JPH0964194A - 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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JPH0964194A
JPH0964194A JP7236118A JP23611895A JPH0964194A JP H0964194 A JPH0964194 A JP H0964194A JP 7236118 A JP7236118 A JP 7236118A JP 23611895 A JP23611895 A JP 23611895A JP H0964194 A JPH0964194 A JP H0964194A
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JP
Japan
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hydrogen
polysilicon
contact hole
film
insulating film
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Withdrawn
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JP7236118A
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English (en)
Inventor
Hideki Takeuchi
英樹 武内
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ポリシリコン配線を有する半導体装置におけ
るゲート絶縁膜の界面準位の低減を効果的に行う。 【解決手段】 シリコン基板1にMOS型トランジスタ
を形成した後、このMOS型トランジスタを被覆する層
間絶縁膜9を形成する。その後、不純物拡散層2bに到
達するビット配線用のコンタクトホール10を層間絶縁
膜9に形成する。然る後、水素雰囲気で350℃〜80
0℃の範囲の熱処理を施してから、ポリシリコンからな
るビット配線11を形成する。 【効果】 ゲート酸化膜4にコンタクトホール10から
水素を供給することができるので、ゲート酸化膜4の界
面準位を大幅に低減でき、DRAMのリフレッシュ特性
が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、特にDRAM、SRAM、EEPROMな
ど多層ポリシリコン構造を有する半導体集積回路の水素
シンター方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の水素シンターは、アルミニウムな
どメタル配線をコンタクト孔部分に形成した後に行われ
ていた。これは、水素シンターの目的が、MOSトラン
ジスタのゲート酸化膜の界面準位低減だけではなく、ア
ルミニウムなどメタル配線とシリコン基板とのコンタク
トにオーミックコンタクトを形成することにもあるから
である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ポリシ
リコン配線の多層化が進んだ結果、従来通りメタル配線
形成後に水素シンターを行っても、ポリシリコンの粒界
で水素が消費されてしまうため、ポリシリコン配線の下
層に存在するゲート酸化膜の界面準位を低減できなくな
ってきた。従って、このようなゲート酸化膜の界面準位
が低減されていないMOSトランジスタを有するDRA
Mでは、そのリフレッシュ特性が劣化してしまうといっ
た問題が生じていた。
【0004】そこで、この発明は、特に多層ポリシリコ
ン構造を有する半導体集積回路のゲート酸化膜の界面準
位低減を効果的に行うことのできる半導体装置の製造方
法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、半導体基板に形成されたMOS型トラン
ジスタを被覆する絶縁膜を形成する第1の工程と、前記
MOS型トランジスタのソースおよびドレインの少なく
ともいずれか一方に達するコンタクトホールを前記絶縁
膜に形成する第2の工程と、水素シンター処理を施すこ
とにより、前記コンタクトホール近傍に配置された前記
MOS型トランジスタのゲート絶縁膜に水素を供給する
第3の工程と、前記コンタクトホールにおいて前記ソー
スおよびドレインの少なくともいずれか一方と接続され
るシリコンを含有した導電膜を形成する第4の工程とを
有する。
【0006】具体的には、本発明の半導体装置の製造方
法は、コンタクト開孔後、バッチ式ポリシリコンCVD
装置に水素ラインを付加し、ポリシリコン成膜直前に水
素シンター処理を行うものである。
【0007】
【作用】本発明では、水素シンター処理時にコンタクト
が開孔しているので、水素がポリシリコン粒界に消費さ
れることなく、効率的にゲート酸化膜へ水素を供給する
ことができる。また、既設のポリシリコン低圧CVD装
置に水素ラインを付加するだけで、工程を増加すること
なく処理できるという利点も有する。
【0008】
【実施例】以下、本発明を16MDRAMに適用した場
合の一実施例を図1、図2を用いて説明する。図1は、
本発明の一実施例の16MDRAMの製造工程図であ
る。図2は、ポリシリコン成膜工程の温度タイムチャー
トを示す図である。
【0009】まず、図1(a)において、フィールド酸
化膜3で囲まれたシリコン基板1上には、ともに不純物
を含有するポリシリコンからなる、MOSトランジスタ
のゲート電極5、キャパシタの下部電極となるストレー
ジノード6、および、キャパシタの上部電極となるセル
プレート8が形成されている。
【0010】また、ゲート電極5下にはゲート絶縁膜4
が形成されており、ゲート電極5の両側のシリコン基板
1にはソース・ドレインとしての不純物拡散層領域2
a、2bが形成されている。キャパシタの下部電極とな
るストレージノード6は、層間絶縁膜13に形成された
コンタクトホールを介して不純物拡散層2aと接続して
いる。また、層間絶縁膜13およびセルプレート8は、
層間絶縁膜9で被覆されている。
【0011】また、キャパシタ誘電体膜となるONO膜
7(酸化膜/窒化膜/酸化膜)を介してセルプレート8
とストレージノード6が対向して形成されている。
【0012】本実施例では、このように構成されたMO
S型トランジスタ及びキャパシタからなるDRAMメモ
リセルを形成した後、シリコン基板1全面を覆う層間絶
縁膜13、9を形成し、この層間絶縁膜13、9を貫通
し、不純物拡散層2bが底面となるビット配線用のコン
タクトホール10を形成する。
【0013】次に、図1(b)に示すように、ウェハを
希フッ酸洗浄した後、水素ラインを有するバッチ式のポ
リシリコンLP−CVD装置で水素シンター処理を施
す。そのために、ビット配線用のコンタクトホール10
が形成されたシリコン基板1をバッチ式のポリシリコン
LP(ロウ・プレッシャー)CVD装置(不図示)内に
配置する。
【0014】このとき、図2(a)に示すように、昇温
ステップbにおいて、水素ガスを含む雰囲気下でシリコ
ン基板1に熱処理を施すことにより水素シンター処理を
行うようにする。
【0015】次に、図1(c)に示すように、図2
(a)の成膜ステップdにおいて、コンタクトホール1
0の内面を少なくとも覆う不純物を含有するポリシリコ
ンからなるビット配線11を形成する。このビット配線
11はポリシリコンで構成されているので、この後さら
にシンター処理を行う必要がない。
【0016】本実施例では、良好な水素シンター処理を
行うため、昇温ステップbの温度を摂氏400℃〜摂氏
580℃に設定したが、この水素シンター処理の温度は
摂氏350℃〜摂氏800℃の範囲であってもよい。
【0017】次に、図2に示すポリシリコン成膜工程
(成膜レシピ)の温度タイムチャートについて説明す
る。
【0018】ポリシリコンの成膜レシピは、図2(a)
に示すように、400〜650℃のロードステップa、
成膜温度520〜650℃までの昇温ステップb、成膜
温度でのウェハ温度安定ステップc、成膜ステップd、
並びに、ガス排気及びアンロードステップeよりなる。
但し、ロードステップaの温度が成膜温度より高いこと
はなく、また、成膜温度とロードステップの温度が同じ
場合には温度安定ステップcは省略できる。
【0019】本実施例の方法は、これらの既存のポリシ
リコンの成膜ステップにおいて、昇温ステップbを用い
て水素シンター処理を行うことができるので、流通ガス
を従来の窒素から水素に変更するだけで実施可能であ
る。
【0020】本実施例では、バッチ式リンドープドポリ
シリコンLPCVD装置を用いてロード温度を400
℃、昇温速度5℃/min、成膜温度580℃と設定
し、昇温ステップbで36分間、従来の窒素の代わりに
100%水素を流通した。その結果、リフレッシュ特性
は本処理を行わない場合の16msecから64mse
cへ向上した。また水素シンター処理を、昇温ステップ
bからウェハ温度安定ステップc(1時間15分)へ変
更しても同様な効果が得られた。
【0021】また、別の実施例として、図2(b)に示
すように、ロードステップaと昇温ステップbとの間に
30分間の水素シンターステップb′を追加しても同様
の効果が得られた。
【0022】このとき、図1(b)に示すように、ビッ
ト配線用のコンタクトホール10が形成されたシリコン
基板1をバッチ式のポリシリコンLPCVD装置(不図
示)内に配置した後、図2(b)に示す水素シンタース
テップb′において、装置内が摂氏400℃の状態で、
且つ、水素ガスを含む雰囲気下でシリコン基板1に熱処
理を施す。次に、図2(b)の成膜ステップdにおい
て、図1(c)に示すように、コンタクトホール10の
内面を少なくとも覆う不純物を含有するポリシリコンか
らなるビット配線11を形成する。この場合でも、新た
な30分間〜2時間のステップを追加するだけで良いの
で、4〜6カセット(100〜150枚)の処理でも2
時間以下の処理時間追加にしかならない。
【0023】LPCVD装置におけるポリシリコンの成
膜は、成膜中に不純物としてシリコンを同時にドープす
るいわゆるドーブドポリシリコンでも、不純物を含まな
いノンドープのポリシリコンでもよい。ノンドープのポ
リシリコンの場合、成膜後、イオン注入法により不純物
をポリシリコン膜に導入して、導電性を有する膜にす
る。ドープドポリシリコンの不純物もリンに限らず砒
素、ボロン、アンチモンなどでもよい。
【0024】また、本実施例におけるLPCVD装置と
して、枚葉式ではなくバッチ式装置を用いる利点は、3
0分間〜2時間程度の水素シンターステップを付加する
際に枚葉式装置の場合は1カセット(25枚)あたり1
2〜50時間の処理時間追加となって工程の適用が困難
であるが、バッチ式の場合は処理時間の追加が殆どない
点が挙げられる。
【0025】本実施例においては、水素シンター処理と
して、純水素雰囲気下で高温熱処理を利用した場合につ
いて述べたが、コンタクトホール10が形成されたシリ
コン基板1に水素イオンを注入し、その後、引続きアニ
ール処理を行ってもよい。この水素イオン注入は、斜め
イオン注入法を採用しても良い。斜めイオン注入法によ
り、コンタクトホール10の近傍のゲート電極5下のゲ
ート絶縁膜に水素を供給しやすくなる。
【0026】なお、水素イオンを注入する場合、水素イ
オン注入後、ポリシリコンLPCVD装置内にシリコン
基板1を装着し、図2(a)(b)に示すステップで成
膜工程を行う。この場合、昇温ステップbは、水素ガス
雰囲気下であってもよいし、なくともよい。また、この
成膜工程は、コンタクトホール10内面を少なくとも覆
う不純物を含有するポリシリコンからなるビット配線1
1を形成する工程である。
【0027】また、本実施例ではポリシリコン膜をビッ
ト配線として用いたが、シリコンを含有する金属シリサ
イド膜であってもよい。
【0028】本発明の半導体装置の製造方法は、シリコ
ン基板1にMOS型トランジスタを形成した後、このM
OS型トランジスタを含むシリコン基板1上に層間絶縁
膜9を形成する。その後、このMOS型トランジスタの
一方の不純物拡散層2bに到達するビット配線用のコン
タクトホール10を層間絶縁膜9に形成する。然る後、
コンタクトホール10を含むシリコン基板1に水素雰囲
気で摂氏350℃〜摂氏800℃の範囲の熱処理を施
す。この熱処理直後に、コンタクトホール10内面を少
なくとも覆うような不純物を含有するポリシリコンから
なるビット配線11を形成するものである。本発明によ
れば、MOS型トランジスタのゲート酸化膜4にビット
配線用のコンタクトホール10から水素を供給すること
ができるので、ゲート酸化膜4の界面準位の大幅な低減
が実現でき、DRAM等のリフレッシュ特性が向上す
る。
【0029】なお、コンタクトホール10形成前に水素
雰囲気下で熱処理を施し、ゲート酸化膜4に水素を供給
することが考えられる。例えば、ゲート酸化膜4の形成
直後に水素シンター工程を施すことが考えられるが、こ
の場合、ゲート酸化膜4に水素を供給しても、その後の
工程で、ゲート酸化膜4にダメージが入り、ゲート酸化
膜4の界面準位を低減することが難しくなってしまう。
従って、本発明のように、ビット配線用のコンタクトホ
ール10を形成した状態でポリシリコンからなるビット
配線11の形成直前に水素シンター工程を施すことが望
ましい。
【0030】本実施例では、DRAMに適用したが、S
RAMや、図3に示すようなEEPROMなどに適用し
ても同様の効果が得られた。図3において、シリコン基
板21には、ゲート酸化膜24を介して、フローティン
グゲート25、シリコン酸化膜26および制御ゲート2
7が順次パターン形成されている。例えば、ソース・ド
レインである不純物拡散層22a、22bのいずれか一
方に達するコンタクトホール(図示せず)を形成してか
ら、シリコン酸化膜26およびゲート酸化膜24の両方
に上述したような水素シンター処理を施してもよい。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
水素をコンタクトホール開孔部からゲート酸化膜へ直接
供給できるので、多層ポリシリコン構造を有していて
も、ゲート酸化膜の界面準位の大幅な低減が実現され、
例えばDRAMのリフレッシュ特性を向上させることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すDARMメモリセルの
断面図である。
【図2】ドープドポリシリコン成膜工程のタイムチャー
トである。
【図3】本発明を適用可能なEEPROMメモリセルの
断面図である。
【符号の説明】
1 シリコン基板 2a、2b 不純物拡散層 3 フィールド酸化膜 4 ゲート酸化膜 5 ゲート電極 6 ストレージノード 7 ONO膜 8 セルプレート 9 層間絶縁膜 10 ビットコンタクトホール 11 ビット線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/8242

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板に形成されたMOS型トラン
    ジスタを被覆する絶縁膜を形成する第1の工程と、 前記MOS型トランジスタのソースおよびドレインの少
    なくともいずれか一方に達するコンタクトホールを前記
    絶縁膜に形成する第2の工程と、 水素シンター処理を施すことにより、前記コンタクトホ
    ール近傍に配置された前記MOS型トランジスタのゲー
    ト絶縁膜に水素を供給する第3の工程と、 前記コンタクトホールにおいて前記ソースおよびドレイ
    ンの少なくともいずれか一方と接続されるシリコンを含
    有した導電膜を形成する第4の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。
JP7236118A 1995-08-22 1995-08-22 半導体装置の製造方法 Withdrawn JPH0964194A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6165873A (en) * 1998-11-27 2000-12-26 Nec Corporation Process for manufacturing a semiconductor integrated circuit device
US6258640B1 (en) 1998-07-14 2001-07-10 Nec Corporation Semiconductor device manufacturing method
KR100291415B1 (ko) * 1998-05-08 2001-10-25 김영환 반도체장치의콘택형성방법
WO2006096009A1 (en) * 2005-03-08 2006-09-14 Gwangju Institute Of Science And Technology High-pressure hydrogen annealing for mosfet

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Effective date: 20021105