JPS58212162A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体装置およびその製造方法Info
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- JPS58212162A JPS58212162A JP57095190A JP9519082A JPS58212162A JP S58212162 A JPS58212162 A JP S58212162A JP 57095190 A JP57095190 A JP 57095190A JP 9519082 A JP9519082 A JP 9519082A JP S58212162 A JPS58212162 A JP S58212162A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B12/00—Dynamic random access memory [DRAM] devices
- H10B12/30—DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells
Landscapes
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (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】
本発明は超高密度化の可能な半導体装置およびその製造
方法に関する。
方法に関する。
超高集積化回路装置(VLSI) で、単体の機能要素
として利用されるメモリにおいては、同メモリセル領域
とその周辺回路の機能要素とが著しく近接したものとな
るとともに、同メモリセルに蓄積される電荷量も微小で
あるため、たとえば、上記周辺回路を構成するMOS)
ランジスタを飽和領域で動作させると、そのドレイン領
域からインパクトイオン化現象によって少数キャリアが
発生し、このキャリアが上記メモリセル領域まで拡散到
達して、そのメモリ状態を変動させるという異常動作を
生ずることがある。これはメモリ誤動作として現われる
ため、この誤動作防止対策がVLSIメモリ装置の重要
課題のひとつである0′従来、かかる誤動作防止対策を
講じた半導体装置として、第1図の断面図に示すメモリ
装置が知られている。この装置は、p型シリコン基板1
の内部に結晶欠陥領域1−Aを層状に造り込み、同基板
1の表面部を局部酸化形成膜(LOGO3膜)2で分離
し、一方の表面領域に、第1多結晶ゲート層3.第2多
結晶ゲート層4およびn+型型数散層5りなるソース領
域をそなえるメモリキャパシタ(メモリセル)6を形・
成するとともに、他方の表面領域に、多結晶ゲート層7
.n+型型数散層89よりなるソース領域、ドレイン領
域を有するMOSトランジスタ10を形成したものであ
る。なお、この装置の最浅部には、燐珪酸ガラス(PS
G)膜よりなる保護層11および外部電極配線層に結線
されるアルミニウム膜よりなる第2ゲート電極12、ソ
ース電極13.ドレイン電極14が周知の形成方法で設
けられており、また、各ゲート層下には薄いゲート絶縁
膜ならび質ゲート層間絶縁膜が存在することも、通常の
メ阜j′す)セルないしMOSトランジそ夕と同じであ
る。この装置では、上記MO3)ランジスタ10の側の
表面領域で発生した少数キャリアを下方の結晶欠陥領域
?Aで消滅させるのが狙いであるが、表面層部1−Bの
厚みの制御がなかなか困難な現状では、たとえば、その
厚さが10μm以上になると、その効果が不完全になり
、上記MO8)ランラスタ1o側で発生したキャリアが
9図中の矢印で示されるように、メモリセル6の領域ま
で拡散到達し、これによる誤動作を完全に除去すること
ができなかった。
として利用されるメモリにおいては、同メモリセル領域
とその周辺回路の機能要素とが著しく近接したものとな
るとともに、同メモリセルに蓄積される電荷量も微小で
あるため、たとえば、上記周辺回路を構成するMOS)
ランジスタを飽和領域で動作させると、そのドレイン領
域からインパクトイオン化現象によって少数キャリアが
発生し、このキャリアが上記メモリセル領域まで拡散到
達して、そのメモリ状態を変動させるという異常動作を
生ずることがある。これはメモリ誤動作として現われる
ため、この誤動作防止対策がVLSIメモリ装置の重要
課題のひとつである0′従来、かかる誤動作防止対策を
講じた半導体装置として、第1図の断面図に示すメモリ
装置が知られている。この装置は、p型シリコン基板1
の内部に結晶欠陥領域1−Aを層状に造り込み、同基板
1の表面部を局部酸化形成膜(LOGO3膜)2で分離
し、一方の表面領域に、第1多結晶ゲート層3.第2多
結晶ゲート層4およびn+型型数散層5りなるソース領
域をそなえるメモリキャパシタ(メモリセル)6を形・
成するとともに、他方の表面領域に、多結晶ゲート層7
.n+型型数散層89よりなるソース領域、ドレイン領
域を有するMOSトランジスタ10を形成したものであ
る。なお、この装置の最浅部には、燐珪酸ガラス(PS
G)膜よりなる保護層11および外部電極配線層に結線
されるアルミニウム膜よりなる第2ゲート電極12、ソ
ース電極13.ドレイン電極14が周知の形成方法で設
けられており、また、各ゲート層下には薄いゲート絶縁
膜ならび質ゲート層間絶縁膜が存在することも、通常の
メ阜j′す)セルないしMOSトランジそ夕と同じであ
る。この装置では、上記MO3)ランジスタ10の側の
表面領域で発生した少数キャリアを下方の結晶欠陥領域
?Aで消滅させるのが狙いであるが、表面層部1−Bの
厚みの制御がなかなか困難な現状では、たとえば、その
厚さが10μm以上になると、その効果が不完全になり
、上記MO8)ランラスタ1o側で発生したキャリアが
9図中の矢印で示されるように、メモリセル6の領域ま
で拡散到達し、これによる誤動作を完全に除去すること
ができなかった。
更に、第2図の断面図のように、第1図示構造に加えて
、上記メモリセル6と上記MOSトランジスターoとの
間に、p+型型数散層15よる分離領域を設けることに
よって、不要キャリアの拡散進入を阻止することも実施
されているが、この場合には、上記?型拡散層16を1
0μm程度の深さにしなければその効果も十分に得られ
ず、また、浅い拡散層で能動素子を形成することを基本
とするVLSI技術では、かかる深い拡散工程は製造上
□) の隘路である。尚、第′2図で第1図と同一番号は同一
部分を示す。
、上記メモリセル6と上記MOSトランジスターoとの
間に、p+型型数散層15よる分離領域を設けることに
よって、不要キャリアの拡散進入を阻止することも実施
されているが、この場合には、上記?型拡散層16を1
0μm程度の深さにしなければその効果も十分に得られ
ず、また、浅い拡散層で能動素子を形成することを基本
とするVLSI技術では、かかる深い拡散工程は製造上
□) の隘路である。尚、第′2図で第1図と同一番号は同一
部分を示す。
本発明の目的は、上述の従来装置における問題j点を解
消するもので、第1に、多量の結晶欠陥を有する半導体
基板の所定表面部に結晶欠陥の少ない分離領域をそなえ
、上記分離領域内に回路能動要素を構成した半導体装置
を提供し、第2に、上記多量の結晶欠陥を有する領域と
上記結晶欠陥の少ない分離領域とを比較的簡単に実現し
得る有用な製造方法を提供することにある。
消するもので、第1に、多量の結晶欠陥を有する半導体
基板の所定表面部に結晶欠陥の少ない分離領域をそなえ
、上記分離領域内に回路能動要素を構成した半導体装置
を提供し、第2に、上記多量の結晶欠陥を有する領域と
上記結晶欠陥の少ない分離領域とを比較的簡単に実現し
得る有用な製造方法を提供することにある。
本発明の半導体装置は、実施例構造を第3図の要部断面
図に示したように、p型シリコン基板1の表面部に多量
の結晶欠陥を有する結晶欠陥層1−Aおよび同結晶欠陥
層゛内の所定部に結晶欠陥の少ない分離領域1−Bをそ
なえており、回路能動要素としてのメモリセル6および
MOS)ランジスタ10が、それぞれ、上記分離領域1
−B内に造り込まれたものである。なお、第3図中の各
構体符号は、前、記第1図ならびに同第2図に示した半
導体装置のものと対応した構体を表わしたものである。
図に示したように、p型シリコン基板1の表面部に多量
の結晶欠陥を有する結晶欠陥層1−Aおよび同結晶欠陥
層゛内の所定部に結晶欠陥の少ない分離領域1−Bをそ
なえており、回路能動要素としてのメモリセル6および
MOS)ランジスタ10が、それぞれ、上記分離領域1
−B内に造り込まれたものである。なお、第3図中の各
構体符号は、前、記第1図ならびに同第2図に示した半
導体装置のものと対応した構体を表わしたものである。
すなわち、本発明の半導体装置によれば、近接配置され
る両回路能動要素、たとえば、前記メモリセル6および
前記MO8)ランジスタ10が、それぞれ、前記結晶欠
陥層?Aのマトリックス領域で完全に囲まれた前記分離
領域1−B内に存在するものであるから、前記MO8I
−ランジスタ10のドレイン領域9で発生した少数キャ
リアも、前記欠陥層1−Aのマトリクス領域において確
実に再結合消滅されるため、近接の前記メモリセル6の
分離領域には全く到達せず、したがって、前記メモリセ
ル6の特性を損なうという不都合が完全に排除される。
る両回路能動要素、たとえば、前記メモリセル6および
前記MO8)ランジスタ10が、それぞれ、前記結晶欠
陥層?Aのマトリックス領域で完全に囲まれた前記分離
領域1−B内に存在するものであるから、前記MO8I
−ランジスタ10のドレイン領域9で発生した少数キャ
リアも、前記欠陥層1−Aのマトリクス領域において確
実に再結合消滅されるため、近接の前記メモリセル6の
分離領域には全く到達せず、したがって、前記メモリセ
ル6の特性を損なうという不都合が完全に排除される。
第3図の実施例構造は、ダイナミックRAMのメモリセ
ル部と周辺回路のMOSトランジスタ部との要部構成を
示す典型例であるが、さらに、同構成の製造方法を第4
図の上記ダイナミックRAMの製造工程図により詳しく
のべる。
ル部と周辺回路のMOSトランジスタ部との要部構成を
示す典型例であるが、さらに、同構成の製造方法を第4
図の上記ダイナミックRAMの製造工程図により詳しく
のべる。
例えば、炭素濃度が3X16 Cm +酸素濃度が
10×18 cm のp型シリコン基板1−Cの上に膜
厚500への酸化ケイ素被膜16を酸素中の熱処理によ
り成長させ、さらに、゛この酸化ケイ素被膜16の上に
膜厚1o0〇への窒化ケイ素被膜17を被着する。次に
、ホトレジストマスクを用いて、上記窒化ケイ素17お
よび酸化ケイ素被膜16を工ッチングにより、所定形状
に開口する〔第3図(a)〕。
10×18 cm のp型シリコン基板1−Cの上に膜
厚500への酸化ケイ素被膜16を酸素中の熱処理によ
り成長させ、さらに、゛この酸化ケイ素被膜16の上に
膜厚1o0〇への窒化ケイ素被膜17を被着する。次に
、ホトレジストマスクを用いて、上記窒化ケイ素17お
よび酸化ケイ素被膜16を工ッチングにより、所定形状
に開口する〔第3図(a)〕。
この後、酸素濃度が01係のアルゴン−酸素混合ガス中
で1100℃ 、4時間の熱処理を施す。この時、シリ
コン基板1−C中に含丑れる酸素は上記被膜開口部から
外方拡散されるので、同シリコン基板1−Cの内部およ
び上記窒化ケイ素被膜17で覆われた部分は初期の酸素
濃度を保つが、それ以外のシリコン基板1−Cの表面近
傍は低酸素濃度領域1−Bとなる〔第3図(b) )
O引き続き、酸素ガス中で700℃、16時間の熱処理
を施す。この時、低酸素濃度領域1−Bでは酸素濃度が
低いために酸素の析出はないが、高酸素濃度領域1−C
では酸素析出核が発生する〔第3図(C) ) O更に
、酸素ガス中で1000℃、6時間の熱処理を施すこと
によって、先に生成された酸素析出後は結晶欠陥に成長
するため、酸素析出核領域1−Dは結晶欠陥領域1−A
に転化し、酸素無析出核領域ゆそのまま無欠陥領域1−
Bとなる。尚、この熱処理により、シリコン基板上の窒
化ケイ素被膜17で覆われていない部分すなわち、基板
露出部分は約4000人の酸化ケイ素被膜18が成長す
る〔第3図(d)〕。この後、前記窒化ケイ素被膜17
を150℃のリン酸によってエツチングし、更に、前記
酸化ケイ素被膜16.1Bを弗酸水溶液によシ除去する
。この時、シリコン基板の主面において、前工程で酸化
ケイ素被膜18が成長した部分と窒化ケイ素被膜17に
よりシリコンの酸化がマスクされた部分で段差形状が生
じる〔第3図(e)〕。後の製造工程に使用されるフォ
トマスクはこの段差形状を基準にして位置合わせが実施
される。以後の製造工程は通常のダイナミックRAMの
製造工程と同様であシ。
で1100℃ 、4時間の熱処理を施す。この時、シリ
コン基板1−C中に含丑れる酸素は上記被膜開口部から
外方拡散されるので、同シリコン基板1−Cの内部およ
び上記窒化ケイ素被膜17で覆われた部分は初期の酸素
濃度を保つが、それ以外のシリコン基板1−Cの表面近
傍は低酸素濃度領域1−Bとなる〔第3図(b) )
O引き続き、酸素ガス中で700℃、16時間の熱処理
を施す。この時、低酸素濃度領域1−Bでは酸素濃度が
低いために酸素の析出はないが、高酸素濃度領域1−C
では酸素析出核が発生する〔第3図(C) ) O更に
、酸素ガス中で1000℃、6時間の熱処理を施すこと
によって、先に生成された酸素析出後は結晶欠陥に成長
するため、酸素析出核領域1−Dは結晶欠陥領域1−A
に転化し、酸素無析出核領域ゆそのまま無欠陥領域1−
Bとなる。尚、この熱処理により、シリコン基板上の窒
化ケイ素被膜17で覆われていない部分すなわち、基板
露出部分は約4000人の酸化ケイ素被膜18が成長す
る〔第3図(d)〕。この後、前記窒化ケイ素被膜17
を150℃のリン酸によってエツチングし、更に、前記
酸化ケイ素被膜16.1Bを弗酸水溶液によシ除去する
。この時、シリコン基板の主面において、前工程で酸化
ケイ素被膜18が成長した部分と窒化ケイ素被膜17に
よりシリコンの酸化がマスクされた部分で段差形状が生
じる〔第3図(e)〕。後の製造工程に使用されるフォ
トマスクはこの段差形状を基準にして位置合わせが実施
される。以後の製造工程は通常のダイナミックRAMの
製造工程と同様であシ。
LOCO8膜2.ゲート酸化膜19.第1多結晶シリコ
ンゲート層3.第1層間絶縁膜20.第2多結晶シリコ
ンゲート層4.メモリセル部のソース拡散層6ならびに
MOS)ランシスターのソース。
ンゲート層3.第1層間絶縁膜20.第2多結晶シリコ
ンゲート層4.メモリセル部のソース拡散層6ならびに
MOS)ランシスターのソース。
ドレイン、拡散層8,9を順次形成する[第3図(f)
]0更に、PSG膜11を・植着した後、コンタクト窓
を開孔し、PSGフローを実施して後アルミニウム膜の
電極層12,13.14を形成して完成する(第3図)
。
]0更に、PSG膜11を・植着した後、コンタクト窓
を開孔し、PSGフローを実施して後アルミニウム膜の
電極層12,13.14を形成して完成する(第3図)
。
本実施例の場合、MOS)ランシスター10のドレイン
とメモリセル6のキャノ(ジター間の距離は70μmで
あり、ドレイン電圧を6vに設定した場合、メモリセル
の電荷保持時間は40秒であった0尚、従来方法により
製造した第1図構造のものでは、同一条件で測定した場
合、電荷保持時間は26秒であり、明らかに、本実施例
を用いた構造のものがメモリセルの電荷保持時間が長い
。
とメモリセル6のキャノ(ジター間の距離は70μmで
あり、ドレイン電圧を6vに設定した場合、メモリセル
の電荷保持時間は40秒であった0尚、従来方法により
製造した第1図構造のものでは、同一条件で測定した場
合、電荷保持時間は26秒であり、明らかに、本実施例
を用いた構造のものがメモリセルの電荷保持時間が長い
。
本実施例を用いたものでは、MOS)ランシスター10
を完全に包囲した結晶欠陥領域に含まれる結晶欠陥がキ
ャリアーの再結合中心となるため、MOS)ランシスタ
ー1oにおいてインノくクトイオン化現象により生成さ
れた少数キャリアーはこの結晶欠陥領域を通る際、こと
ごとく再結合により消滅し、近接のメモリセルには到達
しないことが認められる。
を完全に包囲した結晶欠陥領域に含まれる結晶欠陥がキ
ャリアーの再結合中心となるため、MOS)ランシスタ
ー1oにおいてインノくクトイオン化現象により生成さ
れた少数キャリアーはこの結晶欠陥領域を通る際、こと
ごとく再結合により消滅し、近接のメモリセルには到達
しないことが認められる。
以上のように、本発明によれば、周辺トランジスターに
おけるインパクトイオン化によるメモリー誤動作を防止
することができる。更に、結晶欠陥がMOS)ランシス
ターを包囲した構造になっているため、デバイスプロセ
ス中に起り得る重金属等汚染下純物侵入に対して効率の
良いゲッタリングが可能であり、また、メモ、リセル部
をこの結晶欠陥領域によって包囲した場合、α線による
メモリー誤動作も改善されることが期待される。尚、本
発明実施例ではMOS)ランシスターを包囲する結晶欠
陥領域をシリコン基板中に含まれる酸素の析出によって
形成したが、例えばAr+イオン等のイオン注入によっ
て形成される結晶欠陥を用いても同様な効果が得られる
。
おけるインパクトイオン化によるメモリー誤動作を防止
することができる。更に、結晶欠陥がMOS)ランシス
ターを包囲した構造になっているため、デバイスプロセ
ス中に起り得る重金属等汚染下純物侵入に対して効率の
良いゲッタリングが可能であり、また、メモ、リセル部
をこの結晶欠陥領域によって包囲した場合、α線による
メモリー誤動作も改善されることが期待される。尚、本
発明実施例ではMOS)ランシスターを包囲する結晶欠
陥領域をシリコン基板中に含まれる酸素の析出によって
形成したが、例えばAr+イオン等のイオン注入によっ
て形成される結晶欠陥を用いても同様な効果が得られる
。
本発明はダイナミックRAMの構造およびその製造方法
を例示して説明したが、本発明はCODイメージセンサ
、0MO3あるいはその他の半導体装置にも応用できる
ものである。
を例示して説明したが、本発明はCODイメージセンサ
、0MO3あるいはその他の半導体装置にも応用できる
ものである。
第1図、第2図は従来の半導体装置(RAM)の要部構
造断面図、第3図は本発明の一実施例半導体装置(RA
M)の要部断面図、第4図(a)〜(f)は本発明の一
実施例に係る製造工程断面図である。 1・・・・・・シリコン基板(p型)、1−Ao・・・
・結晶欠陥領域、1−B・・・・・・無欠陥領域、1−
C・・・・・・高酸素濃度領域、?D・・・・・・酸素
析出核領域、20・・・・LOCO8膜、6・・・・・
・n十数散層、11@…−PSG膜、15116111
11111 p生鉱散層、600000.メモリセノペ
10−−−−−−MO3トランジスタ。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 はが1名第1
図 第3図 第4図 (C) 第4図
造断面図、第3図は本発明の一実施例半導体装置(RA
M)の要部断面図、第4図(a)〜(f)は本発明の一
実施例に係る製造工程断面図である。 1・・・・・・シリコン基板(p型)、1−Ao・・・
・結晶欠陥領域、1−B・・・・・・無欠陥領域、1−
C・・・・・・高酸素濃度領域、?D・・・・・・酸素
析出核領域、20・・・・LOCO8膜、6・・・・・
・n十数散層、11@…−PSG膜、15116111
11111 p生鉱散層、600000.メモリセノペ
10−−−−−−MO3トランジスタ。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 はが1名第1
図 第3図 第4図 (C) 第4図
Claims (4)
- (1)多量の結晶欠陥を有する半導体基板の所定表面部
に結晶欠陥の少ない分離島領域をそなえ、前記分離島領
域内に回路能動要素を構成したことを特徴とする半導体
装置。 - (2)多量の結晶欠陥が酸素析出核から生成された結晶
欠陥でなることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記
載の半導体装置。 - (3)多量の結晶欠陥がアルゴンイオン注入により形成
された結晶欠陥でなることを特徴とする特許請求の範囲
第1項に記載の半導体装置。 - (4)酸素を含む半導体基板の表面に不活性被膜を形成
したのち、前記不活性被膜に所定開口部を選択する工程
と、前記半導体基板を熱処理することによって、前記半
導体基板内の酸素を前記開口部より外方拡散で抜き出し
酸素析出核を形成する工程と、前記半導体基板の熱処理
によって、前記酸素析出核から結晶欠陥を生成する工程
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57095190A JPS58212162A (ja) | 1982-06-03 | 1982-06-03 | 半導体装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57095190A JPS58212162A (ja) | 1982-06-03 | 1982-06-03 | 半導体装置およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58212162A true JPS58212162A (ja) | 1983-12-09 |
Family
ID=14130831
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57095190A Pending JPS58212162A (ja) | 1982-06-03 | 1982-06-03 | 半導体装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58212162A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63299265A (ja) * | 1987-05-29 | 1988-12-06 | Nissan Motor Co Ltd | 半導体装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5649532A (en) * | 1979-09-28 | 1981-05-06 | Toshiba Corp | Manufacture of silicon substrate |
| JPS56147446A (en) * | 1980-04-17 | 1981-11-16 | Nec Corp | Semiconductor integrated circuit device |
| JPS56155565A (en) * | 1980-05-01 | 1981-12-01 | Toshiba Corp | Charge accumulating type semiconductor device |
-
1982
- 1982-06-03 JP JP57095190A patent/JPS58212162A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5649532A (en) * | 1979-09-28 | 1981-05-06 | Toshiba Corp | Manufacture of silicon substrate |
| JPS56147446A (en) * | 1980-04-17 | 1981-11-16 | Nec Corp | Semiconductor integrated circuit device |
| JPS56155565A (en) * | 1980-05-01 | 1981-12-01 | Toshiba Corp | Charge accumulating type semiconductor device |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63299265A (ja) * | 1987-05-29 | 1988-12-06 | Nissan Motor Co Ltd | 半導体装置 |
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