JPH0837159A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
工程を低温下において実現できるようにする。 【構成】 半導体基板1上に250℃以下の温度下にお
いて電離放射線を照射しながら適当な機能性ガスを導入
することにより、半導体基板1上にP型不純物層30
A、シリコン単結晶膜31A、シリコン酸化膜32A、
シリコン膜33Aを順次形成する。250℃以下の温度
下において、シリコン膜33Aの上にフォトレジスト3
4を形成した後、フォトレジスト34をマスクとしてエ
ッチングして、シリコン酸化膜32Aよりなるゲート電
極33B及びシリコン酸化膜32Aよりなるゲート絶縁
膜32Bを形成し、その後、ゲート電極33Bをマスク
としてエッチングすることにより、P型不純物層30A
よりなるチャネル領域を形成する。半導体基板1上に2
50℃以下の温度下において電離放射線を照射しながら
適当な機能性ガスを導入することにより、半導体基板1
の上におけるゲート電極33Bの側方にソース・ドレイ
ン電極を形成する。
Description
関し、特に従来高温下において行なわれていた熱処理を
伴う膜形成工程を約250℃以下の低温化において実現
できる半導体装置の製造方法に関するものである。
用いられる製造装置の概略断面構造を示しており、図7
に示すように、半導体装置の製造装置は、内部が真空状
態に保持されるチャンバー50と、チャンバー50内に
設けられ半導体基板を載置保持する基板保持台52と、
チャンバー50内のガスを排気する排気系54と、所望
のイオン56を基板保持台52に向かって照射するイオ
ンガン58とを備えている。
半導体装置、例えばMOSトランジスタの製造方法の概
略について説明する。
えばシリコンよりなる半導体基板60の表面に、イオン
ガン58から所望のイオン56を吹き付けることによ
り、半導体基板60の表面に所望の不純物層62を形成
した後、該不純物層62の上にシリコン層64を成長さ
せる。
ず)に移し、所定の酸化雰囲気中における高温下におい
て半導体基板60を保持することにより、図8に示すよ
うに、シリコン層64の表面部にシリコン酸化膜66を
形成する。その後、半導体基板60をCVD装置(図示
せず)に移して、シリコン酸化膜66の上に例えばゲー
ト電極68を形成して、MOSトランジスタを完成す
る。
方法においては、電気炉内でシリコン酸化膜66を形成
する際に、半導体基板60が高温に曝されるため、前工
程で作製された不純物層62の分布例えば急峻な不純物
分布が損なわれてしまうと言う問題がある。すなわち、
半導体装置を製造する場合には、例えば純粋なシリコン
の結晶よりなる半導体基板中における所定の部位に所定
の不純物を所定量だけ添加し、その後、前記の半導体基
板に対して、いくつかの高温下におけるプロセス、例え
ば結晶よりなる膜をエピタキシャル成長させるプロセス
が必要である。
た場合の深さ方向の不純物の急峻な分布を示しており、
その後のプロセスにおいて、不純物の急峻な分布状態が
変化しないことが求められる。ところが、後工程の膜形
成プロセスにおける処理温度が高い場合には、一旦設定
された不純物の分布状態が変化し、例えば急峻な不純物
分布が損なわれるという問題がある。
温度を低くすると、良好な膜が形成されないと言う問題
もある。
不純物層の分布状態の変化以外にも、例えば前工程にお
いて形成された酸化物層、窒化物層又は炭化物層等の化
合物層の分布にも悪影響を与えるという問題がある。
いて行なわれていた膜形成工程を低温下において実現で
きるようにすることを目的とする。
放射線を照射しながら機能性ガスを導入することにより
膜を形成すると、従来は高温下で形成されていた膜と同
様の良好な膜を形成できることを見い出し、該知見に基
づいてなされたものである。
は、半導体装置の製造方法を、不純物層を有する半導体
基板上に、250℃以下の温度下において電離放射線を
照射しながら機能性ガスを導入することにより、前記半
導体基板上に膜を形成する膜形成工程を備えている構成
とするものである。
記膜形成工程は、半導体基板上に機能性ガスを導入しな
がら半導体基板の表面に電子線を露光することにより、
半導体基板上にパターン化された膜を形成する工程を含
むという構成を付加するものである。
体装置の製造方法を、半導体基板上に、250℃以下の
温度下において電離放射線を照射しながら機能性ガスを
導入することにより、半導体基板上に半導体基板の主成
分と異なる原子又は分子よりなる層を形成する層形成工
程を備えている構成とするものである。
記層形成工程は、半導体基板上に機能性ガスを導入しな
がら半導体基板の表面に電子線を露光することにより、
半導体基板上にパターン化された層を形成する工程を含
むという構成を付加するものである。
ランジスタの製造方法に適用するものであって、具体的
には、半導体装置の製造方法を、半導体基板上に250
℃以下の温度下において電離放射線を照射しながら機能
性ガスを導入することにより、半導体基板上にチャネル
領域となる不純物層を形成する工程と、半導体基板上に
250℃以下の温度下において電離放射線を照射しなが
ら機能性ガスを導入することにより、前記不純物層の上
にゲート絶縁膜となる絶縁層を形成する工程と、半導体
基板上に250℃以下の温度下において電離放射線を照
射しながら機能性ガスを導入することにより、前記絶縁
層の上にゲート電極となる導電層を形成する工程と、2
50℃以下の温度下において前記導電層の上にゲート電
極形成領域を覆うレジストパターンを形成する工程と、
250℃以下の温度下において前記レジストパターンを
マスクとして前記導電層及び絶縁膜に対してエッチング
を行なうことにより、前記導電層よりなるゲート電極及
び前記絶縁層よりなるゲート絶縁膜を形成する工程と、
250℃以下の温度下において前記ゲート電極をマスク
として前記不純物層に対してエッチングを行なうことに
より前記不純物層よりなるチャネル領域を形成する工程
と、半導体基板上に250℃以下の温度下において電離
放射線を照射しながら機能性ガスを導入することによ
り、半導体基板の上における前記チャネル領域の両側に
ソース電極及びドレイン電極を形成する工程とを備えて
いる構成とするものである。
がらエピタキシャル成長を行なうと、低温でも良好にエ
ピタキシャル成長膜が形成できることを見い出し、該知
見に基づいてなされたものである。
は、半導体装置の製造方法を、半導体基板上にレジスト
パターンを形成するレジストパターン形成工程と、半導
体基板上に250℃以下の温度下において電離放射線を
照射しながら機能性ガスを導入することにより、半導体
基板上にエピタキシャル成長膜を形成する成長膜形成工
程と、前記レジストパターンを除去することにより、前
記エピタキシャル成長膜よりなるパターン化された成長
膜を形成する成長膜パターン形成工程とを備えている構
成とするものである。
記成長膜形成工程は、ブランケット成長法により前記エ
ピタキシャル成長膜を形成する工程を含み、前記成長膜
パターン形成工程は、前記レジストパターンを除去して
該レジストパターン上の堆積物を除去することにより該
レジスタパターンが形成されていなかった領域にパター
ン化された成長膜を形成する工程を含むという構成を付
加するものである。
記成長膜形成工程は、選択成長法により前記レジストパ
ターンが形成されていなかった領域に前記エピタキシャ
ル成長膜を形成する工程を含むという構成を付加するも
のである。
射線を照射しながら機能性ガスを導入すると、機能性ガ
スが電離放射線によりエネルギーを与えられるため、2
50℃以下の低温下において、機能性ガスが半導体基板
の主成分と反応する。
形成するため、半導体基板が高温下に置かれることがな
いので、半導体基板中の不純物分布に影響を与えること
なく膜を形成することができる。
能性ガスを導入しながら半導体基板の表面に電子線を露
光すると、半導体基板の表面のうち電子線により露光さ
れた領域のみにおいて機能ガスと半導体基板の主成分と
が反応する。
離放射線を照射しながら機能性ガスを導入すると、機能
性ガスが電離放射線によりエネルギーを与えられるた
め、250℃以下の低温下においても、機能性ガスが半
導体基板の主成分と反応するので、半導体基板の主成分
と異なる原子又は分子よりなる層を良好に形成すること
ができる。
形成するため、機能性ガスの成分が半導体基板中に拡散
し難いので、半導体基板が高温下に置かれることがない
ので、半導体基板の結晶構造に影響を与えることなく層
を形成することができる。
に、エッチング工程を行なうことなく半導体基板上にパ
ターン化された層を形成することができるので、微細に
制御されたパターンを半導体基板上に形成することがで
きる。
る不純物層の形成工程、ゲート絶縁膜となる絶縁層の形
成工程、ゲート電極となる導電層の形成する工程、レジ
ストパターンの形成工程、ゲート電極及びゲート絶縁膜
の形成工程、チャネル領域の形成工程、並びにソース電
極及びドレイン電極の形成工程をいずれも250℃以下
の低温下において行なうため、不純物層、絶縁層及び導
電層をそれぞれの不純物分布に影響を与えることなく形
成することができる。
ジストパターンを形成した後、半導体基板上に250℃
以下の温度下において電離放射線を照射しながら機能性
ガスを導入して半導体基板上にエピタキシャル成長膜を
形成し、その後、レジストパターンを除去すると、半導
体基板上におけるレジストパターンが形成されていなか
った領域にのみエピタキシャル成長膜を形成することが
できる。この場合、半導体基板上に電離放射線を照射し
ながら機能性ガスを導入するため、機能性ガスが電離放
射線によりエネルギーを与えられるので、250℃以下
の低温下においてエピタキシャル成長を行なうことがで
きる。
法によりエピタキシャル成長膜を形成した後、レジスト
パターンを除去すると、レジストパターン上に付着した
堆積物11が除去されるので、半導体基板上におけるレ
ジスタパターンが形成されていなかった領域にのみパタ
ーン化された成長膜を形成することができる。
エピタキシャル成長を行なうので、半導体基板上におけ
るレジストパターンが形成されていなかった領域にのみ
エピタキシャル成長膜を形成することができる。
断面構造を示しており、図1に示すように、ステンレス
鋼やガラス素材よりなり内部が真空状態に保持されるチ
ャンバー10と、該チャンバー10の内部に設けられ半
導体基板1を載置保持する基板保持台14と、チャンバ
ー10内のガスを排気する排気系16とを備えている。
排気系16は、基板保持台14上に載置される半導体基
板1を低温に保持するためチャンバー10内を真空にす
るためにも用いられる。
持された半導体基板1を低温(約250℃以下の温度)
から極低温(−269℃以下の温度)までの温度範囲に
コントロールする温度制御装置であって、該温度制御装
置18は、基板保持台14の直下に設けられ基板保持台
14を冷却するための液体ヘリウムを貯溜するヘリウム
貯溜槽20と、該ヘリウム貯溜槽20の周囲に設けられ
ヘリウム貯溜槽20を外部の熱から遮断するための液体
窒素を貯溜する窒素貯溜槽22と、基板保持台14を昇
温するためのヒーター24とを備えている。尚、ヘリウ
ム貯溜槽20の頂部は、良好な熱伝導を得るために例え
ばインジウム等の熱良導体により形成されている。
0内に、X線、γ線、光線(赤外線、可視光、紫外線、
真空紫外線等を含む)又は電子線等よりなる電離放射線
を導入するための電離放射線導入部26、及びチャンバ
ー10内に各種の機能ガスを導入するためのガス導入部
28が設けられている。
置の製造方法について図1を参照しながら説明する。
定の分布状態を持つ不純物層が内部に形成されたシリコ
ン単結晶よりなる半導体基板1を約−170℃の低温に
保たれた基板保持台14の上に載置する。この場合、チ
ャンバー10の内部は10-6〜10-9torrの真空度
に保たれている。
が形成された半導体基板1上に成長法又は堆積法により
所定の膜を形成する工程について説明する。
1上にシリコン単結晶膜を成長させる方法について説明
する。チャンバー10の内部の真空度を10-9Torr
に保ち、基板保持台14の温度を約−170℃に保った
状態で、ガス導入部28から機能性ガスとしてSi2 H
6 を導入すると共に電離放射線として紫外線(例えば波
長185nm)を照射する。このようにすると、半導体
基板1の上にシリコンが1分間に約100nmの厚さに
ホモエピタキシャル成長する。尚、チャンバー10の真
空度、基板保持台14の温度、照射する電離放射線の種
類及び照射強度等は、半導体基板1の物性及び不純物層
の分布状態の保持程度の設定等により適宜変更可能であ
る。
おいて半導体基板1上に単結晶膜をエピタキシャル成長
させると、半導体基板1中の不純物が半導体基板1中に
拡散し難いので、不純物層における当初の不純物分布、
例えば急峻な不純物分布が維持される。
なる半導体基板1の表面に酸化膜を形成する場合には、
チャンバー10の内部の真空度を10-9Torrに保
ち、基板保持台14の温度を約−170℃に保った状態
で、ガス導入部28から機能性ガスとして、O2 ガス、
N2 Oガス、O2 とN2 Oとの混合ガス又はO3 ガスを
導入すると共に、シンクロトロン放射により波長約10
0nm程度のX線を50mW/cm2 の強度で照射す
る。
導体基板1の表面に窒化膜を形成する場合には、チャン
バー10の内部の真空度を10-9Torrに保ち、基板
保持台14の温度を約−170℃に保った状態で、機能
性ガスとしてN2 ガス又はNH4 ガスを導入し、シリコ
ンよりなる半導体基板1の表面に炭化膜を形成する場合
には、チャンバー10の内部の真空度を10-9Torr
に保ち、基板保持台14の温度を約−170℃に保った
状態で、機能性ガスとしてCH4 ガス又はC2H6 ガス
を導入する。
に、γ線、光線(可視光線、赤外光線、紫外光線、真空
紫外光線)又は電子線を照射しても同様の効果が得られ
る。
置の製造方法について説明する。
純粋な半導体結晶よりなる半導体基板の表面に、半導体
基板の結晶構造の影響を及ぼすことなく、半導体基板の
主成分と異なる組成を有する膜を形成する必要が生じ
る。第2実施例は、半導体基板の表面に、半導体基板の
結晶構造の影響を及ぼすことなく、半導体基板の主成分
と異なる成分よりなる膜、例えば不純物層、酸化膜又は
電極を形成する方法である。
れた基板保持台14の上に載置し、チャンバー10の内
部の真空度を10-6〜10-9Torrに保った状態で、
ガス導入部28から機能性ガスを導入すると共に電離放
射線を照射する。このようにすると、半導体基板1の上
に、機能性ガスに含まれる原子又は分子よりなる膜がヘ
テロエピタキシャル成長する。これにより、半導体基板
1上に、該半導体基板1の主成分とは異なる原子又は分
子よりなる膜が形成される。この場合、電離放射線を照
射しながら機能性ガスを導入しているので、約−170
℃という低温にも拘らず半導体基板1の上に機能性ガス
に含まれる原子又は分子よりなる膜がエピタキシャル成
長する。また、低温でエピタキシャル成長させるため、
機能性ガスに含まれる原子又は分子が半導体基板1中に
拡散しないので、半導体基板1の結晶構造の影響を及ぼ
すことなく、半導体基板1の上に該半導体基板1の主成
分と異なる成分よりなる膜を形成することができる。
導体基板1の上にボロンよりなる不純物層をエピタキシ
ャル成長させる場合について説明する。チャンバー10
の内部の真空度を10-9Torrに保ち、基板保持台1
4の温度を約−170℃に保った状態で、ガス導入部2
8から機能性ガスとしてB2 H6 を導入すると共に電離
放射線として紫外線(例えば波長185nm)を照射す
る。尚、チャンバー10の真空度、基板保持台14の温
度、照射する電離放射線の種類及び照射強度等は、半導
体基板1の物性及び不純物層の分布状態の保持程度の設
定等により適宜変更可能である。
亘って膜を形成する場合であったが、これに代えて、半
導体基板上に、網目状の膜を形成する場合にも本発明を
適用することができる。
には、チャンバー10の内部の真空度を10-9Torr
に保ち、基板保持台14の温度を約−170℃に保った
状態で、ガス導入部28からチャンバー10内に低濃度
の機能性ガスを導入する。このようにすると、半導体基
板1の上には限定された量の原子又は分子が配列される
ので、半導体基板1の格子配列を密に埋める形ではな
く、いくつかの格子位置を飛ばした網目状の膜を半導体
基板1の上に形成することができる。
純物層の上に、該不純物層の状態に影響を及ぼすことな
く、半導体結晶よりなる膜をエピタキシャル成長させる
工程について説明する。このような工程は、MOSFE
T等の製造プロセスにおいて必要となり、この製造プロ
セス温度を低くすることにより、半導体基板1の結晶構
造及び半導体基板1上に形成された不純物層の分布に影
響を及ぼすことなく、半導体基板1の上にエピタキシャ
ル膜を形成することができる。
上にシリコンの単結晶よりなるシリコン膜を成長させる
場合について説明する。チャンバー10の内部の真空度
を10-9Torrに保ち、基板保持台14の温度を約−
170℃に保った状態で、ガス導入部28から機能性ガ
スとしてSi2 H6 を導入すると共に電離放射線として
紫外線(例えば波長185nm)を照射する。このよう
にすると、不純物層の上にシリコンの単結晶よりなるシ
リコン膜が1分間に約100nmヘテロエピタキシャル
成長する。尚、チャンバー10の真空度、基板保持台1
4の温度、照射する電離放射線の種類及び照射強度等
は、半導体基板1の物性及び不純物層の分布状態の保持
程度の設定等により適宜変更可能である。
体基板1の表面に形成された不純物層の分布に影響を及
ぼすことなく、シリコン膜の表面部にシリコン酸化膜を
形成する工程について説明する。
orrに保ち、基板保持台14の温度を約−170℃に
保った状態で、ガス導入部28から機能性ガスとして、
O2ガス、N2 Oガス、O2 とN2 Oとの混合ガス又は
O3 ガスを導入すると共に、シンクロトロン放射により
波長約100nm程度のX線を50mW/cm2 の強度
で照射する。
化膜に代えてシリコン窒化膜又はシリコン炭化膜を形成
する場合には、チャンバー10の内部の真空度を10-9
Torrに保ち、基板保持台14の温度を約−170℃
に保った状態で、機能性ガスとしてN2 ガス若しくはN
H4 ガスを導入したり、又は機能性ガスとしてCH4ガ
ス若しくはC2 H6 ガスを導入する。
に、γ線、光線(可視光線、赤外光線、紫外光線、真空
紫外光線)又は電子線を照射しても同様の効果が得られ
る。
置の製造方法について説明する。前記第1又は第2の実
施例を応用することにより、各種の先鋭的なデバイス例
えばMOSトランジスタを製造することができる。第3
実施例は、半導体基板中に形成された不純物層の分布に
影響を与えることなく、MOSトランジスタを製造する
方法である。
1を約−170℃の低温に保たれた基板保持台14の上
に載置する。この場合、チャンバー10の内部は10-6
〜10-9torrの真空度に保たれている。
0-9Torrに保ち、基板保持台14の温度を約−17
0℃に保った状態で、ガス導入部28から機能性ガスと
してB2 H6 を導入すると共に電離放射線として紫外線
(例えば波長185nm)を照射する。このようにする
と、図2(a)に示すように、半導体基板1の表面にボ
ロンがヘテロエピタキシャル成長してP型不純物層30
Aが形成される。
0-9Torrに保ち、基板保持台14の温度を約−17
0℃に保った状態で、ガス導入部28から機能性ガスと
してSi2 H6 を導入すると共に電離放射線として紫外
線(例えば波長185nm)を照射する。このようにす
ると、P型不純物層30Aの上に、該P型不純物層30
Aの配列状態に影響を与えることなく、シリコン単結晶
膜31Aがヘテロエピタキシャル成長する。
0-9Torrに保ち、基板保持台14の温度を約−17
0℃に保った状態で、ガス導入部28から機能性ガスと
して、O2 ガス、N2 Oガス、O2 とN2 Oとの混合ガ
ス又はO3 ガスを導入すると共に、シンクロトロン放射
により波長約100nm程度のX線を50mW/cm2
の強度で照射する。このようにすると、P型不純物層3
0Aの配列状態に影響を与えることなくシリコン単結晶
膜31Aが酸化して、シリコン単結晶膜31Aの表面部
にシリコン酸化膜32Aが形成される。尚、シリコン酸
化膜32Aに代えて、シリコン窒化膜を形成する場合に
は機能性ガスとしてN2 やNH4 を導入し、シリコン炭
化膜を形成する場合には機能性ガスとしてCH4 やC2
H6 を導入する。また、X線に代えて、γ線、光線(可
視光、赤外光、紫外光、真空紫外光)又は電子線110
を照射しても同様の効果が得られる。
0-9Torrに保ち、基板保持台14の温度を約−17
0℃に保った状態で、ガス導入部28から機能性ガスと
してSiH4 ガスを導入すると共に電離放射線として紫
外線(例えば波長185nm)を照射する。このように
すると、シリコン酸化膜32Aの上にシリコン膜33A
が堆積される。
0-9Torrに保ち、基板保持台14の温度を約−17
0℃に保った状態で、シリコン膜33A中に不純物例え
ばPをイオン注入して、シリコン膜33Aに導電性を与
える。
℃に保った状態で、シリコン膜33Aの上にフォトレジ
スト34を形成した後、該フォトレジスト34をマスク
としてシリコン膜33A及びシリコン酸化膜32Aに対
してドライエッチングすることにより、図2(b)に示
すように、ゲート電極33B及びゲート絶縁膜32Bを
形成する。その後、ゲート電極33Bをマスクとしてシ
リコン単結晶膜31A及びP型不純物層30Aに対して
ドライエッチングすることにより、図3(a)に示すよ
うに、イントリンシック層31B及びチャネル層30B
を形成する。
0-9Torrに保ち、基板保持台14の温度を約−17
0℃に保った状態で、ガス導入部28から機能性ガスと
してSi2 H6 を導入すると共に電離放射線として紫外
線(例えば波長185nm)を照射してシリコン単結晶
膜を成長させた後、ガス導入部28から機能性ガスとし
てO2 ガス、N2 Oガス、O2 とN2 Oとの混合ガス又
はO3 ガスを導入すると共にシンクロトロン放射により
波長約100nm程度のX線を50mW/cm2 の強度
で照射して前記シリコン単結晶膜を酸化させてシリコン
酸化膜を形成し、その後、シリコン酸化膜に対してドラ
イエッチングを行なうことにより、図3(b)に示すよ
うに、ゲート電極33Bの各側面にサイドウォール35
を形成する。
0-9Torrに保ち、基板保持台14の温度を約−17
0℃に保った状態で、ガス導入部28から機能性ガスと
してSiH4 ガスを導入すると共に電離放射線として紫
外線(例えば波長185nm)を照射して半導体基板1
の上にシリコン膜を堆積した後、該シリコン膜に対して
不純物例えばPをイオン注入して、シリコン膜に導電性
を持たせて、図3(b)に示すように、ソース・ドレイ
ン電極36を形成すると、MOSトランジスタが得られ
る。
シリコンを含むアルミニウム等の金属膜により形成する
場合には、低温下において適当な電離放射線を照射しな
がら、所望の金属元素を含むガス等(金属の蒸気を含
む)を導入することにより行なう。
と、一貫して低温下においてMOSトランジスタを製造
するので、P型不純物層30Aよりなるチャネル層30
B、シリコン酸化膜32Aよりなるゲート絶縁膜32B
及びシリコン膜33Aよりなるゲート電極33Bの配列
状態に影響を与えることなく高精度のMOSトランジス
タが得られる。
半導体装置の製造方法について説明する。感光性のフォ
トレジストは一般に耐熱性が低いので、従来は、半導体
基板上に形成されたフォトレジストを利用して半導体基
板上にエピタキシャル成長させることはできなかった。
ところが、電離放射線を照射しながらエピタキシャル成
長させると、低温下例えば250℃以下の温度において
も良好にエピタキシャル成長させることができる。以
下、第4実施例においては、全面における成長であるブ
ランケット成長法によりエピタキシャル膜を形成する場
合について説明し、第5実施例においては、選択成長法
によりエピタキシャル膜を形成する場合について説明す
る。
フォトレジストの材料について説明する。ノボラック樹
脂、ナフトキノン系樹脂、フェノール系樹脂、スチレン
系樹脂、スチレンマイレン酸系樹脂、又はポリアリルシ
レセスキオキサン、テトラメチルアンモニウムハイドロ
オキサイド、ポリ(p−ヒドロキシベンジルシルセスキ
オキサン)等の樹脂をベースとし、該ベースに感光剤を
配合したフォトレジスト材料を用いる。
置の製造方法について図4を参照しながら説明する。
尚、第4実施例においては、チャンバー10の内部の真
空度、基板保持台14の温度、及びガス導入部28から
導入する機能性ガスの種類については、第1〜第3実施
例と基本的に同様であるので、これらについての説明は
省略する。
(a)に示すように、半導体基板1の上に前記のフォト
レジスト材料よりなり所定領域に開口部40aを有する
フォトレジスト40を形成する。
1に対して電離放射線を照射しながら、半導体基板1の
上にブランケット法によりエピタキシャル成長させる。
このようにすると、半導体基板1におけるフォトレジス
ト40の開口部40aに臨んでいる領域には、所望の結
晶よりなるエピタキシャル成長膜41が形成されるが、
フォトレジスト40の上には結晶は成長せず、機能性ガ
スに含まれる成分よりなる堆積物42が付着する。
の上に堆積物42を化学機械研磨して除去する。このよ
うにすると、図4(c)に示すように、フォトレジスト
40が露出するので、露出したフォトレジスト40を例
えば酸素プラズマを用いて灰化して除去する。このよう
にすると、図4(d)に示すように、半導体基板1の上
におけるフォトレジスト40の開口部40aに望む領域
にのみエピタキシャル成長膜41が残存する。このよう
に、第4実施例によると、フォトレジスト40を選択プ
ロセスのマスク材料として使用し、低温において選択的
に結晶を成長させることができる。
用いる場合には、照射するエネルギーに対応する吸収端
を有する金属をレジスト材料中に混入してマスク効果を
発揮させることが好ましい。
置の製造方法について図5を参照しながら説明する。
尚、第5実施例においては、チャンバー10の内部の真
空度、基板保持台14の温度、及びガス導入部28から
導入する機能性ガスの種類については、第1〜第3実施
例と基本的に同様のであるので、これらについての説明
は省略する。
板1の上に、前記のフォトレジスト材料よりなり所定領
域に開口部40aを有するフォトレジスト40を形成し
た後、真空且つ低温下において電離放射線を放射しなが
ら、半導体基板1の上に選択的にエピタキシャル成長さ
せる。このようにすると、図5(b)に示すように、半
導体基板1におけるフォトレジスト40の開口部40a
に臨んでいる領域にのみ所望の結晶よりなるエピタキシ
ャル成長膜41が形成される。
ラズマを用いて灰化して除去すると、図5(c)に示す
ように、半導体基板1の上におけるフォトレジスト40
の開口部40aに望む領域にのみエピタキシャル成長膜
41が残存する。このように、第5実施例によると、フ
ォトレジスト40を選択プロセスのマスク材料として使
用し、低温において選択的に結晶を成長させることがで
きる。
置の製造方法について図6を参照しながら説明する。
0の内部の真空度、基板保持台14の温度、及びガス導
入部28から導入する機能性ガスの種類については、第
1〜第3実施例と基本的に同様のであるので、これらに
ついての説明は省略する。
低温下において電離放射線を放射しながら、プロセスに
必要な機能性ガス45を導入すると共に、半導体基板1
の上における不純物層、酸化膜又は電極を形成する領域
にEB露光機により電子線46を照射する。このように
すると、半導体基板1の表面における電子線46が照射
された領域においてのみ、半導体基板1を構成する材料
と機能性ガス45の成分とが反応して、図6(b)に示
すように、所望の不純物層、酸化膜又は電極のパターン
47が形成される。
半導体基板1を局所的に励起するので、本発明の特徴で
ある低温における膜の形成が可能になる。
方法によると、機能性ガスが電離放射線によりエネルギ
ーを与えられるため、250℃以下の低温下において、
機能性ガスが半導体基板の主成分と反応するので、半導
体基板中の不純物分布に影響を与えることなく半導体基
板上に膜を良好に形成することができる。
法によると、半導体基板の表面のうち電子線により露光
された領域のみにおいて機能ガスと半導体基板の主成分
とが反応するため、エッチング工程を行なうことなく半
導体基板上にパターン化された膜を形成することができ
るので、微細に制御されたパターンを半導体基板上に形
成することができる。
法によると、機能性ガスが電離放射線によりエネルギー
を与えられるため、250℃以下の低温下において、機
能性ガスの成分が半導体基板中に拡散することなく半導
体基板の主成分と反応するので、半導体基板の結晶構造
に影響を与えることなく半導体基板上に該半導体基板の
主成分と異なる原子又は分子よりなる層を良好に形成す
ることができる。
法によると、請求項2の発明と同様、エッチング工程を
行なうことなく半導体基板上にパターン化された層を形
成することができるので、微細に制御されたパターンを
半導体基板上に形成することができる。
法によると、MOSトランジスタを構成する、不純物層
よりなるチャネル領域、絶縁層よりなるゲート絶縁膜及
び導電層よりなるゲート電極をそれぞれの不純物分布に
影響を与えることなく形成することができるので、設計
どおりに高精度に制御されたMOSトランジスタを製造
することができる。
法によると、半導体基板上にレジストパターンを形成し
た後、半導体基板上に250℃以下の温度下において電
離放射線を照射しながら機能性ガスを導入して半導体基
板上にエピタキシャル成長膜を形成するため、機能性ガ
スが電離放射線によりエネルギーを与えられ、250℃
以下の低温下においてエピタキシャル成長を行なうこと
ができるので、レジストパターンに損傷を与えることな
くエピタキシャル成長膜を形成することができる。この
ため、従来においては不可能であった半導体基板上にお
ける所定領域にのみエピタキシャル成長させることが可
能になる。
法によると、ブランケット成長法によりエピタキシャル
成長膜を形成した後、レジストパターンを除去してレジ
ストパターン上の堆積物を除去するので、半導体基板上
におけるレジスタパターンが形成されていなかった領域
にのみパターン化された成長膜を形成することができ
る。
法によると、選択成長法によりエピタキシャル成長を行
なうため、半導体基板上におけるレジストパターンが形
成されていなかった領域にのみエピタキシャル成長膜を
形成することができるので、レジストパターン上の堆積
物を除去する工程が不要になる。
置の断面図である。
導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
導体装置の製造方法の各製造工程を示す断面図である。
導体装置の製造方法の各製造工程を示す断面図である。
導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
の製造方法の工程を示す断面図であり、(b)は前記第
6実施例に係る半導体装置の製造方法の工程を示す平面
図である。
る。
さ方向の不純物分布を示す図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 不純物層を有する半導体基板上に、25
0℃以下の温度下において電離放射線を照射しながら機
能性ガスを導入することにより、前記半導体基板上に膜
を形成する膜形成工程を備えていることを特徴とする半
導体装置の製造方法。 - 【請求項2】 前記膜形成工程は、半導体基板上に機能
性ガスを導入しながら半導体基板の表面に電子線を露光
することにより、半導体基板上にパターン化された膜を
形成する工程を含むことを特徴とする請求項1に記載の
半導体装置の製造方法。 - 【請求項3】 半導体基板上に、250℃以下の温度下
において電離放射線を照射しながら機能性ガスを導入す
ることにより、半導体基板上に半導体基板の主成分と異
なる原子又は分子よりなる層を形成する層形成工程を備
えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項4】 前記層形成工程は、半導体基板上に機能
性ガスを導入しながら半導体基板の表面に電子線を露光
することにより、半導体基板上にパターン化された層を
形成する工程を含むことを特徴とする請求項3に記載の
半導体装置の製造方法。 - 【請求項5】 半導体基板上に250℃以下の温度下に
おいて電離放射線を照射しながら機能性ガスを導入する
ことにより、半導体基板上にチャネル領域となる不純物
層を形成する工程と、 半導体基板上に250℃以下の温度下において電離放射
線を照射しながら機能性ガスを導入することにより、前
記不純物層の上にゲート絶縁膜となる絶縁層を形成する
工程と、 半導体基板上に250℃以下の温度下において電離放射
線を照射しながら機能性ガスを導入することにより、前
記絶縁層の上にゲート電極となる導電層を形成する工程
と、 250℃以下の温度下において前記導電層の上にゲート
電極形成領域を覆うレジストパターンを形成する工程
と、 250℃以下の温度下において前記レジストパターンを
マスクとして前記導電層に対してエッチングを行なうこ
とにより、前記導電層よりなるゲート電極及び前記絶縁
層よりなるゲート絶縁膜を形成する工程と、 250℃以下の温度下において前記ゲート電極をマスク
として前記不純物層に対してエッチングを行なうことに
より前記不純物層よりなるチャネル領域を形成する工程
と、 半導体基板上に250℃以下の温度下において電離放射
線を照射しながら機能性ガスを導入することにより、半
導体基板の上における前記チャネル領域の両側にソース
電極及びドレイン電極を形成する工程とを備えているこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項6】 半導体基板上にレジストパターンを形成
するレジストパターン形成工程と、 半導体基板上に250℃以下の温度下において電離放射
線を照射しながら機能性ガスを導入することにより、半
導体基板上にエピタキシャル成長膜を形成する成長膜形
成工程と、 前記レジストパターンを除去することにより、前記エピ
タキシャル成長膜よりなるパターン化された成長膜を形
成する成長膜パターン形成工程とを備えていることを特
徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項7】 前記成長膜形成工程は、ブランケット成
長法により前記エピタキシャル成長膜を形成する工程を
含み、 前記成長膜パターン形成工程は、前記レジストパターン
を除去して該レジストパターン上の堆積物を除去するこ
とにより該レジスタパターンが形成されていなかった領
域にパターン化された成長膜を形成する工程を含むこと
を特徴とする請求項6に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項8】 前記成長膜形成工程は、選択成長法によ
り前記レジストパターンが形成されていなかった領域に
前記エピタキシャル成長膜を形成する工程を含むことを
特徴とする請求項6に記載の半導体装置の製造方法。
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