JP2005333154A - Semiconductor device and manufacturing method therefor - Google Patents
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Description
本発明は、MOS型ヘテロ構造および該構造を備えた半導体装置ならびにその製造方法に関している。 The present invention relates to a MOS heterostructure, a semiconductor device having the structure, and a method for manufacturing the same.
従来から、電界効果型のトランジスタとして金属−絶縁物−半導体構造(MOS型ヘテロ構造)を備えたMOS電界効果型トランジスタが用いられている。以下、図4(a)から(d)を参照しながら、従来のMOS電界効果型トランジスタの製造方法およびその動作を説明する。 Conventionally, MOS field effect transistors having a metal-insulator-semiconductor structure (MOS type heterostructure) have been used as field effect transistors. Hereinafter, a conventional method for manufacturing a MOS field effect transistor and its operation will be described with reference to FIGS.
まず、図4(a)に示す通常の単結晶シリコン半導体基板50を用意した後、熱酸化法を用いて図4(b)に示すようにシリコン基板50の表面にシリコン酸化膜51を形成する。シリコン酸化膜51は主として非晶質(アモルファス)のSiO2から形成されている。
First, after preparing a normal single crystal
次に、シリコン酸化膜51上に多結晶シリコン膜などの導電性薄膜を堆積した後、リソグラフィおよびエッチング技術を用いて導電性薄膜およびシリコン酸化膜51をパターニングすることによって、図4(c)に示すようにゲート絶縁膜52およびゲート電極53を含むゲート構造を形成する。
Next, after depositing a conductive thin film such as a polycrystalline silicon film on the
図4(d)に示すように、側壁酸化膜57をゲート構造側面上に形成した後、不純物ドーピング法によってソース領域55およびドレイン領域56をシリコン基板51中に形成する。ソース領域55とドレイン領域56との間においてゲート電極53の下方にはチャネル54が形成される。
As shown in FIG. 4D, after the
シリコン基板50の表面を熱酸化すると、シリコン基板50の表面に成長するシリコン酸化膜51の体積膨張に伴ってシリコン基板50とシリコン酸化膜51との間の界面(シリコン−熱酸化物界面)に歪みが発生する。この歪みはシリコン基板50中に構造欠陥を誘発し、界面準位の形成原因となる。界面準位はキャリアのトラップサイトとして作用し、ゲート酸化膜52の絶縁破壊やチャネル中のキャリア移動度劣化などを引き起こす。このことは、MOS電界効果型トランジスタ特性にさまざまな悪影響をもたらし、トランジスタの高速動作に大きな支障となる。
When the surface of the
また、シリコン−熱酸化物界面には、図5(a)に示すように不完全な酸化による薄い亜酸化層からなる構造遷移層(厚さ:0.2〜0.3nm)51aが形成される。構造遷移層51aはSiOx(x≦約1.7)から形成されている。構造遷移層51aの上には通常の非晶質SiO2層(厚さ:数nm)51bが成長している。構造遷移層51aは、SiとSiO2との間の応力緩和作用を担っているが、構造遷移層51a中の結合はチャネル中を走行する電子によって切断されやすく、電子注入によって容易に破壊されるため、構造遷移層51aは電気的に不安定である。ゲート酸化膜52として機能する二酸化シリコン膜51が薄くなるにつれ、二酸化シリコン膜51のうち構造遷移層51aの占める割合が大きくなるため、界面構造に起因するトランジスタ特性の変動・不良は深刻なものとなる。
Further, as shown in FIG. 5A, a structural transition layer (thickness: 0.2 to 0.3 nm) 51a composed of a thin suboxide layer due to incomplete oxidation is formed at the silicon-thermal oxide interface. The The
図5(b)は、シリコン酸化膜51の表面からシリコン基板50の内部に向かって深さ方向に沿って測定した伝導帯および価電子帯のエネルギーレベルを示している。図5(b)からわかるように、シリコン酸化膜51中における伝導帯のエネルギレベル61および価電子のエネルギレベル62は、構造遷移層51aを含むそれよりも広い領域で曲がっている(ベンディング現象)。このエネルギレベルの曲がりによってシリコン酸化膜51のバンドギャップはシリコン−熱酸化物界面で大きく減少している。このようなシリコン酸化膜51のエネルギーギャップ減少は、シリコン酸化膜51の耐圧および信頼性を低下させる。
FIG. 5B shows the energy levels of the conduction band and the valence band measured along the depth direction from the surface of the
前述のように構造遷移層51aの厚さは0.2〜0.3nm程度であるが、シリコン酸化膜51のバンドギャップが減少している部分の厚さは約1nmに達する。また、シリコン酸化膜51の厚さが減少しても構造遷移層51aの厚さは減少しないため、シリコン酸化膜51の厚さの減少は構造遷移層51aが二酸化シリコン膜51中に占める割合を大きくし、バンドギャップ減少部分の割合も増加させる。構造遷移層51aが二酸化シリコン膜51中に占める割合が大きくなると、シリコン酸化膜51の耐圧が劣化するだけではなく、膜厚の不均一や界面ラフネスの増大による問題も顕著になる。例えばシリコン−熱酸化物界面の凹凸(ラフネス)が大きい場合、または酸化シリコン膜51(すなわちゲート酸化膜52)の厚さが不均一である場合、チャネル54中の電子は界面の凹凸を感じながらが走行するので、電子の散乱確率が大きくなる。電界効果型トランジスタの寸法が微細化されるにともなって実効的な垂直電界強度が増加するので、この散乱現象はいっそう顕著になってくる。このことは電子移動度の低下、すなわち相互コンダクタンスの低下を招くことを意味する。これらが要因となって、極薄ゲート絶縁膜を備えた微細なMOS電界効果型トランジスタ特性の向上が妨げられることになる。
As described above, the thickness of the
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、構造的にも電気的にも安定したMOS型ヘテロ構造、およびこのようなMOS型ヘテロ構造を有する半導体装置ならびにその製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and its object is to provide a MOS type heterostructure that is structurally and electrically stable, a semiconductor device having such a MOS type heterostructure, and It is in providing the manufacturing method.
前記の目的を達成するため、本発明の第1の半導体装置は、ステップ及びテラスを表面に備えたシリコン基板と、シリコン基板上に形成された、結晶質酸化膜を含むゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極とを備え、シリコン基板は、ゲート絶縁膜と接するシリコン基板部分を挟んでソース領域及びドレイン領域を有し、ゲート絶縁膜と接するシリコン基板部分と、ゲート絶縁膜とが、結晶−結晶構造を有している。 In order to achieve the above object, a first semiconductor device according to the present invention includes a silicon substrate having a step and a terrace on its surface, a gate insulating film including a crystalline oxide film formed on the silicon substrate, and a gate. A silicon substrate having a source region and a drain region sandwiching a silicon substrate portion in contact with the gate insulating film, a silicon substrate portion in contact with the gate insulating film, and a gate insulating film Have a crystal-crystal structure.
第1の半導体装置によると、シリコン基板上に形成されたゲート絶縁膜が結晶性酸化膜を含むため、シリコン基板とゲート絶縁膜との界面における歪み発生は抑制されている。このため、界面順位の形成も抑制されており、このことからキャリア移動速度の劣化等が抑制されている。また、シリコン基板と絶縁膜との界面に非晶質の二酸化シリコン膜や亜酸化層が存在しないため、耐圧に優れている。 According to the first semiconductor device, since the gate insulating film formed on the silicon substrate includes the crystalline oxide film, generation of strain at the interface between the silicon substrate and the gate insulating film is suppressed. For this reason, the formation of the interface order is also suppressed, and from this the deterioration of the carrier moving speed is suppressed. Further, since there is no amorphous silicon dioxide film or sub-oxide layer at the interface between the silicon substrate and the insulating film, the withstand voltage is excellent.
ここで、結晶−結晶構造は、シリコン基板が単結晶シリコンであり、ゲート絶縁膜が、シリコン基板の表面に沿って二次元的に連続した結晶膜であることによって構成されていることが好ましい。 Here, it is preferable that the crystal-crystal structure is constituted by the silicon substrate being monocrystalline silicon and the gate insulating film being a crystal film that is two-dimensionally continuous along the surface of the silicon substrate.
また、ゲート絶縁膜の膜厚は、2nm以下であることが好ましい。 The thickness of the gate insulating film is preferably 2 nm or less.
また、ゲート絶縁膜は、前記結晶質酸化膜上に形成された誘電体膜を更に含んでいることが好ましい。 The gate insulating film preferably further includes a dielectric film formed on the crystalline oxide film.
また、誘電体膜の誘電率は、二酸化シリコンの誘電率よりも高いことが好ましい。 The dielectric constant of the dielectric film is preferably higher than that of silicon dioxide.
また、シリコン基板が有しているミスオリエンテーション角は、0°以上で且つ20°以下であることが好ましい。 The misorientation angle of the silicon substrate is preferably 0 ° or more and 20 ° or less.
結晶質酸化膜は、シリコン基板の表面のうちゲート絶縁膜で覆われている領域の50%以上を覆っていることが好ましい。 The crystalline oxide film preferably covers 50% or more of the region covered with the gate insulating film on the surface of the silicon substrate.
前記の目的を達成するため、本発明の第2の半導体装置は、ステップ及びテラスを表面に備えたシリコン基板と、シリコン基板の表面に形成された、結晶質酸化膜を含むゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上に形成された浮遊ゲートと、浮遊ゲートに容量結合された制御ゲートとを備え、結晶質酸化膜は、シリコン基板の表面のうちゲート絶縁膜で覆われている領域の90%以上を覆っていることが好ましい。 In order to achieve the above object, a second semiconductor device of the present invention includes a silicon substrate having a step and a terrace on its surface, a gate insulating film including a crystalline oxide film formed on the surface of the silicon substrate, A floating gate formed on the gate insulating film and a control gate capacitively coupled to the floating gate are provided, and the crystalline oxide film is 90% or more of the region covered with the gate insulating film on the surface of the silicon substrate. It is preferable to cover.
前記の目的を達成するため、本発明の第1の半導体装置の製造方法は、シリコン基板を真空中に保持し、加熱清浄化法を用いてステップとテラスとを有するシリコン基板を形成する工程と、シリコン基板を酸素雰囲気下で加熱することにより、シリコン基板表面に結晶質酸化膜を形成する工程と、結晶酸化膜上に、ゲート電極を形成する工程と、シリコン基板に不純物ドーピングを行なってソース領域及びドレイン領域を形成する工程とを備える。 In order to achieve the above object, a first method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of forming a silicon substrate having a step and a terrace using a heat cleaning method while holding the silicon substrate in a vacuum. The step of forming a crystalline oxide film on the surface of the silicon substrate by heating the silicon substrate in an oxygen atmosphere, the step of forming a gate electrode on the crystal oxide film, and the impurity doping to the silicon substrate Forming a region and a drain region.
尚、結晶質酸化膜を形成する工程は、シリコン基板上に、液体窒素中を通した乾燥酸素を供給することにより行なうことが好ましい。 The step of forming the crystalline oxide film is preferably performed by supplying dry oxygen that has been passed through liquid nitrogen onto the silicon substrate.
前記の目的を達成するため、本発明の第2の半導体装置の製造方法は、シリコン基板を真空中に保持し、加熱清浄化法を用いてステップとテラスとを有するシリコン基板を形成する工程と、シリコン基板表面のテラス上に、エピタキシャル成長によって結晶質酸化膜を形成する工程と、結晶酸化膜上にゲート電極を形成する工程と、シリコン基板に不純物ドーピングを行ってソース領域及びドレイン領域を形成する工程とを備える。 In order to achieve the above object, a second method for manufacturing a semiconductor device of the present invention includes a step of forming a silicon substrate having a step and a terrace by using a heat cleaning method while holding the silicon substrate in a vacuum. The step of forming a crystalline oxide film by epitaxial growth on the terrace on the surface of the silicon substrate, the step of forming a gate electrode on the crystal oxide film, and the impurity doping of the silicon substrate to form a source region and a drain region A process.
尚、本発明の第1及び第2の半導体装置を製造方法において、結晶質酸化膜は、2nm以下の膜厚に形成されることが好ましい。 In the first and second semiconductor device manufacturing methods of the present invention, the crystalline oxide film is preferably formed to a thickness of 2 nm or less.
また、本発明の第1及び第2の半導体装置を製造方法において、結晶質酸化膜を形成する工程の後で且つゲート電極を形成する工程の前に、結晶質酸化膜上に結晶性酸化膜の誘電率よりも高い誘電率を有する誘電体膜を堆積する工程を更に含むことが好ましい。 In the first and second semiconductor device manufacturing methods of the present invention, the crystalline oxide film is formed on the crystalline oxide film after the step of forming the crystalline oxide film and before the step of forming the gate electrode. Preferably, the method further includes the step of depositing a dielectric film having a dielectric constant higher than the dielectric constant.
また、本発明の第1及び第2の半導体装置を製造方法において、シリコン基板が有しているミスオリエンテーション角は、0°以上で且つ20°以下であることが好ましい。 In the first and second semiconductor device manufacturing methods of the present invention, the misorientation angle of the silicon substrate is preferably 0 ° or more and 20 ° or less.
本発明の半導体装置によれば、単結晶シリコン基板の表面がシリコン原子の再配列によって形成された原子レベルで平坦な面を有しており、その面上に形成した絶縁膜が単結晶シリコン基板の表面上にエピタキシャル成長した結晶質二酸化シリコンを含んでいる。このため、絶縁膜の形成に際して、シリコン基板に強い応力が与えられることなく、結晶欠陥の少ないMOS型ヘテロ構造を有する半導体装置が実現される。また、単結晶シリコン基板と絶縁膜との界面に非晶質の二酸化シリコン膜や亜酸化層が存在しないため、耐圧に優れた半導体装置が得られる。 According to the semiconductor device of the present invention, the surface of the single crystal silicon substrate has a flat surface at the atomic level formed by rearrangement of silicon atoms, and the insulating film formed on the surface is a single crystal silicon substrate. Crystalline silicon dioxide epitaxially grown on the surface of the substrate. Therefore, a semiconductor device having a MOS type heterostructure with few crystal defects is realized without applying a strong stress to the silicon substrate when forming the insulating film. In addition, since there is no amorphous silicon dioxide film or suboxide layer at the interface between the single crystal silicon substrate and the insulating film, a semiconductor device with excellent breakdown voltage can be obtained.
絶縁膜の厚さを2nm以下にすると、絶縁膜の大部分の領域が結晶質二酸化シリコン層から構成されることになるため、極薄ゲート絶縁膜を用いながら、信頼性の向上したMOS型ヘテロ構造が提供される。 When the thickness of the insulating film is 2 nm or less, most of the region of the insulating film is composed of a crystalline silicon dioxide layer. Therefore, a MOS type heterostructure with improved reliability while using an ultra-thin gate insulating film. A structure is provided.
結晶質二酸化シリコン上に誘電体膜を付加すれば、リーク電流を更に低減することが可能になる。 If a dielectric film is added on crystalline silicon dioxide, the leakage current can be further reduced.
また、本発明の半導体装置は、上述のようなMOS型ヘテロ構造を備えているために、高速動作が可能で、しかも耐圧および信頼性に優れた性能が発揮される。特に本発明を不揮発性メモリに適用した場合は、ホットエレクトロン注入によって劣化しにくい酸化膜が得られるため好ましい。 In addition, since the semiconductor device of the present invention has the above-described MOS type heterostructure, it can operate at a high speed and exhibits performance with excellent breakdown voltage and reliability. In particular, when the present invention is applied to a nonvolatile memory, an oxide film that hardly deteriorates by hot electron injection can be obtained.
本発明の半導体装置の製造方法によると、上記のような半導体装置を製造することができる。 According to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the semiconductor device as described above can be manufactured.
(実施形態1)
以下、MOS型ヘテロ構造を有する半導体装置について本発明の実施形態を説明する。本実施形態にかかる半導体装置は、単結晶シリコン基板を用いて形成したMOS電界効果型トランジスタを有している。この半導体装置は、公知の半導体集積回路と同様に、実際にはトランジスタ以外の回路要素、配線構造および素子分離構造等を含んでいるが、図面では簡単化のためトランジスタのMOS型ヘテロ構造部分のみを示す。
(Embodiment 1)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described for a semiconductor device having a MOS heterostructure. The semiconductor device according to the present embodiment has a MOS field effect transistor formed using a single crystal silicon substrate. This semiconductor device actually includes circuit elements other than transistors, a wiring structure, an element isolation structure, etc., as in the known semiconductor integrated circuit, but in the drawings, only the MOS type heterostructure portion of the transistor is shown for simplification. Indicates.
図1(a)から(d)を参照する。まず、図1(a)に示すように、真空加熱清浄化法やシリコンのホモエピタキシャル成長法によって単結晶シリコン基板10の(001)面上に(001)清浄表面を形成する。より詳細には、本実施形態では、ミスオリエンテーション角13が0〜0.02゜の単結晶シリコン基板10を用い、この基板10に対して上述の真空中の加熱清浄化法やシリコンのホモエピタキシャル成長法による表面処理を行うと、清浄化されたシリコン基板10の最表面でシリコン原子の再配列現象が進行し、シリコン基板10の表面にステップ11とテラス12とが形成される。
Reference is made to FIGS. First, as shown in FIG. 1A, a (001) clean surface is formed on the (001) plane of the single
なお、このような形態の表面を得るには、他の表面清浄化方法として、温水洗浄、過酸化水素水を混入させたバッファードフッ酸処理、過酸化水素水の濃度を増加させた改良SC−1洗浄、希釈フッ酸処理などのウェット処理法を行っても良い。 In addition, in order to obtain such a surface, other surface cleaning methods include hot water cleaning, buffered hydrofluoric acid treatment in which hydrogen peroxide solution is mixed, and improved SC in which the concentration of hydrogen peroxide solution is increased. -1 cleaning, diluted hydrofluoric acid treatment, or other wet treatment methods may be performed.
このようなステップ11およびテラス12が形成されたシリコン基板10の表面の形態は、(Si(001)−2×1)と表記される。単位面積におけるステップ10の密度はシリコン基板10のミスオリエンテーション角13が小さくなる程、小さくなる。例えば、本実施形態の場合のようにミスオリエンテーション角が0.02゜以下の場合、約1000℃で10〜20秒程度の真空加熱清浄化によってステップ12の間隔(テラス幅に相当)は約3nmを下回る大きさとなる。なお、ステップ11は[11−0]方向に沿って延びている。
The form of the surface of the
これらのテラス12上には、最表面シリコン原子の2量体(以下、「ダイマー」と称する。)で構成された原子配列(以下、「ダイマー列」と称する。)が形成されている。本実施形態のように基板のミスオリエンテーション角13が小さい場合は、各テラス上では1原子ステップ毎にダイマー列が交互に直角に存在する形態が得られる。
On these
次に、Si(001)−2×1表面形態を有するシリコン基板10を乾燥酸素雰囲気中で急速加熱酸化法によって850℃に加熱する。加熱時間は40〜50秒程度である。この結果、シリコン基板10の表面に厚さ1.5nmの酸化膜が成長する。このような熱酸化によれば、図1(b)に示すように、テラス12上に結晶質酸化膜(結晶質二酸化シリコン膜)15がエピタキシャル成長する。エピタキシャル成長した結晶質酸化膜15は、テラス12の表面結晶構造を反映した結晶構造を持つ。
Next, the
本実施形態のようにミスオリエンテーション角13が小さい場合、ステップ間隔が広いため、テラス12上に二次元的に広がった膜状の結晶質酸化膜15が形成される。また、ステップ12では、その両側のテラス12上にエピタキシャル成長した結晶質酸化膜15が横方向に成長し、実質的に連結する。なお、シリコン基板10の各ステップ11やテラス12は結晶質酸化膜15が形成された後においても、結晶質酸化膜15形成前のステップ11やテラス12の構造を反映した形態を示している。
When the
結晶質酸化膜15の厚さは、エピタキシャル成長時の基板温度や酸素分圧に依存するが、その厚さが約2nm程度になると結晶質酸化膜15の成長速度は急激に低下する。このため、本実施形態で使用する酸化方法は、厚さ2nm程度の薄いゲート絶縁膜を再現性良く形成するのに適している。
The thickness of the
通常の熱酸化によれば、酸化シリコン膜の体積膨張(Si→SiO2で2.2倍の体積膨張がある)のためにシリコン−酸化膜界面の酸化膜側には圧縮応力が発生し、シリコン基板側には引っ張り応力が発生する。これに対して結晶質酸化膜15を形成する場合、シリコン基板10の原子構造に基づいて酸化物のエピタキシャル成長が進行するため、酸化物内の各部の応力がバランスし、シリコン基板10と結晶質酸化膜15との界面近傍においても大きな応力は生じないと考えられる。透過電子顕微鏡の断面観察や電子線回折の結果から、結晶質酸化膜15はトリディマイト構造を有していると考えられる。
According to normal thermal oxidation, a compressive stress is generated on the oxide film side of the silicon-oxide film interface due to the volume expansion of the silicon oxide film (the volume expansion of Si → SiO 2 is 2.2 times), Tensile stress is generated on the silicon substrate side. On the other hand, when the
表面が原子レベルで平坦化されていないシリコン基板に対して通常の熱酸化を行った場合、結晶質酸化物が部分的に成長するかもしれないが、大分の領域で非晶質酸化膜が成長し、その結果、下部に複数の結晶質酸化物を含む一枚の非晶質酸化膜が形成される。このため、シリコン/酸化膜界面には、実質的に結晶−非晶質構造が形成され、酸化物の熱膨張による応力の影響が基板に及ぶことになる。シリコン/酸化膜界面近傍において大きな応力が生じると、その応力を緩和するために積層欠陥や双晶が発生する。 When normal thermal oxidation is performed on a silicon substrate whose surface is not planarized at the atomic level, crystalline oxide may grow partially, but an amorphous oxide film grows in a large area. As a result, a single amorphous oxide film including a plurality of crystalline oxides is formed below. Therefore, a crystal-amorphous structure is substantially formed at the silicon / oxide film interface, and the influence of stress due to thermal expansion of the oxide reaches the substrate. When a large stress is generated in the vicinity of the silicon / oxide film interface, stacking faults and twins are generated to relieve the stress.
これに対して本実施形態の場合は、シリコン基板10の表面を覆う結晶質酸化膜15の体積膨張は極めて小さく、シリコン/酸化膜界面での結晶格子連続性が保持されるため、応力の発生が著しく低減される。その結果、積層欠陥や双晶の発生が抑制される。また、結晶質酸化膜15が約2nmの厚さに成長した後もなお酸化処理を続けると、結晶質酸化膜15上に非晶質の酸化膜が成長して行く。この非晶質酸化膜と結晶質酸化膜15との間には遷移領域が存在するが、シリコン基板の表面は結晶質酸化膜15に覆われたままである。
On the other hand, in the case of this embodiment, the volume expansion of the
このような結晶質酸化膜15をゲート絶縁膜として利用すると、ホットエレクトロンによってシリコン酸化膜界面の結合が切られやすいという不都合もなく、熱膨張に伴う界面準位の発生も無くなる。したがって、酸化膜形成後に酸化膜に対して行うアニール処理も不要となる。また、シリコン/酸化膜界面が従来の結晶−非晶質構造ではなく、結晶−結晶構造を有するので、反転層中のキャリアが従来のように不連続界面でのランダムなポテンシャル散乱を受けることも無くなる。
When such a
図6(a)は、本発明によるシリコン−熱酸化物界面の断面を示している。図6(a)からわかるように、結晶質酸化膜15とシリコン基板10との間には、亜酸化層からなる構造遷移層は存在しない。また、図6(b)からわかるように、結晶質酸化膜15の伝導帯のエネルギレベル71および価電子のエネルギレベル72はフラットであり、エネルギレベルの曲がりによるバンドギャップの減少もない。また、本発明によれば、膜厚の不均一や界面ラフネスの増大による問題も解消される。
FIG. 6 (a) shows a cross section of the silicon-thermal oxide interface according to the present invention. As can be seen from FIG. 6A, there is no structural transition layer made of a suboxide layer between the
なお、一般に熱によって非晶質から結晶質に相変化が生じることがあっても、結晶質から非晶質に相変化が生じることは無い。本実施形態のシリコン/酸化膜界面は、結晶−結晶構造を有するため、熱的に安定していると言える。 In general, even if a phase change occurs from amorphous to crystalline due to heat, no phase change occurs from crystalline to amorphous. Since the silicon / oxide film interface of this embodiment has a crystal-crystal structure, it can be said that it is thermally stable.
次にポリシリコン膜をCVD法で堆積した後、リソグラフィ技術を用いてこのポリシリコン膜をパターニングすることによって、図1(c)に示すゲート電極16を形成する。次に、不純物ドーピング技術を用いてシリコン基板10にソース20およびドレイン21を形成する。その後、通常のMOSトランジスタの作製工程と同様の工程を行って半導体装置を完成する。
Next, after depositing a polysilicon film by a CVD method, the polysilicon film is patterned using a lithography technique to form a
こうして得られたMOSトランジスタについて、シリコン基板10とゲート電極16との間に所定の電圧を印加すると、シリコン基板10の表面に垂直な電界が形成され、結晶質酸化膜15とシリコン基板10との界面近傍のシリコン側に図1(d)に示すチャネル17が形成される。
When a predetermined voltage is applied between the
本実施形態では、ミスオリエンテーション角13が小さく、ステップ密度が小さいため、電子はステップに対してどの方向に走行しようとも、チャネル17中のキャリア(電子)の界面散乱は極めて小さくなり、移動度が改善される。そのため、ステップ18がソース領域20からドレイン領域21にまっすぐに延びるようにソース領域20およびドレイン領域21の位置を規定する必要はない。
In this embodiment, since the
なお、反射高速電子回折(RHEED)を用いれば結晶質酸化膜15を観察することができる。より詳細には、酸素暴露中に前記シリコン10の表面に微小角度で電子線を照射し、全反射した反射電子の回折像から酸化膜形成に伴って変化する結晶表面構造のパターンが得られる。酸化処理中の基板表面をRHEEDでその場観察することにより基板表面に生じる構造変化をリアルタイムで把握することができる。
The
以上説明したように、本実施形態では、厚さ2nm程度の結晶質酸化膜15から極薄ゲート絶縁膜を形成し、それによって図6(b)に示すようにバンド構造を有するMOS電界効果型トランジスタを作製する。本実施形態によれば、従来技術の問題が解決され、信頼性の高いトランジスタ特性が実現する。本実施形態は、厚さ2nm以下の極薄ゲート絶縁膜を有するトランジスタに適用して顕著な効果を発揮しうるものであるが、厚さ2nmを超えるゲート絶縁膜を有するトランジスタに適用してもよい。その場合、ゲート絶縁膜の下部には前述の結晶質酸化膜15が存在し、その結晶質酸化膜15の上には非晶質の二酸化シリコン層が存在することになる。このような構造を有していても、シリコン/酸化膜界面では、亜酸化層が存在せず、図6(b)に示すバンド構造が実現しているため、優れたトランジスタ特性が得られる。
As described above, in this embodiment, an ultra-thin gate insulating film is formed from the
なお、シリコン基板のチャネル領域の100%の領域が結晶質酸化膜15によって直接的に覆われている必要はない。各テラス上にエピタキシャル成長した複数の結晶質酸化膜15が完全に連続した一枚の絶縁膜を構成してない場合でも本発明の効果は充分に得られる。チャネル領域の少なくとも半分以上が結晶質酸化膜15によって直接的に覆われていれば、たとえ他の領域上に非晶質酸化膜が成長していたとしても、亜酸化層による問題は軽減され、従来のMOS型ヘテロ構造に比較して充分に改善された信頼性を得ることが可能になる。
It is not necessary that 100% of the channel region of the silicon substrate is directly covered by the
また、本実施形態で説明した熱酸化法以外の酸化法を用いてもよい。重要な点は、シリコン基板の表面を原子レベルで平坦化しておく点にある。原子レベルで平坦化されたシリコン基板の表面が大気と接触した結果、その表面に薄い自然酸化膜が形成されたとしても、その後の酸化処理によってシリコン基板表面に結晶質酸化膜をエピタキシャル成長させるができる。このことは、後に他の実施形態についてもあてはまる。 An oxidation method other than the thermal oxidation method described in this embodiment may be used. The important point is that the surface of the silicon substrate is planarized at the atomic level. Even if the surface of the silicon substrate flattened at the atomic level comes into contact with the atmosphere and a thin natural oxide film is formed on the surface, a crystalline oxide film can be epitaxially grown on the surface of the silicon substrate by subsequent oxidation treatment. . This is true for other embodiments later.
(実施形態2)
図2(a)から(e)を参照しながら、本発明の第2の実施形態を説明する。
(Embodiment 2)
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 (a) to 2 (e).
まず、真空加熱清浄化法やシリコンのホモエピタキシャル成長法によって、単結晶シリコン基板30の(001)面上に(001)清浄表面を形成する。本実施形態でも、ミスオリエンテーション角33が0〜20゜の基板を用いる。本実施形態では、第1の実施形態で使用した基板よりもミスオリエンテーション角の大きな基板を用いているが、ミスオリエンテーション角33は0゜かそれに高い小さな角度であってよい。
First, a (001) clean surface is formed on the (001) plane of the single
このようなシリコン基板30に対して上述の真空中の加熱清浄化法やシリコンのホモエピタキシャル成長法による表面処理を行うと、第1の実施形態について説明したように、シリコン基板30の最表面でシリコン原子の再配列現象が進行し、シリコン基板30の表面にステップ31とテラス32とが形成される。テラス32は原子レベルで平坦である。
When surface treatment is performed on such a
次に、第1の実施形態について説明した方法を用いてSi(001)−2×1表面を酸化する。本実施形態では、真空中の加熱清浄化処理により得られた Si(001)−2×1表面形態を有するシリコン基板30を電気炉にて800℃の乾燥酸素ガスに晒す。この際、酸素ガスは精製機にて高純度化し、さらに液体窒素中へ100%の高純度乾燥酸素ガスを通すことによって水分を充分に除去してからシリコン基板に供給する。こうして、図2(b)に示すように、結晶質酸化膜34(厚さ:1〜2nm)が各テラス32上に成長し、相互に連結して二次元的な膜が得られる。
Next, the Si (001) -2 × 1 surface is oxidized using the method described in the first embodiment. In this embodiment, the
次に、本実施形態では、図2(c)に示すように、結晶質酸化膜34の上にタンタル酸化膜35を堆積する。タンタル酸化膜の誘電率はシリコン酸化膜(SiO2)の誘電率に比べて約6倍高いため、比較的厚いタンタル酸化膜35を用いても、その厚さを酸化膜厚さに換算した値は実際のタンタル酸化膜の厚さの1/6程度になる。このためタンタル酸化膜35の付加は、酸化膜厚さの実質的な増加を抑制しながら、リーク電流の低減に寄与する。本実施形態では非常に薄いゲート酸化膜を採用するため、このようなタンタル酸化膜35を設けないと、ゲートリーク電流が増加するおそれがある。
Next, in this embodiment, a
タンタル酸化膜35の堆積は次のようにして行う。すなわち、結晶質酸化膜34が形成されたシリコン基板30を410℃に加熱し、定常状態に保つ。そして、Ta(OC2H5)5とO2との混合ガスを用いたCVD法によって15nmの膜厚になるまでタンタル酸化膜35を成長させる。その後、不活性ガス中において800℃で1分程度のアニールを行う。
The
次に、LPCVD法を用いてポリシリコン膜を堆積した後、このポリシリコン膜をパターニングして、図2(d)に示すゲート電極36を形成する。その後、通常のMOSトランジスタの作製工程と同様の工程を行って半導体装置を完成する。
Next, after depositing a polysilicon film using the LPCVD method, the polysilicon film is patterned to form the
所定の電界をシリコン基板表面に対して垂直に形成すると、シリコン/酸化膜界面のシリコン側に反転層ができ、図2(d)に示すようにチャネル37が形成される。
When a predetermined electric field is formed perpendicular to the silicon substrate surface, an inversion layer is formed on the silicon side of the silicon / oxide film interface, and a
図2(e)は、本発明によるMOSトランジスタの平面構成を示している。各ステップ39は結晶質酸化膜34が形成された後においても、結晶質酸化膜34形成前のステップ31を反映した形態を示している。
FIG. 2E shows a planar configuration of the MOS transistor according to the present invention. Each
本実施形態では、図2(e)に示されるように、ステップ31がソース領域40からドレイン領域41にまっすぐに延びるようにソース領域40およびドレイン領域41の位置が規定され、不純物ドープが行われる。電子は矢印39に沿ってソース領域40からドレイン41に向かって走行する。この場合、チャネル中のキャリア(電子)はステップ38を横切ることなく原子レベルで平滑なテラス内を走行するので、キャリアの界面散乱は極めて小さくなる。
In this embodiment, as shown in FIG. 2E, the positions of the
(実施形態3)
以下、図3(a)から(f)を参照しながら、本発明のMOS型ヘテロ構造を有する不揮発性メモリセルを備えた半導体装置(フラッシュメモリ)について、本発明の実施形態を説明する。
(Embodiment 3)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 3A to 3F for a semiconductor device (flash memory) including a nonvolatile memory cell having a MOS type heterostructure of the present invention.
まず、真空加熱清浄化法やシリコンのホモエピタキシャル成長法によって、単結晶シリコン基板70の(001)面上に(001)清浄表面を形成する。本実施形態では、ミスオリエンテーション角73が5゜の基板を用いる。このようなシリコン基板70に対して上述の真空中の加熱清浄化法やシリコンのホモエピタキシャル成長法による表面処理を行うと、第1〜2の実施形態について説明したように、シリコン基板70の最表面でシリコン原子の再配列現象が進行し、シリコン基板70の表面にステップ71とテラス72とが形成される。
First, a (001) clean surface is formed on the (001) plane of the single
次に、乾燥酸素雰囲気の電気炉内で750℃程度の温度で基板70を加熱することにより、厚さ7nmのトンネル酸化膜(第1のゲート絶縁膜)を形成する。酸化によってテラス72上にその結晶構造を反映して結晶質酸化物がエピタキシャル成長し、やがて図3(b)に示すように2次元的的に連続した結晶質酸化膜75が形成される。結晶質酸化膜75の厚さは基板温度や導入酸素分圧に依存するが、高々1nm程度しか成長しない。本実施形態では、このような結晶質酸化膜75が形成された後も引き続き酸化処理を継続する。そうすることによって、図3(c)に示すように、厚さ7nmのトンネル酸化膜77を形成する。このトンネル酸化膜77は、シリコン基板に接触する部分において厚さ0.7nm程度の結晶質酸化物層75を含み、その上に厚さ6.3nm程度の非晶質酸化層76を含んでいる。すなわち、トンネル酸化膜77は2層構造を有している。
Next, the
本実施形態においては、酸化処理条件を一定に維持していても、応力緩和によってトンネル酸化膜77の相が自然に結晶質から非晶質に遷移する。しかしながら、シリコン/酸化膜界面では結晶格子の連続性が保持されるため、シリコン/酸化膜界面では、図6(b)に示すようなエネルギバンド構造が実現されている。このエネルギバンド構造は、結晶質酸化物層75の上に形成した非晶質酸化層76によって大きな影響は受けない。本実施形態の方法によれば、酸化膜の体積膨張による影響は、通常の熱酸化によって酸化膜を形成する場合に比較して低減される。
In this embodiment, even if the oxidation treatment conditions are kept constant, the phase of the
このようにシリコン/酸化膜界面が結晶−結晶構造を有しているため、シリコン酸化膜が非晶質部分を含んでいたとしても、フローティングゲートに注入されるホットエレクトロンによってシリコン/酸化膜界近傍で結合が切れやすいという不都合はなく、また、熱膨張に伴う界面準位の発生も無くなるので、トンネル酸化膜の信頼性を向上させ、その寿命を長くすることができる。 Thus, since the silicon / oxide film interface has a crystal-crystal structure, even if the silicon oxide film includes an amorphous part, the vicinity of the silicon / oxide film boundary is caused by hot electrons injected into the floating gate. Therefore, there is no inconvenience that the bond is easily broken, and the generation of interface states due to thermal expansion is eliminated, so that the reliability of the tunnel oxide film can be improved and the life thereof can be extended.
このようなトンネル酸化膜77を形成した後、ピンホールなどの酸化膜欠陥を除去するために乾燥窒素中にてアニール処理を行う。次に、図3(d)に示すようにトンネル酸化膜77上にフローティングゲート78を形成する。通常の熱酸化法を用いて、図3(e)に示すように、フローティングゲート78上に酸化膜(第2のゲート絶縁膜)79を形成した後、酸化膜79によって容量結合されるコントロールゲート80を形成する。こうして得られたMOSヘテロ界面の近傍に所定の電界を形成すると、シリコン/酸化膜界面のシリコン側に反転層ができ、チャネル81が形成される。
After the
図3(f)は、本不揮発性メモリの平面構成を示している。図3(f)には示されていないが、フローティングゲート78とコントロールゲート80とがトランジスタの活性領域において重なるように配置されている。本実施形態では、図3(f)に示されるようにソース領域84とドレイン領域85とをまっすぐに結ぶ直線がステップ82と垂直に交差するようにソース領域84およびドレイン領域85の位置が規定され、不純物ドープが行われる。このため、電子は矢印83に沿ってソース領域84からドレイン85に向かって走行する。従って、チャネル81中の電子はステップ82を横切ることになる。このことは、ステップ82の近傍で発生したホットエレクトロンがフローティングゲート78へ注入される効率を増大させるという効果をもたらす。この効果は、基板のミスオリエンテーション角73が大きくなるほど、ステップの高さが大きくなるため顕著となる。
FIG. 3F shows a planar configuration of the nonvolatile memory. Although not shown in FIG. 3F, the floating
このように本実施形態によれば、シリコン/酸化膜界面が結晶−結晶構造を有し、不安定な亜酸化層を有していないため、信頼性の高い不揮発性メモリを得ることが可能になり、不揮発性メモリの読み出し/書き込み動作回数を向上させることができる。この効果は、基板のミスオリエンテーション角の大きさには依存しないため、ミスオリエンテーション角が0°であってもよい。また、結晶質酸化物層75の上に非晶質酸化層76を形成しても、シリコン/酸化膜界面は結晶−結晶構造を保持しているため、極薄の結晶質酸化物層75上に非晶質酸化層76を設けた方が、不揮発性メモリのゲート絶縁膜として使用するのに適している。
As described above, according to this embodiment, since the silicon / oxide interface has a crystal-crystal structure and does not have an unstable suboxide layer, a highly reliable nonvolatile memory can be obtained. Thus, the number of read / write operations of the nonvolatile memory can be improved. Since this effect does not depend on the magnitude of the misorientation angle of the substrate, the misorientation angle may be 0 °. Even when the
なお、本発明を不揮発性メモリに適用した場合の効果は、基板表面のうちフローティングゲートによって覆われている領域の90%以上を結晶質酸化膜が覆っているときに顕著にあられると考えられる。これは、シリコン基板の表面が非晶質酸化膜によって直接に覆われている領域がフローティングゲート下に広く存在していると、その部分の寿命で読み出し/書き込み動作回数が決まってしまうからである。従って、酸化膜がフローティングゲートによって覆われている領域の90%以上を結晶質酸化膜で直接に覆う構成が好ましい。 The effect when the present invention is applied to the nonvolatile memory is considered to be remarkable when the crystalline oxide film covers 90% or more of the region covered by the floating gate in the substrate surface. . This is because if the region where the surface of the silicon substrate is directly covered with the amorphous oxide film is widely present under the floating gate, the number of read / write operations is determined by the life of that portion. . Therefore, a configuration in which 90% or more of the region where the oxide film is covered with the floating gate is directly covered with the crystalline oxide film is preferable.
これに対して、通常のMOS型トランジスタについてキャリア移動度を向上させ、しかもゲート絶縁膜の信頼性を高く維持するという観点からは、基板表面のうちゲート電極によって覆われている領域の50%以上を結晶質酸化膜で直接に覆っていることが好ましい。 On the other hand, from the viewpoint of improving carrier mobility and maintaining high reliability of the gate insulating film for a normal MOS transistor, 50% or more of the region covered by the gate electrode on the substrate surface Is preferably directly covered with a crystalline oxide film.
なお、上記不揮発性メモリは、コントロールゲートがフローティングゲート上に設けられたスタック型であるが、コントロールゲートとフローティングゲートとが横方向に配列したスプリット型に対しても本発明は有効である。 The nonvolatile memory is a stack type in which the control gate is provided on the floating gate, but the present invention is also effective for a split type in which the control gate and the floating gate are arranged in the horizontal direction.
上記の各実施形態においては、面方位が(001)のシリコン基板を用いていたが、その他の面方位を有する基板を用いても良い。特にSi(111)面の基板を用いた場合、アルカリ系溶液によるウェット洗浄でも原子レベルの平滑面が比較的容易に得られるため、必ずしも超高真空中の加熱清浄化手法を用いなくてもステップ/テラス形態を形成することが可能である。 In each of the above embodiments, a silicon substrate having a (001) plane orientation is used, but a substrate having another plane orientation may be used. In particular, when a Si (111) surface substrate is used, an atomic level smooth surface can be obtained relatively easily even by wet cleaning with an alkaline solution. / It is possible to form a terrace form.
本発明の半導体装置は、高速動作が可能であり且つ耐圧性及び信頼性に優れ、特に、不揮発性メモリ等として有用である。 The semiconductor device of the present invention can operate at high speed and is excellent in pressure resistance and reliability, and is particularly useful as a nonvolatile memory or the like.
10 表面が(001)面であるシリコン基板
11 シリコン(001)表面上のステップ
12 シリコン(001)表面上のテラス
13 ミスオリエンテーション角
15 結晶質酸化膜
16 ゲートポリシリコン電極
17 チャネル
18 ステップの位置
19 反転層中キャリアの流れる方向
20 ソース
21 ドレイン
30 表面が(001)面であるシリコン基板
31 シリコン(001)表面上のステップ
32 シリコン(001)表面上のテラス
33 ミスオリエンテーション角
34 結晶質酸化膜
35 タンタル酸化膜
36 ゲートポリシリコン電極
37 チャネル
38 ステップの位置
39 反転層中キャリアの流れる方向
40 ソース
41 ドレイン
51 シリコン半導体基板
52 ゲート酸化膜
53 ゲート電極
54 チャネル
55 ソース
56 ドレイン
57 側壁酸化膜
70 表面が(001)面であるシリコン基板
71 シリコン(001)表面上のステップ
72 シリコン(001)表面上のテラス
73 ミスオリエンテーション角
75 結晶質酸化膜
76 非晶質酸化膜
77 トンネル酸化膜
78 フローティングゲート用ポリシリコン
79 ゲート酸化膜
80 コントロール用ゲートポリシリコン電極
81 チャネル
82 酸化前のステップの位置
83 反転層中キャリアの流れる方向
84 ソース
85 ドレイン
DESCRIPTION OF
Claims (15)
前記シリコン基板上に形成された、結晶質酸化膜を含むゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極とを備え、
前記シリコン基板は、前記ゲート絶縁膜と接する前記シリコン基板部分を挟んでソース領域及びドレイン領域を有し、
前記ゲート絶縁膜と接する前記シリコン基板部分と、前記ゲート絶縁膜とが、結晶−結晶構造を有していることを特徴とする半導体装置。 A silicon substrate with steps and terraces on the surface;
A gate insulating film including a crystalline oxide film formed on the silicon substrate;
A gate electrode formed on the gate insulating film,
The silicon substrate has a source region and a drain region across the silicon substrate portion in contact with the gate insulating film,
The semiconductor device, wherein the silicon substrate portion in contact with the gate insulating film and the gate insulating film have a crystal-crystal structure.
前記結晶−結晶構造は、
前記シリコン基板が単結晶シリコンであり、
前記ゲート絶縁膜が、前記シリコン基板の表面に沿って二次元的に連続した結晶膜であることによって構成されていることを特徴とする半導体装置。 In claim 1,
The crystal-crystal structure is
The silicon substrate is single crystal silicon;
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the gate insulating film is a crystal film that is two-dimensionally continuous along the surface of the silicon substrate.
前記ゲート絶縁膜の膜厚は、2nm以下であることを特徴とする半導体装置。 In claim 1 or 2,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the gate insulating film has a thickness of 2 nm or less.
前記ゲート絶縁膜は、前記結晶質酸化膜上に形成された誘電体膜を更に含んでいることを特徴とする半導体装置。 In any one of Claims 1-3,
The semiconductor device, wherein the gate insulating film further includes a dielectric film formed on the crystalline oxide film.
前記誘電体膜の誘電率は、二酸化シリコンの誘電率よりも高いことを特徴とする半導体装置。 In claim 4,
The semiconductor device according to claim 1, wherein a dielectric constant of the dielectric film is higher than a dielectric constant of silicon dioxide.
前記シリコン基板が有しているミスオリエンテーション角は、0°以上で且つ20°以下であることを特徴とする半導体装置。 In any one of Claims 1-5,
The semiconductor device characterized in that the misorientation angle of the silicon substrate is not less than 0 ° and not more than 20 °.
前記結晶質酸化膜は、前記シリコン基板の表面のうち前記ゲート絶縁膜で覆われている領域の50%以上を覆っていることを特徴とする半導体装置。 In claim 1,
The semiconductor device, wherein the crystalline oxide film covers 50% or more of a region covered with the gate insulating film on the surface of the silicon substrate.
前記ゲート絶縁膜は、前記結晶質酸化膜と、前記結晶質酸化膜上に形成されたタンタル酸化膜とを含むことを特徴とする半導体装置。 In claim 1,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the gate insulating film includes the crystalline oxide film and a tantalum oxide film formed on the crystalline oxide film.
前記シリコン基板の表面に形成された、結晶質酸化膜を含むゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に形成された浮遊ゲートと、
前記浮遊ゲートに容量結合された制御ゲートとを備え、
前記結晶質酸化膜は、前記シリコン基板の表面のうち前記ゲート絶縁膜で覆われている領域の90%以上を覆っている半導体装置。 A silicon substrate with steps and terraces on the surface;
A gate insulating film including a crystalline oxide film formed on the surface of the silicon substrate;
A floating gate formed on the gate insulating film;
A control gate capacitively coupled to the floating gate;
The crystalline oxide film is a semiconductor device that covers 90% or more of a region covered with the gate insulating film in the surface of the silicon substrate.
前記シリコン基板を酸素雰囲気下で加熱することにより、前記シリコン基板表面に結晶質酸化膜を形成する工程と、
前記結晶酸化膜上に、ゲート電極を形成する工程と、
前記シリコン基板に不純物ドーピングを行なってソース領域及びドレイン領域を形成する工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 A process of forming a silicon substrate having a step and a terrace using a heat cleaning method while holding the silicon substrate in a vacuum,
Forming a crystalline oxide film on the surface of the silicon substrate by heating the silicon substrate in an oxygen atmosphere;
Forming a gate electrode on the crystalline oxide film;
Forming a source region and a drain region by doping impurities into the silicon substrate.
前記結晶質酸化膜を形成する工程は、前記シリコン基板上に、液体窒素中を通した乾燥酸素を供給することにより行なうことを特徴とする半導体装置の製造方法。 In claim 10,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the step of forming the crystalline oxide film is performed by supplying dry oxygen that has been passed through liquid nitrogen onto the silicon substrate.
前記シリコン基板表面の前記テラス上に、エピタキシャル成長によって結晶質酸化膜を形成する工程と、
前記結晶酸化膜上にゲート電極を形成する工程と、
前記シリコン基板に不純物ドーピングを行ってソース領域及びドレイン領域を形成する工程とを備えることを特徴とする、半導体装置の製造方法。 A process of forming a silicon substrate having a step and a terrace using a heat cleaning method while holding the silicon substrate in a vacuum,
Forming a crystalline oxide film by epitaxial growth on the terrace of the silicon substrate surface;
Forming a gate electrode on the crystalline oxide film;
And a step of forming a source region and a drain region by doping impurities into the silicon substrate.
前記結晶質酸化膜は、2nm以下の膜厚に形成されることを特徴とする半導体装置の製造方法。 In claim 10 or 12,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the crystalline oxide film is formed to a thickness of 2 nm or less.
前記結晶質酸化膜を形成する工程の後で且つ前記ゲート電極を形成する工程の前に、前記結晶質酸化膜上に前記結晶性酸化膜の誘電率よりも高い誘電率を有する誘電体膜を堆積する工程を更に含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 In claim 10 or 12,
After the step of forming the crystalline oxide film and before the step of forming the gate electrode, a dielectric film having a dielectric constant higher than that of the crystalline oxide film is formed on the crystalline oxide film. A method of manufacturing a semiconductor device, further comprising a step of depositing.
前記シリコン基板が有しているミスオリエンテーション角は、0°以上で且つ20°以下であることを特徴とする半導体装置の製造方法。 In claim 10 or 12,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein a misorientation angle of the silicon substrate is not less than 0 ° and not more than 20 °.
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JP2011523204A (en) * | 2008-05-17 | 2011-08-04 | フォルシュングスツェントルム・ユーリッヒ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング | Storage device having tunnel barrier and method for writing and reading information in the storage device |
KR20110134696A (en) * | 2010-06-09 | 2011-12-15 | 삼성전자주식회사 | Fabricating method of semiconductor device |
WO2021079434A1 (en) * | 2019-10-23 | 2021-04-29 | 三菱電機株式会社 | Semiconductor wafer and method for producing same |
-
2005
- 2005-07-05 JP JP2005196249A patent/JP2005333154A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011523204A (en) * | 2008-05-17 | 2011-08-04 | フォルシュングスツェントルム・ユーリッヒ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング | Storage device having tunnel barrier and method for writing and reading information in the storage device |
KR20110134696A (en) * | 2010-06-09 | 2011-12-15 | 삼성전자주식회사 | Fabricating method of semiconductor device |
KR101666403B1 (en) * | 2010-06-09 | 2016-10-17 | 삼성전자 주식회사 | Fabricating method of semiconductor device |
WO2021079434A1 (en) * | 2019-10-23 | 2021-04-29 | 三菱電機株式会社 | Semiconductor wafer and method for producing same |
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