JPS612323A - 半導体装置のアニ−ル方法 - Google Patents
半導体装置のアニ−ル方法Info
- Publication number
- JPS612323A JPS612323A JP59120811A JP12081184A JPS612323A JP S612323 A JPS612323 A JP S612323A JP 59120811 A JP59120811 A JP 59120811A JP 12081184 A JP12081184 A JP 12081184A JP S612323 A JPS612323 A JP S612323A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- substrate
- irradiation
- infrared rays
- annealing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P34/00—Irradiation with electromagnetic or particle radiation of wafers, substrates or parts of devices
- H10P34/40—Irradiation with electromagnetic or particle radiation of wafers, substrates or parts of devices with high-energy radiation
- H10P34/42—Irradiation with electromagnetic or particle radiation of wafers, substrates or parts of devices with high-energy radiation with electromagnetic radiation, e.g. laser annealing
Landscapes
- Recrystallisation Techniques (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】
〔発明の属する技術分野〕
本発明は半導体装置のアニール技術、特に電子ビームや
Ｘ線など高エネルギービームによって半導体デバイスに
与えられた損傷のアニール技術に関する。
Ｘ線など高エネルギービームによって半導体デバイスに
与えられた損傷のアニール技術に関する。
半導体集積回路の微細化、高集積化はますます拍車がか
かり、２年で集積度４倍の割合で開発が進められている
。＊／ＪＡ寸法もいよいよりブミクロンに突入し、０．
５μｍの解像力が要求されるようになってきている。現
在では、０．７〜０．８μｍまでは、光リソグラフイ技
術で加工しうると一般に考えられているが、０．５μｍ
では、Ｘ線リングラフィかまたは電子ビーム直接描画技
術が必要になると予想される。
かり、２年で集積度４倍の割合で開発が進められている
。＊／ＪＡ寸法もいよいよりブミクロンに突入し、０．
５μｍの解像力が要求されるようになってきている。現
在では、０．７〜０．８μｍまでは、光リソグラフイ技
術で加工しうると一般に考えられているが、０．５μｍ
では、Ｘ線リングラフィかまたは電子ビーム直接描画技
術が必要になると予想される。
電子ビーム直接描画やＸ線リングラフィ技術における問
題点の１つは、素子の放射損傷である。
題点の１つは、素子の放射損傷である。
ＭＯ８型デバイスの場合、一般に高エネルギービームが
照射されるとゲート酸化膜中に電子ホール対が生成し、
移動度の大きな電子は容易に拡散するが、移動度の／Ｊ
’ｙさなホールがＳ ｔ ／Ｓ ｔ Ｏ２界面の不安定
な結合にトラップされて正電荷を形成し、しきい値電圧
が負側ヘシフトするといわれている。さらにデバイスの
信頼性をそこなう中性トラップも形成されるといわれて
いる。
照射されるとゲート酸化膜中に電子ホール対が生成し、
移動度の大きな電子は容易に拡散するが、移動度の／Ｊ
’ｙさなホールがＳ ｔ ／Ｓ ｔ Ｏ２界面の不安定
な結合にトラップされて正電荷を形成し、しきい値電圧
が負側ヘシフトするといわれている。さらにデバイスの
信頼性をそこなう中性トラップも形成されるといわれて
いる。
これらの放射損傷は、一般に熱アニールにより回復する
が、たとえばＡＩ！のパターニングに電子ビーム直接描
画やＸ線リングラフィ技術を用いた場合、その後に４５
０°Ｃ程度の熱工程しか入れられないために、上記放射
損傷が充分に回復しない。
が、たとえばＡＩ！のパターニングに電子ビーム直接描
画やＸ線リングラフィ技術を用いた場合、その後に４５
０°Ｃ程度の熱工程しか入れられないために、上記放射
損傷が充分に回復しない。
第１図は、放射損傷の一例として、ＭＯＳ 型）ランジ
スタに１０〜５ＱＫＶの電子ビームを照射し、４５０℃
で加分間アニールした後しきい値電圧の変化をドーズ量
に対してプロットした図である。明らかにしきい値電圧
のシフトは残留しておシ、電子ビームによって素子に与
えられた放射損傷が、４５０℃の熱処雅では完全には除
去しきれないことを示している。
スタに１０〜５ＱＫＶの電子ビームを照射し、４５０℃
で加分間アニールした後しきい値電圧の変化をドーズ量
に対してプロットした図である。明らかにしきい値電圧
のシフトは残留しておシ、電子ビームによって素子に与
えられた放射損傷が、４５０℃の熱処雅では完全には除
去しきれないことを示している。
本発明は、電子ビームやＸ線によって素子に与えられた
放射損傷を容易に除去する技術を提供することを目的と
する。
放射損傷を容易に除去する技術を提供することを目的と
する。
本発明は、シリコンは赤外線に対してほとんど透明であ
るが、８ｉ０２膜は、赤外線を吸収するという赤外線に
対する両者の性質の相違をオＵ用するもので、ＭＯ８型
デバイスに対して８１基板の裏面から赤外光を照射する
ことを特徴とする。
るが、８ｉ０２膜は、赤外線を吸収するという赤外線に
対する両者の性質の相違をオＵ用するもので、ＭＯ８型
デバイスに対して８１基板の裏面から赤外光を照射する
ことを特徴とする。
Ｓｉ基板の裏面から赤外光を照射した場合、８１基板は
赤外光をほとんど吸収しないため、赤外光はＳｉ／Ｓｉ
Ｏ，界面にまで引」達する。８ｉ／Ｓｉｎ、界面で、５
ｉｎ２に吸収されＳｉｎ、の温度が上昇し、ゲート酸化
膜中の正電荷など放射損傷がアニールアウトされる。拡
散層における不純物プロファイルやフィールド下のホウ
素の分布をくずさないためには、パルス型レーザーを用
いて瞬間的に温度を上昇させるのが好ましい。
赤外光をほとんど吸収しないため、赤外光はＳｉ／Ｓｉ
Ｏ，界面にまで引」達する。８ｉ／Ｓｉｎ、界面で、５
ｉｎ２に吸収されＳｉｎ、の温度が上昇し、ゲート酸化
膜中の正電荷など放射損傷がアニールアウトされる。拡
散層における不純物プロファイルやフィールド下のホウ
素の分布をくずさないためには、パルス型レーザーを用
いて瞬間的に温度を上昇させるのが好ましい。
以下に本発明の実恭例を図面を用いて説明する。
第２図は、本発明を実証するに当シ用いたＭＯ８沢トラ
ンジスタで、Ｐ型（１００）’６〜８Ωの基板１を用い
て、選択酸化法により素子分離領域２を形成した。ゲー
ト亀ＷＡ３は、気相成長法にょシ堆積した多結晶Ｓｉ
で、膜厚は０．４μｍである。多結晶Ｓｉはリン拡散
されたものである。パッシベーション膜は、ＣＶＤ ８
１０２ｇ１４とリンケイ化ガラス膜５との２層構造で、
合計１μｍである。拡散層６は、ヒ素のイオンインクラ
ンチ−ジョンで形成され、深さＸｊは０．２５μｍであ
る。Ａノ膜７はスパッタリングによって形成し、膜厚は
０．８μｍである。多結晶Ｓ１、パッシベーション膜お
よびＡ！１ｌｌＪノ工ｙチングは、いずれも反応性イオ
ンエツチング方法を用いて行なった。レジスト除去には
０２アツシングを使用した。Ａｌ配線上には、リンケイ
化ガラス８を１２μｍ堆積した。このチャネル長１．２
μｍのＭＯ８型トランジスタのしきい値電圧を測定し、
ついで、該基板を電子ビーム直接描画装置内に入れ、加
速電圧５ ＱＫＶで、１ 、３．１０．３０．１００，
３００μＣ麿のドーズ量で電子ビームを照射した。ＥＢ
照照射多少くとも冴時間放置して、しきい値電圧を再゛
び測定し、初期値からのずれを求めた。次に、ＴＥＡ−
ＣＯ２レーザ−ビームをウェーハ１の裏面から照射した
。ビームサイズは８１１Ｘ２Ｑ１ｇで、２チツプをカバ
ーする広さである。パルス巾は１０〜２０ｎｓｅｃで、
パルスエネルギーは２Ｊである。まず、各チップに１パ
ルスずつ照射した後しきい値電圧を測定し、ついでさら
に２パルスずつ照射した後しきい値電圧を測定した。第
３図は、ＥＢＢ射後４５０℃、３０分アニール段階（曲
線１）および１パルス及び２パルスのレーザービーム照
射殺菌（曲線２，３）でのしきい値電圧の変化をドーズ
量の関数としてプロットしたものである。ＥＢによるし
きい値の変化が完全に回復していることは明らかである
。
ンジスタで、Ｐ型（１００）’６〜８Ωの基板１を用い
て、選択酸化法により素子分離領域２を形成した。ゲー
ト亀ＷＡ３は、気相成長法にょシ堆積した多結晶Ｓｉ
で、膜厚は０．４μｍである。多結晶Ｓｉはリン拡散
されたものである。パッシベーション膜は、ＣＶＤ ８
１０２ｇ１４とリンケイ化ガラス膜５との２層構造で、
合計１μｍである。拡散層６は、ヒ素のイオンインクラ
ンチ−ジョンで形成され、深さＸｊは０．２５μｍであ
る。Ａノ膜７はスパッタリングによって形成し、膜厚は
０．８μｍである。多結晶Ｓ１、パッシベーション膜お
よびＡ！１ｌｌＪノ工ｙチングは、いずれも反応性イオ
ンエツチング方法を用いて行なった。レジスト除去には
０２アツシングを使用した。Ａｌ配線上には、リンケイ
化ガラス８を１２μｍ堆積した。このチャネル長１．２
μｍのＭＯ８型トランジスタのしきい値電圧を測定し、
ついで、該基板を電子ビーム直接描画装置内に入れ、加
速電圧５ ＱＫＶで、１ 、３．１０．３０．１００，
３００μＣ麿のドーズ量で電子ビームを照射した。ＥＢ
照照射多少くとも冴時間放置して、しきい値電圧を再゛
び測定し、初期値からのずれを求めた。次に、ＴＥＡ−
ＣＯ２レーザ−ビームをウェーハ１の裏面から照射した
。ビームサイズは８１１Ｘ２Ｑ１ｇで、２チツプをカバ
ーする広さである。パルス巾は１０〜２０ｎｓｅｃで、
パルスエネルギーは２Ｊである。まず、各チップに１パ
ルスずつ照射した後しきい値電圧を測定し、ついでさら
に２パルスずつ照射した後しきい値電圧を測定した。第
３図は、ＥＢＢ射後４５０℃、３０分アニール段階（曲
線１）および１パルス及び２パルスのレーザービーム照
射殺菌（曲線２，３）でのしきい値電圧の変化をドーズ
量の関数としてプロットしたものである。ＥＢによるし
きい値の変化が完全に回復していることは明らかである
。
第４図は、ドレーン電圧６■、ゲート電圧６■でストレ
ステストを行ない、ホットエレクトロンの注入を行なっ
て中性トラップを測定した。明らかに、ＥＢ熱照射後５
０°Ｃ２３０分のアニールのみを施した場合（曲線１）
と比べて、２パルスのＴＥ人Ｃ０２レーザービームを照
射した試料（曲線２）は、しきい値電圧の変化が少なく
、中性トラップがアニールされていることがわかる。
ステストを行ない、ホットエレクトロンの注入を行なっ
て中性トラップを測定した。明らかに、ＥＢ熱照射後５
０°Ｃ２３０分のアニールのみを施した場合（曲線１）
と比べて、２パルスのＴＥ人Ｃ０２レーザービームを照
射した試料（曲線２）は、しきい値電圧の変化が少なく
、中性トラップがアニールされていることがわかる。
本実施例においては、電子ビームによる損傷のアニール
について述べたが、本発明は、反応性イオンエツチング
やＸ線による損傷についても有効であることはいうまで
もない。
について述べたが、本発明は、反応性イオンエツチング
やＸ線による損傷についても有効であることはいうまで
もない。
第１図はＭＯＳ ｆｉ ）ランジスタに対する電子ビー
ム照射のドーズ量及び加速電圧としきい値電圧のシフト
の関係を示す特性図、第２図は本発明の効果を実証する
にあたり使用したＭＯ８型トランジスタの概略図、第３
図は電子ビーム照射およびその後のレーザービーム照射
によるしきい値電圧のシフトをドーズ量に対してプロッ
トした特性図、第４図はＭＯＳ ）ランジスタの信頼性
テストの結果を示す特性図である。 Ｉ Ｐ屋（１００） Ｓｉ基板、２ 素子分離領域、３
ゲ−）［極、 ４ 、、、 ＣＶＤ Ｓｉｎ、
膜、５・ リンケイ化ガラス膜、６・拡散層、７ Ａ
ｌ膜、 ８ リンケイ化ガラス膜。 第 １ 図
ム照射のドーズ量及び加速電圧としきい値電圧のシフト
の関係を示す特性図、第２図は本発明の効果を実証する
にあたり使用したＭＯ８型トランジスタの概略図、第３
図は電子ビーム照射およびその後のレーザービーム照射
によるしきい値電圧のシフトをドーズ量に対してプロッ
トした特性図、第４図はＭＯＳ ）ランジスタの信頼性
テストの結果を示す特性図である。 Ｉ Ｐ屋（１００） Ｓｉ基板、２ 素子分離領域、３
ゲ−）［極、 ４ 、、、 ＣＶＤ Ｓｉｎ、
膜、５・ リンケイ化ガラス膜、６・拡散層、７ Ａ
ｌ膜、 ８ リンケイ化ガラス膜。 第 １ 図
Claims (3)
- （１）素子が形成されるシリコンウェーハの裏面から赤
外光を照射することを特徴とする半導体装置のアニール
方法。 - （２）前記赤外光が、炭酸ガスレーザー光であることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体装置のア
ニール方法。 - （３）前記炭酸ガスレーザーが、ＴＥＡ−ＣＯ＿２レー
ザーであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の半導体装置のアニール方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59120811A JPS612323A (ja) | 1984-06-14 | 1984-06-14 | 半導体装置のアニ−ル方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59120811A JPS612323A (ja) | 1984-06-14 | 1984-06-14 | 半導体装置のアニ−ル方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS612323A true JPS612323A (ja) | 1986-01-08 |
Family
ID=14795559
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59120811A Pending JPS612323A (ja) | 1984-06-14 | 1984-06-14 | 半導体装置のアニ−ル方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS612323A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06241550A (ja) * | 1993-01-30 | 1994-08-30 | Samsung Electronics Co Ltd | 風向調節装置 |
-
1984
- 1984-06-14 JP JP59120811A patent/JPS612323A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06241550A (ja) * | 1993-01-30 | 1994-08-30 | Samsung Electronics Co Ltd | 風向調節装置 |
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