JPH0752772B2 - 半導体装置の製法 - Google Patents
半導体装置の製法Info
- Publication number
- JPH0752772B2 JPH0752772B2 JP61279378A JP27937886A JPH0752772B2 JP H0752772 B2 JPH0752772 B2 JP H0752772B2 JP 61279378 A JP61279378 A JP 61279378A JP 27937886 A JP27937886 A JP 27937886A JP H0752772 B2 JPH0752772 B2 JP H0752772B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon nitride
- nitride film
- content
- film
- hydrogen
- 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
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 5
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 28
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 15
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 7
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 5
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 21
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 17
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 17
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 16
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 12
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 11
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 10
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 9
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 9
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 7
- 230000001603 reducing effect Effects 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 4
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 4
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 4
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000005360 phosphosilicate glass Substances 0.000 description 3
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 229910021364 Al-Si alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003902 SiCl 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Substances N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 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
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/314—Inorganic layers
- H01L21/318—Inorganic layers composed of nitrides
- H01L21/3185—Inorganic layers composed of nitrides of siliconnitrides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
- H01L23/29—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the material, e.g. carbon
- H01L23/291—Oxides or nitrides or carbides, e.g. ceramics, glass
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
- H01L23/31—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
- H01L23/3157—Partial encapsulation or coating
- H01L23/3171—Partial encapsulation or coating the coating being directly applied to the semiconductor body, e.g. passivation layer
-
- 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
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
- H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
- H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
- H01L21/02164—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material being a silicon oxide, e.g. SiO2
-
- 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
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
- H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
- H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
- H01L21/0217—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material being a silicon nitride not containing oxygen, e.g. SixNy or SixByNz
-
- 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
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
- H01L21/02205—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition
- H01L21/02208—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition the precursor containing a compound comprising Si
- H01L21/02211—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition the precursor containing a compound comprising Si the compound being a silane, e.g. disilane, methylsilane or chlorosilane
-
- 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
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
- H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
- H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
- H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
- H01L21/02274—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition in the presence of a plasma [PECVD]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S148/00—Metal treatment
- Y10S148/114—Nitrides of silicon
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S438/00—Semiconductor device manufacturing: process
- Y10S438/958—Passivation layer
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、絶縁ゲート電界効果トランジスタを有する
集積回路装置(以下MOS型ICと称する)のような半導体
装置の製法に関し、特にゲート絶縁膜へのホットキャリ
ア注入に基づく特性劣化を低減するための技術に関する
ものである。
集積回路装置(以下MOS型ICと称する)のような半導体
装置の製法に関し、特にゲート絶縁膜へのホットキャリ
ア注入に基づく特性劣化を低減するための技術に関する
ものである。
[発明の概要] この発明は、MOS型ICの表面をおおう絶縁膜として、例
えばECR(電子サイクロトロン共鳴)プラズマCVD(化学
気相堆積)法により形成されたシリコン結合水素(Si−
H)含有量の少ない(5×1021[個/cm3]以下)のシ
リコンナイトライド膜を用いたことによりゲート絶縁膜
へのホットキャリア注入によるトランジスタ特性の劣化
を低減するようにしたものである。
えばECR(電子サイクロトロン共鳴)プラズマCVD(化学
気相堆積)法により形成されたシリコン結合水素(Si−
H)含有量の少ない(5×1021[個/cm3]以下)のシ
リコンナイトライド膜を用いたことによりゲート絶縁膜
へのホットキャリア注入によるトランジスタ特性の劣化
を低減するようにしたものである。
[従来の技術] 従来、微細化されたMOS型IC(MOS型LSI)にあっては、
ドレイン近傍での電界集中によりゲート絶縁膜中にホッ
トキャリアが注入されるため素子特性が劣化することが
知られている。
ドレイン近傍での電界集中によりゲート絶縁膜中にホッ
トキャリアが注入されるため素子特性が劣化することが
知られている。
また、この種のMOS型ICにおいて、高周波プラズマCVD法
で形成したシリコンナイトライド膜を表面に保護膜とし
て用いることも知られている。
で形成したシリコンナイトライド膜を表面に保護膜とし
て用いることも知られている。
[発明が解決しようとする問題点] 上記のように高周波プラズマCVD法で形成したシリコン
ナイトライド膜を表面の保護膜として用いた場合、熱CV
D法で形成したPSG(リンケイ酸ガラス)膜を用いた場合
と比較すると、耐湿性が向上する利点はあるが、ホット
キャリア注入に基づく特性劣化が顕著になるという問題
点があった。
ナイトライド膜を表面の保護膜として用いた場合、熱CV
D法で形成したPSG(リンケイ酸ガラス)膜を用いた場合
と比較すると、耐湿性が向上する利点はあるが、ホット
キャリア注入に基づく特性劣化が顕著になるという問題
点があった。
通常、高周波プラズマCVD法でシリコンナイトライド膜
を形成する際には、原料ガスとしてSiH4及びNH3が用い
られる。このため、形成されたシリンコンナイトライド
膜中には、多く(20〜30[atom%])の水素が含まれて
いる。そこで、このようなシリコンナイトライド膜中の
水素がゲート絶縁膜中に拡散してホットキャリアと反応
することにより固定電荷や界面準位が形成されるため特
性劣化が顕著になるものと考えられている。
を形成する際には、原料ガスとしてSiH4及びNH3が用い
られる。このため、形成されたシリンコンナイトライド
膜中には、多く(20〜30[atom%])の水素が含まれて
いる。そこで、このようなシリコンナイトライド膜中の
水素がゲート絶縁膜中に拡散してホットキャリアと反応
することにより固定電荷や界面準位が形成されるため特
性劣化が顕著になるものと考えられている。
シリコンナイトライド膜中の水素含有量を減らすための
方法として、(1)シリコンナイトライド膜を高温で形
成するか又は形成後高温で熱処理する、(2)NH3ガス
の代りにN2ガスを用いる、(3)NH3ガスの代りにN2ガ
スを用い且つSiH4ガスの代りにSiF4、SiCl4のような水
素を含まないガスを用いる等の方法が考えられる。
方法として、(1)シリコンナイトライド膜を高温で形
成するか又は形成後高温で熱処理する、(2)NH3ガス
の代りにN2ガスを用いる、(3)NH3ガスの代りにN2ガ
スを用い且つSiH4ガスの代りにSiF4、SiCl4のような水
素を含まないガスを用いる等の方法が考えられる。
しかしながら、(1)の方法によると、Al又はAl合金か
らなる配線層を損なわないように約450℃以下に温度条
件を設定する必要があるため、水素含有量は15[atom
%]程度までしか低減できず、十分でない。また、
(2)の方法でも、15[atom%]程度までしか低減でき
ず、不十分である。さらに、(3)の方法によると、原
料ガス中に水素が含まれていないので、殆ど水素を含ま
ないシリコンナイトライド膜が得られるが、このシリコ
ンナイトライド膜にはフッ素又は塩素が含まれており、
これがAl等からなる配線層を腐食するという問題があ
る。
らなる配線層を損なわないように約450℃以下に温度条
件を設定する必要があるため、水素含有量は15[atom
%]程度までしか低減できず、十分でない。また、
(2)の方法でも、15[atom%]程度までしか低減でき
ず、不十分である。さらに、(3)の方法によると、原
料ガス中に水素が含まれていないので、殆ど水素を含ま
ないシリコンナイトライド膜が得られるが、このシリコ
ンナイトライド膜にはフッ素又は塩素が含まれており、
これがAl等からなる配線層を腐食するという問題があ
る。
[問題点を解決するための手段] この発明の目的は、配線層を損うことなくホットキャリ
ア注入に基づく特性劣化を低減することにある。
ア注入に基づく特性劣化を低減することにある。
この発明は、半導体基板の表面に絶縁ゲート電界効果ト
ランジスタを形成し、このトランジスタの表面をシリコ
ンナイトライド膜で被覆することを含む半導体装置の製
法において、前記シリコンナイトライド膜を、シリコン
結合水素含有量5×1021[個/cm3]以下となるように
電子サイクロトロン共鳴プラズマ化学気相堆積法により
形成することを特徴とするものである。
ランジスタを形成し、このトランジスタの表面をシリコ
ンナイトライド膜で被覆することを含む半導体装置の製
法において、前記シリコンナイトライド膜を、シリコン
結合水素含有量5×1021[個/cm3]以下となるように
電子サイクロトロン共鳴プラズマ化学気相堆積法により
形成することを特徴とするものである。
[作 用] 発明者の研究によれば、ホットキャリア注入に基づく特
性劣化にとって問題となるのは、シリコンナイトライド
膜中の水素のうち、窒素と結合した水素(N−H)では
なく、シリコンと結合した水素(Si−H)であることが
判明した。これは、N−H結合に比べてSi−H結合の方
が結合力が弱く、トランジスタの動作条件下で容易に水
素がシリコンから解離することによるものと推測され
る。そこで、シリコンナイトライド膜中のSi−H含有量
を低減すれば、ホットキャリア注入に基づく特性劣化を
低減できることになり、実際上、Si−H含有量を5×10
21[個/cm3]以下に設定すれば十分な特性劣化低減効
果が得られることがわかった。
性劣化にとって問題となるのは、シリコンナイトライド
膜中の水素のうち、窒素と結合した水素(N−H)では
なく、シリコンと結合した水素(Si−H)であることが
判明した。これは、N−H結合に比べてSi−H結合の方
が結合力が弱く、トランジスタの動作条件下で容易に水
素がシリコンから解離することによるものと推測され
る。そこで、シリコンナイトライド膜中のSi−H含有量
を低減すれば、ホットキャリア注入に基づく特性劣化を
低減できることになり、実際上、Si−H含有量を5×10
21[個/cm3]以下に設定すれば十分な特性劣化低減効
果が得られることがわかった。
このようなSi−H含有量のシリコンナイトライド膜は、
ECRプラズマCVD法によって簡単に得ることができる。
ECRプラズマCVD法によって簡単に得ることができる。
[実施例] 第1図は、この発明の一実施例によるMOS型ICのトラン
ジスタ部の断面構造を示すものであり、この例では、ト
ランジスタ部をNチャンネル絶縁ゲート電界効果トラン
ジスタからなっている。
ジスタ部の断面構造を示すものであり、この例では、ト
ランジスタ部をNチャンネル絶縁ゲート電界効果トラン
ジスタからなっている。
例えばシリコンからなるP型半導体基板の表面には、周
知の選択酸化法によりシリコンオキサイドからなるフィ
ールド絶縁膜12が形成される。このフィールド絶縁膜12
は、トランジスタ配置用の開口部を有し、この開口部内
の基板表面部分には、薄いシリコンオキサイド膜を熱酸
化法で形成した後その上にポリシリコン膜を熱酸化法で
形成した後その上にポリシリコン層を堆積してから所望
のゲートパターンに従ってポリシリコン層及びシリコン
オキサイド膜をパターニングすることにより、シリコン
オキサイドからなるゲート絶縁膜14及びポリシリコンか
らなるゲート電極層16が形成される。
知の選択酸化法によりシリコンオキサイドからなるフィ
ールド絶縁膜12が形成される。このフィールド絶縁膜12
は、トランジスタ配置用の開口部を有し、この開口部内
の基板表面部分には、薄いシリコンオキサイド膜を熱酸
化法で形成した後その上にポリシリコン膜を熱酸化法で
形成した後その上にポリシリコン層を堆積してから所望
のゲートパターンに従ってポリシリコン層及びシリコン
オキサイド膜をパターニングすることにより、シリコン
オキサイドからなるゲート絶縁膜14及びポリシリコンか
らなるゲート電極層16が形成される。
ゲート電極層16の両側には、この電極層16及びゲート絶
縁膜14の積層とフィールド絶縁膜12とをマスクとしてリ
ン(又はヒ素)を選択的にイオン注入することによりゲ
ート電極層16にセルファラインされたN+型ソース領域18
及びN+型ドレイン領域20が形成される。
縁膜14の積層とフィールド絶縁膜12とをマスクとしてリ
ン(又はヒ素)を選択的にイオン注入することによりゲ
ート電極層16にセルファラインされたN+型ソース領域18
及びN+型ドレイン領域20が形成される。
基板上面には、例えばCVD法によりPSGからなる層間絶縁
膜22が形成され、この層間絶縁膜22には、ソース用及び
ドレイン用のコンタクト孔が設けられる。そして、スパ
ッタ法等によりAl又はAl−Si合金を基板上面に被着した
後所望の配線パターンに従って被着金属をパターニング
することによりソース配線層24及びドレイン配線層26が
形成される。
膜22が形成され、この層間絶縁膜22には、ソース用及び
ドレイン用のコンタクト孔が設けられる。そして、スパ
ッタ法等によりAl又はAl−Si合金を基板上面に被着した
後所望の配線パターンに従って被着金属をパターニング
することによりソース配線層24及びドレイン配線層26が
形成される。
層間絶縁22上には、配線層24及び26をおおうようにして
シリコンナイトライドからなる保護膜28が形成される。
保護膜28としてのシリコンナイトライド膜は、その中の
Si−H含有量が5×1021[個/cm3]以下となるようにE
CRプラズマCVD法によって形成される。
シリコンナイトライドからなる保護膜28が形成される。
保護膜28としてのシリコンナイトライド膜は、その中の
Si−H含有量が5×1021[個/cm3]以下となるようにE
CRプラズマCVD法によって形成される。
上記した構成において、トランジスタの動作時には、ド
レイン領域20のゲート近傍部分に電界が集中することに
よりチャンネル領域からゲート絶縁膜14にホットキャリ
アが注入されることがある。注入されたホットキャリア
は、しきい値電圧の変動等の特性劣化を生じさせるもの
であるが、これと保護膜28から拡散してきた水素とが反
応すると特性劣化が顕著となる。しかしながら、この発
明によれば、保護膜28中のSi−H含有量を低く抑えたの
で、ゲート絶縁膜14に達する水素の量が少なく、この結
果として特性劣化低減効果が得られるものである。
レイン領域20のゲート近傍部分に電界が集中することに
よりチャンネル領域からゲート絶縁膜14にホットキャリ
アが注入されることがある。注入されたホットキャリア
は、しきい値電圧の変動等の特性劣化を生じさせるもの
であるが、これと保護膜28から拡散してきた水素とが反
応すると特性劣化が顕著となる。しかしながら、この発
明によれば、保護膜28中のSi−H含有量を低く抑えたの
で、ゲート絶縁膜14に達する水素の量が少なく、この結
果として特性劣化低減効果が得られるものである。
第2図は、特性劣化のSi−H含有量依存性を示すもの
で、横軸は保護膜28としてのシリコンナイトライド膜中
のSi−H含有量を示し、縦軸はドレイン電流Idが10
[%]減少するまでのストレス時間を示す。ストレス印
加は、チャンネル幅W=50[μm]、チャンネル長L=
1.4[μm]のトランジスタにおいて、ドレイン電圧VD
=7[V]、ゲート電圧VG=3.2[V]の条件で行なっ
た。
で、横軸は保護膜28としてのシリコンナイトライド膜中
のSi−H含有量を示し、縦軸はドレイン電流Idが10
[%]減少するまでのストレス時間を示す。ストレス印
加は、チャンネル幅W=50[μm]、チャンネル長L=
1.4[μm]のトランジスタにおいて、ドレイン電圧VD
=7[V]、ゲート電圧VG=3.2[V]の条件で行なっ
た。
第2図によれば、Si−H含有量が多いほどId(VD=0.1
[V]、VG=3[V]で測定)の10[%]減少までの時
間が短いのに対し、Si−H含有量が5×1021[個/c
m3]以下になると、Idの10[%]減少までの時間が一定
の高い値(約3×105[sec]を示すことがわかる。
[V]、VG=3[V]で測定)の10[%]減少までの時
間が短いのに対し、Si−H含有量が5×1021[個/c
m3]以下になると、Idの10[%]減少までの時間が一定
の高い値(約3×105[sec]を示すことがわかる。
第3図は、種々の保護膜による特性劣化を示すもので、
横軸はストレス時間を示し、縦軸はIdの減少率を示す。
同図において、破線Aは、高周波プラズマCVD法で形成
したシリコンナイトライド膜を保護膜28として用いた場
合であり、従来例に相当する。また、実線Bは、ECRプ
ラズマCVD法によりSi−H含有量が5×1021[個/cm3]
となるように形成したシリコンナイトライド膜を保護膜
28として用いた場合であり、いわば目標値に相当する。
この線Cの場合は、耐湿性は劣るが、線Aの場合よりホ
ットキャリア注入に基づく特性劣化は少ない。
横軸はストレス時間を示し、縦軸はIdの減少率を示す。
同図において、破線Aは、高周波プラズマCVD法で形成
したシリコンナイトライド膜を保護膜28として用いた場
合であり、従来例に相当する。また、実線Bは、ECRプ
ラズマCVD法によりSi−H含有量が5×1021[個/cm3]
となるように形成したシリコンナイトライド膜を保護膜
28として用いた場合であり、いわば目標値に相当する。
この線Cの場合は、耐湿性は劣るが、線Aの場合よりホ
ットキャリア注入に基づく特性劣化は少ない。
第3図によれば、この発明による線Bの場合には、ほぼ
線Cの場合に匹敵する特性劣化低減効果が得られること
がわかる。
線Cの場合に匹敵する特性劣化低減効果が得られること
がわかる。
第4図は、ECRプラズマCVDにおけるSi−H含有量の圧力
依存性を示すもので、横軸がCVD処理時の反応室の圧力
を示し、縦軸がシリコンナイトライド膜中のSi−H含有
量を示す。この場合、原料ガスとしてSiH4及びN2を用い
たものであるが、圧力を約8×10-3[Torr]以下に設定
すれば、5×1021[個/cm3]以下のSi−H含有量が得
られることがわかる。このように低圧下でECRプラズマC
VD処理を行なうとSi−H含有量の少ないシリコンナイト
ライド膜が得られるのは、低圧にすることでイオン衝撃
効果が増し、結合力の弱いSi−Hが安定に存在できない
ためであると推測される。
依存性を示すもので、横軸がCVD処理時の反応室の圧力
を示し、縦軸がシリコンナイトライド膜中のSi−H含有
量を示す。この場合、原料ガスとしてSiH4及びN2を用い
たものであるが、圧力を約8×10-3[Torr]以下に設定
すれば、5×1021[個/cm3]以下のSi−H含有量が得
られることがわかる。このように低圧下でECRプラズマC
VD処理を行なうとSi−H含有量の少ないシリコンナイト
ライド膜が得られるのは、低圧にすることでイオン衝撃
効果が増し、結合力の弱いSi−Hが安定に存在できない
ためであると推測される。
このようにしてECRプラズマCVD法により得られたシリコ
ンナイトライド膜には、水素が存在するとしても殆どが
N−Hの形で存在する。このN−H結合は安定であり、
トランジスタの動作条件下では水素が容易に解離しな
い。従って、このようなシリコンナイトライド膜は、ホ
ットキャリア注入に基づく特性劣化を効果的に低減しう
るものである。
ンナイトライド膜には、水素が存在するとしても殆どが
N−Hの形で存在する。このN−H結合は安定であり、
トランジスタの動作条件下では水素が容易に解離しな
い。従って、このようなシリコンナイトライド膜は、ホ
ットキャリア注入に基づく特性劣化を効果的に低減しう
るものである。
[発明の効果] 以上のように、この発明によれば、ゲート部をおおうシ
リコンナイトライド膜中のSi−H含有量を低減すること
によりホットキャリア注入に基づく特性劣化を低減した
ので、配線層を害するような組成のシリコンナイトライ
ド膜を用いたり、シリコンナイトライド膜とゲート絶縁
膜との間に水素拡散防止用の絶縁膜を介在させたりする
必要がなく、低コストで高信頼なMOS型ICを実現できる
効果がある。
リコンナイトライド膜中のSi−H含有量を低減すること
によりホットキャリア注入に基づく特性劣化を低減した
ので、配線層を害するような組成のシリコンナイトライ
ド膜を用いたり、シリコンナイトライド膜とゲート絶縁
膜との間に水素拡散防止用の絶縁膜を介在させたりする
必要がなく、低コストで高信頼なMOS型ICを実現できる
効果がある。
その上、Si−H含有量の少ないシリコンナイトライド膜
をECRプラズマCVD法によって形成するので、圧力その他
の条件を適宜設定するたけで熱処理等の追加工程を要せ
ず簡単に特性劣化低減効果が得られる利点もある。
をECRプラズマCVD法によって形成するので、圧力その他
の条件を適宜設定するたけで熱処理等の追加工程を要せ
ず簡単に特性劣化低減効果が得られる利点もある。
第1図は、この発明の一実施例によるMOS型ICのトラン
ジスタ部を示す断面図、 第2図は、特性劣化のSi−H含有量依存性を示すグラ
フ、 第3図は種々の保護膜による特性劣化を示すグラフ、 第4図は、ECRプラズマCVDにおけるSi−H含有量の圧力
依存性を示すグラフである。 10……半導体基板、12……フィールド絶縁膜、14……ゲ
ート絶縁膜、16……ゲート電極層、18……ソース領域、
20……ドレイン領域、22……層間絶縁膜、24……ソース
配線層、26……ドレイン配線層、28……保護膜。
ジスタ部を示す断面図、 第2図は、特性劣化のSi−H含有量依存性を示すグラ
フ、 第3図は種々の保護膜による特性劣化を示すグラフ、 第4図は、ECRプラズマCVDにおけるSi−H含有量の圧力
依存性を示すグラフである。 10……半導体基板、12……フィールド絶縁膜、14……ゲ
ート絶縁膜、16……ゲート電極層、18……ソース領域、
20……ドレイン領域、22……層間絶縁膜、24……ソース
配線層、26……ドレイン配線層、28……保護膜。
Claims (1)
- 【請求項1】半導体基板の表面に絶縁ゲート電界効果ト
ランジスタを形成し、このトランジスタの表面をシリコ
ンナイトライド膜で被覆することを含む半導体装置の製
法において、 前記シリコンナイトライド膜を、シリコン結合水素含有
量5×1021[個/cm3]以下となるように電子サイクロ
トロン共鳴プラズマ化学気相堆積法により形成すること
を特徴とする半導体装置の製法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61279378A JPH0752772B2 (ja) | 1986-11-22 | 1986-11-22 | 半導体装置の製法 |
EP19870117110 EP0269008A3 (en) | 1986-11-22 | 1987-11-19 | Semiconductor device with improved passivation film and process of fabrication thereof |
US07/123,566 US4866003A (en) | 1986-11-22 | 1987-11-20 | Plasma vapor deposition of an improved passivation film using electron cyclotron resonance |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61279378A JPH0752772B2 (ja) | 1986-11-22 | 1986-11-22 | 半導体装置の製法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63132434A JPS63132434A (ja) | 1988-06-04 |
JPH0752772B2 true JPH0752772B2 (ja) | 1995-06-05 |
Family
ID=17610308
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61279378A Expired - Fee Related JPH0752772B2 (ja) | 1986-11-22 | 1986-11-22 | 半導体装置の製法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4866003A (ja) |
EP (1) | EP0269008A3 (ja) |
JP (1) | JPH0752772B2 (ja) |
Families Citing this family (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5264724A (en) * | 1989-02-13 | 1993-11-23 | The University Of Arkansas | Silicon nitride for application as the gate dielectric in MOS devices |
JPH02234430A (ja) * | 1989-03-08 | 1990-09-17 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
CA2100065A1 (en) * | 1991-01-30 | 1992-07-31 | Nang Tri Tran | Polysilicon thin film transistor |
US5254480A (en) | 1992-02-20 | 1993-10-19 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Process for producing a large area solid state radiation detector |
US5332689A (en) * | 1993-02-17 | 1994-07-26 | Micron Technology, Inc. | Method for depositing low bulk resistivity doped films |
DE69434606T8 (de) | 1993-08-05 | 2007-05-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., Kadoma | Halbleiterbauelement mit Kondensator und dessen Herstellungsverfahren |
US5633202A (en) * | 1994-09-30 | 1997-05-27 | Intel Corporation | High tensile nitride layer |
JPH0982588A (ja) * | 1995-09-12 | 1997-03-28 | Denso Corp | 窒化物の直接接合方法及びその直接接合物 |
JP3432997B2 (ja) * | 1996-04-23 | 2003-08-04 | 株式会社東芝 | 半導体装置に使用する絶縁膜 |
JP2000311992A (ja) * | 1999-04-26 | 2000-11-07 | Toshiba Corp | 不揮発性半導体記憶装置およびその製造方法 |
US6228777B1 (en) | 1999-06-08 | 2001-05-08 | Intel Corporation | Integrated circuit with borderless contacts |
JP2002343962A (ja) * | 2001-05-15 | 2002-11-29 | Hitachi Ltd | 半導体集積回路装置およびその製造方法 |
RU2216818C1 (ru) * | 2003-01-28 | 2003-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ЭпиЛаб" | Эцр-плазменный источник для обработки полупроводниковых структур, способ обработки полупроводниковых структур, способ изготовления полупроводниковых приборов и интегральных схем (варианты), полупроводниковый прибор или интегральная схема (варианты) |
US7382421B2 (en) * | 2004-10-12 | 2008-06-03 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Thin film transistor with a passivation layer |
JP4894752B2 (ja) * | 2005-01-28 | 2012-03-14 | 日本電気株式会社 | 半導体受光素子及びその製造方法 |
US7541015B2 (en) | 2005-11-25 | 2009-06-02 | Vesta Research, Ltd. | Process for producing a silicon nitride compound |
US8450750B2 (en) * | 2010-01-27 | 2013-05-28 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Silicon carbide semiconductor device and method of manufacturing thereof |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5519850A (en) * | 1978-07-31 | 1980-02-12 | Hitachi Ltd | Semiconductor |
CA1159012A (en) * | 1980-05-02 | 1983-12-20 | Seitaro Matsuo | Plasma deposition apparatus |
US4564997A (en) * | 1981-04-21 | 1986-01-21 | Nippon-Telegraph And Telephone Public Corporation | Semiconductor device and manufacturing process thereof |
JPS57176746A (en) * | 1981-04-21 | 1982-10-30 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Semiconductor integrated circuit and manufacture thereof |
JPH0635323B2 (ja) * | 1982-06-25 | 1994-05-11 | 株式会社日立製作所 | 表面処理方法 |
JPS5946648A (ja) * | 1982-09-10 | 1984-03-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | メンブレンの製造方法 |
JPS60107841A (ja) * | 1983-11-16 | 1985-06-13 | Hitachi Ltd | 窒化シリコン膜の形成方法 |
JPS60214532A (ja) * | 1984-04-11 | 1985-10-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | パタ−ン形成方法 |
JPS61154171A (ja) * | 1984-12-27 | 1986-07-12 | Toshiba Corp | 絶縁ゲ−ト型電界効果半導体装置 |
-
1986
- 1986-11-22 JP JP61279378A patent/JPH0752772B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1987
- 1987-11-19 EP EP19870117110 patent/EP0269008A3/en not_active Ceased
- 1987-11-20 US US07/123,566 patent/US4866003A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US4866003A (en) | 1989-09-12 |
JPS63132434A (ja) | 1988-06-04 |
EP0269008A2 (en) | 1988-06-01 |
EP0269008A3 (en) | 1991-01-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7396748B2 (en) | Semiconductor device includes gate insulating film having a high dielectric constant | |
KR100563748B1 (ko) | 반도체소자의제조방법 | |
JPH0752772B2 (ja) | 半導体装置の製法 | |
US5670432A (en) | Thermal treatment to form a void free aluminum metal layer for a semiconductor device | |
JP3626773B2 (ja) | 半導体デバイスの導電層、mosfet及びそれらの製造方法 | |
US6143632A (en) | Deuterium doping for hot carrier reliability improvement | |
US6624090B1 (en) | Method of forming plasma nitrided gate dielectric layers | |
JPH10199881A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JP2001237418A (ja) | Mosトランジスタの製造方法 | |
JP3125781B2 (ja) | 半導体装置の製法 | |
US6271594B1 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
JP2740722B2 (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
JP2914282B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JP2937886B2 (ja) | 半導体素子の層間絶縁膜形成方法 | |
JPS5817673A (ja) | 電界効果トランジスタ | |
JP2621327B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JPH118234A (ja) | 半導体装置 | |
KR100358128B1 (ko) | 게이트전극형성방법 | |
JPH09213942A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
JP2003258246A (ja) | 電界効果トランジスタの製造方法 | |
JPH06163522A (ja) | 半導体装置の層間絶縁膜 | |
JPH05198690A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JP2907765B6 (ja) | 半導体装置 | |
JPH08125168A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
JPH07107933B2 (ja) | ポリサイドパタ−ンの形成方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |