[发明专利]半导体装置的制造方法

说明书

本发明涉及半导体装置的制造方法，特别是涉及可以在大约250℃以下的低温下实现在现有技术中在高温下进行的伴有热处理的膜形成工序的半导体装置的制造方法。

图7示出了现有的半导体装置制造方法中所采用的制造装置的概略断面构造。如图7所示，半导体装置制造设备包括：内部保持真空状态的真空室50、设于真空室50内放置并保持半导体基片的基片保持台52、排除真空室内气体的排气系统54以及向基片保持台52照射所需的离子56的离子枪58。

以下，参照图7和图8对现有技术的半导体装置(例如MOS晶体管)的制造方法的大致情况进行说明。

首先，向保持在基片保持台52上边的比如说由硅形成的半导体基片60的表面上喷射所需的离子56。用这种办法在半导体基片60的表面上形成所希望的杂质层62之后，在该杂质层62上边生长硅层64。

接着将半导体基片60移入图中没有画出的电炉并将半导体基片60在高温下保持在指定的氧化气氛中。用这种办法，如图8所示，在硅层64的表面部分形成硅氧化膜。之后，将半导体基片移往图中没有画出的CVD装置，在硅氧化膜66上形成例如栅极电极68以完成MOS晶体管。

然而，在现有技术中，在电炉中形成硅氧化膜66时，半导体基片60被暴露在高温之中，故存在着破坏前面工序中制作的杂质层62的分布(比如说陡峻的杂质分布)的问题。就是说，在制造半导体装置的时候，对例如纯的硅单晶形成的半导体基片中的指定部位掺入规定量的指定的杂质，之后还需要进行若干个高温工艺，例如在单晶膜上进行外延生长的工艺。

图9示出了在向半导体基板中掺入了杂质的情况下杂质在深度方向上的陡峻分布，在之后的工序中，希望杂质的陡峻分布不发生变化。然而，在后部工序的膜形成工艺中处理温度高的时候，存在着使已设定好了的杂质分布状态发生变化(比如说破坏陡峻的杂质分布)的问题。

可是，当降低后部工序中膜形成工艺的处理温度时，又存在着不能形成良好的膜的问题。

此外，在高温下的膜形成工艺中，除去会使杂质层的分布状态发生变化之外，还存在着对例如前部工序形成的氧化物层、氮化物层或者碳化物层等化合物层的分布产生不良影响的问题。

鉴于上述问题，本发明的目的是使得现有技术中在高温下进行的膜形成工艺可以在低温下完成。

本发明所涉及的第1种半导体装置的制造方法是基于这一发现得到的：通过一边用电离放射  线或光线照射一边导入功能性气体的办法形成膜，就可以形成与现有技术在高温下形成的膜一样好的薄膜。

第1种半导体装置的制造方法具备有在有杂质层的半导体基片上，通过一边在低于250℃的温度下照射电离放射线或光线一边导入功能性气体而在上述半导体基片上形成膜的膜形成工序。

当向半导体基片上一边照射电离放射线或光线一边导入功能性气体时，由于电离放射线或光线把能量给予功能性气体，在低于250℃的低温下，功能性气体与半导体基片的主要成分进行反应。

另外，由于膜是在低于250℃的低温下形成的，故不会把半导体基片置于高温之下，所以可以形成不影响半导体基片中杂质分布的膜。

因此，可以在半导体基片上良好地形成不影响半导体基片中杂质分布的膜。

在第1种半导体装置的制造方法中，膜形成工序可以包括通过采用一边向半导体基片中导入功能性气体一边对半导体基片的表面进行电子束曝光的办法在半导体基片上形成图形化膜的工序。

由于在半导体基片的表面中，功能性气体仅仅在被电子束曝光的区域与半导体基片的主要成分进行反应，故不需进行刻蚀工序就可以在半导体基片上形成图形化了的膜，所以，可以在半导体基片上形成可微细地进行控制的图形。

本发明所涉及的第2种半导体装置的制造方法，具有通过在低于250℃的温度下把电离放射线或光线照射到半导体基片上的同时把功能性气体导入半导体基片中去，在半导体基片上形成由与半导体基片的主要成分不同的原子或分子组成的层的层形成工序。

在照射电离放射线或光线的同时把功能性气体导入半导体基板之后，电离放射线或光线把能量传给功能性气体，故即便是在低于250℃的低温下，功能性气体也能与半导体基片的主要成分进行反应，所以可以良好地形成由与半导体基片主要成分不同的原子或分子组成的层。

此外，由于膜是在低于250℃的低温下形成的，故不会把半导体基片置于高温之下，功能性气体的成分难于扩散到半导体基片中去。所以，可以形成不影响半导体基片的晶体构造的层。