JPH033365A - Ｍｏｓトランジスタ - 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】 （イ）　産業上の利用分野 本発明は電極を多結晶膜で形成した半導体装置に関する
。

（ロ）　従来の技術 例えば半導体メモリに用いられるＭＯＳトランジスタに
あっては、電極として多結晶シリコンが、しばしば用い
られる。斯るＭＯＳトランジスタの典型的構造を第３図
に示し、これを、その製造過程と共に説明するに、先ず
、シリコン基板（１）上全面に、熱酸化膜及び多結晶シ
リコン膜を順次堆積した後、バターニングによりゲート
酸化膜（２）及びゲート電ｇ（３）の重畳体を残す、こ
の後、イオン注入法による不純物拡散を行うと、ゲート
電極（３）に不純物が添加されると共に、ゲート電極（
３）がマスクとなって、ドレイン（４）及びソース（５
）が自己整合的に形成される。

上記構造における問題点は、ゲート電極へのイオン注入
時に、チャネリング効果により注入イオンがゲート電極
（３）下の基板（１）に侵入し、トランジスタ特性を低
下させる危険性のあることである。

そこで、特開昭６３−４８８６５号公報に記載の如く、
ゲート電極を構成する多結晶シリコンの結晶粒径を小さ
くすることにより、注入イオンの基板への侵入を阻止す
る構成が提案された。斯る構造は、注入イオンの阻止に
おいて効果を有する半面、ゲート電極の抵抗率を高くす
る傾向をもつ、なぜなら、多結晶シリコンの抵抗率は、
その結晶粒径が小さくなるに従い大きくなるからである
。

（ハ）発明が解決しようとする課題 従って、本発明は、多結晶膜からなる電極にイオン注入
する際に、注入イオンが基板へ侵入するのを阻止し、か
つ前記電極の抵抗率の増大を抑制し得る構造を提供しよ
うとするものである。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明の半導体装置は、電極を多結晶膜で形成した装置
において、前記多結晶膜の結晶粒径が、前記電極の裏面
側において小さく、表面側において大きいことを特徴と
する。

（ホ）作用 本発明にあっては、その電極の裏面側における結晶粒径
のノ」１さい部分が注入イオンの基板への侵入を阻止し
、−−ｉ、電極の表面側における結晶粒径の大きい部分
が電極の抵抗率を小さい値にする。

（へ）　実施例 以下、本発明の一実施例を第１図を参照して説明する。

シリコン基板（１０）に、熱酸化法により、酸化膜（１
１）を３００人形成する。続いてこの上に多結晶ジノフ
ン膜（１２）を５ｉｎ４の熱分解により減圧ＣＶＤ法に
て３０００人堆積させる（第１図Ａ）、堆積温度は６２
０”Ｃから５６０℃まで漸次下降せしめ、圧力０．５Ｔ
ｏｒｒ、５ｉＨａ流量１２０ｃｃ／＋ｎｉｎとする。堆
積温度がおよそ５７５℃を境にして低温側では堆積され
たシリコンはアモルファス状態であり、高温側では多結
晶化し工いる。第１図Ａにおいて、番号（１２ａ）はア
モルファス部分を又、番号（１２ｂ）は多結晶部分を夫
々示している。

次いで、６００℃、１０時間のアニールが行われる。こ
のアニールの結果、第１図Ａにおけるアモルファス部分
（１２ａ）は多結晶化し、第２図Ｂに示す如く、多結晶
化部分（１２ｃ）となる、アニール後の結晶粒径は、当
初アモルファス状態であるか多結晶状態であるかに拘ら
ず、前記ＣＶＤ法堆積時の堆積温度に依存したものとな
り、斯る依存特性が第２図に示されている。同図から判
る様に、堆積温度が低いほど、結晶粒径は大きくなる。

従って、今の場合、多結晶シリコン膜（１２）の裏面側
（即ち基板側）から表面側に向けて、膜（１２）を構成
する結晶粒径が順次大となる。

その後、バターニングによりゲート酸化膜（１３）及び
ゲート電極り１４）の重畳体を残す、このバターニング
のためには、多結晶シリコン膜（１２）に対してはＳＦ
、を主体としたガスを、又酸化膜（１１）に対してはＣ
ＨＦ　ｓを主体としたガスを、夫々用いたＲＩＥ（反応
性イオンエツチング）法が採用される。

最後に、イオン注入法による不純物拡散を行うと、ゲー
ト電極（１４）に不純物が添加きれると共に、ゲート電
極（１４）がマスクとなって、ドレイン（ＩＳ）及びソ
ースフ１６）が自己整合的に形成される。

注入イオンとしてはリン等が好適である。

この様にして得られた装置の構造にあっては、多結晶か
らなるゲート電極（１４）の表面側に結晶粒径の大きい
゛部分が存在するためゲート電極の抵抗率は大きくなら
ず、又、ゲート電極（１４）の裏面側には結晶粒径の小
さい部分が存在するため、ゲート電極（１４）へのイオ
ン注入時に、注入イオンが基板（１０）内に侵入するこ
とが阻止される。

上記実施例では、多結晶からなるゲート電極（１４）を
構成する結晶粒径は、ゲート電極（１４）の裏面側から
表面側に向かって漸増するものであったが、階段的に変
化されても良い、その場合、多結晶シリコン膜（１２）
の堆積温度を当初高い値に固定して堆積を行い、適当な
膜厚になった時点で、反応ガス供給を停止すると共に堆
積温度を下げ、この温度が所定の値に達した時点で、堆
積温度を維持し、かつ反応ガス供給を再開することとな
る。

又、電極材料として、多結晶シリコンの他、他の多結晶
材料をも使用し得る。

（ト）発明の効果 本発明の構造によれば、多結晶膜からなる電極の抵抗率
を大きくすることなく、斯る電極へのイオン注入時の注
入イオンが電極下の基板に侵入することを妨止でき、従
って半導体装置の特性が良好なものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ、Ｂ、Ｃは、本発明実施例装置を製造するため
の工程別断面図、第２図は堆積温度と結晶粒径との関係
を示す曲線図、第３図は従来装置を示す断面図である。 第り図 第２図 埠１亀温亀（°Ｃ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）電極を多結晶膜で形成した装置において、前記多
   結晶膜の結晶粒径が、前記電極の裏面側において小さく
   、表面側において大きいことを特徴とする半導体装置。