JP2013008794A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

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Hirofumi Iikawa
裕文 飯川
Hisakazu Matsumori
久和 松森
Ryota Fujitsuka
良太 藤塚
Akira Mino
明良 美濃
Masashi Nagashima
賢史 永嶋
Masahisa Sonoda
真久 園田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a semiconductor device capable of suppressing whiskers that occur in a W film.SOLUTION: There is provided a method of manufacturing a semiconductor device comprising: a step S108 of forming a silicon film on a semiconductor substrate; a step S109 of forming a tungsten film on the silicon film; a step S110 of forming an opening that penetrates through the tungsten film and the silicon film such that the tungsten film and the silicon film exist in a gate region; a step S114 of performing a nitriding process after the opening is formed, such that a greater amount of the tungsten film is nitrided than the silicon film; and a step S118 of forming a silicon oxide film at least on the tungsten film after the nitriding process.

Description

本発明の実施形態は、半導体装置の製造方法に関する。   Embodiments described herein relate generally to a method for manufacturing a semiconductor device.

半導体装置、特に、半導体記憶装置の開発において、大容量化、低コスト化等を達成すべく、メモリセルの微細化が進められている。例えば、NAND型フラッシュメモリ装置等のフローティングゲート構造を搭載した半導体記憶装置において、ゲート部分の制御電極層となるワード線間の配線ピッチの微細化が進められている。かかる制御電極層の一部にタングステン(W)膜が使用される。   In the development of semiconductor devices, particularly semiconductor memory devices, miniaturization of memory cells has been promoted in order to achieve large capacity, low cost, and the like. For example, in a semiconductor memory device mounted with a floating gate structure such as a NAND flash memory device, the wiring pitch between word lines serving as control electrode layers in the gate portion is being miniaturized. A tungsten (W) film is used as a part of the control electrode layer.

そして、W膜表面に直接熱処理でWの酸化膜の成膜を施した場合や、W膜表面に高温での化学気相成長(CVD)法により酸化膜の成膜を施した場合、W表面にウィスカと呼ばれる針状突起が高密度に発生してしまう。また、W膜は、一般に、常温でも容易に表面酸化を起こすことが知られている。かかる自然酸化膜が形成された後に高温の熱処理が行なわれた場合にも同様にウィスカが発生しまう。半導体記憶装置において、フローティングゲート上の制御電極層の一部にWを用いた場合、このウィスカが発生すると隣り合う制御電極間が電気的にショートを起こしてしまい、正常動作ができなくなるといった問題が発生する。一方、ウィスカが発生しない低温でのCVD法で酸化膜系の保護膜をW膜上に形成した場合でも、その後の熱処理において、同様に高密度のウィスカが発生してしまう。そのため、Wを制御電極層の少なくとも一部に使った場合、同様に、隣り合う制御電極間が電気的にショートを起こしてしまい、正常動作ができないといった問題が発生する。   When a W oxide film is formed on the W film surface by direct heat treatment, or when an oxide film is formed on the W film surface by chemical vapor deposition (CVD) at a high temperature, the W surface In this case, needle-like projections called whiskers are generated at a high density. Further, it is generally known that the W film easily causes surface oxidation even at room temperature. Similarly, when a high-temperature heat treatment is performed after the natural oxide film is formed, whiskers are generated. In a semiconductor memory device, when W is used for a part of the control electrode layer on the floating gate, if this whisker is generated, the adjacent control electrodes are electrically short-circuited so that normal operation cannot be performed. appear. On the other hand, even when an oxide-based protective film is formed on the W film by a low-temperature CVD method that does not generate whiskers, high-density whiskers are similarly generated in the subsequent heat treatment. Therefore, when W is used for at least a part of the control electrode layer, similarly, there is a problem in that the adjacent control electrodes are electrically short-circuited and normal operation cannot be performed.

しかしながら、かかる熱処理はCVD酸化膜の高密度化、加工ダメージの消失、及びドーパントの活性化等のために必要である。半導体記憶装置の微細化に伴い、ウィスカが電極間でショートを引き起こす可能性がさらに高くなり、電気的信頼性に与えるウィスカの影響は増加している。そのため、W膜表面への酸化膜形成時或いは形成後の熱処理で発生するウィスカを抑えることが求められている。   However, such heat treatment is necessary for increasing the density of the CVD oxide film, eliminating the processing damage, activating the dopant, and the like. With the miniaturization of semiconductor memory devices, the possibility of whiskers causing a short circuit between electrodes is further increased, and the influence of whiskers on electrical reliability is increasing. Therefore, it is required to suppress whiskers generated at the time of forming an oxide film on the surface of the W film or by heat treatment after the formation.

特開2010−087160号公報JP 2010-087160 A

本発明の実施形態は、上述した問題点を克服し、従来、W膜で発生していたウィスカを抑制することが可能な半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device that overcomes the above-described problems and can suppress whiskers that have conventionally occurred in W films.

実施形態の半導体装置の製造方法は、半導体基板上にシリコン膜を形成する工程と、前記シリコン膜上にタングステン膜を形成する工程と、ゲート領域に前記タングステン膜と前記シリコン膜とが残るように、前記タングステン膜と前記シリコン膜とを貫通する開口部を形成する工程と、前記開口部を形成した後に、前記シリコン膜よりも前記タングステン膜がより多く窒化されるように窒化処理を行う工程と、窒化処理の後、少なくとも前記タングステン膜上にシリコン酸化膜を形成する工程と、
を備えた。
The method of manufacturing a semiconductor device according to the embodiment includes a step of forming a silicon film on a semiconductor substrate, a step of forming a tungsten film on the silicon film, and the tungsten film and the silicon film remaining in a gate region. A step of forming an opening that penetrates the tungsten film and the silicon film, and a step of performing a nitridation process so that the tungsten film is nitrided more than the silicon film after the opening is formed. A step of forming a silicon oxide film on at least the tungsten film after the nitriding treatment;
Equipped with.

第1の実施形態における半導体装置の製造方法の要部工程を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the principal part process of the manufacturing method of the semiconductor device in 1st Embodiment. 第1の実施形態における半導体装置の製造方法の工程断面図である。It is process sectional drawing of the manufacturing method of the semiconductor device in 1st Embodiment. 第1の実施形態における半導体装置の製造方法の工程断面図である。It is process sectional drawing of the manufacturing method of the semiconductor device in 1st Embodiment. 第1の実施形態における半導体装置の製造方法の工程断面図である。It is process sectional drawing of the manufacturing method of the semiconductor device in 1st Embodiment. 第1の実施形態における選択窒化処理の有効性を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the effectiveness of the selective nitriding process in 1st Embodiment. 第1の実施形態における異なる下地膜をプラズマ雰囲気下で窒化処理した際の窒化量の処理圧力依存性を示すグラフである。It is a graph which shows the processing pressure dependence of the nitriding amount at the time of carrying out the nitriding process in the plasma atmosphere in the different base film in 1st Embodiment. 第1の実施形態における半導体装置の製造方法の工程断面図である。It is process sectional drawing of the manufacturing method of the semiconductor device in 1st Embodiment. 第1の実施形態における窒化処理の有無によるウィスカの発生状況の違いを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the difference in the generation condition of the whisker by the presence or absence of the nitriding process in 1st Embodiment. 第2の実施形態における半導体装置の製造方法の要部工程を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the principal part process of the manufacturing method of the semiconductor device in 2nd Embodiment. 第2の実施形態における半導体装置の製造方法の工程断面図である。It is process sectional drawing of the manufacturing method of the semiconductor device in 2nd Embodiment.

(第1の実施形態)
第1の実施形態では、半導体装置の一例として、不揮発性のNAND型フラッシュメモリ装置の製造方法について説明する。なお、以下に説明するW膜からのウィスカの発生を抑制した半導体装置の製造方法については、NAND型フラッシュメモリ装置に限らず、ゲート部分にシリコン膜とW膜を使用したその他の半導体記憶装置(メモリ装置)やメモリ装置以外の半導体装置についても有効である。第1の実施形態について、以下、図面を用いて説明する。
(First embodiment)
In the first embodiment, a method for manufacturing a nonvolatile NAND flash memory device will be described as an example of a semiconductor device. Note that a method for manufacturing a semiconductor device that suppresses the generation of whiskers from the W film described below is not limited to a NAND flash memory device, but other semiconductor memory devices using a silicon film and a W film for a gate portion ( This is also effective for a semiconductor device other than the memory device. The first embodiment will be described below with reference to the drawings.

第1の実施形態における半導体装置の製造方法の要部工程を示すフローチャート図が図1に示されている。図1において、第1の実施形態における半導体装置の製造方法では、絶縁膜形成工程(S102)と、ポリシリコン(Si)膜形成工程(S104)と、絶縁膜形成工程(S106)と、ポリシリコン膜形成工程(S108)と、W膜形成工程(S109)と、開口部形成工程(S110)と、イオン注入工程(S111)と、選択酸化処理工程(S112)と、選択窒化処理工程(S114)と、アニール処理工程(S117)と、酸化シリコン(SiO)膜形成工程(S118)といった一連の工程を実施する。 FIG. 1 is a flowchart showing main steps of the semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment, an insulating film forming step (S102), a polysilicon (Si) film forming step (S104), an insulating film forming step (S106), and polysilicon. Film formation step (S108), W film formation step (S109), opening formation step (S110), ion implantation step (S111), selective oxidation treatment step (S112), and selective nitridation treatment step (S114) Then, a series of processes such as an annealing process (S117) and a silicon oxide (SiO 2 ) film forming process (S118) are performed.

第1の実施形態における半導体装置の製造方法の工程断面図が図2に示されている。図2では、図1の絶縁膜形成工程(S102)からポリシリコン膜形成工程(S108)までを示している。それ以降の工程は後述する。   FIG. 2 shows a process cross-sectional view of the semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment. FIG. 2 shows from the insulating film forming step (S102) to the polysilicon film forming step (S108) in FIG. Subsequent steps will be described later.

図2(a)において、絶縁膜形成工程(S102)として、半導体基板200上に、絶縁膜210を例えば2〜20nmの膜厚で形成する。絶縁膜210は、トンネル絶縁膜として機能する。形成方法は、例えば、酸素雰囲気中での加熱処理(熱酸化処理)により形成すると好適である。絶縁膜210として、例えば、酸化シリコン(SiO)膜が用いられる。また、半導体基板200として、例えば、直径300ミリのシリコンウェハからなるp型シリコン基板が用いられる。 In FIG. 2A, as the insulating film forming step (S102), the insulating film 210 is formed on the semiconductor substrate 200 with a film thickness of, for example, 2 to 20 nm. The insulating film 210 functions as a tunnel insulating film. The forming method is preferably formed by, for example, heat treatment (thermal oxidation treatment) in an oxygen atmosphere. As the insulating film 210, for example, a silicon oxide (SiO 2 ) film is used. As the semiconductor substrate 200, for example, a p-type silicon substrate made of a silicon wafer having a diameter of 300 mm is used.

図2(b)において、ポリシリコン膜形成工程(S104)として、絶縁膜210上に、例えば、CVD法を用いて、ポリシリコン膜220を例えば50nmの膜厚で形成する。ポリシリコン膜220は、電荷蓄積層(FG:フローティングゲート)として機能する。また、その後、ポリシリコン膜220上から半導体基板200の途中まで開口部を形成し、開口部を絶縁膜で埋め込むことで図2(b)の奥側に向かって素子分離を行う。   In FIG. 2B, as a polysilicon film forming step (S104), a polysilicon film 220 is formed with a film thickness of, for example, 50 nm on the insulating film 210 by using, for example, a CVD method. The polysilicon film 220 functions as a charge storage layer (FG: floating gate). After that, an opening is formed from the polysilicon film 220 to the middle of the semiconductor substrate 200, and the opening is filled with an insulating film, whereby element isolation is performed toward the back side in FIG.

図2(c)において、絶縁膜形成工程(S106)として、ポリシリコン膜220上に、例えば、CVD法を用いて、絶縁膜230を例えば2〜20nmの膜厚で形成する。絶縁膜230は、電極間絶縁膜として機能する。   In FIG. 2C, as the insulating film forming step (S106), the insulating film 230 is formed with a film thickness of, for example, 2 to 20 nm on the polysilicon film 220 by using, for example, a CVD method. The insulating film 230 functions as an interelectrode insulating film.

図2(d)において、ポリシリコン膜形成工程(S108)として、絶縁膜230上に、例えば、CVD法を用いて、ポリシリコン膜240を例えば50nmの膜厚で形成する。ポリシリコン膜240は、制御電極(GC:制御ゲート)の一部として機能する。   In FIG. 2D, as a polysilicon film forming step (S108), a polysilicon film 240 is formed with a film thickness of, for example, 50 nm on the insulating film 230 by using, for example, a CVD method. The polysilicon film 240 functions as a part of the control electrode (GC: control gate).

第1の実施形態における半導体装置の製造方法の工程断面図が図3に示されている。図3では、図1のW膜形成工程(S109)からイオン注入工程(S111)までを示している。それ以降の工程は後述する。   FIG. 3 shows a process cross-sectional view of the semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment. FIG. 3 shows the process from the W film formation step (S109) to the ion implantation step (S111) in FIG. Subsequent steps will be described later.

図3(a)において、W膜形成工程(S109)として、ポリシリコン膜240上に、例えば、CVD法を用いて、W膜250を例えば50nmの膜厚で形成する。W膜250は、制御電極(GC:制御ゲート)の残りの一部として機能する。すなわち、制御電極は、ポリシリコン膜240とW膜250とが積層されてなる積層構造を有する。ポリシリコン膜240とW膜250との積層膜は、メモリ装置におけるワード線として機能する。   In FIG. 3A, as a W film formation step (S109), a W film 250 is formed with a film thickness of, for example, 50 nm on the polysilicon film 240 by using, for example, a CVD method. The W film 250 functions as the remaining part of the control electrode (GC: control gate). That is, the control electrode has a laminated structure in which the polysilicon film 240 and the W film 250 are laminated. The laminated film of the polysilicon film 240 and the W film 250 functions as a word line in the memory device.

ここでは、制御電極として、ポリシリコン膜240とW膜250との積層膜を用いているが、これに限るものではない。制御電極として、ポリシリコン膜240を用いずに、W膜250単体を制御電極として用いても構わない。或いは、制御電極として、W膜250とその他の導電性の膜との積層膜としてもよい。   Here, a laminated film of the polysilicon film 240 and the W film 250 is used as the control electrode, but the present invention is not limited to this. Instead of using the polysilicon film 240 as the control electrode, the W film 250 alone may be used as the control electrode. Alternatively, the control electrode may be a laminated film of the W film 250 and another conductive film.

図3(b)において、開口部形成工程(S110)として、図示しないリソグラフィ工程とドライエッチング工程でゲート部分の両側に溝構造である開口部150をW膜250とポリシリコン膜240と絶縁膜230とポリシリコン膜220内に形成する。例えば、幅25nmの開口部150をピッチ50nmの間隔で形成する。その結果、ゲート部分と開口部150との幅寸法が共に25nmずつとなる1:1のゲートパターンを形成できる。図示していないレジスト塗布工程、露光工程等のリソグラフィ工程を経てW膜250の上にレジスト膜が形成された半導体基板200に対し、露出したW膜250とその下層に位置するポリシリコン膜240と絶縁膜230とポリシリコン膜220を異方性エッチング法により除去することで、半導体基板200の表面に対し、略垂直に開口部150を形成することができる。例えば、一例として、反応性イオンエッチング法により開口部150を形成すればよい。言い換えれば、ゲート領域にW膜250とポリシリコン膜240と絶縁膜230とポリシリコン膜220とが残る(存在する)ように、エッチングにより、W膜250とポリシリコン膜240と絶縁膜230とポリシリコン膜220とを貫通する開口部150を形成する。開口部150を介して並ぶW膜250とポリシリコン膜240と絶縁膜230とポリシリコン膜220との積層膜の1つずつがNAND型フラッシュメモリの各セルのゲート部分となる。   In FIG. 3B, as an opening forming step (S110), an opening 150 having a groove structure is formed on both sides of the gate portion in a lithography process and a dry etching process (not shown), a W film 250, a polysilicon film 240, and an insulating film 230. And formed in the polysilicon film 220. For example, openings 150 having a width of 25 nm are formed at intervals of a pitch of 50 nm. As a result, a 1: 1 gate pattern can be formed in which the width of the gate portion and the opening 150 are both 25 nm. With respect to the semiconductor substrate 200 on which the resist film is formed on the W film 250 through a lithography process such as a resist coating process and an exposure process (not shown), the exposed W film 250 and the polysilicon film 240 positioned therebelow By removing the insulating film 230 and the polysilicon film 220 by anisotropic etching, the opening 150 can be formed substantially perpendicular to the surface of the semiconductor substrate 200. For example, as an example, the opening 150 may be formed by a reactive ion etching method. In other words, the W film 250, the polysilicon film 240, the insulating film 230, and the polysilicon film are etched by etching so that the W film 250, the polysilicon film 240, the insulating film 230, and the polysilicon film 220 remain (exist) in the gate region. An opening 150 penetrating the silicon film 220 is formed. Each of the laminated films of the W film 250, the polysilicon film 240, the insulating film 230, and the polysilicon film 220 arranged through the opening 150 serves as a gate portion of each cell of the NAND flash memory.

次に、イオン注入工程(S111)として、n型不純物をイオン注入して、ゲート部分の両側の領域であって、p型の半導体基板200表面にn型半導体領域を形成する。かかるn型半導体領域は、ソース・ドレイン領域(S・D)として機能する。また、n型半導体領域に挟まれたp型半導体領域は、上部にゲート領域(G)が形成されるチャネル領域として機能する。よって、開口部150の底面の絶縁膜210が露出した領域が、ソース部分或いはドレイン部分となる。ここでは、隣り合うセルの一方のソース部分と他方のドレイン部分とを共有した複数のセルが並ぶNANDストリング構造が形成される。   Next, as an ion implantation step (S111), an n-type impurity is ion-implanted to form an n-type semiconductor region on the surface of the p-type semiconductor substrate 200 on both sides of the gate portion. The n-type semiconductor region functions as a source / drain region (SD). The p-type semiconductor region sandwiched between the n-type semiconductor regions functions as a channel region in which the gate region (G) is formed. Therefore, a region where the insulating film 210 on the bottom surface of the opening 150 is exposed becomes a source portion or a drain portion. Here, a NAND string structure is formed in which a plurality of cells sharing one source portion and the other drain portion of adjacent cells are arranged.

第1の実施形態における半導体装置の製造方法の工程断面図が図4に示されている。図4では、図1の選択酸化処理工程(S112)からアニール処理工程(S117)までを示している。それ以降の工程は後述する。上述した開口部形成工程(S110)におけるエッチングによって、ポリシリコン膜240とポリシリコン膜220の露出した側面がダメージを受ける。そのため、かかるポリシリコン膜240とポリシリコン膜220の露出した側面のダメージを修復する。   FIG. 4 shows a process sectional view of the semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment. FIG. 4 shows from the selective oxidation treatment step (S112) to the annealing treatment step (S117) in FIG. Subsequent steps will be described later. The exposed side surfaces of the polysilicon film 240 and the polysilicon film 220 are damaged by the etching in the opening forming step (S110) described above. Therefore, the damage on the exposed side surfaces of the polysilicon film 240 and the polysilicon film 220 is repaired.

図4(a)において、選択酸化処理工程(S112)として、W膜250には酸化膜をできるだけ形成せずに、選択的にポリシリコン膜240の側面にシリコン酸化膜242を、ポリシリコン膜220の側面にシリコン酸化膜222をそれぞれ形成する。水素(H)ガスと酸素(O)ガスを水素リッチで供給し、プラズマ雰囲気下でポリシリコン膜220,240の露出した表面(側面)をプラズマ酸化させる。その際、Siに対して酸素との結合エネルギーが小さいW膜250については、Oガスによる酸化とHガスによる還元とを繰り返す。これにより、W膜250表面(上面および側壁)での酸化膜の形成を抑制できる。その結果、ポリシリコン膜220,240に対して選択的にシリコン酸化膜222,242を形成できる。ポリシリコン膜220,240に対してシリコン酸化膜222,242を形成することで、エッチングでのダメージを修復できる。また、W膜250表面(上面および側壁)での酸化膜の形成を抑制することで、後工程で熱処理を行なった場合のウィスカの発生を低減できる。 4A, as a selective oxidation treatment step (S112), an oxide film is not formed on the W film 250 as much as possible, and a silicon oxide film 242 is selectively formed on the side surface of the polysilicon film 240, and the polysilicon film 220 is formed. A silicon oxide film 222 is formed on each of the side surfaces. Hydrogen (H 2 ) gas and oxygen (O 2 ) gas are supplied in a hydrogen-rich manner, and the exposed surfaces (side surfaces) of the polysilicon films 220 and 240 are plasma oxidized in a plasma atmosphere. At that time, for the W film 250 having a small binding energy with oxygen relative to Si, oxidation with O 2 gas and reduction with H 2 gas are repeated. Thereby, formation of an oxide film on the surface (upper surface and side wall) of the W film 250 can be suppressed. As a result, the silicon oxide films 222 and 242 can be selectively formed with respect to the polysilicon films 220 and 240. By forming the silicon oxide films 222 and 242 on the polysilicon films 220 and 240, damage caused by etching can be repaired. In addition, by suppressing the formation of an oxide film on the surface (upper surface and side wall) of the W film 250, it is possible to reduce the generation of whiskers when heat treatment is performed in a subsequent process.

図4(b)において、選択窒化処理工程(S114)として、W膜250について窒化処理を行い、W膜250上面および側壁(側面)に窒化タングステン(WN)膜252を形成する。以下、選択窒化処理工程(S114)の条件について述べる。アンモニアガスや窒素ガス等の窒素を含む雰囲気内で、マイクロ波を使ってプラズマを発生することで窒素ラジカルないしは窒素イオンを発生させる。これにより、W膜250の上面および側壁(側面)を窒化させて窒化タングステン膜252を形成することができる。その際のマイクロ波強度を700〜7000mW/cm、チャンバ内の処理圧力を100〜800Pa、基板温度を室温〜800℃とすると好適である。W膜250の窒化量は処理時間に依存する。また、0.1〜2000mW/cmの高周波RFバイアスを基板が配置されたステージに印加することにより窒素イオンを効果的に発生(短時間プロセス)させることができる。そして、RF強度を調整することで側壁の窒化量を制御することができる。特に、W膜250について選択的に窒化処理を行うのでなければ処理圧力は、10〜800Paで構わないが、以下に説明するように、第1の実施形態では、W膜250以外のSi膜やSiO膜がより窒化されないように制御する。 In FIG. 4B, as the selective nitridation process (S114), the W film 250 is nitrided to form a tungsten nitride (WN) film 252 on the upper surface and side walls (side surfaces) of the W film 250. Hereinafter, conditions for the selective nitriding step (S114) will be described. Nitrogen radicals or nitrogen ions are generated by generating plasma using microwaves in an atmosphere containing nitrogen such as ammonia gas or nitrogen gas. Thereby, the upper surface and the side wall (side surface) of the W film 250 can be nitrided to form the tungsten nitride film 252. In this case, it is preferable that the microwave intensity is 700 to 7000 mW / cm 2 , the processing pressure in the chamber is 100 to 800 Pa, and the substrate temperature is room temperature to 800 ° C. The nitridation amount of the W film 250 depends on the processing time. Further, by applying a high-frequency RF bias of 0.1 to 2000 mW / cm 2 to the stage on which the substrate is disposed, nitrogen ions can be effectively generated (short-time process). Then, the amount of nitridation on the side wall can be controlled by adjusting the RF intensity. In particular, if the nitriding process is not selectively performed on the W film 250, the processing pressure may be 10 to 800 Pa. However, as described below, in the first embodiment, a Si film other than the W film 250, Control is performed so that the SiO 2 film is not further nitrided.

第1の実施形態における選択窒化処理の有効性を説明するための概念図が図5に示されている。図5において矢印Bで示す、隣り合うゲート部分における電荷蓄積層同士(FG−FG)間の比誘電率kを上げないためには、電荷蓄積層となるポリシリコン膜220の側面を窒化させないことが有効である。窒化により、比誘電率kがシリコン酸化膜(SiO膜)より高いシリコン窒化膜(SiN膜)を電荷蓄積層同士(FG−FG)間に形成してしまうことになるからである。言い変えれば、シリコン窒化膜の形成をより抑制することが有効である。 FIG. 5 shows a conceptual diagram for explaining the effectiveness of the selective nitriding treatment in the first embodiment. In order not to increase the relative dielectric constant k between the charge storage layers (FG-FG) in the adjacent gate portions indicated by arrows B in FIG. 5, the side surfaces of the polysilicon film 220 serving as the charge storage layers should not be nitrided. Is effective. This is because nitridation forms a silicon nitride film (SiN film) having a relative dielectric constant k higher than that of the silicon oxide film (SiO 2 film) between the charge storage layers (FG-FG). In other words, it is effective to further suppress the formation of the silicon nitride film.

同様に、図5において矢印Aで示す、隣り合うゲート部分における制御電極と電荷蓄積層(GC−FG)間の誘電率kを上げないためには、制御電極の一部となるポリシリコン膜240の側面と、電荷蓄積層となるポリシリコン膜220の側面を窒化させないことが有効である。窒化により、誘電率kがシリコン酸化膜(SiO膜)より高いシリコン窒化膜(SiN膜)を制御電極と電荷蓄積層(GC−FG)間に形成してしまうことになるからである。言い変えれば、シリコン窒化膜の形成をより抑制することが有効である。 Similarly, in order not to increase the dielectric constant k between the control electrode and the charge storage layer (GC-FG) in the adjacent gate portion indicated by arrow A in FIG. 5, the polysilicon film 240 serving as a part of the control electrode. It is effective not to nitride the side surfaces of the polysilicon film 220 and the side surfaces of the polysilicon film 220 serving as the charge storage layer. This is because nitriding forms a silicon nitride film (SiN film) having a dielectric constant k higher than that of the silicon oxide film (SiO 2 film) between the control electrode and the charge storage layer (GC-FG). In other words, it is effective to further suppress the formation of the silicon nitride film.

また、図5において矢印Cで示す、隣り合うゲート部分における電荷蓄積層同士とその間の絶縁膜210の表面にシリコン窒化膜が連続して形成されると、シリコン窒化膜が電荷トラップとなり、ゲート間の絶縁膜210の両側の電荷蓄積層同士を電気的に繋げてしまう。そのため、絶縁膜210の表面についてもシリコン窒化膜の形成をより抑制することが有効である。その他、絶縁膜230についてもより窒化させない方が配線間容量を上げないために有効である。   In addition, when a silicon nitride film is continuously formed on the surface of the insulating film 210 between the charge storage layers adjacent to each other as indicated by an arrow C in FIG. 5, the silicon nitride film becomes a charge trap, and between the gates The charge storage layers on both sides of the insulating film 210 are electrically connected to each other. Therefore, it is effective to further suppress the formation of the silicon nitride film on the surface of the insulating film 210. In addition, it is more effective not to nitride the insulating film 230 in order not to increase the inter-wiring capacitance.

そこで、第1の実施形態では、ポリシリコン膜220,240および絶縁膜210,230よりもW膜250がより多く窒化されるように窒化処理を行う。   Therefore, in the first embodiment, nitriding is performed so that the W film 250 is more nitrided than the polysilicon films 220 and 240 and the insulating films 210 and 230.

第1の実施形態における異なる下地膜をプラズマ雰囲気下で窒化処理した際の窒化量の処理圧力依存性を示すグラフが図6に示されている。図6では、異なる下地膜として、Si膜、SiO膜、及びW膜の3種類を比較した結果を示している。縦軸に窒化量、横軸に処理圧力を示している。各処理圧力における処理時間は同一時間である。100Paよりも小さい圧力下で窒化処理を行った場合、図6に示すように、Si膜、SiO膜、及びW膜の窒化量は同等である。これに対して、高圧化に伴い、W膜に比べて、Si膜、及びSiO膜の窒化量を低減できる。特に、100Pa以上の圧力下で窒化処理を行った場合、図6に示すように、W膜に比べて、Si膜、及びSiO膜の窒化量を低減できる。一方、W膜上の窒化量は処理圧力に依存せずほぼ一定である。このように、処理圧力を制御することで、Wの選択窒化を可能にできる。かかる処理により、ポリシリコン膜220,240および絶縁膜210,230の窒素量を3×1015at./cm以下にできる。 FIG. 6 shows a graph showing the processing pressure dependence of the nitriding amount when different underlying films in the first embodiment are nitrided in a plasma atmosphere. FIG. 6 shows the result of comparing three types of different underlayers: Si film, SiO 2 film, and W film. The vertical axis represents the amount of nitriding, and the horizontal axis represents the processing pressure. The processing time at each processing pressure is the same time. When nitriding is performed under a pressure lower than 100 Pa, the nitridation amounts of the Si film, the SiO 2 film, and the W film are equal as shown in FIG. On the other hand, the amount of nitriding of the Si film and the SiO 2 film can be reduced as compared with the W film as the pressure increases. In particular, when nitriding is performed under a pressure of 100 Pa or more, as shown in FIG. 6, the nitriding amount of the Si film and the SiO 2 film can be reduced as compared with the W film. On the other hand, the amount of nitriding on the W film is almost constant without depending on the processing pressure. Thus, selective nitridation of W can be enabled by controlling the processing pressure. By this treatment, the nitrogen amounts of the polysilicon films 220 and 240 and the insulating films 210 and 230 are reduced to 3 × 10 15 at. / Cm 2 or less.

次に、アニール処理工程(S117)として、窒化処理が行われた後に、アニール処理を行う。例えば、800℃以上の温度でアニール処理(加熱処理)を行う。熱処理によって、加工ダメージの消失、及びドーパントの活性化等を図ることができる。   Next, as the annealing process (S117), after the nitriding process is performed, the annealing process is performed. For example, annealing (heating) is performed at a temperature of 800 ° C. or higher. By the heat treatment, it is possible to eliminate the processing damage and activate the dopant.

第1の実施形態における半導体装置の製造方法の工程断面図が図7に示されている。図7では、図1のSiO膜形成工程(S118)を示している。図7において、SiO膜形成工程(S118)として、CVD法を用いて、少なくともW膜250上に酸化シリコン(SiO)膜260を形成する。SiO膜260は、配線間絶縁膜となる。ここでは、ゲート間(言い換えれば、ワード線間)の比誘電率kをより小さくすべく、SiO膜260を形成する際、SiO膜260で開口部150上を覆うことにより開口部150内に空洞(エアギャップ)270を形成する。形成方法は、CVD処理において埋め込み性を悪くすればよい。埋め込み性を悪いCVD処理を行うことにより、W膜250、ポリシリコン膜220,240および絶縁膜210,230の側壁には薄いSiO膜260が形成され得るが、隣り合うゲート間にエアギャップ270を形成できる。その結果、セルのワード線間にエアギャップ270を形成できる。これにより、配線間容量を減らすことができる。なお、上述した選択窒化処理工程(S114)でのWの窒化は一般に体積増加を伴うため、開口部150入り口の間口を狭小化させることができる。その結果、SiO膜260を成膜する際に、エアギャップ形成を容易にできる。 FIG. 7 shows a process cross-sectional view of the semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment. FIG. 7 shows the SiO 2 film formation step (S118) of FIG. In FIG. 7, as the SiO 2 film formation step (S118), a silicon oxide (SiO 2 ) film 260 is formed on at least the W film 250 by using the CVD method. The SiO 2 film 260 becomes an inter-wiring insulating film. Here, when the SiO 2 film 260 is formed in order to further reduce the relative dielectric constant k between the gates (in other words, between the word lines), the openings 150 are covered with the SiO 2 film 260 to cover the openings 150. A cavity (air gap) 270 is formed in the substrate. As a formation method, the embedding property may be deteriorated in the CVD process. A thin SiO 2 film 260 can be formed on the sidewalls of the W film 250, the polysilicon films 220 and 240, and the insulating films 210 and 230 by performing a CVD process with poor embeddability, but an air gap 270 is formed between adjacent gates. Can be formed. As a result, an air gap 270 can be formed between the word lines of the cells. Thereby, the capacity | capacitance between wiring can be reduced. In addition, since the nitriding of W in the selective nitriding treatment step (S114) described above generally involves an increase in volume, the entrance of the opening 150 can be narrowed. As a result, the air gap can be easily formed when the SiO 2 film 260 is formed.

以上の各工程の実施により、図7に示すような、配線間にエアギャップ構造を有するNAND型フラッシュメモリを形成できる。   By performing the above steps, a NAND flash memory having an air gap structure between wirings as shown in FIG. 7 can be formed.

第1の実施形態における窒化処理の有無によるウィスカの発生状況の違いを説明するための図が図8に示されている。W膜の窒化処理を行わない場合、後の熱処理によって、図8(a)に示すように、W膜の表面からウィスカが発生する。従来、ウィスカは、800℃以上の熱処理において発生が確認されている。かかるウィスカは、例えば、W膜の表面に自然酸化膜を含むSiO膜が存在する状態で、窒素(N)雰囲気下で、900℃の熱処理を数10s行った場合に、1μm以上に成長した。これに対して、第1の実施形態のように、W膜の窒化処理を行った場合、同様の条件下でも、図8(b)に示すように、ウィスカの発生が認められなかった。以上のように、開口部150を形成後、W膜250の表面に対して窒化処理を行うことで、窒化処理後のW膜の表面に自然酸化膜を含むSiO膜が存在する状態でも、熱処理によるウィスカの発生を抑制できる。 FIG. 8 is a diagram for explaining the difference in whisker generation status depending on the presence or absence of the nitriding treatment in the first embodiment. When the nitriding treatment of the W film is not performed, whiskers are generated from the surface of the W film by the subsequent heat treatment, as shown in FIG. Conventionally, generation of whiskers has been confirmed in heat treatment at 800 ° C. or higher. Such a whisker grows to 1 μm or more when, for example, a heat treatment at 900 ° C. is performed for several tens of seconds in a nitrogen (N 2 ) atmosphere in the presence of a SiO 2 film including a natural oxide film on the surface of the W film. did. On the other hand, when the nitriding treatment of the W film was performed as in the first embodiment, no whisker was observed under the same conditions as shown in FIG. 8B. As described above, by performing nitriding treatment on the surface of the W film 250 after forming the opening 150, even in a state where the SiO 2 film including the natural oxide film exists on the surface of the W film after nitriding treatment, Generation of whiskers due to heat treatment can be suppressed.

ここで、上述した例では、SiO膜260を形成する前にアニール処理工程(S117)を行なっているが、これに限るものではない。SiO膜260を形成した後にアニール処理工程を行なっても良い。上述したように、従来、自然酸化膜が形成されたW膜に高温の熱処理が行なわれた場合にも同様にウィスカが発生していた。これに対して、第1の実施形態のように、SiO膜260を形成する前にアニール処理工程をおこなった場合には、W膜250の表面に自然酸化膜や選択酸化処理による酸化膜が存在し得る。かかる場合でも、第1の実施形態における窒化処理によってこれらの酸化膜をWN膜252に置換でき、アニール処理をおこなってもウィスカの発生を抑制できる。一方、SiO膜260を形成した後にアニール処理工程をおこなった場合には、W膜250(WN膜252)の表面にSiO膜260が存在する。かかる場合でも、第1の実施形態における窒化処理によってウィスカの発生を抑制できる。 Here, in the above-described example, the annealing process (S117) is performed before the SiO 2 film 260 is formed, but the present invention is not limited to this. An annealing process may be performed after the SiO 2 film 260 is formed. As described above, conventionally, whiskers are generated in the same manner when a high-temperature heat treatment is performed on a W film on which a natural oxide film is formed. On the other hand, when the annealing process is performed before the SiO 2 film 260 is formed as in the first embodiment, a natural oxide film or an oxide film formed by selective oxidation treatment is formed on the surface of the W film 250. Can exist. Even in such a case, these oxide films can be replaced with the WN film 252 by the nitriding process in the first embodiment, and the occurrence of whiskers can be suppressed even if the annealing process is performed. On the other hand, when the annealing process is performed after the SiO 2 film 260 is formed, the SiO 2 film 260 exists on the surface of the W film 250 (WN film 252). Even in such a case, the generation of whiskers can be suppressed by the nitriding treatment in the first embodiment.

ここで、上述した例では、エアギャップ270を形成して、より配線間の低誘電率を図っているが、W膜250のウィスカの発生を抑制するという観点からは、エアギャップ270を形成せずにゲート間の開口部150内をSiO膜260で埋め込んでも構わない。 In the above example, the air gap 270 is formed to further reduce the dielectric constant between the wirings. However, from the viewpoint of suppressing the generation of whiskers in the W film 250, the air gap 270 is formed. Instead, the opening 150 between the gates may be filled with the SiO 2 film 260.

また、上述した例では、選択窒化処理工程(S114)の前に選択酸化処理工程(S112)を行ったが、これに限るものではない。選択酸化処理工程(S112)を行わずとも、後のアニール処理工程(S117)で十分エッチングダメージを修復できるようであれば選択酸化処理を省略することもできる。このとき窒化処理前に、特に大気中の酸素等の影響によって、W膜250表面(上面および側壁)が薄く酸化された場合でも、Wとの結合エネルギーが小さい酸素は、窒化処理によって、Wとの結合エネルギーが大きい窒素に置き換わる。よって、W膜250表面の自然酸化膜(WOx膜)が、窒化膜(WN膜)に変換される。   In the example described above, the selective oxidation treatment step (S112) is performed before the selective nitridation treatment step (S114), but the present invention is not limited to this. Even if the selective oxidation treatment step (S112) is not performed, the selective oxidation treatment can be omitted as long as the etching damage can be sufficiently repaired in the subsequent annealing treatment step (S117). At this time, even when the surface of the W film 250 (upper surface and side wall) is oxidized thinly due to the influence of oxygen or the like in the atmosphere before nitriding, oxygen having a small binding energy with W is It replaces nitrogen with high binding energy. Therefore, the natural oxide film (WOx film) on the surface of the W film 250 is converted into a nitride film (WN film).

以上のように、第1の実施形態では、W膜の窒化処理を行うことで、ウィスカの発生を抑制できる。そのため、隣り合うゲート部分の制御電極間のショートを防止できる。よって、ショートによる正常動作ができないといった問題を克服できる。また、第1の実施形態では、トンネル絶縁膜、電荷蓄積層、電極間絶縁膜、及びSiを用いた制御電極の一部について、窒化膜の形成を抑制できるので、配線間容量の上昇を防ぐことができる。さらに、電荷トラップの形成も防止できる。   As described above, in the first embodiment, the generation of whiskers can be suppressed by performing the nitriding treatment of the W film. Therefore, a short circuit between the control electrodes of adjacent gate portions can be prevented. Therefore, it is possible to overcome the problem that the normal operation due to the short circuit cannot be performed. In the first embodiment, the formation of a nitride film can be suppressed for the tunnel insulating film, the charge storage layer, the interelectrode insulating film, and a part of the control electrode using Si, thereby preventing an increase in inter-wiring capacitance. be able to. Furthermore, formation of charge traps can be prevented.

(第2の実施形態)
第1の実施形態では、開口部形成工程(S110)及びイオン注入工程(S111)後の選択窒化処理工程(S114)の前に、酸化処理を行なう場合について説明したが、各工程の順序は、これに限るものではない。第2の実施形態では、選択窒化処理工程(S114)後に酸化処理を行なう場合を説明する。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, the case where the oxidation treatment is performed before the selective nitriding treatment step (S114) after the opening forming step (S110) and the ion implantation step (S111) has been described. This is not a limitation. In the second embodiment, a case where an oxidation process is performed after the selective nitriding process (S114) will be described.

第2の実施形態における半導体装置の製造方法の要部工程を示すフローチャート図が図9に示されている。図9において、第2の実施形態における半導体装置の製造方法では、選択酸化処理工程(S112)の代わりに、選択窒化処理工程(S114)とSiO膜形成工程(S118)との間に、酸化処理工程(S116)を追加した点以外は、図1と同様である。また、以下、特に説明する点以外の内容は、第1の実施形態と同様である。 FIG. 9 is a flowchart showing the main steps of the semiconductor device manufacturing method according to the second embodiment. In FIG. 9, in the semiconductor device manufacturing method according to the second embodiment, instead of the selective oxidation treatment step (S112), an oxidation is performed between the selective nitridation treatment step (S114) and the SiO 2 film formation step (S118). It is the same as that of FIG. 1 except the point which added the process process (S116). In the following, the contents other than those specifically described are the same as those in the first embodiment.

絶縁膜形成工程(S102)からイオン注入工程(S111)までの各工程の内容は、第1の実施形態と同様である。   The contents of each process from the insulating film forming process (S102) to the ion implantation process (S111) are the same as those in the first embodiment.

第2の実施形態における半導体装置の製造方法の工程断面図が図10に示されている。図10では、図9の選択窒化処理工程(S114)を示している。   FIG. 10 shows a process cross-sectional view of the semiconductor device manufacturing method according to the second embodiment. FIG. 10 shows the selective nitriding step (S114) of FIG.

図10において、選択窒化処理工程(S114)として、開口部150を形成し、ソース・ドレイン領域へのイオン注入を行った図3(b)の状態から、W膜250について窒化処理を行い、W膜250上面および側壁(側面)に窒化タングステン(WN)膜252を形成する。第2の実施形態においても、第1の実施形態と同様、ポリシリコン膜220,240および絶縁膜210,230よりもW膜250がより多く窒化されるように窒化処理を行う。窒化処理の内容は第1の実施形態と同様である。WN膜252を形成しておくことで、ウィスカの発生を抑制できる。   In FIG. 10, as the selective nitridation process (S114), the W film 250 is nitrided from the state of FIG. 3B in which the opening 150 is formed and ions are implanted into the source / drain regions. A tungsten nitride (WN) film 252 is formed on the upper surface and side walls (side surfaces) of the film 250. Also in the second embodiment, nitriding is performed so that the W film 250 is nitrided more than the polysilicon films 220 and 240 and the insulating films 210 and 230 as in the first embodiment. The contents of the nitriding treatment are the same as those in the first embodiment. By forming the WN film 252, the generation of whiskers can be suppressed.

酸化処理工程(S116)として、ポリシリコン膜240の側面にシリコン酸化膜242を、ポリシリコン膜220の側面にシリコン酸化膜222をそれぞれ形成する。酸素(O)ガスを供給し、プラズマ雰囲気下でポリシリコン膜220,240の露出した表面(側面)をプラズマ酸化させる。ポリシリコン膜220,240に対してシリコン酸化膜222,242を形成することで、開口部150形成でのエッチングで受けたダメージを修復できる。ここで、W膜250表面(上面および側面)は、先の選択窒化処理工程(S114)でWN膜252が形成されている。Wに対して、窒素は酸素よりも結合エネルギーが大きいため、WN膜252はWOxに置換されにくい。よって、選択窒化処理工程(S114)後の酸化処理では、還元用の水素ガスの供給を不要にできる。言い換えれば、選択酸化処理でなく、通常の酸化処理にできる。その結果、トンネル絶縁膜となる絶縁膜210にとって好ましくない水素を不要にできる。以上のように酸化処理工程(S116)を行うことで、図4(b)で示した状態にできる。以降の工程は第1の実施形態と同様である。 As an oxidation treatment step (S116), a silicon oxide film 242 is formed on the side surface of the polysilicon film 240, and a silicon oxide film 222 is formed on the side surface of the polysilicon film 220. Oxygen (O 2 ) gas is supplied, and the exposed surfaces (side surfaces) of the polysilicon films 220 and 240 are plasma oxidized in a plasma atmosphere. By forming the silicon oxide films 222 and 242 on the polysilicon films 220 and 240, damage caused by etching in forming the opening 150 can be repaired. Here, the WN film 252 is formed on the surface (the upper surface and the side surface) of the W film 250 in the previous selective nitridation process (S114). Since W has a higher binding energy than W with respect to W, the WN film 252 is unlikely to be replaced with WOx. Therefore, in the oxidation treatment after the selective nitriding treatment step (S114), it is not necessary to supply the reducing hydrogen gas. In other words, normal oxidation treatment can be performed instead of selective oxidation treatment. As a result, hydrogen which is not preferable for the insulating film 210 to be a tunnel insulating film can be eliminated. By performing the oxidation treatment step (S116) as described above, the state shown in FIG. The subsequent steps are the same as those in the first embodiment.

なお、酸化処理工程(S116)の代わりに、第1の実施形態で示した選択酸化処理を行っても構わないことは言うまでもない。   It goes without saying that the selective oxidation treatment shown in the first embodiment may be performed instead of the oxidation treatment step (S116).

以上のように、第2の実施形態では、W膜の窒化処理後に酸化処理を行うことで、ウィスカの発生を抑制しつつ、さらに、SiとWを選択させるような特殊な酸化処理ではなく、通常の酸化処理によって、Siのダメージ修復を図ることができる。   As described above, in the second embodiment, the oxidation process is performed after the nitridation process of the W film, thereby suppressing the generation of whiskers and, in addition, a special oxidation process for selecting Si and W, Si damage can be repaired by ordinary oxidation treatment.

以上、具体例を参照しつつ実施形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。   The embodiment has been described above with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to these specific examples.

また、各膜の膜厚や、開口部のサイズ、形状、数などについても、半導体集積回路や各種の半導体素子において必要とされるものを適宜選択して用いることができる。   In addition, the film thickness of each film and the size, shape, number, and the like of the opening can be appropriately selected from those required for semiconductor integrated circuits and various semiconductor elements.

その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての半導体装置の製造方法は、本発明の範囲に包含される。   In addition, any semiconductor device manufacturing method that includes the elements of the present invention and whose design can be changed as appropriate by those skilled in the art is included in the scope of the present invention.

また、説明の簡便化のために、半導体産業で通常用いられる手法、例えば、フォトリソグラフィプロセス、処理前後のクリーニング等は省略しているが、それらの手法が含まれ得ることは言うまでもない。   Further, for the sake of simplicity of explanation, techniques usually used in the semiconductor industry, such as a photolithography process, cleaning before and after processing, are omitted, but it goes without saying that these techniques may be included.

150 開口部、200 半導体基板、210,230 絶縁膜、220,240 ポリシリコン膜、250 W膜、260 SiO150 opening, 200 semiconductor substrate, 210, 230 insulating film, 220, 240 polysilicon film, 250 W film, 260 SiO 2 film

Claims (5)

半導体基板上に電荷蓄積層として用いられる第1のシリコン膜を形成する工程と、
前記第1のシリコン膜上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上に制御電極の一部として用いられる第2のシリコン膜を形成する工程と、
前記第2のシリコン膜上に前記制御電極の一部として用いられるタングステン膜を形成する工程と、
ゲート領域に前記タングステン膜と前記第2のシリコン膜と前記絶縁膜と前記第1のシリコン膜とが残るように、前記タングステン膜と前記第2のシリコン膜と前記絶縁膜と前記第1のシリコン膜とを貫通する開口部を形成する工程と、
前記開口部を形成した後に、前記第1のシリコン膜及び前記第2のシリコン膜よりも前記タングステン膜がより多く窒化されるように、100Pa以上の圧力のプラズマ雰囲気下で窒化処理を行う工程と、
窒化処理の後、前記開口部内に空洞が形成されるように前記開口部を覆うシリコン酸化膜を前記タングステン膜上に形成する工程と、
を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming a first silicon film used as a charge storage layer on a semiconductor substrate;
Forming an insulating film on the first silicon film;
Forming a second silicon film used as a part of the control electrode on the insulating film;
Forming a tungsten film used as a part of the control electrode on the second silicon film;
The tungsten film, the second silicon film, the insulating film, and the first silicon so that the tungsten film, the second silicon film, the insulating film, and the first silicon film remain in the gate region. Forming an opening that penetrates the membrane;
Performing a nitriding process in a plasma atmosphere at a pressure of 100 Pa or more so that the tungsten film is nitrided more than the first silicon film and the second silicon film after the opening is formed; ,
After nitriding, forming a silicon oxide film on the tungsten film to cover the opening so that a cavity is formed in the opening;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
半導体基板上にシリコン膜を形成する工程と、
前記シリコン膜上にタングステン膜を形成する工程と、
ゲート領域に前記タングステン膜と前記シリコン膜とが残るように、前記タングステン膜と前記シリコン膜とを貫通する開口部を形成する工程と、
前記開口部を形成した後に、前記シリコン膜よりも前記タングステン膜がより多く窒化されるように窒化処理を行う工程と、
窒化処理の後、少なくとも前記タングステン膜上にシリコン酸化膜を形成する工程と、
を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming a silicon film on the semiconductor substrate;
Forming a tungsten film on the silicon film;
Forming an opening that penetrates the tungsten film and the silicon film so that the tungsten film and the silicon film remain in the gate region;
Nitriding so that the tungsten film is nitrided more than the silicon film after forming the opening; and
A step of forming a silicon oxide film on at least the tungsten film after the nitriding treatment;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記シリコン膜は、電荷蓄積層として用いられ、前記タングステン膜は制御電極として用いられることを特徴とする請求項2記載の半導体装置の製造方法。   3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the silicon film is used as a charge storage layer, and the tungsten film is used as a control electrode. 前記タングステン膜を形成する前に、前記シリコン膜上に絶縁膜を形成する工程と、
前記タングステン膜を形成する前に、前記絶縁膜上に前記シリコン膜とは別のシリコン膜を形成する工程と、
をさらに備え、
前記開口部は、前記タングステン膜と前記別のシリコン膜と前記絶縁膜と前記シリコン膜とを貫通するように形成され、
前記窒化処理の際、前記別のシリコン膜よりも前記タングステン膜がより多く窒化されるように窒化処理が行われ、
前記タングステン膜と前記別のシリコン膜との積層膜は、制御電極として用いられることを特徴とする請求項2又は3記載の半導体装置の製造方法。
Before forming the tungsten film, forming an insulating film on the silicon film;
Before forming the tungsten film, forming a silicon film different from the silicon film on the insulating film;
Further comprising
The opening is formed so as to penetrate the tungsten film, the other silicon film, the insulating film, and the silicon film,
In the nitriding process, a nitriding process is performed so that the tungsten film is more nitrided than the other silicon film,
4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the laminated film of the tungsten film and the another silicon film is used as a control electrode.
前記窒化処理は、100Pa以上の圧力のプラズマ雰囲気下で行われることを特徴とする請求項2〜4いずれか記載の半導体装置の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the nitriding treatment is performed in a plasma atmosphere at a pressure of 100 Pa or more.
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