JP2724149B2

JP2724149B2 - 半導体装置の製造方法

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Publication number: JP2724149B2
Application number: JP63051696A
Authority: JP
Inventors: 順一塩澤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-03-07
Filing date: 1988-03-07
Publication date: 1998-03-09
Anticipated expiration: 2013-03-09
Also published as: JPH01226158A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は多結晶シリコンよりなる導電層上に絶縁膜を
介して他の導電層を積層する半導体装置の製造方法に係
り、前記多結晶シリコン上の絶縁膜の漏洩電流が電界極
性に対して著しく異なることが要求される半導体装置の
製造方法に関するものである。

（従来の技術）多結晶シリコンよりなる導電層上の絶縁膜の漏洩電流
が電界極性に対して著しく異なることが要求される半導
体装置としては、例えばＦ−E²PROM（「Flash Electric
ally Erasable−RROM」IDEM,84.Technical Digest p46
4）がある。

第６図は、このＦ−E²PROMセルの代表的構造例を示す
ものであり、シリコン基板11上に形成されたフィールド
酸化膜12の上に、第１の多結晶シリコンよりなるフロー
ティングゲート14、シリコン酸化膜よりなる絶縁膜15及
び第２の多結晶シリコンよりなるイレーズゲート16が順
次形成されている。13はゲート酸化膜、17はコントロー
ルゲートである。

この構造例の場合、フローティングゲート14からイレ
ーズゲート16の方向18に電子を注入して消去を行ない、
反対にイレーズゲート16からフローティングゲートの方
向19に電子を注入してプログラム時の誤書き込みが行な
われる。

Ｆ−E²PROMでは、消去時はフローティングゲート14か
らイレーズゲート16に電子が注入され易い状態が必要で
あり、反対に、プログラム誤書き込み時ではイレーズゲ
ート16からフローティングゲート14に電子が注入されに
くい状態が必要である。即ち、消去時、イレーズゲート
16に、フローティングゲート14に対して正の電圧を印加
した場合は、イレーズゲート16とフローティングゲート
14間の多結晶シリコン上絶縁膜15の漏洩電流が流れ易
く、プログラム誤書き込み時、イレーズゲート16に、フ
ローティングゲート14に対して負の電圧を印加した場合
は、イレーズゲート16とフローティングゲート14間の多
結晶シリコン上絶縁膜15の漏洩電流が流れにくいことが
必要となる。

このように、Ｆ−E²PROMでは、フローティングゲート
14とイレーズゲート16間の多結晶シリコン上絶縁膜15の
漏洩電流が電界極性に対して著しく異なり、方向性を持
たせる技術が必要となる。

次に、第７図の（ａ）〜（ｃ）を用いて、従来の多結
晶シリコン間絶縁膜15を形成する技術について説明す
る。

第７図（ａ）に示すように、絶縁膜12上に多結晶シリ
コン14を堆積する。多結晶シリコン14は、LPCVD法に
て、シラン（SiH₄）からの熱分解により形成する。多結
晶シリコン14は堆積中にリン、ヒ素、ホウ素等を添加す
る添加多結晶シリコンである場合と、無添加多結晶シリ
コンである場合がある。無添加多結晶シリコンの場合
は、堆積後に拡散やイオン注入により、リン、ヒ素、ホ
ウ素を添加する。

通常は無添加多結晶シリコン14に、オキシ塩化リン
（POCl₃）を拡散源として800℃から1000℃の温度でリン
を拡散する。リン添加後の多結晶シリコンのグレインサ
イズはリン濃度依存性が強く、リン濃度２×10²⁰cm^-3以
下ではグレインサイズはほぼ一定で1000Å、リン濃度２
×10²⁰cm^-3以上ではグレインサイズは急激に大きくな
り、リン濃度５×10²⁰cm^-3でグレインサイズは3000Å程
度である。

多結晶シリコン14の堆積後（第７図（ａ））や、リン
を添加後（第７図（ｂ））後の多結晶シリコン14の表面
には、堆積時や、リン添加時に生じる凹凸が存在する。
この凹凸は、堆積時やリン添加時の条件により大きさは
決まり、通常その凹凸は縦方向に500Åから1000Å程度
に生じる。この凹凸は、グレインサイズに弱く依存して
おり、多結晶シリコンのグレインサイズが大きくなる
と、凹凸の横方向周期も大きくなる。しかし凹凸の大き
さのグレインサイズは、必ずしも一致していない。

次に、第７図（ｂ）に示すように、多結晶シリコン14
を800℃から1100℃の温度で乾燥酸素、又は水蒸気を含
む雰囲気で熱酸化膜15を形成する。続いて第７図（ｃ）
に示すように、熱酸化膜15上に第２の多結晶シリコンよ
りなる導電層16を形成する。

次いで、上述のように形成されたキャパシタ構成から
なる第１の多結晶シリコン14、第２の多結晶シリコン16
間の多結晶シリコン酸化膜15の漏洩電流特性の特性例を
第８図の（ａ）〜（ｄ）に示す。キャパシタ面積1mm²、
多結晶シリコン酸化膜15の膜厚は200Åで、横軸は多結
晶シリコン14、16間に印加する電界（MV/cm）であり、
縦軸は多結晶シリコン酸化膜15の漏洩電流（Ａ）であ
る。電界は、第２の多結晶シリコン16が第１の多結晶シ
リコン14上に対し、正に印加した時を正方向にした。

多結晶シリコン中のリン濃度は、それぞれ２×10²⁰cm
^-3、５×10²⁰cm^-3になるようにオキシ塩化リン（POC
l₃）を用いて拡散した。また、多結晶シリコン酸化膜15
は、酸化温度800℃と1000℃で、乾燥酸素（O₂）と窒素
（N₂）の混合ガスで酸素ガス濃度が全体の20％になる雰
囲気で形成した。

第８図の（ａ）、（ｂ）がリン濃度が２×10²⁰cm^-3で
あり、第８図は（ａ）が酸化温度800℃で、同図（ｂ）
が1000℃である。第８図の（ａ）、（ｂ）にあるよう
に、リン濃度が２×10²⁰cm^-3の場合は、多結晶シリコン
酸化膜の漏洩電流は正方向と負方向では差が生じる。第
８図（ａ）は、正方向では2MV/cmの電界から漏洩電流が
立ち上り、負方向では4MV/cmから漏洩電流が流れ始め
る。

第８図（ｂ）では、漏洩電流は、正方向では3MV/cm、
負方向では4.5MV/cmから流れ始めている。

リン濃度が２×10²⁰cm^-3と低い場合、上述のように、
正方向と負方向で漏洩電流に差が生じるのは、以下の理
由による。即ち、多結晶シリコンのグレインサイズが10
00Åと小さいため、グレインサイズに一致する酸化によ
り生じる第１の多結晶シリコン14と酸化膜15界面凹凸の
曲率半径が小さい。一方、酸化膜15と第２多結晶シリコ
ン16界面の凹凸の曲率半径は、酸化膜15の多結晶シリコ
ン14界面凹凸が反映されており、この場合、酸化前の多
結晶シリコン14上の凹凸は、多結晶シリコン堆積時やリ
ン添加時に決定され、通常、横方向1000Å程度あり、リ
ン濃度２×10²⁰cm^-3の場合のグレインサイズ1000Åと比
較すると大きい。

正方向の漏洩電流は第１の多結晶シリコン14と酸化膜
15界面により決定され、負方向は酸化膜15と第２の多結
晶シリコン16界面により決定される。界面凹凸の曲率半
径が小さい程、界面での電界が集中し易くなり、電界集
中効果から漏洩電流は大きくなる。リン濃度２×10²⁰cm
^-3の場合は、下部の第１の多結晶シリコン14−酸化膜15
界面凹凸と上部の第２の多結晶シリコン16−酸化膜15界
面凹凸の違いにより漏洩電流が流れる方向により差異が
生じる。

また、酸化温度が高温になるほど、酸化により生じる
グレインサイズと対応する凹凸の縦方向高さが小さくな
る。これは、高温ほどグレイン境界部が増速して酸化さ
れる割合が減少するためと、応力の緩和により凹凸の局
部的曲率半径が大きくなるためである。

第８図の（ａ）、（ｂ）間には酸化温度に差があり、
高温（1000℃）で酸化するほど、漏洩電流は減少してい
る。

次に、多結晶シリコン中のリン濃度が５×10²⁰cm^-3の
場合について説明する。リン濃度が５×10²⁰cm^-3と高い
と、多結晶シリコンのグレインサイズは3000Åと大きく
なり、従って、酸化により生じるグレインサイズに対応
する凹凸の横方向周期は3000Åとなり、下部第１の多結
晶シリコン14−酸化膜15界面凹凸の曲率半径と上部の第
２の多結晶シリコン16−酸化膜15凹凸の曲率半径とに差
がなくなる。従って、各結晶シリコン酸化膜15の漏洩電
流は、正方向と負方向で差がなくなる。第８図の
（ｃ）、（ｄ）の特性例では、正方向、負方向で差がな
くなり、共に、800℃酸化で、3MV/cm、1000℃酸化で5MV
/cmで漏洩電流が流れ始めている。

以上の従来例では、多結晶シリコン酸化膜で、漏洩電
流の方向依存性が最もあるのは、多結晶シリコン中のリ
ン濃度が２×10²⁰cm^-3で、酸化温度が800℃の場合（第
８図（ａ））であるが、この場合でも正方向で2MV/cmで
あり、負方向で4MV/cmであり、2MV/cmの差があるだけで
ある。この場合、第２の多結晶シリコン16が、第１の多
結晶シリコン14に対し正に印加した場合の方が漏洩電流
は流れ易いので、Ｆ−E²PROMでは、第１の多結晶シリコ
ン14をフローティングゲートとし、第２の多結晶シリコ
ン16をイレーズゲートとして用いる。そしてさらに、多
結晶シリコン堆積等の多結晶シリコン膜界面凹凸は、堆
積時の圧力、温度の微妙な変動を受け、従って、漏洩電
流を制御することは困難である。

（発明が解決しようとする課題）従来法にあっては、多結晶シリコン上の酸化膜の漏洩
電流が電界極性、正方向と負方向に対して制御性よく顕
著に異なるようにすることは難しく、例えば酸化膜の膜
厚200Åで1mm²のキャパシタを構成したとき、その漏洩
電流10^-8A/mm²時の電界では、正方向、負方向間で２〜3
MV/cmの差をつけることしかできなかった。

この発明は上記事情に基づいてなされたもので、多結
晶シリコン上の酸化膜の漏洩電流が電界極性、正方向と
負方向に対して制御性よく顕著に異なり、漏洩電流に方
向依存性を生じさせることのできる半導体装置の製造方
法を提供することを目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）上記課題を解決するために、第１の発明は、多結晶シ
リコン膜上に絶縁膜を介して他の導電層を積層する半導
体装置の製造方法において、前記多結晶シリコン膜の膜
厚方向の一部を、フッ素及び酸素を含み且つ酸素原子の
存在比が少なくともフッ素原子よりも多いガス中でプラ
ズマエッチングする第１の工程と、この第１の工程でプ
ラズマエッチングされた前記多結晶シリコン膜を、900
℃以下の温度で酸素ガス、酸素ガスと不活性ガスとの混
合ガス、水蒸気を含むガス、又は塩酸を含むガスのうち
何れかのガスの雰囲気で酸化し、前記絶縁膜を形成する
第２の工程とを有することを特徴とする。

また、第２の発明は、同じく多結晶シリコン膜上に絶
縁膜を介して他の導電層を積層する半導体装置の製造方
法において、前記多結晶シリコン膜の膜厚方向の一部
を、フッ素及び酸素を含み且つフッ素原子の存在比が少
なくとも酸素原子よりも多いガス中でプラズマエッチン
グする第１の工程と、この第１の工程でプラズマエッチ
ングされた前記多結晶シリコン膜を、1000℃以上の温度
で酸素ガス、酸素ガスと不活性ガスとの混合ガス、水蒸
気を含むガス、又は塩酸を含むガスのうちの何れかのガ
スの雰囲気で酸化し、前記絶縁膜を形成する第２の工程
とを有することを特徴とする。

（作用）第１の発明では、多結晶シリコンをフッ素及び酸素を
含む混合ガスであって、その酸素原子が少なくともフッ
素原子よりも多いガス中でプラズマエッチングすると、
多結晶シリコン表面の凹凸が平滑化されることが見出さ
れたことに基づきなされたものである。

これを第１図の（ａ）、（ｂ）を用いて説明すると、
例えば、フロンガス（CF₄）と酸素ガス（O₂）の混合ガ
スで酸素ガス（O₂）濃度がフロンガス（CF₄）濃度の２
分の１以上多いガス中で縦方向700Åの凹凸を有する多
結晶シリコン３（第１図（ａ））を500Åプラズマエッ
チングすると、多結晶シリコン３の凹凸は縦方向200Å
以下になる（第１図（ｂ））。そして、多結晶シリコン
３の表面凹凸が平滑化されると同時に、多結晶シリコン
３のエッジ部が曲率半径200Å以上に丸められる（第１
図（ｂ））。

このプラズマエッチングでは、多結晶シリコン３が50
0Å以上エッチングされないと多結晶シリコン３の表面
には、縦方向200Å以上の凹凸が残る。従って多結晶シ
リコン３の表面凹凸を縦方向200Å以下に平滑化するに
は、多結晶シリコン３を500Å以上エッチングする必要
がある。

また、多結晶シリコン中のリン濃度を２×10²⁰cm^-3以
下にすると、多結晶シリコンのグレインサイズは1000Å
程度と小さい。

多結晶シリコンを酸化すると、グレイン境界が増速酸
化されるため、多結晶シリコン−酸化膜界面には、グレ
インサイズに対応する凹凸が現れる。グレイン境界の増
速酸化は、低温（900℃以下）で酸化するほど生じ易
い。高温（1100℃）で酸化すると、グレイン境界の増速
酸化は起きない。

多結晶シリコンを酸化したとき、酸化膜上部界面は、
酸化前の多結晶シリコン表面状態が反映される。従っ
て、第１図に示すように多結晶シリコンをガス中の酸素
原子が少なくともフッ素原子よりも多いガス中でプラズ
マエッチングした場合は、多結晶シリコン表面は平滑化
されており、酸化後の上部界面はこの平滑化された界面
を反映し、縦方向200Å以下の凹凸した存在しない。

多結晶シリコン中のリン濃度が２×10²⁰cm^-3以下で、
900℃以下の温度で、酸素ガス、酸素ガスと不活性ガス
の混合ガス、水蒸気を含むガス、又は塩酸を含むガスの
何れかのガスで酸化すると、多結晶シリコン−酸化膜界
面のグレインサイズ1000Åに対応する凹凸が現れる。一
方、酸化膜上部界面は、酸化前の平滑化した界面が反映
されて平滑化されている。

以上により、第１の多結晶シリコン−酸化膜界面と酸
化膜上部界面、即ち酸化膜−第２の多結晶シリコン界面
の凹凸状態が著しく異なる状態を作製することが可能と
なる。従って、これにより、それぞれの界面の凹凸状態
が反映する多結晶シリコン酸化膜の漏洩電流は、下部の
第１の多結晶シリコン側から電子が注入される方向と、
上部の第２の多結晶シリコン側から電子が注入される方
向とで、大きな差を生じることが可能となり、漏洩電流
に方向性が大きく生じる。

この第１の発明をＦ−E²PROMに適用する場合は、第２
の多結晶シリコンをイレーズゲートとして用い、第１の
多結晶シリコンをフローティングゲートとして用いる。

次に、第２の発明では、多結晶シリコンを、フッ素及
び酸素を含む混合ガスであって、そのフッ素原子が少な
くとも酸素原子よりも多いガス中でプラズマエッチング
すると、多結晶シリコン表面の縦方向の凹凸が増大す
る。

まず、後述の第４図（ａ）に示すように、無添加多結
晶シリコンをLPCVDにて、温度620℃で堆積し、その後、
オキシ塩化リン（POCl₃）をソースとして、多結晶シリ
コン中のリン濃度を５×10²⁰cm^-3になるように、リンを
多結晶シリコンに拡散させると、多結晶シリコン表面に
は、縦方向に700Å程度の凹凸が生じる。

さらに、例えば、フロンガス（CF₄）と酸素ガス
（O₂）混合ガスであって、そのフロンガス（CF₄）濃度
が、酸素ガス（O₂）濃度の２分の１以上のガス中で、多
結晶シリコンを500Å以上プラズマエッチングすると、
前述のように多結晶シリコン表面の凹凸は増大し、縦方
向に1000Å以上の凹凸になる（後述の第４図（ｂ））。

この縦方向1000Å以上の凹凸を有する多結晶シリコン
を、1000℃以上の温度で酸素ガス、酸素ガスと不活性ガ
スの混合ガス、水蒸気を含むガス、又は塩酸を含むガス
の何れかのガスの雰囲気で200Å以上の酸化膜を形成す
ると、酸化膜の上部界面は、酸化前の多結晶シリコン界
面の凹凸を反映して、縦方向に1000Å以上の凹凸を生じ
る。しかし、酸化膜下部の第１の多結晶シリコン−酸化
膜界面は、1000℃以上の酸化温度のために、縦方向500
Å以下の凹凸しか生じない。

酸化温度が、1000℃以上の場合、酸化膜の粘性流動が
生じるため、縦方向1000Å以上の凹凸が500Å以下にな
るのである。

以上により第１の多結晶シリコン−酸化膜界面と酸化
膜上部の界面、即ち酸化膜−第２の多結晶シリコン界面
の凹凸状態が著しく異なる状態を作製することが可能と
なる。

そして第１の多結晶シリコン側から電子を注入する場
合、漏洩電流は第１の多結晶シリコン−酸化膜界面の凹
凸状態により決まり、第２の多結晶シリコン側から電子
を注入する場合、漏洩電流は酸化膜−第２の多結晶シリ
コン界面の凹凸状態により決まる。従って、上記のよう
に第１の多結晶シリコン−酸化膜界面と酸化膜−第２の
多結晶シリコン界面の凹凸状態が著しく異なるため、漏
洩電流の方向性が大きく生じる。

この第２の発明をＦ−E²PROMに適用する場合は、前記
第１の発明とは逆に第１の多結晶シリコンをイレーズゲ
ートとして用い、第２の多結晶シリコンをフローティン
グゲートとして用いる。

（実施例）以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。

第２図及び第３図を参照して第１実施例を説明する。

第２図（ａ）に示すように、シリコン基板１または絶
縁膜２上に、第１の多結晶シリコン４を堆積する。第１
の多結晶シリコン４は、リンを添加した添加多結晶シリ
コンか、又は無添加多結晶シリコンの場合は、その無添
加多結晶シリコンの堆積後に拡散がイオン注入によりリ
ンを添加する。リン添加多結晶シリコンを堆積する場合
も、無添加多結晶シリコンを堆積後に拡散かイオン注入
によりリンを添加する場合も、多結晶シリコン中のリン
濃度は２×10²⁰cm^-3以下になるように制御する。この場
合、多結晶シリコンのグレインサイズは1000Å程度と小
さい。

次に、ガス中の酸素原子が少なくともフッ素原子より
も多いガスの雰囲気、例えば酸素ガス（O₂）流量がフロ
ンガス（CF₄）流量の２分の１以上多いガス雰囲気で多
結晶シリコン４を、500Å以上プラズマエッチングす
る。

それにより、多結晶シリコン４の表面は平滑化され、
縦方向200Å以下の凹凸しか残らなくなる（第２図
（ｂ））。

続いて、900℃以下の温度で、酸素ガス、酸素ガスと
不活性ガスの混合ガス、水蒸気を含むガス、又は塩酸を
含むガスの何れかのガス中で酸化する。例えば、第２図
（ｃ）の工程では酸化温度900℃で乾燥酸素（O₂）と窒
素（N₂）の混合ガスで、酸素ガス濃度が全体の20％にな
る雰囲気で酸化した。

第２図（ｃ）に示すように、酸化によりグレインサイ
ズに対応する凹凸が現れる。多結晶シリコン４中のリン
濃度が２×10²⁰cm^-3以下の場合、多結晶シリコン４のグ
レインサイズは1000Å以下であるため、900℃以下の低
温で酸化した後、第１の多結晶シリコン４−酸化膜５界
面は、曲率半径1000Å以下で1000Å周囲の凹凸が現われ
る。一方、酸化膜上部界面は、酸化膜の多結晶シリコン
の平坦度を反映して平滑化されている。その後、多結晶
シリコン酸化膜５の上に第２の多結晶シリコン６を堆積
した（第２図（ｄ））。

第３図に、上記の多結晶シリコン酸化膜５の漏洩電流
特性の測定結果を示す。キャパシタ面積1mm²、多結晶シ
リコン酸化膜５の膜厚は200Åで、横軸は第１と第２多
結晶シリコン４、６間に印加する電界（MV/cm）であ
り、縦軸は、多結晶シリコン酸化膜５の漏洩電流（Ａ）
である。電界は、第２の多結晶シリコン６が、第１の多
結晶シリコン４に対し正に印加された時を正方向にし
た。

多結晶シリコン４中のリン濃度は、２×10²⁰cm^-3にな
るようにオキシ塩化リン（POCl₃）から拡散し、多結晶
シリコン上酸化膜５は、酸化温度900℃で、乾燥酸素（O
₂）と窒素（N₂）の混合ガスで酸素ガス濃度が全体の20
％になる雰囲気で酸化した。

第３図の特性から、漏洩電流は、正方向では2MV/cmか
ら流れ始め、負方向では7MV/cmから流れ始めており、正
方向と負方向で漏洩電源に大きな差を生じさせることが
可能となる。

この実施例では製造された構造をＦ−E²PROMに適用す
る場合は、第１の多結晶シリコン４をフローティングゲ
ート、第２の多結晶シリコン６をイレーズゲートとして
用いる。従って、多結晶シリコン酸化膜５に正方向電界
が印加された場合を消去に用い、負方向電界が印加され
た場合をプログラム時の誤書込みに用いる。

次に、第４図及び第５図を参照して第２実施例を説明
する。

第４図（ａ）に示すように、シリコン基板１または絶
縁膜２上に、第１の多結晶シリコン７を堆積する。第１
の多結晶シリコン７は、リンを添加した添加多結晶シリ
コンか、又は無添加多結晶シリコンの場合は、その無添
加多結晶シリコンの堆積後に拡散か、イオン注入により
リンを添加する。

次に、ガス中のフッ素原子が、少なくとも酸素原子よ
りも多いガス中、例えば、フロンガス（CF₄）流量が酸
素ガス（O₂）流量の２分の１以上多いガス雰囲気で、多
結晶シリコン７を500Å以上プラズマエッチングする
（第４図（ｂ））。それにより、多結晶シリコ７の表面
の凹凸は増大し、縦方向1000Å以上になる。

続いて、1000℃以上の温度で、酸素ガス、酸素ガスと
不活性ガスの混合ガス、水蒸気を含むガス、又は塩酸を
含むガスの何れかのガス中で酸化する。例えば、第４図
（ｃ）の工程では酸化温度1000℃で乾燥酸素（O₂）と窒
素（N₂）の混合ガスで、酸素ガス濃度が全体の20％にな
る雰囲気で酸化し、多結晶シリコン酸化膜８を形成し
た。

1000℃以上の温度で酸化するため、200Å以上酸化す
ることにより、第１の多結晶シリコン−酸化膜界面の凹
凸は500Å以下になる。その後、多結晶シリコン酸化膜
８の上に第２の多結晶シリコン９を堆積した（第４図
（ｄ））。

第５図に、上記の多結晶シリコン酸化膜５の漏洩電流
特性の測定結果を示す。キャパシタ面積1mm²、多結晶シ
リコン酸化膜５の膜厚は200Åで、横軸は第１と第２の
多結晶シリコン７、９間に印加する電界（MV/cm）であ
り、縦軸は、多結晶シリコン酸化膜５の漏洩電流（Ａ）
である。電界は、第２の多結晶シリコン９が、第１の多
結晶シリコン７に対し正に印加された時を正方向にし
た。

なお、多結晶シリコン７中のリン濃度は５×10²⁰cm^-3
になるようにオキシ塩化リン（POCl₃）より拡散した。

第５図の特性から、漏洩電流は、正方向では5MV/cmか
ら流れ始め、負方向では2.5MV/cmから流れ始めており、
正方向と負方向で漏洩電流に大きな差を生じることが可
能となっている。

この実施例で製造された構造をＦ−E²PROMに適用する
場合は、第１の多結晶シリコンをイレーズゲート、第２
の多結晶シリコン９をフローティングゲートとして用い
る。

［発明の効果］以上説明したように、本発明によれば、多結晶シリコ
ン上の酸化膜の両面間の凹凸状態が著しく異なる状態に
なるので、その酸化膜の漏洩電流を電界極性、正方向と
負方向に対して制御性よく著しく異ならせて方向依存性
を生じさせることができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の発明に係る半導体装置の製造方法の基本
的工程を説明するための工程図、第２図は本発明の第１
実施例の製造工程を示す工程図、第３図は同上第１実施
例で製造された半導体装置における酸化膜の漏洩電流特
性を示す特性図、第４図は本発明の第２実施例の製造工
程を示す工程図、第５図は同上第２実施例で製造された
半導体装置における酸化膜の漏洩電流特性を示す特性
図、第６図はＦ−E²PROMセルの縦断面図、第７図は従来
の半導体装置の製造方法を説明するための工程図、第８
図は同上従来方法で製造された半導体装置における酸化
膜の漏洩電流特性を示す特性図である。４、7:第１の多結晶シリコン、５、8:酸化膜、６、9:第２の多結晶シリコン、

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】多結晶シリコン膜上に絶縁膜を介して他の
導電層を積層する半導体装置の製造方法において、前記多結晶シリコン膜の膜厚方向の一部を、フッ素及び
酸素を含み且つ酸素原子の存在比が少なくともフッ素原
子よりも多いガス中でプラズマエッチングする第１の工
程と、この第１の工程でプラズマエッチングされた前記多結晶
シリコン膜を、900℃以下の温度で酸素ガス、酸素ガス
と不活性ガスとの混合ガス、水蒸気を含むガス、又は塩
酸を含むガスのうちの何れかのガスの雰囲気で酸化し、
前記絶縁膜を形成する第２の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。
【請求項２】前記多結晶シリコン膜には、２×10²⁰cm^-3
以下のリンを添加させることを特徴とする請求項１記載
の半導体装置の製造方法。
【請求項３】前記第１の工程で前記多結晶シリコン膜を
500Å以上プラズマエッチングすることを特徴とする請
求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】多結晶シリコン膜上に絶縁膜を介して他の
導電層を積層する半導体装置の製造方法において、前記多結晶シリコン膜の膜厚方向の一部を、フッ素及び
酸素を含み且つフッ素原子の存在比が少なくとも酸素原
子よりも多いガス中でプラズマエッチングする第１の工
程と、この第１の工程でプラズマエッチングされた前記多結晶
シリコン膜を、1000℃以上の温度で酸素ガス、酸素ガス
と不活性ガスとの混合ガス、水蒸気を含むガス、又は塩
酸を含むガスのうちの何れかのガスの雰囲気で酸化し、
前記絶縁膜を形成する第２の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。
【請求項５】前記第１の工程で多結晶シリコン膜を500
Å以上プラズマエッチングすることを特徴とする請求項
４記載の半導体装置の製造方法。