JPH0955381A - 半導体集積回路の製造方法 - Google Patents

半導体集積回路の製造方法

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JPH0955381A
JPH0955381A JP7206325A JP20632595A JPH0955381A JP H0955381 A JPH0955381 A JP H0955381A JP 7206325 A JP7206325 A JP 7206325A JP 20632595 A JP20632595 A JP 20632595A JP H0955381 A JPH0955381 A JP H0955381A
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JP
Japan
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polycrystalline silicon
film
forming
silicon film
insulating film
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JP7206325A
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English (en)
Inventor
Tadao Akamine
忠男 赤嶺
Hirobumi Harada
博文 原田
Keiji Sato
恵二 佐藤
Masahiro Inoue
昌宏 井上
Junko Yamanaka
順子 山中
Yutaka Saito
豊 斉藤
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S I I R D CENTER KK
Original Assignee
S I I R D CENTER KK
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W20/00Interconnections in chips, wafers or substrates
    • H10W20/01Manufacture or treatment

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  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 多結晶シリコンのシート抵抗のばらつきが小
さく、かつ、シート抵抗の再現性の非常に高い半導体集
積回路を製造する。 【解決手段】 半導体集積回路の製造方法において、金
属配線9の上にプラズマCVD法によりシリコン窒化膜
10を形成する工程と、前記シリコン窒化膜10を形成
した後に温度400℃から480℃で熱処理を行う工程
とから構成した。 【効果】 多結晶シリコンのシート抵抗のばらつきが小
さく、かつ、シート抵抗の再現性の非常に高い半導体集
積回路を製造できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、多結晶シリコン膜を抵
抗素子として用いた半導体集積回路の製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、多結晶シリコン膜を抵抗素子とし
て用いる半導体集積回路の製造方法では、パシベーショ
ン膜としてのシリコン窒化膜形成の前または後に、金属
配線とシリコンとのコンタクト抵抗低減およびシリコン
酸化膜とシリコンの界面準位低減のための工程として4
00℃から480℃の水素雰囲気での熱処理を30分か
ら1時間程度行っていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の、多結晶シリコ
ン膜を抵抗素子として用いる半導体集積回路の製造方法
では、シート抵抗10kΩ/□以上の多結晶シリコン膜
を形成する場合には、シート抵抗のばらつきが大きく再
現性が乏しいという解決すべき課題がある。
【0004】シート抵抗10kΩ/□以上の多結晶シリ
コン膜を形成するドーピング条件においては、多結晶シ
リコンのグレイン境界層のトラップ準位密度が非常に多
い。従来行われてきた、温度400℃から480℃の水
素雰囲気中での30分から1時間程度の熱処理では、プ
ラズマCVD法で形成したシリコン窒化膜から抵抗素子
となる多結晶シリコン膜への水素の拡散によるトラップ
準位のターミネイトは不十分で、ターミネイトされない
準位が多く残り、水素の拡散量の制御が困難であること
から、ターミネイトされる準位の割合は基板内や複数の
基板間でばらつき、これがシート抵抗のばらつきが大き
く再現性が乏しい原因となっていた。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では以下の手段をとった。第1の手段とし
て、パシベーション膜となるシリコン窒化膜をプラズマ
CVD法で形成した後に、温度400℃から480℃で
少なくとも24時間の熱処理を行う工程を行った。
【0006】第2の手段として、金属配線を形成した後
でかつパシベーション膜となるシリコン窒化膜を形成す
る前に、基板温度400℃から480℃で水素プラズマ
処理を行う工程を行った。
【0007】
【作用】前記、手段をとることで以下の作用が得られ
る。前記、第1の手段をとることで、抵抗素子となる多
結晶シリコン膜への、プラズマCVD法で形成したシリ
コン窒化膜からの水素の拡散量は十分多くなり、多結晶
シリコンのグレイン境界層のトラップ準位密度の殆ど全
てが水素でターミネイトされるため、シート抵抗のばら
つきは小さくなり、良好な再現性が得られる。
【0008】前記、第2の手段をとることで、前記第1
の手段より短時間で同様の効果が得られる。
【0009】
【実施例】以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説
明する。図1は、本発明の第1の実施例の半導体集積回
路の製造方法を示す工程順断面図である。
【0010】まず、図1(a)のように、シリコン基板
1の表面に絶縁膜2を形成する。次に、図1(b)のよ
うに、絶縁膜2の上に厚さ約350nmの多結晶シリコ
ン膜3を減圧CVD法により堆積する。次に、図1
(c)のように、イオン注入法により、多結晶シリコン
膜3にリンイオン4を注入する。なおリンのドーズ量は
所望のシート抵抗により決定する。
【0011】次に、図1(d)のように、多結晶シリコ
ン膜3の上に、CVD酸化膜を堆積後パタニングしてマ
スクCVD酸化膜5を形成し、引き続きPOCl3等を
用いて920℃でプレデポジションを行って、後にコン
タクトを設ける領域に、低抵抗多結晶シリコン領域6を
形成する。
【0012】次に、図1(e)のように、マスクCVD
酸化膜5を除去した後、低抵抗多結晶シリコン領域6を
含む多結晶シリコン膜3をパタニングする。次に、図2
(f)のように、層間絶縁膜7を全面に形成する。次
に、図2(g)のように、層間絶縁膜7にコンタクトホ
ールを形成する。
【0013】次に、図2(h)のように、全面にアルミ
膜を形成後パタニングして、アルミ配線9を形成する。
次に、図2(i)のように、アルミ配線の上にプラズマ
CVD法でプラズマシリコン窒化膜10を形成する。
【0014】次に、図2(i)に引き続き、または、プ
ラズマシリコン窒化膜にパッドを形成後、少なくとも、
プラズマシリコン窒化膜形成より後に、430℃で熱処
理を行う。図3は、図1(a)から図2(i)までの工
程の後に、430℃窒素雰囲気での熱処理を行った時
の、多結晶シリコンのシート抵抗の熱処理時間依存を示
す図である。プロットした白丸は基板内のシート抵抗の
平均値で、エラーバーは基板内のシート抵抗の最大値と
最小値を表す。前記図1(c)の工程でのリンドーズ量
2E14(cm-2)の場合11、リンドーズ量3E14
(cm-2)の場合12、リンドーズ量4E14(c
-2)の場合13とも、始め、熱処理時間の増加ととも
にシート抵抗は急激に下がり、ある熱処理時間以上では
殆ど変化しなくなる。また、シート抵抗が熱処理時間の
増加とともに急激に下がる領域では、シート抵抗のばら
つきが非常に大きく、ある熱処理時間以上でシート抵抗
が殆ど変化しなくなる領域ではシート抵抗のばらつきは
小さくなっていく。また、シート抵抗が熱処理時間に対
して変化しなくなり、かつシート抵抗ばらつきが小さく
なる熱処理時間は、リンドーズ量が少ない程長くなる。
【0015】以上、述べたことから、図1(c)の工程
でのリンドーズが4E14(cm2)以上の場合には、
430℃で3時間以上の熱処理をすれば、シート抵抗の
基板内ばらつきを小さくでき、かつ、熱処理時間が多少
変動してもシート抵抗は変化しないから再現性も高い。
同様に、リンドーズが3E14(cm2)以上の場合に
は、430℃で7時間以上の熱処理が、リンドーズが2
E14(cm2)以上の場合には、430℃で100時
間以上の熱処理が望ましい。
【0016】次に、本発明の第2の実施例の半導体集積
回路の製造方法について説明する。まず、前述した本発
明の第1の実施例と同様に、図1(a)から図2(h)
までの工程を行う。次に、図4に示す工程で、基板1の
温度を430℃にした上で、基板1の全面にNH3等の
水素原子を含むガスを導入し、高周波電界を加えて水素
プラズマ14を発生させる。この工程により、多結晶シ
リコンのシート抵抗ばらつきが低減され、かつ再現性が
高くなるという、前記第1の実施例でプラズマシリコン
窒化膜形成後に長時間の熱処理を行ったのと同様の効果
が、第1の実施例より短時間の工程で得られる。
【0017】次に、本発明の第3の実施例の半導体集積
回路の製造方法について説明する。まず、前述した本発
明の第1の実施例と同様に、図1(a)から図2(h)
までの工程を行う。次に、図4に示す工程で、基板1の
温度を400℃程度で、常圧CVD法等、プラズマを発
生させない製膜法で基板1の全面にPSG膜15を形成
し、パシベーション膜とする。
【0018】図6は、図5の工程の後に、430℃窒素
雰囲気での熱処理を行った時の、多結晶シリコンのシー
ト抵抗の熱処理時間依存を示す図である。プロットした
白丸は基板内のシート抵抗の平均値で、エラーバーは基
板内のシート抵抗の最大値と最小値を表す。前記図1
(c)の工程でのリンドーズ量2E14(cm-2)の場
合11、リンドーズ量3E14(cm-2)の場合12、
リンドーズ量4E14(cm-2)の場合13とも、多結
晶シリコンのシート抵抗は、熱処理時間に依存せず一定
であり、シート抵抗のばらつきも小さいまま変化しな
い。従って、図4の工程の後では、アルミ配線9と低抵
抗多結晶シリコン領域6のコンタクト抵抗を低くするア
ロイのための400℃から480℃程度の熱処理を、3
0分程度の短時間行えばよい。
【0019】以上述べたように、本発明の第3の実施例
によれば、多結晶シリコンのシート抵抗のばらつきが非
常に小さくかつ、シート抵抗の再現性の非常に高い半導
体集積回路が得られる。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
多結晶シリコンのシート抵抗のばらつきが小さく、か
つ、シート抵抗の再現性の非常に高い半導体集積回路が
得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の半導体集積回路の製造
方法を示す工程順断面図である。
【図2】本発明の第1の実施例の半導体集積回路の製造
方法を示す工程順断面図である。
【図3】図1(a)から図2(i)までの工程の後に、
430℃窒素雰囲気での熱処理を行った時の、多結晶シ
リコンのシート抵抗の熱処理時間依存を示す図である。
【図4】本発明の第2の実施例の工程の一部の図であ
る。
【図5】本発明の第3の実施例の工程の一部の図であ
る。
【図6】図5の工程の後に、430℃窒素雰囲気での熱
処理を行った時の、多結晶シリコンのシート抵抗の熱処
理時間依存を示す図である。
【符号の説明】
1 シリコン基板 2 絶縁膜 3 多結晶シリコン膜 4 リンイオン 5 マスクCVD酸化膜 6 低抵抗多結晶シリコン領域 7 層間絶縁膜 10 プラズマシリコン窒化膜 11 リンドーズ量2E14(cm-2)の場合 12 リンドーズ量3E14(cm-2)の場合 13 リンドーズ量4E14(cm-2)の場合 14 水素プラズマ 15 PSG膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 恵二 千葉県千葉市美浜区中瀬1丁目8番地 株 式会社エスアイアイ・アールディセンター 内 (72)発明者 井上 昌宏 千葉県千葉市美浜区中瀬1丁目8番地 株 式会社エスアイアイ・アールディセンター 内 (72)発明者 山中 順子 千葉県千葉市美浜区中瀬1丁目8番地 株 式会社エスアイアイ・アールディセンター 内 (72)発明者 斉藤 豊 千葉県千葉市美浜区中瀬1丁目8番地 株 式会社エスアイアイ・アールディセンター 内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板表面に絶縁膜を形成する工程と、前
    記絶縁膜の上に多結晶シリコン膜を形成する工程と、前
    記多結晶シリコン膜に低濃度の第1の導電型の不純物を
    ドーピングする工程と、前記低濃度の第1の導電型の不
    純物がドーピングされた多結晶シリコン膜の一部に高濃
    度の第1の導電型の不純物をドーピングして低抵抗多結
    晶シリコン領域を設ける工程と、前記多結晶シリコン膜
    をパタニングする工程と、前記多結晶シリコン膜の上に
    層間絶縁膜を形成する工程と、前記多結晶シリコン膜の
    上の前記層間絶縁膜にコンタクトホールを設ける工程
    と、前記コンタクトホールに金属配線を設ける工程と、
    前記金属配線の上にプラズマCVD法によりシリコン窒
    化膜を形成する工程と、前記シリコン窒化膜を形成した
    後に温度400℃から480℃で熱処理を行う工程とか
    らなる半導体集積回路の製造方法。
  2. 【請求項2】 基板表面に絶縁膜を形成する工程と、前
    記絶縁膜の上に多結晶シリコン膜を形成する工程と、前
    記多結晶シリコン膜に低濃度の第1の導電型の不純物を
    ドーピングする工程と、前記低濃度の第1の導電型の不
    純物がドーピングされた多結晶シリコン膜の一部に高濃
    度の第1の導電型の不純物をドーピングして低抵抗多結
    晶シリコン領域を設ける工程と、前記多結晶シリコン膜
    をパタニングする工程と、前記多結晶シリコン膜の上に
    層間絶縁膜を形成する工程と、前記多結晶シリコン膜の
    上の前記層間絶縁膜にコンタクトホールを設ける工程
    と、前記コンタクトホールに金属配線を設ける工程と、
    前記金属配線の上にプラズマCVD法によりシリコン窒
    化膜を形成する工程と、前記金属配線を形成した後でか
    つシリコン窒化膜を形成する前に基板温度400℃から
    480℃で水素プラズマ処理を行う工程とからなる半導
    体集積回路の製造方法。
  3. 【請求項3】 基板表面に絶縁膜を形成する工程と、前
    記絶縁膜の上に多結晶シリコン膜を形成する工程と、前
    記多結晶シリコン膜に低濃度の第1の導電型の不純物を
    ドーピングする工程と、前記低濃度の第1の導電型の不
    純物がドーピングされた多結晶シリコン膜の一部に高濃
    度の第1の導電型の不純物をドーピングして低抵抗多結
    晶シリコン領域を設ける工程と、前記多結晶シリコン膜
    をパタニングする工程と、前記多結晶シリコン膜の上に
    層間絶縁膜を形成する工程と、前記多結晶シリコン膜の
    上の前記層間絶縁膜にコンタクトホールを設ける工程
    と、前記コンタクトホールに金属配線を設ける工程と、
    前記金属配線の上にプラズマを使用しない方法でPSG
    膜を形成する工程と、400℃から480℃で熱処理を
    行う工程とからなる半導体集積回路の製造方法。
JP7206325A 1995-08-11 1995-08-11 半導体集積回路の製造方法 Pending JPH0955381A (ja)

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EP96926616A EP0786811A4 (en) 1995-08-11 1996-08-09 MANUFACTURING METHOD FOR INTEGRATED CIRCUITS
PCT/JP1996/002264 WO1997007545A1 (fr) 1995-08-11 1996-08-09 Procede de fabrication d'un circuit integre a semi-conducteur

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JP (1) JPH0955381A (ja)
WO (1) WO1997007545A1 (ja)

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EP0786811A1 (en) 1997-07-30
EP0786811A4 (en) 1999-10-20
WO1997007545A1 (fr) 1997-02-27

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