JP2966157B2 - ゲート電極構造の形成方法 - Google Patents
ゲート電極構造の形成方法Info
- Publication number
- JP2966157B2 JP2966157B2 JP3235224A JP23522491A JP2966157B2 JP 2966157 B2 JP2966157 B2 JP 2966157B2 JP 3235224 A JP3235224 A JP 3235224A JP 23522491 A JP23522491 A JP 23522491A JP 2966157 B2 JP2966157 B2 JP 2966157B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- gas
- forming
- gate electrode
- electrode structure
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 39
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 63
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 40
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 34
- 229910008310 Si—Ge Inorganic materials 0.000 claims description 33
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 13
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 11
- XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N Phosphine Chemical compound P XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 claims description 6
- RBFQJDQYXXHULB-UHFFFAOYSA-N arsane Chemical compound [AsH3] RBFQJDQYXXHULB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- 239000010408 film Substances 0.000 description 145
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 99
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 47
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 27
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 13
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 230000003028 elevating effect Effects 0.000 description 10
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 8
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 7
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910000078 germane Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 5
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 5
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N Nitrous Oxide Chemical compound [O-][N+]#N GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 description 2
- LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N [Si].[Ge] Chemical compound [Si].[Ge] LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910000073 phosphorus hydride Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 2
- 150000003376 silicon Chemical class 0.000 description 2
- -1 tungsten halogen Chemical class 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002449 FKM Polymers 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 239000013043 chemical agent Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229960001730 nitrous oxide Drugs 0.000 description 1
- 235000013842 nitrous oxide Nutrition 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000003303 reheating Methods 0.000 description 1
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
- H01L21/28008—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes
- H01L21/28017—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon
- H01L21/28026—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon characterised by the conductor
- H01L21/2807—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon characterised by the conductor the final conductor layer next to the insulator being Si or Ge or C and their alloys except Si
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
- Non-Volatile Memory (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ゲート電極構造の形
成方法、特にＳｉの下地とゲート電極との間に設けら
れ、膜厚が極めて薄く、しかも、絶縁層を含む薄膜を高
品質に形成するためのゲート電極構造の形成方法に関す
る。
成方法、特にＳｉの下地とゲート電極との間に設けら
れ、膜厚が極めて薄く、しかも、絶縁層を含む薄膜を高
品質に形成するためのゲート電極構造の形成方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】最先端技術により形成されるシリコン集
積回路では膜厚が極めて薄い酸化膜、特にシリコン酸化
膜（例えば、ＳｉＯ2 膜）が用いられる。とりわけ１．
０μｍ以下の設計ルールの不揮発性半導体メモリ、特
に、１ＭＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ ｅ
ｒａｓａｂｌｅ ａｎｄ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ
ｒｅａｄ−ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ）においては、膜厚
が例えば１００オングストローム（以下、オングストロ
ームをＡ°の記号で示す。）以下となるＳｉＯ2 膜をト
ンネル酸化膜として用いている。このような薄い酸化膜
の特性は、ＥＥＰＲＯＭの動作における書き換え回数、
データ記憶持時間を決定する極めて重要な要因となって
いる。
積回路では膜厚が極めて薄い酸化膜、特にシリコン酸化
膜（例えば、ＳｉＯ2 膜）が用いられる。とりわけ１．
０μｍ以下の設計ルールの不揮発性半導体メモリ、特
に、１ＭＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ ｅ
ｒａｓａｂｌｅ ａｎｄ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ
ｒｅａｄ−ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ）においては、膜厚
が例えば１００オングストローム（以下、オングストロ
ームをＡ°の記号で示す。）以下となるＳｉＯ2 膜をト
ンネル酸化膜として用いている。このような薄い酸化膜
の特性は、ＥＥＰＲＯＭの動作における書き換え回数、
データ記憶持時間を決定する極めて重要な要因となって
いる。
【０００３】このような酸化膜の形成は、例えば文献：
「ＶＬＳＩ製造技術、徳山 巍、橋本 哲一編著、日
経ＢＰ社、Ｐ．８３（１９８９）」にも開示されている
ように、次のようにして行われる。
「ＶＬＳＩ製造技術、徳山 巍、橋本 哲一編著、日
経ＢＰ社、Ｐ．８３（１９８９）」にも開示されている
ように、次のようにして行われる。
【０００４】この文献に開示されている方法では、先
ず、電気炉によって８００〜１２００℃に加熱した石英
管内に、清浄化した基板を配置する。その後、酸化膜形
成のための酸化性ガスを石英管内に導入する。酸化性ガ
スとしては例えば、乾燥した酸素ガス、或いは酸素およ
び水素の混合ガス、或いは塩酸を霧状にして酸素ガスと
混合したガスを用いる。酸化性ガスを導入した石英管内
に、形成しようとする膜厚に見合った一定時間、一定温
度で基板を放置して酸化膜を連続成長させることによっ
て、均一な膜厚の酸化膜を基板表面に形成している。
ず、電気炉によって８００〜１２００℃に加熱した石英
管内に、清浄化した基板を配置する。その後、酸化膜形
成のための酸化性ガスを石英管内に導入する。酸化性ガ
スとしては例えば、乾燥した酸素ガス、或いは酸素およ
び水素の混合ガス、或いは塩酸を霧状にして酸素ガスと
混合したガスを用いる。酸化性ガスを導入した石英管内
に、形成しようとする膜厚に見合った一定時間、一定温
度で基板を放置して酸化膜を連続成長させることによっ
て、均一な膜厚の酸化膜を基板表面に形成している。
【０００５】次に、図６の（Ａ）および（Ｂ）を参照し
て、このような酸化膜の形成方法を適用して、ＥＥＰＲ
ＯＭを製造する従来例につき簡単に説明する。図６の
（Ａ）は、Ｓｉ（シリコン）基板上にＳｉＯ2 膜を介在
させて導電性ポリＳｉ層（ゲート電極層となる層）を形
成する工程を説明するための模式図であり、図６の
（Ｂ）は、この導電性のポリシリコン（ポリＳｉ）層の
形成後、熱処理（アニール）を行なった場合の、層の状
態を説明するための模式図であり、いずれの図もＭＯＳ
構造のゲート電極構造での断面の状態で示してある。
て、このような酸化膜の形成方法を適用して、ＥＥＰＲ
ＯＭを製造する従来例につき簡単に説明する。図６の
（Ａ）は、Ｓｉ（シリコン）基板上にＳｉＯ2 膜を介在
させて導電性ポリＳｉ層（ゲート電極層となる層）を形
成する工程を説明するための模式図であり、図６の
（Ｂ）は、この導電性のポリシリコン（ポリＳｉ）層の
形成後、熱処理（アニール）を行なった場合の、層の状
態を説明するための模式図であり、いずれの図もＭＯＳ
構造のゲート電極構造での断面の状態で示してある。
【０００６】この従来方法によれば、Ｓｉ基板１００上
にトンネル酸化膜としてＳｉＯ2 膜１０２を形成し、こ
のＳｉＯ2 膜１０２上に導電性ポリＳｉ層１０４を形成
する。そして、通常は、この導電性ポリＳｉ層１０４に
は、高濃度にリン（Ｐ）を不純物として導入してｎ導電
型として構成している。このようにして形成した構造体
を図６の（Ａ）に示す。通常、このポリＳｉ層１０４を
成膜したままの状態では、ポリＳｉ層中には粒界は発生
していない。従って、ＳｉＯ2 膜の膜厚はもとより、ポ
リＳｉ層／ＳｉＯ2 膜界面は、平坦性を維持している。
にトンネル酸化膜としてＳｉＯ2 膜１０２を形成し、こ
のＳｉＯ2 膜１０２上に導電性ポリＳｉ層１０４を形成
する。そして、通常は、この導電性ポリＳｉ層１０４に
は、高濃度にリン（Ｐ）を不純物として導入してｎ導電
型として構成している。このようにして形成した構造体
を図６の（Ａ）に示す。通常、このポリＳｉ層１０４を
成膜したままの状態では、ポリＳｉ層中には粒界は発生
していない。従って、ＳｉＯ2 膜の膜厚はもとより、ポ
リＳｉ層／ＳｉＯ2 膜界面は、平坦性を維持している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このポ
リＳｉ層１０４をゲート電極として形成後、通常、各ゲ
ート電極間に中間絶縁層（図示せず。）を設ける工程
中、１０００℃以上の高温で熱処理を行なうので、この
ポリＳｉ層１０４中に導入してあるリンが偏析して、粒
界１０６が発生する（図６の（Ｂ））。この粒界は成長
しながらポリＳｉ層１０４とトンネル酸化膜であるＳｉ
Ｏ2 膜１２との界面にまで達し、この界面で粒界１０６
に偏析したリン（Ｐ）とＳｉＯ2 膜１０４とが反応し、
よって、ＳｉＯ2 膜１０２がこの粒界近傍領域で異常に
成長して、いわゆる、オキサイドリッジ１０８が発生し
てしまう（例えば、文献：「１９９０ Ｓｙｍｐｏｓｉ
ｕｍｏｎ ＶＬＳＩ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄｉｇｅ
ｓｔ ｏｆ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｐａｐｅｒｓ，ｐ
ｐ．１２１（１９９０）参照」。
リＳｉ層１０４をゲート電極として形成後、通常、各ゲ
ート電極間に中間絶縁層（図示せず。）を設ける工程
中、１０００℃以上の高温で熱処理を行なうので、この
ポリＳｉ層１０４中に導入してあるリンが偏析して、粒
界１０６が発生する（図６の（Ｂ））。この粒界は成長
しながらポリＳｉ層１０４とトンネル酸化膜であるＳｉ
Ｏ2 膜１２との界面にまで達し、この界面で粒界１０６
に偏析したリン（Ｐ）とＳｉＯ2 膜１０４とが反応し、
よって、ＳｉＯ2 膜１０２がこの粒界近傍領域で異常に
成長して、いわゆる、オキサイドリッジ１０８が発生し
てしまう（例えば、文献：「１９９０ Ｓｙｍｐｏｓｉ
ｕｍｏｎ ＶＬＳＩ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄｉｇｅ
ｓｔ ｏｆ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｐａｐｅｒｓ，ｐ
ｐ．１２１（１９９０）参照」。
【０００８】このオキサイドリッジ１０８の発生によっ
て、例えば、ＥＥＰＲＯＭの動作時の、特にデータ消去
時に、トンネル電流のバラツキが生じていた。
て、例えば、ＥＥＰＲＯＭの動作時の、特にデータ消去
時に、トンネル電流のバラツキが生じていた。
【０００９】このバラツキを回避するため、上述したポ
リＳｉ層形成後の温度を下て熱処理を行なう方法および
リン濃度を下げる方法が試みられている（例えば、文
献：「日経マイクロデバイス，Ｎｏ．６４（１９９
０），ｐｐ．８５〜８６」参照）。
リＳｉ層形成後の温度を下て熱処理を行なう方法および
リン濃度を下げる方法が試みられている（例えば、文
献：「日経マイクロデバイス，Ｎｏ．６４（１９９
０），ｐｐ．８５〜８６」参照）。
【００１０】しかしながら、これらの手法を用いると、
不純物の活性化を充分図ることが出来ず、従って、ポリ
Ｓｉ自体の抵抗値が下がらないという新たな問題が生じ
ている。
不純物の活性化を充分図ることが出来ず、従って、ポリ
Ｓｉ自体の抵抗値が下がらないという新たな問題が生じ
ている。
【００１１】この発明は、上述した従来の種々の問題点
に鑑みなされたものであり、従って、この発明の目的
は、Ｓｉの下地とゲート電極との間に設けられ、膜厚が
極めて薄く、しかも、Ｓｉ酸化膜を含む薄膜を高品質に
形成するためのゲート電極構造の形成方法を提供するこ
とにある。
に鑑みなされたものであり、従って、この発明の目的
は、Ｓｉの下地とゲート電極との間に設けられ、膜厚が
極めて薄く、しかも、Ｓｉ酸化膜を含む薄膜を高品質に
形成するためのゲート電極構造の形成方法を提供するこ
とにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この目的の達成を図るた
め、この発明のゲート電極構造の形成方法によれば、同
一の反応炉内でＳｉの下地上にＳｉ酸化膜を介在させて
導電性ポリＳｉ層のゲート電極を形成するに当り、
（ａ）酸化性ガス雰囲気中で、Ｓｉの下地の加熱処理を
行なって、このＳｉの下地表面に薄いＳｉ酸化膜を形成
する工程と、（ｂ）続いて、Ｓｉ含有反応性ガスおよび
Ｇｅ含有反応性ガスの第１混合ガス雰囲気中で、加熱処
理を行なって、上述したＳｉ酸化膜上に薄いＳｉ−Ｇｅ
膜を形成する工程と、（ｃ）その後、Ｓｉ含有反応性ガ
スおよび導電性決定のための不純物含有反応性ガスの第
２混合ガス雰囲気中で、加熱処理を行なって、前述した
Ｓｉ−Ｇｅ膜上に導電性ポリＳｉ層を形成する工程とを
含むことを特徴とする。
め、この発明のゲート電極構造の形成方法によれば、同
一の反応炉内でＳｉの下地上にＳｉ酸化膜を介在させて
導電性ポリＳｉ層のゲート電極を形成するに当り、
（ａ）酸化性ガス雰囲気中で、Ｓｉの下地の加熱処理を
行なって、このＳｉの下地表面に薄いＳｉ酸化膜を形成
する工程と、（ｂ）続いて、Ｓｉ含有反応性ガスおよび
Ｇｅ含有反応性ガスの第１混合ガス雰囲気中で、加熱処
理を行なって、上述したＳｉ酸化膜上に薄いＳｉ−Ｇｅ
膜を形成する工程と、（ｃ）その後、Ｓｉ含有反応性ガ
スおよび導電性決定のための不純物含有反応性ガスの第
２混合ガス雰囲気中で、加熱処理を行なって、前述した
Ｓｉ−Ｇｅ膜上に導電性ポリＳｉ層を形成する工程とを
含むことを特徴とする。
【００１３】この発明の実施に当たり、好ましくは、そ
れぞれの前記Ｓｉ含有反応性ガスをシラン系（Ｓｉm Ｈ
n ：但し、ｍおよびｎは１以上の整数）ガスとし、およ
び、前記Ｇｅ含有反応性ガスをゲルマン系（Ｇｅ
m Ｈn ：但し、ｍおよびｎは１以上の整数）ガスとする
のが良い。
れぞれの前記Ｓｉ含有反応性ガスをシラン系（Ｓｉm Ｈ
n ：但し、ｍおよびｎは１以上の整数）ガスとし、およ
び、前記Ｇｅ含有反応性ガスをゲルマン系（Ｇｅ
m Ｈn ：但し、ｍおよびｎは１以上の整数）ガスとする
のが良い。
【００１４】また、この発明の好適実施例によれば、不
純物含有反応性ガスをホスフィン（ＰＨ3 ）ガスまたは
アルシン（ＡｓＨ3 ）ガスとするのが良い。
純物含有反応性ガスをホスフィン（ＰＨ3 ）ガスまたは
アルシン（ＡｓＨ3 ）ガスとするのが良い。
【００１５】また、この発明の実施に当たり、好ましく
は、導電性ポリＳｉ層をｎ導電型層とすることを特徴と
するのが良い。
は、導電性ポリＳｉ層をｎ導電型層とすることを特徴と
するのが良い。
【００１６】また、この発明の実施に当たり、好ましく
は、Ｓｉ酸化膜をＳｉＯ2 膜とするのが良い。
は、Ｓｉ酸化膜をＳｉＯ2 膜とするのが良い。
【００１７】また、この発明の好適実施例によれば、Ｓ
ｉ−Ｇｅ膜を、導電性を与える不純物を含まない、ノン
ドープ状態にある膜とするのが良い。
ｉ−Ｇｅ膜を、導電性を与える不純物を含まない、ノン
ドープ状態にある膜とするのが良い。
【００１８】また、この発明の実施に当たり、好ましく
は、Ｓｉ−Ｇｅ膜の組成をＳｉ1-X ＧｅX （但し、ｘは
０＜ｘ＜１の範囲内の任意の値）とするのが良い。
は、Ｓｉ−Ｇｅ膜の組成をＳｉ1-X ＧｅX （但し、ｘは
０＜ｘ＜１の範囲内の任意の値）とするのが良い。
【００１９】また、この発明の実施に当り、好ましく
は、加熱処理を赤外線照射により行うのが良い。
は、加熱処理を赤外線照射により行うのが良い。
【００２０】尚、ここでシリコンの下地とは、シリコン
基板はもとより、その他に、このシリコン基板にエピタ
キシャル層を形成したもの、その他、これらに限らず下
地の表面領域が少なくともシリコンで形成されている広
く下地を意味している。
基板はもとより、その他に、このシリコン基板にエピタ
キシャル層を形成したもの、その他、これらに限らず下
地の表面領域が少なくともシリコンで形成されている広
く下地を意味している。
【００２１】
【作用】上述したこの発明のゲート電極構造の形成方法
によれば、ＳｉＯ2膜上に一旦Ｓｉ−Ｇｅ膜を形成した
後、このＳｉ−Ｇｅ膜上にゲート電極形成のための導電
性ポリＳｉ層を設けている。このため、その後の工程で
所要の熱処理を行なった場合に、ポリＳｉ層中に、粒界
が発生したとしても、このＳｉ−Ｇｅ膜のところで粒界
の成長は抑止できる。従って、この粒界は、下側のＳｉ
Ｏ2 膜には達せず、そのため、ＳｉＯ2 膜／Ｓｉ−Ｇｅ
膜界面およびその近傍領域におけるオキサイドリッジの
発生を抑制することが出来る。従って、ＳｉＯ2 膜／Ｓ
ｉ−Ｇｅ膜界面は、極めて平坦となるとともに、ＳｉＯ
2 膜の膜厚自体も実質的に一定となる。
によれば、ＳｉＯ2膜上に一旦Ｓｉ−Ｇｅ膜を形成した
後、このＳｉ−Ｇｅ膜上にゲート電極形成のための導電
性ポリＳｉ層を設けている。このため、その後の工程で
所要の熱処理を行なった場合に、ポリＳｉ層中に、粒界
が発生したとしても、このＳｉ−Ｇｅ膜のところで粒界
の成長は抑止できる。従って、この粒界は、下側のＳｉ
Ｏ2 膜には達せず、そのため、ＳｉＯ2 膜／Ｓｉ−Ｇｅ
膜界面およびその近傍領域におけるオキサイドリッジの
発生を抑制することが出来る。従って、ＳｉＯ2 膜／Ｓ
ｉ−Ｇｅ膜界面は、極めて平坦となるとともに、ＳｉＯ
2 膜の膜厚自体も実質的に一定となる。
【００２２】その結果、このようなゲート電極構造を用
いた素子を形成した場合、ある一定の電界下でのトンネ
ル電流は、各素子においてバラツキの無い、一定の状態
を保持出来る。
いた素子を形成した場合、ある一定の電界下でのトンネ
ル電流は、各素子においてバラツキの無い、一定の状態
を保持出来る。
【００２３】
【実施例】以下、図面を参照し、この発明の実施例につ
き説明する。尚、図面は発明が理解出来る程度に、各構
成成分の寸法、形状および配設位置を概略的に示してい
るにすぎない。また、以下の説明では、特定の材料およ
び特定の数値的条件を挙げて説明するが、これら材料お
よび条件は単なる好適例にすぎず、従ってこれらに何ら
限定されるものではない。
き説明する。尚、図面は発明が理解出来る程度に、各構
成成分の寸法、形状および配設位置を概略的に示してい
るにすぎない。また、以下の説明では、特定の材料およ
び特定の数値的条件を挙げて説明するが、これら材料お
よび条件は単なる好適例にすぎず、従ってこれらに何ら
限定されるものではない。
【００２４】先ず、この発明の方法の説明に入る前に、
この発明を実施するための装置につき説明する。
この発明を実施するための装置につき説明する。
【００２５】＜この発明を実施するために使用して好適
な成膜装置の構造の実施例の説明＞図３はこの発明の方
法を実施するための成膜装置の主要部（主として反応炉
および加熱部の構成）を概略的に示す断面図である。
尚、図３では反応炉内に基板を設置した状態を示す。
な成膜装置の構造の実施例の説明＞図３はこの発明の方
法を実施するための成膜装置の主要部（主として反応炉
および加熱部の構成）を概略的に示す断面図である。
尚、図３では反応炉内に基板を設置した状態を示す。
【００２６】また図４はこの発明の実施例の説明に供す
る図であり、成膜装置の全体構成を概略的に示す図であ
る。
る図であり、成膜装置の全体構成を概略的に示す図であ
る。
【００２７】図３にも示すように、この成膜装置の主要
部は、基板が設置される反応炉１０と、反応炉１０内の
真空排気を行うための排気手段１２と、ガス供給部１４
と、加熱処理を行うための加熱部１６とを備えて成る。
以下、この主要部の構造の実施例につき説明する。
部は、基板が設置される反応炉１０と、反応炉１０内の
真空排気を行うための排気手段１２と、ガス供給部１４
と、加熱処理を行うための加熱部１６とを備えて成る。
以下、この主要部の構造の実施例につき説明する。
【００２８】図３にも示すようにこの実施例では、反応
炉（チャンバー）１０を例えば本体１０ａ、蓋部材１０
ｂおよび昇降部材１０ｃから構成する。本体１０ａおよ
び昇降部材１０ｃの形成材料としては、例えばステンレ
スを、また蓋部材１０ｂおよび後述の支持体２０の形成
材料としては、例えば石英を用いるか、または、その逆
の組み合わせで用いてもよい。
炉（チャンバー）１０を例えば本体１０ａ、蓋部材１０
ｂおよび昇降部材１０ｃから構成する。本体１０ａおよ
び昇降部材１０ｃの形成材料としては、例えばステンレ
スを、また蓋部材１０ｂおよび後述の支持体２０の形成
材料としては、例えば石英を用いるか、または、その逆
の組み合わせで用いてもよい。
【００２９】本体１０ａおよび昇降部材１０ｃは分離可
能に一体となって凹部ａを形成するものであり、昇降部
材１０ｃの凹部ａの側に基板１８を載せるための支持体
２０を設けて昇降部材１０ｃの昇降によって支持体２０
にのせた基板１８を反応炉１０内へ入れ或いは反応炉１
０外へ取り出せるようにする。図示例では昇降部材１０
ｃを例えば機械的に昇降させるための昇降部材１０ｃを
昇降装置２２と連結させている。
能に一体となって凹部ａを形成するものであり、昇降部
材１０ｃの凹部ａの側に基板１８を載せるための支持体
２０を設けて昇降部材１０ｃの昇降によって支持体２０
にのせた基板１８を反応炉１０内へ入れ或いは反応炉１
０外へ取り出せるようにする。図示例では昇降部材１０
ｃを例えば機械的に昇降させるための昇降部材１０ｃを
昇降装置２２と連結させている。
【００３０】また蓋部材１０ｂを着脱自在に本体１０ａ
に取り付ける。本体１０ａと蓋部材１０ｂおよび昇降部
材１０ｃとの間には気密保持部材２４例えばバイトンパ
ッキンを設けており、従って反応炉１０内の真空引きを
行った際に気密保持部材２４を介し、気密状態が形成で
きるように成している。
に取り付ける。本体１０ａと蓋部材１０ｂおよび昇降部
材１０ｃとの間には気密保持部材２４例えばバイトンパ
ッキンを設けており、従って反応炉１０内の真空引きを
行った際に気密保持部材２４を介し、気密状態が形成で
きるように成している。
【００３１】また凹部ａの基板近傍位置に基板１８の表
面温度を測定するための温度測定手段２６例えばオプテ
ィカルパイロメータを設ける。
面温度を測定するための温度測定手段２６例えばオプテ
ィカルパイロメータを設ける。
【００３２】さらにこの実施例では加熱部１６を任意好
適な構成の赤外線照射手段、例えば赤外線ランプ１６ａ
とこの手段１６ａを支持するための支持部材１６ｂとを
以って構成する。赤外線ランプ１６ａとしては基板１８
を効率良く加熱できる波長域の光を発するランプとする
のが良く、基板材料に応じた任意好適なランプで構成す
る。この実施例では、タングステンハロゲンランプその
他の任意好適なランプを用いる。好ましくは、複数個の
赤外線ランプ１６ａを反応炉１０内の加熱を均一に行え
るように配置する。
適な構成の赤外線照射手段、例えば赤外線ランプ１６ａ
とこの手段１６ａを支持するための支持部材１６ｂとを
以って構成する。赤外線ランプ１６ａとしては基板１８
を効率良く加熱できる波長域の光を発するランプとする
のが良く、基板材料に応じた任意好適なランプで構成す
る。この実施例では、タングステンハロゲンランプその
他の任意好適なランプを用いる。好ましくは、複数個の
赤外線ランプ１６ａを反応炉１０内の加熱を均一に行え
るように配置する。
【００３３】通常、赤外線ランプ１６ａは、反応炉１０
外に配置する。この際、反応炉１０の一部を赤外線を透
過する材料を以って構成し、赤外線を反応炉１０外から
反応炉１０内に透過させるようにする。既に説明したよ
うに、この実施例では、蓋部材１０ｂを石英で構成して
あるので、赤外線を透過することができる。
外に配置する。この際、反応炉１０の一部を赤外線を透
過する材料を以って構成し、赤外線を反応炉１０外から
反応炉１０内に透過させるようにする。既に説明したよ
うに、この実施例では、蓋部材１０ｂを石英で構成して
あるので、赤外線を透過することができる。
【００３４】加熱部１６の構成および配設位置は後述す
る加熱処理を行える任意好適な構成および配設位置とし
て良く、例えば加熱部１６をヒータを以って構成し、こ
のヒータを反応炉１０内に設けるようにしても良い。
る加熱処理を行える任意好適な構成および配設位置とし
て良く、例えば加熱部１６をヒータを以って構成し、こ
のヒータを反応炉１０内に設けるようにしても良い。
【００３５】支持部材１６ｂの配設位置をこれに限定す
るものではないが、図示例では支持部材１６ｂを支持部
材１６ｂと本体１０ａとの間に蓋部材１０ｂおよび本体
１０ａの当接部を閉じ込めるように、本体１０ａに着脱
自在に取り付け、さらに支持部材１６ｂと本体１０との
間に気密保持部材２４を設ける。このように支持部材１
６ｂを設けることによって反応炉１０内の真空気密性の
向上が図れる。
るものではないが、図示例では支持部材１６ｂを支持部
材１６ｂと本体１０ａとの間に蓋部材１０ｂおよび本体
１０ａの当接部を閉じ込めるように、本体１０ａに着脱
自在に取り付け、さらに支持部材１６ｂと本体１０との
間に気密保持部材２４を設ける。このように支持部材１
６ｂを設けることによって反応炉１０内の真空気密性の
向上が図れる。
【００３６】尚、図３において符号２８は反応炉１０お
よびガス供給部１４の間にバルブ４４を介して設けたガ
ス供給管、また３０は反応炉１０および排気手段１２の
間に設けた排気管を示す。
よびガス供給部１４の間にバルブ４４を介して設けたガ
ス供給管、また３０は反応炉１０および排気手段１２の
間に設けた排気管を示す。
【００３７】次に図４を参照してこの実施例の真空排気
系およびガス供給系につき説明する。尚、真空排気系お
よびガス供給系を以下の実施例で述べる例に限定するも
のではない。
系およびガス供給系につき説明する。尚、真空排気系お
よびガス供給系を以下の実施例で述べる例に限定するも
のではない。
【００３８】先ず真空排気系につき説明する。この実施
例では排気手段１２を例えばターボ分子ポンプ１２ａと
このポンプ１２ａと接続されたドライポンプ１２ｂとを
以って構成する。排気手段１２を例えば図示のように配
設した排気管３０および各バルブを介して反応炉１０と
連通させて接続する。図４において３２ａ〜３２ｄは排
気管３０に連通させて設けた真空計（或いは圧力ゲー
ジ）であり、真空計３２ａおよび３２ｄを例えば１〜１
０-3（１０のマイナス３乗）Ｔｏｒｒの範囲の圧力測定
に用いるバラトロン真空計（或いはピラニー真空計）と
し、また真空計３２ｂおよび３２ｃを例えば１０-4（１
０のマイナス４乗）〜１０-10 （１０のマイナス１０
乗）Ｔｏｒｒの範囲の圧力測定に用いるイオンゲージと
する。真空計３２ｂと排気管３０との間には真空計３２
ｂを保護するための自動開閉バルブ３４を設け、真空計
３２ｂの動作時に真空計３２ｂに対して１０-3（１０の
マイナス３乗）Ｔｏｒｒ以上の圧力を負荷しないように
バルブ３４の開閉を自動制御する。３６ａ〜３６ｆは排
気手段１２および反応炉１０の間に設けられる自動開閉
バルブであり、これらバルブ３６ａ〜３６ｆをそれぞれ
任意好適に開閉することによって、反応炉１０内の圧力
を任意好適な圧力に制御し反応炉１０内に低真空排気状
態および高真空排気状態を形成する。
例では排気手段１２を例えばターボ分子ポンプ１２ａと
このポンプ１２ａと接続されたドライポンプ１２ｂとを
以って構成する。排気手段１２を例えば図示のように配
設した排気管３０および各バルブを介して反応炉１０と
連通させて接続する。図４において３２ａ〜３２ｄは排
気管３０に連通させて設けた真空計（或いは圧力ゲー
ジ）であり、真空計３２ａおよび３２ｄを例えば１〜１
０-3（１０のマイナス３乗）Ｔｏｒｒの範囲の圧力測定
に用いるバラトロン真空計（或いはピラニー真空計）と
し、また真空計３２ｂおよび３２ｃを例えば１０-4（１
０のマイナス４乗）〜１０-10 （１０のマイナス１０
乗）Ｔｏｒｒの範囲の圧力測定に用いるイオンゲージと
する。真空計３２ｂと排気管３０との間には真空計３２
ｂを保護するための自動開閉バルブ３４を設け、真空計
３２ｂの動作時に真空計３２ｂに対して１０-3（１０の
マイナス３乗）Ｔｏｒｒ以上の圧力を負荷しないように
バルブ３４の開閉を自動制御する。３６ａ〜３６ｆは排
気手段１２および反応炉１０の間に設けられる自動開閉
バルブであり、これらバルブ３６ａ〜３６ｆをそれぞれ
任意好適に開閉することによって、反応炉１０内の圧力
を任意好適な圧力に制御し反応炉１０内に低真空排気状
態および高真空排気状態を形成する。
【００３９】さらに３８は圧力調整用のニードルバルブ
および４０はレリーフバルブであり、バルブ４０は反応
炉１０内の圧力が大気圧例えば７６０Ｔｏｒｒを越えた
場合に自動的に開放し、バルブ４０の開放によってガス
供給部１４から反応炉１０内へ供給されたガスを排気す
る。
および４０はレリーフバルブであり、バルブ４０は反応
炉１０内の圧力が大気圧例えば７６０Ｔｏｒｒを越えた
場合に自動的に開放し、バルブ４０の開放によってガス
供給部１４から反応炉１０内へ供給されたガスを排気す
る。
【００４０】次にガス供給系につき説明する。この実施
例ではガス供給部１４を酸化性ガス源１４ａ、反応性ガ
ス源１４ｂ、１４ｃおよび１４ｄを以って構成する。ガ
ス供給部１４を例えば図示のように配設した供給管２８
およびバルブを介して反応炉１０と連通させて接続す
る。
例ではガス供給部１４を酸化性ガス源１４ａ、反応性ガ
ス源１４ｂ、１４ｃおよび１４ｄを以って構成する。ガ
ス供給部１４を例えば図示のように配設した供給管２８
およびバルブを介して反応炉１０と連通させて接続す
る。
【００４１】図４において４２はガス供給系、４４はバ
ルブ、４６ａ〜４６ｄ、４８ａおよび４８ｂは自動開閉
バルブ、５０ａおよび５０ｂはガス供給部１４から反応
炉ガスへ導入されるガスに関する自動ガス流量コントロ
ーラである。
ルブ、４６ａ〜４６ｄ、４８ａおよび４８ｂは自動開閉
バルブ、５０ａおよび５０ｂはガス供給部１４から反応
炉ガスへ導入されるガスに関する自動ガス流量コントロ
ーラである。
【００４２】バルブ４４、４８ａ、４８ｂ、４６ａ〜４
６ｄをそれぞれ任意好適に開閉することによって、所望
のガスをガス供給部１４から反応炉１０へ供給できる。
６ｄをそれぞれ任意好適に開閉することによって、所望
のガスをガス供給部１４から反応炉１０へ供給できる。
【００４３】＜この発明のゲート電極構造の形成方法の
実施例の説明＞図１の（Ａ）〜（Ｄ）は、この発明のゲ
ート電極構造の形成方法の一実施例の説明に供する工程
図であり、各図は、主要工程段階で得られた構造体の断
面の切り口を概略的に示してある。また、図２は、この
発明の説明に供する、成膜の再の加熱サイクルを説明す
るための図である。図の横軸は時間（単位は秒とす
る。）および縦軸は温度（単位を℃とする。）をプロッ
トして示してある。また、以下の説明では図３および図
４を適宜参照されたい。
実施例の説明＞図１の（Ａ）〜（Ｄ）は、この発明のゲ
ート電極構造の形成方法の一実施例の説明に供する工程
図であり、各図は、主要工程段階で得られた構造体の断
面の切り口を概略的に示してある。また、図２は、この
発明の説明に供する、成膜の再の加熱サイクルを説明す
るための図である。図の横軸は時間（単位は秒とす
る。）および縦軸は温度（単位を℃とする。）をプロッ
トして示してある。また、以下の説明では図３および図
４を適宜参照されたい。
【００４４】この発明では、反応炉１０内の支持体２０
に基板１８を設置した後、基板の清浄化を行ってから、
絶縁膜としてのＳｉＯ2 膜の成膜、Ｓｉ−Ｇｅ膜の成膜
およびポリＳｉの成膜処理を連続して行う。以下、これ
につき順次説明する。
に基板１８を設置した後、基板の清浄化を行ってから、
絶縁膜としてのＳｉＯ2 膜の成膜、Ｓｉ−Ｇｅ膜の成膜
およびポリＳｉの成膜処理を連続して行う。以下、これ
につき順次説明する。
【００４５】［前処理］この発明における実施例で
は、下地として例えばシリコン基板を用意し、前処理と
して従来行われている如く、化学薬品、純水等を用いて
基板１８の前洗浄を行う。この前処理済みのＳｉ基板の
部分であって、その上側にゲート電極が形成される当該
領域部分をここでは１１０で示す（図１の（Ａ））。以
下の説明では、Ｓｉ基板を１１０で代表して説明する。
は、下地として例えばシリコン基板を用意し、前処理と
して従来行われている如く、化学薬品、純水等を用いて
基板１８の前洗浄を行う。この前処理済みのＳｉ基板の
部分であって、その上側にゲート電極が形成される当該
領域部分をここでは１１０で示す（図１の（Ａ））。以
下の説明では、Ｓｉ基板を１１０で代表して説明する。
【００４６】次に反応炉１０内に基板１１０を設置す
る。基板１１０は昇降部材１０ｃの支持体２０上に固定
する。この際、基板１１０は空気に一旦さらされるの
で、基板表面に自然酸化膜が形成されるが、所要に応じ
て、還元性ガス雰囲気中で、加熱処理を行って基板１１
０を反応炉１０内で、通常のごとく、清浄化すれば良
い。この基板の清浄化処理工程については、ここでは、
説明を省略する。
る。基板１１０は昇降部材１０ｃの支持体２０上に固定
する。この際、基板１１０は空気に一旦さらされるの
で、基板表面に自然酸化膜が形成されるが、所要に応じ
て、還元性ガス雰囲気中で、加熱処理を行って基板１１
０を反応炉１０内で、通常のごとく、清浄化すれば良
い。この基板の清浄化処理工程については、ここでは、
説明を省略する。
【００４７】［ＳｉＯ2 膜の成膜］基板１１０の一方
の主表面上に絶縁膜としてのＳｉＯ2 膜を形成するに当
たり、先ず、排気手段１２を作動させて、反応炉１０内
を例えば１×１０-8（１０のマイナス８乗）Ｔｏｒｒ程
度の高真空度に排気し、反応炉１０内を清浄化する。
の主表面上に絶縁膜としてのＳｉＯ2 膜を形成するに当
たり、先ず、排気手段１２を作動させて、反応炉１０内
を例えば１×１０-8（１０のマイナス８乗）Ｔｏｒｒ程
度の高真空度に排気し、反応炉１０内を清浄化する。
【００４８】この真空排気を行なうため、バルブ３８、
３６ａ，３６ｂ，３６ｆ，３４を閉じておいて、バルブ
３６ｂ，３６ｃ，３６ｄを開き、ドライポンプ１２ｂを
作動させる。この真空度のモニタを、反応炉１０内に設
けた真空計３２ａで圧力測定しながら行なう。そして、
反応炉１０内の圧力が例えば１×１０-3Ｔｏｒｒとなっ
た後、バルブ３６ｃ，３６ｄを閉じてバルブ３６ｅ，３
４を開く。この真空排気を、反応炉１０内の圧力が１×
１０-8Ｔｏｒｒとなるまで行なう。
３６ａ，３６ｂ，３６ｆ，３４を閉じておいて、バルブ
３６ｂ，３６ｃ，３６ｄを開き、ドライポンプ１２ｂを
作動させる。この真空度のモニタを、反応炉１０内に設
けた真空計３２ａで圧力測定しながら行なう。そして、
反応炉１０内の圧力が例えば１×１０-3Ｔｏｒｒとなっ
た後、バルブ３６ｃ，３６ｄを閉じてバルブ３６ｅ，３
４を開く。この真空排気を、反応炉１０内の圧力が１×
１０-8Ｔｏｒｒとなるまで行なう。
【００４９】次に、酸化性ガス雰囲気中で加熱処理を行
って基板１１０に酸化膜を形成するため、バルブ３６
ｂ，３６ｅを閉じ、バルブ３８、３６ａ、４８ａ、４６
ａを開き、酸化性ガス例えば酸素（Ｏ2 ）ガスを反応炉
１０内に供給する（図２にＩで示す時間領域のＯ2 フロ
ー）。この時の酸素ガスの流量を、例えば、１リットル
／分とする。また、この酸化膜の成膜は、大気圧下でも
行なえるが、酸化膜形成時の反応生成物を反応炉１０外
に排気するため、反応炉１０内を例えば１００〜１０-2
（１０のマイナス２乗）Ｔｏｒｒの範囲内の好適な低真
空の減圧状態に維持する。
って基板１１０に酸化膜を形成するため、バルブ３６
ｂ，３６ｅを閉じ、バルブ３８、３６ａ、４８ａ、４６
ａを開き、酸化性ガス例えば酸素（Ｏ2 ）ガスを反応炉
１０内に供給する（図２にＩで示す時間領域のＯ2 フロ
ー）。この時の酸素ガスの流量を、例えば、１リットル
／分とする。また、この酸化膜の成膜は、大気圧下でも
行なえるが、酸化膜形成時の反応生成物を反応炉１０外
に排気するため、反応炉１０内を例えば１００〜１０-2
（１０のマイナス２乗）Ｔｏｒｒの範囲内の好適な低真
空の減圧状態に維持する。
【００５０】次に、加熱部１６による加熱処理によって
基板１１０を加熱してシリコン酸化膜（ＳｉＯ2 膜）１
１２を形成する（図１の（Ｂ））。この基板１１０の加
熱は加熱部１６の赤外線ランプ１６ａによって行う。こ
の際、例えば、基板表面温度を温度測定手段２６で測定
しながら、例えば５０℃／秒〜２００℃／秒の間の適当
な割合で、好ましくは、昇温速度約１００℃／秒で、加
熱温度Ｔ１である約１０００℃まで上昇させ、好ましく
は、約６０秒間（図２にＨ１で示す時間期間）、約１０
００℃に保持するように行う。この場合、上昇温度を一
定の割合で行うのが好適であるが、それは酸化膜等の絶
縁膜の成長度合いを一定にして品質の良い膜を形成する
ためである。尚、昇温速度を上述したような範囲とした
のは膜厚の制御性およびまたは品質の良い膜を形成する
ためである。また、加熱温度Ｔ１を約１０００℃とした
のは、絶縁膜の成膜に要する、好ましい最低の温度であ
るからである。また、時間期間Ｈ１を約６０秒間程度と
したのは膜厚の制御性およびまたは膜質の観点からであ
る。このような条件で、基板を加熱することによって膜
厚約１００Ａ°という薄い、良質のＳｉＯ2 膜１１２を
形成できる。
基板１１０を加熱してシリコン酸化膜（ＳｉＯ2 膜）１
１２を形成する（図１の（Ｂ））。この基板１１０の加
熱は加熱部１６の赤外線ランプ１６ａによって行う。こ
の際、例えば、基板表面温度を温度測定手段２６で測定
しながら、例えば５０℃／秒〜２００℃／秒の間の適当
な割合で、好ましくは、昇温速度約１００℃／秒で、加
熱温度Ｔ１である約１０００℃まで上昇させ、好ましく
は、約６０秒間（図２にＨ１で示す時間期間）、約１０
００℃に保持するように行う。この場合、上昇温度を一
定の割合で行うのが好適であるが、それは酸化膜等の絶
縁膜の成長度合いを一定にして品質の良い膜を形成する
ためである。尚、昇温速度を上述したような範囲とした
のは膜厚の制御性およびまたは品質の良い膜を形成する
ためである。また、加熱温度Ｔ１を約１０００℃とした
のは、絶縁膜の成膜に要する、好ましい最低の温度であ
るからである。また、時間期間Ｈ１を約６０秒間程度と
したのは膜厚の制御性およびまたは膜質の観点からであ
る。このような条件で、基板を加熱することによって膜
厚約１００Ａ°という薄い、良質のＳｉＯ2 膜１１２を
形成できる。
【００５１】この酸化膜（ＳｉＯ2 膜）の膜厚制御は例
えば、酸化温度、酸化時間および酸化ガスの流量を調整
することによって行える。
えば、酸化温度、酸化時間および酸化ガスの流量を調整
することによって行える。
【００５２】所望の膜厚のＳｉＯ2 膜１１２を形成した
ら、次に基板１１０の加熱を停止し、室温例えば２５℃
まで冷却する。次にバルブ３８、３６ａ、４８ａ、４６
ａを閉じ、バルブ３６ｂ、３６ｅを開き、反応炉１０内
を例えば１×１０-8（１０のマイナス８乗）Ｔｏｒｒの
高真空に排気する。
ら、次に基板１１０の加熱を停止し、室温例えば２５℃
まで冷却する。次にバルブ３８、３６ａ、４８ａ、４６
ａを閉じ、バルブ３６ｂ、３６ｅを開き、反応炉１０内
を例えば１×１０-8（１０のマイナス８乗）Ｔｏｒｒの
高真空に排気する。
【００５３】［Ｓｉ−Ｇｅ膜の成膜］次に、、Ｓｉ含
有反応性ガスおよびＧｅ含有反応性ガスの第１混合ガス
雰囲気中で、加熱処理を行なって、Ｓｉ酸化膜上に当該
Ｓｉ酸化膜よりも薄いＳｉ−Ｇｅ膜を形成する。以下、
この点につき説明する。
有反応性ガスおよびＧｅ含有反応性ガスの第１混合ガス
雰囲気中で、加熱処理を行なって、Ｓｉ酸化膜上に当該
Ｓｉ酸化膜よりも薄いＳｉ−Ｇｅ膜を形成する。以下、
この点につき説明する。
【００５４】このため、先ず、ガス供給源を、酸化性ガ
ス供給源１４ａから反応性ガス供給源１４ｂ，１４ｃへ
切り換える。この実施例の場合には、Ｓｉ−Ｇｅ（シリ
コン−ゲルマニウム）薄膜を成膜するに必要な第１混合
ガスとして、シラン系（Ｓｉm Ｈn ：但し、ｍおよびｎ
は１以上の整数）ガスとし、および、ゲルマン系（Ｇｅ
m Ｈn ：但し、ｍおよびｎは１以上の整数）ガスの混合
ガスとする。以下、この点につき説明する。
ス供給源１４ａから反応性ガス供給源１４ｂ，１４ｃへ
切り換える。この実施例の場合には、Ｓｉ−Ｇｅ（シリ
コン−ゲルマニウム）薄膜を成膜するに必要な第１混合
ガスとして、シラン系（Ｓｉm Ｈn ：但し、ｍおよびｎ
は１以上の整数）ガスとし、および、ゲルマン系（Ｇｅ
m Ｈn ：但し、ｍおよびｎは１以上の整数）ガスの混合
ガスとする。以下、この点につき説明する。
【００５５】バルブ３６ａ，３８を開いた状態で、バル
ブ４８ａ，４６ｂを開けて、水素（Ｈ2 ）希釈１０％シ
ラン（ＳｉＨ4 ）ガスを１リットル／分の流量となるよ
うに、マスコントローラ５０ａを制御しながら、反応炉
１０内へ導入する。この際、反応炉１０内を、１００〜
１０-2Ｔｏｒｒの範囲内の適当な真空度での減圧状態に
維持するのが好適である。
ブ４８ａ，４６ｂを開けて、水素（Ｈ2 ）希釈１０％シ
ラン（ＳｉＨ4 ）ガスを１リットル／分の流量となるよ
うに、マスコントローラ５０ａを制御しながら、反応炉
１０内へ導入する。この際、反応炉１０内を、１００〜
１０-2Ｔｏｒｒの範囲内の適当な真空度での減圧状態に
維持するのが好適である。
【００５６】次に、バルブ４８ｂ，４６ｃを開け、水素
希釈１％ゲルマン（ＧｅＨ4 ）ガスを１リットル／分の
流量となるように、マスコントローラ５０ｂを制御しな
がら、反応炉１０内へ導入する（図２にＩＩで示す時間
領域の（ＳｉＨ4 ＋ＧｅＨ4 ）フローの期間））。
希釈１％ゲルマン（ＧｅＨ4 ）ガスを１リットル／分の
流量となるように、マスコントローラ５０ｂを制御しな
がら、反応炉１０内へ導入する（図２にＩＩで示す時間
領域の（ＳｉＨ4 ＋ＧｅＨ4 ）フローの期間））。
【００５７】このシリコン（Ｓｉ）−ゲルマン（Ｇｅ）
薄膜の形成にいて、成膜時の反応生成物を反応炉１０外
に速やかに排気するため、反応炉１０内を例えば１００
〜１０-2（１０のマイナス２乗）Ｔｏｒｒの範囲内の好
適な低真空の減圧状態に維持する。
薄膜の形成にいて、成膜時の反応生成物を反応炉１０外
に速やかに排気するため、反応炉１０内を例えば１００
〜１０-2（１０のマイナス２乗）Ｔｏｒｒの範囲内の好
適な低真空の減圧状態に維持する。
【００５８】次に、１０％ＳｉＨ4 ／Ｈ2 ガスおよび１
％ＧｅＨ4 ガスの混合比が一定となった段階で、加熱部
１６による加熱処理によって基板１１０を加熱する。こ
の基板１１０の加熱は加熱部１６の赤外線ランプ１６ａ
によって行う。この際、例えば、基板表面温度を温度測
定手段２６で測定しながら、例えば５０℃／秒〜２００
℃／秒の間の適当な割合で、好ましくは、昇温速度約１
００℃／秒で、加熱温度Ｔ１である約１０００℃まで上
昇させ、好ましくは、約１００秒間（図２にＨ２で示す
時間期間）、約１０００℃に保持するように行う。この
場合、昇温温度を一定の割合で行うのが好適であるが、
それはＳｉ−Ｇｅ膜の成長度合いを一定にして品質の良
い膜を形成するためである。尚、昇温速度を上述したよ
うな範囲としたのはシランガスからＳｉおよびゲルマン
ガスからＧｅを分解し、膜厚の制御性およびまたは品質
の良い膜を形成するためである。また、加熱温度Ｔ１を
約１０００℃としたのは、Ｓｉ−Ｇｅ膜の成膜に要す
る、好ましい最低の温度であるからである。また、時間
期間Ｈ２を約１００秒間程度としたのは膜厚の制御性お
よびまたは膜質の観点からである。このような条件で、
基板を加熱することによって膜厚約１０００Ａ°という
薄い、良質のＳｉ0.8 Ｇｅ0.2 膜１１４（なお、この場
合の含有率：Ｓｉ：Ｇｅ＝４：１）を形成できる（図１
の（Ｃ））。また、好ましくは、Ｓｉ−Ｇｅ膜を、導電
性を与える不純物を含まない、ノンドープ状態にある膜
とするのが良い。
％ＧｅＨ4 ガスの混合比が一定となった段階で、加熱部
１６による加熱処理によって基板１１０を加熱する。こ
の基板１１０の加熱は加熱部１６の赤外線ランプ１６ａ
によって行う。この際、例えば、基板表面温度を温度測
定手段２６で測定しながら、例えば５０℃／秒〜２００
℃／秒の間の適当な割合で、好ましくは、昇温速度約１
００℃／秒で、加熱温度Ｔ１である約１０００℃まで上
昇させ、好ましくは、約１００秒間（図２にＨ２で示す
時間期間）、約１０００℃に保持するように行う。この
場合、昇温温度を一定の割合で行うのが好適であるが、
それはＳｉ−Ｇｅ膜の成長度合いを一定にして品質の良
い膜を形成するためである。尚、昇温速度を上述したよ
うな範囲としたのはシランガスからＳｉおよびゲルマン
ガスからＧｅを分解し、膜厚の制御性およびまたは品質
の良い膜を形成するためである。また、加熱温度Ｔ１を
約１０００℃としたのは、Ｓｉ−Ｇｅ膜の成膜に要す
る、好ましい最低の温度であるからである。また、時間
期間Ｈ２を約１００秒間程度としたのは膜厚の制御性お
よびまたは膜質の観点からである。このような条件で、
基板を加熱することによって膜厚約１０００Ａ°という
薄い、良質のＳｉ0.8 Ｇｅ0.2 膜１１４（なお、この場
合の含有率：Ｓｉ：Ｇｅ＝４：１）を形成できる（図１
の（Ｃ））。また、好ましくは、Ｓｉ−Ｇｅ膜を、導電
性を与える不純物を含まない、ノンドープ状態にある膜
とするのが良い。
【００５９】このＳｉ−Ｇｅ膜の膜厚制御は例えば、加
熱温度、加熱時間および混合ガスの流量を調整すること
によって行える。また、この膜のＳｉおよびＧｅの含有
率も所要に応じて、任意好適な比に設定することも出来
る。すなわち、Ｓｉ−Ｇｅ膜の組成をＳｉ1-X Ｇｅ
X （但し、ｘは０＜ｘ＜１の範囲内の任意の値）とする
ことが出来る。
熱温度、加熱時間および混合ガスの流量を調整すること
によって行える。また、この膜のＳｉおよびＧｅの含有
率も所要に応じて、任意好適な比に設定することも出来
る。すなわち、Ｓｉ−Ｇｅ膜の組成をＳｉ1-X Ｇｅ
X （但し、ｘは０＜ｘ＜１の範囲内の任意の値）とする
ことが出来る。
【００６０】所望の膜厚のＳｉ−Ｇｅ膜１１４を形成し
たら、次に基板１１０の加熱を停止し、室温例えば２５
℃まで冷却する。
たら、次に基板１１０の加熱を停止し、室温例えば２５
℃まで冷却する。
【００６１】［ポリＳｉ膜の成膜］次に、Ｓｉ含有反
応性ガスおよび導電性決定のための不純物含有反応性ガ
スの第２混合ガス雰囲気中で、加熱処理を行なって、Ｓ
ｉ−Ｇｅ膜上に導電性ポリＳｉ層を形成する。この実施
例では、Ｓｉ含有反応性ガスをシラン系（Ｓｉm Ｈn ：
但し、ｍおよびｎは１以上の整数）ガスとし、および、
不純物含有反応性ガスをホスフィン（ＰＨ3 ）ガスまた
はアルシン（ＡｓＨ3 ）ガスとする。
応性ガスおよび導電性決定のための不純物含有反応性ガ
スの第２混合ガス雰囲気中で、加熱処理を行なって、Ｓ
ｉ−Ｇｅ膜上に導電性ポリＳｉ層を形成する。この実施
例では、Ｓｉ含有反応性ガスをシラン系（Ｓｉm Ｈn ：
但し、ｍおよびｎは１以上の整数）ガスとし、および、
不純物含有反応性ガスをホスフィン（ＰＨ3 ）ガスまた
はアルシン（ＡｓＨ3 ）ガスとする。
【００６２】この実施例では、ホスフィンガスを用い、
反応性ガス雰囲気中で加熱処理を行ってＳｉ−Ｇｅ膜面
上に、ｎ型ポリＳｉ膜、すなわち、リンドープポリシリ
コン膜を形成する例につき説明する。
反応性ガス雰囲気中で加熱処理を行ってＳｉ−Ｇｅ膜面
上に、ｎ型ポリＳｉ膜、すなわち、リンドープポリシリ
コン膜を形成する例につき説明する。
【００６３】このため、バルブ４６ｂを閉じ、１％Ｇｅ
Ｈ4 ／Ｈ2 のガスの供給を停止する。そして、バルブ４
６ｄを開き、上述した反応性ガス例えば１０％ＳｉＨ4
／Ｈ2 ガスの供給を維持しながら、水素（Ｈ2 ）希釈１
％ホスフィン（ＰＨ3 ）ガスを反応炉１０内に同時に供
給する（図１にＩＩＩで示す時間領域の（ＳｉＨ4＋Ｐ
Ｈ3 ）フロー）。この時のガス流量を１リットル／分と
する。
Ｈ4 ／Ｈ2 のガスの供給を停止する。そして、バルブ４
６ｄを開き、上述した反応性ガス例えば１０％ＳｉＨ4
／Ｈ2 ガスの供給を維持しながら、水素（Ｈ2 ）希釈１
％ホスフィン（ＰＨ3 ）ガスを反応炉１０内に同時に供
給する（図１にＩＩＩで示す時間領域の（ＳｉＨ4＋Ｐ
Ｈ3 ）フロー）。この時のガス流量を１リットル／分と
する。
【００６４】次に、加熱部１６による加熱処理を行なっ
てＳｉ−Ｇｅ膜１１４の表面にポリＳｉ膜１１６を形成
する（図１の（Ｄ））。
てＳｉ−Ｇｅ膜１１４の表面にポリＳｉ膜１１６を形成
する（図１の（Ｄ））。
【００６５】この加熱は加熱部１６の赤外線ランプ１６
ａによって行う。この際、例えば、基板表面温度を温度
測定手段２６で測定しながら、例えば５０℃／秒〜２０
０℃／秒の間の適当な割合で、好ましくは、昇温速度約
１００℃／秒で、加熱温度Ｔ１である約１０００℃まで
上昇させ、好ましくは、約２５０秒間（図２にＨ３で示
す時間期間）、約１０００℃に保持するように行う。こ
のような条件で、約３５００Ａ°の膜厚のリンドープポ
リＳｉ膜１１６（リン濃度約４×１０20（１０の２０
乗））を形成出来る。
ａによって行う。この際、例えば、基板表面温度を温度
測定手段２６で測定しながら、例えば５０℃／秒〜２０
０℃／秒の間の適当な割合で、好ましくは、昇温速度約
１００℃／秒で、加熱温度Ｔ１である約１０００℃まで
上昇させ、好ましくは、約２５０秒間（図２にＨ３で示
す時間期間）、約１０００℃に保持するように行う。こ
のような条件で、約３５００Ａ°の膜厚のリンドープポ
リＳｉ膜１１６（リン濃度約４×１０20（１０の２０
乗））を形成出来る。
【００６６】この場合、上昇温度を一定の割合で行うの
が好適であるが、それはポリＳｉ膜の成長度合いを一定
にして品質の良い膜を形成するためである。尚、昇温速
度を上述したような範囲としたのは膜厚の制御性および
または品質の良い膜を形成するためである。また、加熱
温度Ｔ１を約１０００℃としたのは、ポリＳｉ膜の成膜
に要する、好ましい最低の温度であるからである。ま
た、時間期間Ｈ３を約２５０秒間程度としたのはポリＳ
ｉが電極として使用できる膜厚約３０００〜４０００Ａ
°にまで成長に要する時間期間からである。このような
条件で基板を加熱することによって電気的に活性化し
た、良質のポリＳｉ膜を形成できる。
が好適であるが、それはポリＳｉ膜の成長度合いを一定
にして品質の良い膜を形成するためである。尚、昇温速
度を上述したような範囲としたのは膜厚の制御性および
または品質の良い膜を形成するためである。また、加熱
温度Ｔ１を約１０００℃としたのは、ポリＳｉ膜の成膜
に要する、好ましい最低の温度であるからである。ま
た、時間期間Ｈ３を約２５０秒間程度としたのはポリＳ
ｉが電極として使用できる膜厚約３０００〜４０００Ａ
°にまで成長に要する時間期間からである。このような
条件で基板を加熱することによって電気的に活性化し
た、良質のポリＳｉ膜を形成できる。
【００６７】ポリＳｉ膜の膜厚制御は例えば、加熱温
度、加熱時間およびガスの流量を調整することによって
行える。
度、加熱時間およびガスの流量を調整することによって
行える。
【００６８】所望の膜厚のポリＳｉ膜１１６を形成した
ら、次に加熱を停止し、室温例えば２５℃まで冷却す
る。
ら、次に加熱を停止し、室温例えば２５℃まで冷却す
る。
【００６９】次にバルブ３８、３６ａおよび４８ａ、４
８ｂ，４６ｂ，４６ｄを閉じ、バルブ３６ｂ、３６ｅを
開き、反応炉１０内を例えば１×１０-8（１０のマイナ
ス８乗）Ｔｏｒｒの高真空に排気する。
８ｂ，４６ｂ，４６ｄを閉じ、バルブ３６ｂ、３６ｅを
開き、反応炉１０内を例えば１×１０-8（１０のマイナ
ス８乗）Ｔｏｒｒの高真空に排気する。
【００７０】その後、３６ｂ、３６ｅを閉じ、不活性ガ
ス源（図示していない。）から、例えば窒素ガスを反応
炉１０内に大気圧になるまでパージし、ポリＳｉ膜１１
６が酸化することを防止する。
ス源（図示していない。）から、例えば窒素ガスを反応
炉１０内に大気圧になるまでパージし、ポリＳｉ膜１１
６が酸化することを防止する。
【００７１】上述したような一連の工程により、Ｓｉ基
板１１０上に、絶縁膜としての薄いＳｉＯ2 膜１１２、
Ｓｉ−Ｇｅ薄膜１１４およびｎ型ポリＳｉ膜１１６から
なるゲート電極構造がえられる。
板１１０上に、絶縁膜としての薄いＳｉＯ2 膜１１２、
Ｓｉ−Ｇｅ薄膜１１４およびｎ型ポリＳｉ膜１１６から
なるゲート電極構造がえられる。
【００７２】次に、図５を参照して、ゲート電極構造へ
の粒界の影響につき説明する。このような構造である
と、後工程で、熱処理を行なった時にポリＳｉ膜１１６
中に生じる粒界１２０は、下側のＳｉ−Ｇｅ膜１１４ま
でに達するが、この粒界１２０はこのポリＳｉ膜１１６
とＳｉ−Ｇｅ膜１１４との界面で停止する。このため、
ＳｉＯ2 膜１１２には、粒界は達する恐れはなく、従っ
て、Ｓｉ−Ｇｅ膜／ＳｉＯ2 膜界面近傍領域にオキサイ
ドリッジが発生する恐れもない。そして、この状態で
は、Ｓｉ−Ｇｅ膜／ＳｉＯ2 膜界面は極めて平坦面とな
るとともに、ＳｉＯ2 膜の膜厚自体も変化しないで、実
質的に一定となる。
の粒界の影響につき説明する。このような構造である
と、後工程で、熱処理を行なった時にポリＳｉ膜１１６
中に生じる粒界１２０は、下側のＳｉ−Ｇｅ膜１１４ま
でに達するが、この粒界１２０はこのポリＳｉ膜１１６
とＳｉ−Ｇｅ膜１１４との界面で停止する。このため、
ＳｉＯ2 膜１１２には、粒界は達する恐れはなく、従っ
て、Ｓｉ−Ｇｅ膜／ＳｉＯ2 膜界面近傍領域にオキサイ
ドリッジが発生する恐れもない。そして、この状態で
は、Ｓｉ−Ｇｅ膜／ＳｉＯ2 膜界面は極めて平坦面とな
るとともに、ＳｉＯ2 膜の膜厚自体も変化しないで、実
質的に一定となる。
【００７３】この発明は、上述した実施例のみに限られ
るものではなく、以下に説明するような種々の変更また
は変形を加えることができる。
るものではなく、以下に説明するような種々の変更また
は変形を加えることができる。
【００７４】上述した実施例では、Ｓｉ含有ガスをＳｉ
Ｈ4 として説明したが、これに限定されるものではな
く、ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ガスまたはＳｉ（ＣＨ3 ）2 Ｈ3 ガ
スを用いてもよいし、或いは、ＳｉＨ4 、ＳｉＨ2 Ｃｌ
2 およびＳｉ（ＣＨ3 ）2 Ｈ3 のガス群から選ばれた任
意の２種以上の混合ガスを用いてもよい。
Ｈ4 として説明したが、これに限定されるものではな
く、ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ガスまたはＳｉ（ＣＨ3 ）2 Ｈ3 ガ
スを用いてもよいし、或いは、ＳｉＨ4 、ＳｉＨ2 Ｃｌ
2 およびＳｉ（ＣＨ3 ）2 Ｈ3 のガス群から選ばれた任
意の２種以上の混合ガスを用いてもよい。
【００７５】また、Ｇｅ含有ガスをＧｅＨ4 ガスとした
が、これに限定されるものではなく、ＧｅＦ4 ，ＧｅＦ
2 ，ＧｅＦ，ＧｅＨ3 Ｆ等のガスを用いることも出来
る。
が、これに限定されるものではなく、ＧｅＦ4 ，ＧｅＦ
2 ，ＧｅＦ，ＧｅＨ3 Ｆ等のガスを用いることも出来
る。
【００７６】また、上述した実施例では、Ｓｉ−Ｇｅ膜
の膜厚を約１０００Ａ°としたが、１０００Ａ°以下の
膜厚であっても、後工程での熱処理によって生じる粒界
が抜けない膜厚であれば良い。
の膜厚を約１０００Ａ°としたが、１０００Ａ°以下の
膜厚であっても、後工程での熱処理によって生じる粒界
が抜けない膜厚であれば良い。
【００７７】また、不純物含有反応性ガスとしてホスフ
ィンを用いたが、その代わりに、アルシンを用いても同
様な効果が得られる。
ィンを用いたが、その代わりに、アルシンを用いても同
様な効果が得られる。
【００７８】また、上述した実施例では酸化性ガスとし
て酸素（Ｏ2 ）ガスを用いたが、この酸素ガスの代わり
に例えば一酸化二窒素（Ｎ2 Ｏ）ガスのような酸素を含
むガスを用いても同様に十分な酸化効果を上げることが
できる。
て酸素（Ｏ2 ）ガスを用いたが、この酸素ガスの代わり
に例えば一酸化二窒素（Ｎ2 Ｏ）ガスのような酸素を含
むガスを用いても同様に十分な酸化効果を上げることが
できる。
【００７９】上述の実施例では、各加熱処理を赤外線ラ
ンプにより行っているが、これは基板の加熱および冷却
を応答性よく行うためである。しかし、この発明では、
この加熱処理は、アークランプやレーザビームさらには
ヒータ等で赤外線照射を行ってもよい。
ンプにより行っているが、これは基板の加熱および冷却
を応答性よく行うためである。しかし、この発明では、
この加熱処理は、アークランプやレーザビームさらには
ヒータ等で赤外線照射を行ってもよい。
【００８０】また、上述した実施例では、絶縁膜の形成
前に還元ガス雰囲気中で加熱を行って下地である基板の
清浄化をしているが、所要に応じて、この処理は省いて
も勿論良い。
前に還元ガス雰囲気中で加熱を行って下地である基板の
清浄化をしているが、所要に応じて、この処理は省いて
も勿論良い。
【００８１】
【発明の効果】上述した説明からも明らかなように、こ
の発明のゲート電極構造の形成方法によれば、シリコン
の下地上に、薄いシリコン酸化膜を設け、その上側にシ
リコン−ゲルマニウム（Ｓｉ−Ｇｅ）薄膜を設けた後、
ゲート電極となる導電性のポリＳｉ膜を形成したので、
その後の、例えば中間絶縁膜、その他の所要の熱処理が
行なわれたとしても、その熱処理時にポリＳｉ膜中に発
生した粒界はＳｉ−Ｇｅ薄膜のところで停止する。その
ため、シリコン酸化膜には、粒界は達する恐れはなく、
従って、Ｓｉ−Ｇｅ膜／シリコン酸化膜界面近傍領域に
オキサイドリッジが発生する恐れもない。そして、この
状態では、Ｓｉ−Ｇｅ膜／シリコン酸化膜界面は極めて
平坦面となるとともに、シリコン酸化膜の膜厚自体も変
化しないで、実質的に一定となる。
の発明のゲート電極構造の形成方法によれば、シリコン
の下地上に、薄いシリコン酸化膜を設け、その上側にシ
リコン−ゲルマニウム（Ｓｉ−Ｇｅ）薄膜を設けた後、
ゲート電極となる導電性のポリＳｉ膜を形成したので、
その後の、例えば中間絶縁膜、その他の所要の熱処理が
行なわれたとしても、その熱処理時にポリＳｉ膜中に発
生した粒界はＳｉ−Ｇｅ薄膜のところで停止する。その
ため、シリコン酸化膜には、粒界は達する恐れはなく、
従って、Ｓｉ−Ｇｅ膜／シリコン酸化膜界面近傍領域に
オキサイドリッジが発生する恐れもない。そして、この
状態では、Ｓｉ−Ｇｅ膜／シリコン酸化膜界面は極めて
平坦面となるとともに、シリコン酸化膜の膜厚自体も変
化しないで、実質的に一定となる。
【００８２】その結果、このゲート電極構造を用いてＥ
ＥＰＲＯＭ等を構成するＦＥＴ等の素子を構成した場
合、ある一定の電界の下でのトンネル電流は、各素子間
でバラツキはなくなり、各素子において一定の状態を保
持させることが出来る。
ＥＰＲＯＭ等を構成するＦＥＴ等の素子を構成した場
合、ある一定の電界の下でのトンネル電流は、各素子間
でバラツキはなくなり、各素子において一定の状態を保
持させることが出来る。
【００８３】また、ポリＳｉ膜形成後の熱処理を高温で
行なうことが出来るので、ポリＳｉ膜の不純物の活性化
も充分に図れ、従って、ポリＳｉ膜自体の低抵抗化を図
ることができ、よって、良好なゲート電極例えばフロー
ティングゲートとして形成出来る。
行なうことが出来るので、ポリＳｉ膜の不純物の活性化
も充分に図れ、従って、ポリＳｉ膜自体の低抵抗化を図
ることができ、よって、良好なゲート電極例えばフロー
ティングゲートとして形成出来る。
【図１】（Ａ）〜（Ｄ）は、この発明のゲート電極構造
の形成方法の一実施例の説明に供する工程図である。
の形成方法の一実施例の説明に供する工程図である。
【図２】この発明のゲート電極構造の形成方法の一実施
例の説明に供する熱サイクル図である。
例の説明に供する熱サイクル図である。
【図３】この発明のゲート電極構造の形成方法の一実施
例を実施するための装置の要部を概略的に示す断面図で
ある。
例を実施するための装置の要部を概略的に示す断面図で
ある。
【図４】この発明のゲート電極構造の形成方法の一実施
例を実施するための装置の全体構成を概略的に示す図で
ある。
例を実施するための装置の全体構成を概略的に示す図で
ある。
【図５】この発明の効果の説明に供する図である。
【図６】（Ａ）および（Ｂ）は、従来技術の説明に供す
る図である。
る図である。
１０：反応炉 １０ａ：本体 １０ｂ：蓋部材 １０ｃ：昇降部材 １２：排気手段 １２ａ：ターボ分子ポンプ １２ｂ：ドライポンプ １４：ガス供給部 １４ａ：酸化性ガス源（例えば、Ｏ2 ガス源） １４ｂ：反応性ガス源（例えば、ＳｉＨ4 ガス源） １４ｃ：反応性ガス源（例えば、ＧｅＨ4 ガス源） １４ｄ：反応性ガス源（例えば、ＰＨ3 またはＡｓＨ3
ガス源） １６：加熱部 １６ａ：赤外線ランプ １６ｂ：支持部材 １８：基板 ２０：支持体 ２２：昇降装置 ２４：気密保持部材 ２６：温度測定手段 ２８：ガス供給管 ３０：排気管 ３２ａ〜３２ｄ：真空計 ３４、３６ａ〜３６ｆ、３８、４０、４４、４６ａ〜４
６ｄ、４８ａ、４８ｂ：バルブ ５０ａ、５０ｂ：ガス流量コントローラ １００：Ｓｉ基板 １１２：ＳｉＯ2 膜 １１４：Ｓｉ−Ｇｅ膜 １１６：ポリＳｉ膜 １２０：粒界。
ガス源） １６：加熱部 １６ａ：赤外線ランプ １６ｂ：支持部材 １８：基板 ２０：支持体 ２２：昇降装置 ２４：気密保持部材 ２６：温度測定手段 ２８：ガス供給管 ３０：排気管 ３２ａ〜３２ｄ：真空計 ３４、３６ａ〜３６ｆ、３８、４０、４４、４６ａ〜４
６ｄ、４８ａ、４８ｂ：バルブ ５０ａ、５０ｂ：ガス流量コントローラ １００：Ｓｉ基板 １１２：ＳｉＯ2 膜 １１４：Ｓｉ−Ｇｅ膜 １１６：ポリＳｉ膜 １２０：粒界。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/8247 H01L 27/115 H01L 29/788 H01L 29/792 H01L 29/88
Claims (8)
- 【請求項１】 同一の反応炉内でＳｉの下地上にＳｉ酸
化膜を介在させて導電性ポリＳｉ層のゲート電極を形成
するに当り、 （ａ）酸化性ガス雰囲気中で、Ｓｉの下地の加熱処理を
行なって、該Ｓｉの下地表面に薄いＳｉ酸化膜を形成す
る工程と、 （ｂ）続いて、Ｓｉ含有反応性ガスおよびＧｅ含有反応
性ガスの第１混合ガス雰囲気中で、加熱処理を行なっ
て、前記Ｓｉ酸化膜上に薄いＳｉ−Ｇｅ膜を形成する工
程と、 （ｃ）その後、Ｓｉ含有反応性ガスおよび導電性決定の
ための不純物含有反応性ガスの第２混合ガス雰囲気中
で、加熱処理を行なって、前記Ｓｉ−Ｇｅ膜上に導電性
ポリＳｉ層を形成する工程とを含むことを特徴とするゲ
ート電極構造の形成方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載のそれぞれの前記Ｓｉ含
有反応性ガスをシラン系（Ｓｉm Ｈn ：但し、ｍおよび
ｎは１以上の整数）ガスとし、および、前記Ｇｅ含有反
応性ガスをゲルマン系（Ｇｅm Ｈn：但し、ｍおよびｎ
は１以上の整数）ガスとすることを特徴とするゲート電
極構造の形成方法。 - 【請求項３】 請求項１に記載の前記不純物含有反応性
ガスをホスフィン（ＰＨ3 ）ガスまたはアルシン（Ａｓ
Ｈ3 ）ガスとすることを特徴とするゲート電極構造の形
成方法。 - 【請求項４】 請求項１に記載の前記導電性ポリＳｉ層
をｎ導電型層とすることを特徴とするゲート電極構造の
形成方法。 - 【請求項５】 請求項１に記載の前記Ｓｉ酸化膜をＳｉ
Ｏ2 膜とすることを特徴とするゲート電極構造の形成方
法。 - 【請求項６】 請求項１に記載の前記Ｓｉ−Ｇｅ膜を、
導電性を与える不純物を含まない、ノンドープ状態にあ
る膜とすることを特徴とするゲート電極構造の形成方
法。 - 【請求項７】 請求項１に記載の前記Ｓｉ−Ｇｅ膜の組
成をＳｉ1-X ＧｅX （但し、ｘは０＜ｘ＜１の範囲内の
任意の値）とすることを特徴とするゲート電極構造の形
成方法。 - 【請求項８】 請求項１に記載のそれぞれの前記加熱処
理を全て赤外線照射で行うことを特徴とするゲート電極
構造の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3235224A JP2966157B2 (ja) | 1991-09-17 | 1991-09-17 | ゲート電極構造の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3235224A JP2966157B2 (ja) | 1991-09-17 | 1991-09-17 | ゲート電極構造の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0575136A JPH0575136A (ja) | 1993-03-26 |
| JP2966157B2 true JP2966157B2 (ja) | 1999-10-25 |
Family
ID=16982923
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3235224A Expired - Fee Related JP2966157B2 (ja) | 1991-09-17 | 1991-09-17 | ゲート電極構造の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2966157B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998013880A1 (en) * | 1996-09-25 | 1998-04-02 | Advanced Micro Devices, Inc. | POLY-Si/POLY-SiGe GATE FOR CMOS DEVICES |
| US6030874A (en) * | 1997-01-21 | 2000-02-29 | Texas Instruments Incorporated | Doped polysilicon to retard boron diffusion into and through thin gate dielectrics |
| FR2775119B1 (fr) * | 1998-02-19 | 2000-04-07 | France Telecom | Procede pour limiter l'interdiffusion dans un dispositif semi-conducteur a grille composite si/si 1-x ge x, o inferieur a x inferieur ou egal a 1. |
| KR100451039B1 (ko) * | 2000-12-20 | 2004-10-02 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 게이트 전극 방법 |
| US6667525B2 (en) * | 2002-03-04 | 2003-12-23 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor device having hetero grain stack gate |
| JP5164405B2 (ja) * | 2006-03-21 | 2013-03-21 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 不揮発性半導体記憶装置 |
-
1991
- 1991-09-17 JP JP3235224A patent/JP2966157B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0575136A (ja) | 1993-03-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3507072B2 (ja) | 化学気相推積装置及び半導体膜形成方法と薄膜半導体装置の製造方法 | |
| JPH04207024A (ja) | 成膜方法 | |
| US5009926A (en) | Method of forming an insulating film | |
| US5500388A (en) | Heat treatment process for wafers | |
| JP4979578B2 (ja) | 単一ウエハチャンバを用いたナノ結晶シリコンの堆積 | |
| JP2966157B2 (ja) | ゲート電極構造の形成方法 | |
| KR100291234B1 (ko) | 다결정실리콘의형성방법및형성장치 | |
| JP2564482B2 (ja) | 堆積膜形成装置 | |
| JP2775563B2 (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| US6514803B1 (en) | Process for making an amorphous silicon thin film semiconductor device | |
| JP3214505B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH0669195A (ja) | 絶縁膜形成方法 | |
| JP3494467B2 (ja) | 半導体薄膜の形成方法 | |
| JPH07153695A (ja) | 成膜方法 | |
| JPH04257225A (ja) | 絶縁膜形成方法 | |
| JPH0374839A (ja) | ３―５族化合物半導体層の形成方法 | |
| JPH0418728A (ja) | 絶縁膜形成方法 | |
| JPH05109630A (ja) | 半導体薄膜の形成方法 | |
| JPH03244125A (ja) | 絶縁膜形成方法 | |
| JPH05304146A (ja) | 絶縁膜形成方法 | |
| JP2008171958A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH0645257A (ja) | 半導体薄膜形成方法 | |
| JPH05326419A (ja) | 半導体薄膜の形成方法 | |
| JPH05218014A (ja) | 絶縁膜の形成方法 | |
| JPH0669131A (ja) | 半導体薄膜形成方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990803 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070813 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080813 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080813 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090813 Year of fee payment: 10 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090813 Year of fee payment: 10 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |