JPS59149061A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents
Manufacture of semiconductor deviceInfo
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- JPS59149061A JPS59149061A JP58025025A JP2502583A JPS59149061A JP S59149061 A JPS59149061 A JP S59149061A JP 58025025 A JP58025025 A JP 58025025A JP 2502583 A JP2502583 A JP 2502583A JP S59149061 A JPS59149061 A JP S59149061A
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- polycrystalline silicon
- electrode
- silicon layer
- doped polycrystalline
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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]
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- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Non-Volatile Memory (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は、多結晶シリコンを酸化して2層の電極間の
層間絶縁層とする半導体装置の製造方法の改良に関する
ものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to an improvement in a method for manufacturing a semiconductor device in which polycrystalline silicon is oxidized to form an interlayer insulating layer between two electrode layers.
以下、二層ゲート電極構造半導体装置の製造方法を例に
取って説明する。Hereinafter, a method for manufacturing a semiconductor device with a two-layer gate electrode structure will be described as an example.
第1図は従来の方法で製造された二層ゲート電極構造半
導体装置の主要部の断面図である。第1図において、(
+)は半導体基体、(2)は半導体基体(1)の表面部
に形成された隣りあう素子間の絶縁を行うために形成さ
れたフィールド酸化膜、(3)はフィールド酸化膜(2
)上から第1ゲート酸化膜(フィールド酸化膜(2)に
紙面に垂直方向に連らなっているが図示されていない。FIG. 1 is a cross-sectional view of the main parts of a double-layer gate electrode structure semiconductor device manufactured by a conventional method. In Figure 1, (
+) is a semiconductor substrate, (2) is a field oxide film formed on the surface of the semiconductor substrate (1) to provide insulation between adjacent elements, and (3) is a field oxide film (2).
) is connected to the first gate oxide film (field oxide film (2) in the direction perpendicular to the plane of the paper from above, but is not shown).
)上にわたって所定のパターンに形成された第1の多結
晶シリコン層の後述の第2ゲート酸化膜が熱酸化にょ多
形成されたときに酸化されなかった残存部分からなる第
1層ゲート電極、(4)は第1の多結晶シリコン層を酸
化することによって形成された第2ゲート酸化膜、(5
)は第2ゲート酸化膜(4)上に形成された第2の多結
晶シリコン層からなる第2層ゲート電極である。) A first layer gate electrode consisting of a remaining portion that was not oxidized when a second gate oxide film (described later) was thermally oxidized to form a first polycrystalline silicon layer in a predetermined pattern over the top of the first polycrystalline silicon layer ( 4) is a second gate oxide film formed by oxidizing the first polycrystalline silicon layer;
) is a second layer gate electrode made of a second polycrystalline silicon layer formed on the second gate oxide film (4).
上記の二層ゲート電極構造半導体装置の製造においては
、フィールド酸化膜(2)上および第1ゲート酸化膜上
にわたって気相成長法によって第1の多結晶シリコン層
を生成させる。次に第1の多結晶シリコン層にリンを拡
散させて比抵抗を下げる。In manufacturing the above-mentioned two-layer gate electrode structure semiconductor device, a first polycrystalline silicon layer is formed over the field oxide film (2) and the first gate oxide film by vapor phase growth. Next, phosphorus is diffused into the first polycrystalline silicon layer to lower the resistivity.
次に第1の多結晶シリコン層の表面側を熱酸化すること
により第2ゲート酸化膜(4)を形成する。このとき、
第1の多結晶シリコン層の残存部分が第1層ゲート電極
(3)となる。さらに、この第2ゲート酸化膜(4)上
に第2の多結晶シリコン層からなる第2層ゲート電極(
6)を形成することによって製造工程の工費部が完了す
る。Next, a second gate oxide film (4) is formed by thermally oxidizing the surface side of the first polycrystalline silicon layer. At this time,
The remaining portion of the first polycrystalline silicon layer becomes the first layer gate electrode (3). Further, on this second gate oxide film (4), a second layer gate electrode (
By forming 6), the construction cost part of the manufacturing process is completed.
第2ゲート酸化膜(4)はリンを拡散させた第1の酸化
膜(4)の下にある第1の多結晶シリコン1−の残存部
分である第1層ゲート電極(3)の表面形状が非常に異
なった状態になり、第1層ゲート電極(3)と第2層ゲ
ー)i[極(5)との耐圧も影響を受ける。The second gate oxide film (4) is the surface shape of the first layer gate electrode (3) which is the remaining portion of the first polycrystalline silicon 1- under the first oxide film (4) in which phosphorus is diffused. are in very different states, and the breakdown voltages of the first layer gate electrode (3) and the second layer gate electrode (5) are also affected.
すなわち、従来の第2ゲート酸化膜(4)は、第〕。That is, the conventional second gate oxide film (4) is the second gate oxide film (4).
の多結晶シリコン層の熱酸化によって形成されていたか
、第1の多結晶シリコン層はリン拡散を行うので熱酸化
した場合、第2ゲート酸化膜(4)の下の第1層ゲート
電極(3)は、リンと熱とによる影響で多結晶シリコン
の再結晶が起こり、表面に凹凸が生じ、電界集中が起こ
って第1層ゲート電極(3)と第21t1ゲー)?lt
&(5)との間の耐圧が低下する。The first polycrystalline silicon layer undergoes phosphorus diffusion, so if it is thermally oxidized, the first layer gate electrode (3) under the second gate oxide film (4) ), recrystallization of polycrystalline silicon occurs due to the effects of phosphorus and heat, unevenness occurs on the surface, electric field concentration occurs, and the first layer gate electrode (3) and the 21st layer gate electrode (3) ? lt
The withstand voltage between &(5) decreases.
この発明は、従来のものの前述の欠点を除去する目的で
なされたもので、二層電極構造の半導体装置の製造に際
して、半導体基体上に絶縁膜を介してまたは介さずに形
成した下敷電極層上に形成した酸素ドープ多結晶シリコ
ン層の上面側を酸化させて層間絶縁層とすると共に酸素
ドープ多結晶シリコン層の酸化されずに残存した部分と
下敷電極層との複合j−を第1層目電極とすることによ
って第1層目電極の上面部の凹凸を無くシ、第1層目電
極と第2層目電極との間の耐圧を向上させる半導体装置
の製造方法を提供するものである。The present invention has been made for the purpose of eliminating the above-mentioned drawbacks of the conventional devices, and is intended to provide a method for manufacturing a semiconductor device having a two-layer electrode structure, by forming a layer on an underlying electrode layer formed on a semiconductor substrate with or without an insulating film. The upper surface side of the oxygen-doped polycrystalline silicon layer formed in is oxidized to form an interlayer insulating layer, and the composite j- of the unoxidized portion of the oxygen-doped polycrystalline silicon layer and the underlying electrode layer is formed as the first layer. The present invention provides a method for manufacturing a semiconductor device in which unevenness on the top surface of the first layer electrode is eliminated by forming the electrode, and the breakdown voltage between the first layer electrode and the second layer electrode is improved.
以下、この発明を二層ゲート電極構造半導体装置の製造
に適用した実施例に基づいて、この発明を説明する。The present invention will be described below based on an example in which the present invention is applied to the manufacture of a semiconductor device with a double-layered gate electrode structure.
第2図は実施例の方法で製造された二層ゲート電極構造
半導体装置の工費部の断面図である。第2図において、
第1図と同一符号は第1図にて示したものと同様のもの
を表わしている。(3a)はフィールド酸化膜(2)上
から第1ゲート酸化膜(図示せず)上にわたって形成さ
れ第1層ゲート電極の一部を構成するリンドープ多結晶
シリコン層、(3b)はリンドープ多結晶シリコン層(
3a)上に形成された酸素ドープ多結晶シリコン層の後
述の第2ゲート酸化膜が熱酸化により形成されたときに
酸化されなかった残存部分である。リンドープ多結晶シ
リコン層(3a)と酸素ドープ多結晶シリコン層の残存
部分(3b)とが第1層ゲート電極(3)を構成する。FIG. 2 is a cross-sectional view of the construction portion of the double-layer gate electrode structure semiconductor device manufactured by the method of the example. In Figure 2,
The same reference numerals as in FIG. 1 represent the same components as shown in FIG. (3a) is a phosphorus-doped polycrystalline silicon layer formed from the field oxide film (2) to the first gate oxide film (not shown) and constitutes a part of the first layer gate electrode; (3b) is the phosphorus-doped polycrystalline silicon layer. Silicon layer (
3a) This is the remaining portion of the oxygen-doped polycrystalline silicon layer that was not oxidized when a second gate oxide film, which will be described later, was formed by thermal oxidation. The phosphorus-doped polycrystalline silicon layer (3a) and the remaining portion (3b) of the oxygen-doped polycrystalline silicon layer constitute a first layer gate electrode (3).
(4a)は酸素トープ多結晶シリコン層の上面側の酸化
によって形成された第2ゲート酸化膜である。(4a) is a second gate oxide film formed by oxidizing the upper surface side of the oxygen-topped polycrystalline silicon layer.
次に、実施例の方法について説明する。Next, the method of the example will be explained.
第1Ii!ゲート電極の一部となるリンドープ多結晶シ
リコンは減圧法によって気相成長で生成させ、リンを拡
散することによって比抵抗を下ける。次に、酸素ドープ
多結晶シリコン層を温度630 ”C。1st Ii! The phosphorus-doped polycrystalline silicon that will become part of the gate electrode is produced by vapor phase growth using a reduced pressure method, and the specific resistance is lowered by diffusing phosphorus. Next, the oxygen-doped polycrystalline silicon layer is heated to a temperature of 630''C.
シランガス(Sta4) 、亜酸化窒素カス(N2o)
、ヘリウムガス(Hθ)の条件のもとて減圧気相成長法
により膜厚が1000 Aのものを生成させる。この時
の酸素濃度は30原子百分率である。Silane gas (Sta4), nitrous oxide gas (N2o)
A film having a thickness of 1000 A is produced by a reduced pressure vapor phase growth method under the conditions of helium gas (Hθ). The oxygen concentration at this time was 30 atomic percent.
この酸素ドープ多結晶シリコンを100OAのうち6節
ト酸化膜印の下にある酸化されずに残存している酸素ド
ープ多結晶シリコン中にはトラップが多く存在し、それ
によりリンが入りこまないので、熱による多結晶シリコ
ンの再結晶がほとんど起こらない。この効果により、第
1層ゲート電極(3)の表面には凹凸がなくなり、電界
集中が少なくなるので、第1)@ゲート電極(3)と第
2Nゲート電極(5)との間の耐圧が上がった。There are many traps in the oxygen-doped polycrystalline silicon that remains unoxidized under the oxide film mark, which prevents phosphorus from entering. , almost no recrystallization of polycrystalline silicon occurs due to heat. This effect eliminates unevenness on the surface of the first layer gate electrode (3) and reduces electric field concentration, which increases the withstand voltage between the first gate electrode (3) and the second N gate electrode (5). It went up.
上記の説明においては、リンが添加されていない多結晶
シリコン層にリンを拡散させてリンドープ多結晶シリコ
ン層とする場合について説明したが、拡散の代りにリン
をイオン注入してもよく、また、リンの雰囲気中で多結
晶シリコン層を生成させてリンドープ多結晶シリコン層
としてもよい。In the above description, the case where phosphorus is diffused into a polycrystalline silicon layer to which phosphorus is not added to form a phosphorus-doped polycrystalline silicon layer is explained, but phosphorus may be ion-implanted instead of diffusion. A polycrystalline silicon layer may be formed in a phosphorus atmosphere to form a phosphorus-doped polycrystalline silicon layer.
また、上記の実施例では、この発明を二層ゲート構造半
導体装置の製造に適用した場合について述べたが、この
発明は、その他の多結晶シリコン層を隋化させて層間絶
縁層とする半導体装置の製造に広く適用することができ
るものである。Furthermore, in the above embodiments, a case has been described in which the present invention is applied to manufacturing a semiconductor device with a two-layer gate structure. It can be widely applied to the production of.
馳
さらに、上記の実施例では、第1ノー目電営が酸素ドー
プ多結晶シリコン層の下Gこリンドープ多結晶シリコン
層が介在する場合について述べたが・酸素ドープ多結晶
の下に他の電極へ、例えば、モリブデンシリサイド層が
介在する税金にも、この発明を適用することがでべろ。Furthermore, in the above embodiment, the first node described the case where a phosphorus-doped polycrystalline silicon layer is interposed under the oxygen-doped polycrystalline silicon layer. For example, the present invention can also be applied to a structure in which a molybdenum silicide layer is present.
この発明の半導体装置の製造方法においては、第1層目
電極の上面側を構成する酸素ドープ多結晶シリコン層の
上面部に凹凸が生じないので、第1層目′区極と第2層
目電極との間の耐圧が向上する0In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, since no unevenness occurs on the upper surface of the oxygen-doped polycrystalline silicon layer constituting the upper surface side of the first layer electrode, 0 which improves the withstand voltage between electrodes
第1図は従来の方法で製造された二層ゲート電極構造半
導体装置の主要部の断面図、第2図はこの発明の一実施
例の方法で製造された二層ゲート電極構造半導体装置の
主要部の断面図である。
図において、(1)は半導体基体、(2)はフィールド
酸化膜(絶縁膜)、+31は第1漸ゲー)1極(第1層
目電極)、(Sa)はリンドープ多結晶シリコン層(下
敷電極層)、(31))は酸素ドープ多結晶シリコン層
の酸化されなかった残存部分、f41 e (4a)は
第2ゲート酸化膜(j@間絶縁1m ) 、(itは第
2Xゲー)’IJt極(第2層目1L極)である。
当
なお、図中同一符号はそれぞれ同一または相等部分を示
す。
代理人 葛 野 信 −(外1名
第1図
第2図
1、事件の表示 特願昭58−25025号21発
明の名称 半導体装置の製造方法3、補正をする者
事件との関係 特許出願人
住 所 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号名
称 (601)二菱電機株式会社代表者片由仁八部
5、補正の対象
明細書の発明の詳細な説明の欄
6、補正の内容
明細書をつぎのとおり訂正する。
(2)FIG. 1 is a cross-sectional view of the main parts of a semiconductor device with a two-layer gate electrode structure manufactured by a conventional method, and FIG. FIG. In the figure, (1) is the semiconductor substrate, (2) is the field oxide film (insulating film), +31 is the first gradual gate) single pole (first layer electrode), and (Sa) is the phosphorus-doped polycrystalline silicon layer (underlayer). (electrode layer), (31)) is the unoxidized remaining part of the oxygen-doped polycrystalline silicon layer, f41 e (4a) is the second gate oxide film (j@ insulation 1m), (it is the second X gate)' It is an IJt pole (second layer 1L pole). Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or equivalent parts. Agent Shin Kuzuno - (1 other person Figure 1, Figure 2, Figure 1, Case description Japanese Patent Application No. 58-25025 21 Title of the invention Method of manufacturing semiconductor devices 3, Person making an amendment Relationship to the case Patent applicant Address: 2-2-3 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Name (601) Nisubishi Electric Co., Ltd. Representative Katayuni The text is corrected as follows. (2)
Claims (4)
敷電極層を形成する工程、上記下敷電極層上に酸素ドー
プ多結晶シリコン層を形成する工程、上記酸素ドープ多
結晶シリコン層の上面側を酸化させて層間絶縁層とする
と共に上記酸素ドープ多結晶シリコン層の酸化されずに
残存した部分と上記下敷電極層とによって第1層目電極
を構成する工程、および上記層間絶縁層上に第2層目電
極を形成する工程を備えたことを特徴とする半導体装置
の製造方法。(1) A step of forming an underlying electrode layer on a semiconductor substrate with or without an insulating film, a step of forming an oxygen-doped polycrystalline silicon layer on the underlying electrode layer, and an upper surface of the oxygen-doped polycrystalline silicon layer. a step of oxidizing the side to form an interlayer insulating layer and forming a first layer electrode by the unoxidized portion of the oxygen-doped polycrystalline silicon layer and the underlying electrode layer; A method of manufacturing a semiconductor device, comprising the step of forming a second layer electrode.
百分率以上であることを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載の半導体装置の製造方法。(2) Claim 1, characterized in that the oxygen concentration of the oxygen-doped polycrystalline silicon layer is 1 atomic percent or more.
A method for manufacturing a semiconductor device according to section 1.
リンか祭加された多結晶シリコン層であることを特徴と
する特許請求の範囲第1項または第2項記載の半導体装
置の製造方法。(3) The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1 or 2, wherein the underlying electrode layer is a polycrystalline silicon layer enriched with phosphorus by diffusion or ion implantation.
れたリンが添付された多結晶シリコン層であることを特
徴とする特許請求の範囲第1項または第2項記載の半導
体装置の製造方法。 ([1)下敷電極層がモリブデンシリサイドであること
を特徴とする特許請求の範囲第1項または第2項記載の
半導体装置の製造方法。(4) The semiconductor device according to claim 1 or 2, wherein the underlying electrode I- is a polycrystalline silicon layer to which phosphorus is attached, which is formed in an atmosphere containing phosphorus. Production method. ([1) The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1 or 2, wherein the underlying electrode layer is made of molybdenum silicide.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58025025A JPS59149061A (en) | 1983-02-15 | 1983-02-15 | Manufacture of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58025025A JPS59149061A (en) | 1983-02-15 | 1983-02-15 | Manufacture of semiconductor device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59149061A true JPS59149061A (en) | 1984-08-25 |
| JPH0430176B2 JPH0430176B2 (en) | 1992-05-21 |
Family
ID=12154366
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58025025A Granted JPS59149061A (en) | 1983-02-15 | 1983-02-15 | Manufacture of semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59149061A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS624375A (en) * | 1985-06-29 | 1987-01-10 | Sony Corp | Semiconductor device |
-
1983
- 1983-02-15 JP JP58025025A patent/JPS59149061A/en active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS624375A (en) * | 1985-06-29 | 1987-01-10 | Sony Corp | Semiconductor device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0430176B2 (en) | 1992-05-21 |
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