JPH09260366A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH09260366A JPH09260366A JP8068130A JP6813096A JPH09260366A JP H09260366 A JPH09260366 A JP H09260366A JP 8068130 A JP8068130 A JP 8068130A JP 6813096 A JP6813096 A JP 6813096A JP H09260366 A JPH09260366 A JP H09260366A
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- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 配線形成工程でのトランジスタ−特性の低下
を十分に回復させ、かつホットキャリア−耐性の高いト
ランジスタ−を実現する半導体装置の製造方法を提供す
ること。 【解決手段】 シリコン基板１上にトランジスタ−を形
成し(工程Ａ)、この上に常圧CVD法によるシリコン酸化
膜６を形成する(工程Ｂ)。更にその上に減圧CVD法によ
るシリコン窒化膜７を形成し(工程Ｃ)、次に、このシリ
コン窒化膜７上にバイアスECR−CVD法によるシリコン酸
化膜８を形成する(工程Ｄ)。トランジスタ−上にシリコ
ン酸化膜６を介してシリコン窒化膜７を形成することに
より、トランジスタ−への水分や過剰な水素の拡散を防
ぐことができ、更にこのシリコン窒化膜７上にバイアス
ECR−CVD法によるシリコン酸化膜８を形成することによ
り、活性な水素をトランジスタ−へ拡散させることがで
きる。
を十分に回復させ、かつホットキャリア−耐性の高いト
ランジスタ−を実現する半導体装置の製造方法を提供す
ること。 【解決手段】 シリコン基板１上にトランジスタ−を形
成し(工程Ａ)、この上に常圧CVD法によるシリコン酸化
膜６を形成する(工程Ｂ)。更にその上に減圧CVD法によ
るシリコン窒化膜７を形成し(工程Ｃ)、次に、このシリ
コン窒化膜７上にバイアスECR−CVD法によるシリコン酸
化膜８を形成する(工程Ｄ)。トランジスタ−上にシリコ
ン酸化膜６を介してシリコン窒化膜７を形成することに
より、トランジスタ−への水分や過剰な水素の拡散を防
ぐことができ、更にこのシリコン窒化膜７上にバイアス
ECR−CVD法によるシリコン酸化膜８を形成することによ
り、活性な水素をトランジスタ−へ拡散させることがで
きる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、特にトランジスタ−の信頼性向上に係る半
導体装置の製造方法に関する。
方法に関し、特にトランジスタ−の信頼性向上に係る半
導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の高集積化，高速化に伴い、
トランジスタ−の微細化が著しくなっている。これに伴
いトランジスタ−の信頼性が大きな問題となってきてい
る。特にホットキャリア−によるトランジスタ−特性の
劣化については、その劣化防止対策として種々の手法が
提案されている。
トランジスタ−の微細化が著しくなっている。これに伴
いトランジスタ−の信頼性が大きな問題となってきてい
る。特にホットキャリア−によるトランジスタ−特性の
劣化については、その劣化防止対策として種々の手法が
提案されている。
【０００３】例えば、トランジスタ−上に「プラズマを
用いた化学気層成長法(ＣＶＤ法)によるシリコン窒化
膜」を形成する手段を採用し、これにより、上層からの
水分や水素の拡散を防ぎ、かつシリコン窒化膜中の水素
によりトランジスタ−特性を改善することが提案されて
いる(特開昭60-97628号公報参照)。
用いた化学気層成長法(ＣＶＤ法)によるシリコン窒化
膜」を形成する手段を採用し、これにより、上層からの
水分や水素の拡散を防ぎ、かつシリコン窒化膜中の水素
によりトランジスタ−特性を改善することが提案されて
いる(特開昭60-97628号公報参照)。
【０００４】また、トランジスタ−上に減圧ＣＶＤ法に
よりシリコン窒化膜を形成し、このシリコン窒化膜上に
更にプラズマＣＶＤ法によりシリコン窒化膜を形成し、
これにより、トランジスタ−と電気的に接続している金
属プラグを通して、上記「プラズマＣＶＤ法によるシリ
コン窒化膜」から水素をトランジスタ−へ拡散させる方
法が提案されている(特開平5-129333号公報参照)。
よりシリコン窒化膜を形成し、このシリコン窒化膜上に
更にプラズマＣＶＤ法によりシリコン窒化膜を形成し、
これにより、トランジスタ−と電気的に接続している金
属プラグを通して、上記「プラズマＣＶＤ法によるシリ
コン窒化膜」から水素をトランジスタ−へ拡散させる方
法が提案されている(特開平5-129333号公報参照)。
【０００５】さらに、トランジスタ−上に減圧ＣＶＤ法
によりシリコン窒化膜を形成し、最終保護膜としてプラ
ズマＣＶＤ法によるシリコン窒化膜を形成することが提
案されている(特開平4-186675号公報参照)。
によりシリコン窒化膜を形成し、最終保護膜としてプラ
ズマＣＶＤ法によるシリコン窒化膜を形成することが提
案されている(特開平4-186675号公報参照)。
【０００６】ここで、図６に基づいて従来法の１例を説
明する。なお、図６は、工程Ａ〜Ｄからなる従来法の１
例を示す工程順断面図である。
明する。なお、図６は、工程Ａ〜Ｄからなる従来法の１
例を示す工程順断面図である。
【０００７】従来法では、まず図６工程Ａに示すよう
に、シリコン基板１上にゲ−ト絶縁膜２を介してゲ−ト
ポリシリコン膜３を形成し、不純物を注入して低不純物
拡散層を形成する。そして、サイドウォ−ル５を形成し
た後、高不純物濃度拡散層を形成して「ソ−ス，ドレイ
ン拡散層４」とする。このとき、ゲ−トポリシリコン膜
３とソ−ス，ドレイン拡散層４とは、サイドウォ−ル５
により電気的に絶縁されている。
に、シリコン基板１上にゲ−ト絶縁膜２を介してゲ−ト
ポリシリコン膜３を形成し、不純物を注入して低不純物
拡散層を形成する。そして、サイドウォ−ル５を形成し
た後、高不純物濃度拡散層を形成して「ソ−ス，ドレイ
ン拡散層４」とする。このとき、ゲ−トポリシリコン膜
３とソ−ス，ドレイン拡散層４とは、サイドウォ−ル５
により電気的に絶縁されている。
【０００８】次に、図６工程Ｂに示すように、常圧ＣＶ
Ｄ法によりシリコン酸化膜(絶縁膜)６を全面に形成し、
続いて、図６工程Ｃに示すように、この上に、シリコン
酸化膜(絶縁膜)６を介して、減圧ＣＶＤ法によりシリコ
ン窒化膜７を形成する。その後、図６工程Ｄに示すよう
に、層間絶縁膜１２を形成し、さらにこの層間絶縁膜１
２上に、プラズマＣＶＤ法によりシリコン窒化膜１３を
形成する。
Ｄ法によりシリコン酸化膜(絶縁膜)６を全面に形成し、
続いて、図６工程Ｃに示すように、この上に、シリコン
酸化膜(絶縁膜)６を介して、減圧ＣＶＤ法によりシリコ
ン窒化膜７を形成する。その後、図６工程Ｄに示すよう
に、層間絶縁膜１２を形成し、さらにこの層間絶縁膜１
２上に、プラズマＣＶＤ法によりシリコン窒化膜１３を
形成する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記従来法
における「プラズマＣＶＤ法によるシリコン窒化膜１３
(図６工程Ｄ参照)」の形成では、ホットキャリア−耐性
が向上しないという問題点を有している(第１の問題
点)。その理由は、プラズマＣＶＤ法によるシリコン窒
化膜１３を熱処理すると、該膜中の水素が脱離して膜中
に欠陥が生じ、この欠陥を通って水分や過剰な水素がト
ランジスタ−に拡散するからである。
における「プラズマＣＶＤ法によるシリコン窒化膜１３
(図６工程Ｄ参照)」の形成では、ホットキャリア−耐性
が向上しないという問題点を有している(第１の問題
点)。その理由は、プラズマＣＶＤ法によるシリコン窒
化膜１３を熱処理すると、該膜中の水素が脱離して膜中
に欠陥が生じ、この欠陥を通って水分や過剰な水素がト
ランジスタ−に拡散するからである。
【００１０】また、前記従来法では、トランジスタ−特
性が回復しないという問題点を有している(第２の問題
点)。その理由は、トランジスタ−に金属プラグを通し
て水素を拡散する方法では、金属プラグ中のチタン金属
などが水素を良く吸蔵するため、十分な水素がトランジ
スタ−まで拡散できないためであり、また、減圧ＣＶＤ
法によりシリコン窒化膜を形成する方法では、雰囲気中
及びプラズマＣＶＤ法によるシリコン窒化膜からの水素
が減圧ＣＶＤ法によるシリコン窒化膜により拡散が阻止
され、トランジスタ−まで到達できないからである。
性が回復しないという問題点を有している(第２の問題
点)。その理由は、トランジスタ−に金属プラグを通し
て水素を拡散する方法では、金属プラグ中のチタン金属
などが水素を良く吸蔵するため、十分な水素がトランジ
スタ−まで拡散できないためであり、また、減圧ＣＶＤ
法によりシリコン窒化膜を形成する方法では、雰囲気中
及びプラズマＣＶＤ法によるシリコン窒化膜からの水素
が減圧ＣＶＤ法によるシリコン窒化膜により拡散が阻止
され、トランジスタ−まで到達できないからである。
【００１１】本発明は、前記第１及び第２の問題点に鑑
み成されたものであって、その目的とするところは、従
来法における「プラズマＣＶＤ法によるシリコン窒化
膜」を用いず、次に記載する本発明に係る方法を採用す
ることでトランジスタ−特性を十分に回復させ、これに
より前記第１及び第２の問題点を解決し、そして、ホッ
トキャリア−耐性の高いトランジスタ−を実現する半導
体装置の製造方法を提供することにある。
み成されたものであって、その目的とするところは、従
来法における「プラズマＣＶＤ法によるシリコン窒化
膜」を用いず、次に記載する本発明に係る方法を採用す
ることでトランジスタ−特性を十分に回復させ、これに
より前記第１及び第２の問題点を解決し、そして、ホッ
トキャリア−耐性の高いトランジスタ−を実現する半導
体装置の製造方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体装置
の製造方法は、従来法の「プラズマＣＶＤ法によるシリ
コン窒化膜」に代えて“シラン系のガスを用い、基板に
高周波電界を印加するプラズマを用いた化学気層成長法
によるシリコン酸化膜”を形成することにあり、そし
て、 ・トランジスタ−上に第一の絶縁膜を介してシリコン窒
化膜を形成し、 ・さらに前記シリコン窒化膜上に「シラン系のガスを用
い、基板に高周波電界を印加するプラズマを用いた化学
気層成長法によるシリコン酸化膜」を形成すること を特徴とし、これにより前記目的とする半導体装置の製
造方法を提供するものである。
の製造方法は、従来法の「プラズマＣＶＤ法によるシリ
コン窒化膜」に代えて“シラン系のガスを用い、基板に
高周波電界を印加するプラズマを用いた化学気層成長法
によるシリコン酸化膜”を形成することにあり、そし
て、 ・トランジスタ−上に第一の絶縁膜を介してシリコン窒
化膜を形成し、 ・さらに前記シリコン窒化膜上に「シラン系のガスを用
い、基板に高周波電界を印加するプラズマを用いた化学
気層成長法によるシリコン酸化膜」を形成すること を特徴とし、これにより前記目的とする半導体装置の製
造方法を提供するものである。
【００１３】即ち、本発明に係る半導体装置の製造方法
は、(1) 半導体基板上にトランジスタ−を形成する工
程、(2) 前記トランジスタ−上に第一の絶縁膜を形成す
る工程、(3) 前記第一の絶縁膜上にシリコン窒化膜を形
成する工程、(4) 前記シリコン窒化膜上に、シラン系の
ガスを用い基板に高周波電界を印加するプラズマを用い
た化学気層成長法によるシリコン酸化膜を形成する工
程、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(請求項１)を要旨とする。
は、(1) 半導体基板上にトランジスタ−を形成する工
程、(2) 前記トランジスタ−上に第一の絶縁膜を形成す
る工程、(3) 前記第一の絶縁膜上にシリコン窒化膜を形
成する工程、(4) 前記シリコン窒化膜上に、シラン系の
ガスを用い基板に高周波電界を印加するプラズマを用い
た化学気層成長法によるシリコン酸化膜を形成する工
程、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(請求項１)を要旨とする。
【００１４】また、本発明に係る半導体装置の製造方法
は、(1) 半導体基板上にトランジスタ−を形成する工
程、(2) 前記トランジスタ−上に第一の絶縁膜を形成す
る工程、(3) 前記第一の絶縁膜上にシリコン窒化膜を形
成する工程、(4) 前記シリコン窒化膜上に第二の絶縁膜
を形成する工程、(5) 前記第一の絶縁膜、前記シリコン
窒化膜及び前記第二の絶縁膜を通して、前記トランジス
タ−に電気的に接続する金属柱を形成する工程、(6) 前
記金属柱上に金属配線を形成する工程、(7) 前記金属配
線上に、第三の絶縁膜として、シラン系のガスを用い基
板に高周波電界を印加する化学気層成長法によりシリコ
ン酸化膜を形成する工程、を含むことを特徴とする半導
体装置の製造方法。(請求項２)を要旨とする。
は、(1) 半導体基板上にトランジスタ−を形成する工
程、(2) 前記トランジスタ−上に第一の絶縁膜を形成す
る工程、(3) 前記第一の絶縁膜上にシリコン窒化膜を形
成する工程、(4) 前記シリコン窒化膜上に第二の絶縁膜
を形成する工程、(5) 前記第一の絶縁膜、前記シリコン
窒化膜及び前記第二の絶縁膜を通して、前記トランジス
タ−に電気的に接続する金属柱を形成する工程、(6) 前
記金属柱上に金属配線を形成する工程、(7) 前記金属配
線上に、第三の絶縁膜として、シラン系のガスを用い基
板に高周波電界を印加する化学気層成長法によりシリコ
ン酸化膜を形成する工程、を含むことを特徴とする半導
体装置の製造方法。(請求項２)を要旨とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明に係る製造方法において、
その実施の形態としては、特に限定するものではない
が、第一の絶縁膜として“常圧ＣＶＤ法によるシリコン
酸化膜”とすることが好ましく、また、この第一の絶縁
膜上に形成するシリコン窒化膜としては“減圧ＣＶＤ法
によるシリコン窒化膜”とするのが好ましい。そして、
このシリコン窒化膜上に形成する“シリコン酸化膜”と
しては、「バイアスＥＣＲ−ＣＶＤ装置」を使用し、
“シラン系のガスを用い、基板に高周波電界を印加する
プラズマを用いた化学気層成長法による”ものであり、
この形成条件(成膜条件)については、任意に設定するこ
とができる。
その実施の形態としては、特に限定するものではない
が、第一の絶縁膜として“常圧ＣＶＤ法によるシリコン
酸化膜”とすることが好ましく、また、この第一の絶縁
膜上に形成するシリコン窒化膜としては“減圧ＣＶＤ法
によるシリコン窒化膜”とするのが好ましい。そして、
このシリコン窒化膜上に形成する“シリコン酸化膜”と
しては、「バイアスＥＣＲ−ＣＶＤ装置」を使用し、
“シラン系のガスを用い、基板に高周波電界を印加する
プラズマを用いた化学気層成長法による”ものであり、
この形成条件(成膜条件)については、任意に設定するこ
とができる。
【００１６】
【作用】本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、
(ａ)トランジスタ−上に第一の絶縁膜を介してシリコン
窒化膜を形成することにより、トランジスタ−への水分
や過剰な水素の拡散を防ぐことができ、(ｂ)更に前記シ
リコン窒化膜上に「シラン系のガスを用い、基板に高周
波電界を印加するプラズマを用いた化学気層成長法によ
るシリコン酸化膜」を形成することにより、活性な水素
をトランジスタ−へ拡散させることができ、上記(ａ)，
(ｂ)によりトランジスタ−の特性を改善することができ
る作用が生じる。
(ａ)トランジスタ−上に第一の絶縁膜を介してシリコン
窒化膜を形成することにより、トランジスタ−への水分
や過剰な水素の拡散を防ぐことができ、(ｂ)更に前記シ
リコン窒化膜上に「シラン系のガスを用い、基板に高周
波電界を印加するプラズマを用いた化学気層成長法によ
るシリコン酸化膜」を形成することにより、活性な水素
をトランジスタ−へ拡散させることができ、上記(ａ)，
(ｂ)によりトランジスタ−の特性を改善することができ
る作用が生じる。
【００１７】
【実施例】次に、本発明に係る半導体装置の製造方法の
実施例を挙げ、本発明を具体的に説明するが、本発明
は、以下の実施例により限定されるものではなく、前記
本発明の要旨の範囲内で種々の変更が可能である。
実施例を挙げ、本発明を具体的に説明するが、本発明
は、以下の実施例により限定されるものではなく、前記
本発明の要旨の範囲内で種々の変更が可能である。
【００１８】（実施例１）図１は、本発明の一実施例
(実施例１)を説明する図であって、工程Ａ〜Ｄからなる
工程順断面図である。
(実施例１)を説明する図であって、工程Ａ〜Ｄからなる
工程順断面図である。
【００１９】本実施例１では、まず図１工程Ａに示すよ
うに、シリコン基板１上にゲ−ト絶縁膜２を介してゲ−
トポリシリコン膜３を形成し、不純物を低ド−ズ量でイ
オン注入して低不純物拡散層を形成する。続いて、化学
気層成長法(ＣＶＤ法)によりシリコン酸化膜を全面に堆
積し、異方性のＲＩＥ(Reactive ion Etching)によりエ
ッチバックしてサイドウオ−ル５を形成し、再び不純物
をイオン注入して高不純物濃度拡散層を形成し、先に形
成した拡散層とあわせて「ソ−ス，ドレイン拡散層４」
とする。このとき、ゲ−トポリシリコン膜３とソ−ス，
ドレイン拡散層４とは、サイドウオ−ル５により電気的
に絶縁されている。
うに、シリコン基板１上にゲ−ト絶縁膜２を介してゲ−
トポリシリコン膜３を形成し、不純物を低ド−ズ量でイ
オン注入して低不純物拡散層を形成する。続いて、化学
気層成長法(ＣＶＤ法)によりシリコン酸化膜を全面に堆
積し、異方性のＲＩＥ(Reactive ion Etching)によりエ
ッチバックしてサイドウオ−ル５を形成し、再び不純物
をイオン注入して高不純物濃度拡散層を形成し、先に形
成した拡散層とあわせて「ソ−ス，ドレイン拡散層４」
とする。このとき、ゲ−トポリシリコン膜３とソ−ス，
ドレイン拡散層４とは、サイドウオ−ル５により電気的
に絶縁されている。
【００２０】次に、図１工程Ｂに示すように、常圧ＣＶ
Ｄ法によりシリコン酸化膜６を全面に形成し、続いて、
図１工程Ｃに示すように、この上に減圧ＣＶＤ法により
シリコン窒化膜７を形成する。このシリコン窒化膜７の
膜厚は、30〜200オングストロ−ムである。その後、図
１工程Ｄに示すように、シリコン窒化膜７上に、プラズ
マＣＶＤ法の一方法としてバイアスＥＣＲ−ＣＶＤ法に
よるシリコン酸化膜８を形成する。
Ｄ法によりシリコン酸化膜６を全面に形成し、続いて、
図１工程Ｃに示すように、この上に減圧ＣＶＤ法により
シリコン窒化膜７を形成する。このシリコン窒化膜７の
膜厚は、30〜200オングストロ−ムである。その後、図
１工程Ｄに示すように、シリコン窒化膜７上に、プラズ
マＣＶＤ法の一方法としてバイアスＥＣＲ−ＣＶＤ法に
よるシリコン酸化膜８を形成する。
【００２１】ここで、上記「バイアスＥＣＲ−ＣＶＤ法
によるシリコン酸化膜８の形成」について図２を参照し
て詳細に説明する。なお、図２は、実施例１で用いる
「バイアスＥＣＲ−ＣＶＤ装置」の断面図であり、具体
的には、シリコン基板に高周波電界を印加する「バイア
スＥＣＲ−ＣＶＤ装置」の概略の構成を示す断面図であ
る。
によるシリコン酸化膜８の形成」について図２を参照し
て詳細に説明する。なお、図２は、実施例１で用いる
「バイアスＥＣＲ−ＣＶＤ装置」の断面図であり、具体
的には、シリコン基板に高周波電界を印加する「バイア
スＥＣＲ−ＣＶＤ装置」の概略の構成を示す断面図であ
る。
【００２２】まず、本実施例１で使用する「バイアスＥ
ＣＲ−ＣＶＤ装置」の構成について説明する。該装置
は、図２に示すように、プラズマ室２１の上部にマイク
ロ波導入口２２が設けられており、ここからマイクロ波
がプラズマ室２１に送り込まれる。また、プラズマ室２
１には、ガス供給口２３ａ，２３ｂ及び排気口２４が設
けられており、これらにより反応ガスなどが供給され、
また不要のガスが排出されるように構成されている。
ＣＲ−ＣＶＤ装置」の構成について説明する。該装置
は、図２に示すように、プラズマ室２１の上部にマイク
ロ波導入口２２が設けられており、ここからマイクロ波
がプラズマ室２１に送り込まれる。また、プラズマ室２
１には、ガス供給口２３ａ，２３ｂ及び排気口２４が設
けられており、これらにより反応ガスなどが供給され、
また不要のガスが排出されるように構成されている。
【００２３】さらに、プラズマ室２１内には、サセプタ
２５が設けられており、そして、このサセプタ２５上に
被加工物であるシリコン基板１が塔載される。また、サ
セプタ２５には、バイアス用の高周波電源２８が接続さ
れている。一方、プラズマ室２１にメインコイル２６及
び補助コイル２７が備えられており、これらにより磁界
が形成されるように構成されている。
２５が設けられており、そして、このサセプタ２５上に
被加工物であるシリコン基板１が塔載される。また、サ
セプタ２５には、バイアス用の高周波電源２８が接続さ
れている。一方、プラズマ室２１にメインコイル２６及
び補助コイル２７が備えられており、これらにより磁界
が形成されるように構成されている。
【００２４】次に、上記図２に示す「バイアスＥＣＲ−
ＣＶＤ装置」を用いて実施例１の前記した“バイアスＥ
ＣＲ−ＣＶＤ法によるシリコン酸化膜８の形成(図１工
程Ｄ参照)”について詳細に説明する。
ＣＶＤ装置」を用いて実施例１の前記した“バイアスＥ
ＣＲ−ＣＶＤ法によるシリコン酸化膜８の形成(図１工
程Ｄ参照)”について詳細に説明する。
【００２５】まず、ガス供給口２３ｂから酸素(Ｏ2)ガ
スを供給しながら、マイクロ波を加えることによりプラ
ズマを発生させる。この状態でガス供給口２３ａよりア
ルゴンと共にシランガスを供給して、シリコン基板１上
にシリコン酸化膜の成膜を行い、同時にサセプタ２５に
高周波電界(ＲＦバイアス)を印加することにより、アル
ゴンガスのプラズマでのエッチングをシリコン基板１上
で行う。この際の具体的な成膜条件は、シラン流量：30
ｓｃｃｍ，酸素流量：45ｓｃｃｍ，アルゴン流量：70ｓ
ｃｃｍ，マイクロ波出力：2000Ｗ，ＲＦバイアス出力：
1400Ｗ，成長温度：約350℃である。
スを供給しながら、マイクロ波を加えることによりプラ
ズマを発生させる。この状態でガス供給口２３ａよりア
ルゴンと共にシランガスを供給して、シリコン基板１上
にシリコン酸化膜の成膜を行い、同時にサセプタ２５に
高周波電界(ＲＦバイアス)を印加することにより、アル
ゴンガスのプラズマでのエッチングをシリコン基板１上
で行う。この際の具体的な成膜条件は、シラン流量：30
ｓｃｃｍ，酸素流量：45ｓｃｃｍ，アルゴン流量：70ｓ
ｃｃｍ，マイクロ波出力：2000Ｗ，ＲＦバイアス出力：
1400Ｗ，成長温度：約350℃である。
【００２６】この時、原料ガスのシランは、ＥＣＲプラ
ズマ中で分解され、大量の活性な水素イオンが生成され
る。そして、この水素イオンは、シリコン基板１に印加
される高周波電界により加速され、該基板１へ注入され
る。なお、この水素イオンの注入については、「1979
年，Appl.Phys.Lett.35号」の551頁にT.Maakinoらによ
り“The influence of plassma annealing on electric
al properties of polycrystaalline Ｓｉ”として掲載
されており、該論文において、活性な水素イオンの注入
により、低濃度の不純物をド−プしたポリシリコンの抵
抗率を低下させることが報告されている。
ズマ中で分解され、大量の活性な水素イオンが生成され
る。そして、この水素イオンは、シリコン基板１に印加
される高周波電界により加速され、該基板１へ注入され
る。なお、この水素イオンの注入については、「1979
年，Appl.Phys.Lett.35号」の551頁にT.Maakinoらによ
り“The influence of plassma annealing on electric
al properties of polycrystaalline Ｓｉ”として掲載
されており、該論文において、活性な水素イオンの注入
により、低濃度の不純物をド−プしたポリシリコンの抵
抗率を低下させることが報告されている。
【００２７】ここで、本発明者等の行った実験 (Ａ)ポリシリコン膜上に常圧ＣＶＤ法によるシリコン酸
化膜を成膜したもの (Ｂ)常圧ＣＶＤ法によるシリコン酸化膜とバイアスＥＣ
Ｒ法によるシリコン酸化膜との間にＬＰＣＶＤ法による
シリコン窒化膜が有るもの (Ｃ)常圧ＣＶＤ法によるシリコン酸化膜とバイアスＥＣ
Ｒ法によるシリコン酸化膜との間にＬＰＣＶＤ法による
シリコン窒化膜が無いもの の「各種の絶縁膜を形成した後の“低濃度不純物をド−
プしたポリシリコンの抵抗率”」について図３に示す。
化膜を成膜したもの (Ｂ)常圧ＣＶＤ法によるシリコン酸化膜とバイアスＥＣ
Ｒ法によるシリコン酸化膜との間にＬＰＣＶＤ法による
シリコン窒化膜が有るもの (Ｃ)常圧ＣＶＤ法によるシリコン酸化膜とバイアスＥＣ
Ｒ法によるシリコン酸化膜との間にＬＰＣＶＤ法による
シリコン窒化膜が無いもの の「各種の絶縁膜を形成した後の“低濃度不純物をド−
プしたポリシリコンの抵抗率”」について図３に示す。
【００２８】図３から明らかなように、(Ａ)の「ポリシ
リコン膜上に常圧ＣＶＤ法によるシリコン酸化膜だけを
形成したもの」の抵抗率を初期値とすると、ポリシリコ
ン上に(Ｃ)の「常圧ＣＶＤ法によるシリコン酸化膜を介
してバイアスＥＣＲ−ＣＶＤ法によるシリコン酸化膜を
形成したもの」では、初期値に比べ抵抗値が３桁低下す
る。これに対し、ポリシリコン上に(Ｂ)の「常圧ＣＶＤ
法によるシリコン酸化膜とバイアスＥＣＲ−ＣＶＤ法に
よるシリコン酸化膜の間に減圧ＣＶＤ法によるシリコン
窒化膜を形成したもの」では、初期値よりも２桁減少す
るものの、前記(Ｃ)の「減圧ＣＶＤ法によるシリコン窒
化膜を形成しなかったもの」に比べ、抵抗の低下は少な
いことが認められる。
リコン膜上に常圧ＣＶＤ法によるシリコン酸化膜だけを
形成したもの」の抵抗率を初期値とすると、ポリシリコ
ン上に(Ｃ)の「常圧ＣＶＤ法によるシリコン酸化膜を介
してバイアスＥＣＲ−ＣＶＤ法によるシリコン酸化膜を
形成したもの」では、初期値に比べ抵抗値が３桁低下す
る。これに対し、ポリシリコン上に(Ｂ)の「常圧ＣＶＤ
法によるシリコン酸化膜とバイアスＥＣＲ−ＣＶＤ法に
よるシリコン酸化膜の間に減圧ＣＶＤ法によるシリコン
窒化膜を形成したもの」では、初期値よりも２桁減少す
るものの、前記(Ｃ)の「減圧ＣＶＤ法によるシリコン窒
化膜を形成しなかったもの」に比べ、抵抗の低下は少な
いことが認められる。
【００２９】この抵抗の低下は、バイアスＥＣＲ−ＣＶ
Ｄ法によるシリコン酸化膜を形成する際、活性な水素イ
オンがポリシリコン中に注入されるためである。また、
前記(Ｂ)のバイアスＥＣＲ−ＣＶＤ法によるシリコン酸
化膜と常圧ＣＶＤ法によるシリコン酸化膜との間に介在
する“減圧ＣＶＤ法によるシリコン窒化膜”は、バイア
スＥＣＲ−ＣＶＤ法によるシリコン酸化膜を形成する際
に、注入される活性な水素イオンをある程度阻止する能
力があることが認められる。
Ｄ法によるシリコン酸化膜を形成する際、活性な水素イ
オンがポリシリコン中に注入されるためである。また、
前記(Ｂ)のバイアスＥＣＲ−ＣＶＤ法によるシリコン酸
化膜と常圧ＣＶＤ法によるシリコン酸化膜との間に介在
する“減圧ＣＶＤ法によるシリコン窒化膜”は、バイア
スＥＣＲ−ＣＶＤ法によるシリコン酸化膜を形成する際
に、注入される活性な水素イオンをある程度阻止する能
力があることが認められる。
【００３０】以上の事実から、ポリシリコン上に前記
(Ｂ)の「常圧ＣＶＤ法のシリコン酸化膜とバイアスＥＣ
Ｒ−ＣＶＤ法によるシリコン酸化膜との間に減圧ＣＶＤ
法によるシリコン窒化膜を形成する」ことにより、過剰
な水素のトランジスタ−への拡散を防ぎ、かつ、トラン
ジスタ−特性を回復させるために必要な水素を、シリコ
ン窒化膜を通して、トランジスタ−に拡散することがで
きる、ということが理解できる。そして、このシリコン
窒化膜は、その後の配線形成工程で形成される層間膜等
からの水分や過剰な水素のトランジスタ−への拡散を阻
止することができる。
(Ｂ)の「常圧ＣＶＤ法のシリコン酸化膜とバイアスＥＣ
Ｒ−ＣＶＤ法によるシリコン酸化膜との間に減圧ＣＶＤ
法によるシリコン窒化膜を形成する」ことにより、過剰
な水素のトランジスタ−への拡散を防ぎ、かつ、トラン
ジスタ−特性を回復させるために必要な水素を、シリコ
ン窒化膜を通して、トランジスタ−に拡散することがで
きる、ということが理解できる。そして、このシリコン
窒化膜は、その後の配線形成工程で形成される層間膜等
からの水分や過剰な水素のトランジスタ−への拡散を阻
止することができる。
【００３１】（実施例２）図４及び図５は、本発明の他
の実施例(実施例２)を説明する図であって、このうち図
４は、工程Ａ〜Ｄからなる工程順断面図であり、図５
は、図４工程Ｄに続く工程Ｅ〜Ｆからなる工程順断面図
である。
の実施例(実施例２)を説明する図であって、このうち図
４は、工程Ａ〜Ｄからなる工程順断面図であり、図５
は、図４工程Ｄに続く工程Ｅ〜Ｆからなる工程順断面図
である。
【００３２】本実施例２では、まず図４工程Ａに示すよ
うに、シリコン基板１上にゲ−ト絶縁膜２を介してゲ−
トポリシリコン膜３を形成し、不純物を低ド−ス量でイ
オン注入して低不純物拡散層を形成する。続いて、化学
気層成長法(ＣＶＤ法)によりシリコン酸化膜を全面に堆
積し、異方性のＲＩＥ(Reactive ion Etching)によりエ
ッチバックしてサイドウオ−ル５を形成し、再び不純物
をイオン注入して高不純物濃度拡散層を形成し、先に形
成した拡散層とあわせて「ソ−ス，ドレイン拡散層４」
とする。このとき、ゲ−トポリシリコン膜３とソ−ス，
ドレイン拡散層４とは、サイドウオ−ル５により電気的
に絶縁されている。
うに、シリコン基板１上にゲ−ト絶縁膜２を介してゲ−
トポリシリコン膜３を形成し、不純物を低ド−ス量でイ
オン注入して低不純物拡散層を形成する。続いて、化学
気層成長法(ＣＶＤ法)によりシリコン酸化膜を全面に堆
積し、異方性のＲＩＥ(Reactive ion Etching)によりエ
ッチバックしてサイドウオ−ル５を形成し、再び不純物
をイオン注入して高不純物濃度拡散層を形成し、先に形
成した拡散層とあわせて「ソ−ス，ドレイン拡散層４」
とする。このとき、ゲ−トポリシリコン膜３とソ−ス，
ドレイン拡散層４とは、サイドウオ−ル５により電気的
に絶縁されている。
【００３３】次に、図４工程Ｂに示すように、常圧ＣＶ
Ｄ法によりシリコン酸化膜６を形成し、続いて、図４工
程Ｃに示すように、この上に減圧ＣＶＤ法によりシリコ
ン窒化膜７を形成する。このシリコン窒化膜７の膜厚
は、30〜200オングストロ−ムである。その後、図４工
程Ｄに示すように、シリコン窒化膜７上に、減圧(もし
くは常圧)ＣＶＤ法によりボロンリンシリケ−トガラス
膜(以下“ＢＰＳＧ膜”と略記する)９を形成する。この
ＢＰＳＧ膜９は、以降の工程でのナトリウムイオンや金
属によるトランジスタ−への汚染を防止するためのもの
である。
Ｄ法によりシリコン酸化膜６を形成し、続いて、図４工
程Ｃに示すように、この上に減圧ＣＶＤ法によりシリコ
ン窒化膜７を形成する。このシリコン窒化膜７の膜厚
は、30〜200オングストロ−ムである。その後、図４工
程Ｄに示すように、シリコン窒化膜７上に、減圧(もし
くは常圧)ＣＶＤ法によりボロンリンシリケ−トガラス
膜(以下“ＢＰＳＧ膜”と略記する)９を形成する。この
ＢＰＳＧ膜９は、以降の工程でのナトリウムイオンや金
属によるトランジスタ−への汚染を防止するためのもの
である。
【００３４】次に、図５工程Ｅに示すように、トランジ
スタ−と電気的な接続を行うため、接続穴１０を形成
し、続いて、この接続穴１０をタングステンなどの金属
により充填し、更にこの上に金属配線１１を形成する。
その後、図５工程Ｆに示すように、金属配線１１上に、
プラズマＣＶＤの一方法として、バイアスＥＣＲ−ＣＶ
Ｄ法によるシリコン酸化膜８を形成する。
スタ−と電気的な接続を行うため、接続穴１０を形成
し、続いて、この接続穴１０をタングステンなどの金属
により充填し、更にこの上に金属配線１１を形成する。
その後、図５工程Ｆに示すように、金属配線１１上に、
プラズマＣＶＤの一方法として、バイアスＥＣＲ−ＣＶ
Ｄ法によるシリコン酸化膜８を形成する。
【００３５】上記「バイアスＥＣＲ−ＣＶＤ法によるシ
リコン酸化膜８の形成」については、前掲の図２に示し
た「バイアスＥＣＲ−ＣＶＤ装置」を使用し、また、そ
の形成条件(シリコン酸化膜８の成膜条件)は、前記実施
例１と同様、シラン流量：30ｓｃｃｍ，酸素流量：45ｓ
ｃｃｍ，アルゴン流量：70ｓｃｃｍ，マイクロ波出力：
2000Ｗ，ＲＦバイアス出力：1400Ｗ，成長温度：約350
℃である。
リコン酸化膜８の形成」については、前掲の図２に示し
た「バイアスＥＣＲ−ＣＶＤ装置」を使用し、また、そ
の形成条件(シリコン酸化膜８の成膜条件)は、前記実施
例１と同様、シラン流量：30ｓｃｃｍ，酸素流量：45ｓ
ｃｃｍ，アルゴン流量：70ｓｃｃｍ，マイクロ波出力：
2000Ｗ，ＲＦバイアス出力：1400Ｗ，成長温度：約350
℃である。
【００３６】この時、前記実施例１と同様、原料ガスの
シランは、ＥＣＲプラズマ中で分解され、大量の活性な
水素イオンが生成される。そして、この水素イオンは、
シリコン基板１に印加される高周波電界により加速さ
れ、ＢＰＳＧ膜９，減圧ＣＶＤ法によるシリコン窒化膜
７，更に常圧ＣＶＤ法によるシリコン酸化膜６を通し
て、トランジスタ−へ注入される。
シランは、ＥＣＲプラズマ中で分解され、大量の活性な
水素イオンが生成される。そして、この水素イオンは、
シリコン基板１に印加される高周波電界により加速さ
れ、ＢＰＳＧ膜９，減圧ＣＶＤ法によるシリコン窒化膜
７，更に常圧ＣＶＤ法によるシリコン酸化膜６を通し
て、トランジスタ−へ注入される。
【００３７】また、前記実施例１と同じように、減圧Ｃ
ＶＤ法によるＢＰＳＧ膜９と常圧ＣＶＤ法によるシリコ
ン酸化膜６との間にある「減圧ＣＶＤ法によるシリコン
窒化膜７」は、バイアスＥＣＲ−ＣＶＤ法によるシリコ
ン酸化膜８を形成する際に注入される活性な水素イオン
をある程度阻止する能力がある。
ＶＤ法によるＢＰＳＧ膜９と常圧ＣＶＤ法によるシリコ
ン酸化膜６との間にある「減圧ＣＶＤ法によるシリコン
窒化膜７」は、バイアスＥＣＲ−ＣＶＤ法によるシリコ
ン酸化膜８を形成する際に注入される活性な水素イオン
をある程度阻止する能力がある。
【００３８】従って、本実施例２では、ポリシリコン上
に「常圧ＣＶＤ法のシリコン酸化膜６と減圧ＣＶＤ法に
よるＢＰＳＧ膜９との間に減圧ＣＶＤ法によるシリコン
窒化膜７を形成すること」により、過剰な水素のトラン
ジスタ−への拡散を防ぎ、かつ、トランジスタ−特性を
回復させるために必要な水素を、シリコン窒化膜７を通
して、トランジスタ−に拡散することができる。そし
て、このシリコン窒化膜７は、その後の配線形成工程で
形成される層間膜等からの水分や過剰な水素のトランジ
スタ−への拡散を阻止することができる。
に「常圧ＣＶＤ法のシリコン酸化膜６と減圧ＣＶＤ法に
よるＢＰＳＧ膜９との間に減圧ＣＶＤ法によるシリコン
窒化膜７を形成すること」により、過剰な水素のトラン
ジスタ−への拡散を防ぎ、かつ、トランジスタ−特性を
回復させるために必要な水素を、シリコン窒化膜７を通
して、トランジスタ−に拡散することができる。そし
て、このシリコン窒化膜７は、その後の配線形成工程で
形成される層間膜等からの水分や過剰な水素のトランジ
スタ−への拡散を阻止することができる。
【００３９】
【発明の効果】本発明は、以上詳記したとおり、トラン
ジスタ−上に第一の絶縁膜を介してシリコン窒化膜を形
成し、さらに該シリコン窒化膜上に「シラン系のガスを
用い、基板に高周波電界を印加するプラズマを用いた化
学気層成長法によるシリコン酸化膜」を形成することを
特徴とし、これにより、ホットキャリア−耐性が向上す
る効果が生じる。その理由は、減圧ＣＶＤ法によるシリ
コン窒化膜が水分や過剰な水素のトランジスタ−への拡
散を阻止する作用が生じるからである。
ジスタ−上に第一の絶縁膜を介してシリコン窒化膜を形
成し、さらに該シリコン窒化膜上に「シラン系のガスを
用い、基板に高周波電界を印加するプラズマを用いた化
学気層成長法によるシリコン酸化膜」を形成することを
特徴とし、これにより、ホットキャリア−耐性が向上す
る効果が生じる。その理由は、減圧ＣＶＤ法によるシリ
コン窒化膜が水分や過剰な水素のトランジスタ−への拡
散を阻止する作用が生じるからである。
【００４０】また、本発明の上記特徴点により、トラン
ジスタ−特性が回復する効果が生じる。その理由は、バ
イアスＥＣＲ−ＣＶＤ法によるシリコン酸化膜の形成の
際、活性な水素イオンがシリコン基板に印加される高周
波電界に加速され、トランジスタ−まで拡散する作用が
生じるからである。
ジスタ−特性が回復する効果が生じる。その理由は、バ
イアスＥＣＲ−ＣＶＤ法によるシリコン酸化膜の形成の
際、活性な水素イオンがシリコン基板に印加される高周
波電界に加速され、トランジスタ−まで拡散する作用が
生じるからである。
【図１】本発明の一実施例(実施例１)を説明する図であ
って、工程Ａ〜Ｄからなる工程順断面図。
って、工程Ａ〜Ｄからなる工程順断面図。
【図２】本発明の実施例１で用いる“バイアスＥＣＲ−
ＣＶＤ装置”の断面図。
ＣＶＤ装置”の断面図。
【図３】各種の絶縁膜を形成した後の“低濃度不純物を
ド−プしたポリシリコンの抵抗率”をグラフ化した図。
ド−プしたポリシリコンの抵抗率”をグラフ化した図。
【図４】本発明の他の実施例(実施例２)を説明する図で
あって、工程Ａ〜Ｄからなる工程順断面図。
あって、工程Ａ〜Ｄからなる工程順断面図。
【図５】図４工程Ｄに続く工程Ｅ〜Ｆからなる工程順断
面図。
面図。
【図６】従来法の１例を説明する図であって、工程Ａ〜
Ｄからなる工程順断面図。
Ｄからなる工程順断面図。
１ シリコン基板 ２ ゲ−ト絶縁膜 ３ ゲ−トポリシリコン膜 ４ ソ−ス，ドレイン拡散層 ５ サイドウォ−ル ６ シリコン酸化膜(常圧ＣＶＤ法による) ７ シリコン窒化膜(減圧ＣＶＤ法による) ８ シリコン酸化膜(バイアスＥＣＲ−ＣＶＤ法によ
る) ９ ＢＰＳＧ膜 １０ 接続穴 １１ 金属配線 １２ 層間絶縁膜 １３ シリコン窒化膜(プラズマＣＶＤ法による) ２１ プラズマ室 ２２ マイクロ波導入口 ２３ａ ガス供給口(シラン，アルゴン) ２３ｂ ガス供給口(Ｏ2) ２４ 排気口 ２５ サセプタ ２６ メインコイル ２７ 補助コイル ２８ 高周波電源
る) ９ ＢＰＳＧ膜 １０ 接続穴 １１ 金属配線 １２ 層間絶縁膜 １３ シリコン窒化膜(プラズマＣＶＤ法による) ２１ プラズマ室 ２２ マイクロ波導入口 ２３ａ ガス供給口(シラン，アルゴン) ２３ｂ ガス供給口(Ｏ2) ２４ 排気口 ２５ サセプタ ２６ メインコイル ２７ 補助コイル ２８ 高周波電源
Claims (2)
- 【請求項１】 (1) 半導体基板上にトランジスタ−を形
成する工程、(2) 前記トランジスタ−上に第一の絶縁膜
を形成する工程、(3) 前記第一の絶縁膜上にシリコン窒
化膜を形成する工程、(4) 前記シリコン窒化膜上に、シ
ラン系のガスを用い基板に高周波電界を印加するプラズ
マを用いた化学気層成長法によるシリコン酸化膜を形成
する工程、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方
法。 - 【請求項２】 (1) 半導体基板上にトランジスタ−を形
成する工程、(2) 前記トランジスタ−上に第一の絶縁膜
を形成する工程、(3) 前記第一の絶縁膜上にシリコン窒
化膜を形成する工程、(4) 前記シリコン窒化膜上に第二
の絶縁膜を形成する工程、(5) 前記第一の絶縁膜、前記
シリコン窒化膜及び前記第二の絶縁膜を通して、前記ト
ランジスタ−に電気的に接続する金属柱を形成する工
程、(6) 前記金属柱上に金属配線を形成する工程、(7)
前記金属配線上に、第三の絶縁膜として、シラン系のガ
スを用い基板に高周波電界を印加する化学気層成長法に
よりシリコン酸化膜を形成する工程、を含むことを特徴
とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8068130A JP2914282B2 (ja) | 1996-03-25 | 1996-03-25 | 半導体装置の製造方法 |
| US08/822,117 US6071832A (en) | 1996-03-25 | 1997-03-21 | Method for manufacturing a reliable semiconductor device using ECR-CVD and implanting hydrogen ions into an active region |
| KR1019970010308A KR100219102B1 (ko) | 1996-03-25 | 1997-03-25 | 신뢰성있는 반도체 소자를 제조하기 위한 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8068130A JP2914282B2 (ja) | 1996-03-25 | 1996-03-25 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09260366A true JPH09260366A (ja) | 1997-10-03 |
| JP2914282B2 JP2914282B2 (ja) | 1999-06-28 |
Family
ID=13364863
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8068130A Expired - Fee Related JP2914282B2 (ja) | 1996-03-25 | 1996-03-25 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6071832A (ja) |
| JP (1) | JP2914282B2 (ja) |
| KR (1) | KR100219102B1 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1039524A3 (en) * | 1999-02-05 | 2003-08-13 | Applied Materials, Inc. | Silicon nitride composite HDP/CVD process |
| US6831340B2 (en) | 2001-10-17 | 2004-12-14 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Surface acoustic wave device and method of producing the same |
| US7928633B2 (en) * | 2007-05-25 | 2011-04-19 | Panasonic Corporation | Elastic wave element containing a silicon oxide film and a silicon nitride oxide film |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6274900B1 (en) * | 1998-01-05 | 2001-08-14 | Texas Instruments Incorporated | Semiconductor device architectures including UV transmissive nitride layers |
| KR100399952B1 (ko) * | 2001-11-16 | 2003-09-29 | 주식회사 하이닉스반도체 | 암전류를 감소시키기 위한 이미지센서의 제조 방법 |
| JP7139952B2 (ja) * | 2019-01-08 | 2022-09-21 | 日本電信電話株式会社 | 半導体光素子 |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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