図１２の断面図を用いて説明する。

【０００４】図１２に示すように、単結晶シリコンから
なる基板１１に形成する酸化シリコン膜からなる絶縁膜
１３の上に、多結晶シリコン膜からなる活性層領域１９
を設けている。この活性層領域１９は、素子間の絶縁分
離を行うために島状に構成している。

【０００５】さらに島状の活性層領域１９の表面には、
酸化シリコン膜からなるゲート絶縁膜２１を設ける。さ
らにこのゲート絶縁膜２１の上には、低抵抗値の多結晶
シリコン膜からなるゲート電極２３を設けている。

【０００６】さらに、ゲート電極２３の表面に酸化シリ
コン膜からなるマスク酸化膜２９を設ける。そしてさら
に、イオン注入技術によりゲート電極２３に整合する領
域の活性層領域１９に、自己整合的に不純物を導入し
て、ソース領域２５とドレイン領域２７とを設ける。

【０００７】さらに、層間絶縁膜３１を設け、層間絶縁
膜３１にコンタクトホール３３を設ける。さらにアルミ
ニウムからなる配線３５を設ける。

【０００８】図１２に示す薄膜トランジスタの形成方法
は、酸化シリコン膜からなる絶縁膜１３上に非晶質シリ
コン膜からなる活性層材料を形成する。その後、窒素雰
囲気中での熱処理によって、非晶質シリコン膜を結晶化
して、多結晶シリコン膜に変換して、多結晶シリコン膜
からなる活性層領域１９を形成している。

【０００９】この多結晶シリコン膜への結晶化は、活性
層材料である非晶質シリコン膜を、温度５７０℃以下で
形成し、その後の窒素雰囲気中での熱処理を、６００℃
以下の温度で１０時間以上の条件で行って、非晶質シリ
コン膜から多結晶シリコン膜へ変換し、活性層領域１９
を得ている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】活性層材料である非晶
質シリコン膜の形成には、一般的には化学的気相成長法
を用いている。ここで、表面反応が起こる化学的気相成
長法では、下地になる絶縁膜の被膜の種類によって、界
面の状態が変化する。しかも、絶縁膜と非晶質シリコン
膜との界面での初期反応は、後工程の窒素雰囲気中の熱
処理での、非晶質シリコン膜の結晶化に大きな影響を与
える。

【００１１】図１２に示すように、絶縁膜１３として化
学的に安定な酸化シリコン膜を形成し、そしてこの酸化
シリコン膜上に非晶質シリコン膜を形成すると、酸化シ
リコン膜の表面の酸素との結合を切ってシリコン同士の
結合を作るのは、化学的気相成長時、もしくは窒素雰囲
気中での熱処理時の熱エネルギーでは容易に起こり得な
い。

【００１２】その結果、酸化シリコン膜と非晶質シリコ
ン膜との間では、安定な界面は得られない。さらにま
た、結晶化した非晶質シリコン膜も粒径が小さく、活性
層領域１９は結晶粒界を多数含んだ被膜になる。

【００１３】その粒径が小さく結晶粒界を多数含む非晶
質シリコン膜を活性層領域とする薄膜トランジスタのデ
バイスの特性は、電界効果型の薄膜トランジスタのサブ
スレッショルド係数の増加や、移動度の低下や、リーク
電流の増加などのデバイス特性の劣化が発生する。

【００１４】この問題点は、活性層領域１９が単結晶シ
リコンの場合でも同様に発生する。以下に、単結晶シリ
コンからなるシリコン基板３９表面の情報である結晶性
と、配向性とを非晶質シリコン膜に伝達して、結晶化を
行う固相成長法について、図１３の平面図を用いて説明
する。

【００１５】図１３に示すように、面方位（１００）を
有する単結晶シリコンからなるシリコン基板３９に酸化
シリコン膜（図示せず）を形成する。そして、その酸化
シリコン膜を〈１００〉方向にパターニングし、シリコ
ン基板３９を露出させた領域であるシード領域３７を形
成する。

【００１６】このシード領域３７を形成したシリコン基
板３９の上部全面に、活性層材料である非晶質シリコン
膜を化学的気相成長法により形成する。そしてその後、
窒素雰囲気中で熱処理を行うことによって、非晶質シリ
コン膜の結晶化を行い、単結晶シリコン膜を形成する。

【００１７】この場合、シード領域３７から結晶化が始
まり、活性層材料の膜厚方向から横方向に結晶化が移行
すると、｛１１０｝面の成長からその成長過程で成長速
度の遅い｛１１１｝面が現れ、横方向の成長速度を律則
する

【００１８】またさらに、酸化シリコン膜上で固相成長
が進むと、酸素原子と結合しているシリコン結合は、成
長方向に対して歪を受ける。

【００１９】さらに、非晶質である酸化シリコン膜中で
は、格子の規則性がないので、固相成長した活性層領域
となる単結晶シリコン膜は局所的に応力を受け、不規則
に配列した転移を含むことになる。

【００２０】つまり、固相成長により形成した活性層領
域である単結晶シリコン膜と酸化シリコン膜との界面
が、酸化シリコン膜上に固相成長する距離や、単結晶シ
リコン膜の膜質の安定化を阻害する要因となる。したが
って、この活性層領域に形成した薄膜トランジスタのサ
ブスレッショルド係数の増加や移動度の低下やリーク電
流の増加などデバイス特性の劣化が発生する。

【００２１】本発明の目的は、上記の課題を解決して、
電界効果型の薄膜トランジスタにおけるデバイス特性に
優れた半導体集積回路装置の構造、およびその製造方法
を提供することにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の半導体集積回路装置は、下記記載の構成お
よび製造方法を採用する。

【００２３】本発明の半導体集積回路装置は、基板上に
設ける絶縁膜と、絶縁膜上に設ける酸窒化シリコン膜
と、酸窒化シリコン膜上に設ける多結晶シリコン膜から
なる活性層領域と、活性層領域表面に設けるゲート絶縁
膜と、ゲート絶縁膜の上部に設けるゲート電極と、ゲー
ト電極に整合する領域の活性層領域に設けるソース領域
とドレイン領域と、コンタクトホールを有する層間絶縁
膜と、コンタクトホールを介して接続する配線とを備え
ることを特徴とする。

【００２４】本発明の半導体集積回路装置の製造方法
は、基板上に絶縁膜を形成し、絶縁膜上に酸窒化シリコ
ン膜を形成し、全面に非晶質シリコン膜からなる活性層
材料を形成する工程と、窒素雰囲気中で熱処理を行い非
晶質シリコン膜を多結晶シリコン膜に変換して活性層領
域を形成し、活性層領域を島状に分離し、活性層領域表
面にゲート絶縁膜を形成し、ゲート電極を形成する工程
と、ゲート電極に整合する活性層領域に不純物を導入し
てソース領域とドレイン領域とを形成し、層間絶縁膜を
形成し、層間絶縁膜にコンタクトホールを形成し、配線
を形成する工程とを有することを特徴とする。

【００２５】本発明の半導体集積回路装置は、基板上に
設ける酸窒化シリコン膜と、酸窒化シリコン膜上に設け
る多結晶シリコン膜からなる活性層領域と、活性層領域
表面に設けるゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜の上部に設
けるゲート電極と、ゲート電極に整合する領域の活性層
領域に設けるソース領域とドレイン領域と、コンタクト
ホールを有する層間絶縁膜と、コンタクトホールを介し
て接続する配線とを備えることを特徴とする。

【００２６】本発明の半導体集積回路装置の製造方法
は、基板上に酸窒化シリコン膜を形成し、全面に非晶質
シリコン膜からなる活性層材料を形成する工程と、窒素
雰囲気中で熱処理を行って非晶質シリコン膜を多結晶シ
リコン膜に変換して活性層領域を形成し、活性層領域を
島状に分離し、活性層領域の表面にゲート絶縁膜を形成
し、ゲート電極を形成する工程と、ゲート電極に整合す
る活性層領域に不純物を導入してソース領域とドレイン
領域とを形成し、層間絶縁膜を形成し、層間絶縁膜にコ
ンタクトホールを形成し、配線を形成する工程とを有す
ることを特徴とする。

【００２７】本発明の半導体集積回路装置は、シリコン
基板上に設ける絶縁膜と、絶縁膜上に設ける酸窒化シリ
コン膜と、酸窒化シリコン膜上に設ける単結晶シリコン
膜からなる活性層領域と、活性層領域表面に設けるゲー
ト絶縁膜と、ゲート絶縁膜の上部に設けるゲート電極
と、ゲート電極に整合する領域の活性層領域に設けるソ
ース領域とドレイン領域と、コンタクトホールを有する
層間絶縁膜と、コンタクトホールを介して接続する配線
とを備えることを特徴とする。

【００２８】本発明の半導体集積回路装置の製造方法に
おいては、シリコン基板上に絶縁膜を形成し、絶縁膜上
に酸窒化シリコン膜を形成する工程と、シード領域の酸
窒化シリコン膜と絶縁膜とを除去し、シリコン基板表面
が露出したシード領域の清浄化処理を行い、全面に非晶
質シリコン膜からなる活性層材料を形成する工程と、窒
素雰囲気中で熱処理を行い非晶質シリコン膜を単結晶シ
リコン膜に変換して活性層領域を形成する工程と、活性
層領域を島状に分離し、活性層領域表面にゲート絶縁膜
を形成する工程と、ゲート電極を形成し、ゲート電極に
整合する活性層領域にソース領域とドレイン領域を形成
する工程と、層間絶縁膜を形成し、層間絶縁膜にコンタ
クトホールを形成し、配線を形成する工程とを有するこ
とを特徴とする。

【００２９】本発明の半導体集積回路装置においては、
シリコン基板上に設ける酸窒化シリコン膜と、この酸窒
化シリコン膜上に設ける単結晶シリコン膜からなる活性
層領域と、活性層領域表面に設けるゲート絶縁膜と、ゲ
ート絶縁膜の上部に設けるゲート電極と、ゲート電極に
整合する領域の活性層領域に設けるソース領域とドレイ
ン領域と、コンタクトホールを有する層間絶縁膜と、コ
ンタクトホールを介して接続する配線とを備えることを
特徴とする。

【００３０】本発明の半導体集積回路装置の製造方法に
おいては、シリコン基板上に酸窒化シリコン膜を形成す
る工程と、シード領域の酸窒化シリコン膜を除去し、シ
リコン基板表面が露出したシード領域の清浄化処理を行
い、全面に非晶質シリコン膜からなる活性層材料を形成
する工程と、窒素雰囲気中で熱処理を行い非晶質シリコ
ン膜を単結晶シリコン膜に変換して活性層領域を形成す
る工程と、活性層領域を島状に分離し、活性層領域表面
にゲート絶縁膜を形成する工程と、ゲート電極を形成
し、ゲート電極に整合する活性層領域にソース領域とド
レイン領域を形成する工程と、層間絶縁膜を形成し、層
間絶縁膜にコンタクトホールを形成し、配線を形成する
工程とを有することを特徴とする。

【００３１】

【作用】本発明の半導体集積回路装置およびその製造方
法によれば、絶縁膜上に酸窒化シリコン膜を設けるか、
あるいは酸窒化シリコン膜を設け、その酸窒化シリコン
膜の上部に多結晶シリコン膜あるいは単結晶シリコン膜
からなる活性層領域を形成する。

【００３２】すなわち、化学量論的に酸化シリコン膜に
比べ、シリコンを過剰に含有する酸窒化シリコン膜上に
活性層領域を形成する。このため、酸窒化シリコン膜と
活性層領域との両者の界面は安定化して連続膜となり、
活性層領域の欠陥が減少し、さらに活性層領域の膜質は
向上する。

【００３３】この結果、サブスレッショルド特性の向上
と、移動度の増加と、リーク電流の低減などを達成する
ことが可能となり、優れたデバイス特性を有する電界効
果型の薄膜トランジスタを実現することができる。

【００３４】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。以下に、本発明の第１の実施例における半導体集積
回路装置およびその製造方法で、活性層領域が多結晶シ
リコン膜である場合についての実施例を、図１から図４
を用いて詳細に説明する。まずはじめに、図４の断面図
を用いて本発明の半導体集積回路装置の構造を説明す
る。

【００３５】図４に示すように、基板１１上に酸化シリ
コン膜からなる絶縁膜１３と、その酸化シリコン膜から
なる絶縁膜１３上に酸窒化シリコン膜１５とを設ける。

【００３６】さらに、酸窒化シリコン膜１５上に多結晶
シリコン膜からなる活性層領域１９を設ける。さらに、
この活性層領域１９表面に設けるゲート絶縁膜２１と、
ゲート絶縁膜２１の上部に設けるゲート電極２３とを有
する。

【００３７】さらに、ゲート電極２３に整合する領域の
活性層領域１９にソース領域２５とドレイン領域２７と
を設ける。

【００３８】さらにゲート電極２３の表面には、酸化シ
リコン膜からなるマスク酸化膜２９を有する。なおこの
マスク酸化膜２９は設けなくてもよい。

【００３９】さらに、層間絶縁膜３１を設け、この層間
絶縁膜３１に形成するコンタクトホール３３を介して、
ソース領域２５とドレイン領域２７と接続するアルミニ
ウムからなる配線３５を備える。

【００４０】図１２に示す従来例においては、絶縁膜１
３である酸化シリコン膜上に活性層領域１９を形成して
いる。

【００４１】これに対して、本発明の実施例における電
界効果型薄膜トランジスタは、絶縁膜１３上に形成する
酸窒化シリコン膜１５上に活性層領域１９を形成する構
造になっている。

【００４２】活性層材料を結晶化した活性層領域１９の
被膜中に欠陥が発生する要因の１つは、非晶質シリコン
膜から多結晶シリコン膜に変換するときの体積変化であ
る。

【００４３】もう１つの結晶化した活性層領域１９の被
膜中に欠陥が生じる要因は、活性層領域１９である多結
晶シリコン膜と、その下層の酸化シリコン膜界面近傍で
の不完全な結合が原因である。

【００４４】多結晶シリコン膜と酸化シリコン膜との界
面で酸素と結合しているシリコン結合は、安定な酸化シ
リコン膜の結合に置換して起こる。このため、非晶質シ
リコン膜から多結晶シリコン膜に変換する際に歪を生じ
てしまう。

【００４５】一方、本発明のように、絶縁膜１３と活性
層領域１９との間に酸窒化シリコン膜１５を介在させる
ことによって、活性層領域１９である多結晶シリコン膜
と酸化シリコン膜界面では、中間層が形成されることに
なる。

【００４６】この中間層である酸窒化シリコン膜１５
は、化学量論的に酸化シリコン膜に比べてシリコンを過
剰に含むものである。このために、活性層領域１９であ
る多結晶シリコン膜との界面は、酸窒化シリコン膜１５
から組成が連続的に変化し、安定な界面を形成する。

【００４７】つぎに、図４に示す電界効果型薄膜トラン
ジスタの構造を形成するための製造方法について、図１
から図４の断面図を用いて説明する。

【００４８】まずはじめに、図１に示すように、単結晶
シリコンからなる基板１１を、温度１１００℃、酸素と
水素との混合ガス雰囲気中での時間１００分の酸化処理
によって、絶縁膜１３として膜厚５００ｎｍの酸化シリ
コン膜を形成する。

【００４９】つぎに、絶縁膜１３として形成した酸化シ
リコン膜の上部に、膜厚１５ｎｍの酸窒化シリコン膜１
５を形成する。

【００５０】この酸窒化シリコン膜１５の形成は、化学
的気相成長法により、７００℃の温度で、反応ガスとし
て、モノシラン（ＳｉＨ₄ ）と亜酸化窒素（Ｎ₂ Ｏ）と
アンモニア（ＮＨ₃ ）との混合気体雰囲気中で行う。

【００５１】その後、圧力０．３Ｔｏｒｒの減圧下の条
件での化学的気相成長法を用いて、温度５７０℃、反応
ガスとしてシラン系気体を用いて、非晶質シリコン膜か
らなる活性層材料１７を膜厚３００ｎｍで形成する。

【００５２】その後、活性層材料１７である非晶質シリ
コン膜から、活性層領域１９である多結晶シリコン膜に
変換するための熱処理を行う。

【００５３】この熱処理は、第１段階として毎分２００
０ｃｃの流量の窒素雰囲気中で、温度５７０℃の条件で
１２時間の熱処理を行う。その後引き続き連続して、第
２段階として温度１０００℃の熱処理を２時間行う。す
なわち、高温と低温との２段階の熱処理を、連続して行
う。

【００５４】まずはじめの、温度５７０℃の熱処理によ
って、形成した非晶質シリコン膜の粒径拡大を図り、そ
れと同時に、非晶質シリコン膜の粒径を揃え、多結晶シ
リコン膜へ変換させる。そして、その後の温度１０００
℃の熱処理で、多結晶シリコン膜の欠陥を低減させてい
る。

【００５５】前述のように酸窒化シリコン膜１５は、化
学量論的に酸化シリコン膜に比べてシリコンを過剰に含
むものである。このために、活性層領域１９である多結
晶シリコン膜との界面は、酸窒化シリコン膜１５から組
成が連続的に変化し、安定な界面を形成する。

【００５６】この結果、酸窒化シリコン膜１５と活性層
領域１９両者の界面は安定化する。このため酸窒化シリ
コン膜１５と活性層領域１９とは連続膜となり、活性層
領域１９の欠陥が減少し、活性層領域１９の膜質が向上
する。

【００５７】これらのことは、窒素雰囲気中での熱処理
後における、本発明と従来技術との界面状態を観察する
と、その差が明かになる。すなわち、従来技術である非
晶質シリコン膜から変換した多結晶シリコン膜と酸化シ
リコン膜との界面と、本発明である非晶質シリコン膜か
ら変換した多結晶シリコン膜と酸窒化シリコン膜１５と
の界面状態を比較すると明らかになる。

【００５８】この本発明と従来の技術とにおける界面状
態を、断面ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）写真によって観
察した。

【００５９】従来技術である図１２に示すような基板１
１に形成する絶縁膜１３上に活性層領域１９を形成した
断面観察では、活性層領域１９である非晶質シリコン膜
から変換した多結晶シリコン膜と、絶縁膜１３として形
成した酸化シリコン膜との界面には、空孔が生じ、多結
晶シリコン膜粒径間も離れ、欠陥を含む被膜が形成され
ていた。

【００６０】これに対して本発明の活性層領域１９と絶
縁膜１３との間に酸窒化シリコン膜１５を形成した断面
状態では、非晶質シリコン膜から変換した多結晶シリコ
ン膜と酸窒化シリコン膜１５との界面には、空孔は認め
られず、しかも多結晶シリコン膜は粒径の揃った緻密な
膜が形成されていることが観察できた。

【００６１】この本発明と従来技術における界面状態の
違いは、表面反応が起こる化学的気相成長法では、活性
層領域１９の下地になる膜の種類によって界面の状態が
変化し、しかも界面での初期反応は、後の窒素雰囲気中
での熱処理での多結晶化に大きく影響を与えることを示
している。

【００６２】結晶化した活性層領域１９の膜中に欠陥が
生じる要因は、非晶質シリコン膜から多結晶シリコン膜
に変換するときの体積変化と、活性層領域１９である多
結晶シリコン膜と酸化シリコン膜界面近傍での不完全な
結合とである。

【００６３】多結晶シリコン膜と酸化シリコン膜界面で
の酸素と結合しているシリコン結合は、安定な酸化シリ
コン膜の結合に置換して起こる。このため、従来技術で
は非晶質シリコン膜から多結晶シリコン膜に変換する際
に歪を生じてしまう。

【００６４】以上説明したように、酸窒化シリコン膜１
５を絶縁膜１３である酸化シリコン膜と活性層領域１９
となる非晶質シリコン膜間に介在させている。このこと
によって、本発明においては表面反応で起こる応力と被
膜全体の応力を緩和し、安定した界面と欠陥の少ない緻
密な多結晶シリコン膜からなる活性層領域１９を形成す
ることができる。

【００６５】つぎに図２に示すように、回転塗布法によ
って、全面にフォトレジスト（図示せず）を形成し、所
定のフォトマスクを用いて露光現像処理を行い、フォト
レジストをパターニングする。

【００６６】その後、このパターニングしたフォトレジ
ストをエッチングマスクに用いて多結晶シリコン膜から
なる活性層領域１９をエッチングして、多結晶シリコン
膜に変換した活性層領域１９を島状に形成する。この活
性層領域１９のパターニングは反応性イオンエッチング
装置を用いて、エッチングガスとして六フッ化イオウ
（ＳＦ₆ ）と酸素（Ｏ₂ ）との混合ガスを用いて行う。

【００６７】つぎに、酸素雰囲気中での酸化処理によっ
て、膜厚が１０ｎｍのゲート絶縁膜２１となる酸化シリ
コン膜を、活性層領域１９の表面に形成する。

【００６８】このゲート酸化膜２１を形成するための条
件は、酸素：窒素＝０．４：８．６の分圧比の雰囲気中
で、温度が１０００℃、時間４５分で酸化処理を行う。

【００６９】つぎに図３に示すように、ゲート電極２３
の材料であるポリシリコン膜を膜厚３５０ｎｍの厚さで
形成する。このポリシリコン膜は、温度が６１０℃で、
反応ガスとしてモノシラン（ＳｉＨ₄ ）雰囲気中での化
学的気相成長法によって形成する。

【００７０】つぎに、フォトレジスト（図示せず）をエ
ッチングマスクに用いて、ゲート電極２３の材料である
ポリシリコン膜をパターニングし、ゲート電極２３を形
成する。このゲート電極材料２３であるポリシリコン膜
のパターニングは、反応性イオンエッチング装置を用い
て、六フッ化イオウ（ＳＦ₆ ）と酸素（Ｏ₂ ）との混合
ガスをエッチングガスに用いて行う。

【００７１】その後、酸素雰囲気中での酸化処理によっ
て、ゲート電極２３の表面に酸化シリコン膜であるマス
ク酸化膜２９を膜厚１５ｎｍ形成する。

【００７２】その後、不純物として¹¹Ｂ⁺ イオンを、打
ち込みエネルギー２５ＫｅＶ、イオン打ち込み量３×１
０¹⁵ａｔｏｍｓ／ｃｍ² の条件でイオン注入を行い、ゲ
ート電極２３に整合する領域の活性層領域１９にソース
領域２５とドレイン領域２７とを形成する。

【００７３】なおソース領域２５とドレイン領域２７の
形成と、マスク酸化膜２９との形成順序は上記説明の順
序と逆でもよい。すなわち、ソース領域２５とドレイン
領域２７との形成後に、マスク酸化膜２９を形成しても
よい。

【００７４】ここでマスク酸化膜２９は、後工程で形成
する層間絶縁膜３１中に含まれる不純物が、ゲート電極
２３下に拡散して、薄膜トランジスタの閾値電圧が変動
することを抑止する役割をもつ。

【００７５】その後、図４に示すように、膜厚が４００
ｎｍ程度のリンとボロンとを含む酸化シリコン膜からな
る層間絶縁膜３１を化学的気相成長法により形成する。
その後、フォトレジストをエッチングマスクに用いて、
層間絶縁膜３１にコンタクトホール３３を形成する。

【００７６】さらにその後、アルミニウムからなる配線
３５材料をスパッタリング法により膜厚８００ｎｍ程度
で形成し、その後、フォトレジストをエッチングマスク
に用いて配線３５をパターニングする。

【００７７】その後、閾値電圧を安定化させるために、
水素雰囲気中で、温度３８０℃、時間２５分の熱処理を
行い、つづいて、同じ温度の３８０℃で、雰囲気ガスを
変えて、窒素雰囲気中で時間１５分の熱処理を連続して
行う。

【００７８】上記の構造および製造方法で得られた導電
型がＰ型の電界効果型薄膜トランジスタにおける、ゲー
ト長に対するサブスレッショルド係数の関係を、図５の
グラフに示す。

【００７９】この図５のグラフにおいては、電界効果型
の薄膜トランジスタの特性比較のために、本発明の実施
例の特性を白丸印で示し、従来例の特性を黒丸印で示
す。

【００８０】従来例は図１２の断面図に示す構造もので
あり、その製造方法における熱履歴は本発明の実施例と
同じである。

【００８１】ここで、図５の横軸のゲート長とは、図４
に示すソース領域２５とドレイン領域２７との間の距離
であるチャネル方向の長さとする。

【００８２】このサブスレッショルド係数は、ドレイン
電圧をマイナス２Ｖとし、ドレイン電流が１桁増加する
のに必要なゲート電圧をもってその直線部分の最大傾斜
とする。

【００８３】本発明の実施例では、サブスレッショルド
係数は１６０ｍＶ／桁と、従来例の２５０ｍＶ／桁に比
べて３５％程度の低減が図れている。

【００８４】さらにまた、移動度についても従来例では
２５ｃｍ² ／ＶＳであったのが、本発明の実施例では６
０ｃｍ² ／ＶＳと２倍以上の値が得られている。さら
に、接合リーク電流は１桁以上の低減が図られている。

【００８５】この特性向上の要因は、前述したように、
活性層領域１９の多結晶シリコン膜と下地となる膜との
界面状態が、電界効果型薄膜トランジスタのデバイスの
特性に影響していることを示している。

【００８６】活性層領域１９である多結晶シリコン膜の
下層が酸化シリコン膜の従来例は、窒素雰囲気中での熱
処理終了後、膜応力と酸化シリコン膜との界面の不安定
性から欠陥を含む膜となり、それが活性層領域１９とし
て形成されている。

【００８７】一方、活性層領域１９である多結晶シリコ
ン膜の下層が酸窒化シリコン膜１５である本発明の実施
例では、膜応力の低減および膜の緻密化が起こって、キ
ャリアの表面散乱が減少するため、デバイス特性が向上
する。

【００８８】なお以上説明した本発明の実施例では、導
電型がＰ型の電界効果型薄膜トランジスタについて説明
したが、導電型がＮ型の電界効果型の薄膜トランジスタ
についても、本発明の構造と製造方法とを採用すれば、
以上の説明と同様にデバイス特性の向上を図ることが可
能となる。

【００８９】つぎに図６を用いて本発明の他の実施例に
おける電界効果型の薄膜トランジスタ構造と製造方法と
を説明する。

【００９０】図６の断面図に示す実施例においては、基
板１１上に直接、酸窒化シリコン膜１５を設けている。
なお酸窒化シリコン膜１５の膜厚は、３００ｎｍ程度の
膜厚とする。

【００９１】基板１１上に絶縁膜を介することなく、直
接、酸窒化シリコン膜１５を設ける点が、図１から図５
を用いて説明した実施例との相違点である。この相違点
以外の構成は、図１から図５を用いて説明した実施例と
同じであるので、構造と製造方法との詳細な説明は省略
する。

【００９２】この図６を用いて説明した電界効果型薄膜
トランジスタにおいても、化学量論的に酸化シリコン膜
に比べ、シリコンを過剰に含有する酸窒化シリコン膜１
５上に活性層領域１９を形成している。

【００９３】このため、酸窒化シリコン膜１５と活性層
領域１９との両者の界面は安定化して連続膜となり、活
性層領域１９の欠陥が減少し、さらに活性層領域１９の
膜質は向上する。

【００９４】この結果、サブスレッショルド特性の向上
と、移動度の増加と、リーク電流の低減などを達成する
ことが可能となり、優れたデバイス特性を有する電界効
果型薄膜トランジスタを実現することができる。

【００９５】なお以上の図１から図６を用いて説明した
実施例においては、基板１１として単結晶シリコンを用
いた例で説明したが、基板１１としては単結晶シリコン
以外に、石英ガラスやサファイアも適用可能である。

【００９６】つぎに、本発明の他の実施例における半導
体集積回路装置およびその製造方法で、活性層領域１９
が単結晶シリコン膜の場合について、図７から図１０の
断面図を用いて具体的に説明する。まずはじめに、半導
体集積回路装置の構造を、図１０の断面図を用いて説明
する。

【００９７】図１０に示すように、単結晶シリコンから
なるシリコン基板３９の上に絶縁膜１３を設け、その絶
縁膜１３上に酸窒化シリコン膜１５を設ける。そしてこ
の酸窒化シリコン膜１５上に単結晶シリコン膜からなる
活性層領域１９を設ける。

【００９８】さらに、この活性層領域１９の表面にゲー
ト絶縁膜２１を設ける。そしてさらに、ゲート絶縁膜２
１上部に設けるゲート電極２３の整合する領域の活性層
領域１９に、ソース領域２５とドレイン領域２７とを備
える。

【００９９】活性層領域１９が単結晶シリコン膜の場合
も、前述のように格子の規則性がない酸化シリコン膜上
に直接形成すると、両者の界面では応力を受け、単結晶
シリコン膜からなる活性層領域１９は、不規則に配列し
た転移を含むことになる。

【０１００】図１０を用いて説明する本発明の実施例で
も、活性層領域１９と絶縁膜である酸化シリコン膜との
間に、化学量論的に酸化シリコン膜に比べてシリコンを
過剰に含有する酸窒化シリコン膜１５を介在させてい
る。

【０１０１】このことにより、活性層領域１９である単
結晶シリコン膜と酸窒化シリコン膜１５との界面は、酸
窒化シリコン膜１５から組成が連続的に変化し、安定な
界面を形成することができる。

【０１０２】さらに、絶縁膜１３と活性層領域１９との
間に酸窒化シリコン膜１５を介在させることによって、
欠陥の少ない活性層領域１９を形成することができる。

【０１０３】つぎに、図１０に示す電界効果型薄膜トラ
ンジスタ構造を形成するための製造方法について、図７
から図１０の断面図を用いてを用いて説明する。

【０１０４】まず図７に示すように、単結晶シリコンか
らなるシリコン基板３９に酸化シリコン膜からなる絶縁
膜１３を膜厚５００ｎｍで形成する。

【０１０５】この絶縁膜１３は、温度１１００℃、酸素
と水素の混合気体雰囲気中での時間１００分の酸化処理
により、絶縁膜１３として酸化シリコン膜を形成する。

【０１０６】つぎに、絶縁膜１３として形成した酸化シ
リコン膜の上部に、膜厚１５ｎｍの酸窒化シリコン膜１
５を形成する。

【０１０７】この酸窒化シリコン膜１５の形成は、温度
が７００℃、モノシランと亜酸化窒素とアンモニアとの
反応ガスからなる混合気体雰囲気中で、化学的気相成長
法を用いて行う。

【０１０８】その後、酸窒化シリコン膜１５上に、回転
塗布法によりフォトレジストを全面に形成し、所定のフ
ォトマスクを用いて露光処理と、現像処理とを行い、こ
のフォトレジストをシード領域３９に対応する開口を形
成するようにパターニングする。

【０１０９】その後、このパターニングしたフォトレジ
ストをエッチングマスクに用いて、酸窒化シリコン膜１
５と絶縁膜１３とをパターニングして、シリコン基板３
９が露出したシード領域３７を形成する。

【０１１０】この酸窒化シリコン膜１５のエッチング
は、四フッ化炭素（ＣＦ₄ ）と三フッ化炭化臭素（ＣＢ
ｒＦ₃ ）とヘリュウム（Ｈｅ）と酸素（Ｏ₂ ）とからな
るエッチングガスの混合気体雰囲気中で、圧力が１００
ｍＴｏｒｒで、電力が５０Ｗで行い、シード領域３７の
酸窒化シリコン膜１５を除去する。

【０１１１】その後、シード領域３７の絶縁膜１３であ
る酸化シリコン膜を、フッ酸系水溶液でエッチング除去
する。その結果、シード領域３７のシリコン基板３９表
面を露出させる。

【０１１２】続いて、減圧の化学的気相成長装置にて、
圧力１×１０^-5Ｔｏｒｒ程度、真空引きした後に、塩素
（Ｃｌ₂ ）と水素（Ｈ₂ ）の混合気体を装置内に導入し
て、圧力０．３ｍＴｏｒｒ、温度５７０℃の条件下で、
シード領域３７を形成したシリコン基板３９を装置内で
１０分間保持し、シード領域３７表面の清浄化処理を行
う。

【０１１３】この清浄化処理により、シード領域３７の
シリコン基板３９の表面は、エッチングされ、清浄な単
結晶シリコンを有するシリコン基板３９の表面が露出す
る。

【０１１４】清浄化処理後、図８に示すように、大気中
に取り出すことなく連続して同一の化学的気相成長装置
を用いて、５７０℃の温度で、圧力０．３Ｔｏｒｒで、
反応ガスとしてモノシランガス（ＳｉＨ₄ ）を用いて、
活性層材料１７となる非晶質シリコン膜を膜厚３００ｎ
ｍで形成する。

【０１１５】その後、毎分２０００ｃｃの流量の窒素雰
囲気中で、温度５７０℃の条件下で１０時間の熱処理を
行い、その後引き続き連続して１０００℃の熱処理を２
時間行う。すなわち、５７０℃と１０００℃との２段階
の温度の熱処理を行う。

【０１１６】この熱処理を行うことによって、シリコン
の原子と原子との間の結合距離や結合角が揺らいだ状態
である非晶質シリコン膜は、結晶としての原子間配置を
有する単結晶のシリコン基板３９を種結晶として、両者
の界面において粒子の移動や再配置により結晶連続膜へ
と成長し、単結晶シリコン膜に変換する。この結果、単
結晶シリコン膜からなる活性層領域１９を形成すること
ができる。

【０１１７】従来例のように、絶縁膜１３である酸化シ
リコン膜上に活性層領域１９を形成する場合に比べて、
本発明のように酸窒化シリコン膜１５上に活性層領域１
９を形成したものは、シード領域３７の端部からシリコ
ン基板３９に水平な方向に、単結晶シリコン膜の成長す
る距離が延長することが確認できた。

【０１１８】ここでは、図１３に示すように面方位（１
００）の単結晶シリコンからなるシリコン基板３９に、
〈１１０〉ファセットに対して４５°傾けた〈１００〉
方向にシード領域３７をパターニングしている。

【０１１９】従来例で説明したように、絶縁膜１３であ
る酸化シリコン膜と活性層領域１９との界面では、化学
的な反応はほとんどない。このため、絶縁膜１３上の活
性層領域１９を単結晶シリコン膜に変換させる際に、
｛１１０｝面成長過程で、成長速度の遅い｛１１１｝面
が界面付近の応力と結合の不整合から発生し、シリコン
基板３９と水平の方向への成長を抑制する。

【０１２０】一方、本発明のように活性層領域１９と酸
窒化シリコン膜１５との界面を安定化させることで、
｛１１１｝面の発生を遅らせることが可能となる。この
結果、シリコン基板３９の水平方向に｛１１０｝面の成
長する距離を延長させることができる。

【０１２１】つぎに図９に示すように、活性層領域１９
の上に、回転塗布法によりフォトレジスト（図示せず）
を全面に形成し、所定のフォトマスクを用いて露光処理
と、現像処理とを行い、このフォトレジストを活性層領
域１９が残るようにパターニングする。

【０１２２】その後、このパターニングしたフォトレジ
ストをエッチングマスクに用いて、活性層領域１９をパ
ターニングし、島状に分離した活性層領域１９を形成す
る。

【０１２３】この活性層領域１９である単結晶シリコン
膜のパターニングは、反応性イオンエッチング装置を用
いて、六フッ化イオウ（ＳＦ₆ ）と酸素（Ｏ₂ ）との混
合ガスをエッチングガスに用いて行う。

【０１２４】つぎに、酸素雰囲気中での酸化処理によっ
て、ゲート絶縁膜２１となる酸化シリコン膜を、活性層
領域１９の表面に、１０ｎｍの膜厚で形成する。

【０１２５】このゲート酸化膜２１を形成するための条
件は、酸素：窒素＝０．４：８．６の分圧比の雰囲気中
で、温度が１０００℃、時間４５分で酸化処理を行う。

【０１２６】つぎに、ゲート電極２３の材料であるポリ
シリコン膜を、膜厚３５０ｎｍの厚さで形成する。この
ポリシリコン膜は、温度６１０℃、反応ガスとしてモノ
シラン雰囲気中での化学的気相成長法により形成する。

【０１２７】つぎにゲート電極２３材料であるポリシリ
コン膜上に、回転塗布法によりフォトレジスト（図示せ
ず）を全面に形成し、所定のフォトマスクを用いて露光
処理と、現像処理とを行い、このフォトレジストをゲー
ト電極２３が残るようにパターニングする。

【０１２８】つぎに、フォトレジストをエッチングマス
クに用いて、ゲート電極２３の材料であるポリシリコン
膜をパターニングし、ゲート電極２３を形成する。この
ゲート電極材料２３であるポリシリコン膜のパターニン
グは、反応性イオンエッチング装置を用いて、六フッ化
イオウ（ＳＦ₆ ）と酸素（Ｏ₂ ）との混合ガスをエッチ
ングガスに用いて行う。

【０１２９】その後、酸素雰囲気中での酸化処理によっ
て、ゲート電極２３の表面に酸化シリコン膜であるマス
ク酸化膜２９を膜厚１５ｎｍ形成する。なおこのマスク
酸化膜２９は形成しなくてもよい。

【０１３０】その後、¹¹Ｂ⁺ イオンを、打ち込みエネル
ギーが２５ＫｅＶ、イオン注入量が３×１０¹⁵ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ² の条件でイオン注入を行い、ゲート電極２３
に整合する活性層領域１９にソース領域２５およびドレ
イン領域２７を形成する。

【０１３１】なおソース領域２５とドレイン領域２７の
形成と、マスク酸化膜２９との形成順序は上記の説明の
順序と逆でもよい。すなわち、ソース領域２５とドレイ
ン領域２７とをゲート電極２３と整合する活性層領域１
９に形成後に、マスク酸化膜２９を形成してもよい。

【０１３２】その後は図１０に示すように、図１から図
４を用いて説明した実施例と同様な処理工程をおこなっ
て、層間絶縁膜３１を形成し、さらに層間絶縁膜３１に
コンタクトホール３３形成後、シリコンと銅とを含むア
ルミニウムからなる配線３５を形成する。

【０１３３】その後、水素雰囲気中の温度３８０℃、時
間２５分の熱処理を行い、引き続いて、同じ温度の３８
０℃で、雰囲気ガスを変えて、窒素雰囲気中で温度１５
分の熱処理を行い、図１０に示すような構造の電界効果
型薄膜トランジスタを得ることができる。

【０１３４】以上のような処理工程によって、単結晶シ
リコン膜からなる活性層領域１９に作製した電界効果型
薄膜トランジスタについて、先の実施例と同様な評価を
行なった。

【０１３５】その結果、活性層領域１９が多結晶シリコ
ン膜の場合と同様に、サブスレッショルド特性の向上
と、移動度の増加と、リーク電流の低減との特性の向上
を図ることができた。

【０１３６】図１から図４を用いて説明した実施例と同
様に、図７から図１０を用いて説明した実施例でも、導
電型がＰ型の電界効果型薄膜トランジスタだけでなく、
Ｎ型の導電型の電界効果型薄膜トランジスタについて
も、本発明の構造と製造方法とを適用すれば、以上の説
明と同様にデバイス特性の向上を図ることができる。

【０１３７】つぎに図１１を用いて本発明の他の実施例
における電界効果型の薄膜トランジスタ構造と製造方法
とを説明する。

【０１３８】図１１の断面図に示す実施例においては、
シリコン基板３９上に直接、酸窒化シリコン膜１５を設
けている。なおこのときの酸窒化シリコン膜１５の膜厚
は、３００ｎｍ程度とする。

【０１３９】シリコン基板３９上に絶縁膜を設けること
なく、直接、酸窒化シリコン膜１５を形成する点が、図
７から図１０を用いて説明した実施例との相違点であ
る。この相違点以外の構成は、図７から図１０を用いて
説明した実施例と同じであるので、構造と製造方法との
詳細な説明は省略する。

【０１４０】この図１１を用いて説明した電界効果型薄
膜トランジスタにおいても、化学量論的に酸化シリコン
膜に比べ、シリコンを過剰に含有する酸窒化シリコン膜
１５上に活性層領域１９を形成している。

【０１４１】このため、酸窒化シリコン膜１５と活性層
領域１９との両者の界面は安定化して連続膜となり、単
結晶シリコンからなる活性層領域１９の欠陥が減少し、
さらに活性層領域１９の膜質は向上する。

【０１４２】この結果、サブスレッショルド特性の向上
と、移動度の増加と、リーク電流の低減などを達成する
ことが可能となり、優れたデバイス特性を有する電界効
果型薄膜トランジスタを実現することができる。

【０１４３】

【発明の効果】以上の説明で明かなように、本発明の半
導体集積回路装置の構造とその製造方法とにおいては、
活性層領域の下層に、酸窒化シリコン膜を設けている。

【０１４４】このことによって、活性層領域と酸窒化シ
リコン膜との両者間の界面反応を安定化させ、欠陥の少
ない活性層領域を得ることができる。

【０１４５】この結果、サブスレッショルド特性の向上
や、移動度の増加や、リーク電流の低減など優れたデバ
イス特性を有する電界効果型薄膜トランジスタを実現す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における半導体集積回路装置の
製造方法を示す断面図である。

【図２】本発明の実施例における半導体集積回路装置の
製造方法を示す断面図である。

【図３】本発明の実施例における半導体集積回路装置の
製造方法を示す断面図である。

【図４】本発明の実施例における半導体集積回路装置の
構造とその製造方法とを示す断面図である。

【図５】本発明の実施例で得た半導体集積回路装置およ
び製造方法を用いて作製した導電型がＰ型の電界効果型
薄膜トランジスタと、従来技術で作製した導電型がＰ型
の電界効果型薄膜トランジスタとのゲート長に対するサ
ブスレッショルド係数との特性を示すグラフである。

【図６】本発明の実施例における半導体集積回路装置の
構造とその製造方法とを示す断面図である。

【図７】本発明の実施例における半導体集積回路装置の
製造方法を示す断面図である。

【図８】本発明の実施例における半導体集積回路装置の
製造方法を示す断面図である。

【図９】本発明の実施例における半導体集積回路装置の
製造方法を示す断面図である。

【図１０】本発明の実施例における半導体集積回路装置
の構造とその製造方法とを示す断面図である。

【図１１】本発明の実施例における半導体集積回路装置
の構造とその製造方法とを示す断面図である。

【図１２】従来例における半導体集積回路装置の構造と
その製造方法とを示す断面図である。

【図１３】固相成長法を説明するための平面図である。

【符号の説明】

１１基板１３絶縁膜１５酸窒化シリコン膜１９活性層領域２３ゲート電極２５ソース領域２７ドレイン領域３７シード領域３９シリコン基板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に設ける絶縁膜と、絶縁膜上に設
ける酸窒化シリコン膜と、酸窒化シリコン膜上に設ける
多結晶シリコン膜からなる活性層領域と、活性層領域表
面に設けるゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜の上部に設け
るゲート電極と、ゲート電極に整合する領域の活性層領
域に設けるソース領域とドレイン領域とを備えることを
特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項２】基板上に設ける酸化シリコン膜からなる
絶縁膜と、酸化シリコン膜からなる絶縁膜上に設ける酸
窒化シリコン膜と、酸窒化シリコン膜上に設ける多結晶
シリコン膜からなる活性層領域と、活性層領域表面に設
けるゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜の上部に設けるゲー
ト電極と、ゲート電極に整合する領域の活性層領域に設
けるソース領域とドレイン領域とを備えることを特徴と
する半導体集積回路装置。
【請求項３】基板上に設ける絶縁膜と、絶縁膜上に設
ける酸窒化シリコン膜と、酸窒化シリコン膜上に設ける
多結晶シリコン膜からなる活性層領域と、活性層領域表
面に設けるゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜の上部に設け
るゲート電極と、ゲート電極の表面に設けるマスク酸化
膜と、ゲート電極に整合する領域の活性層領域に設ける
ソース領域とドレイン領域と、コンタクトホールを有す
る層間絶縁膜と、コンタクトホールを介して接続する配
線とを備えることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項４】基板上に設ける酸化シリコン膜からなる
絶縁膜と、酸化シリコン膜からなる絶縁膜上に設ける酸
窒化シリコン膜と、酸窒化シリコン膜上に設ける多結晶
シリコン膜からなる活性層領域と、活性層領域表面に設
けるゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜の上部に設けるゲー
ト電極と、ゲート電極の表面に設けるマスク酸化膜と、
ゲート電極に整合する領域の活性層領域に設けるソース
領域とドレイン領域と、コンタクトホールを有する層間
絶縁膜と、コンタクトホールを介して接続する配線とを
備えることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項５】基板上に絶縁膜を形成し、絶縁膜上に酸
窒化シリコン膜を形成し、全面に非晶質シリコン膜から
なる活性層材料を形成する工程と、窒素雰囲気中で熱処
理を行い非晶質シリコン膜を多結晶シリコン膜に変換し
て活性層領域を形成し、活性層領域を島状に分離し、活
性層領域の表面にゲート絶縁膜を形成し、ゲート電極を
形成する工程と、ゲート電極に整合する活性層領域に不
純物を導入してソース領域とドレイン領域とを形成し、
層間絶縁膜を形成し、層間絶縁膜にコンタクトホールを
形成し、配線を形成する工程とを有することを特徴とす
る半導体集積回路装置の製造方法。
【請求項６】基板上に絶縁膜を形成し、絶縁膜上に酸
窒化シリコン膜を形成し、全面に非晶質シリコン膜から
なる活性層材料を形成する工程と、窒素雰囲気中で低温
と高温との２段階の熱処理を行い非晶質シリコン膜を多
結晶シリコン膜に変換して活性層領域を形成し、活性層
領域を島状に分離し、活性層領域表面にゲート絶縁膜を
形成し、ゲート電極を形成する工程と、ゲート電極に整
合する活性層領域に不純物を導入してソース領域とドレ
イン領域とを形成し、層間絶縁膜を形成し、層間絶縁膜
にコンタクトホールを形成し、配線を形成する工程とを
有することを特徴とする半導体集積回路装置の製造方
法。
【請求項７】基板上に絶縁膜を形成し、絶縁膜上に酸
窒化シリコン膜を形成し、全面に非晶質シリコン膜から
なる活性層材料を形成する工程と、窒素雰囲気中で熱処
理を行って非晶質シリコン膜を多結晶シリコン膜に変換
して活性層領域を形成し、活性層領域を島状に分離し、
活性層領域表面にゲート絶縁膜を形成し、ゲート電極を
形成し、酸化処理を行いゲート電極の表面にマスク酸化
膜を形成する工程と、ゲート電極に整合する活性層領域
に不純物を導入してソース領域とドレイン領域とを形成
し、層間絶縁膜を形成し、層間絶縁膜にコンタクトホー
ルを形成し、配線を形成する工程とを有することを特徴
とする半導体集積回路装置の製造方法。
【請求項８】基板上に絶縁膜を形成し、絶縁膜上に酸
窒化シリコン膜を形成し、全面に非晶質シリコン膜から
なる活性層材料を形成する工程と、窒素雰囲気中で低温
と高温との２段階の熱処理を行い非晶質シリコン膜を多
結晶シリコン膜に変換して活性層領域を形成し、活性層
領域を島状に分離し、活性層領域表面にゲート絶縁膜を
形成し、ゲート電極を形成し、酸化処理を行いゲート電
極の表面にマスク酸化膜を形成する工程と、ゲート電極
に整合する活性層領域に不純物を導入してソース領域と
ドレイン領域を形成し、層間絶縁膜を形成し、層間絶縁
膜にコンタクトホールを形成し、配線を形成する工程と
を有することを特徴とする半導体集積回路装置の製造方
法。
【請求項９】基板上に絶縁膜を形成し、絶縁膜上に酸
窒化シリコン膜を形成し、全面に非晶質シリコン膜から
なる活性層材料を形成する工程と、窒素雰囲気中で熱処
理を行って非晶質シリコン膜を多結晶シリコン膜に変換
して活性層領域を形成し、活性層領域を島状に分離し、
活性層領域表面にゲート絶縁膜を形成し、ゲート電極を
形成し、ゲート電極に整合する活性層領域に不純物を導
入してソース領域とドレイン領域とを形成し、酸化処理
を行いゲート電極の表面にマスク酸化膜を形成する工程
と、層間絶縁膜を形成し、層間絶縁膜にコンタクトホー
ルを形成し、配線を形成する工程とを有することを特徴
とする半導体集積回路装置の製造方法。
【請求項１０】基板上に絶縁膜を形成し、絶縁膜上に
酸窒化シリコン膜を形成し、全面に非晶質シリコン膜か
らなる活性層材料を形成する工程と、窒素雰囲気中で低
温と高温との２段階の熱処理を行い非晶質シリコン膜を
多結晶シリコン膜に変換して活性層領域を形成し、活性
層領域を島状に分離し、活性層領域表面にゲート絶縁膜
を形成し、ゲート電極を形成し、ゲート電極に整合する
活性層領域に不純物を導入してソース領域とドレイン領
域を形成し、酸化処理を行いゲート電極の表面にマスク
酸化膜を形成する工程と、層間絶縁膜を形成し、層間絶
縁膜にコンタクトホールを形成し、配線を形成する工程
とを有することを特徴とする半導体集積回路装置の製造
方法。
【請求項１１】基板上に設ける酸窒化シリコン膜と、
酸窒化シリコン膜上に設ける多結晶シリコン膜からなる
活性層領域と、活性層領域表面に設けるゲート絶縁膜
と、ゲート絶縁膜の上部に設けるゲート電極と、ゲート
電極に整合する領域の活性層領域に設けるソース領域と
ドレイン領域と、コンタクトホールを有する層間絶縁膜
と、コンタクトホールを介して接続する配線とを備える
ことを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項１２】基板上に設ける酸窒化シリコン膜と、
酸窒化シリコン膜上に設ける多結晶シリコン膜からなる
活性層領域と、活性層領域表面に設けるゲート絶縁膜
と、ゲート絶縁膜の上部に設けるゲート電極と、ゲート
電極の表面に設けるマスク酸化膜と、ゲート電極に整合
する領域の活性層領域に設けるソース領域とドレイン領
域と、コンタクトホールを有する層間絶縁膜と、コンタ
クトホールを介して接続する配線とを備えることを特徴
とする半導体集積回路装置。
【請求項１３】基板上に酸窒化シリコン膜を形成し、
全面に非晶質シリコン膜からなる活性層材料を形成する
工程と、窒素雰囲気中で熱処理を行って非晶質シリコン
膜を多結晶シリコン膜に変換して活性層領域を形成し、
活性層領域を島状に分離し、活性層領域表面にゲート絶
縁膜を形成し、ゲート電極を形成する工程と、ゲート電
極に整合する活性層領域に不純物を導入してソース領域
とドレイン領域とを形成し、層間絶縁膜を形成し、層間
絶縁膜にコンタクトホールを形成し、配線を形成する工
程とを有することを特徴とする半導体集積回路装置の製
造方法。
【請求項１４】基板上に酸窒化シリコン膜を形成し、
全面に非晶質シリコン膜からなる活性層材料を形成する
工程と、窒素雰囲気中で低温と高温との２段階の熱処理
を行って非晶質シリコン膜を多結晶シリコン膜に変換し
て活性層領域を形成し、活性層領域を島状に分離し、活
性層領域の表面にゲート絶縁膜を形成し、ゲート電極を
形成する工程と、ゲート電極に整合する活性層領域に不
純物を導入してソース領域とドレイン領域とを形成し、
層間絶縁膜を形成し、層間絶縁膜にコンタクトホールを
形成し、配線を形成する工程とを有することを特徴とす
る半導体集積回路装置の製造方法。
【請求項１５】基板上に酸窒化シリコン膜を形成し、
全面に非晶質シリコン膜からなる活性層材料を形成する
工程と、窒素雰囲気中で熱処理を行い非晶質シリコン膜
を多結晶シリコン膜に変換して活性層領域を形成し、活
性層領域を島状に分離し、活性層領域表面にゲート絶縁
膜を形成し、ゲート電極を形成し、酸化処理を行いゲー
ト電極の表面にマスク酸化膜を形成する工程と、ゲート
電極に整合する活性層領域に不純物を導入してソース領
域とドレイン領域とを形成し、層間絶縁膜を形成し、層
間絶縁膜にコンタクトホールを形成し、配線を形成する
工程とを有することを特徴とする半導体集積回路装置の
製造方法。
【請求項１６】基板上に酸窒化シリコン膜を形成し、
全面に非晶質シリコン膜からなる活性層材料を形成する
工程と、窒素雰囲気中で低温と高温との２段階の熱処理
を行い非晶質シリコン膜を多結晶シリコン膜に変換して
活性層領域を形成し、活性層領域を島状に分離し、活性
層領域表面にゲート絶縁膜を形成し、ゲート電極を形成
し、酸化処理を行いゲート電極の表面にマスク酸化膜を
形成する工程と、ゲート電極に整合する活性層領域に不
純物を導入してソース領域とドレイン領域を形成し、層
間絶縁膜を形成し、層間絶縁膜にコンタクトホールを形
成し、配線を形成する工程とを有することを特徴とする
半導体集積回路装置の製造方法。
【請求項１７】基板上に酸窒化シリコン膜を形成し、
全面に非晶質シリコン膜からなる活性層材料を形成する
工程と、窒素雰囲気中で熱処理を行い非晶質シリコン膜
を多結晶シリコン膜に変換して活性層領域を形成し、活
性層領域を島状に分離し、活性層領域表面にゲート絶縁
膜を形成し、ゲート電極を形成し、ゲート電極に整合す
る活性層領域に不純物を導入してソース領域とドレイン
領域とを形成し、酸化処理を行いゲート電極の表面にマ
スク酸化膜を形成する工程と、層間絶縁膜を形成し、層
間絶縁膜にコンタクトホールを形成し、配線を形成する
工程とを有することを特徴とする半導体集積回路装置の
製造方法。
【請求項１８】基板上に絶縁膜を形成し、絶縁膜上に
酸窒化シリコン膜を形成し、全面に非晶質シリコン膜か
らなる活性層材料を形成する工程と、窒素雰囲気中で低
温と高温との２段階の熱処理を行い非晶質シリコン膜を
多結晶シリコン膜に変換して活性層領域を形成し、活性
層領域を島状に分離し、活性層領域表面にゲート絶縁膜
を形成し、ゲート電極を形成し、ゲート電極に整合する
活性層領域に不純物を導入してソース領域とドレイン領
域を形成し、酸化処理を行いゲート電極の表面にマスク
酸化膜を形成する工程と、層間絶縁膜を形成し、層間絶
縁膜にコンタクトホールを形成し、配線を形成する工程
とを有することを特徴とする半導体集積回路装置の製造
方法。
【請求項１９】シリコン基板上に設ける絶縁膜と、そ
の絶縁膜上に設ける酸窒化シリコン膜と、酸窒化シリコ
ン膜上に設ける単結晶シリコン膜からなる活性層領域
と、活性層領域表面に設けるゲート絶縁膜と、ゲート絶
縁膜の上部に設けるゲート電極と、ゲート電極に整合す
る領域の活性層領域に設けるソース領域とドレイン領域
と、コンタクトホールを有する層間絶縁膜と、コンタク
トホールを介して接続する配線とを備えることを特徴と
する半導体集積回路装置。
【請求項２０】シリコン基板の上に設ける酸化シリコ
ン膜からなる絶縁膜と、その酸化シリコン膜からなる絶
縁膜上に設ける酸窒化シリコン膜と、酸窒化シリコン膜
上に設ける単結晶シリコン膜からなる活性層領域と、活
性層領域表面に設けるゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜の
上部に設けるゲート電極と、ゲート電極に整合する領域
の活性層領域に設けるソース領域とドレイン領域と、コ
ンタクトホールを有する層間絶縁膜と、コンタクトホー
ルを介して接続する配線とを備えることを特徴とする半
導体集積回路装置。
【請求項２１】シリコン基板上に設ける絶縁膜と、そ
の絶縁膜上に設ける酸窒化シリコン膜と、酸窒化シリコ
ン膜上に設ける単結晶シリコン膜からなる活性層領域
と、活性層領域表面に設けるゲート絶縁膜と、ゲート絶
縁膜の上部に設けるゲート電極と、ゲート電極表面に設
けるマスク酸化膜と、ゲート電極に整合する領域の活性
層領域に設けるソース領域とドレイン領域と、コンタク
トホールを有する層間絶縁膜と、コンタクトホールを介
して接続する配線とを備えることを特徴とする半導体集
積回路装置。
【請求項２２】シリコン基板上に設け酸化シリコン膜
からなる絶縁膜と、酸化シリコン膜からなる絶縁膜上に
設ける酸窒化シリコン膜と、酸窒化シリコン膜上に設け
る単結晶シリコン膜からなる活性層領域と、活性層領域
表面に設けるゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜の上部に設
けるゲート電極と、ゲート電極表面に設けるマスク酸化
膜と、ゲート電極に整合する領域の活性層領域に設ける
ソース領域とドレイン領域と、コンタクトホールを有す
る層間絶縁膜と、コンタクトホールを介して接続する配
線とを備えることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項２３】シリコン基板上に絶縁膜を形成し、絶
縁膜上に酸窒化シリコン膜を形成する工程と、シード領
域の酸窒化シリコン膜と絶縁膜とを除去し、シリコン基
板表面が露出したシード領域の清浄化処理を行い、全面
に非晶質シリコン膜からなる活性層材料を形成する工程
と、窒素雰囲気中で熱処理を行い非晶質シリコン膜を単
結晶シリコン膜に変換して活性層領域を形成する工程
と、活性層領域を島状に分離し、活性層領域表面にゲー
ト絶縁膜を形成する工程と、ゲート電極を形成し、ゲー
ト電極に整合する活性層領域にソース領域とドレイン領
域を形成する工程と、層間絶縁膜を形成し、層間絶縁膜
にコンタクトホールを形成し、配線を形成する工程とを
有することを特徴とする半導体集積回路装置の製造方
法。
【請求項２４】シリコン基板上に絶縁膜を形成し、絶
縁膜上に酸窒化シリコン膜を形成する工程と、シード領
域の酸窒化シリコン膜と絶縁膜とを除去し、シリコン基
板表面が露出したシード領域の清浄化処理を行い、全面
に非晶質シリコン膜からなる活性層材料を形成する工程
と、窒素雰囲気中で低温と高温との２段階の熱処理を行
って非晶質シリコン膜を単結晶シリコン膜に変換して活
性層領域を形成する工程と、活性層領域を島状に分離
し、活性層領域表面にゲート絶縁膜を形成する工程と、
ゲート電極を形成し、ゲート電極に整合する活性層領域
にソース領域とドレイン領域を形成する工程と、層間絶
縁膜を形成し、層間絶縁膜にコンタクトホールを形成
し、配線を形成する工程とを有することを特徴とする半
導体集積回路装置の製造方法。
【請求項２５】シリコン基板上に絶縁膜を形成し、絶
縁膜上に酸窒化シリコン膜を形成する工程と、シード領
域の酸窒化シリコン膜と絶縁膜とを除去し、シリコン基
板表面が露出したシード領域の清浄化処理を行い、全面
に非晶質シリコン膜からなる活性層材料を形成する工程
と、窒素雰囲気中で熱処理を行い非晶質シリコン膜を単
結晶シリコン膜に変換して活性層領域を形成する工程
と、活性層領域を島状に分離し、活性層領域表面にゲー
ト絶縁膜を形成する工程と、ゲート電極を形成し、酸化
処理を行いゲート電極表面にマスク酸化膜を形成し、ゲ
ート電極に整合する活性層領域にソース領域とドレイン
領域を形成する工程と、層間絶縁膜を形成し、層間絶縁
膜にコンタクトホールを形成し、配線を形成する工程と
を有することを特徴とする半導体集積回路装置の製造方
法。
【請求項２６】シリコン基板上に絶縁膜を形成し、絶
縁膜上に酸窒化シリコン膜を形成する工程と、シード領
域の酸窒化シリコン膜と絶縁膜とを除去し、シリコン基
板表面が露出したシード領域の清浄化処理を行い、全面
に非晶質シリコン膜からなる活性層材料を形成する工程
と、窒素雰囲気中で高温と低温との２段階の熱処理を行
い非晶質シリコン膜を単結晶シリコン膜に変換して活性
層領域を形成する工程と、活性層領域を島状に分離し、
活性層領域表面にゲート絶縁膜を形成する工程と、ゲー
ト電極を形成し、酸化処理を行いゲート電極表面にマス
ク酸化膜を形成する工程と、ゲート電極に整合する活性
層領域にソース領域とドレイン領域を形成し、層間絶縁
膜を形成し、層間絶縁膜にコンタクトホールを形成し、
配線を形成する工程とを有することを特徴とする半導体
集積回路装置の製造方法。
【請求項２７】シリコン基板上に絶縁膜を形成し、絶
縁膜上に酸窒化シリコン膜を形成する工程と、シード領
域の酸窒化シリコン膜と絶縁膜とを除去し、シリコン基
板表面が露出したシード領域の清浄化処理を行い、全面
に非晶質シリコン膜からなる活性層材料を形成する工程
と、窒素雰囲気中で熱処理を行って非晶質シリコン膜を
単結晶シリコン膜に変換して活性層領域を形成する工程
と、活性層領域を島状に分離し、活性層領域の表面にゲ
ート絶縁膜を形成する工程と、ゲート電極を形成し、ゲ
ート電極に整合する活性層領域にソース領域とドレイン
領域を形成する工程と、酸化処理を行ってゲート電極表
面にマスク酸化膜を形成し、層間絶縁膜を形成し、層間
絶縁膜にコンタクトホールを形成し、配線を形成する工
程とを有することを特徴とする半導体集積回路装置の製
造方法。
【請求項２８】シリコン基板上に絶縁膜を形成し、絶
縁膜上に酸窒化シリコン膜を形成する工程と、シード領
域の酸窒化シリコン膜と絶縁膜とを除去し、シリコン基
板表面が露出したシード領域の清浄化処理を行い、全面
に非晶質シリコン膜からなる活性層材料を形成する工程
と、窒素雰囲気中で低温と高温との２段階の熱処理を行
って非晶質シリコン膜を単結晶シリコン膜に変換して活
性層領域を形成する工程と、活性層領域を島状に分離
し、活性層領域表面にゲート絶縁膜を形成する工程と、
ゲート電極を形成し、ゲート電極に整合する活性層領域
にソース領域とドレイン領域を形成し、酸化処理を行い
ゲート電極表面にマスク酸化膜を形成する工程と、層間
絶縁膜を形成し、層間絶縁膜にコンタクトホールを形成
し、配線を形成する工程とを有することを特徴とする半
導体集積回路装置の製造方法。
【請求項２９】シリコン基板上に設ける酸窒化シリコ
ン膜と、酸窒化シリコン膜上に設ける単結晶シリコン膜
からなる活性層領域と、活性層領域表面に設けるゲート
絶縁膜と、ゲート絶縁膜の上部に設けるゲート電極と、
ゲート電極に整合する領域の活性層領域に設けるソース
領域とドレイン領域と、コンタクトホールを有する層間
絶縁膜と、コンタクトホールを介して接続する配線とを
備えることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項３０】シリコン基板上に設ける酸窒化シリコ
ン膜と、この酸窒化シリコン膜上に設ける単結晶シリコ
ン膜からなる活性層領域と、活性層領域表面に設けるゲ
ート絶縁膜と、ゲート絶縁膜の上部に設けるゲート電極
と、ゲート電極表面に設けるマスク酸化膜と、ゲート電
極に整合する領域の活性層領域に設けるソース領域とド
レイン領域と、コンタクトホールを有する層間絶縁膜
と、コンタクトホールを介して接続する配線とを備える
ことを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項３１】シリコン基板上に酸窒化シリコン膜を
形成する工程と、シード領域の酸窒化シリコン膜を除去
し、シリコン基板表面が露出したシード領域の清浄化処
理を行い、全面に非晶質シリコン膜からなる活性層材料
を形成する工程と、窒素雰囲気中で熱処理を行って非晶
質シリコン膜を単結晶シリコン膜に変換して活性層領域
を形成する工程と、活性層領域を島状に分離し、活性層
領域表面にゲート絶縁膜を形成する工程と、ゲート電極
を形成し、ゲート電極に整合する活性層領域にソース領
域とドレイン領域を形成する工程と、層間絶縁膜を形成
し、層間絶縁膜にコンタクトホールを形成し、配線を形
成する工程とを有することを特徴とする半導体集積回路
装置の製造方法。
【請求項３２】シリコン基板上に酸窒化シリコン膜を
形成する工程と、シード領域の酸窒化シリコン膜を除去
し、シリコン基板表面が露出したシード領域の清浄化処
理を行い、全面に非晶質シリコン膜からなる活性層材料
を形成する工程と、窒素雰囲気中で低温と高温との２段
階の熱処理を行って非晶質シリコン膜を単結晶シリコン
膜に変換して活性層領域を形成する工程と、活性層領域
を島状に分離し、活性層領域表面にゲート絶縁膜を形成
する工程と、ゲート電極を形成し、ゲート電極に整合す
る活性層領域にソース領域とドレイン領域を形成する工
程と、層間絶縁膜を形成し、層間絶縁膜にコンタクトホ
ールを形成し、配線を形成する工程とを有することを特
徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
【請求項３３】シリコン基板上に酸窒化シリコン膜を
形成する工程と、シード領域の酸窒化シリコン膜を除去
し、シリコン基板表面が露出したシード領域の清浄化処
理を行い、全面に非晶質シリコン膜からなる活性層材料
を形成する工程と、窒素雰囲気中で熱処理を行って非晶
質シリコン膜を単結晶シリコン膜に変換して活性層領域
を形成する工程と、活性層領域を島状に分離し、活性層
領域表面にゲート絶縁膜を形成する工程と、ゲート電極
を形成し、酸化処理を行いゲート電極表面にマスク酸化
膜を形成し、ゲート電極に整合する活性層領域にソース
領域とドレイン領域を形成する工程と、層間絶縁膜を形
成し、層間絶縁膜にコンタクトホールを形成し、配線を
形成する工程とを有することを特徴とする半導体集積回
路装置の製造方法。
【請求項３４】シリコン基板上に酸窒化シリコン膜を
形成する工程と、シード領域の酸窒化シリコン膜を除去
し、シリコン基板表面が露出したシード領域の清浄化処
理を行い、全面に非晶質シリコン膜からなる活性層材料
を形成する工程と、窒素雰囲気中で高温と低温との２段
階の熱処理を行って非晶質シリコン膜を単結晶シリコン
膜に変換して活性層領域を形成する工程と、活性層領域
を島状に分離し、活性層領域表面にゲート絶縁膜を形成
する工程と、ゲート電極を形成し、酸化処理を行いゲー
ト電極表面にマスク酸化膜を形成する工程と、ゲート電
極に整合する活性層領域にソース領域とドレイン領域を
形成し、層間絶縁膜を形成し、層間絶縁膜にコンタクト
ホールを形成し、配線を形成する工程とを有することを
特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
【請求項３５】シリコン基板上に酸窒化シリコン膜を
形成する工程と、シード領域の酸窒化シリコン膜を除去
し、シリコン基板表面が露出したシード領域の清浄化処
理を行い、全面に非晶質シリコン膜からなる活性層材料
を形成する工程と、窒素雰囲気中で熱処理を行って非晶
質シリコン膜を単結晶シリコン膜に変換して活性層領域
を形成する工程と、活性層領域を島状に分離し、活性層
領域表面にゲート絶縁膜を形成する工程と、ゲート電極
を形成し、ゲート電極に整合する活性層領域にソース領
域とドレイン領域を形成する工程と、酸化処理を行って
ゲート電極表面にマスク酸化膜を形成し、層間絶縁膜を
形成し、層間絶縁膜にコンタクトホールを形成し、配線
を形成する工程とを有することを特徴とする半導体集積
回路装置の製造方法。
【請求項３６】シリコン基板上に酸窒化シリコン膜を
形成する工程と、シード領域の酸窒化シリコン膜を除去
し、シリコン基板表面が露出したシード領域の清浄化処
理を行い、全面に非晶質シリコン膜からなる活性層材料
を形成する工程と、窒素雰囲気中で低温と高温との２段
階の熱処理を行って非晶質シリコン膜を単結晶シリコン
膜に変換して活性層領域を形成する工程と、活性層領域
を島状に分離し、活性層領域表面にゲート絶縁膜を形成
する工程と、ゲート電極を形成し、ゲート電極に整合す
る活性層領域にソース領域とドレイン領域を形成し、酸
化処理を行いゲート電極表面にマスク酸化膜を形成する
工程と、層間絶縁膜を形成し、層間絶縁膜にコンタクト
ホールを形成し、配線を形成する工程とを有することを
特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。