JPS5933255B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
- Publication number
- JPS5933255B2 JPS5933255B2 JP8513977A JP8513977A JPS5933255B2 JP S5933255 B2 JPS5933255 B2 JP S5933255B2 JP 8513977 A JP8513977 A JP 8513977A JP 8513977 A JP8513977 A JP 8513977A JP S5933255 B2 JPS5933255 B2 JP S5933255B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- oxide film
- film
- hydrogen
- getter
- silicon nitride
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Landscapes
- Bipolar Transistors (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は表面状態を安定に得させる半導体装置−置の
製造方法に関する。
製造方法に関する。
例えばケイ素基板表面を熱酸化し、形成された酸化ケイ
素膜を選択的に開口して、不純物のマスク拡散を行う選
択拡散はよく知られている技術である。
素膜を選択的に開口して、不純物のマスク拡散を行う選
択拡散はよく知られている技術である。
この場合ケイ素基板表面にｎ型反転層を形成し表面を不
安定にする欠点があることも知られ、この不安定性の原
因をなしているナトリウムイオンに対し熱酸化膜表面に
リンケイ酸ガラスを形成してゲツタとし、或いは熱酸化
膜の代りに自身ゲツタ作用を有する塩酸酸化膜を形成し
て、選択拡散用マスクにあてる改良も施されている。こ
のようなマスク拡散後電極用開孔を行つておいてナトリ
ウムイオンを透過しない窒化ケイ素膜を堆積し、アニー
ルしてｐｎ接合上の例えばリンケイ酸ガラスを封止して
いる。以後常法に従つてアルミニウム電極を形成すれば
半導体装置が得られる。窒化ケイ素膜のこのような用法
は煩雑であるので、選択拡散前に例えば前記リンケイ酸
ガラス上に窒化ケイ素膜を引き続き形成し、アニールし
てから選択的に開孔しマスク拡散することも行われてい
る。この方法はゲツタ作用を有する膜体によつてすでに
汚染されている熱酸化膜及び又は基板界面のナトリウム
イオン等易動性イオンをこの膜体にとりこみ、この膜体
に重畳させた窒化ケイ素膜により、引き続く外界からの
汚染をさしとめるものである。これ等膜体を使用して界
面の安定性を著しく向上したが、素子例えばＭＯＳ素子
では平板電圧ＶＦＢが大きく、温度並びに電気ストレス
を加えるときこの平板電圧が移動する現象がみられるこ
とがある。このモードから界面に尚除き切れない可動性
イオン又は類似のドナー性界面準位が相当密度で存在す
る機会があることを教えられる。このような結果は製造
工程ロッド毎に異り、制御を困難にしている。窒化ケイ
素膜堆積の際にこの膜体に生じるピンホールから汚染さ
れるものと思われる。この欠点を除くために窒化膜形成
後に水素イオンをイオン注入することが知られているが
、この工程を付加しても界面準位が向上しない例もあつ
て、この方法は完全な状態に到つていない。この発明は
上述の欠点を除き改良された半導体装置製造方法を提供
するもので、即ちケイ素基板表面に直接又は酸化膜を介
して形成されゲツタ作用を働いたゲツタ性酸化膜体と、
このゲツタ性酸化膜体を直接に又は酸化膜を堆積して高
温水素処理を施した後被覆する窒化ケイ素膜体とを備え
る積層体に対し水素処理を施した後窒素雰囲気中で熱処
理を施すことにより表面状態を安定に得させることを特
徴とする半導体装置の製造方法にある。この発明でゲツ
タ性酸化膜体は例えばリンケイ酸ガラス膜体、塩酸酸化
膜体であつて良いが、固定電荷、易動性電荷の存在を著
るしく小にするように形成されなければならない。例え
ばリンケイ酸ガラス膜体を単独に配置する時には、この
膜体界面にナトリウムイオンが偏在し、このナトリウム
イオンが水素雰囲気での高温処理によつて水素イオンと
置換すること、膜体内にもリン濃度に比例したゲツタ作
用によりナトリウムイオンがとりこまれ、外部汚染源か
らのナトリウムイオンに引き続き接触する時にはゲツタ
作用は低下して、膜体界面又は膜体内にナトリウムイオ
ンが混在することが認められる。このような膜体配置に
よりリンのゲツタ作用を利用した後、この膜体を取り除
いて窒化ケイ素膜体を設けるか、又はこの膜体を配置し
たまＸ窒化ケイ素膜体を設けるどちらかの場合にも、ゲ
ツタ性膜体の配置後に水素雰囲気での熱処理を施さない
ときには安定な表面状態は得難い。このことはリンによ
るゲツタ作用により、リンケイ酸ガラス膜体内にとりこ
まれたナトリウムイオンの一部が界面でケイ素と結合し
て中性化すると共に残部が界面近傍のリンケイ酸ガラス
膜体内にとり込まれ濃縮され、ためにこのリンケイ酸ガ
ラス膜体を取り除いてもこの膜体に隣接したケイ素界面
にはナトリウムが偏在すると考えると理解されよう。こ
の伏態のまＸ窒化ケイ素膜体を形成し水素イオン注入を
施した後アニールすると窒化ケイ素膜体形成時にナトリ
ウムの一部が解離するのみでなく、更に水素イオン注入
並びにア[■■このナトリウムイオンは、リンケイ酸ガ
ラス膜体が配置されたまＸにある時でも高温処理されな
ければ、ゲツタ作用をこうむらず、易動性イオンとして
挙動する。
安定にする欠点があることも知られ、この不安定性の原
因をなしているナトリウムイオンに対し熱酸化膜表面に
リンケイ酸ガラスを形成してゲツタとし、或いは熱酸化
膜の代りに自身ゲツタ作用を有する塩酸酸化膜を形成し
て、選択拡散用マスクにあてる改良も施されている。こ
のようなマスク拡散後電極用開孔を行つておいてナトリ
ウムイオンを透過しない窒化ケイ素膜を堆積し、アニー
ルしてｐｎ接合上の例えばリンケイ酸ガラスを封止して
いる。以後常法に従つてアルミニウム電極を形成すれば
半導体装置が得られる。窒化ケイ素膜のこのような用法
は煩雑であるので、選択拡散前に例えば前記リンケイ酸
ガラス上に窒化ケイ素膜を引き続き形成し、アニールし
てから選択的に開孔しマスク拡散することも行われてい
る。この方法はゲツタ作用を有する膜体によつてすでに
汚染されている熱酸化膜及び又は基板界面のナトリウム
イオン等易動性イオンをこの膜体にとりこみ、この膜体
に重畳させた窒化ケイ素膜により、引き続く外界からの
汚染をさしとめるものである。これ等膜体を使用して界
面の安定性を著しく向上したが、素子例えばＭＯＳ素子
では平板電圧ＶＦＢが大きく、温度並びに電気ストレス
を加えるときこの平板電圧が移動する現象がみられるこ
とがある。このモードから界面に尚除き切れない可動性
イオン又は類似のドナー性界面準位が相当密度で存在す
る機会があることを教えられる。このような結果は製造
工程ロッド毎に異り、制御を困難にしている。窒化ケイ
素膜堆積の際にこの膜体に生じるピンホールから汚染さ
れるものと思われる。この欠点を除くために窒化膜形成
後に水素イオンをイオン注入することが知られているが
、この工程を付加しても界面準位が向上しない例もあつ
て、この方法は完全な状態に到つていない。この発明は
上述の欠点を除き改良された半導体装置製造方法を提供
するもので、即ちケイ素基板表面に直接又は酸化膜を介
して形成されゲツタ作用を働いたゲツタ性酸化膜体と、
このゲツタ性酸化膜体を直接に又は酸化膜を堆積して高
温水素処理を施した後被覆する窒化ケイ素膜体とを備え
る積層体に対し水素処理を施した後窒素雰囲気中で熱処
理を施すことにより表面状態を安定に得させることを特
徴とする半導体装置の製造方法にある。この発明でゲツ
タ性酸化膜体は例えばリンケイ酸ガラス膜体、塩酸酸化
膜体であつて良いが、固定電荷、易動性電荷の存在を著
るしく小にするように形成されなければならない。例え
ばリンケイ酸ガラス膜体を単独に配置する時には、この
膜体界面にナトリウムイオンが偏在し、このナトリウム
イオンが水素雰囲気での高温処理によつて水素イオンと
置換すること、膜体内にもリン濃度に比例したゲツタ作
用によりナトリウムイオンがとりこまれ、外部汚染源か
らのナトリウムイオンに引き続き接触する時にはゲツタ
作用は低下して、膜体界面又は膜体内にナトリウムイオ
ンが混在することが認められる。このような膜体配置に
よりリンのゲツタ作用を利用した後、この膜体を取り除
いて窒化ケイ素膜体を設けるか、又はこの膜体を配置し
たまＸ窒化ケイ素膜体を設けるどちらかの場合にも、ゲ
ツタ性膜体の配置後に水素雰囲気での熱処理を施さない
ときには安定な表面状態は得難い。このことはリンによ
るゲツタ作用により、リンケイ酸ガラス膜体内にとりこ
まれたナトリウムイオンの一部が界面でケイ素と結合し
て中性化すると共に残部が界面近傍のリンケイ酸ガラス
膜体内にとり込まれ濃縮され、ためにこのリンケイ酸ガ
ラス膜体を取り除いてもこの膜体に隣接したケイ素界面
にはナトリウムが偏在すると考えると理解されよう。こ
の伏態のまＸ窒化ケイ素膜体を形成し水素イオン注入を
施した後アニールすると窒化ケイ素膜体形成時にナトリ
ウムの一部が解離するのみでなく、更に水素イオン注入
並びにア[■■このナトリウムイオンは、リンケイ酸ガ
ラス膜体が配置されたまＸにある時でも高温処理されな
ければ、ゲツタ作用をこうむらず、易動性イオンとして
挙動する。
又窒化ケイ素膜体形成後の水素処理を施さない時には界
面でのナトリウム密度を大にし、このナトリウムは界面
での発生、再結合電流源となつて逆方向漏洩電流を生じ
、トランジスタにあつてはベース電流の増大を伴い、β
値を小さくする。従つてこの発明でゲツタ性酸化膜体例
えばリンケイ酸ガラス膜体は窒化膜形成前の状態にある
時固定電荷、易動性電荷を可及的に少くクリーンにある
ようにし、この膜体界面からのナトリウムのイオン化を
防止してゲツタ性能を最大限に確保する要がある。この
ためリンケイ酸ガラス膜体形成後直接に又は例えば化学
蒸着酸化ケイ素膜を堆積した後高温水素処理を施す。こ
の処理によりＮａ−Ｓｉ＋Ｈ＋→Ｓｉ−Ｈ＋Ｎａ＋で表
わされる経過から生成したナトリウムイオンは引き続き
ケイ素基板から蒸発して膜体から逸脱する。この場合ナ
トリウムイオンはおよそ３５０℃から生成するが、この
方法は経過時間を要するので問題にはならない。しかし
高温にとりすぎて既に存在する接合位置、不純物分布を
変化させることは好ましくなく、又このリンケイ酸ガラ
ス膜体中のリンを蒸発させることも防がなければならな
い。この点から９００℃７０分程度を高温側水素熱処理
限界とする。この範囲で温度時間は、製造工程、半導体
素子構造によつて設定される。又窒素ケイ素膜体は、ゲ
ツタ性酸化膜体を含む接合部保護酸化膜の電極開孔域の
側周縁が露出する様式、この側周縁を金属で取囲む様式
、この酸化膜の側周縁を露出させないようにこの酸化膜
をパターニングした後にこれを形成する様式の何れを採
用してもよいが、前記ゲツタ性酸化膜体を含む接合部保
護膜酸化膜の電極開孔域側周縁を露出させないように被
覆することが好ましい。
面でのナトリウム密度を大にし、このナトリウムは界面
での発生、再結合電流源となつて逆方向漏洩電流を生じ
、トランジスタにあつてはベース電流の増大を伴い、β
値を小さくする。従つてこの発明でゲツタ性酸化膜体例
えばリンケイ酸ガラス膜体は窒化膜形成前の状態にある
時固定電荷、易動性電荷を可及的に少くクリーンにある
ようにし、この膜体界面からのナトリウムのイオン化を
防止してゲツタ性能を最大限に確保する要がある。この
ためリンケイ酸ガラス膜体形成後直接に又は例えば化学
蒸着酸化ケイ素膜を堆積した後高温水素処理を施す。こ
の処理によりＮａ−Ｓｉ＋Ｈ＋→Ｓｉ−Ｈ＋Ｎａ＋で表
わされる経過から生成したナトリウムイオンは引き続き
ケイ素基板から蒸発して膜体から逸脱する。この場合ナ
トリウムイオンはおよそ３５０℃から生成するが、この
方法は経過時間を要するので問題にはならない。しかし
高温にとりすぎて既に存在する接合位置、不純物分布を
変化させることは好ましくなく、又このリンケイ酸ガラ
ス膜体中のリンを蒸発させることも防がなければならな
い。この点から９００℃７０分程度を高温側水素熱処理
限界とする。この範囲で温度時間は、製造工程、半導体
素子構造によつて設定される。又窒素ケイ素膜体は、ゲ
ツタ性酸化膜体を含む接合部保護酸化膜の電極開孔域の
側周縁が露出する様式、この側周縁を金属で取囲む様式
、この酸化膜の側周縁を露出させないようにこの酸化膜
をパターニングした後にこれを形成する様式の何れを採
用してもよいが、前記ゲツタ性酸化膜体を含む接合部保
護膜酸化膜の電極開孔域側周縁を露出させないように被
覆することが好ましい。
窒化ケイ素膜体を備えた積層体に対する水素処理は、ア
ルミニウムの被覆等制限条件がない場合にはゲツタ性酸
化膜体に施した高温水素処理と同じ熱処理を施せばよい
。
ルミニウムの被覆等制限条件がない場合にはゲツタ性酸
化膜体に施した高温水素処理と同じ熱処理を施せばよい
。
制限条件がある場合即ち窒化クイ素膜体をアルミニウム
電極形成後に設けた場合には低温である程両膜体での水
素の拡散係数が小となるので、イオン注入による水素処
理を施せば良い。この工程に引き続く窒素雰囲気中熱処
理は、過導入された水素イオンを除き又同時にイオン注
入による場合には水素導入による損傷の回復をはかるも
ので、３５０℃〜６００℃に３０分程度でよい。しかし
アルミニウム電極を蒸着形成する場合には、窒素雰囲気
での電極形成工程はこの窒素雰囲気中熱処理にかねさせ
てよい。以下実施例について述べる。この例はＮｐｎプ
レナトランジスタに係り、特に窒素を担体ガスとするオ
キシ塩化リン及び酸素の混合ガス体雰囲気中で１０００
℃に加熱してリンケイ酸ガラス膜体を堆積させ、更に１
１００℃に１０分間加熱してエミツタ拡散並びにゲツタ
作用を働かせる工程を経過するものに関する。従つてこ
のリンケイ酸ガラス膜体はエミツタ領域上でケイ素基板
に直接に又マスク上で酸化膜を介して形成され、ゲツタ
作用を働いたゲツタ性酸化膜体である。この基板を窒素
を担体ガスとするモノシラン及び酸素の混合ガス体雰囲
気中に４００℃に加熱して膜体上に化学蒸着酸化ケイ素
膜を堆積させる。この基板を６００℃３０分水素雰囲気
中で高温水素処理を施す。このあと基板表面の化学蒸着
酸化ケイ素膜、ゲツタ性酸化膜体を順次開孔して所望に
電極を形成する。つづいてこの基板を窒素ガスアンモニ
アガス及びモノシランの混合ガス体雰囲気中で３００℃
に加熱し低温ガスプラズマ窒化ケイ素膜体を堆積する。
このようにして形成されたゲツタ性酸化膜体並びに窒化
ケイ素膜体を含む積層体に水素処理を行う。この例では
イオン注入装置に導入し、７０Ｋｅで１×１０１５／詞
ドーズ量で水素を注入した。水素処理終了後３５０℃６
０分に窒素雰囲気熱処理する。第１図はこの例で得られ
たＮｐｎエヒクそゾマルプレナトランジスタの１０００
時間１５０℃高温動作寿命試験前後の直流電流増巾率変
動状態を示す試験成積分布図である。
電極形成後に設けた場合には低温である程両膜体での水
素の拡散係数が小となるので、イオン注入による水素処
理を施せば良い。この工程に引き続く窒素雰囲気中熱処
理は、過導入された水素イオンを除き又同時にイオン注
入による場合には水素導入による損傷の回復をはかるも
ので、３５０℃〜６００℃に３０分程度でよい。しかし
アルミニウム電極を蒸着形成する場合には、窒素雰囲気
での電極形成工程はこの窒素雰囲気中熱処理にかねさせ
てよい。以下実施例について述べる。この例はＮｐｎプ
レナトランジスタに係り、特に窒素を担体ガスとするオ
キシ塩化リン及び酸素の混合ガス体雰囲気中で１０００
℃に加熱してリンケイ酸ガラス膜体を堆積させ、更に１
１００℃に１０分間加熱してエミツタ拡散並びにゲツタ
作用を働かせる工程を経過するものに関する。従つてこ
のリンケイ酸ガラス膜体はエミツタ領域上でケイ素基板
に直接に又マスク上で酸化膜を介して形成され、ゲツタ
作用を働いたゲツタ性酸化膜体である。この基板を窒素
を担体ガスとするモノシラン及び酸素の混合ガス体雰囲
気中に４００℃に加熱して膜体上に化学蒸着酸化ケイ素
膜を堆積させる。この基板を６００℃３０分水素雰囲気
中で高温水素処理を施す。このあと基板表面の化学蒸着
酸化ケイ素膜、ゲツタ性酸化膜体を順次開孔して所望に
電極を形成する。つづいてこの基板を窒素ガスアンモニ
アガス及びモノシランの混合ガス体雰囲気中で３００℃
に加熱し低温ガスプラズマ窒化ケイ素膜体を堆積する。
このようにして形成されたゲツタ性酸化膜体並びに窒化
ケイ素膜体を含む積層体に水素処理を行う。この例では
イオン注入装置に導入し、７０Ｋｅで１×１０１５／詞
ドーズ量で水素を注入した。水素処理終了後３５０℃６
０分に窒素雰囲気熱処理する。第１図はこの例で得られ
たＮｐｎエヒクそゾマルプレナトランジスタの１０００
時間１５０℃高温動作寿命試験前後の直流電流増巾率変
動状態を示す試験成積分布図である。
この例から積層体の最終窒素雰囲気熱処理程を除いた比
較例により形成されたＮｐｎエピタキシヤルプレナトラ
ンジスタについて同様の図を比較のために第２図に示す
。両図で縦軸は試験経過後の電流増巾率、横軸は試験前
初期値、直線は試験前後で電流増巾率を変化しない領域
を示す。第１図は、この発明方法の実施例による製品の
成績が直線上又は近傍に分布し、第２図例にすぐれるこ
とを示す。
較例により形成されたＮｐｎエピタキシヤルプレナトラ
ンジスタについて同様の図を比較のために第２図に示す
。両図で縦軸は試験経過後の電流増巾率、横軸は試験前
初期値、直線は試験前後で電流増巾率を変化しない領域
を示す。第１図は、この発明方法の実施例による製品の
成績が直線上又は近傍に分布し、第２図例にすぐれるこ
とを示す。
第１図はこの発明実施例による、第２図は比較例による
製品トランジスタの何れも直流電流増巾率試験成績分布
図である。
製品トランジスタの何れも直流電流増巾率試験成績分布
図である。
Claims (1)
- １ ケイ素基板表面に酸化膜を介して形成されたリンを
含有する酸化膜に高温水素処理を施し、易動性電荷をゲ
ツタした後に窒化ケイ素膜を前記リンを含有する酸化膜
上に形成し、水素を少なくとも前記ケイ素基板表面に導
入する処理を施し、ついで窒素雰囲気中で水素導入によ
る損傷を回復させる熱処理を施すことを特徴とする半導
体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8513977A JPS5933255B2 (ja) | 1977-07-18 | 1977-07-18 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8513977A JPS5933255B2 (ja) | 1977-07-18 | 1977-07-18 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5420671A JPS5420671A (en) | 1979-02-16 |
| JPS5933255B2 true JPS5933255B2 (ja) | 1984-08-14 |
Family
ID=13850315
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8513977A Expired JPS5933255B2 (ja) | 1977-07-18 | 1977-07-18 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5933255B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5667103A (en) * | 1979-11-07 | 1981-06-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | High molecular temperature sensor |
| US4329773A (en) * | 1980-12-10 | 1982-05-18 | International Business Machines Corp. | Method of making low leakage shallow junction IGFET devices |
| US4402762A (en) * | 1981-06-02 | 1983-09-06 | John Puthenveetil K | Method of making highly stable modified amorphous silicon and germanium films |
| US4837172A (en) * | 1986-07-18 | 1989-06-06 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for removing impurities existing in semiconductor substrate |
| JPH02294034A (ja) * | 1989-05-08 | 1990-12-05 | Nec Kyushu Ltd | 半導体集積回路の製造方法 |
-
1977
- 1977-07-18 JP JP8513977A patent/JPS5933255B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5420671A (en) | 1979-02-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH07142421A (ja) | 半導体装置のシャロージャンクション形成方法および形成装置 | |
| JPS58154267A (ja) | バイポ−ラ・トランジスタの製造方法 | |
| JPS5821419B2 (ja) | 格子欠陥除去方法 | |
| JPS5933255B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH0558257B2 (ja) | ||
| JP2000332235A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| JPS6133253B2 (ja) | ||
| JP2920546B2 (ja) | 同極ゲートｍｉｓトランジスタの製造方法 | |
| JPH04132232A (ja) | 電界効果トランジスタおよびその製造方法 | |
| JPH03209834A (ja) | Ｍｉｓ型半導体装置の製造方法 | |
| JPS6259467B2 (ja) | ||
| JPH0231468A (ja) | 浮遊ゲート型半導体記憶装置の製造方法 | |
| KR100256246B1 (ko) | 반도체 소자의 게이트 전극 형성 방법 | |
| JP2928929B2 (ja) | 不純物ドーピング方法 | |
| JPH03229427A (ja) | Ｍｏｓ型半導体装置の製造方法 | |
| JP2680448B2 (ja) | 耐放射線半導体装置の製造方法 | |
| JPS5917529B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPS63175420A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP2926419B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH01129413A (ja) | 半導体基体への不純物導入方法 | |
| JPS61256672A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH0330293B2 (ja) | ||
| JP2973011B2 (ja) | 半導体素子分離領域の形成方法 | |
| JPH01283919A (ja) | プラズマドーピング方法 | |
| JPH04120736A (ja) | 半導体装置の製造方法 |