JPH0196960A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPH0196960A JPH0196960A JP62253649A JP25364987A JPH0196960A JP H0196960 A JPH0196960 A JP H0196960A JP 62253649 A JP62253649 A JP 62253649A JP 25364987 A JP25364987 A JP 25364987A JP H0196960 A JPH0196960 A JP H0196960A
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- polycrystalline
- insulating film
- gate insulating
- gas
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
- H10D30/60—Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
- H10D30/67—Thin-film transistors [TFT]
Landscapes
- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
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、半導体装置およびその製造方法に係り、特に
多結晶S i M OS型電界効果トランジスタのゲー
ト絶縁膜耐圧を向上させるのに好適な半導体装置および
その製造方法に関する。
多結晶S i M OS型電界効果トランジスタのゲー
ト絶縁膜耐圧を向上させるのに好適な半導体装置および
その製造方法に関する。
アイ・イー・イー・イー、エレクトロン デバイス レ
ター イーデイ−エル−5(1984年)゛第468頁
から第470頁(IEEE IIElectronDe
vice 1etty EDL−5,p、468
(1984))において論じられている様に、従来より
多結晶51MO8型電界効果トランジスタのゲート絶縁
膜には、熱酸化膜が広く用いられている。
ター イーデイ−エル−5(1984年)゛第468頁
から第470頁(IEEE IIElectronDe
vice 1etty EDL−5,p、468
(1984))において論じられている様に、従来より
多結晶51MO8型電界効果トランジスタのゲート絶縁
膜には、熱酸化膜が広く用いられている。
上記従来技術は、多結晶51MO8型電界効果トランジ
スタのゲート絶縁膜の耐圧について配慮されておらず、
多結晶Si上の熱酸化膜をゲート絶縁膜とするとその絶
縁耐圧が低いという問題があった。そのためlMOSト
ランジスタの相互コンダクタンスを大きくするのにゲー
ト絶縁膜を薄くするとゲート電極からのリーク電流が増
大してしまう問題があった。また、高濃度に不純物を含
む多結晶Siからなるゲート電極上にゲート絶縁膜を熱
酸化により形成するとゲート絶縁膜の劣化はさらに大き
くなる。
スタのゲート絶縁膜の耐圧について配慮されておらず、
多結晶Si上の熱酸化膜をゲート絶縁膜とするとその絶
縁耐圧が低いという問題があった。そのためlMOSト
ランジスタの相互コンダクタンスを大きくするのにゲー
ト絶縁膜を薄くするとゲート電極からのリーク電流が増
大してしまう問題があった。また、高濃度に不純物を含
む多結晶Siからなるゲート電極上にゲート絶縁膜を熱
酸化により形成するとゲート絶縁膜の劣化はさらに大き
くなる。
本発明の目的は、ゲート絶縁膜耐圧が高く、ゲート電極
からのリーク電流の極めて少ない多結晶51MO8型電
界効果トランジスタおよびその製遣方法を提供すること
にある。
からのリーク電流の極めて少ない多結晶51MO8型電
界効果トランジスタおよびその製遣方法を提供すること
にある。
上記目的は、多結晶Siと絶縁膜界面の凹凸をなくし、
かつ多結晶Siパターンの上面、側面や角の部分に−様
な厚さの絶縁膜を形成し、電界の集中を抑えることによ
って達成される。
かつ多結晶Siパターンの上面、側面や角の部分に−様
な厚さの絶縁膜を形成し、電界の集中を抑えることによ
って達成される。
そのために、本発明においては従来の熱酸化膜を代えて
、化学気相蒸着(CVD)膜あるいはCVD膜堆積後熱
酸化を行う2層膜にてゲート絶縁膜を形成したものであ
る。
、化学気相蒸着(CVD)膜あるいはCVD膜堆積後熱
酸化を行う2層膜にてゲート絶縁膜を形成したものであ
る。
多結晶Siの熱酸化においては、
■酸素が多結晶Siの粒界中を拡散し酸化が進むために
多結晶Siと酸化膜の界面は凹凸が多い。
多結晶Siと酸化膜の界面は凹凸が多い。
■酸化速度は面方位依存性があるために、面方位によっ
て膜厚に差が生じる。
て膜厚に差が生じる。
■多結晶Siパターンの角の部分の膜厚が薄くなる。
以上の理由で、絶縁耐圧が劣化する。
そこで、熱酸化膜に代えてCVD膜を用いれば、粒界の
酸化が起こらないために多結晶Siと絶縁膜との界面は
平滑である。又、面方位による影響もなく、角の部分の
膜厚が薄くなるということもない。従って極めて均一な
膜厚が得られる。
酸化が起こらないために多結晶Siと絶縁膜との界面は
平滑である。又、面方位による影響もなく、角の部分の
膜厚が薄くなるということもない。従って極めて均一な
膜厚が得られる。
以上の効果により、絶縁耐圧は向上する。
さらに、CVD法で絶縁膜を堆積した後に、酸化性雰囲
気中で熱処理を行うことにより、欠陥が低減でき、耐圧
の落ちこぼれを減少できる。
気中で熱処理を行うことにより、欠陥が低減でき、耐圧
の落ちこぼれを減少できる。
以下に、本発明の実施例を第1図から第4図を用いて説
明する。
明する。
実施例1
p型Si基板11を用意し、熱酸化し300nmの5i
ft膜12を形成する。その上に減圧気相化学成長(L
PGVD)法により1100nの多結晶Si膜13を形
成し、ホトレジストパターンをマスクとしてCCQ a
ガスを用いたドライエツチング法で多結晶Siパターン
を形成する。5illaガスとN z Oガスの熱分解
を用いたCVD法により5ins膜14を30nm堆積
する。続いて、多結晶Si中にBを20KeVでドーズ
量1×10 LZC,−2のイオン打込みを行う(第1
図A)。
ft膜12を形成する。その上に減圧気相化学成長(L
PGVD)法により1100nの多結晶Si膜13を形
成し、ホトレジストパターンをマスクとしてCCQ a
ガスを用いたドライエツチング法で多結晶Siパターン
を形成する。5illaガスとN z Oガスの熱分解
を用いたCVD法により5ins膜14を30nm堆積
する。続いて、多結晶Si中にBを20KeVでドーズ
量1×10 LZC,−2のイオン打込みを行う(第1
図A)。
次に、LPGVD法により350nmの多結晶Sj膜を
形成し、875℃でPOCQδによるリン拡散を行う。
形成し、875℃でPOCQδによるリン拡散を行う。
ホトレジストパターンをマスクとしてCCU 4ガスを
用いるドライエツチング法によりゲート電極15を形成
する。続いて、ゲート電極をマスクとする自己整合法で
、Asを70KeVでドーズ量5 X 10工5cm″
″!イオン打込みを行いソース、ドレインのn型高濃度
不純物層を形成する(第1図B)。
用いるドライエツチング法によりゲート電極15を形成
する。続いて、ゲート電極をマスクとする自己整合法で
、Asを70KeVでドーズ量5 X 10工5cm″
″!イオン打込みを行いソース、ドレインのn型高濃度
不純物層を形成する(第1図B)。
N2ガス雰囲気中、900’C,60分間の熱処理を行
った後に、CVD法でPSG膜(リン硅酸ガラス)16
を0.5μmの厚さ形成し、ホトレ・シストパターンを
マスクとしてCHF aガスを用いるドライエツチング
法でコンタクト穴を形成する。さらに、膜厚0.9μm
のAQ17を堆積し、ホトレジストパターンをマスクに
B(l1gおよびCCQ aガスを用いるドライエツチ
ング法で配線のパターンを形成後、水素雰囲気中、45
0℃。
った後に、CVD法でPSG膜(リン硅酸ガラス)16
を0.5μmの厚さ形成し、ホトレ・シストパターンを
マスクとしてCHF aガスを用いるドライエツチング
法でコンタクト穴を形成する。さらに、膜厚0.9μm
のAQ17を堆積し、ホトレジストパターンをマスクに
B(l1gおよびCCQ aガスを用いるドライエツチ
ング法で配線のパターンを形成後、水素雰囲気中、45
0℃。
30分の熱処理を行う(第1図C)。
本実施例により製造した多結晶51MO8型トランジス
タにおいて、ソースおよびドレインを接地し、ゲート電
極に電圧を印加しゲート酸化膜のリーク電流を測定した
ところ、電流10nAの時の電圧は20Vであった。ゲ
ート酸化膜に同じ膜厚の900℃の熱酸化膜を用いた場
合、同様のtIす定で得られた耐圧は10vであり、C
VD酸化膜を用いることにより2倍に耐圧を向上させる
ことができた。
タにおいて、ソースおよびドレインを接地し、ゲート電
極に電圧を印加しゲート酸化膜のリーク電流を測定した
ところ、電流10nAの時の電圧は20Vであった。ゲ
ート酸化膜に同じ膜厚の900℃の熱酸化膜を用いた場
合、同様のtIす定で得られた耐圧は10vであり、C
VD酸化膜を用いることにより2倍に耐圧を向上させる
ことができた。
実施例2
まず、実施例1と同じ製造方法により、P型Si基板2
1上に、熱酸化膜22.多結晶Siパターン23を形成
する。次に、CVD法により5iOz膜を25nm堆積
し、続いて900℃において熱酸化を行いSi○2膜2
4の膜厚を30nmとする。
1上に、熱酸化膜22.多結晶Siパターン23を形成
する。次に、CVD法により5iOz膜を25nm堆積
し、続いて900℃において熱酸化を行いSi○2膜2
4の膜厚を30nmとする。
以下、実施例1と同じ製造方法により、ゲート電極25
.PSG膜26.Afl配線27を形成して多結晶S
i M OS型゛トランジスタを製造した。
.PSG膜26.Afl配線27を形成して多結晶S
i M OS型゛トランジスタを製造した。
本実施例では、実施例1と同様にゲート酸化膜の高耐圧
化が達成できた。さらに、キャパシタ面積を0.01c
m”とした時に、耐圧の落ちこぼれは実施例1の5%に
比べて1%以下に減少できた。
化が達成できた。さらに、キャパシタ面積を0.01c
m”とした時に、耐圧の落ちこぼれは実施例1の5%に
比べて1%以下に減少できた。
実施例3
まず、実施例1および実施例2と同じ製造方法により、
p型Si基板31上に熱酸化膜32.多結晶Siパター
ン33を形成する。次に、S i H4ガスとN Ha
ガスの熱分解を用いたCVD法により5iaNa膜を2
5nm堆積し、続いて900℃。
p型Si基板31上に熱酸化膜32.多結晶Siパター
ン33を形成する。次に、S i H4ガスとN Ha
ガスの熱分解を用いたCVD法により5iaNa膜を2
5nm堆積し、続いて900℃。
20分の熱酸化を行いゲート絶縁膜34を形成する。
以下、実施例1および実施例2と同じ製造方法によりゲ
ート電極35.PSG膜36.AQ配線37を形成して
多結晶51MO8型トランジスタを製造した。
ート電極35.PSG膜36.AQ配線37を形成して
多結晶51MO8型トランジスタを製造した。
本実施例では、ゲート絶縁膜の耐圧は15Vであった。
又、ドレイン電圧0.IV 、チャネル長およびチャネ
ル幅をそれぞれ2μmおよび15μmとした時の相互コ
ンダクタンスは5 X 10””(mhos)であった
、ゲート絶縁膜に同じ膜厚の酸化膜を用いた場合は2
、5 X 10 ”−8(mhos)であり、約2倍に
増大できた。
ル幅をそれぞれ2μmおよび15μmとした時の相互コ
ンダクタンスは5 X 10””(mhos)であった
、ゲート絶縁膜に同じ膜厚の酸化膜を用いた場合は2
、5 X 10 ”−8(mhos)であり、約2倍に
増大できた。
実施例4
以上述べた実施例1から実施例3はすべて、ゲート絶縁
膜上にゲート電極を有した構造である。
膜上にゲート電極を有した構造である。
この構造に対し、高濃度の不純物を含む多結晶Siゲー
ト電極上にゲート絶縁膜を形成した構造がある0本実施
例は、そのような構造に対して。
ト電極上にゲート絶縁膜を形成した構造がある0本実施
例は、そのような構造に対して。
絶縁耐圧の向上を図った例であり、第4図を用いて説明
する。
する。
まず、p型Si基板41を用意し、熱酸化し300nm
の5iOz膜42を形成する。その上にLPCVD法に
より350nmの多結晶Si膜を堆積し、875℃でP
OCQ aによるリン拡散を行い、ホトレジストパタ
ーンをマスクとしてCCQ4ガスを用いるドライエツチ
ング法によりゲート電極43を形成する(第4図A)。
の5iOz膜42を形成する。その上にLPCVD法に
より350nmの多結晶Si膜を堆積し、875℃でP
OCQ aによるリン拡散を行い、ホトレジストパタ
ーンをマスクとしてCCQ4ガスを用いるドライエツチ
ング法によりゲート電極43を形成する(第4図A)。
次に、SiH4ガスの熱分解を用いたCVD法により5
iOz膜を25nm堆積し、続いて900℃において熱
酸化を行い5iOz膜44の膜厚を30nmとする。そ
の上にL P CV D法により1100nの多結晶S
i膜45を堆積し、ホトレジストパターンをマスクとC
CQ aガスを用いるドライエツチング法により多結晶
Si[を所定の形状に加工する。次にCVD法によりS
x O2膜46を30nm堆積し、多結晶Si中にB
を20K e VでI X 10 ”co+−”イオン
打込みを行う(第4図B)。
iOz膜を25nm堆積し、続いて900℃において熱
酸化を行い5iOz膜44の膜厚を30nmとする。そ
の上にL P CV D法により1100nの多結晶S
i膜45を堆積し、ホトレジストパターンをマスクとC
CQ aガスを用いるドライエツチング法により多結晶
Si[を所定の形状に加工する。次にCVD法によりS
x O2膜46を30nm堆積し、多結晶Si中にB
を20K e VでI X 10 ”co+−”イオン
打込みを行う(第4図B)。
次にホトレジストパターン47をマスクとして、Asを
70KsVで5 X I Q ”am−”イオン打込み
し、ソース・ドレインのn型高濃度不純物層を形成する
(第4図C)。
70KsVで5 X I Q ”am−”イオン打込み
し、ソース・ドレインのn型高濃度不純物層を形成する
(第4図C)。
N2ガス雰囲気中、900℃、60分間の熱処理を行っ
た後に、CVD法でPSG膜48 tO,5μmの厚さ
形成し、ホトレジス!−パターンをマスクとしてCHF
sガスを用いるドライエツチング法でコンタクト穴を
形成する。さらに、膜n0.9μmのAl249を堆積
し、ホトレジストパターンをマスクにBCQsおよびC
CQ 4ガスを用いるドライエツチング法で配線のパタ
ーンを形成後、水素雰囲気中、450℃、30分の熱処
理を行う(第4図D)。
た後に、CVD法でPSG膜48 tO,5μmの厚さ
形成し、ホトレジス!−パターンをマスクとしてCHF
sガスを用いるドライエツチング法でコンタクト穴を
形成する。さらに、膜n0.9μmのAl249を堆積
し、ホトレジストパターンをマスクにBCQsおよびC
CQ 4ガスを用いるドライエツチング法で配線のパタ
ーンを形成後、水素雰囲気中、450℃、30分の熱処
理を行う(第4図D)。
本実施例においてもゲート酸化膜の絶縁耐圧は熱酸化膜
のみの場合に比べて2倍に向上させることができた。し
かも高濃度多結晶Si上に30nm以下の薄いゲート酸
化膜を形成する本実施例のような構造では、熱酸化膜で
は膜厚の制御が困難であるがCVD法を利用した本法で
は膜厚の制御が容易となる。
のみの場合に比べて2倍に向上させることができた。し
かも高濃度多結晶Si上に30nm以下の薄いゲート酸
化膜を形成する本実施例のような構造では、熱酸化膜で
は膜厚の制御が困難であるがCVD法を利用した本法で
は膜厚の制御が容易となる。
上記説明から明らかなように、本発明によれば多結晶5
1MO8型トランジスタのゲート絶縁膜をCVD膜を堆
積した後に酸化性雰囲気で熱処理することによって形成
し、絶縁耐圧を2倍に向上できた。さらに、このように
して形成したゲート絶縁膜は欠陥密度が小さく、耐圧の
落ちひぼれの少ないものとなる。
1MO8型トランジスタのゲート絶縁膜をCVD膜を堆
積した後に酸化性雰囲気で熱処理することによって形成
し、絶縁耐圧を2倍に向上できた。さらに、このように
して形成したゲート絶縁膜は欠陥密度が小さく、耐圧の
落ちひぼれの少ないものとなる。
本実施例ではnチャネル型電界効果トランジスタを示し
たが、本発明はそれに限定されるものではなく、pチャ
ンネル型電界効果トランジスタにも適用可能である。ま
た多結晶SiMOSトランジスタはS j、 02膜上
に形成したが、それに限定されるものではなく、本発明
は他の導体、半導体。
たが、本発明はそれに限定されるものではなく、pチャ
ンネル型電界効果トランジスタにも適用可能である。ま
た多結晶SiMOSトランジスタはS j、 02膜上
に形成したが、それに限定されるものではなく、本発明
は他の導体、半導体。
絶縁物上に形成する場合も適用可能である。
第1図は、本発明の実施例1の製造工程の断面図である
。 第2図および第3図はそれぞれ実施例2および実施例3
の断面図である。 第4図は、本発明の実施例4の製造工程の断面図である
。 11.21,31,41・・・p型Si基板、12゜2
2.32,42,47・・・SiO2,13,23゜3
3.45・・・多結晶Si(能動層)、14,24゜3
4.44・・・ゲート絶縁膜、15,25,35゜43
・・・多結晶Siゲート、16,26,36゜48・・
・PSGパシベーション膜、17,27,37.49・
・・Afl。 皐 l 口 +++ + ψ 第 4 Σ
。 第2図および第3図はそれぞれ実施例2および実施例3
の断面図である。 第4図は、本発明の実施例4の製造工程の断面図である
。 11.21,31,41・・・p型Si基板、12゜2
2.32,42,47・・・SiO2,13,23゜3
3.45・・・多結晶Si(能動層)、14,24゜3
4.44・・・ゲート絶縁膜、15,25,35゜43
・・・多結晶Siゲート、16,26,36゜48・・
・PSGパシベーション膜、17,27,37.49・
・・Afl。 皐 l 口 +++ + ψ 第 4 Σ
Claims (1)
- 1、多結晶Si中にソースおよびドレイン領域を形成し
、電流経路を多結晶Siとする多結晶SiMOS型電界
効果トランジスタにおいて、ゲート絶縁膜が化学気相蒸
着で、あるいは化学気相蒸着で絶縁膜を形成した後酸化
性雰囲気中で熱処理して形成されたことを特徴とする半
導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62253649A JPH0196960A (ja) | 1987-10-09 | 1987-10-09 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62253649A JPH0196960A (ja) | 1987-10-09 | 1987-10-09 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0196960A true JPH0196960A (ja) | 1989-04-14 |
Family
ID=17254262
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62253649A Pending JPH0196960A (ja) | 1987-10-09 | 1987-10-09 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0196960A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000174282A (ja) * | 1998-12-03 | 2000-06-23 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置 |
| US6849872B1 (en) | 1991-08-26 | 2005-02-01 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Thin film transistor |
| US7019385B1 (en) | 1996-04-12 | 2006-03-28 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method of fabricating same |
| JP2009065187A (ja) * | 2008-10-29 | 2009-03-26 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置の作製方法 |
-
1987
- 1987-10-09 JP JP62253649A patent/JPH0196960A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6849872B1 (en) | 1991-08-26 | 2005-02-01 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Thin film transistor |
| US7855106B2 (en) | 1991-08-26 | 2010-12-21 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for forming the same |
| US7019385B1 (en) | 1996-04-12 | 2006-03-28 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method of fabricating same |
| US7838968B2 (en) | 1996-04-12 | 2010-11-23 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method of fabricating same |
| JP2000174282A (ja) * | 1998-12-03 | 2000-06-23 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置 |
| JP2009065187A (ja) * | 2008-10-29 | 2009-03-26 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置の作製方法 |
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