JPH01189940A

JPH01189940A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JPH01189940A
Application number: JP63013652A
Authority: JP
Inventors: Ikuo Kurachi; 郁生倉知
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1988-01-26
Filing date: 1988-01-26
Publication date: 1989-07-31

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）この発明は半導体装置の製造方法に係９、特に窒化膜を
ゲート絶縁膜の一部として用いている多層ポリシリコン
構造の製造方法に関するものである。

（従来の技術）窒化膜をゲート絶縁膜の一部として用いている従来の２
層ポリシリコン構造のＭＯ８半導体装置の要部を第２図
に示す。この図において、ｌはシリコン基板、２はフィ
ールド酸化膜、３は第１のダート絶縁膜としての酸化膜
、４は同第１のｙ　−ト杷縁膜としての窒化膜、５は第
１のｒ−）電極および配線としての第１のポリシリコン
層、６は第１層と第２層のポリシリコンを絶縁するポリ
シリコン層間絶縁膜、７は第２のｒ−）絶縁膜としての
酸化膜、８は第２のｒ−計電極お工び配線としてのＷＪ
２のポリシリコン層、９はソース・ドレインを形成する
拡散層である。

このような構造において、第１のゲート絶縁膜としての
酸化膜３と窒化膜４お工び第１のゲート電極と配線とし
ての第１のポリシリコン層５は次のようにして形成され
ている。まず、シリコン基板ｌの表面部に選択的にフィ
ールド酸化膜２を形成した後、素子領域の基板ｌ異面全
体に酸化１１１に３を形成する。次に、基板ｌ上の全面
に窒化膜４を形成し、その上に第１のポリシリコン層５
を堆積させる。その後、第１のポリシリコン層５を第１
のゲート電極および配線形状に・９ターニングし、続い
て、残存第１のポリシリコン層５をマスクとして窒化膜
４と酸化膜３をエツチングし、／ｌターニングする。

（発明が解決しようとする課題）このような方法において、窒化膜４と酸化Ｍ／！、３の
エツチングには、ＨＦ浴液などによるウェットエツチン
グが用いられている。このウェットエツチング時、フィ
ールド酸化膜２の一部もエツチングされる。そして、こ
のフィールド酸化膜２のエツチングにエリ、第２図の点
線円内に示す工うに、窒化膜４の下にアンダーカットが
生じる。し友がって、その後、第２のポリシリコン層８
ｔ″形成すると、該＊２のポリシリコン層８がアンダー
カット部に入り込み、この部分においては、窒化ｐＡ４
だけで第１のポリシリコンＷＩ５と第２のポリシリコン
層８が絶縁されるようになる。ここで、窒化膜４は、例
えばＤＲＡＭにおいては高集積化にともない非常に薄く
（５０〜ｌＯＯλ）、この窒化膜４のｅ縁性能は低い。

したがって、従来は、第１と第２の、ｌ）シリコン層５
，８間の耐圧が低下するという問題がめった。

この発明は、以上述べた第１と第２のポリシリコン層間
の耐圧の低下を除去し、優れた耐圧特性のある半導体装
置、特に窒化膜をゲート絶縁膜の一部とする多層ポリシ
リコン構造を製造する方法を提供することを目的とする
。

（課題を解決するための手段）この発明では、第１のポリシリコン層の／９ターンをマ
スクとして第１ｏｇ−ト杷鍬膜としての窒化膜と酸化膜
をウェットエツチング（）９ターニング）した際にフィ
ールド酸化膜の一部がエツチングされることにエリ生じ
るアンダーカットにより下面が露出した窒化膜を除去し
、第１のポリシリコン層の下面を露出させ、この下面に
、第２のｒ−ト絶縁膜およびポリシリコン層間絶縁膜形
成時の熱酸化にエリ厚いポリシリコン酸化膜を形成する
ことにより、該ポリシリコン酸化膜でアンダーカット部
を埋め、かつ窒化膜が厚ｉ絶縁膜で包まれ九構造とする
。

（作用）上記のように、アンダーカットにより露出した窒化膜を
除去し、第１のポリシリコン層の下面を露出させ、この
下面に厚いポリシリコン酸化膜を形成すれば、従来薄い
窒化膜だけが存在した部分に厚い絶縁膜が存在すること
になるので、第１のポリシリコン層と上層の第２のポリ
シリコン層間の耐圧は良好となる。

（実施例）以下この発明の一実施例を第１図（ａ）〜（２）を参照
して説明する。

第１図（ａ）において、１１は単結晶のシリコン基板で
あり、まずこのシリコン基板１１の表面部に通常の選択
酸化法によりフィールド酸化膜１２を選択的に形成する
。次いで、該フィールド酸化膜１２で囲まれた素子領域
の基板１１表面に、第１のゲート絶縁膜としての酸化膜
１３を３０〜１００λ厚程度に形放し、さらに全面に同
第１のｒ−ト杷縁頃としての窒化膜１４を減圧ＣＶＤ法
により５０〜１００＾厚程度形成する。その後、窒化膜
１４上に第１のポリシリコン層１５を減圧ＣＶＤ法など
により堆積させ、このポリシリコン層１５を低抵抗化さ
せるため、リンなどの不純物を熱拡散法あるいはイオン
注入法によって３　Ｘ　１０”〜６　Ｘ　ｌＯ”ｍ−’
程度の高濃度に第１のポリシリコン層１５に導入する。

その後、第１図（ｂ）に示すように、第１のポリシリコ
ン層１５を第１Ｏゲート電極および配線形状に、ホトリ
ソグラフィ技術によりホトレノストをマスクとして／母
ターニングする。その／＃ターニング後、ホトレノスト
を除去した上で、残存の第１のポリシリコン層１５ｔ−
マスクとして窒化膜１４と酸化膜１３をエツチングし、
／タターニングする。

この時、工程の簡略化および第２のｒ−）絶縁膜を形成
する基板表面部に損傷を与えないようにする丸めウェッ
トエツチングを行うと、前記第１図（ｂ）に示すように
フィールド酸化膜１２の一部もエツチングされ、窒化膜
１４の下にアンダーカット１６が生じ、窒化膜１４の下
面が露出する。

Ｉいで、前記酸化膜１３のノ々ターニングにより露出し
た基板１１の表面に第１図（ｅ）に示す工うに約３０〜
７０λ厚の酸化膜１７が形成される条件で、９００℃〜
ｔ　ｏｏｏ℃程度の乾燥雰囲気で酸化を行う。この時、
第１のポリシリコン層１５上には６０〜１４０λ厚程度
のポリシリコン酸化膜１８が形成される。

その後、１７０℃程度に加熱したリン酸に約４〜６分間
浸漬することにより、前記アンダーカット１６によって
露出した部分の窒化１１１１４ｔ−第１図（ｄ）に示す
ように除去する。すると、その部分においては、今度は
、第１のポリシリコン層１５の下面が露出する。なお、
この窒化膜除去時、酸化膜１７およびポリシリコン酸化
膜１８によって、第２のダート絶縁膜が形成される部分
の基板表面部およびｉｔのぼりシリコン層１５はエツチ
ングから保護される。また、窒化膜１４の除去は、上記
のウェットエツチング法の外、等方性のある窒化膜のエ
ツチング法ならば、どの方法でもよい・次に、ｇｔｌｌ
（ｅ）に示すように酸化＃１７ｔ−）ｉＦなどによって
除去し、第２のゲート絶縁膜を形成する部分の基板１１
表面部を露出させる。この時、−リシリコン酸化ＩＩＩ
！１８もエツチングされるが、厚さの違いから、約３０
〜７０λ厚程夏のポリシリコン酸化膜１８が残る。また
、フィールド酸化膜１２は約３０〜７０＾厚程度しかエ
ツチングされない。

しかる後、水蒸気もしくは乾燥酸素雰囲気中で９００〜
１０００℃程度で酸化を行う。この酸化により、第１図
（ｆ）に示すように、基板１１ｏ１を比表面には２００
〜４００人厚の第２のゲート絶縁膜１９が形成される。

また、第ｌのポリシリコン層１５上においては、ポリシ
リコン酸化膜１８が更に厚くなるようにしてポリシリコ
ン層間絶縁膜２０が形成される。さらに、アンダーカッ
）１６部においては、第１のポリシリコン層１５の下面
が露出していて、その下面が酸化されることにより、６
００〜１０００λ厚程度の厚いポリシリコン酸化膜２１
が形成される。そして、このポリシリコン酸化膜２１に
よりアンダーカット１６部が埋め込まれるようになり、
かつ第１のポリシリコン層１５が厚い絶縁膜で包まれる
ようになる。

しかる後、全面に第２のポリシリコン層を堆積させ、低
抵抗とするための不純物導入を行い、さらにホトリソグ
ラフィによりパターニングすることにより、第１ＬＮ（
ｇ）に示すように第２のポリシリコン層２２ｔ″第２の
ゲート絶縁膜１９．層間絶縁ｌＩ２０お工びフィールド
酸化＃４１２上にｔ４２のｒ−ト電極および配線形状に
形成する。

その後は、図には示していないが、公知の技術によりト
ランジスタ部のソース・ドレイン部の不純物拡散層の形
成、中間ｅｓｓの形成、コンタクトホールの形成、メタ
ル配線および保護用ｅｍ膜の形成を行い、ＭＯ８半導体
装置が完成する。

（発明の効果）以上詳細に説明したように、この発明の方法によれば、
アンダーカットにエリ下面が露出した部分の窒化ＰＭを
除去し、第１のポリシリコン層の下面を露出させ、その
下面を酸化してそこに厚いポリシリコン酸化膜を形成す
ることにより、第１のポリシリコン層の全体が厚い４５
縁膜で包まれた構造としたから、第１と第２のポリシリ
コン層間の耐圧を改善することが可能となる。また、ア
ンダーカット部が前記ポリシリコン酸化膜で埋め込まれ
るようになるので、第２のポリシリコン層を／４ターニ
ングする時のエツチング残り（フィラメント）を低減さ
せることが可能となり、歩留りの向上を期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の半導体装置の製造方法の一英施例を
示す工程断面図、第２図は従来の２層ポリシリコン構造
のＭＯ８半導体装置の断面図である。１１・・・シリコン基板、１２・・・フィールド酸化膜
、１３・・・酸化膜、１４・・・窒化膜、１５・・・第
１のポリシリコン層、１６・・・アンダーカット、１７
・・・酸化膜、１８・・・ポリシリコン酸化膜、１９・
・・第２のゲート絶縁膜、２０・・・ポリシリコン層Ｉ
′ｖ３ＮＡ縁膜、２１・・・−リシリコン酸化膜、２２
・・・第２のポリシリコン層。従来のｈｏｓ手導イネ裳１の断面図第２図

Claims

【特許請求の範囲】（ａ）半導体基板の表面部に選択的にフィールド酸化膜
を形成した後、第１のゲート絶縁膜として素子領域の基
板表面に酸化膜、全面に窒化膜を形成し、さらに全面に
第１のポリシリコン層を堆積させる工程と、（ｂ）その第１（７）ポリシリコン層を第１のゲート電
極および配線形状にパターニングし、さらに残存第１の
ポリシリコン層をマスクとして前記窒化膜と酸化膜をウ
ェットエッチングする工程と、（ｃ）その後、基板の露
出表面および第１のポリシリコン層の表面を酸化膜およ
びポリシリコン酸化膜で保護した状態で、前記ウェット
エッチングでフィールド酸化膜の一部がエッチングされ
ることにより生じたアンダーカットにより下面が露出し
た部分の前記窒化績を除去し、第１のポリシリコン層の
下面を露出させる工程と、（ｄ）その後、基板表面の前記保護用酸化膜を除去した
後、その部分に対する第２のゲート絶縁膜の形成および
第１のポリシリコン層表面に対するポリシリコン層間絶
縁膜の形成を熱酸化により行い、同時に前記露出した第
１のポリシリコン層の下面にポリシリコン酸化膜を形成
して該ポリシリコン酸化膜で前記アンダーカット部を埋
めるとともに第１のポリシリコン層が厚い絶縁膜で包ま
れた構造とする工程と、（ｅ）その後、上部に第２のポリシリコン層を形成する
工程とを具備することを特徴とする半導体装置の製造方
法。