JPS62261128A - Mos型半導体装置の製造方法 - Google Patents
Mos型半導体装置の製造方法Info
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- JPS62261128A JPS62261128A JP10382486A JP10382486A JPS62261128A JP S62261128 A JPS62261128 A JP S62261128A JP 10382486 A JP10382486 A JP 10382486A JP 10382486 A JP10382486 A JP 10382486A JP S62261128 A JPS62261128 A JP S62261128A
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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。
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MOS型半導体装置の製造方法に関し、特にM
O3型半導体装置を構成するゲート酸化膜をスパッタ法
を用いて低基板温度で形成するゲート酸化膜の形成方法
に関するものである。
O3型半導体装置を構成するゲート酸化膜をスパッタ法
を用いて低基板温度で形成するゲート酸化膜の形成方法
に関するものである。
従来1MOS型半導体装置を構成するゲート酸化膜は2
基板を900℃以上の酸素雰囲気中にさらして基板を酸
化する熱酸化法、あるいは少なくとも500℃以上の基
板温度において例えばシラン、シフランなどの気化した
シリコン化合物と酸素を含むガスと反応させて形成する
熱気相成長法(熱CVD法)によ多形成されていた。こ
れら熱酸化法あるいは熱CVD法ともに極めて高い基板
温度を必要とするため、基板内における不純物が再拡散
され、その拡散プロファイルが変化すること、あるいは
基板として耐熱性の高いものが必要なことなど、半導体
装置の高信頼化、低廉化を疎外するという欠点を有して
いた。さらに、熱酸化法においては基板材料の酸化物が
安定である必要があること、あるいは熱CVD法におい
てはシラン、ジシランなどの極めて有毒なガスを用いる
必要があることなど、半導体装置の基板の自由な選択や
製造装置の保守を困難とする要因を含んでいた。
基板を900℃以上の酸素雰囲気中にさらして基板を酸
化する熱酸化法、あるいは少なくとも500℃以上の基
板温度において例えばシラン、シフランなどの気化した
シリコン化合物と酸素を含むガスと反応させて形成する
熱気相成長法(熱CVD法)によ多形成されていた。こ
れら熱酸化法あるいは熱CVD法ともに極めて高い基板
温度を必要とするため、基板内における不純物が再拡散
され、その拡散プロファイルが変化すること、あるいは
基板として耐熱性の高いものが必要なことなど、半導体
装置の高信頼化、低廉化を疎外するという欠点を有して
いた。さらに、熱酸化法においては基板材料の酸化物が
安定である必要があること、あるいは熱CVD法におい
てはシラン、ジシランなどの極めて有毒なガスを用いる
必要があることなど、半導体装置の基板の自由な選択や
製造装置の保守を困難とする要因を含んでいた。
ところで、上記熱酸化法や熱CVD法がもつ欠点を改善
するために、従来より蒸着法、プラズマCVD法あるい
はスパッタ法を用いたものも提案されている。この蒸着
法は、真空槽内で例えばシリコンを電子ビームで加熱・
溶融し、蒸発してくるシリコンと酸素を化合させ、ゲー
トm化膜を形成する方法である。この方法は、基板温度
を100℃以下にまで下げることができるが、蒸発して
くる粒子がほぼ直線的に基板に到達するため、影となる
段差部分にはゲート酸化膜の形成が極めて困難であると
いう欠点を有している。
するために、従来より蒸着法、プラズマCVD法あるい
はスパッタ法を用いたものも提案されている。この蒸着
法は、真空槽内で例えばシリコンを電子ビームで加熱・
溶融し、蒸発してくるシリコンと酸素を化合させ、ゲー
トm化膜を形成する方法である。この方法は、基板温度
を100℃以下にまで下げることができるが、蒸発して
くる粒子がほぼ直線的に基板に到達するため、影となる
段差部分にはゲート酸化膜の形成が極めて困難であると
いう欠点を有している。
また、プラズマCVD法は、熱CVD法におけるシリコ
ン化合物と酸素との反応に用いている熱エネルギーの代
わシに、プラズマの有するエネルギーを用いる方法であ
る。この方法は、基板温度を300℃〜400℃に下げ
ることができるが、基板温度を300℃以下にすること
は困難であり、かつ熱CVD法と同じく例えばシラン、
ジシランなどの人体に有害なシリコン化合物を用いる必
要があるという欠点を有している。
ン化合物と酸素との反応に用いている熱エネルギーの代
わシに、プラズマの有するエネルギーを用いる方法であ
る。この方法は、基板温度を300℃〜400℃に下げ
ることができるが、基板温度を300℃以下にすること
は困難であり、かつ熱CVD法と同じく例えばシラン、
ジシランなどの人体に有害なシリコン化合物を用いる必
要があるという欠点を有している。
一方、スパッタ法は、放電ガスのプラズマにより発生し
たイオンをターゲット材に衝突させ、ターゲット材より
スパッタされた粒子を基板上に堆積、あるいはスパッタ
粒子と雰囲気ガスを反応させて基板上に堆積させる方法
である。この場合。
たイオンをターゲット材に衝突させ、ターゲット材より
スパッタされた粒子を基板上に堆積、あるいはスパッタ
粒子と雰囲気ガスを反応させて基板上に堆積させる方法
である。この場合。
ゲート酸化膜の形成には、従来、例えば酸化シリコンを
ターゲット材とし放電ガスとして希ガス単体を用い゛る
もの、およびシリコンをターゲット材とし放電ガスとし
て希ガスと酸素の混合ガスを用いるものが用いられてき
た。
ターゲット材とし放電ガスとして希ガス単体を用い゛る
もの、およびシリコンをターゲット材とし放電ガスとし
て希ガスと酸素の混合ガスを用いるものが用いられてき
た。
しかし、このようなスパッタ法を用いた従来の方法は、
基板温度を100℃以下にまで下げることができると共
に、人体に有害なガスを不要にできるという利点を有す
る反面、上記ターゲット材と放電ガスの組合せで得られ
たゲート酸化膜が、良好なl!!i性をこれまで示して
いないという欠点を有していた。
基板温度を100℃以下にまで下げることができると共
に、人体に有害なガスを不要にできるという利点を有す
る反面、上記ターゲット材と放電ガスの組合せで得られ
たゲート酸化膜が、良好なl!!i性をこれまで示して
いないという欠点を有していた。
本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、スパ
ッタ法によりゲート酸化膜などのシリコン酸化膜を基板
上に堆積する際にそのシリコン酸化膜の電気的特性を向
上させたMOS型半導体装置の製造方法を提供しようと
するものである。
ッタ法によりゲート酸化膜などのシリコン酸化膜を基板
上に堆積する際にそのシリコン酸化膜の電気的特性を向
上させたMOS型半導体装置の製造方法を提供しようと
するものである。
すなわち、本発明のMOS型半導体装置の製造方法は、
ターゲット材として酸化シリコンを用い。
ターゲット材として酸化シリコンを用い。
かつ放電ガスとして希ガスに酸素を10〜50%混合し
たガスを用いてスパッタ法により基板上にシリコン酸化
膜を堆積する工程を含むことを特徴とするものである。
たガスを用いてスパッタ法により基板上にシリコン酸化
膜を堆積する工程を含むことを特徴とするものである。
したがって、本発明によれば、希ガスに酸素を10〜5
0%混合した混合ガスと酸化シリコンのターゲット材を
用いた簡単なスパッタ法により、低基板温度でゲート酸
化膜などのシリコン酸化膜を基板上に形成することがで
きる。
0%混合した混合ガスと酸化シリコンのターゲット材を
用いた簡単なスパッタ法により、低基板温度でゲート酸
化膜などのシリコン酸化膜を基板上に形成することがで
きる。
以下1本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。
第1図は本発明に用いるスパッタ装置の一例を示す概略
図である。ここで、真空槽1に設けるターゲット材2は
酸化シリコン(StO,)より成シ、これに対向してゲ
ート酸化膜を形成すべき基板3を真空槽1内の基板ホル
ダー4に配する。そして。
図である。ここで、真空槽1に設けるターゲット材2は
酸化シリコン(StO,)より成シ、これに対向してゲ
ート酸化膜を形成すべき基板3を真空槽1内の基板ホル
ダー4に配する。そして。
上記真空槽1内のガスを排気口5よシ排気した後。
ガス導入口6よシ希ガスに酸素を混合した放電ガスをガ
スの圧力が0.2〜z、opaとなるように真空槽1内
に導入する。ついで、基板温度を20〜400℃とし、
その後、ターゲット材2と真空槽1との間に数百ボルト
ないし数千ポルトの高周波電圧を印加して放電を生ぜし
め、基板3上にゲート宜化膜を形成する。このようにし
て、スパッタ法により低基板温度でかつ有害なガスを用
いることなく、任意の基板上にゲート酸化膜を形成でき
る。
スの圧力が0.2〜z、opaとなるように真空槽1内
に導入する。ついで、基板温度を20〜400℃とし、
その後、ターゲット材2と真空槽1との間に数百ボルト
ないし数千ポルトの高周波電圧を印加して放電を生ぜし
め、基板3上にゲート宜化膜を形成する。このようにし
て、スパッタ法により低基板温度でかつ有害なガスを用
いることなく、任意の基板上にゲート酸化膜を形成でき
る。
次eこ、上記ターゲット材2に酸化シリコンを用い、か
つ放電ガスにアルゴンと酸素との混合ガスを用いたスパ
ッタ法により基板温度200℃で形成した本発明方法に
よるゲート酸化膜の電気的特性の一例を第2図ないし第
4図を参照して説明する。
つ放電ガスにアルゴンと酸素との混合ガスを用いたスパ
ッタ法により基板温度200℃で形成した本発明方法に
よるゲート酸化膜の電気的特性の一例を第2図ないし第
4図を参照して説明する。
ここで、このゲート酸化膜の形成は、第1図に示シタス
パツメ装置を用い、ターゲット材2として純度99.9
9%以上の5iChを、基板として単結晶S1ウエハを
用いて行なった場合を示す。
パツメ装置を用い、ターゲット材2として純度99.9
9%以上の5iChを、基板として単結晶S1ウエハを
用いて行なった場合を示す。
第1表
まず、第1表に、上記ゲート酸化膜を用いたMOS型半
導体装置の一例として製作したMOSキャパシタの主要
パラメータを示す。仁のとき、基板としてP型、 (1
00)方位、比抵抗3〜5Ω・αの単結晶stラウェ−
を用い、ゲート酸化膜を上記方法によp loOnm形
成した。ゲート電極には蒸着A、Lを用い、面積を0.
3Km とした。
導体装置の一例として製作したMOSキャパシタの主要
パラメータを示す。仁のとき、基板としてP型、 (1
00)方位、比抵抗3〜5Ω・αの単結晶stラウェ−
を用い、ゲート酸化膜を上記方法によp loOnm形
成した。ゲート電極には蒸着A、Lを用い、面積を0.
3Km とした。
また、第2図に、上記MOSキャパシタを用いて測定し
た本発明によるゲート酸化膜の絶縁耐圧と。
た本発明によるゲート酸化膜の絶縁耐圧と。
そのゲート酸化膜形成における放電ガス中への酸素混合
率との関係を示す。この2g2図から明らかなように、
放電ガス中への酸素混合率を5〜50係とすることによ
シ、200℃と低基板温度にもかかわらず、高温熱酸化
膜に匹適する絶縁耐圧を有するゲート酸化膜をスパッタ
法を用いて形成できる。また、第2図から、酸素を混合
して形成した酸化膜の絶縁耐圧は、従来の酸素を混合せ
ずに形成した酸化膜の絶縁耐圧に比べて約4倍高くなっ
ていることがわかる。
率との関係を示す。この2g2図から明らかなように、
放電ガス中への酸素混合率を5〜50係とすることによ
シ、200℃と低基板温度にもかかわらず、高温熱酸化
膜に匹適する絶縁耐圧を有するゲート酸化膜をスパッタ
法を用いて形成できる。また、第2図から、酸素を混合
して形成した酸化膜の絶縁耐圧は、従来の酸素を混合せ
ずに形成した酸化膜の絶縁耐圧に比べて約4倍高くなっ
ていることがわかる。
第2表
つぎに、第2表に1本発明方法により形成したゲート酸
化膜を用いたMOS型半導体装置の一例として製作した
MOSトランジスタの主要パラメータを示す。このとき
、基板としてP型、 (100)方位。
化膜を用いたMOS型半導体装置の一例として製作した
MOSトランジスタの主要パラメータを示す。このとき
、基板としてP型、 (100)方位。
比抵抗3〜5Ω・σの単結晶Siウェ八へ用い、ゲート
酸化膜を上記方法により1100n形成した。
酸化膜を上記方法により1100n形成した。
ゲート電極にはPドープポリシリコy (Po1y−3
t )膜を用いて500℃m 形成し、ノース/ドレ
イン電極形成にはPイオン注入法を用いた。配線はスパ
ッタAt−5i膜を用い、膜厚を500 nmとした。
t )膜を用いて500℃m 形成し、ノース/ドレ
イン電極形成にはPイオン注入法を用いた。配線はスパ
ッタAt−5i膜を用い、膜厚を500 nmとした。
また、第3図に、上記MOSトランジスタと同一条件で
製作したMOSキャパシタ(面積0.1m)を用いて6
11j定した界面準位密度と、ゲート酸化膜形成におけ
る放電ガス中の酸素混合率との関係を示す。この第3図
から明らかなように、放電ガス中への酸素混合率を10
〜50係とすることにより、200℃と低基板温度にも
かかわらず、高温熱酸化膜に匹適する界面準位密度を有
するゲート酸化膜を形成できる。ここで、仁の酸素混合
率を10幅未満とすることは、界面準位密度の急激な増
加を招き、また酸素混合率を極端に多く、例えば50倦
以上とすることけ、ゲート酸化膜の形成時間の増加を招
き、 MOS型半導体装置のゲート酸化膜形成法として
、実用的でない。
製作したMOSキャパシタ(面積0.1m)を用いて6
11j定した界面準位密度と、ゲート酸化膜形成におけ
る放電ガス中の酸素混合率との関係を示す。この第3図
から明らかなように、放電ガス中への酸素混合率を10
〜50係とすることにより、200℃と低基板温度にも
かかわらず、高温熱酸化膜に匹適する界面準位密度を有
するゲート酸化膜を形成できる。ここで、仁の酸素混合
率を10幅未満とすることは、界面準位密度の急激な増
加を招き、また酸素混合率を極端に多く、例えば50倦
以上とすることけ、ゲート酸化膜の形成時間の増加を招
き、 MOS型半導体装置のゲート酸化膜形成法として
、実用的でない。
さらに、第4図に、上記MOS)ランジスタを用いて測
定した電界効果移動度と、ゲート酸化膜形成における放
電ガス中の酸素混合率との関係を示す。同図から明らか
なようK、電界効果移動度は。
定した電界効果移動度と、ゲート酸化膜形成における放
電ガス中の酸素混合率との関係を示す。同図から明らか
なようK、電界効果移動度は。
ゲート酸化膜の形成が200℃と低温で行なわれている
にもかかわらず、放電ガス中への酸素混合率が10〜5
0%の場合には、高温熱酸化膜にほぼ匹適する値となる
。ここで、酸素混合率を10%未満とすることは、電界
効果移動度の急激な低下を招き、また酸素混合率を極端
に多く1例えば50%以上にすることはゲート酸化膜の
形成時間の増加を招き、 MOS型半導体装置のゲート
酸化膜にとり実用的ではない。
にもかかわらず、放電ガス中への酸素混合率が10〜5
0%の場合には、高温熱酸化膜にほぼ匹適する値となる
。ここで、酸素混合率を10%未満とすることは、電界
効果移動度の急激な低下を招き、また酸素混合率を極端
に多く1例えば50%以上にすることはゲート酸化膜の
形成時間の増加を招き、 MOS型半導体装置のゲート
酸化膜にとり実用的ではない。
なお、本実施例では、基板として単結晶シリコン基板に
本発明を適用した例を示したが、本発明を用いて形成し
た酸化膜は、第2図に示したその絶縁耐圧からみて、G
aAs笠のンリコン以外の他の基板に適用した場合にも
同様に浸れた効果を期待できる。
本発明を適用した例を示したが、本発明を用いて形成し
た酸化膜は、第2図に示したその絶縁耐圧からみて、G
aAs笠のンリコン以外の他の基板に適用した場合にも
同様に浸れた効果を期待できる。
以上説明したように本発明によれば、放電ガスとして希
ガスに酸素を10〜50係混合したガスを用いてスパッ
タ法によりゲート酸化膜などのシリコン酸化膜を形成す
ることによシ、絶縁耐圧などの良好な電気的を有するシ
リコン酸化膜を低温で形成できるとともに、この酸化膜
を用いて優れたMOS型半導体装置1例えばMOSキャ
パシタやMOS )ランジスタなどを製作できる。これ
Kよって、例えば3次元集積回路素子の製作やディスプ
レイ装置、高機能センターの製作などのプロセスの低温
化を必須とする分野に適用して有効であシ、特にゲート
酸化膜の形成方法として優れた効果を奏する。
ガスに酸素を10〜50係混合したガスを用いてスパッ
タ法によりゲート酸化膜などのシリコン酸化膜を形成す
ることによシ、絶縁耐圧などの良好な電気的を有するシ
リコン酸化膜を低温で形成できるとともに、この酸化膜
を用いて優れたMOS型半導体装置1例えばMOSキャ
パシタやMOS )ランジスタなどを製作できる。これ
Kよって、例えば3次元集積回路素子の製作やディスプ
レイ装置、高機能センターの製作などのプロセスの低温
化を必須とする分野に適用して有効であシ、特にゲート
酸化膜の形成方法として優れた効果を奏する。
第1図は本発明に用いるスパッタ装置の一例を示す概略
図、第2図は本発明方法により形成したゲート酸化膜の
特注の一例である絶縁耐圧と放電ガスの酸素混合率との
関係を示す図、第3図は本発明方法により形成したゲー
ト酸化膜を用い、第2表に示す条件と同一で製作したM
OSキャパシタよシ求めた界面準位密度とゲート酸化膜
形成における放電ガス中の酸素混合率との関係を示す図
、第4図は本発明方法により形成したゲート酸化膜を用
いたMOS型半導体装置のW性の一例であるMOS型ト
ランジスタの電界効果移動度とゲート酸化膜形成におけ
る放電ガス中の酸素混合率との関係を示す図である。 1・・・・真空槽、2φ・・・ターゲット材(酸化シリ
コン)、3・・・・基板、4・・・・基板ホルダー、5
・・・−排気口、6・・・・ガス導入口。 特許出願人 日本電信電話株式会社 代、理 人 山 川 政 脂(ほか1名)第1@ 第2図 腋粂農台−V(%) 第3図 V岸渫@?+(%) 第4図
図、第2図は本発明方法により形成したゲート酸化膜の
特注の一例である絶縁耐圧と放電ガスの酸素混合率との
関係を示す図、第3図は本発明方法により形成したゲー
ト酸化膜を用い、第2表に示す条件と同一で製作したM
OSキャパシタよシ求めた界面準位密度とゲート酸化膜
形成における放電ガス中の酸素混合率との関係を示す図
、第4図は本発明方法により形成したゲート酸化膜を用
いたMOS型半導体装置のW性の一例であるMOS型ト
ランジスタの電界効果移動度とゲート酸化膜形成におけ
る放電ガス中の酸素混合率との関係を示す図である。 1・・・・真空槽、2φ・・・ターゲット材(酸化シリ
コン)、3・・・・基板、4・・・・基板ホルダー、5
・・・−排気口、6・・・・ガス導入口。 特許出願人 日本電信電話株式会社 代、理 人 山 川 政 脂(ほか1名)第1@ 第2図 腋粂農台−V(%) 第3図 V岸渫@?+(%) 第4図
Claims (1)
- ターゲット材として酸化シリコンを用い、かつ放電ガス
として希ガスに酸素を10〜50%混合したガスを用い
てスパッタ法により基板上にシリコン酸化膜を堆積する
工程を含むことを特徴とするMOS型半導体装置の製造
方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10382486A JPS62261128A (ja) | 1986-05-08 | 1986-05-08 | Mos型半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10382486A JPS62261128A (ja) | 1986-05-08 | 1986-05-08 | Mos型半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62261128A true JPS62261128A (ja) | 1987-11-13 |
JPH0243334B2 JPH0243334B2 (ja) | 1990-09-28 |
Family
ID=14364160
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10382486A Granted JPS62261128A (ja) | 1986-05-08 | 1986-05-08 | Mos型半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPS62261128A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5665210A (en) * | 1990-07-24 | 1997-09-09 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of forming insulating films, capacitances, and semiconductor devices |
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JP2005285830A (ja) * | 2004-03-26 | 2005-10-13 | Dainippon Printing Co Ltd | ゲート絶縁膜の形成方法及び薄膜トランジスタの製造方法並びに薄膜トランジスタ |
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US7335570B1 (en) | 1990-07-24 | 2008-02-26 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of forming insulating films, capacitances, and semiconductor devices |
-
1986
- 1986-05-08 JP JP10382486A patent/JPS62261128A/ja active Granted
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2005285830A (ja) * | 2004-03-26 | 2005-10-13 | Dainippon Printing Co Ltd | ゲート絶縁膜の形成方法及び薄膜トランジスタの製造方法並びに薄膜トランジスタ |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0243334B2 (ja) | 1990-09-28 |
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