JP2009009959A - Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は半導体装置の製造方法および半導体装置に関し、特に窒素を含むゲート絶縁膜を備える半導体装置の製造方法および半導体装置に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device and a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor device including a gate insulating film containing nitrogen and the semiconductor device.
LSI(Large Scale Integrated-circuit)などの半導体集積回路の高速化、微細化、低消費電力化は、近年、顕著に進展している。半導体集積回路に用いられる素子のMOSトランジスタ(MOSFET:Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)に関しても同様に特性が向上している。 In recent years, semiconductor integrated circuits such as LSI (Large Scale Integrated-circuit) have been remarkably improved in speed, miniaturization, and low power consumption. The characteristics of MOS transistors (MOSFETs: Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistors) used in semiconductor integrated circuits are also improved.
図5は、MOSFETの要部断面模式図である。
図5は、一般的なMOSFETの、基板101上のゲート部102を拡大した断面模式図であって、基板101上に、酸化シリコン(SiO2)が用いられたゲート絶縁膜103を介して形成されたゲート電極104から構成されるゲート部102が形成されている。また、MOSFETが微細化されると、図5(A)から図5(B)に示すように、スケーリング則に従い、MOSFETの高さ方向と横方向のサイズを同時に縮小するとともに、素子の特性を正常に保ちながら、絶縁膜容量を向上させるなどの性能の向上がなされてきた。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the main part of the MOSFET.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a general MOSFET in which the gate portion 102 on the substrate 101 is enlarged, and is formed on the substrate 101 via a gate insulating film 103 using silicon oxide (SiO 2 ). A gate portion 102 composed of the gate electrode 104 thus formed is formed. When the MOSFET is miniaturized, as shown in FIGS. 5A to 5B, according to the scaling law, the height and lateral sizes of the MOSFET are simultaneously reduced, and the device characteristics are reduced. While maintaining normality, performance has been improved, such as improving the insulating film capacity.
しかし、MOSFETを微細化し、ゲート絶縁膜103が薄膜化されると、ゲート絶縁膜103を透過するトンネル電流105が発生し、また、ゲート部102の製造中に混入した水素(H2)やウェルの導入ためにドープされたボロン(B)などの不純物が、ゲート部102からチャネル部へ侵入する。この結果、チャネルを流れる電流の制御ができなくなって、リーク電流が増加し、また、ドレイン電流の漏洩や消費電力の増加などが生じる(例えば、特許文献1参照)。 However, when the MOSFET is miniaturized and the gate insulating film 103 is thinned, a tunnel current 105 that passes through the gate insulating film 103 is generated, and hydrogen (H 2 ) and wells mixed during the manufacture of the gate portion 102 are generated. Impurities such as boron (B) doped to introduce hydrogen penetrate from the gate portion 102 into the channel portion. As a result, the current flowing through the channel cannot be controlled, the leakage current increases, the drain current leaks, the power consumption increases, and the like (see, for example, Patent Document 1).
上述のような、ゲート絶縁膜103の薄膜化によるMOSFETの特性低下を防ぐために、ゲート絶縁膜103に、SiO2よりも高い誘電率の材料の適用が検討された。その1つの例として、SiO2で構成されるゲート絶縁膜103を、一酸化窒素(NO)や二酸化窒素(NO2)などの窒素(N)を含むガスで窒化して、ゲート絶縁膜103上部に酸窒化(SiON)膜を形成する方法が提案された。このような方法であれば、Nの濃度に依存して誘電率を変化させることができるようになる。また、シリコン(Si)結晶表面とNとの結合についての科学的な研究も行われている(例えば、非特許文献1参照)。 In order to prevent the deterioration of the MOSFET characteristics due to the thinning of the gate insulating film 103 as described above, the application of a material having a dielectric constant higher than that of SiO 2 to the gate insulating film 103 has been studied. As one example, the gate insulating film 103 made of SiO 2 is nitrided with a gas containing nitrogen (N) such as nitrogen monoxide (NO) or nitrogen dioxide (NO 2 ) to form an upper portion of the gate insulating film 103. A method of forming an oxynitride (SiON) film has been proposed. With such a method, the dielectric constant can be changed depending on the concentration of N. In addition, scientific research on the bond between the silicon (Si) crystal surface and N has been conducted (for example, see Non-Patent Document 1).
このように、ゲート絶縁膜103を窒化した酸窒化膜を適用することで、トンネル電流105が流れず、不純物が侵入しない程度にゲート絶縁膜103の膜厚を維持でき、高い絶縁膜容量を確保することができる。今後、さらに微細化が進み、ゲート絶縁膜の膜厚が1nm近くまで薄膜化されれば、従来よりも多量のNによって窒化することにより、ゲート絶縁膜の誘電率を向上させ、膜厚を維持させることができると予想される。
しかし、SiO2のゲート絶縁膜が窒化されると、Nの制御が難しくなり、ゲート絶縁膜に電荷捕獲中心や界面準位が生じ、MOSFETの特性が低下するという問題点があった。 However, when the gate insulating film of SiO 2 is nitrided, it becomes difficult to control N, and there is a problem in that charge trap centers and interface states are generated in the gate insulating film and the characteristics of the MOSFET deteriorate.
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、不純物の侵入やリーク電流の発生を抑制でき、信頼性が向上された半導体装置の製造方法および半導体装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device manufacturing method and a semiconductor device which can suppress the intrusion of impurities and the occurrence of leakage current and have improved reliability. .
本発明では上記課題を解決するために、窒素を含むゲート絶縁膜15を備える半導体装置の製造方法において、図1に示すように、シリコン(111)基板1上にシリコン酸化膜2aおよびシリコン窒化膜3aを順に備える絶縁部11と、シリコン(111)基板4上にシリコン窒化膜3bを備える絶縁部12とを、シリコン窒化膜3aおよびシリコン窒化膜3bを張り合わせて成るシリコン窒化膜3を介して、接合し、絶縁部13を形成する工程と、絶縁部13のシリコン(111)基板1を除去した絶縁部13aと、シリコン(100)基板5上にシリコン酸化膜2bを備える絶縁部14とを、シリコン酸化膜2aおよびシリコン酸化膜2bを張り合わせて成るシリコン酸化膜2を介して、接合し、さらに、シリコン(111)基板4を除去して、シリコン(100)基板5上にゲート絶縁膜15を形成する工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
In the present invention, in order to solve the above problem, in a method of manufacturing a semiconductor device including a
このような半導体装置の製造方法によれば、シリコン(111)基板上にシリコン酸化膜およびシリコン窒化膜を順に備える絶縁部と、シリコン(111)基板上にシリコン窒化膜を備える絶縁部とを、シリコン窒化膜およびシリコン窒化膜を張り合わせて成るシリコン窒化膜を介して、接合し、絶縁部が形成され、絶縁部のシリコン(111)基板を除去した絶縁部と、シリコン(100)基板上にシリコン酸化膜を備える絶縁部とを、シリコン酸化膜およびシリコン酸化膜を張り合わせて成るシリコン酸化膜を介して、接合し、さらに、シリコン(111)基板を除去して、シリコン(100)基板上にゲート絶縁膜が形成されるようになる。 According to such a method for manufacturing a semiconductor device, an insulating portion including a silicon oxide film and a silicon nitride film in this order on a silicon (111) substrate, and an insulating portion including a silicon nitride film on the silicon (111) substrate, The silicon nitride film and the silicon nitride film formed by bonding the silicon nitride films are joined to form an insulating portion, and the insulating portion is formed by removing the silicon (111) substrate from the insulating portion, and the silicon on the silicon (100) substrate. The insulating portion including the oxide film is joined to the silicon oxide film and the silicon oxide film formed by bonding the silicon oxide films, and the silicon (111) substrate is removed to form a gate on the silicon (100) substrate. An insulating film is formed.
また、本発明では上記課題を解決するために、窒素を含むゲート絶縁膜を備える半導体装置において、第1のシリコン(111)基板上に第1のシリコン酸化膜および膜厚が1原子層の第1のシリコン窒化膜を順に備える第1の絶縁部と、第2のシリコン(111)基板上に膜厚が1原子層の第2のシリコン窒化膜を備える第2の絶縁部とを接合した第3の絶縁部の、前記第1のシリコン窒化膜および前記第2のシリコン窒化膜を張り合わせて成る第3のシリコン窒化膜と、前記第3の絶縁部の前記第1のシリコン(111)基板を除去した第4の絶縁部と、シリコン(100)基板上に第2のシリコン酸化膜を備える第5の絶縁部とを、前記第1のシリコン酸化膜および前記第2のシリコン酸化膜を張り合わせ、前記第2のシリコン(111)基板を除去して成る、前記シリコン(100)基板上の第3のシリコン酸化膜と、を有することを特徴とする半導体装置が提供される。 In order to solve the above problems, according to the present invention, in a semiconductor device including a gate insulating film containing nitrogen, a first silicon oxide film and a first atomic layer having a thickness of one atomic layer are formed on a first silicon (111) substrate. A first insulating portion provided with one silicon nitride film in order and a second insulating portion provided with a second silicon nitride film having a thickness of one atomic layer on a second silicon (111) substrate; A third silicon nitride film formed by bonding the first silicon nitride film and the second silicon nitride film in the third insulating portion, and the first silicon (111) substrate in the third insulating portion. The removed fourth insulating portion and the fifth insulating portion including the second silicon oxide film on the silicon (100) substrate are bonded to the first silicon oxide film and the second silicon oxide film, The second silicon (11 ) Formed by removing the substrate, and a third silicon oxide film of the silicon (100) substrate, a semiconductor device characterized by having provided.
このような半導体装置によれば、シリコン(111)基板上にシリコン酸化膜および膜厚が1原子層のシリコン窒化膜を順に備える絶縁部と、シリコン(111)基板上に膜厚が1原子層のシリコン窒化膜を備える絶縁部とを接合した絶縁部の、シリコン窒化膜およびシリコン窒化膜を張り合わせて成るシリコン窒化膜と、絶縁部のシリコン(111)基板を除去した絶縁部と、シリコン(100)基板上にシリコン酸化膜を備える絶縁部とを、シリコン酸化膜およびシリコン酸化膜を張り合わせ、シリコン(111)基板を除去して成る、シリコン(100)基板上のシリコン酸化膜と、で構成されるゲート絶縁膜が形成されるようになる。 According to such a semiconductor device, the insulating portion including the silicon oxide film and the silicon nitride film having a thickness of one atomic layer on the silicon (111) substrate in order, and the atomic layer having a thickness of one atomic layer on the silicon (111) substrate. The silicon nitride film formed by bonding the silicon nitride film and the silicon nitride film, the insulating part obtained by removing the silicon (111) substrate in the insulating part, and silicon (100 And a silicon oxide film on the silicon (100) substrate formed by laminating the silicon oxide film and the silicon oxide film and removing the silicon (111) substrate. A gate insulating film is formed.
本発明では、シリコン(111)基板上にシリコン酸化膜およびシリコン窒化膜を順に備える絶縁部と、シリコン(111)基板上にシリコン窒化膜を備える絶縁部とを、シリコン窒化膜およびシリコン窒化膜を張り合わせて成るシリコン窒化膜を介して、接合し、絶縁部を形成し、絶縁部のシリコン(111)基板を除去した絶縁部と、シリコン(100)基板上にシリコン酸化膜を備える絶縁部とを、シリコン酸化膜およびシリコン酸化膜を張り合わせて成るシリコン酸化膜を介して、接合し、さらに、シリコン(111)基板を除去して、シリコン(100)基板上にゲート絶縁膜を形成するようにした。これにより、リーク電流を抑制させて、信頼性を向上することができる。 In the present invention, an insulating portion including a silicon oxide film and a silicon nitride film on a silicon (111) substrate in order, and an insulating portion including a silicon nitride film on the silicon (111) substrate are replaced with a silicon nitride film and a silicon nitride film. An insulating portion formed by bonding and forming an insulating portion through the bonded silicon nitride film and removing the silicon (111) substrate of the insulating portion, and an insulating portion including a silicon oxide film on the silicon (100) substrate. The silicon oxide film and the silicon oxide film formed by bonding the silicon oxide films are bonded to each other, and the silicon (111) substrate is removed to form a gate insulating film on the silicon (100) substrate. . Thereby, leakage current can be suppressed and reliability can be improved.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されない。
本実施の概要について図面を参照して説明し、その後に、本発明の概要に基づいた実施の形態について、同様に図面を参照して説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the technical scope of the present invention is not limited to these embodiments.
An outline of the present embodiment will be described with reference to the drawings, and then an embodiment based on the outline of the present invention will be described with reference to the drawings.
では、本発明の概要について図1を用いて以下に説明する。
図1は、本発明の概要を示した、半導体装置の製造工程の要部断面模式図である。図1は、本発明の半導体装置の、特に、ゲート部の製造方法を時系列的に4つの製造工程(図1(A)〜図1(D))に分けて、各工程を模式的に示している。以下、各製造工程に沿って説明する。
The outline of the present invention will be described below with reference to FIG.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an essential part of a semiconductor device manufacturing process showing an outline of the present invention. FIG. 1 schematically shows a method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, in particular, a gate part divided into four manufacturing steps (FIGS. 1A to 1D) in time series. Show. Hereinafter, it demonstrates along each manufacturing process.
まず、Si(111)基板1上に、1原子層のシリコン窒化(SiN)膜を成膜する。なお、非特許文献1などによれば、1原子層程度のSiNを、Si(111)の表面に付き回り良く成膜できることが知られており、本発明ではこの知見を利用している。そして、SiN膜が上部に成膜されたSi(111)基板1を酸素分子(O2)雰囲気中でアニールして、SiN膜とSi(111)基板1との界面に、SiO2膜2aが生成される。なお、SiO2膜2aの上部のSiN膜をSiN膜3aとし、Si(111)基板1/SiO2膜2a/SiN膜3aの3つを合わせて絶縁部11とする。
First, a one-layer silicon nitride (SiN) film is formed on the Si (111)
同様にして、Si(111)基板4上に、1原子層のSiN膜3bを成膜する。なお、Si(111)基板4/SiN膜3bの2つを合わせて絶縁部12とする。
このようにして形成した絶縁部11,12を、SiN膜3a,3bを張り合わせることで接合させる。なお、図1(A)には、接合させている様子を示している。
Similarly, a one atomic
The insulating parts 11 and 12 formed in this way are bonded together by bonding the SiN
接合させた絶縁部11,12をアニールすると、張り合わされたSiN膜3a,3bは結合してSiN膜3となる。なお、SiN膜3を生成させた、Si(111)基板1/SiO2膜2a/SiN膜3/Si(111)基板4の4つを合わせて絶縁部13として、図1(B)に示している。
When the bonded insulating portions 11 and 12 are annealed, the
一方、Si(100)基板5上に、SiO2膜2bを成膜する。なお、Si(100)基板5/SiO2膜2bの2つを合わせて絶縁部14とする。
また、絶縁部13のSi(111)基板1を除去した、SiO2膜2a/SiN膜3/Si(111)基板4の3つを合わせて絶縁部13aとする。
On the other hand, the SiO 2 film 2 b is formed on the Si (100)
Further, the three parts of the SiO 2
そして、このようにして形成した絶縁部13a,14をSiO2膜2a,2bを張り合わせることで接合させる。なお、図1(C)には、接合させている様子を示している。
接合させた絶縁部13a,14をアニールすると、張り合わされたSiO2膜2a,2bは結合してSiO2膜2となる。そして、Si(111)基板4を除去すると、図1(D)に示すように、Si(100)基板5上に、SiO2膜2およびSiN膜3から構成されるゲート絶縁膜15が成膜される。
Then, the insulating portions 13a and 14 formed in this way are bonded together by bonding the SiO 2 films 2a and 2b. Note that FIG. 1C illustrates a state of bonding.
When the joined insulating portions 13a and 14 are annealed, the bonded SiO 2 films 2a and 2b are combined to form the SiO 2 film 2. Then, when the Si (111)
以後の工程については図示してはいないが、このようにして得られたゲート絶縁膜15上に、引き続き、ゲート電極を形成して、エッチングやソース、ドレインなどの導入などを行って、MOSFETを作製することができる。
Although the subsequent steps are not shown, a gate electrode is subsequently formed on the
以上のように、Si(111)基板1上にSiO2膜2aおよびSiN膜3aを備えた絶縁部11と、Si(111)基板4上にSiN膜3bを成膜した絶縁部12とを、SiN膜3a,3bを張り合わせて成るSiN膜3を介して、接合し、絶縁部13を形成した。そして、絶縁部13のSi(111)基板1を除去した絶縁部13aと、Si(100)基板5上にSiO2膜2bを成膜した絶縁部14とを、SiO2膜2a,2bを張り合わせて成るSiO2膜2を介して、接合し、さらに、Si(111)基板4を除去して、Si(100)基板5上に、SiO2膜2およびSiN膜3から構成されるゲート絶縁膜15を形成することができた。
As described above, the insulating part 11 having the SiO 2 film 2a and the
これにより、従来は、ゲート絶縁膜中のNの分布や量の制御が困難であったために特性劣化などが生じていたが、本発明では、図1で示した製造方法によって、緻密性および平坦性が高く、均質なSiN膜3をSiO2膜2上に形成することができ、SiO2膜2およびSiN膜3をゲート絶縁膜15とすることで、不純物の侵入を防いで、電荷捕獲中心、界面準位が防止され、また、誘電率も向上させることができ、ホットキャリア耐性を向上させ、リーク電流を抑制させることが可能となり、信頼性を向上させることができる。
As a result, conventionally, it has been difficult to control the distribution and amount of N in the gate insulating film, resulting in deterioration of characteristics. However, in the present invention, the manufacturing method shown in FIG. sexual high,
次に、本発明の概要に基づいた本発明の実施の形態について図2から図4を用いて以下に説明する。
本発明の実施の形態では、上記概要を踏まえて、半導体装置の製造方法について触れる。
Next, an embodiment of the present invention based on the outline of the present invention will be described below with reference to FIGS.
In the embodiment of the present invention, a method for manufacturing a semiconductor device will be described based on the above outline.
図2〜図4は、本発明の実施の形態における半導体装置の製造工程の要部断面模式図である。なお、本実施の形態は半導体装置の製造方法の1例に過ぎず、本発明の課題を解決できる効果が得られれば、製造方法やその順序、または使用する材料などが異なっていても構わない。 2 to 4 are schematic cross-sectional views of the relevant part of the manufacturing process of the semiconductor device according to the embodiment of the present invention. Note that this embodiment is merely an example of a method for manufacturing a semiconductor device, and a manufacturing method, its order, or a material to be used may be different as long as an effect capable of solving the problems of the present invention is obtained. .
まず、Si(111)基板21を1気圧の窒素分子(N2)ガス中で、1060℃で300秒間アニールする。その結果、Si(111)基板21上に、1分子層の均質なSiN膜を成膜できる。そして、SiN膜が上部に成膜されたSi(111)基板21を0.1気圧のO2ガス雰囲気中で0.5分間アニールして、SiN膜とSi(111)基板1との界面に、膜厚が0.5nmのSiO2膜22aが生成される。なお、SiO2膜22aの上部のSiN膜をSiN膜23aとし、Si(111)基板21/SiO2膜22a/SiN膜23aの3つを合わせて絶縁部31とする。
First, the Si (111)
同様にして、シリコン(Si)(111)基板24上に、1分子層のSiN膜23bを成膜する。なお、Si(111)基板24/SiN膜23bの2つを合わせて絶縁部32とする。
Similarly, a
このようにして形成した絶縁部31,32を、SiN膜23a,23bを張り合わせて接合させる。SiN膜23a,23bの張り合わせの際には、SiN膜23a,23b間に不純物が入らないように注意する。なお、図2(A)には張り合わせた様子を示している。
The insulating parts 31 and 32 formed in this way are bonded together by bonding the
そして、接合させた絶縁部31,32を、アルゴン(Ar)ガスまたは真空中で、800℃で3分間のアニールを行って、張り合わされたSiN膜23a,23bを結合させてSiN膜23となる。なお、SiN膜23を生成した、Si(111)基板21/SiO2膜22a/SiN膜23/Si(111)基板24の4つを合わせて絶縁部33として、図2(B)に示している。
Then, the bonded insulating portions 31 and 32 are annealed at 800 ° C. for 3 minutes in argon (Ar) gas or vacuum, and the bonded
一方、Si(100)基板25を0.1気圧のO2ガス雰囲気中で、700℃で0.5分間アニールする。そして、Si(100)基板25上に、膜厚1nm以下のSiO2膜22bを成膜する。なお、Si(100)基板25/SiO2膜22bの2つを合わせて絶縁部34とする。
On the other hand, Si (100) in O 2 gas atmosphere a
また、フッ酸と硝酸との混合液を用いてスプレーエッチングによって絶縁部33のSi(111)基板21を除去した、SiO2膜22a/SiN膜23/Si(111)基板24の3つを合わせて絶縁部33aとする。
In addition, the SiO 2 film 22a /
このようにして形成した絶縁部33a,34を、SiO2膜22a,22bを張り合わせて接合させる。SiO2膜22a,22bの張り合わせの際には、SiO2膜22a,22b間に不純物が入らないように注意する。なお、図3(A)には張り合わせた様子を示している。 The insulating portions 33a and 34 thus formed are bonded together by bonding the SiO 2 films 22a and 22b. During bonding of the SiO 2 film 22a, 22b is careful SiO 2 film 22a, an impurity between 22b does not enter. Note that FIG. 3A shows a state of bonding.
そして、接合させた絶縁部33a,34を、Arガスまたは真空中で、800℃で3分間のアニールを行って、張り合わされたSiO2膜22a,22bは結合してSiO2膜22となる。なお、SiO2膜22を生成した、Si(100)基板25/SiO2膜22/SiN膜23/Si(111)基板24の4つを合わせて絶縁部35として、図3(B)に示している。
The bonded insulating portions 33a and 34 are annealed at 800 ° C. for 3 minutes in Ar gas or vacuum, and the bonded SiO 2 films 22a and 22b are combined to form the SiO 2 film 22. Incidentally, to produce a SiO 2 film 22, as Si (100)
次に、フッ酸と硝酸との混合液を用いてスプレーエッチングによって絶縁部35のSi(111)基板24を除去する。
Si(111)基板24が除去された後、SiO2膜22とSiN膜23とから構成されるゲート絶縁膜上に、図4(A)に示すように、Poly−Si電極26をLPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition:減圧化学的気相成長)法によって形成する。なお、Poly−Si電極26の代わりに、SiN膜23上に、例えば、ニッケル(Ni)、白金(Pt)、タングステン(W)またはエルビウム(Er)などの金属薄膜を堆積させて、500℃の加熱を行ってシリサイド化するようにしても良い。
Next, the Si (111)
After the Si (111)
最後に、エッチングやイオンのドーピング、熱拡散処理などを行って、図4(B)に示すような、MOSFETを形成することができる。
以上のように、Si(111)基板21上にSiO2膜22aおよびSiN膜23aを備えた絶縁部31と、Si(111)基板24上にSiN膜23bを成膜した絶縁部32とを、SiN膜23a,23bを張り合わせて成るSiN膜23を介して、接合し、絶縁部33を形成した。そして、絶縁部33のSi(111)基板21を除去した絶縁部33aと、Si(100)基板25上にSiO2膜22bを成膜した絶縁部34とを、SiO2膜22a,22bを張り合わせて成るSiO2膜22を介して、接合し、さらに、Si(111)基板24を除去して、Si(100)基板25上に、SiO2膜22およびSiN膜23から構成されるゲート絶縁膜を備えることで、ホットキャリア耐性を向上させ、リーク電流を抑制させることが可能となり、信頼性が向上したMOSFETを形成することができた。
Finally, etching, ion doping, thermal diffusion treatment, and the like can be performed to form a MOSFET as shown in FIG.
As described above, the insulating part 31 provided with the SiO 2 film 22a and the
以上によって、緻密性および平坦性が高く、均質なSiN膜をSiO2膜上に形成することができ、SiO2膜およびSiN膜をゲート絶縁膜とすることで、不純物の侵入を防いで、電荷捕獲中心、界面準位が防止され、また、誘電率も向上させることができ、ホットキャリア耐性を向上させ、リーク電流を抑制させることが可能となり、信頼性を向上させることができる。 By the above, highly dense and flatness, it is possible to form a homogeneous SiN film on the SiO 2 film, by the SiO 2 film and the SiN film and the gate insulating film, to prevent intrusion of impurities, charge Capture centers and interface states can be prevented, the dielectric constant can be improved, hot carrier resistance can be improved, leakage current can be suppressed, and reliability can be improved.
(付記1) 窒素を含むゲート絶縁膜を備える半導体装置の製造方法において、
第1のシリコン(111)基板上に第1のシリコン酸化膜および第1のシリコン窒化膜を順に備える第1の絶縁部と、第2のシリコン(111)基板上に第2のシリコン窒化膜を備える第2の絶縁部とを、前記第1のシリコン窒化膜および前記第2のシリコン窒化膜を張り合わせて成る第3のシリコン窒化膜を介して、接合し、第3の絶縁部を形成する工程と、
前記第3の絶縁部の前記第1のシリコン(111)基板を除去した第4の絶縁部と、シリコン(100)基板上に第2のシリコン酸化膜を備える第5の絶縁部とを、前記第1のシリコン酸化膜および前記第2のシリコン酸化膜を張り合わせて成る第3のシリコン酸化膜を介して、接合し、さらに、前記第2のシリコン(111)基板を除去して、前記シリコン(100)基板上に前記ゲート絶縁膜を形成する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
(Supplementary Note 1) In a method for manufacturing a semiconductor device including a gate insulating film containing nitrogen,
A first insulating part comprising a first silicon oxide film and a first silicon nitride film in this order on a first silicon (111) substrate, and a second silicon nitride film on a second silicon (111) substrate A step of forming a third insulating portion by bonding a second insulating portion provided to the second insulating portion via a third silicon nitride film formed by bonding the first silicon nitride film and the second silicon nitride film; When,
A fourth insulating portion obtained by removing the first silicon (111) substrate of the third insulating portion; and a fifth insulating portion including a second silicon oxide film on the silicon (100) substrate. The first silicon oxide film and the second silicon oxide film are bonded to each other via a third silicon oxide film. Further, the second silicon (111) substrate is removed, and the silicon ( 100) forming the gate insulating film on the substrate;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
(付記2) 前記第1のシリコン窒化膜および前記第2のシリコン窒化膜は膜厚がそれぞれ1原子層であることを特徴とする付記1記載の半導体装置の製造方法。
(付記3) 前記第1のシリコン(111)基板上に前記第1のシリコン窒化膜を形成し、酸素分子でアニールして、前記第1のシリコン(111)基板と前記第1のシリコン窒化膜との界面に前記第1のシリコン酸化膜を形成して、前記第1の絶縁部を形成することを特徴とする付記1または2に記載の半導体装置の製造方法。
(Supplementary note 2) The method of manufacturing a semiconductor device according to
(Supplementary Note 3) The first silicon nitride film is formed on the first silicon (111) substrate, annealed with oxygen molecules, and the first silicon (111) substrate and the first silicon nitride film are annealed. 3. The method of manufacturing a semiconductor device according to
(付記4) 前記第1のシリコン(111)基板と前記第2のシリコン(111)基板との除去をスプレーエッチングによって行うことを特徴とする付記1乃至3のいずれか1項記載の半導体装置の製造方法。
(Supplementary note 4) The semiconductor device according to any one of
(付記5) 前記ゲート絶縁膜形成後、前記ゲート絶縁膜上にポリシリコンまたは金属薄膜にてゲート電極を形成することを特徴とする付記1乃至4のいずれか1項記載の半導体装置の製造方法。
(Additional remark 5) After forming the said gate insulating film, a gate electrode is formed on the said gate insulating film with a polysilicon or a metal thin film, The manufacturing method of the semiconductor device of any one of
(付記6) 前記金属薄膜は、ニッケル、白金、タングステンまたはエルビウムであることを特徴とする付記5記載の半導体装置の製造方法。
(付記7) 窒素を含むゲート絶縁膜を備える半導体装置において、
第1のシリコン(111)基板上に第1のシリコン酸化膜および膜厚が1原子層の第1のシリコン窒化膜を順に備える第1の絶縁部と、第2のシリコン(111)基板上に膜厚が1原子層の第2のシリコン窒化膜を備える第2の絶縁部とを接合した第3の絶縁部の、前記第1のシリコン窒化膜および前記第2のシリコン窒化膜を張り合わせて成る第3のシリコン窒化膜と、
前記第3の絶縁部の前記第1のシリコン(111)基板を除去した第4の絶縁部と、シリコン(100)基板上に第2のシリコン酸化膜を備える第5の絶縁部とを、前記第1のシリコン酸化膜および前記第2のシリコン酸化膜を張り合わせ、前記第2のシリコン(111)基板を除去して成る、前記シリコン(100)基板上の第3のシリコン酸化膜と、
を有することを特徴とする半導体装置。
(Additional remark 6) The said metal thin film is nickel, platinum, tungsten, or erbium, The manufacturing method of the semiconductor device of
(Supplementary Note 7) In a semiconductor device including a gate insulating film containing nitrogen,
A first insulating portion comprising a first silicon oxide film and a first silicon nitride film having a thickness of one atomic layer on a first silicon (111) substrate, and a second silicon (111) substrate; The first silicon nitride film and the second silicon nitride film are bonded to each other in a third insulating portion joined to a second insulating portion including a second silicon nitride film having a thickness of one atomic layer. A third silicon nitride film;
A fourth insulating portion obtained by removing the first silicon (111) substrate of the third insulating portion; and a fifth insulating portion including a second silicon oxide film on the silicon (100) substrate. A third silicon oxide film on the silicon (100) substrate formed by bonding the first silicon oxide film and the second silicon oxide film and removing the second silicon (111) substrate;
A semiconductor device comprising:
1,4 Si(111)基板
2,2a,2b SiO2膜
3,3a,3b SiN膜
5 Si(100)基板
11,12,13,14 絶縁部
1, 4 Si (111)
Claims (5)
第1のシリコン(111)基板上に第1のシリコン酸化膜および第1のシリコン窒化膜を順に備える第1の絶縁部と、第2のシリコン(111)基板上に第2のシリコン窒化膜を備える第2の絶縁部とを、前記第1のシリコン窒化膜および前記第2のシリコン窒化膜を張り合わせて成る第3のシリコン窒化膜を介して、接合し、第3の絶縁部を形成する工程と、
前記第3の絶縁部の前記第1のシリコン(111)基板を除去した第4の絶縁部と、シリコン(100)基板上に第2のシリコン酸化膜を備える第5の絶縁部とを、前記第1のシリコン酸化膜および前記第2のシリコン酸化膜を張り合わせて成る第3のシリコン酸化膜を介して、接合し、さらに、前記第2のシリコン(111)基板を除去して、前記シリコン(100)基板上に前記ゲート絶縁膜を形成する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 In a method for manufacturing a semiconductor device including a gate insulating film containing nitrogen,
A first insulating part comprising a first silicon oxide film and a first silicon nitride film in this order on a first silicon (111) substrate, and a second silicon nitride film on a second silicon (111) substrate A step of forming a third insulating portion by bonding a second insulating portion provided to the second insulating portion via a third silicon nitride film formed by bonding the first silicon nitride film and the second silicon nitride film; When,
A fourth insulating portion obtained by removing the first silicon (111) substrate of the third insulating portion; and a fifth insulating portion including a second silicon oxide film on the silicon (100) substrate. The first silicon oxide film and the second silicon oxide film are bonded to each other via a third silicon oxide film. Further, the second silicon (111) substrate is removed, and the silicon ( 100) forming the gate insulating film on the substrate;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
第1のシリコン(111)基板上に第1のシリコン酸化膜および膜厚が1原子層の第1のシリコン窒化膜を順に備える第1の絶縁部と、第2のシリコン(111)基板上に膜厚が1原子層の第2のシリコン窒化膜を備える第2の絶縁部とを接合した第3の絶縁部の、前記第1のシリコン窒化膜および前記第2のシリコン窒化膜を張り合わせて成る第3のシリコン窒化膜と、
前記第3の絶縁部の前記第1のシリコン(111)基板を除去した第4の絶縁部と、シリコン(100)基板上に第2のシリコン酸化膜を備える第5の絶縁部とを、前記第1のシリコン酸化膜および前記第2のシリコン酸化膜を張り合わせ、前記第2のシリコン(111)基板を除去して成る、前記シリコン(100)基板上の第3のシリコン酸化膜と、
を有することを特徴とする半導体装置。 In a semiconductor device including a gate insulating film containing nitrogen,
A first insulating portion comprising a first silicon oxide film and a first silicon nitride film having a thickness of one atomic layer on a first silicon (111) substrate, and a second silicon (111) substrate; The first silicon nitride film and the second silicon nitride film are bonded to each other in a third insulating portion joined to a second insulating portion including a second silicon nitride film having a thickness of one atomic layer. A third silicon nitride film;
A fourth insulating portion obtained by removing the first silicon (111) substrate of the third insulating portion; and a fifth insulating portion including a second silicon oxide film on the silicon (100) substrate. A third silicon oxide film on the silicon (100) substrate formed by bonding the first silicon oxide film and the second silicon oxide film and removing the second silicon (111) substrate;
A semiconductor device comprising:
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Citations (8)
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---|---|---|---|---|
JPH05259012A (en) * | 1992-03-10 | 1993-10-08 | Nec Corp | Semiconductor substrate and manufacture thereof |
JPH08306687A (en) * | 1995-05-10 | 1996-11-22 | Nec Corp | Semiconductor device and its manufacture |
JPH11204512A (en) * | 1998-01-08 | 1999-07-30 | Toshiba Corp | Manufacture of semiconductor device |
JPH11288933A (en) * | 1998-02-04 | 1999-10-19 | Sony Corp | Method for forming insulation film and manufacture of p-type semiconductor element |
JP2002026009A (en) * | 2000-06-30 | 2002-01-25 | Toshiba Corp | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
JP2004031499A (en) * | 2002-06-24 | 2004-01-29 | Fuji Photo Film Co Ltd | Solid-state imaging device and method of manufacturing the same |
JP2007142024A (en) * | 2005-11-16 | 2007-06-07 | Fujitsu Ltd | Method of manufacturing semiconductor device |
JP2008227390A (en) * | 2007-03-15 | 2008-09-25 | Oki Electric Ind Co Ltd | Method for manufacturing semiconductor element |
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Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05259012A (en) * | 1992-03-10 | 1993-10-08 | Nec Corp | Semiconductor substrate and manufacture thereof |
JPH08306687A (en) * | 1995-05-10 | 1996-11-22 | Nec Corp | Semiconductor device and its manufacture |
JPH11204512A (en) * | 1998-01-08 | 1999-07-30 | Toshiba Corp | Manufacture of semiconductor device |
JPH11288933A (en) * | 1998-02-04 | 1999-10-19 | Sony Corp | Method for forming insulation film and manufacture of p-type semiconductor element |
JP2002026009A (en) * | 2000-06-30 | 2002-01-25 | Toshiba Corp | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
JP2004031499A (en) * | 2002-06-24 | 2004-01-29 | Fuji Photo Film Co Ltd | Solid-state imaging device and method of manufacturing the same |
JP2007142024A (en) * | 2005-11-16 | 2007-06-07 | Fujitsu Ltd | Method of manufacturing semiconductor device |
JP2008227390A (en) * | 2007-03-15 | 2008-09-25 | Oki Electric Ind Co Ltd | Method for manufacturing semiconductor element |
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