JPH01265568A - 半導体装置の製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野〕 本発明は多結晶シリコンをチャネル部の一部に含み、シ
リコンとアルミニウムのコンタクトを少なくともその一
部に有する半導体装置の作成方法に関する。

［従来の技術］ 従来、チャネル部に多結晶シリコンを用いた電界効果型
トランジスタではチャネル部に流れる電流のＯＮ状態と
ＯＦＦ状態でのドレイン・ソース間電流の比が結晶シリ
コンのチャネル部を持つものに比べて数桁小さい等特性
面で問題があるため、水素プラズマ処理等による水素化
を行ない特性を改善する努力がなされてきた。水素プラ
ズマ処理を行なう場合には、３００〜５００℃くらいか
ら添加された水素がはずれ易くなることからアルミニウ
ムとシリコンのコンタクトの合金化停会ての熱処理工程
を終えた後に水素化を行なっていた。（特公昭６２−４
５７１２） ［発明が解決しようとする課題］ しかし、アルミニウムによる配線を行なった後に水素プ
ラズマ処理を行なうと、荷電の偏りによってトランジス
タがダメージを受は特性が劣化してしまい易かった。

〔課題を解決するための手段１ 本発明はゲイト絶縁層形成後、アルミニウム層形成前に
、水素、不活性ガスまたは塩素のようなハロゲン元素、
特に水素を高電圧放電、高周波またはマイクロ波エネル
ギにより励起した雰囲気の中に浸し、アルミニウム配線
を行なった後に再び励起されていない前記ガス雰囲気中
で４００℃〜５００℃、特に４５０℃くらいの熱処理を
行なうことによって、アルミニウム配線と多結晶シリコ
ンとのコンタクトの合金化と多結晶シリコンへの水素、
不活性ガスまたは塩素のようなハロゲン元素の添加を同
時に成就するものである６〔実　施　例〕 以下にその実施例に従って本発明を説明する。

第１図はＭＯ３型電界効果薄膜トランジスタの縦断面図
である。

この発明は、先ず、石英基板ｌ上に１００人〜ｌＯμｍ
の多結晶シリコン薄膜２を形成することによって成就し
た。これはシラン（Ｓ　ｉ　Ｈａ　）、ジクロールシラ
ン（ＳｉＨ＊Ｃβ２）、その他の珪化物は反応性気体と
してＯ，ｌ”ｌｏＯＴｏｒｒＣｍｍＨｇ）の圧力状態に
した上５００〜９００℃の温度で行なういわゆる減圧気
相法によった０発熱は抵抗加熱を用いたが、誘導加熱法
でもよい。

もちろん室温〜５００℃の温度でグロー放電法、スパッ
タ法または蒸着法を利用してもよい。

ホトエッチ等によるパターニングを行ない、各トランジ
スタを分離した後、熱酸化によってゲート絶縁膜３を１
００〜２０００人の厚さで形成した。このゲート絶縁膜
はスパックやＣＶＤ法等で形成してもよく、また、窒化
膜でもよい。

加えて、ゲート絶縁１１ｉ３上に２と同様な方法で多結
晶シリコン薄膜を形成しリンを拡散して電気伝導度を上
げた後、パターニングしてゲート電極４を形成した。ゲ
ート電極４はアルミニウム、モリブデンまたはタングス
テン等でも良い。

さらにイオン打ち込み法によってソース及びドレイン領
域を形成し、その上にスパッタで２００人〜１０ｕｍの
厚さの酸化珪素の層間絶縁膜５を形成した。これはＣＶ
Ｄ等の気相法で形成してもよく、また材質は窒化珪素で
もよい。

この状態で圧力０．０１〜Ｌ　ＯＯＯｍＨｇで水素、塩
素のようなハロゲン元素を励起した雰囲気中に基板を浸
した。ここではプラズマＣＶＤ装置を用いて、１〜２０
ＭＨｚの高周波をかけることによって水素ガスを励起し
た。この際基板を抵抗加熱により１００〜５００℃の温
度に保って励起した。しかし、水素原子とシリコンとの
結合は３００〜５００℃ではずれ易くなるため２５０℃
以上の高温で励起ガスによる添加を行った場合は少なく
とも基板温度が２５０℃程度に下がるまでは前記励起ガ
ス中に浸しておくほうが良い、基板温度、ガスの種類及
びガス濃度によっても変化するが、一般にある程度の時
間を経れば励起ガスによって多結晶シリコンになされた
添加は飽和の傾向を示す。ここでは２０〜２００分間励
起したガス中に基板を浸した。また、励起は高電圧放電
やマイクロ波エネルギーで行ってもよい。

その後、アルミニウム配線とのコンタクト用の穴をあけ
、スパックによってアルミニウム膜を形成しパターニン
グしてアルミニウム配線６を作った。アルミニウム膜の
形成はＥＢ等を用いた蒸着法で行ってもよい。

この状態で圧力１〜１０００ｍｍＨｇの励起していない
前記ガス雰囲気中で３００〜５００℃の熱処理を行なう
、ここでは常圧の水素ガス雰囲気中で３５０℃・６０分
の熱処理を行った。水素ガスは１〜１００％のものを用
いるが、ここでは装置の安全上の観点から１〜１０％の
水素を窒素で希釈したガスを用いた。ここで、前記のよ
うに水素原子とシリコンとの結合が切れ易くなっている
ため、できるだけ高濃度な水素雰囲気中に基板を浸した
まま室温まで基板の温度を下げるのが望ましい。

第２図は本発明を用いて三次元ＭＩＳ型電界効果トラン
ジスタを作成した実施例の断面図である。この第２図で
はひとつのＭＩＳ型電界効果トランジスタの上面に第２
のＭＩＳ型電界効果トランジスタを設け、従来の２倍以
上の高密度の集積回路（ＬＳＩ、ＶＬＳＩ）を製造しよ
うとするものである。

以下、図面に従って説明する。

半導体基板７上に酸化珪素又は窒化珪素のような絶縁Ｍ
８を１００〜２０００人の厚さで形成した。加えて半導
体等のゲイト電極９を設け、ボロン又はリンを混入させ
ることによってＰチャネル又はＮチャネルのソース・ド
レイン領域を形成させた。さらにこの上面に酸化珪素又
は窒化珪素等で厚さ１００〜２０００人の層間絶縁膜１
０を形成した。この絶縁膜１０は、上側に第２のＭＩＳ
型電界効果トランジスタを作る際の加工の容易さから上
面をできるだけ平坦にするのが望ましい。

この後、この上面に多結晶シリコン膜１１を厚さ１００
〜２０００人で形成し、さらにその上面に１００〜２０
００人の厚さの絶縁膜１２を形成し、その上面にゲイト
電極１３を設けた。更に、層間絶縁層１４を形成した後
、前記水素、不活性ガスまたは塩素のようなハロゲン元
素が励起された雰囲気の中に浸した。ここでは水素ガス
を１３．５６ＭＨｚの高周波で励起した０次にコンクク
ト用の穴を開け、アルミニウム配線１５を作製する。そ
の後、励起されていない前記水素、不活性ガスまたは塩
素のようなハロゲン元素雰囲気中でシリコンとアルミニ
ウムのコンタクトの合金化を行なった。ここでは窒素で
希釈した１０％水素ガス中に温度３００〜３８０℃で３
０〜２００分間熱処理を行ない、前記励起したガスによ
って添加された水素を逃すことなくシリコンとアルミニ
ウムのコンタクトの合金化を行なった。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明はトランジスタにダメージを
与＾ることなくチャネル部の多結晶シリコンの結晶界面
における未結合手等による再結合中心を水素、不活性ガ
スまたは塩素のようなハロゲン元素を混入することによ
って中和かつ消滅せしめ、多結晶シリコンと前記原子と
の結合をはずすことなく多結晶シリコンと配線用アルミ
ニウムとのコンタクトの合金化を行なうことによって、
半導体装置のチャネル部の高移動度化とコンタクトの低
抵抗化を同時に成就するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明をＭＯＳ型電界効果薄膜トランジスタに
応用した実施例の縦断面図である。 第２図は本発明を三次元ＭＩＳ型電界効果トランジスタ
に応用した実施例の縦断面図である。 以上 出願人　セイコーエプソン株式会社 代理人　弁理士　上　柳　雅　誉（他１名）／−Ｖｌ 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　絶縁ゲイト型電界効果トランジスタのチャネル領域の
   少なくとも一部が多結晶シリコンよりなる半導体装置作
   製方法において、前記多結晶シリコン上のゲイト絶縁層
   形成後に、水素、不活性ガスまたは塩素のようなハロゲ
   ン元素が励起された雰囲気の中に浸し、アルミニウム配
   線を行なった後に再び励起されていない前記ガス雰囲気
   中で熱処理を行なうことを特徴とする半導体装置作成方
   法。