JPS612317A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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Publication number
JPS612317A
JPS612317A JP59121762A JP12176284A JPS612317A JP S612317 A JPS612317 A JP S612317A JP 59121762 A JP59121762 A JP 59121762A JP 12176284 A JP12176284 A JP 12176284A JP S612317 A JPS612317 A JP S612317A
Authority
JP
Japan
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film
furnace
temperature
atmosphere
substrate
Prior art date
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Pending
Application number
JP59121762A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuo Nojiri
野尻 一男
Takashi Naganuma
長沼 孝
Yoshihiko Sakurai
桜井 義彦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP59121762A priority Critical patent/JPS612317A/ja
Publication of JPS612317A publication Critical patent/JPS612317A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/324Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering

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】 〔技術分野〕 本発明は主面上に5in2等の絶縁膜を有する半導体基
板を水素雰囲気中で加熱処理する工程を有する半導体装
置の製造方法の改良に関するものである。
〔背景技術〕
シリコンで代表される半導体基板上に回路素子を形成し
てなる半導体装置では、その製造プロセスの一部と1−
て水素(H2)ガス雰囲気中でシリコン基板を熱処理す
る工程がある。例えば、シリコン基板の主面に8102
等の絶縁膜をパターン形成した上で基板の露出された面
のみに選択的に単結晶シリコンを気相成長させる所謂選
択シリコンエピタキシャル成長法もその一つであり、H
2ガスはもとより他の反応ガス雰囲気下でシリコン基板
を約1100°C程度に加熱処理している、ところで、
このような選択エピタキシャル法の応用の一つとして、
I E DM (InternationalElec
tron Devices Meeting )  T
echnicalDigest  第241頁にはLS
Iの素子間分離技術に用いた例が示される。即ち、第1
図のようにシリコン基板1の主面に厚さ1〜2μmで形
成した5in2膜2をパターンエツチングすると共に、
露呈されたシリコン基板1の主面に反応ガスとしてS 
i H2C4HC13Ht系を用いてこれを熱処埋する
ことにより単結晶シリコン層3なエピタキシャル成長さ
セ、これにより前記5102膜2を素子間分離領域とし
、単結晶シリコン層3を素子領域とし、所甜バーズビー
クの発生を抑えて素子の高集積化を図るようにしたもの
である。
しかしながら、このような選択エビクキシャル技術につ
いて本発明者が検討な行なったところ、処理の初期段階
においてSin、膜2に剥れが生じこれが半導体装置の
信頼性に悪影響を及ぼすことが明らかとされた。この剥
れは同図に示すように、5102膜2の端部から進行し
て空隙4が形成されるようになるもので、実験によれば
I−12雰囲気中で加熱しただけで発生している。即ち
、前述のエピタキシャル成長法においては、5iH2C
112゜HCl  ガスを炉内に通流する前に、つまり
エピタキシャル成長屍始前にH2ガスのみを炉内に流す
工程がある。これは炉内の雰囲気を完全にH2で置換す
る必要があることと、H2によってシリコン表面を軽く
ガスエンチングして清浄なシリコン面を出す目的で行な
われるものであり、このH2中での熱工程でSiO2膜
2忙剥れが生じる。これらのことから、本発明者の推測
によれば、この剥れはH2により5in2が還元作用を
受け、これにストレスや熱膨張係数の差等の効果が加わ
ることにより発生するものと考えられる。
このため、前記文献においては第2図のようにSin2
M2の側壁をシリコンナイトライド(SisN4)膜5
で被い、H2の攻撃から5IO2を保護する方法を提案
している。しかしながら、この対策によっても剥れを確
実に防止することは困難である。
〔発明の目的1 本発明の目的は主面上に5102膜のような絶縁膜を有
する半導体基板なH2雰囲気中で熱処理しても絶縁膜に
剥れが生じることがなく、したがって信頼性の高い半導
体装置を容易に製造することのできる製造方法を提供す
ることにある。
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。
〔発明の概要〕
本願において開示されろ発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記Q)とおりであ杭 すなわち、主面にSiO2膜等の絶縁膜を有する半導体
基板なH2雰囲気吊で熱処理するに際し、その温度を]
050°C以下に規制することfより、特に絶縁膜にお
ける熱ストレスの低減およびH7還元作用の抑制を図っ
て絶縁膜における剥れを防止し、かつこれにより信頼性
の高い半導体装置を製造することができるものである。
これを詳しく説明すれば次のとおりである。
本発明者が種々の適用を試みシリコン基板上におけるS
iO□膜の剥れについて検討したところ、剥れはH2雰
囲気におけろ熱処理温度と強い相関のあることが判明し
た。即ち、バターニングした5I02膜を有するシリコ
ン基板なH2雰囲気中において種々の温度で熱処理し、
その剥れ量lと温度T′Oの関係を求めたところ、第3
図の相関図が得られた。これから、5in2膜の剥れは
10700膜以上で発生し、かつ温度が高いほどその程
度が大きいことが判り、逆に見れば1070℃より下、
温度ばらつき等を考慮し、でも1050°C以下にすれ
ば剥れの発生が防止できることが判る。したがって、H
2雰囲気で熱処理を行なうプロセスにおいて、その熱処
理温度を1050°C以下にすればシリコン基板におけ
ろ5L02膜の剥れを防止して信頼性の向上を図ること
が判る。
〔実施例〕
第4図は本発明をNチャネルMO8LSIに適用1−だ
場合の、特に素子間分離技術に適用した実施例である。
まず、第4図(イ)のようにP型のシリコン基板11を
熱酸化して5102膜12を形成し、これを図外のフォ
トレジストをマスクにして同図03)のようにパターニ
ングする。この残された5102膜12aは素子分離領
域として構成される。
次K、フォトレジストを除去した後、同図(clのよう
にシリコン基板11の露出している部分のみに選択的K
P型の単結晶シリコンN13をエビタキシャル成長させ
、前記5102膜12aの上に張り出すように充分に厚
く形成するーこのエピタキシャル成長に際しては、S 
r H2C13,、−HCiJ −N2系を反応ガスと
して用いるが、このときのプロセスは第5図のように行
なう、ます、炉内にN2ガスか導入して炉内をN2雰囲
気としくN2パージ)、続いて雰囲気をN2に切換えN
2パージを行なった後N2雰囲気のまま炉内を所定の温
度まで上昇させろ。この温度としては前述の理由により
】050°C以下に設定する。炉内温度が所定温度に達
し数分経過した後に5iH2Cノ、 、HC7ガスを炉
内に通流する。これによりエピタキシャル成長が開始さ
れる。所定の時間だけエピタキシャル成長を行なった後
S 1H2C12、HC,/!  の供給を停止し、炉
内を再びN2で置換して数分後炉内の温度を降下させ始
め室温まで降下させて処理を完了する。
次いで、同図G)1のように通常のウェーハ鏡面壮士げ
に用いられている方法でシリコン基板110表面を研磨
し、S10.膜12aより上に出た部分の単結晶シリコ
ン層13をその上面が5in2膜12aの上面と一致す
るまで研磨する。これにより、素子領域13aと素子間
分離領域12aとからなる平坦性の高いウェーハが形成
できる。こうして得られた素子領域(単結晶シリコン層
)]3aに通常プロセスに従って第6図に示すようにゲ
ート絶縁膜14、ゲート電極15、ソース・ドレイン領
域16a、16bからなるNチャネル型のMOSトラン
ジスタを形成する。
ここで、第7図囚のように素子間分離領域と[−でのS
iO,、膜12a土にCVD法等によってS i 3N
4膜17を耐磨耗性膜として形成1−ておいてもよい。
このSi、N+l漠17を形成しておくことにより、同
図山)に示す単結晶シリコン層13の研磨時に単結晶シ
リコン層13とSi、N4膜17どの研磨速度比が50
:lであることから精度良く平坦イヒすることができる
。なお、単結晶シリコン層13と5in2膜12aとの
研磨速度比は15:1である。
研磨後は、同図(C)のように素子領域としての単結晶
7927層13aの表面を酸化して保護用の5i02膜
18を形成し、しかる土でSi3N4膜17をエツチン
グ除去しく同図の))、かつその後に5i02膜18を
除去することにより同図旧)のように平坦7.cウェー
ハを得ろことができる。
以上の実施例によれば、H,ガス雰囲気におけろ熱処理
、本例ではエピタキシャル成長を1050℃以下の温度
で処理して℃糞1ので、シリコン基板11の表面に設け
ているS s Oを膜12aK生じる還元作用や熱スト
レスは低減され、これにより5i02膜12aの剥れは
防止でき、これにより素子間分離領域ないし半導体装置
全体の信頼性を高いものにすることができる。
〔効果〕
(1)表面KSiO2膜を有するシリコン基板をエピタ
キシャル成長のようにN2ガス雰囲気下で熱処理するに
際し、その温度を1050℃以下に設定[7ているので
、Sin、膜における還元作用と熱ストレスの発生を抑
止し、これにより5I02膜の剥り、す防止すa)こと
ができるという効果を奏する。
(2)素子分離領域としての8102膜を設けたシリコ
ン基板に対し、素子領域としての単結晶シリコン層をエ
ピタキシャル成長させる際にその温度を1050℃以下
に設定しているので、素子分離領域としての信頼性を向
上させ、かつその後における研摩てよ−ても破損される
ことがないので、高い信頼性の半導体装置を得ることが
できる。
以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。たとえば、ンリコン以
外の半導体装おける熱処理においても、また5in2膜
以外の絶縁膜を有する場合にも同様に実施することがで
きる。
〔利用分野〕
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である単結晶シリコンのエ
ピタキシャル成長技術icJ用し、た場合について説明
したが、それに限定されるものではなく、N2雰囲気で
熱処理するプロセスであればベーバエ、チング等の他の
処理においても同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の不具合を説明する断面図、第2図は従来
対策の一例を示す断面図、第3図は本発明の詳細な説明
する特性図、第4図w〜の)は本発明を適用した実施例
プロセスの工程断面図、 第5図は温度の制御グラフ、 第6図はNチャネルMO8)ランジスタの断面図、 第7図囚)〜(Elは他の例の工程断面図である。 11=−半導体基板、] 2. 12 a−8i02膜
(絶縁膜)、13.13a・・・単結晶シリコン層(素
子領域)、】4・・・ゲート絶縁膜、15・・・ゲート
電極、1.6a、16b・・ンース・ドレイン領域、]
7・・Si3N4膜(耐磨耗性膜)、J8・・・5i0
21i!0第  2  図 憑尽(′C〕 第  4   図 (A) 第  5  図 第°5図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、絶縁膜のパターンをその主面上に有する半導体基板
    を高温の水素雰囲気中で熱処理する工程を含む半導体装
    置の製造方法において、前記熱処理温度を1050℃以
    下にしたことを特徴とする半導体装置の製造方法。 2、シリコン基板の主面上に二酸化シリコン膜を選択形
    成し、この二酸化シリコン膜以外の前記シリコン基板の
    主面に単結晶シリコンをエピタキシャル成長させてなり
    、このエピタキシャル成長時の温度を1050℃以下に
    してなる特許請求の範囲第1項記載の半導体装置の製造
    方法。
JP59121762A 1984-06-15 1984-06-15 半導体装置の製造方法 Pending JPS612317A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6344717A (ja) * 1986-03-31 1988-02-25 Canon Inc 結晶の形成方法
JPH01132118A (ja) * 1987-08-24 1989-05-24 Canon Inc 半導体結晶の形成方法及びその方法により得られる半導体結晶物品
JPH01157517A (ja) * 1987-08-24 1989-06-20 Canon Inc 結晶の形成方法
US6043490A (en) * 1997-01-27 2000-03-28 Hitachi, Ltd. Vibration cancellation system for a charged particle beam apparatus
JP2004152920A (ja) * 2002-10-30 2004-05-27 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法及び半導体製造工程の管理方法

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