JPH11233762A - Semiconductor device and its manufacture - Google Patents
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- JPH11233762A JPH11233762A JP2848598A JP2848598A JPH11233762A JP H11233762 A JPH11233762 A JP H11233762A JP 2848598 A JP2848598 A JP 2848598A JP 2848598 A JP2848598 A JP 2848598A JP H11233762 A JPH11233762 A JP H11233762A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体装置およ
びその製造方法に関するものである。The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体素子は、加工精度の微細化や高集
積化によって、その性能と機能を向上させている。素子
寸法の微細化は、膜厚方向の微細化を伴う必要がある
が、実際には、素子の電気的特性や信頼性を低下させる
こともある。近年、CMOSやDRAMプロセスで使用
するゲート電極には、ドープトシリコン膜を使用するこ
とがある。ドープトシリコン膜は、縦型減圧CVDを用
いて、反応室内にSiH4 ガス、PH3 等のドーパント
ガス、N2 等のキャリアガスを導入し、気相反応で形成
されている。2. Description of the Related Art The performance and functions of semiconductor devices have been improved by miniaturization of processing accuracy and higher integration. Although miniaturization of the device dimensions needs to be accompanied by miniaturization in the film thickness direction, in actuality, the electrical characteristics and reliability of the device may be reduced. In recent years, a doped silicon film is sometimes used for a gate electrode used in a CMOS or DRAM process. The doped silicon film is formed by a gas phase reaction by introducing a dopant gas such as SiH 4 gas and PH 3 and a carrier gas such as N 2 into a reaction chamber by using vertical reduced pressure CVD.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術を用いた場合、ゲート電極で使用するリン濃度
が4〜8×1020cm-3では、完全アモルファスで堆積
できた条件でも、リン濃度が1〜3×1020cm-3では
ドープトシリコン膜中に微結晶が発生する。微結晶が膜
中に存在すると、ゲート電極をドライエッチングで形成
する際、アモルファス領域に比べ微結晶部分の領域が早
くエッチングされ、微結晶下のゲート酸化膜を突き抜け
て基板掘れを起こす。However, when the above conventional technique is used, when the phosphorus concentration used in the gate electrode is 4 to 8 × 10 20 cm -3 , the phosphorus concentration is low even when the deposition is completed in a completely amorphous state. However, at 1-3 × 10 20 cm −3 , microcrystals are generated in the doped silicon film. When microcrystals are present in the film, when the gate electrode is formed by dry etching, the region of the microcrystal portion is etched faster than the amorphous region, and the substrate is dug through the gate oxide film below the microcrystal.
【0004】この様子を図3に示す。シリコン基板30
1上に熱酸化でゲート酸化膜302を形成する。次にゲ
ート酸化膜302上に不純物濃度が1〜3×1020cm
-3のドープトアモルファスシリコン303を形成する。
不純物濃度が1〜3×1020cm-3でドープトアモルフ
ァスシリコン303を縦型減圧CVD装置で形成する
と、図3(a)に示すようにドープトアモルファスシリ
コン303中に微結晶304が混在する。この膜をドラ
イエッチングすると、図3(b)に示すように、ドープ
トアモルファスシリコン303より微結晶304が早く
エッチングされ、図3(c)に示すように、ゲート酸化
膜302を突き抜け、シリコン基板301までエッチン
グしてしまい、基板掘れ305を発生する。この基板掘
れ305に電界効果型トランジスタのソース、ドレイン
部が形成されるため、トランジスタの信頼性が低下して
しまう。FIG. 3 shows this state. Silicon substrate 30
A gate oxide film 302 is formed on 1 by thermal oxidation. Next, an impurity concentration of 1-3 × 10 20 cm is formed on the gate oxide film 302.
-3 doped amorphous silicon 303 is formed.
When the doped amorphous silicon 303 is formed with a vertical pressure-reduced CVD apparatus at an impurity concentration of 1 to 3 × 10 20 cm −3 , microcrystals 304 are mixed in the doped amorphous silicon 303 as shown in FIG. . When this film is dry-etched, the microcrystal 304 is etched earlier than the doped amorphous silicon 303, as shown in FIG. 3B, and penetrates through the gate oxide film 302 as shown in FIG. Etching up to 301 causes substrate digging 305. Since the source and drain portions of the field effect transistor are formed in the substrate dug 305, the reliability of the transistor is reduced.
【0005】また、この課題を解決するために、完全ア
モルファスでドープトアモルファスシリコン303を堆
積するには、20〜30℃温度を下げなければならない
が、成膜レートが半分以下になり、生産性が低下すると
いう問題が発生する。したがって、生産性を低下させる
ことなく完全アモルファスで、リン濃度が1〜3×10
20cm-3のドープトシリコン膜を成膜できるドープトア
モルファスシリコン膜を形成でき、ドープトアモルファ
スシリコン膜をゲート電極に使用することができること
が望まれた。In order to solve this problem, to deposit the completely amorphous doped amorphous silicon 303, the temperature must be lowered by 20 to 30 ° C. However, the film forming rate is reduced to less than half and the productivity is reduced. Is reduced. Therefore, it is completely amorphous without lowering the productivity, and the phosphorus concentration is 1-3 × 10 5
It has been desired that a doped amorphous silicon film capable of forming a 20 cm -3 doped silicon film can be formed, and the doped amorphous silicon film can be used for a gate electrode.
【0006】この発明の目的は、上記課題に鑑み、ゲー
ト電極の形成時における微結晶の発生を抑え、基板掘れ
を防止することができる半導体装置およびその製造方法
を提供するものである。In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of suppressing generation of microcrystals at the time of forming a gate electrode and preventing digging of a substrate, and a method of manufacturing the same.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】この発明の目的を達成す
るために、この発明は、ゲート電極として使用するドー
プトアモルファスシリコンを微結晶の混在しない条件で
形成することで、ゲート電極をパターニングする際に、
ドライエッチング時に均一にエッチングできるようにす
るものである。In order to achieve the object of the present invention, according to the present invention, a gate electrode is patterned by forming doped amorphous silicon used as a gate electrode under conditions in which microcrystals are not mixed. At that time,
This enables uniform etching during dry etching.
【0008】請求項1記載の半導体装置は、半導体基板
と、この半導体基板の表面に形成されたゲート絶縁膜
と、このゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極とを備
え、ゲート電極の底部の不純物濃度よりもゲート電極の
上部の不純物濃度が大きいことを特徴とするものであ
る。請求項1記載の半導体装置によれば、ゲート電極の
底部の不純物濃度を小さくすることにより微結晶の発生
を防止でき、ゲート電極を形成する際のアッチングでゲ
ート絶縁膜を突き抜ける基板掘れを防止することができ
る。このため、生産性を低下させることなく完全アモル
ファスでリン濃度が1〜3×1020cm-3のドープトシ
リコン膜を成膜できるドープトアモルファスシリコン膜
を形成でき、ドープトアモルファスシリコン膜をゲート
電極に使用することができる。According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising a semiconductor substrate, a gate insulating film formed on a surface of the semiconductor substrate, and a gate electrode formed on the gate insulating film. The semiconductor device is characterized in that the impurity concentration above the gate electrode is higher than the impurity concentration. According to the semiconductor device of the first aspect, generation of microcrystals can be prevented by reducing the impurity concentration at the bottom of the gate electrode, and substrate digging that penetrates the gate insulating film by etching when forming the gate electrode is prevented. be able to. Therefore, it is possible to form a doped amorphous silicon film capable of forming a doped amorphous silicon film having a completely amorphous phase and a phosphorus concentration of 1 to 3 × 10 20 cm −3 without lowering the productivity. Can be used for electrodes.
【0009】請求項2記載の半導体装置は、半導体基板
と、この半導体基板の表面に形成されたゲート絶縁膜
と、このゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極とを備
え、ゲート電極の底部の不純物濃度が0〜1×1020c
m-3であり、ゲート電極の上部の不純物濃度が1〜8×
1020cm-3であり、底部の不純物濃度より大きいこと
を特徴とするものである。According to a second aspect of the present invention, a semiconductor device includes a semiconductor substrate, a gate insulating film formed on a surface of the semiconductor substrate, and a gate electrode formed on the gate insulating film. Impurity concentration is 0 to 1 × 10 20 c
m −3 , and the impurity concentration above the gate electrode is 1 to 8 ×
A 10 20 cm -3, in which being greater than the impurity concentration of the bottom.
【0010】請求項2記載の半導体装置によれば、請求
項1と同様な効果がある。請求項3記載の半導体装置
は、請求項1または請求項2において、ゲート電極に添
加されている不純物が、リン、ヒ素、ホウ素、またはア
ンチモンである。請求項3記載の半導体装置によれば、
請求項1または請求項2と同様な効果がある。According to the semiconductor device of the second aspect, the same effect as that of the first aspect is obtained. According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the impurity added to the gate electrode is phosphorus, arsenic, boron, or antimony. According to the semiconductor device of the third aspect,
There is an effect similar to that of claim 1 or claim 2.
【0011】請求項4記載の半導体装置の製造方法は、
半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、ゲート
絶縁膜上に不純物を含む第1のアモルファスシリコン膜
を形成する工程と、第1のアモルファスシリコン膜上に
第1のアモルファスシリコン膜の不純物濃度よりも大き
い第2のアモルファスシリコン膜を形成する工程と、第
2のアモルファスシリコン膜上のゲート電極形成領域に
マスクパターンを形成した後、マスクパターンを用いて
第1のアモルファスシリコン膜および第2のアモルファ
スシリコン膜に対し一連のエッチングを行うことにより
ゲート電極を形成する工程を含むものである。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device.
A step of forming a gate insulating film on a semiconductor substrate, a step of forming a first amorphous silicon film containing impurities on the gate insulating film, and an impurity concentration of the first amorphous silicon film on the first amorphous silicon film Forming a second amorphous silicon film larger than the first amorphous silicon film, forming a mask pattern in a gate electrode formation region on the second amorphous silicon film, and then using the mask pattern to form the first amorphous silicon film and the second amorphous silicon film. This includes a step of forming a gate electrode by performing a series of etchings on the amorphous silicon film.
【0012】請求項4記載の半導体装置の製造方法によ
れば、ゲート電極となるアモルファスシリコンを形成す
る際に、まずたとえば不純物濃度が0〜1×1020cm
-3のアモルファスシリコンを成膜し、これに連続してた
とえば不純物濃度が1〜8×1020cm-3のアモルファ
スシリコンを成長させることで、ゲートのパターニング
後のドライエッチング時の基板掘れの原因になる微結晶
の発生を防止することができる。また、成膜条件を大き
く変更せずに対応できるため、生産性の低下も防止でき
る。According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, when forming the amorphous silicon to be the gate electrode, first, for example, the impurity concentration is 0 to 1 × 10 20 cm.
-3 amorphous silicon film is formed, followed by the growth of amorphous silicon having an impurity concentration of, for example, 1 to 8 × 10 20 cm −3 , which causes substrate digging during dry etching after gate patterning. Can be prevented. In addition, since it can be handled without largely changing the film forming conditions, a decrease in productivity can be prevented.
【0013】請求項5記載の半導体装置の製造方法は、
請求項4において、第1のアモルファスシリコン膜は不
純物濃度が0〜1×1020cm-3で膜厚が5〜50nm
であり、第2のアモルファスシリコン膜は不純物濃度が
1〜8×1020cm-3で膜厚が150〜400nmであ
る。請求項5記載の半導体装置の製造方法によれば、請
求項4と同様な効果がある。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device.
5. The method according to claim 4, wherein the first amorphous silicon film has an impurity concentration of 0 to 1 × 10 20 cm −3 and a thickness of 5 to 50 nm.
The second amorphous silicon film has an impurity concentration of 1 to 8 × 10 20 cm −3 and a thickness of 150 to 400 nm. According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the fifth aspect, the same effect as that of the fourth aspect is obtained.
【0014】請求項6記載の半導体装置の製造方法は、
請求項5において、第1のアモルファスシリコン膜の膜
厚が約20〜30nmであり、第2のアモルファスシリ
コン膜の膜厚が約200nm〜350nmである。請求
項6記載の半導体装置の製造方法によれば、請求項5よ
りも一層優れた効果がある。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device.
In claim 5, the thickness of the first amorphous silicon film is about 20 to 30 nm, and the thickness of the second amorphous silicon film is about 200 to 350 nm. According to the method of manufacturing a semiconductor device of the sixth aspect, there is an effect more excellent than that of the fifth aspect.
【0015】[0015]
【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施の形態に
ついて図1および図2を用いて説明する。この実施の形
態の半導体装置は、図1に示すように、半導体基板であ
るシリコン基板101と、このシリコン基板101の表
面に形成されたゲート絶縁膜であるゲート酸化膜102
と、このゲート酸化膜102上に対して垂直に形成され
たゲート電極106とを備え、ゲート電極106の底部
の不純物濃度よりもゲート電極106の上部の不純物濃
度が大きくしている。ここで、ゲート電極106の底部
の不純物濃度は0〜1×1020cm-3であり、これ以上
では微結晶が発生するという問題が生じる。また底部の
不純物濃度は、好ましくは0(アンドープ)がよい。ま
た、ゲート電極の不純物濃度は1〜8×1020cm-3で
あり、従来のリン濃度を含むが、最大値以上では不純物
の析出という問題があり、なお最小値以下ではゲート電
極の空乏化という問題が生じる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, a semiconductor device according to this embodiment includes a silicon substrate 101 as a semiconductor substrate and a gate oxide film 102 as a gate insulating film formed on the surface of the silicon substrate 101.
And a gate electrode 106 formed perpendicularly to the gate oxide film 102, wherein the impurity concentration at the top of the gate electrode 106 is higher than the impurity concentration at the bottom of the gate electrode 106. Here, the impurity concentration at the bottom of the gate electrode 106 is 0 to 1 × 10 20 cm −3 , and if it is higher than this, there is a problem that microcrystals are generated. The impurity concentration at the bottom is preferably 0 (undoped). The impurity concentration of the gate electrode is 1 to 8 × 10 20 cm −3, which includes the conventional phosphorus concentration. However, when the impurity concentration is higher than the maximum value, there is a problem of impurity deposition. The problem arises.
【0016】またゲート電極106に添加されている不
純物は、リン、ヒ素、ホウ素、またはアンチモンなどが
ある。つぎに、この半導体装置の製造方法、とくにゲー
ト電極の形成方法は、図1(a)および(b)に示すよ
うに、シリコン基板101上にゲート酸化膜102を形
成する工程と、ゲート酸化膜102上に第1のアモルフ
ァスシリコン膜であるアンドープアモルファスシリコン
ゲート酸化膜103を形成する工程と、アンドープアモ
ルファスシリコンゲート酸化膜103上に不純物濃度が
アンドープアモルファスシリコンゲート酸化膜103の
不純物濃度よりも大きい第2のアモルファスシリコン膜
であるドープトアモルファスシリコンゲート酸化膜10
4を形成する工程と、ドープトアモルファスシリコンゲ
ート酸化膜104上のゲート電極形成領域にマスクパタ
ーンであるレジストパターン105を形成した後、この
レジストパターン105を用いてアンドープアモルファ
スシリコンゲート酸化膜103およびドープトアモルフ
ァスシリコンゲート酸化膜104に対し一連のエッチン
グを行うことにより柱状のゲート電極106を形成する
工程を含んでいる。The impurities added to the gate electrode 106 include phosphorus, arsenic, boron, and antimony. Next, as shown in FIGS. 1A and 1B, a method for manufacturing a semiconductor device, particularly a method for forming a gate electrode, includes the steps of forming a gate oxide film 102 on a silicon substrate 101, Forming an undoped amorphous silicon gate oxide film 103 as a first amorphous silicon film on the undoped amorphous silicon gate oxide film 103; and forming an impurity concentration on the undoped amorphous silicon gate oxide film 103 higher than the impurity concentration of the undoped amorphous silicon gate oxide film 103. A doped amorphous silicon gate oxide film 10 as an amorphous silicon film
4 and forming a resist pattern 105 as a mask pattern in a gate electrode formation region on the doped amorphous silicon gate oxide film 104, and using this resist pattern 105, an undoped amorphous silicon gate oxide film 103 and a doped And forming a columnar gate electrode 106 by performing a series of etchings on the amorphous silicon gate oxide film 104.
【0017】ここで、アンドープアモルファスシリコン
ゲート酸化膜103は不純物濃度が0〜1×1020cm
-3で膜厚が5〜50nmであるが、膜厚は最大値以上で
はゲート電極の空乏化という問題が生じる。また、最小
値以下では図2に示すように微結晶が増加するからであ
り、好ましくは約20〜30nmの範囲がよい。またド
ープトアモルファスシリコンゲート酸化膜104は不純
物濃度が1〜8×10 20cm-3で膜厚が150〜400
nmであるが、膜厚は最大値以上では微結晶が発生する
という問題が生じる。また、最小値以下では電極の空乏
化という問題が生じる。好ましくは約200〜350n
mの範囲がよい。Here, undoped amorphous silicon
The gate oxide film 103 has an impurity concentration of 0 to 1 × 1020cm
-3And the film thickness is 5 to 50 nm, but the film thickness is not less than the maximum value.
In this case, a problem of depletion of the gate electrode occurs. Also, the minimum
Below this value, the number of microcrystals increases as shown in FIG.
And preferably in the range of about 20 to 30 nm. Also do
Doped amorphous silicon gate oxide film 104 is impure
Material concentration is 1-8 × 10 20cm-3And the film thickness is 150 to 400
nm, but when the film thickness exceeds the maximum value, microcrystals are generated.
The problem arises. In addition, below the minimum value, electrode depletion
Problem arises. Preferably about 200-350n
The range of m is good.
【0018】つぎにこの実施の形態の実施例について説
明する。ここでは、縦型減圧CVDで評価した。図1に
試作したウエハの断面図フローを示す。図1(a)は、
8インチのシリコン基板101の表面に、900℃ドラ
イ酸化によって厚さ7nmのゲート酸化膜102を形成
する。次に、縦型減圧CVD装置内で、温度530℃に
保ち、SiH4 ガスを1000cc流し、圧力を130
Paに制御する。その状態で、0〜40nmのアンドー
プのアモルファスシリコン膜103を堆積する。同一装
置内でさらにPH3 ガスを導入して、2×1020cm-3
のドープトアモルファスシリコン膜104を堆積し、ゲ
ート電極形成領域に、フォトリソグラフィーを用いて所
定のパターンに転写されたレジストパターン105を形
成する。Next, an example of this embodiment will be described. Here, evaluation was performed by vertical type reduced pressure CVD. FIG. 1 shows a cross-sectional view flow of a prototype wafer. FIG. 1 (a)
A 7-nm-thick gate oxide film 102 is formed on the surface of an 8-inch silicon substrate 101 by dry oxidation at 900 ° C. Next, in a vertical type reduced pressure CVD apparatus, the temperature was kept at 530 ° C., SiH 4 gas was flowed at 1000 cc, and the pressure was increased to 130
Control to Pa. In this state, an undoped amorphous silicon film 103 of 0 to 40 nm is deposited. PH 3 gas was further introduced into the same apparatus, and 2 × 10 20 cm −3
Is deposited, and a resist pattern 105 transferred to a predetermined pattern is formed in the gate electrode formation region by using photolithography.
【0019】次に、図1(b)に示すように、ドープト
アモルファスシリコン104およびアンドープのアモル
ファスシリコン103をエッチングし、ゲート電極10
6を形成する。その後、レジストパターン105を除去
して、トランジスタのゲートを形成する。なお、電界効
果トランジスタではゲート電極の両側にソース、ドレイ
ンを形成する。Next, as shown in FIG. 1B, the doped amorphous silicon 104 and the undoped amorphous silicon 103 are etched to form the gate electrode 10.
6 is formed. After that, the resist pattern 105 is removed, and a gate of the transistor is formed. Note that in a field-effect transistor, a source and a drain are formed on both sides of a gate electrode.
【0020】微結晶が混在していない完全アモルファス
シリコンかどうかの判断は、膜形成後、アモルファスシ
リコンのドライエッチングを行い、表面パターン欠陥装
置を用いて評価し、インラインSEMで確認した。図2
はアンドープのアモルファスシリコン103の膜厚と表
面欠陥数の関係を示している。横軸にアンドープのアモ
ルファスシリコンが無いもの、10nm、20nm、3
0nm成膜したもの、縦軸に8インチウエハ内の欠陥数
を示している。また、膜形成温度を520℃、530
℃、540℃で評価した。この様に、アンドープ層を成
膜することで、ドープトアモルファスシリコン膜104
中に微結晶が発生しなくなることが確認された。このド
ープトアモルファスシリコン膜104をゲート電極10
6として使用することで、ゲート酸化膜102の突き抜
ける基板掘れを防止できる。The determination as to whether the silicon was completely amorphous without mixed microcrystals was made by dry etching the amorphous silicon after forming the film, evaluated using a surface pattern defect device, and confirmed by in-line SEM. FIG.
Shows the relationship between the thickness of the undoped amorphous silicon 103 and the number of surface defects. Without undoped amorphous silicon on the horizontal axis, 10 nm, 20 nm, 3
The vertical axis indicates the number of defects in an 8-inch wafer with a 0 nm film formed. Further, the film formation temperature is set to 520 ° C., 530
At 540 ° C. By forming the undoped layer in this manner, the doped amorphous silicon film 104 is formed.
It was confirmed that no fine crystals were generated therein. This doped amorphous silicon film 104 is
By using as 6, the substrate digging through the gate oxide film 102 can be prevented.
【0021】この実施例によれば、ドープトシリコン膜
を成膜する時、アンドープのアモルファスシリコン膜を
成膜し、連続してドープトアモルファスシリコンを成膜
することにより、微結晶の混在しない完全なドープトア
モルファスシリコン膜を成膜することができ、アモルフ
ァスシリコンのパターニング時にドライエッチングの時
にゲート酸化膜を突き抜ける基板掘れを防止することが
でき、電界効果型トランジスタの信頼性を向上させるこ
とができる。また、ドープトアモルファスシリコン膜の
成膜条件を大きく変更する必要が無いため、生産性を低
下することも生じない。According to this embodiment, when a doped silicon film is formed, an undoped amorphous silicon film is formed, and a doped amorphous silicon film is formed continuously. A highly doped amorphous silicon film can be formed, the substrate can be prevented from digging through the gate oxide film at the time of dry etching at the time of patterning amorphous silicon, and the reliability of the field effect transistor can be improved. . Further, since it is not necessary to largely change the film forming conditions of the doped amorphous silicon film, the productivity does not decrease.
【0022】なお、この実施の形態では、シリコンウエ
ハを対象としたが、SOS基板やSOI基板などにも当
然利用できる。また、ゲート絶縁膜に熱酸化膜を使用し
たが、酸窒化膜やHTO膜などの他の絶縁膜を使用して
も同様の効果を得られることは言うまでもない。また、
アモルファスシリコン膜を形成するのに縦型減圧CVD
装置を使用したが、枚葉装置など他のCVD装置を使用
しても同様の効果を得られることは言うまでもない。Although the present embodiment is directed to a silicon wafer, the present invention can be applied to an SOS substrate, an SOI substrate, and the like. Although a thermal oxide film is used for the gate insulating film, it goes without saying that the same effect can be obtained by using another insulating film such as an oxynitride film or an HTO film. Also,
Vertical type low pressure CVD for forming amorphous silicon film
Although the apparatus is used, it goes without saying that the same effect can be obtained by using another CVD apparatus such as a single wafer apparatus.
【0023】また、ドープトアモルファスシリコン膜1
04の濃度を2×1020cm-3にしたが、1〜8×10
20cm-3の濃度範囲でも同様の効果を得られることは言
うまでもない。ここで、特許請求の範囲に示された発明
は上記実施の形態で説明した態様に限られるものではな
い。The doped amorphous silicon film 1
04 was 2 × 10 20 cm −3 , but 1-8 × 10
It goes without saying that the same effect can be obtained even in the concentration range of 20 cm -3 . Here, the invention described in the claims is not limited to the mode described in the above embodiment.
【0024】[0024]
【発明の効果】請求項1記載の半導体装置によれば、ゲ
ート電極の底部の不純物濃度を小さくすることにより微
結晶の発生を防止でき、ゲート電極を形成する際のアッ
チングでゲート絶縁膜を突き抜ける基板掘れを防止する
ことができる。このため、生産性を低下させることなく
完全アモルファスでリン濃度が1〜3×1020cm-3の
ドープトシリコン膜を成膜できるドープトアモルファス
シリコン膜を形成でき、ドープトアモルファスシリコン
膜をゲート電極に使用することができる。According to the semiconductor device of the first aspect, the generation of microcrystals can be prevented by reducing the impurity concentration at the bottom of the gate electrode, and the gate electrode penetrates the gate insulating film by etching when the gate electrode is formed. Substrate digging can be prevented. Therefore, it is possible to form a doped amorphous silicon film capable of forming a doped amorphous silicon film having a completely amorphous phase and a phosphorus concentration of 1 to 3 × 10 20 cm −3 without lowering the productivity. Can be used for electrodes.
【0025】請求項2記載の半導体装置によれば、請求
項1と同様な効果がある。請求項3記載の半導体装置に
よれば、請求項1または請求項2と同様な効果がある。
請求項4記載の半導体装置の製造方法によれば、ゲート
電極となるアモルファスシリコンを形成する際に、まず
たとえば不純物濃度が0〜1×1020cm-3のアモルフ
ァスシリコンを成膜し、これに連続してたとえば不純物
濃度が1〜8×1020cm-3のアモルファスシリコンを
成長させることで、ゲートのパターニング後のドライエ
ッチング時の基板掘れの原因になる微結晶の発生を防止
することができる。また、成膜条件を大きく変更せずに
対応できるため、生産性の低下も防止できる。According to the semiconductor device of the second aspect, the same effect as that of the first aspect is obtained. According to the semiconductor device of the third aspect, the same effect as that of the first or second aspect is obtained.
According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the fourth aspect, when forming amorphous silicon to be a gate electrode, first, for example, an amorphous silicon film having an impurity concentration of 0 to 1 × 10 20 cm −3 is formed. By continuously growing, for example, amorphous silicon having an impurity concentration of 1 to 8 × 10 20 cm −3 , it is possible to prevent the generation of microcrystals that cause substrate digging during dry etching after gate patterning. . In addition, since it can be handled without largely changing the film forming conditions, a decrease in productivity can be prevented.
【0026】請求項5記載の半導体装置の製造方法によ
れば、請求項4と同様な効果がある。請求項6記載の半
導体装置の製造方法によれば、請求項5よりも一層優れ
た効果がある。According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the fifth aspect, the same effect as that of the fourth aspect is obtained. According to the method of manufacturing a semiconductor device of the sixth aspect, there is an effect more excellent than that of the fifth aspect.
【図1】この発明のゲート電極の形成方法すなわちドー
プトアモルファスシリコン膜の形成方法の一実施の形態
における断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of one embodiment of a method for forming a gate electrode, that is, a method for forming a doped amorphous silicon film according to the present invention.
【図2】この発明のドープトアモルファスシリコン膜の
形成方法の一実施の形態におけるアンドープ層の膜厚と
ドライエッチング後の欠陥数との関係図である。FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the thickness of an undoped layer and the number of defects after dry etching in one embodiment of the method for forming a doped amorphous silicon film of the present invention.
【図3】従来方法でドープトアモルファスシリコン膜を
形成したときの工程断面図である。FIG. 3 is a process cross-sectional view when a doped amorphous silicon film is formed by a conventional method.
101 半導体基板であるシリコン基板 102 ゲート酸化膜 103 アンドープのアモルファスシリコン膜 104 ドープトアモルファスシリコン膜 105 レジストパターン 106 ゲート電極 301 シリコン基板 302 ゲート酸化膜 303 ドープトアモルファスシリコン 304 微結晶 305 基板掘れ Reference Signs List 101 silicon substrate which is a semiconductor substrate 102 gate oxide film 103 undoped amorphous silicon film 104 doped amorphous silicon film 105 resist pattern 106 gate electrode 301 silicon substrate 302 gate oxide film 303 doped amorphous silicon 304 microcrystal 305 substrate excavation
Claims (6)
形成されたゲート絶縁膜と、このゲート絶縁膜上に形成
されたゲート電極とを備え、前記ゲート電極の底部の不
純物濃度よりも前記ゲート電極の上部の不純物濃度が大
きいことを特徴とする半導体装置。A semiconductor substrate, a gate insulating film formed on a surface of the semiconductor substrate, and a gate electrode formed on the gate insulating film, wherein the gate electrode has an impurity concentration lower than an impurity concentration at a bottom of the gate electrode. A semiconductor device having a high impurity concentration above an electrode.
形成されたゲート絶縁膜と、このゲート絶縁膜上に形成
されたゲート電極とを備え、前記ゲート電極の底部の不
純物濃度が0〜1×1020cm-3であり、前記ゲート電
極の上部の不純物濃度が1〜8×1020cm-3であり、
前記底部の不純物濃度より大きいことを特徴とする半導
体装置。2. A semiconductor device comprising: a semiconductor substrate; a gate insulating film formed on a surface of the semiconductor substrate; and a gate electrode formed on the gate insulating film, wherein the impurity concentration at the bottom of the gate electrode is 0 to 1 × 10 20 cm -3 , the impurity concentration at the top of the gate electrode is 1 to 8 × 10 20 cm -3 ,
A semiconductor device, wherein the impurity concentration is higher than the impurity concentration at the bottom.
は、リン、ヒ素、ホウ素、またはアンチモンである請求
項1または請求項2記載の半導体装置。3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the impurity added to the gate electrode is phosphorus, arsenic, boron, or antimony.
工程と、前記ゲート絶縁膜上に第1のアモルファスシリ
コン膜を形成する工程と、前記第1のアモルファスシリ
コン膜上に不純物濃度が前記第1のアモルファスシリコ
ン膜の不純物濃度よりも大きい第2のアモルファスシリ
コン膜を形成する工程と、前記第2のアモルファスシリ
コン膜上のゲート電極形成領域にマスクパターンを形成
した後、前記マスクパターンを用いて前記第1のアモル
ファスシリコン膜および前記第2のアモルファスシリコ
ン膜に対し一連のエッチングを行うことによりゲート電
極を形成する工程を含む半導体装置の製造方法。A step of forming a gate insulating film on the semiconductor substrate; a step of forming a first amorphous silicon film on the gate insulating film; Forming a second amorphous silicon film having a higher impurity concentration than that of the first amorphous silicon film, and forming a mask pattern in a gate electrode formation region on the second amorphous silicon film; A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a gate electrode by performing a series of etchings on the first amorphous silicon film and the second amorphous silicon film.
濃度が0〜1×10 20cm-3で膜厚が5〜50nmであ
り、第2のアモルファスシリコン膜は不純物濃度が1〜
8×1020cm-3で膜厚が150〜400nmである請
求項4記載の半導体装置の製造方法。5. The method according to claim 1, wherein the first amorphous silicon film has an impurity.
The concentration is 0 to 1 × 10 20cm-3And the film thickness is 5 to 50 nm.
The second amorphous silicon film has an impurity concentration of 1 to 1.
8 × 1020cm-3With a film thickness of 150 to 400 nm
A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 4.
約20〜30nmであり、第2のアモルファスシリコン
膜の膜厚は200nm〜350nmである請求項5記載
の半導体装置の製造方法。6. The method according to claim 5, wherein the first amorphous silicon film has a thickness of about 20 to 30 nm, and the second amorphous silicon film has a thickness of 200 to 350 nm.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2848598A JPH11233762A (en) | 1998-02-10 | 1998-02-10 | Semiconductor device and its manufacture |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2848598A JPH11233762A (en) | 1998-02-10 | 1998-02-10 | Semiconductor device and its manufacture |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11233762A true JPH11233762A (en) | 1999-08-27 |
Family
ID=12249977
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2848598A Pending JPH11233762A (en) | 1998-02-10 | 1998-02-10 | Semiconductor device and its manufacture |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11233762A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100914284B1 (en) * | 2006-12-29 | 2009-08-27 | 주식회사 하이닉스반도체 | Dual polygate of semiconductor device and method of forming the same |
| JP2009295802A (en) * | 2008-06-05 | 2009-12-17 | Seiko Epson Corp | Semiconductor device, and manufacturing method thereof |
-
1998
- 1998-02-10 JP JP2848598A patent/JPH11233762A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100914284B1 (en) * | 2006-12-29 | 2009-08-27 | 주식회사 하이닉스반도체 | Dual polygate of semiconductor device and method of forming the same |
| JP2009295802A (en) * | 2008-06-05 | 2009-12-17 | Seiko Epson Corp | Semiconductor device, and manufacturing method thereof |
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