JPS59172729A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPS59172729A JPS59172729A JP58047431A JP4743183A JPS59172729A JP S59172729 A JPS59172729 A JP S59172729A JP 58047431 A JP58047431 A JP 58047431A JP 4743183 A JP4743183 A JP 4743183A JP S59172729 A JPS59172729 A JP S59172729A
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
不発明は、半導体基板上ＶＣ窒化膜全形成する方法、特
に該半導体基体全直接窒化して窒化ｇを形成する方法に
関する。
に該半導体基体全直接窒化して窒化ｇを形成する方法に
関する。
半導体装置、特ＶＣ電界効果型素子では、薄くてしかも
欠陥の少ない良質なゲート絶縁膜が必要とされる。通常
、ゲート絶縁膜としては、シリコン酸化ｊ攬が使用され
ているが、シリコン酸化膜は２００Ａ以下の膜厚の薄い
領域で急激ＶＣ欠陥密度が増加する現象があり、１００
Ａ程度の薄い膜を実用的に実現するには極めて大きな困
難がある。このため、シリコン基板をアンモニア雰囲気
で直接輩化した熱窒化膜が薄いゲート絶縁膜として有望
である。
欠陥の少ない良質なゲート絶縁膜が必要とされる。通常
、ゲート絶縁膜としては、シリコン酸化ｊ攬が使用され
ているが、シリコン酸化膜は２００Ａ以下の膜厚の薄い
領域で急激ＶＣ欠陥密度が増加する現象があり、１００
Ａ程度の薄い膜を実用的に実現するには極めて大きな困
難がある。このため、シリコン基板をアンモニア雰囲気
で直接輩化した熱窒化膜が薄いゲート絶縁膜として有望
である。
熱電化膜は薄い膜・でも緻密であｔ）、欠陥密度が少な
く、また銹電率が高いので、同じ膜厚でも、酸化膜會ケ
ート絶縁膜として用いた場合と比較して熱窒化膜をゲー
ト絶縁膜とし用いた場合ＶＣは、２倍近いゲート容量値
あるいは電流利得を得ることができる。
く、また銹電率が高いので、同じ膜厚でも、酸化膜會ケ
ート絶縁膜として用いた場合と比較して熱窒化膜をゲー
ト絶縁膜とし用いた場合ＶＣは、２倍近いゲート容量値
あるいは電流利得を得ることができる。
ところが、黒蜜化膜全形成するには、極めて高い温度が
必要であるという大きな欠点を有する。
必要であるという大きな欠点を有する。
１０００°０で窒化した場合、４時問窒化を行なっても
尚々５０Ａ程度の膜厚しか成長しない。酸化膜の成長と
異なり、菫化膜の成長は時間と共に飽和する傾向Ｖζあ
ハ成長時間全長くしても膜厚の顕′著な増大は期待でき
ないからである。実用的な動作電圧である５ｖの電圧ｐ
ｃ耐える為ＶＣは、熱窒化膜は１００Ａ以上の膜厚が必
要であるが、１００Ａ以上の膜厚を得るには温度全局く
する必要がある。
尚々５０Ａ程度の膜厚しか成長しない。酸化膜の成長と
異なり、菫化膜の成長は時間と共に飽和する傾向Ｖζあ
ハ成長時間全長くしても膜厚の顕′著な増大は期待でき
ないからである。実用的な動作電圧である５ｖの電圧ｐ
ｃ耐える為ＶＣは、熱窒化膜は１００Ａ以上の膜厚が必
要であるが、１００Ａ以上の膜厚を得るには温度全局く
する必要がある。
注意して作られたアンモニア雰囲気中で、光照射加熱方
式を用いて１２５０°０１３分窒化することＶこより１
１０λの熱望化膜が形成された。しかし、通常の抵抗加
熱方界ヲ用いた場合ＶＣは、炉への出し入れに極めて長
い時間全翼する。急激な炉への出し入れはウエノ・−ス
に非常ＶＣ大きなストレスを発生させることＶＣな９基
板内に致命的な欠陥ケ誘起し、製品の良品率を著るしく
低下させることりこなる。また、欠陥全誘起しないよう
に除々ｖＣ炉へ出し入れすると、基板の受ける熱処理工
程時間が長くなる。炉への出し入れに各々１０分必要で
あるテバイスの場合には、わずか３分の窒化の為（ＩＣ
２３分の熱処理？受けることＶＣなる。このように長い
熱処理時間はチャネルストッパーシてフィールド部分Ｖ
Ｃ拡散されたボロンなどの不純物の異常ＶＣ大きな再分
布全部き、薄いゲート絶縁膜の会費な微細化素子の要請
とは根本的に相界れないものとなる。従って、熱望化膜
１通常の抵抗加熱炉で形成することは、実用上極めて困
難であると言わざる會得ない。
式を用いて１２５０°０１３分窒化することＶこより１
１０λの熱望化膜が形成された。しかし、通常の抵抗加
熱方界ヲ用いた場合ＶＣは、炉への出し入れに極めて長
い時間全翼する。急激な炉への出し入れはウエノ・−ス
に非常ＶＣ大きなストレスを発生させることＶＣな９基
板内に致命的な欠陥ケ誘起し、製品の良品率を著るしく
低下させることりこなる。また、欠陥全誘起しないよう
に除々ｖＣ炉へ出し入れすると、基板の受ける熱処理工
程時間が長くなる。炉への出し入れに各々１０分必要で
あるテバイスの場合には、わずか３分の窒化の為（ＩＣ
２３分の熱処理？受けることＶＣなる。このように長い
熱処理時間はチャネルストッパーシてフィールド部分Ｖ
Ｃ拡散されたボロンなどの不純物の異常ＶＣ大きな再分
布全部き、薄いゲート絶縁膜の会費な微細化素子の要請
とは根本的に相界れないものとなる。従って、熱望化膜
１通常の抵抗加熱炉で形成することは、実用上極めて困
難であると言わざる會得ない。
不発明の目的は、熱窒化膜全最少の熱処理時間で、しか
も均一性、再現性及び信頼性良く形成することＶこある
。
も均一性、再現性及び信頼性良く形成することＶこある
。
光照射加熱方式音用いると、１ｏｏｏ″Ｃ以上の高温で
あっても、秒単位の短時間で加熱、冷却、制御できる。
あっても、秒単位の短時間で加熱、冷却、制御できる。
１２００°０ｋｉｄえる高温であっては、抵抗加熱炉を
用いて急速力ロ熱、冷却する場合ＶＣは不ｉＪ避的に氷
、大欠陥が基板ｖｃｓＨ人されるが、光照射加熱を用い
て基板の表裏両面を均一に加熱することにより、基板Ｖ
Ｃ欠陥が導入されることがなく良質な璧化膜を成長する
ことができる。しかも、高温熱処理時間は短かいので、
添加不純物の再分布は最小すこ抑えることが可能である
。不発明は、以上述べた如く、熱窒化膜は元照射加熱奮
用いて初めて実用的ＶＣ形成が可能であるとの知見ＶＣ
基づく。
用いて急速力ロ熱、冷却する場合ＶＣは不ｉＪ避的に氷
、大欠陥が基板ｖｃｓＨ人されるが、光照射加熱を用い
て基板の表裏両面を均一に加熱することにより、基板Ｖ
Ｃ欠陥が導入されることがなく良質な璧化膜を成長する
ことができる。しかも、高温熱処理時間は短かいので、
添加不純物の再分布は最小すこ抑えることが可能である
。不発明は、以上述べた如く、熱窒化膜は元照射加熱奮
用いて初めて実用的ＶＣ形成が可能であるとの知見ＶＣ
基づく。
本発明音用いると、チャネルストッパー用のボロンなど
の不純物回分が少ないので、微細化電界効果トランジス
タであっても、狭チャネル効果の少ない熱窒化膜ゲート
電界効果素子が、信頼性良く、また再現性良く実現出来
、従って酸化膜全周いては実現できないような実効的ゲ
ート絶縁膜厚が極めて薄い電界効果素子あるいは集積回
路が容易に実現できるという大きな効果全准する。
の不純物回分が少ないので、微細化電界効果トランジス
タであっても、狭チャネル効果の少ない熱窒化膜ゲート
電界効果素子が、信頼性良く、また再現性良く実現出来
、従って酸化膜全周いては実現できないような実効的ゲ
ート絶縁膜厚が極めて薄い電界効果素子あるいは集積回
路が容易に実現できるという大きな効果全准する。
次に、不発明を実施例に基づいて説明する。第１図は不
発明に用いられた光照射加熱炉の概略図である。１１は
半導体基板であり、石英製のホルダー１２上Ｖこ設置さ
れている。１３は光照射用７１０ゲンランプであり、１
４は反射鏡、１５は冷却用パイプ、１６はキョウ体、１
７はガス導入口。
発明に用いられた光照射加熱炉の概略図である。１１は
半導体基板であり、石英製のホルダー１２上Ｖこ設置さ
れている。１３は光照射用７１０ゲンランプであり、１
４は反射鏡、１５は冷却用パイプ、１６はキョウ体、１
７はガス導入口。
１８は排ガス排出口であり、１９は石英製チャンバーで
あ、、る。ウェハース温度は、ランプ１３中？流れる電
流を外部制御器音用いて制御することにエフ所定の値全
得た。
あ、、る。ウェハース温度は、ランプ１３中？流れる電
流を外部制御器音用いて制御することにエフ所定の値全
得た。
第２図は、不発明を用いて製作された電界効果トランジ
スタの断面図である。Ｐ型半導体基体２１上にチャネル
ストッパーとしてボロンｔイオン注入した後に、該ボロ
ンイオン注入領域を選択的に酸化し、厚いフィールド酸
化膜２２を １μｍの膜厚に形成した。次に、熱窒化す
るべき領域上の絶縁膜を除去し、シリコン基板表面全露
出させた後に前記光照射炉中ＶＣて熱窒化を行なった。
スタの断面図である。Ｐ型半導体基体２１上にチャネル
ストッパーとしてボロンｔイオン注入した後に、該ボロ
ンイオン注入領域を選択的に酸化し、厚いフィールド酸
化膜２２を １μｍの膜厚に形成した。次に、熱窒化す
るべき領域上の絶縁膜を除去し、シリコン基板表面全露
出させた後に前記光照射炉中ＶＣて熱窒化を行なった。
本実施例の場合、アンモニアは濃度１００％のものを３
００ Ｃｃ／分流した。温度は１２５０°Ｃに約３０秒
間保持するよう、ハロゲンランプの電流全制御し、た。
００ Ｃｃ／分流した。温度は１２５０°Ｃに約３０秒
間保持するよう、ハロゲンランプの電流全制御し、た。
熱望化膜厚は１１０Ａのものを得ることができた。光照
射加熱を行なった場合、昇温・降温速度が極めて早く、
昇温−降温途中の熱履歴′に１２５０’０の保持時間Ｖ
Ｃ導入したとしても、全熱処理時間は１２５０℃、５０
秒相当程度の熱処理時間でこの工程全終了することがで
きる。
射加熱を行なった場合、昇温・降温速度が極めて早く、
昇温−降温途中の熱履歴′に１２５０’０の保持時間Ｖ
Ｃ導入したとしても、全熱処理時間は１２５０℃、５０
秒相当程度の熱処理時間でこの工程全終了することがで
きる。
次に、ポリシリコンゲート２４全形成した後ＶＣヒ素全
全イオン注入びアニールを行なってソース・ドレイン領
域２５全形成した０次に、ポリシリコン表面を薄くに化
した後ＶＣＰ Ｓ Ｇ （リンケイ醒ガラス）膜２６を
気相成長し、コンタクトホール２７全開孔した後にアル
ミ電極２８を形成し、フォーミングガス中でアルミをア
ニールした。次に表面保護用酸化膜２９゛を気相成長法
ＶＣより形成した後に、パッド部分の酸化膜２９全除去
した。
全イオン注入びアニールを行なってソース・ドレイン領
域２５全形成した０次に、ポリシリコン表面を薄くに化
した後ＶＣＰ Ｓ Ｇ （リンケイ醒ガラス）膜２６を
気相成長し、コンタクトホール２７全開孔した後にアル
ミ電極２８を形成し、フォーミングガス中でアルミをア
ニールした。次に表面保護用酸化膜２９゛を気相成長法
ＶＣより形成した後に、パッド部分の酸化膜２９全除去
した。
本発明を用いて製造された電界効果トランジスタ、ある
いは集積回路では、ゲート絶縁膜に光照射熱望化膜を用
いている為に、’ｌｌ０Ａ前後と膜厚が薄いにも〃・か
わらず、膜が緻密なために、欠陥密度の低い膜が形成で
きる。膜の欠陥密度が低いことは、膜厚が薄い領域では
特に重要である。また、誘電率が高いので、酸化膜換算
で７０Ａ程度の極めて薄いゲート絶縁膜が、再現性よく
、シかも製品の良品率良く実現出来る。
いは集積回路では、ゲート絶縁膜に光照射熱望化膜を用
いている為に、’ｌｌ０Ａ前後と膜厚が薄いにも〃・か
わらず、膜が緻密なために、欠陥密度の低い膜が形成で
きる。膜の欠陥密度が低いことは、膜厚が薄い領域では
特に重要である。また、誘電率が高いので、酸化膜換算
で７０Ａ程度の極めて薄いゲート絶縁膜が、再現性よく
、シかも製品の良品率良く実現出来る。
前述した如く、不発明の絶縁膜形成ヲ行なっても基板中
に欠陥などを誘起しない。従って１本発明は微小欠陥に
起因するような漏れ電流がないので、ダイナミック型記
憶回路素子に適当である。
に欠陥などを誘起しない。従って１本発明は微小欠陥に
起因するような漏れ電流がないので、ダイナミック型記
憶回路素子に適当である。
特に、信号電荷蓄積用の容量素子のゲート絶縁膜ＶＣ最
適である。
適である。
第１図は本発明ＶＣ用いられた元照射加熱炉葡示す図で
あり、同図ＶＣおいて１１は半導体基体、１２Ｈ石英製
ウェハースホルダー％ １３はノ飄ロゲンランプ、１４
は反射鏡、１５は冷却用パイプ、１６はきよう体、１７
はガス導入口、１８は排ガス排出口、１９は石英チャン
バーである。 第２図は不発明の実施例を示す断面図であり、同図にお
いて２１は半導体基体、２２はフィールド改化膜％２３
は熱望化膜、２４はポリシリ、２５はソース・ドレイン
領域、２６はＰＳＧ膜、２７はコンタクト孔、２８はア
ルミ電極、２９はＰＳＧ膜である。
あり、同図ＶＣおいて１１は半導体基体、１２Ｈ石英製
ウェハースホルダー％ １３はノ飄ロゲンランプ、１４
は反射鏡、１５は冷却用パイプ、１６はきよう体、１７
はガス導入口、１８は排ガス排出口、１９は石英チャン
バーである。 第２図は不発明の実施例を示す断面図であり、同図にお
いて２１は半導体基体、２２はフィールド改化膜％２３
は熱望化膜、２４はポリシリ、２５はソース・ドレイン
領域、２６はＰＳＧ膜、２７はコンタクト孔、２８はア
ルミ電極、２９はＰＳＧ膜である。
Claims (1)
- 半導体基板の一生面上に窒化Ｍｋ影形成る工程ＶＣおい
て、該窒化膜はアンモニア全含有する雰囲気中で、しか
も元照射全主とした加熱Ｖこより形成されたこと全特徴
と１−る半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58047431A JPS59172729A (ja) | 1983-03-22 | 1983-03-22 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58047431A JPS59172729A (ja) | 1983-03-22 | 1983-03-22 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59172729A true JPS59172729A (ja) | 1984-09-29 |
Family
ID=12774957
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58047431A Pending JPS59172729A (ja) | 1983-03-22 | 1983-03-22 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59172729A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6027977A (en) * | 1997-05-14 | 2000-02-22 | Nec Corporation | Method of fabricating semiconductor device with MIS structure |
-
1983
- 1983-03-22 JP JP58047431A patent/JPS59172729A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6027977A (en) * | 1997-05-14 | 2000-02-22 | Nec Corporation | Method of fabricating semiconductor device with MIS structure |
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