JPS607395B2 - 絶縁ゲ−ト型集積回路 - Google Patents

絶縁ゲ−ト型集積回路

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JPS607395B2
JPS607395B2 JP11405076A JP11405076A JPS607395B2 JP S607395 B2 JPS607395 B2 JP S607395B2 JP 11405076 A JP11405076 A JP 11405076A JP 11405076 A JP11405076 A JP 11405076A JP S607395 B2 JPS607395 B2 JP S607395B2
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JP
Japan
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film
integrated circuit
polycrystalline silicon
insulated gate
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JP11405076A
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JPS5339089A (en
Inventor
俊男 和田
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NEC Corp
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Nippon Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は高密度に絶縁ゲート型半導体素子を集積化し
た絶縁ゲート型集積回路に関する。
絶縁ゲート型集積回路は製造工程が簡易で生産性が良好
であるため大規模集積回路の実現に好適である。とくに
特公昭50−137計号公報に記示さるように、活性領
域の上面にシリコン窒化膜を設けて熱酸化を行い、基体
半導体の不活性領域の上面に厚い絶縁被膜を設ける集積
回路は数万素子を同一半導体に形成することができる。
しかし乍らこの従来技術は熱酸化工程における熱酸化膜
の活性領域内への″食い込み″のために、数十万〜数百
万と云うようなより大規模な集積回路を実現には高密度
が得られないため不適当である。この発明の目的は、高
密度大規模に素子を集積化するのに通した構造の集積回
路を提供することにある。
この発明の集積回路は、一導電型半導体の不活性領域の
上面に厚い絶縁被膜を有し、複数の活性領域にそれぞれ
絶縁ゲート型半導体素子を設けた集積回路において、前
記厚い絶縁被膜が多結晶半導体の熱酸化膜であることを
特徴とする。
このような構造は、たとえば一導電型半導体の一表面上
に多結晶半導体層を形成し、この半導体層を複数の活性
領域の上面で選択蝕刻除去し、しかるのち不活性領域の
上面に残留する半導体層を熱酸化して厚い絶縁被膜を形
成し、活性領域に所定の絶縁ゲート型半導体素子を形成
することを特徴とする製造方法によって製造することが
できる。
この発明の集積回路は、後に詳述するように多結晶半導
体の熱酸化膜が高精度に加工され、従来技術よりも厚い
膜厚に形成されて不活性領域の安定性を増大すると云う
知見に基き、高密度大規模集積回路の実現を容易にする
次にこの発明の特徴をより良く理解するために、この発
明の実施例につき図を用いて説する。
第1図A〜第1図Gはこの発明の第1の実施例の主たる
製造工程の断面図である。この実施例は、初めに第1図
Aに示すように、比抵抗20伽のP型シリコン単結晶基
体の一表面に500AのSi02膜1 02を基体の熱
酸化で形成し、この上面に500Aのシリコン窒化膜1
03を気相成長する。シリコン窒化膜103の気相成長
後に試料は1000ooのスチーム雰囲気中で2時間の
処理を行う。この熱処理は集積回路動作の安定化処理で
あり、シリコン窒化膜103の上面の一部が20〜10
0Aの薄いシリコン酸化膜(図示しない)に変換する。
熱処理後にさらに上面に多結晶シリコン層104を約0
.5山の膜厚に気相成長する。この気相成長工程中もし
くはその後で多結晶シリコンに1び6〜1ぴ7伽‐3の
ボロンの添加が好ましく、このボロン添加は以後の不活
性領域上面への厚い絶縁被膜の形成工程で不活性領域の
基体表面に高濃度P型領域とすることにより、寄生電界
効果防止に有効となる。シリコン層104の上面には熱
酸化により1500△程度のSi02膜105が形成さ
れる。次に第1図Bに示すように、最上層のSi02膜
山05を活性領域の予定部分で選択除去し多結晶シリコ
ン層104を部分的に露呈する。
この露呈面はSi02膜105をマスクとしてリン拡散
され、このリン拡散部分はSi02膜105をマスクと
して硝酸と弱弗酸との混液で化学蝕刻され第1図cの構
造を得る。多結晶シリコンの選択員虫刻部分に予めリン
拡散を施すことは高精度の加工を行うためにきわめて好
ましいことが新たな知見として与えられ、多結晶シリコ
ンを横方向への側面蝕刻が少なく、縦方向にきわめて優
勢に加工することができる。第1図Dは不活性領域上に
多結晶シリコン層を残留せしめたのち、熱酸化処理して
多結晶シリコン層を完全に厚いSi02の絶縁被膜10
6に変換した試料を示す。この絶縁被膜106は約1.
2〆の膜厚を有する。各活性領域の表面には酸化速度の
遅いシリコン窒化膜103が露呈するため、高々100
〜300△のSi02膜(図示しない)の形成にとどま
る。厚い絶縁被膜106をマスクとして第1図Eに示す
如くシリコン窒化膜103を各活性領域の予定部分上か
ら除去し、基体の活性領域の上面にゲート絶縁膜107
,107′,107″として用いられる400△のSi
02膜を再形成する。以後は通常のシリコンゲート型電
界効果トランジスタを有する絶縁ゲート型集積回路の製
造工程と同様に、活性領域に多結晶シリコンのゲート電
極108および高濃度N型領域109,110,111
,112を第1図Fに示す如く形成し、さらに第1図G
に示すように関孔を設けてアルミニウムの電極配線11
3,114,115,116によりゲート電極108お
よびN型領域109,110,111から厚い絶縁被膜
106の上面に被着して伸びる電極導出を行う。
この実施例は第1図Gに示すように不活性領域上の絶縁
被膜が従来技術で得られる0.8山程度に比して厚く、
且つ活性領域の中と間隙とを高密度且つ高精度に形成で
できるため、電気的動作の安定性が高く、高密度集積化
により高速動作を可能とし、さらに大規模集積化できる
利点を有する。
従来技術で得られる高集積の集積回路に比してこの実施
例は活性領域の繰り返しピッチを9仏から4仏とし、最
少占有面積を20%にまで縮少することができた。第2
図はこの発明の第2の実施例の工程ブロック図を示す。
この実施例は前実施例と同様にP型シリコン単結晶基体
の一主面全面の初期酸化工程A→シリコン窒化膜(第1
図の103)成長工程B→ボロン添加の多結晶シリン層
(第1図の104)の気相成長工程C→多結晶シリコン
の表面部分の酸化工程D→活性領域上の多結晶シリコン
の上面のSi02膜(第1図の1 05)の写真蝕刻工
程E→このSi02膜をマスクとして活性領域上の多結
晶シリコンに燐を侵入せしめる工程F→活性領域上の多
結晶シリコン層の蝕刻工程Gを順次行って不活性領域上
に高精度に多結晶シリコン層を選択形成する。次にこの
実施例では燐を拡散もしくはイオン注入することによっ
て不活性領域上に残留する多結晶シリコン層に燐を侵入
させる。拡散法による燐の導入は1000q020分間
の五酸化燐からの拡散で、多結晶シリコン層に1ぴo〜
1枠肌‐3の燐を含有せしめることができる。この拡散
工程日は、多結晶シリコン層の上面のSi02膜を通し
て行なわれ、活性領域ではシリコン窒化膜−初期形成の
Si02膜の界面で燐の侵入が防止される。以後の工程
は前実施例と同様であり、多結晶シリコン層を厚いSj
02の絶縁被膜(第1図の106)とする熱酸化工程1
→絶縁被膜をマスクとして活性領域上のシリコン窒化膜
除工程J→活性領域上の初期酸化のSi02膜の除工程
K→活性領域上のSi02膜(第1図の107)を再成
長するゲート酸化工程L→ゲート電極配線となる多結晶
シリコン(第1図の108)の気相成長工程M→シリコ
ンゲート型電界効果トランジスタをそれぞれの活性領域
に形成する素子形成工程Nを経て完成される。この実施
例はこのように第1の実施例の工程に厚い絶縁被膜形成
用の多結晶シリコン層104に燐を添加する工程を追加
したものであるが、この多結晶シリコン層104に高濃
度燐が含まれるため、厚い絶縁被膜106の酸化形成時
間が短縮され製造効率が向上する。
又、絶縁被膜106に燐が含有されるため得られた集積
回路への外界からのイオン性の汚染を防止し、信頼性を
向上することができる。尚、活性領域上の多結晶シリコ
ンの蝕刻工程Gに引続いて800〜100000の水素
雰囲気中で50〜60分の熱処理工程を試料に与えるこ
とにより、シリン単結晶基体の不活性領域への多結晶シ
リコン層からのボロンが侵入してこの領域に表面濃度1
〜3×1ぴ6伽‐3程度の高濃度P型領域を形成するこ
とができ、不活性領域の寄生電界効果を確実に防止して
動作の安全性を向上することができる。
第3図はこの発明の第3の実施例の工程ブロック図であ
る。この実施例は第2図の実施例を簡易化し、P型シリ
コン単結晶基体の一表面へのシIJコン窒化膜成長工程
B→多結晶シリコン層の気相成長工程C→フオトレジス
トをマスクとしてプラズマ蝕刻ち、多結晶シリコン層を
活性領域上で除去する選択蝕刻工程G→厚い絶縁被膜を
形成する熱酸化工程1→シリコン窒化膜除去工程J→ゲ
ート酸化工程L→多結晶シリコンの気相成長工程M→素
子形成工程Nを経て形成される。この実施例は高密度集
積回路をきわめて簡易な製造工程で得ることができるの
で、スタティック動作型のMOSメモリのような動作の
回路上の安全性の高いMOSデバイスに好適であり、生
産性を向上することができる。
以上、この発明の実施例につて説明したが、この発明は
必要に応じて材料および導電型の変更を行うことができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図A〜第1図Gはこの発明の第1の実施例の主要工
程におけるそれぞれ断面図、第2図および第3図はそれ
ぞれこの発明の第2の実施例および第3の実施例の工程
ブロック図である。 図中、101はP型シリコン単結晶基体、104は多結
晶シリコン層、106は厚い絶縁被膜である。 髪′図(A) 髪′ 図(8) 多′図 (() 髪 ′図(D) 髪′ 図(E) 髪/ 図(F) 多′図 〈6) 多2図 第3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 半導体の不活性領域上に酸化物被膜、窒化物被膜お
    よび厚い絶縁被膜を順次有し、複数の活性領域にそれぞ
    れ絶縁ゲート型半導体素子を設けた集積回路において、
    前記厚い絶縁被膜が燐を含む多結晶半導体の熱酸化膜で
    あることを特徴とする絶縁ゲート型集積回路。
JP11405076A 1976-09-22 1976-09-22 絶縁ゲ−ト型集積回路 Expired JPS607395B2 (ja)

Priority Applications (1)

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JP11405076A JPS607395B2 (ja) 1976-09-22 1976-09-22 絶縁ゲ−ト型集積回路

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JP11405076A JPS607395B2 (ja) 1976-09-22 1976-09-22 絶縁ゲ−ト型集積回路

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JPS5339089A JPS5339089A (en) 1978-04-10
JPS607395B2 true JPS607395B2 (ja) 1985-02-23

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JP11405076A Expired JPS607395B2 (ja) 1976-09-22 1976-09-22 絶縁ゲ−ト型集積回路

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62248854A (ja) * 1986-04-23 1987-10-29 Mazda Motor Corp エンジンのチエ−ンカバ−装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS62248854A (ja) * 1986-04-23 1987-10-29 Mazda Motor Corp エンジンのチエ−ンカバ−装置

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