JPS58176967A - 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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JPS58176967A
JPS58176967A JP57060536A JP6053682A JPS58176967A JP S58176967 A JPS58176967 A JP S58176967A JP 57060536 A JP57060536 A JP 57060536A JP 6053682 A JP6053682 A JP 6053682A JP S58176967 A JPS58176967 A JP S58176967A
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silicon
oxygen
silicon film
implanted
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淳一 大野
Takao Oota
多禾夫 太田
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Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は絶縁着板上の半導体膜に素子等が形成され九牛
導体 〔発明の゛技術的背景とその間層点〕 従来、この種の半導体装置、列えばｎチャンネルＭＯ８
７ＳＯ８は次のような方法によｊｌ製造纏れている。
まず、第１図（ハ））に示す如くす７アイア蟇板１上に
シリコン膜２をエピタキシャル成長させた後、該シリコ
ン編ｚ上に８１０！膜、８１．Ｎ４膜を堆積し、これら
をパターニングして年１ｓＮ４１ｉＸパターン３及び８
１０＊ｊｆｌ［パターン４を順次形成する。つづいて、
８１０．膜パターン４をマスクとしてシリコン膜２をＫ
ＯＨ系のエッチャントで所望深さ異方性エツチングする
（第１因（ｋ））図示）。
ひきつづき、８１．Ｎ４編パターン３を耐酸化性マスク
としてＡ温、酸素雰囲気中で熱処理してフィールド酸化
−５を選択的に形成すると共にフィールド酸化膜５で分
離された島状シリコン膜６を形成する（第１図（Ｃ）図
示）。
次いで、８１ｓＮ４Ｊ１［パターン３及び８１０ｔ　Ｉ
Ｉ膜パターンを除去し、島状シリコンＦｓ６のチャンネ
ル形成予定部にｐ型不純物、ガえばボロンをイオン注入
した後熱酸化処理を施して渦状シリコン＊ｇ表面にゲー
ト酸化３１７を成長させる。
つづいて、全面に列えはリンドーグ多結１シリコン属を
堆積し、これをノくターニングしてゲート電極８を形成
した後、ゲート電極８及びフィールド酸化ａ１５をマス
クとして砒素をイオン注入し、活性化してｎｔｌＪのソ
ース、　ドレイン領ｒｉＲｙｅｒＯを形成する（第１図
（ａ）ａ小）。ひきつづき、全面にＣＶＤ　−５ｉＯ１
ｆｇ　１１、ボロンリン硅化ガラス［（ＢｐｓＧ展）Ｊ
Ｚを１−次堆積し、ＢＰＳＧ膜１２゜ｔ′浴−して表面
を平坦化した恢、ＢＰＢＣｋＢ！７＆１２、ＣＶ　Ｄ　
−Ｓｉｎｇ　Ｂ！Ａ１１及びゲート酸化ｊ１１７にコン
タクトホール１３・・−を開孔する。
その後、全面に人ｌ膜を真！２蒸宥し、これを７（ター
ニングしてソース、ドレイン領域９．１０とコンタクト
ホールｉ　ｓ、　、　Ｊ　ｓを介して夫々接続するＡＩ
配線１４．１５を形成し、更に全面にリン硅化ガラス膜
（ＰＥＧ膜）１６を堆積してｎチャンネルＭＯ３／ＳＯ
８を製造し九（第１図（ｅ）図示）。
しかしながら、上記方法にあってはサファイア基板ｌと
シリコン膜ｚ＜ｉｉｈ状シリコン膜６）の界面領域での
結晶構造の不完全性の丸めに、通してソース、ドレイン
領域−、ｌｏ閣に電流が流れる、いわゆるパックチャン
ネル電＃ｌが起こ〉、シかも移動ｔｏ低下を招くという
欠点があった。かかる結晶構造の不完全性が生じるのは
次のような３っ０大亀な原因によるものと考えられる。
■イスマツチ サファイア基板１の（ｘＴｏｚ）面にシリコン膜２の（
１０Ｇ）ＩＩが成長するので、これらの結晶構造の違い
にょ夛、約１２．５−の結晶のイスマツチが生じる。
Φサファイア基板の影響 サファイア４４［１上へのシリコン膜ｊのエピタキシャ
ル成長はシランガス（８１Ｈ４ガス）ニよって行なわれ
ているので、下記に示すｉ（つか０ｒｊＡ生成反応が生
じる。
雪８１　十　＾ｌｔＯｓ　　−４１１’Ｊ！Ｏ＋　　２
８１０２Ｈｔ　　＋Ａ１ｇ　Ｏｓ　→　Ｉ’Ｊ１０　＋
　　２ｆｆｌ　Ｏこうした副生成反応によって主反応が
原書される。
■ストレス ？７アイア基板１０熱膨侭係数はシリコン膜２のそれよ
シ約２倍大きいので、８０Ｂクエハを高温から急冷した
場合、サファイア基板ｌがｙｙ：ｆン膜２を圧縮してス
トレスとなり欠陥を生じる。
このようなことから、最近、第３図に示す如くサファイ
ア基板１上に単結晶シリコン膜をエピタキシャル成長さ
せ、ｔｆｉ板ｌと接するシリコン膜の界面付近に酸素を
飼えば加速電圧１８０ＫｊＶ、　　）’−スｊｌ１１．
２Ｘ　１　Ｇ１′／３１”　１２）条件でイオン注入し
、１１５０℃で２時間橿度熱処理して界面に酸化膜１１
を形成して８０８ウエハを作）、以下、前述と同様な１
楊によＪ）ｎチャンネルＭＯ８／８０８を製造する方法
が知られている。
ζうして方法によれば、ドレイン・リーグ電流をあるｌ
ｌ＆低減できるものの、前記００副生成反応によシ生じ
たｋｌｔＯ等を効果的に改質できない。
また、別の方法として、ボロンを島状シリコン膜にイオ
ン注入してしきい値制御を行なうと共に、ボロンをす７
アイア暮板と島状シリコン膜の界面にピークをもつよう
にイオン注入してその界面付近での反転を防止すること
が行なわれている。しかしながら、シリコン膜は増々薄
膜化する傾向にあ゛るため、その表面近傍とす７アイア
基板界画との不純物プロファイルを制御する仁とは困−
であり、しかもイオン注入を２回行なうため、欠陥が発
生し易くなる。
〔発明の目的〕
本発明はドレイン・リーク電流の減少化、移動度の向上
化を達成したＭ０８トランジスタ等の半導体装置の製造
方法を提供しようとするものである。
〔発明の概要〕
本発明は絶縁基板上に半導体膜を成長させ、鎖基板と接
する半導体膜の界面付近にイツトリウムと酸素、もしく
はランタノイド金属と酸素をイオン注入した後、熱地理
を施して前記半導体膜の界面付近を絶縁物にすることに
よって、ドレイン・リーク電流及び移動度の低下の原因
となる絶縁基板と半導体機の界面付近の不安定状態を改
善することを骨子とするものである。
〔発明の実施例〕
（１）まず、（１１０２）面の結晶方位をもつ厚さ６０
０　ｓｍｏｆ７　フイア蟇板（ｃｌ−Ａｌｔｏｓ＞ｚ１
上にシラン（ＳｉＨ４）の熱分解によって（１００）面
の結ｉ方位をもつシリコン膜２２をエヒタキシヤル成長
させた後、厚さｅｏｏｉの８１０重量Ｉ　Ｊ　％　厚す
４　’５００　Ａ’Ｏ５１１Ｎ４膜２４ｆ順次形成した
。つづいて、イブ）９ウムＹを塩化イツトリウム（ｙｃ
／、）をイオン源として濃度が１０”ン−１となるよう
に加速エネルギーおよびドーズ量を９４隻して１１１＋
１．Ｎ４膜２４及び８１０２膜２３を通してシリコン膜
２２にイオン注入し、更にｒＲＩＡをイブトリ９ムと同
僚な加速エネルギー、ドーズ量でイオン注入した（第８
図（転）図示）。
（■）次いで、８１．Ｎ、属２４、ｓｉｏ、膜２３を順
次フォトエツチング技術によりバターニングして８１１
Ｎ番属パターン７１，８１０．膜パターンＩ−を形成し
先後、該８１０雪膜パターンｚｅをマスクとしてシリコ
ンｍｘｚを０．３声ｍ根度エツチングした（第３図（ｂ
）図示）。
（２）次いで、１ｉ１１ｓＮ＋Ｉｉｌパターン２５を耐
酸化性マスクとして９００℃で１０時間熱酸化処理を施
してシリコン膜２２のエツチング部にフィールド酸化膜
２１を形成し友、つづいて、８１．Ｎ、膜パターン８１
０ｔ＊パターンを順次除去し、再度９５０℃で１時間熱
酸化処理を施してフィールド酸化膜２１によって分離さ
れた島状シリコン編ｚＩ上に厚さ５ＯＯＡ’のゲルト酸
化膜２＃を形成した。このようなフィールド酸化及びゲ
ート酸化の２回の熱処理により、先にイオン注入し九イ
ブトヲクふと酸素なシリコン及びサファイア基板２１か
らのＡＩ％酸素と反応して絶縁物層３０が形成された（
第３因（Ｃ）図示）。つま、９１０００℃付近では酸化
イツトリウム（ＹｔＯａ）と酸化アル１＝ウム（Ａｊｌ
Ｏｌ　）の系が２膜１０ｍ・Ａｊ！Ｏ，、３Ｙ鵞Ｏ８・
５ｋｌｌＯｓ　ｅ　３Ｙ！Ｏ１・ｓＡｌ、ｏ、＋α−Ａ
＃、Ｏｓなどの電比化合物やＹｚＡｊｙＯｚＯ：、Ｔｅ
２は正数）の不定比化合物を形成し、これらがアモルフ
ァス化しているシリコン膜領域に入シ込み絶縁物層３０
となると考えられる。
ＱＶ）　ｍいで、島状シリコン膜２８のチャンネル領域
形成予定部にｐ！不純物、丙えばボロンをゲート酸化膜
２９を通して選択的にイオン注入し、活性化し先後、全
面に飼えばリンドープ多結晶シリコン膜を堆積し、これ
をバターニングしてゲート電極３１を形成し丸。ひきつ
づき、ゲート電極３Ｉをマスクとしてｎ型不純物、ガえ
ば砒素をゲート酸化膜２９ｔ−通して島状シリコンＢｓ
ｚ＆にイオン注入し、活性化して♂型のソース、ドレイ
ン領域３２．３３を形成し九（第３図（句図示）。
（Ｖ）次いで、全面にＣＶ　Ｄ　−５ｉｎ１７１９％　
３４　、ＢＰ　ＩＧ膜３５を順次堆積し、該ＢＰＳＧ膜
３５を溶融して平坦化した後、ＢＰ８Ｇ膜３５、ＣＶＤ
−８１０，ｉ［３４及びゲート酸化ｇ：Ｊ９にコンタク
トホール３６・・・を開孔した。つづいて、全面にｋｌ
＠を真空蒸着し、これをバターニングしてコンタクトホ
ールｚｉ、ｘｇを介してソース、ドレイン領域３２．１
１と接続するＡｊ配線ｓｒ、ｓａを形成した後、食面に
Ｐ８Ｇ属１９を堆積してｎチャンネルμ０８／１１０Ｂ
を製造し九（第３図（６）図示）。
しかして、優られたｎチャンネルＭｏ５ｔ／８０８（チ
ャンネル長３声１１チャンネル幅１００声、）のドレイ
ン領域Ｊ３に＋５ｖの電圧を印加し、ゲート電極Ｊ１へ
の電圧（Ｙｅｓ　）を変化させてドレイン電流を調べ九
。その結果、第４図の特性図に示す如く本発明のＭＯ−
８／８０　Ｂ　（図中の―−Ａ）は？ファイア着板と島
状シリコン膜の界面に何んら絶縁物層を形成しないｎチ
ャンネルμ０８／８０Ｂ（１ｍ中のＢ−線）に比べてド
レイン電流（Ｉｎｓ）が約２桁低下し、ドレイン・リー
ク電光を著しく低減できることが確認された。
タン、セリウム、グクセオジム、ネオジム、すツリタム
、二−ロビ９ム、ガドリニウム、テリビ９ム、ジスグ臣
シ９ム、本ル建りム、エルビウム、ツリタム、イッテル
ビウム、ルデチクムのいずれを用いても同様な効果を発
揮できる。
を九、イツトリウム或ｉ拡フンタノイド金属の１１１度
は、１０”〜１０１／傷１となる加速エネルギーおよび
ドーズ量でおればよい。熱処理温度については１４００
℃以下で、絶縁物を彫成しうる約９００℃以上にすれば
率い。
更に、本発明はｎチャンネルＭＯＢ７８０８０製造に限
らず、ｐチャンネルＭＯＢ７Ｂｏｇ＃ＣＭＯＢ／８０１
３等にも同様に過用できる。
〔発明の効果〕
以上詳述しえ如く、本発明によればドレイン・リーク電
流の減少化、移ｗＪ質の向上化を達成したＭ　Ｏ８／　
８０　Ｂ等の半導体装置の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
８１図（ａ）　〜（ｅ）は従来方法によるＭＯ８／８０
５ＯＩＩｌ造工徨を示す断面図、第２図は従来の改良さ
れた方法によシ得られ九ＭＯ８７ＢＯ８Ｏ＠面図、第３
因（ハ））〜（・）は本発明の実施例におけるＭ０８７
ＳＯＳ　　の製造工部を示すｌＲ面図、＠４因はＭｏ８
／８０８におけるＶ・ａ−４ＤＩＩＯ関係を示す特性図
である。 ｚｌ・−サファイア基板、！！・・・シリコン膜、１５
・・・８１１Ｎ４１１にパターン、２１・−フィールド
酸化膜、２８−島状シリコン膜、２９・−ゲート酸化膜
、３０・−・絶縁物層、３１・−ゲート電極、Ｊ２・・
・ｎ型ソース領域、３３−ｎ１ｌドレインｉＩ域、３７
．３８−ＡＩ配線。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　Ｉ第４図 ゲーートを丘　（ＶＧＳ） ３１９−

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）絶縁基板上に半導体膜を形成し、該基板と接する
    半導体膜の界面付近にインドリウムと酸素、もしくは２
    ンタノイド金属と酸素をイオン注入した後、熱処理を施
    して前記半導体膜の界面付近を絶縁物とすることを特徴
    とする半導体装置の製造方法。 一熱も理の温度が９００〜１４００℃であることを特徴
    とする特許＃ｉＩ求の範囲第１項記載の半導体装置の製
    造方法。
JP57060536A 1982-04-12 1982-04-12 半導体装置の製造方法 Granted JPS58176967A (ja)

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