JPS6218041A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は、半導体装置の製造工程における絶縁膜の形成
方法、特に基板の凹凸部のコーナ一部においても均一な
膜厚の絶縁膜を形成する方法に関するものである。

従来の技術 シリコン基板表面に絶縁膜として酸化シリコン膜を形成
する場合には、従来、熱酸化法や化学気相成長法が用い
られている。近年、シリコン基板に凹所あるいは、凸所
を設けて素子を形成する技術が開発されてきており、凹
所や凸所に均一な絶縁膜を形成する技術が必要となって
いる。

熱酸化法によって酸化シリコン膜を形成する場合につい
て第２図ａ、ｂの各断面図を用いて説明する。第２図ａ
に示すように、シリコン基板７に形成した凹所の場合、
９００’Ｃ〜９６０℃の酸化雰囲気中で処理することに
より、第２図すのように、同基板表面に熱酸化シリコン
膜８が形成される。しかしながら、シリコン基板に設け
た凹所では、絶縁膜として熱酸化シリコン膜を形成する
と、凸部９ならびに凹部１０．の各コーナ一部において
酸化シリコン膜８の膜厚が薄くなる現象が見られる。こ
れはホーン現象と呼ばれ、シリコンの結晶面の違いに起
因するものである。

発明が解決しようとする問題点 第２図すに示した様な熱酸化シリコン膜８をゲート絶縁
膜として用いる場合、コーナ一部、９において熱酸化シ
リコン膜８の膜厚が薄くなり絶縁破壊が起る。従って、
耐圧が劣化し高性能素子の形成が困難となっている。

また、ホーン現象は１０６０℃程度の酸化温度にすれば
、酸化シリコン膜の粘性流動によって解消され得るが、
高温であるため他の拡散層が広がってしまい、微細化に
向いてない。

本発明は、９００　’（：、以下の温度で、かつ、コー
ナ一部においても膜厚の変化がほとんどない絶縁膜の形
成方法を提供するものである。

問題点を解決するだめの手段 上記問題を解決するために、本発明では、半導体基板表
面に第１の絶縁膜を被着形成した後、第１の絶縁膜下の
基板表面層を第２の絶縁膜に変換することにより、所望
の絶縁膜を形成した。ここで第１の絶縁膜の形成方法と
しては、絶縁膜に変換し得る半導体または金属の膜を被
着した後、熱酸化等の手段により絶縁膜に変換する工程
によって第１の絶縁膜を形成すれば、凹所あるいは凸所
のコーナ一部において、平坦部と膜厚の差がない絶縁膜
の形成が可能となる。また、面方位の違いによる絶縁膜
の形成速度の違いなども考慮する必要がなくなる。

第１の絶縁膜の被着形成法は、絶縁膜自体を化学気相成
長法により被着するか、あるいは半導体または金属の薄
膜を化学気相成長法により被着した後、熱酸化等の手段
によって絶縁膜に変換する方法によるため、第１の絶縁
膜のみでは基板と絶縁膜との界面準位が多く、良好な素
子特性を得ることができない。このため第、１の絶縁膜
を被着形成した後に、第１の絶縁膜下の基板表面層を絶
縁膜に変換し第２の絶縁膜を形成することによって、界
面準位の少ない界面が得られる。

第２の絶縁膜の膜厚は数十人程度あるいはそれ以下でも
充分であるため、基板の結晶面の違いに起因するホーン
現象は現われない、！また第１の絶縁膜の膜厚は、基板
の結晶面に依存せず均一である。従って得られる絶縁膜
の膜厚は、凹凸部のコーナ一部においても平坦部におい
ても一定となる。

さらに、第１の絶縁膜に変換し得る膜としてポリシリコ
ンあるいはアモルファスシリコンを用いれば、９００　
’Ｃ以下の温度で酸化シリコン膜が形成可能で、加えて
、シリコン基板の表面層の酸化も同一工程で進むため、
第１及び第２の絶縁膜を容易に形成することができる。

作　　用 本発明によれば、９００℃以下の温度で、かつ凹凸部の
コーナ一部においても、平坦部と膜厚の差がない絶縁膜
の形成が可能となる。

実施例 第１図ａｙｆの工程順断面図によって本発明の一実施例
を説明する。

第１図ａは、シリコン基板１の所定域に凹所を設けたも
のである。

第１図ａに示したシリコン基板１の表面に、６５０℃、
減圧下において、シランの熱分解反応に基づく気相成長
法により、第１図すのように、厚さ約７０へのアモルフ
ァスシリコン膜２を被着した。シリコン膜２は、熱分解
反応で形成されるため、シリコン基板１表面のいかなる
場所においても均一な膜厚となり、単結晶の様な明確な
面方位がないため、熱酸化処理後の酸化物被膜の膜厚も
均一なものとなる。アモルファスシリコン膜２を全て酸
化し、第１図Ｃのように、第１の酸化シリコン膜３を形
成した後、さらに引き続いて、熱酸化処理をすることに
より、シリコン基板１表面の酸化が進み、第２の酸化シ
リコン膜４が形成できる。

本実施例では、８５０°Ｃの水蒸気雰囲気中で２０分間
の酸化処理を施すことにより、１３０人の第１の酸化シ
リコン膜３と約２０への第２の酸化シリコン膜４を得だ
。

次いで、キャパシター形成用のポリシリコン電極５を被
着したものが第１図ｄであり、ポリシリコン電極５を、
第１図ｅのように、パターニングした後、電極下部以外
の、第１の酸化シリコン膜３と第２の酸化シリコン膜４
とを合せた絶縁膜６をエツチング除去し、第１図ｆに示
すように基板凹所を利用したＭＯＳ型キャパシタを得た
。

本発明の製造方法を用いて作成したＭＯＳ型キャパシタ
の絶縁耐圧は、２０Ｖ以上となり、従来の基板の熱酸化
によるものに比べて大幅な向上を計ることができた。

なお、本発明の詳細な説明では、シリコン基板表面に、
アモルファスシリコンを被着する場合について述べだが
、他の薄膜、たとえば、直接、気相成長法で多結晶シリ
コン膜あるいは酸化シリコン膜を均一に付着し、ついで
、同多結晶・ンリコンの熱酸化被膜あるいは酸化シリコ
ン膜を通して、下地のシリコン基板表面に薄い熱酸化被
膜を形成することも可能である。また、シリコン基板以
外にも、絶縁膜として利用できる酸化物の得られる半導
体基板に対しても適用可能である。

発明の効果 以上述べた様に、本発明は、基板表面のいかなる場所に
おいても薄く、かつ、均一な膜厚の絶縁膜が９００°Ｃ
以下の低温で形成できるものであり、本発明によって得
られたキャパシタの耐圧は、従来の方法に比べて大幅に
向上した。

本発明は、半導体装置製造工程の低温化、半導体装置の
高性能化に大きく寄与するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を説明するだめの工程順断面
図、第２図は従来の技術を説明するだめの工程断面図で
ある。 １．７・・・・・・シリコン基板、２・・・・・・アモ
ルファスシ＋）−ｒン膜、３，４，６．８・・・・・・
酸化シリコン膜、５・・・・・・ポリシリコン電極、９
・・・・・・凹所のコーナ一部。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）一導電型半導体基板表面に、第１の絶縁膜を被着
   形成した後、同第１の絶縁膜下の前記半導体基板表面層
   を第２の絶縁膜に変換し、前記第１の絶縁膜及び前記第
   ２の絶縁膜をあわせて所望の絶縁膜とすることを特徴と
   する半導体装置の製造方法。
2. （２）第１の絶縁膜が半導体または金属の被膜から熱酸
   化によって形成された酸化物でなることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の半導体装置の製造方法。
3. （３）絶縁膜を形成する一導電型半導体基板表面が凹所
   または凸所の形成された表面であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項または第２項記載の半導体装置の製
   造方法。
4. （４）一導電型半導体基板としてシリコン基板を用いる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体装
   置の製造方法。
5. （５）第１の絶縁膜がポリシリコンまたはアモルファス
   シリコンの薄膜から酸化シリコン膜に変換されたもので
   なることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導
   体装置の製造方法。