JPS6258529B2 - - Google Patents
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- JPS6258529B2 JPS6258529B2 JP55082032A JP8203280A JPS6258529B2 JP S6258529 B2 JPS6258529 B2 JP S6258529B2 JP 55082032 A JP55082032 A JP 55082032A JP 8203280 A JP8203280 A JP 8203280A JP S6258529 B2 JPS6258529 B2 JP S6258529B2
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- silicon dioxide
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- arsenic
- dioxide layer
- semiconductor device
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/26—Bombardment with radiation
- H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
- H01L21/265—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Formation Of Insulating Films (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、半導体装置の製造方法に関する。特
に、イオン注入法を用いて不純物が注入されたシ
リコン基板を、微量の酸素ガスを含有する窒素ガ
スよりなる雰囲気中で分圧アニールすることによ
り、リーク電流・浮遊容量等が少なく特性が優れ
た半導体装置を製造する、半導体装置の製造方法
に関する。
に、イオン注入法を用いて不純物が注入されたシ
リコン基板を、微量の酸素ガスを含有する窒素ガ
スよりなる雰囲気中で分圧アニールすることによ
り、リーク電流・浮遊容量等が少なく特性が優れ
た半導体装置を製造する、半導体装置の製造方法
に関する。
イオン注入法によれば、拡散性では注入するこ
とのできない不純物を、低温・高純度の雰囲気中
又は真空中で、半導体に注入することができ、
又、不純物ドープ深さの制御を容易に、かつ高精
度をもつてなすことができるため、特に薄いドー
プ深さを必要とする種類の半導体装置の製造方法
にしばしば使用される。イオン注入法を用いて砒
素（As）等の不純物をシリコン基板に注入する
場合は、第１図の断面図に示す様にシリコン基板
１の表面に形成された二酸化シリコン層２をマス
クとしてそのシリコン基板の全面にイオン注入を
なすことが一般である。換言すれば、まず、シリ
コン基板の表面に二酸化シリコン層を形成し、そ
の後、不純物ドープが予定されている領域３に開
口４を設け、この一部に開口を有するシリコン基
板の全面にイオン注入をなす。したがつて、前記
の開口領域にあつては、不純物は直接シリコン基
板に注入されるが、その開口領域以外の領域にあ
つては、不純物は二酸化シリコン層の表層に注入
される。たゞ、この二酸化シリコン層の厚さは十
分に厚く一般に１ミクロン程度に選択されるか
ら、砒素（As）等の分子量の大きな分子のイオ
ンは、二酸化シリコンの表層浅部に滞留し、何ら
実害をもたらすことはない。同時に、前記の二酸
化シリコン層の開口領域を通過してシリコン基板
に注入された不純物もそのシリコン基板の表層浅
部に滞留し、十分な厚さの不純物層を形成するこ
とは出来ない。そこで、このようにイオン注入を
なした後、適当な時期に熱処理を実施してこのシ
リコン基板の表層浅部に注入された不純物を活性
化させるとともに適当な厚さを有する層に拡散さ
せる工程が必要である。
とのできない不純物を、低温・高純度の雰囲気中
又は真空中で、半導体に注入することができ、
又、不純物ドープ深さの制御を容易に、かつ高精
度をもつてなすことができるため、特に薄いドー
プ深さを必要とする種類の半導体装置の製造方法
にしばしば使用される。イオン注入法を用いて砒
素（As）等の不純物をシリコン基板に注入する
場合は、第１図の断面図に示す様にシリコン基板
１の表面に形成された二酸化シリコン層２をマス
クとしてそのシリコン基板の全面にイオン注入を
なすことが一般である。換言すれば、まず、シリ
コン基板の表面に二酸化シリコン層を形成し、そ
の後、不純物ドープが予定されている領域３に開
口４を設け、この一部に開口を有するシリコン基
板の全面にイオン注入をなす。したがつて、前記
の開口領域にあつては、不純物は直接シリコン基
板に注入されるが、その開口領域以外の領域にあ
つては、不純物は二酸化シリコン層の表層に注入
される。たゞ、この二酸化シリコン層の厚さは十
分に厚く一般に１ミクロン程度に選択されるか
ら、砒素（As）等の分子量の大きな分子のイオ
ンは、二酸化シリコンの表層浅部に滞留し、何ら
実害をもたらすことはない。同時に、前記の二酸
化シリコン層の開口領域を通過してシリコン基板
に注入された不純物もそのシリコン基板の表層浅
部に滞留し、十分な厚さの不純物層を形成するこ
とは出来ない。そこで、このようにイオン注入を
なした後、適当な時期に熱処理を実施してこのシ
リコン基板の表層浅部に注入された不純物を活性
化させるとともに適当な厚さを有する層に拡散さ
せる工程が必要である。
ところが、不純物として砒素をイオン注入し、
窒素ガスなどの不活性ガス中で熱処理して製造し
た半導体装置にあつては、二酸化シリコン層下部
の予期しない領域の一部に、基板の導電型と異な
る導電型を有する低抵抗の電導性領域５の存在が
往々認められる。この事実の存在は、(イ)各電極相
互間のリーク電流の予期せざる増加、(ロ)CV法を
用いてなす観察によりなされる、基板の導電型と
異なる導電型を有する、すなわち反転した導電型
を有する、シリコン領域存在の確認、(ハ)かゝる半
導体装置を切断の上染色し顕微鏡下における観察
によりなされる反転導電型層存在の確認等によ
り、疑う余地のないものと思われるが、このこと
は、各電極間のリーク電流を増し、浮遊容量を増
し、半導体装置の特性を害し、看做しがたい不利
益となつている。
窒素ガスなどの不活性ガス中で熱処理して製造し
た半導体装置にあつては、二酸化シリコン層下部
の予期しない領域の一部に、基板の導電型と異な
る導電型を有する低抵抗の電導性領域５の存在が
往々認められる。この事実の存在は、(イ)各電極相
互間のリーク電流の予期せざる増加、(ロ)CV法を
用いてなす観察によりなされる、基板の導電型と
異なる導電型を有する、すなわち反転した導電型
を有する、シリコン領域存在の確認、(ハ)かゝる半
導体装置を切断の上染色し顕微鏡下における観察
によりなされる反転導電型層存在の確認等によ
り、疑う余地のないものと思われるが、このこと
は、各電極間のリーク電流を増し、浮遊容量を増
し、半導体装置の特性を害し、看做しがたい不利
益となつている。
本発明の目的は、この不利益を解消することに
あり、二酸化シリコン層をマスクとして砒素をイ
オン注入してなす半導体装置の製造方法におい
て、前記二酸化シリコン層（以下フイールド酸化
膜という。）下部のシリコン基板表層浅部に、基
板の導電型と異なる導電型を有する電導性領域が
形成されることのないことを特徴とする半導体装
置の製造方法を提供することにあり、砒素のイオ
ン注入工程完了後になされる熱処理を、微量の酸
素ガスを含有する窒素ガスよりなる雰囲気中でな
すことを要旨とする。
あり、二酸化シリコン層をマスクとして砒素をイ
オン注入してなす半導体装置の製造方法におい
て、前記二酸化シリコン層（以下フイールド酸化
膜という。）下部のシリコン基板表層浅部に、基
板の導電型と異なる導電型を有する電導性領域が
形成されることのないことを特徴とする半導体装
置の製造方法を提供することにあり、砒素のイオ
ン注入工程完了後になされる熱処理を、微量の酸
素ガスを含有する窒素ガスよりなる雰囲気中でな
すことを要旨とする。
本発明の発明者は、まず、上記の予期せざる不
純物は砒素のイオン注入によつて導入されるもの
と推定した。それ以外に、この導電型の不純物が
導入される機会がないからである。次に、この予
期せざる有害な電導性領域が如何なる原因で、
又、いづれの工程で形成されるかを確認するた
め、各工程完了後、逐次的に検査を実施した結
果、上記の熱処理工程中に形成されたことを確認
した。
純物は砒素のイオン注入によつて導入されるもの
と推定した。それ以外に、この導電型の不純物が
導入される機会がないからである。次に、この予
期せざる有害な電導性領域が如何なる原因で、
又、いづれの工程で形成されるかを確認するた
め、各工程完了後、逐次的に検査を実施した結
果、上記の熱処理工程中に形成されたことを確認
した。
これらの事実にもとづき、本発明の発明者は、
上記の予期せざる現象は、イオン注入によりフイ
ールド酸化膜に注入されその表層浅部に滞留して
いた砒素原子が、熱処理工程中にエネルギーを与
えられ、フイールド酸化膜を透過してシリコン基
板表層迄拡散したことによるものと推定し、この
現象の発生を阻止するためには、イオン注入によ
り注入された砒素原子に何らかの化学反応を加え
て、これを拡散係数の小さな物質に変換すること
が有効であろうという着想を得た。
上記の予期せざる現象は、イオン注入によりフイ
ールド酸化膜に注入されその表層浅部に滞留して
いた砒素原子が、熱処理工程中にエネルギーを与
えられ、フイールド酸化膜を透過してシリコン基
板表層迄拡散したことによるものと推定し、この
現象の発生を阻止するためには、イオン注入によ
り注入された砒素原子に何らかの化学反応を加え
て、これを拡散係数の小さな物質に変換すること
が有効であろうという着想を得た。
この着想を具体化するため、各種の化学反応に
ついて検討を加えたが、その評価指針として、(イ)
その化学反応が他の工程と同時に実施しうるこ
と、(ロ)その化学反応生成物が半導体装置の特性を
劣化させないこと、及び(ハ)フイールド酸化膜の開
口領域に注入された砒素原子と反応しないこと等
を挙げた。これらの要請を満足するものとして、
化学反応としては酸化作用が最も適当であり、そ
の酸化作用を実施する方法としては、半導体装置
表面に安定化用シリケートガラス層を形成した後
実施する熱処理を、純粋な窒素ガス中でなく、こ
れに微量の酸素ガスを混入して、分圧アニール法
によつて実施することが最も適切であろうと推定
し、この熱処理工程において、温度条件、酸素混
入量、熱処理時間を夫々変化させ、実験を繰り返
した結果、温度条件と熱処理時間との関係は、形
成される酸化膜の厚さ・不純物と酸素との結合の
量を一定とすれば、ほゞ逆比例の関係となり、許
容される最高温度に応じて熱処理時間を調節する
ことが許されることを確認した。一方、酸素混入
量としては、容積比で約１％以上必要であること
を確認した。すなわち、酸素混入量が１％以下で
は、上記の欠陥すなわちイオン注入により注入さ
れた砒素がフイールド酸化膜を透過してその下部
領域のシリコン基板表層の導電型を反転させてし
まうが、酸素混入量が１％以上ではそのような現
象は発生しないことを確認した。又、この程度の
微量な酸素ガスが混入された窒素ガス雰囲気中で
なした熱処理によつて形成されるフイールド酸化
膜開口領域の酸化シリコン層の厚さは十分薄く、
弗酸等に浸漬することにより容易に剥離し、全く
実害が発生しないことも確認された。
ついて検討を加えたが、その評価指針として、(イ)
その化学反応が他の工程と同時に実施しうるこ
と、(ロ)その化学反応生成物が半導体装置の特性を
劣化させないこと、及び(ハ)フイールド酸化膜の開
口領域に注入された砒素原子と反応しないこと等
を挙げた。これらの要請を満足するものとして、
化学反応としては酸化作用が最も適当であり、そ
の酸化作用を実施する方法としては、半導体装置
表面に安定化用シリケートガラス層を形成した後
実施する熱処理を、純粋な窒素ガス中でなく、こ
れに微量の酸素ガスを混入して、分圧アニール法
によつて実施することが最も適切であろうと推定
し、この熱処理工程において、温度条件、酸素混
入量、熱処理時間を夫々変化させ、実験を繰り返
した結果、温度条件と熱処理時間との関係は、形
成される酸化膜の厚さ・不純物と酸素との結合の
量を一定とすれば、ほゞ逆比例の関係となり、許
容される最高温度に応じて熱処理時間を調節する
ことが許されることを確認した。一方、酸素混入
量としては、容積比で約１％以上必要であること
を確認した。すなわち、酸素混入量が１％以下で
は、上記の欠陥すなわちイオン注入により注入さ
れた砒素がフイールド酸化膜を透過してその下部
領域のシリコン基板表層の導電型を反転させてし
まうが、酸素混入量が１％以上ではそのような現
象は発生しないことを確認した。又、この程度の
微量な酸素ガスが混入された窒素ガス雰囲気中で
なした熱処理によつて形成されるフイールド酸化
膜開口領域の酸化シリコン層の厚さは十分薄く、
弗酸等に浸漬することにより容易に剥離し、全く
実害が発生しないことも確認された。
更に、１％を超えて多量の酸素ガスを混入する
と、砒素と酸素との結合を促進する効果は益々増
大するが、同時にフイールド酸化膜開口領域上に
形成される二酸化シリコン層の厚さも増加し、酸
素ガス混入率が10％の場合1100℃、10分間の熱処
理で、フイールド酸化膜開口領域上に形成される
二酸化シリコン層の厚さは120オングストローム
に達し、これ以上の厚さを有する場合、これを除
去するため、安定化シリケートガラス層の過剰エ
ツチングがなされ、欠点を伴なうことを確認し
た。
と、砒素と酸素との結合を促進する効果は益々増
大するが、同時にフイールド酸化膜開口領域上に
形成される二酸化シリコン層の厚さも増加し、酸
素ガス混入率が10％の場合1100℃、10分間の熱処
理で、フイールド酸化膜開口領域上に形成される
二酸化シリコン層の厚さは120オングストローム
に達し、これ以上の厚さを有する場合、これを除
去するため、安定化シリケートガラス層の過剰エ
ツチングがなされ、欠点を伴なうことを確認し
た。
以上の実験結果を総合して、本発明の発明者
は、二酸化シリコン層をマスクとして砒素をイオ
ン注入してなす半導体装置の製造方法において、
イオン注入工程完了後になされる熱処理を、１％
以上10％以下の範囲から、許容熱処理温度・安定
化用シリケートガラス層の厚さ・フイールド酸化
膜の開口領域に形成される二酸化シリコン層の許
容される厚さ等を考慮の上選択された微量な酸素
ガスを含有する窒素ガスよりなる雰囲気中でなす
ことにより、フイールド酸化膜下部のシリコン基
板表層領域の導電型を反転し基板の導電型と異な
る導電型を有する電導性領域を形成することのな
い、半導体装置の製造方法を案出した。
は、二酸化シリコン層をマスクとして砒素をイオ
ン注入してなす半導体装置の製造方法において、
イオン注入工程完了後になされる熱処理を、１％
以上10％以下の範囲から、許容熱処理温度・安定
化用シリケートガラス層の厚さ・フイールド酸化
膜の開口領域に形成される二酸化シリコン層の許
容される厚さ等を考慮の上選択された微量な酸素
ガスを含有する窒素ガスよりなる雰囲気中でなす
ことにより、フイールド酸化膜下部のシリコン基
板表層領域の導電型を反転し基板の導電型と異な
る導電型を有する電導性領域を形成することのな
い、半導体装置の製造方法を案出した。
以上説明せるとおり、本発明によれば、二酸化
シリコン層をマスクとしてなすイオン注入法を使
用してなす半導体装置の製造方法において、二酸
化シリコン層すなわちフイールド酸化膜表層に注
入された砒素がその後の工程においてフイールド
酸化膜を透過してシリコン基板表層の導電型を反
転し、その結果、半導体装置の各電極間リーク電
流や浮遊容量を増し半導体装置の特性を劣化させ
ることのない、半導体装置の製造方法を提供する
ことができる。
シリコン層をマスクとしてなすイオン注入法を使
用してなす半導体装置の製造方法において、二酸
化シリコン層すなわちフイールド酸化膜表層に注
入された砒素がその後の工程においてフイールド
酸化膜を透過してシリコン基板表層の導電型を反
転し、その結果、半導体装置の各電極間リーク電
流や浮遊容量を増し半導体装置の特性を劣化させ
ることのない、半導体装置の製造方法を提供する
ことができる。
なお、混入される酸素ガスの量は・注入される
砒素の量・許容される熱処理温度・安定化用シリ
ケートガラス層の厚さ・熱処理工程完了後除去さ
れる、フイールド酸化膜の開口領域に形成される
二酸化シリコン層の厚さ、すなわち、剥離容易な
厚さの限界等を考慮して選択されねばならないこ
とも勿論である。
砒素の量・許容される熱処理温度・安定化用シリ
ケートガラス層の厚さ・熱処理工程完了後除去さ
れる、フイールド酸化膜の開口領域に形成される
二酸化シリコン層の厚さ、すなわち、剥離容易な
厚さの限界等を考慮して選択されねばならないこ
とも勿論である。
又、本発明は不純物として砒素をイオン注入し
てなす、半導体装置の製造方法の改良であるか
ら、薄いドープ層を必要とする半導体装置特に
MOS型半導体装置に適用して大きな効果を発揮
することはいうまでもない。
てなす、半導体装置の製造方法の改良であるか
ら、薄いドープ層を必要とする半導体装置特に
MOS型半導体装置に適用して大きな効果を発揮
することはいうまでもない。
第１図は従来例を説明するための断面図であ
る。 図中、１はシリコン基板、２は二酸化シリコン
層、４は開口部である。
る。 図中、１はシリコン基板、２は二酸化シリコン
層、４は開口部である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 一部領域に開口を有する二酸化シリコン層を
表面に形成した半導体基板の全面に砒素をイオン
注入し、前記二酸化シリコン層の前記開口に対応
する前記半導体基板の領域に砒素をドープしてな
す半導体装置の製造方法において、前記イオン注
入のなされた半導体基板を酸素ガスを含有する不
活性ガス雰囲気中で熱処理することにより、前記
二酸化シリコン層の表面近傍に注入された砒素が
この二酸化シリコン層の下の半導体基板にまで拡
散するのを防止することを特徴とする半導体装置
の製造方法。 ２ 前記酸素ガスの含有量が容積比で１〜10％で
あ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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8203280A JPS577121A (en) | 1980-06-17 | 1980-06-17 | Manufacture of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8203280A JPS577121A (en) | 1980-06-17 | 1980-06-17 | Manufacture of semiconductor device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS577121A JPS577121A (en) | 1982-01-14 |
| JPS6258529B2 true JPS6258529B2 (ja) | 1987-12-07 |
Family
ID=13763179
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8203280A Granted JPS577121A (en) | 1980-06-17 | 1980-06-17 | Manufacture of semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS577121A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1985002976A1 (en) * | 1984-01-06 | 1985-07-18 | Chinoin Gyógyszer- És Vegyészeti Termékek Gyára R. | Seed dressing additive |
| JPS63114121A (ja) * | 1986-07-07 | 1988-05-19 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5343473A (en) * | 1976-09-30 | 1978-04-19 | Nec Corp | Impurity driving-in method |
-
1980
- 1980-06-17 JP JP8203280A patent/JPS577121A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5343473A (en) * | 1976-09-30 | 1978-04-19 | Nec Corp | Impurity driving-in method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS577121A (en) | 1982-01-14 |
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