JP2005191293A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 Ge半導体領域と、前記Ge半導体領域に直接接して形成され、金属、ゲルマニウムおよび酸素を含有する絶縁膜領域とを具備することを特徴とする。前記Ge半導体領域はGe基板(11)であり、前記絶縁膜領域はゲート絶縁膜(12)である。
【選択図】 図11
Description
International Workshop on Gate Insulator 2003
CVDの場合には、テトラ−t−ブトキシジルコニウム(Zr(O−t−C4H9)4)などZr酸化物の液体ソース、テトラメトキシゲルマニウム(Ge(OCH3)4)、テトラエトキシゲルマニウム(Ge(OC2H5)4)などのGe酸化物の液体ソースを用いたバブリング法などによって成膜可能である。Ge酸化物に関しては、GeH4,GeCl4などのガスソースを用いてもよい。
素子分離絶縁膜16が形成されたGe基板11上に、Ge/(Ge+Zr)=0%のZrO2膜を、約3nmの膜厚でスパッタ成膜方法により堆積した。その後、500℃の窒素雰囲気で約30分間の熱処理を行なってゲート絶縁膜12を形成した。
素子分離絶縁膜16が形成されたGe基板11上に、Ge/(Ge+Zr)=50%のZrGeO膜を、約3nmの膜厚でスパッタ成膜方法により堆積した。その後、600℃の窒素雰囲気で約30分間の熱処理を行なってゲート絶縁膜12を形成した。
素子分離絶縁膜16が形成されたGe基板11上に、ZrO2膜をスパッタ成膜方法により約3nmの膜厚で堆積した。得られたZrO2膜中には、Geイオンをイオン注入した後、400℃で30分間の熱処理を行なって、ZrGeO膜からなるゲート絶縁膜12を形成した。絶縁膜を通過してGe基板に到達しGe基板にダメージを与え、自身も余剰Ge原子として存在してしまうGe原子は、Geの融点の約1/2程度の温度(約350℃)以上の熱工程により基板Geを種結晶として固相成長することによって、Ge基板中に取り込まれダメージも回復する。
素子分離絶縁膜16が形成されたGe基板11上に、2nmのZrO2膜および1nmのGeO2膜を順次スパッタ法により堆積して、積層膜を形成した。得られた積層膜を、400℃で30分間熱処理することによりZrO2膜とGeO2膜を十分混合させて、ZrGeO膜からなるゲート絶縁膜12を形成した。
スパッタ成膜時の雰囲気に窒素を導入した以外は、前述の実施例2と同様にして、素子分離絶縁膜16が形成されたGe基板11上にZrGeON膜を堆積し、ゲート絶縁膜12を形成した。
前述の実施例2と同様の手法によりスパッタ成膜および熱処理を行なって、素子分離絶縁膜16が形成されたGe基板11上にZrGeO膜からなるゲート絶縁膜12を形成した。得られたZrGeO膜は、プラズマ窒化を施して窒素を導入した。なお、プラズマ窒化は、室温窒素雰囲気により行なった。
素子分離絶縁膜28が形成されたSi基板21上に、熱酸化によりトンネル酸化膜22を形成した。トンネル酸化膜22上には、表面にpoly Geを有するSiGeからなるフローティングテート23を堆積し、さらにGe/(Ge+Zr)=50%のZrGeO膜をスパッタ法により成膜して、インターポリ絶縁膜24を形成した。
スパッタ成膜後のZrGeO膜を、400℃で30分間熱処理した以外は、前述の実施例7と同様の手法によりフラッシュメモリーを作製した。
フローティングゲート23上にZrO2膜をスパッタ成膜し、400℃で30分間熱処理してインターポリ絶縁膜24を形成した以外は、前述の実施例7と同様の手法によりフラッシュメモリーを作製した。
フローティングゲート23をpoly Si1-xGex(xは0から1)に変更し、インターポリ絶縁膜24界面にpoly Geを有するSiGeによりコントロールゲート25を形成した以外は、前述の実施例9と同様の手法によりフラッシュメモリーを作製した。
スパッタ成膜後のZrGeO膜成膜前にフローティングゲートをプラズマ窒化した以外は、前述の実施例7と同様の手法によりフラッシュメモリーを作製した。フローティングゲート表面には、プラズマ窒化によりGeONからなる界面層が約1nmの膜厚で形成されている。界面層がGe酸化物単独である場合と比較して、GeON膜はリーク電流の観点から素子特性が良好なものとなっている。なお、フローティングゲートがSiGeの場合には、界面層はGeSiONから構成される。
4…界面層; 5…結晶化したZrO2膜; 10…MISFET
11…基板; 12…ゲート絶縁膜; 13…ゲート電極; 14…ソース領域
15…ドレイン領域; 16…素子分離絶縁膜; 20…フラッシュメモリー
21…基板; 22…トンネル酸化膜; 23…フローティングゲート
24…インターポリ絶縁膜; 25…コントロールゲート; 26…ソース領域
27…ドレイン領域; 28…素子分離絶縁膜。
Claims (7)
- Ge半導体領域と、
前記Ge半導体領域に直接接して形成され、金属、ゲルマニウムおよび酸素を含有する絶縁膜領域とを具備することを特徴とする半導体装置。 - 前記絶縁膜領域は、アモルファス状態であることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- フローティングゲート、コントロールゲート、およびこれらの電極に挟持されたインターポリ絶縁膜を備えたフラッシュメモリーを具備する半導体装置であって、
前記フローティングゲートおよびコントロールゲートの少なくとも一方は、前記インターポリ絶縁膜に接してGe半導体領域を有し、前記インターポリ絶縁膜は、金属、ゲルマニウムおよび酸素を含有するアモルファス状の絶縁膜領域からなることを特徴とする半導体装置。 - 前記絶縁膜領域は、窒素をさらに含有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の半導体装置。
- Ge半導体領域の上に、金属、ゲルマニウムおよび酸素を含有する絶縁膜領域を形成する工程と、
前記絶縁膜領域を熱処理して、前記Ge半導体領域との間に位置し、前記金属含有量が前記絶縁膜領域におけるバルク濃度未満の部分の膜厚を0.5nm以下に低減する工程と
を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 金属および酸素を含有する絶縁膜領域と、Ge半導体領域とを接触させる工程、および
前記絶縁膜領域を熱処理して、前記Ge半導体領域との間に位置し、前記金属含有量が前記絶縁膜領域におけるバルク濃度未満の部分の膜厚を0.5nm以下に低減する工程
を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記絶縁膜領域に窒素を添加する工程をさらに具備することを特徴とする請求項5または6に記載の半導体装置の製造方法。
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