JPS6089976A - 多結晶質シリコン部材の熱的酸化時の縁端の持上がりを防止する方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、絶縁性基板上に位Ｍ′？Ｉる多結晶質シリコ
ン部材上に、その多結晶質シリコン部材の縁端の持上が
りを生じることなく熱酸化膜を生成させる方法に関する
ものである。

集積回路素子においては、絶縁性基板上にパターン形成
された多結晶質シリコンの線状部材がＭＯＳ（金属−酸
化物一半導体）トランジスタのゲートや導電線路として
使用されている。か）る多結晶質シリコンの線状部材を
集積回路中の他の部材から電気的に絶縁するため引続い
てそれを熱的に酸化する場合、多結晶質シリコン部Ｈの
酸化は多結晶質シリコン部材と絶縁性基板との界面にお
いてより早い速度で進行する。その結果、多結晶質シリ
コン部材の縁端の持上がりが生じるため、得られる二酸
化シリコン膜は陥入した（　ｒｅｅｎｔｒａｎｔ）断面
形状を有Ｊることになる。か）る陥入した断面形状を有
する二酸化シリコン膜に対しては、それを乗越えて伸び
る連続的な導電線路を形成することが内勤である。Ｊ：
ｌζ、こうして形成された多結晶質シリコン部材をＭＯ
Ｓ　ｌ〜ランジジメのゲ−１−と（）で使用した場合に
は、多結晶質シリコン部材の縁端の持」がりによるゲー
１へ酸化物の厚さの変動の／ｊめにグー１〜閾値電圧の
ずれが生じる。

このにう４１問題は、寸法の小さい素子にＪ３いて特に
顕著となる。

本発明の１］的は、絶縁性基板−にに位置する多結晶質
シリコン部材１−に、その多結晶質シリコン部材の縁端
の持１−がりを生じることなく熱酸化膜を生成さける方
法を提供することにｄうる。

さて本発明に従Ａば、絶縁性基板上に位置する多結晶質
シリコン１′導体祠利製の部材に関し、前記部材の一部
分を酸化づ−ることにＪ、って前記部材の露出部分を被
覆１゛る二酸化シリコン層を生成させる方法におい−Ｃ
，酸化に先立つ−Ｕ　ＩｉＱ記部材および前記絶縁性基
板上に多結晶質シリコン層を形成し、次いで前記多結晶
質シリコン層を酸化して二酸化シリコンに転化さけるこ
とを特徴とする方法が提供される。

本発明の固有のものと信じられる新規な特徴は前記特許
請求の範囲中に詳細に記載されている。

とは言え、本発明の構成や実施方法および上記以外の目
的や利点は、添付の図面を参照しながら以下の説明を考
察することにＪ：って最も良く理解されるはずである。

先ず第１図を見ると、先行技術に基づく方法によって製
造された従来の構造物の断面図が示されている。第１図
に示されるごとく、先ず、シリコン半導体材料から成る
基板１１の主面１２上に二酸化シリコン層１３が生成さ
れる。か）る二酸化シリコン層の表面上には、厚さ０．
６５ミクロンの多結晶質シリコン層を沈着させ、オキシ
塩化リン（ＰＯＣＪａ）の蒸気を用いた通常の方法によ
ってリンを飽和状態までドープし、次いで通常の写真食
刻用マスキングおよびエツチング技術に基づくパターン
形成を施すことにより、導電性部材１４が形成される。

その後、乾燥酸素中において導電性部材１４ヲ９００℃
で２０時間にわたり熱的に酸化することに３− よって厚さ約２６（１（１７ｊングストロームの二酸化
シリコン層１５が生成される。か）る酸化工程に際して
は、二酸化シリコン層と多結晶質シリ」ン製の導電性部
材との界面に酸素が深く浸透するため、導電性部材の下
側に酸化物の生成が起こり、従って図示のごとくに導電
性部材の縁端の持−トがりが生じるのである。

次に第２Ａ〜２０図を見ると、本発明に従って多結晶質
シリコン部材上に二酸化シリ−】ン膜を生成ざＵる際の
相次ぐ工程が示されている。最初の第２Ａ図は、シリコ
ンの（１００）結晶面に平行な主面２２を有するシリ１
ン半導体材ＩＰｌ製の基板２１を示している。主面２２
上には、厚さ１ミクロンの二酸化シリコン層２３が熱的
に生成される。次いで、標準的な化学蒸着技術（たとえ
ばシランの熱分解）により、多結晶質シリコン半導体材
料から成る厚さ０．６５ミクロンの層が沈着させられる
。オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ２）を用いた通常の方法に
従い１、に記の多結晶質シリコン層にリンを飽和状態ま
でドープトることによってその抵抗率が低下させら４− れる。その後、通常の写真食刻用マスキングおよびエツ
チング技術に基づくパターン形成を多結晶質シリコン層
に施すことによって導電性部材２４が形成される。次に
、第２Ｂ図に示されるごとく、低圧化学蒸着した厚さ　
７５０オングストロームの多結晶質シリコン層２５でパ
ターン形成済みの多結晶質シリコン部材２４が被覆され
る。その後、多結晶質シリコン層２５を有する基板を乾
燥酸素中において９００℃で２０時間にわたり熱的に酸
化すれば、第２Ｃ図に示されるごとく、多結晶質シリコ
ン層２５は二酸化シリコン膜２６に転化される。このよ
うな方法によれば、多結晶質シリコン層２５は完全に酸
化されかつ多結晶質シリコン部材２４の上部も酸化され
る結果、厚さ約２６００オングストロームの多結晶質シ
リコン部材２４および厚さ約１５００オングストローム
の二酸化シリコン層２３の露出部分を被覆する二酸化シ
リコン膜２６が生成され、しかも多結晶質シリコン部材
２４の縁端の持上がりは全く生じない。

本発明方法の効果を（被覆用の二酸化シリコン層を使用
しない）従来方法の効宋と比較するため、二酸化シリコ
ンを絶縁（Ａ別とづる基板上に多結晶質シリコン部材を
設置した試験片を同様な手順で酸化した。ただし、従来
方法の場合には多結晶質シリコン部材１−に多結晶質シ
リ」ン層（２５）を設置しなかった。乾燥Ｍ素中におい
て９００℃で２０時間にわたり熱的酸化を行ったところ
、多結晶質シリコン部材２４１−に厚ざ２６００７１ン
グスト１１−ムの二酸化シリコン膜が形成された。従来
方法では、約２０００オングストロームの縁端の持上が
りが認められた。しかるに、本発明方法の場合には縁端
の持上がりが見られなかった。

本発明のもう１つの特徴としては、多結晶質シリコン層
２５がドーピングを受けていないにもかかわらず、ドー
ピングを受けた多結晶質シリコン部材２４からリンを吸
収する結果、多結晶質シリコン部材２４上に厚さ２６０
０オンゲス１へロームの二酸化シリコン層２６が形成さ
れるのである。ドーピングを受（Ｊていない普通の多結
晶質シリコンの場合ならば、同じ酸化時間で１４７０オ
ングストロームの二酸化シリコン膜しか生成しない。こ
のように、本発明方法は縁端の持上がりを防止する点で
有用であるばかりでなく、集積回路素子において所望さ
れるようなより厚い二酸化シリコン膜を生成させる点で
も有用である。

上記の実施例においては、二酸化シリコンを絶縁材料と
する基板上に多結晶質シリコン部材が形成されたがその
他の絶縁材料（たとえば窒化シリコン）を有する基板も
使用し得ることは勿論である。

以上、特定の実施の態様に関連して本発明を説明したが
、様々な変更が可能であることは当業者にとって自明で
あろう。前記特許請求の範囲によれば、本発明の精神お
よび範囲から逸脱しない限り、か）る変更や改変の全て
を包括することが意図されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は先行技術に基づく方法によって製造された従来
の構造物の断面図であり、また第２Ａ〜２Ｃ図は本発明
方法における相次ぐ工程を表わＪ７− 構造物の断面図Ｃある。 図中、２１は基板、２２（ま主面、２３は二酸化シリコ
ン層、２４は多結晶質シリ」ン部材、２５は多結晶質シ
リコン層、そして２６は二酸化シリコン股を表わす。 特許出願人 ゼネラル・−［ｌツク］〜リック・カンパニイ代理人　
（７６３０）　生　沼　徳　二８−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、絶縁性基板上に位置づる多結晶質シリコン半導体月
   ｉＰｌ製の部材に関し、前記部１４の一部分を酸化する
   ことににって前記部材の露出部分を被覆する二酸化シリ
   コン層を生成さ［！る７Ｊ払にＪｊいで、酸化に先立っ
   て前記部材および前ｉＩ］絶縁絶縁性基板条結晶質シリ
   コン層を形成し、次いで前記多結晶質シリコン層を酸化
   して二酸化シリ−］ンに転化させることを特徴どする方
   法。 ２、前記絶縁性基板の絶縁Ｉ４利が二酸化シリコンであ
   る特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３、前記絶縁性基板の絶縁Ｈ判が窒化シリコンである特
   許請求の範囲第１項記載の方法。 ４、前記部材の多結晶質シリ：】ン半導体ｊｔＡ利がド
   ーピングを受【プた結果としＣ低い抵抗率を有している
   特許請求の範囲第１項記載の方法。 ５、前記多結晶質シリコン層が化学蒸着法にＪ：って形
   成される特許請求の範囲第１項記載の方法。