JPH10321635A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPH10321635A
JPH10321635A JP9143121A JP14312197A JPH10321635A JP H10321635 A JPH10321635 A JP H10321635A JP 9143121 A JP9143121 A JP 9143121A JP 14312197 A JP14312197 A JP 14312197A JP H10321635 A JPH10321635 A JP H10321635A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】微細LSIの低温プロセスに対応し、デバイス
の特性変動や基板のそりを生じず安定したEGゲッタリ
ング法を提供するものである。 【解決手段】半導体基板の裏面に酸素濃度10at%以
上のSIPOS膜を1.2μm以下成膜して、ゲッタリ
ングサイトを設け、通常のCMOSプロセスを経ること
によって、薄膜であっても十分にゲッタリング能力を有
している半導体装置及びその製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の及び
その製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、デバイスの微細化、高集積化及び
半導体基板の大口径化に対して、LSI作製プロセスも
多様化してきている。これに伴い、有効なゲッタリング
手法の開発も重要な課題となっている。
【0003】従来用いられてきたDZIG基板も、基板
作製プロセスの大口径化の流れの中で高温長時間の熱処
理を行う必要性があるため、新たなかつ低コストのゲッ
タサイトの形成技術の開発が必要となっている。
【0004】これに対してSi基板裏面にポリシリコン
膜を形成しゲッタリングサイトとして用いるEG(Ex
trinsic Gettering)法の一つである
PBS(Poly−Back Seal)法などの検討
も行われている。このPBSのゲッタリング能力に関し
ては、ポリシリコンの作製条件と密接な関係があり、ポ
リシリコン膜の最適化を示す一例として、D.M.Le
eらにより提案される方法(D.M.Lee et.a
l.,J.Electrochem.soc.,pp8
20〜830,1994)について図5を用いて説明す
る。図5には、簡略化した実験に用いた構造が示してあ
る。
【0005】Cz−Si基板1の裏面にポリシリコン膜
14を成膜温度700℃で膜厚0.8μm(EG0.
8)、1.2μm(EG1.2)、1.6μm(EG
1.6)の3種類と1.2μm厚で成膜温度が620℃
の場合(EG1.2L)と比較のためエッチウェハとサ
ンドブラスト法の場合の6種類の基板についてFe汚染
を行った後の、表面残留Fe濃度について、図6(a)
に示した。
【0006】さらに図6(b)にCMOSプロセス後の
PBS基板のポリシリコン膜の結晶性を透過電子顕微鏡
の断面写真で示した。
【0007】図6(a)から、Feのゲッタリング能力
はポリシリコン膜厚が厚いほど大きいほど良く、また膜
厚も1.2μm以上必要であることが分かる。
【0008】さらにポリシリコン膜の成膜温度は低いと
結晶粒径が小さくなり効果がなくなるため、700℃前
後が良いことが知られている。
【0009】また、図6(b)からもポリシリコンの膜
厚が薄いと固相成長が進行し、高密度の双晶が発生しゲ
ッタリング能力が減少する。
【0010】一方、膜厚が厚い場合はCMOS熱処理後
も十分な結晶粒界が存在しゲッタリング作用を示してい
る。ここに示す方法により、Si基板裏面のポリシリコ
ン膜を最適化することによりPBSに有効にFeをゲッ
タリングさせる方法を提供している。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来例では、
上述したように、Si基板裏面のポリシリコン膜に有効
にFeをゲッタリングするために、ポリシリコン膜厚を
1.2μm以上とする必要があることがわかる。
【0012】しかし、厚いポリシリコン膜は基板自身の
そりを生じやすいという問題点を有している。
【0013】また、熱処理の間、多結晶構造を保ち多く
の結晶粒径を有することが、ゲッタリング能力と相関し
ているため、高温熱処理が導入させるプロセスでは結晶
構造が変化し、ゲッタリング能力が低下するなどの問題
点が知られている。
【0014】なおポリシリコン膜をウェハ裏面に形成す
る方法として、特開平1−235242号公報には、シ
リコンウェハの裏面にポリシリコンを堆積してゲッタリ
ングサイトを形成するに際して、ポリシリコンの堆積に
先立ち、単結晶シリコン上のポリシリコンが単結晶に固
相成長するのを抑制する不純物(窒素、酸素、またはア
ルゴン)をウェハの裏面にイオン注入し、プロセスの終
段までポリシリコン領域の目減りの少ない状態で保持
し、ゲッタリングサイトはそのゲッタリング能力を維持
するようにした製造方法が提案されている。
【0015】したがって、本発明は、上記問題点に鑑み
てなされたものであって、その目的は、微細LSIの低
温プロセスに対応し、デバイスの特性変動や基板のそり
を生じず安定したEGゲッタリング法を提供するもので
ある。
【0016】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、半導体基板の裏面にポリシリコン膜では
なく半絶縁性多結晶シリコン膜(Semi−Insul
ating PolySillicon:以下SIPO
S膜と称す)を被覆し、該SIPOS膜の酸素含有量が
10at%以上とし、かつ膜厚が1.2μm以下とす
る。
【0017】本発明においては半導体装置製造工程中は
必ず、半導体基板の片面に該SIPOS膜が被覆されて
半導体装置を製造する。
【0018】また本発明においては、該SIPOS膜に
BまたはPがドープされている基板を用いることを特徴
とする。
【0019】
【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施の形態につ
いて説明する。本発明の半導体装置は、その好ましい実
施の形態において、半導体基板の裏面に酸素含有量が好
ましくは10at%以上、膜厚1.2μm以下のSIP
OS膜を成膜して、ゲッタリングサイトを設け、通常の
CMOSプロセスを経ることによって、薄膜であっても
高いゲッタリング能力を有することを特徴としたもので
ある。
【0020】
【実施例】本発明の実施例について図面を参照して以下
に説明する。図1は、本発明の第1の実施例の半導体装
置の断面図を示す図である。
【0021】はじめに半導体Si基板1の裏面にSIP
OS膜を減圧気相成長(LPCVD)法により650℃
で膜厚800nm圧で成膜した。成膜時に原料ガスであ
るN2OとSiH4の比率を、以下の表1に示す3種類の
条件で成膜を行った。
【0022】
【表1】
【0023】次に、一般的なCMOS作製プロセスを経
る。はじめに、LOCOS素子分離3、及びウェル形成
4をB+加速電圧300KeVで注入し1000℃で熱
処理した後、ゲート絶縁膜5を6nm厚で形成する。こ
こでは代表的にpウェルの場合についてのみ示してあ
る。
【0024】次いでゲート電極6、サイドウォール7を
形成した後、拡散層8をAsを10KeV、ドーズ1×
1015/cm2で注入し、950℃の熱処理を行って形
成する。
【0025】次に、拡散層のシリサイド化を行う。例え
ばTiをスパッタした後、第1シンタ690℃、第2シ
ンタ800℃を行い、TiSi層9を形成し、さらに、
層間膜10を堆積し、リフローの熱処理を800℃で行
う。
【0026】次いで、コンタクト孔11を開口した後、
金属配線12を行い半導体装置を完成させる。
【0027】この作製工程の過程で、SIPOS膜のゲ
ッタリング能力を調べるために、故意にFe汚染を行い
ゲート酸化膜の初期耐圧を調べた。この結果を図2に示
す。
【0028】これより、従来のポリシリコン膜より薄膜
であるSIPOS膜を用いても、十分にゲッタリング能
力は高く、またその能力はSIPOS膜中に含まれる酸
素含有量と関係していることが分かった。
【0029】この原因を調べるため、同様の条件で、作
製基板のSIPOS膜の結晶粒径の熱処理温度依存性を
調べた。この結果を図3に示す。
【0030】図3より、SIPOS膜は約1000℃ま
で熱処理を行っても結晶構造は殆ど変化なく、またSI
POS膜中に含まれている酸素濃度が高いほど結晶粒径
が安定していることが分かった。これは、膜中に酸素が
含まれることにより、SIPOS膜ではSi微結晶との
間に薄い酸化膜層が形成され結晶粒を形成しているた
め、熱処理に対して結晶粒の安定性が高く、引いては薄
膜であってもゲッタリング能力が高く成ると考えられ
る。
【0031】次に、本発明の第2の実施例について図面
を参照して説明する。図4は、本発明の第2の実施例の
半導体装置の断面図を示したものである。
【0032】はじめに半導体Si基板1の裏面にSIP
OS膜を減圧気相成長(LPCVD)法により650℃
で膜厚800nm厚でBをドープさせながら成膜した。
成膜時に原料ガスであるN2OとSiH4、B26を用い
た。N2O/SiH4の比率は0.05で行った。
【0033】次に、一般的なCMOS作製プロセスを経
る。以下に工程は前記第1の実施例と同様であり、断面
構成は図1が参照される。はじめに、LOCOS素子分
離3、及びウェル形成4をB+加速電圧300KeVで
注入し1000℃で熱処理した後、ゲート絶縁膜5を6
nm厚で形成する。ここでは代表的にpウェルの場合に
ついてのみ示してある。
【0034】次いでゲート電極6、サイドウォール7を
形成した後、拡散層8をAsを10KeV、ドーズ1×
1015/cm2で注入し、950℃の熱処理を行って形
成する。次に、拡散層のシリサイド化を行う。例えばT
iをスパッタした後、第1シンタ690℃、第2シンタ
800℃を行いTiSi層9を形成し、さらに、層間膜
10を堆積し、リフローの熱処理を800℃で行う。
【0035】次いで、コンタクト孔11を開口した後、
金属配線12を行い半導体装置を完成させる。本発明の
第2の実施例では第1の実施例に比べてSIPOS膜に
高濃度のBがドープされているためさらにFeのゲッタ
リング能力が高く、また、SIPOS膜であるためプロ
セス後まで結晶構造が安定しており、十分なゲッタリン
グ能力が持続し、高信頼性なゲート酸化膜が形成され
た。
【0036】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体装
置及びその製造方法によれば、従来のPBSに比べ1.
2μm以下の薄膜でも、CMOSプロセス後も、結晶構
造が持続するため、高いゲッタリング能力を有してい
る。即ち、本発明によれば、PBSに比べ薄膜化が可能
であるため基板のそりやプロセス温度に対してプロセス
マージンが大きくなる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の半導体装置の断面を示
す図である。
【図2】本発明の第1の実施例の各種基板のゲート酸化
膜初期耐圧を示す図である。
【図3】本発明の第1の実施例の各種基板の結晶粒径の
熱処理温度依存性を示す図である。
【図4】本発明の第2の実施例の断面を示す図である。
【図5】従来の半導体装置の断面を示す図である。
【図6】従来の半導体装置の表面Fe濃度及び断面TE
M像の各種基板依存性を示す図である。
【符号の説明】
1 シリコン単結晶基板 2 SIPOS膜 3 フィールド酸化膜 4 p型ウェル 5 ゲート酸化膜 7 CVD−SiO2サイドウォール 8 AsI/In+拡散層 9 TiSi層 10 層間膜 11 コンタクト孔 12 金属配線 13 BドープトSIPOS膜 14 ポリシリコン

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体基板の片面に半絶縁性多結晶シリコ
    ン膜(Semi−Insulating Poly S
    illicon:以下「SIPOS膜」という)が被覆
    され、該SIPOS膜の酸素含有量が所定値以上、好ま
    しくは10at%以上であり、かつ膜厚が所定値以下、
    好ましくは1.2μm以下である、ことを特徴とする半
    導体装置。
  2. 【請求項2】前記半導体基板片面に被覆されているSI
    POS膜に、BまたはPがドープされていることを特徴
    とする半導体装置。
  3. 【請求項3】半導体基板の一方の表面に、所定の酸素含
    有量、好ましくは10at%以上で、膜厚が所定値以
    下、好ましくは1.2μm以下の絶縁性多結晶シリコン
    膜(Semi−Insulating Poly Si
    llicon:以下「SIPOS膜」という)を形成
    し、後続する半導体装置製造工程中前記半導体基板の一
    方の表面が前記SIPOS膜で被覆された状態とされ
    る、ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】前記半導体基板の一方の表面を被覆するS
    IPOS膜に、BまたはPがドープされていることを特
    徴とする請求項3記載の半導体装置の製造方法。
JP9143121A 1997-05-16 1997-05-16 半導体装置及びその製造方法 Pending JPH10321635A (ja)

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