JP3326718B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JP3326718B2 JP3326718B2 JP07502299A JP7502299A JP3326718B2 JP 3326718 B2 JP3326718 B2 JP 3326718B2 JP 07502299 A JP07502299 A JP 07502299A JP 7502299 A JP7502299 A JP 7502299A JP 3326718 B2 JP3326718 B2 JP 3326718B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリコンＭＯＳデ
バイスに於けるゲート絶縁膜の特性を改善することがで
きる半導体装置の製造方法に関する。
バイスに於けるゲート絶縁膜の特性を改善することがで
きる半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、シリコンＭＯＳデバイスは、その
微細化が進展して、種々な物理的、及び、技術的な限界
に直面している状態に在り、これを打開する為の技術イ
ノベーションが必要とされている。
微細化が進展して、種々な物理的、及び、技術的な限界
に直面している状態に在り、これを打開する為の技術イ
ノベーションが必要とされている。
【０００３】一般に、シリコンＭＯＳデバイスを高性能
化する為の一手段としてゲート絶縁膜の薄膜化が挙げら
れ、従来のシリコン酸化膜では３〔ｎｍ〕以下のレベル
にまで達していて、そのような薄膜化を実現することで
短チャネル効果を回避してオン時の電流を確保してい
る。
化する為の一手段としてゲート絶縁膜の薄膜化が挙げら
れ、従来のシリコン酸化膜では３〔ｎｍ〕以下のレベル
にまで達していて、そのような薄膜化を実現することで
短チャネル効果を回避してオン時の電流を確保してい
る。
【０００４】従来、ゲート絶縁膜を形成するには、通
常、シリコン・ウエハを酸素或いは水蒸気雰囲気中で８
００〔℃〕〜１０００〔℃〕程度の温度で加熱し、シリ
コン酸化膜を形成している。
常、シリコン・ウエハを酸素或いは水蒸気雰囲気中で８
００〔℃〕〜１０００〔℃〕程度の温度で加熱し、シリ
コン酸化膜を形成している。
【０００５】然しながら、シリコン酸化膜が４〔ｎｍ〕
以下に薄くなると、オフ時に流れる直接トンネル電流が
大きくなり、ソースからドレインに流れる電流を上回る
現象が起こりつつあり、その結果、消費電力が増大する
ことになり、高集積化を進めた場合、その消費電力は膨
大なものとなってしまう。
以下に薄くなると、オフ時に流れる直接トンネル電流が
大きくなり、ソースからドレインに流れる電流を上回る
現象が起こりつつあり、その結果、消費電力が増大する
ことになり、高集積化を進めた場合、その消費電力は膨
大なものとなってしまう。
【０００６】そこで、ゲート絶縁膜の材料として誘電率
が高い物質、例えば、シリコン窒化物やタンタル酸化物
などを用いることで、従来のシリコン酸化膜を用いた場
合と比較し、同じゲート容量を実現するのであれば厚く
形成できることを利用し、トンネル電流の増大を抑止す
る技術が提案されている。
が高い物質、例えば、シリコン窒化物やタンタル酸化物
などを用いることで、従来のシリコン酸化膜を用いた場
合と比較し、同じゲート容量を実現するのであれば厚く
形成できることを利用し、トンネル電流の増大を抑止す
る技術が提案されている。
【０００７】然しながら、シリコン上に誘電率が高い物
質からなる膜を堆積させる際、シリコン表面には自然酸
化膜が不可避的に生成されるので、その自然酸化膜がゲ
ート容量を低下させてしまう旨の問題がある。
質からなる膜を堆積させる際、シリコン表面には自然酸
化膜が不可避的に生成されるので、その自然酸化膜がゲ
ート容量を低下させてしまう旨の問題がある。
【０００８】その問題を回避する為、誘電率が高い物質
からなる膜を成膜する直前にアンモニアを用いたアニー
ルを行って還元する方法が試みられているが、高温でシ
リコン中に水素が取り込まれてしまう問題や膜中に固定
電荷や界面準位が増加してしまう旨の問題が起こってい
る。
からなる膜を成膜する直前にアンモニアを用いたアニー
ルを行って還元する方法が試みられているが、高温でシ
リコン中に水素が取り込まれてしまう問題や膜中に固定
電荷や界面準位が増加してしまう旨の問題が起こってい
る。
【０００９】また、タンタル酸化膜を用いる場合（要す
れば、「ＶＬＳＩ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｓｙｍ
ｐ．’９７，Ｙ．Ｍｏｍｉｙａｍａ ｅｔ．ａｌ」、を
参照）、シリコン・ウエハ上に直接堆積するとタンタル
酸化膜に含まれる酸素がウエハのシリコンと反応してシ
リコン酸化膜を形成してしまい、自然酸化膜が生成され
た場合と同じことになってしまう。
れば、「ＶＬＳＩ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｓｙｍ
ｐ．’９７，Ｙ．Ｍｏｍｉｙａｍａ ｅｔ．ａｌ」、を
参照）、シリコン・ウエハ上に直接堆積するとタンタル
酸化膜に含まれる酸素がウエハのシリコンと反応してシ
リコン酸化膜を形成してしまい、自然酸化膜が生成され
た場合と同じことになってしまう。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明では、ゲート絶
縁膜にシリコン酸化膜と比較して誘電率が高い物質の膜
を用いる場合、シリコン表面に自然酸化膜が生成されな
いように、また、シリコンとゲート絶縁膜の反応に起因
する酸化膜が生成されないように、更にまた、水素の影
響を排除すると共に固定電荷や界面準位の発生を抑止す
ることを可能にしようとする。
縁膜にシリコン酸化膜と比較して誘電率が高い物質の膜
を用いる場合、シリコン表面に自然酸化膜が生成されな
いように、また、シリコンとゲート絶縁膜の反応に起因
する酸化膜が生成されないように、更にまた、水素の影
響を排除すると共に固定電荷や界面準位の発生を抑止す
ることを可能にしようとする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明では、シリコン上
の自然酸化膜を除去してから表面のシリコン原子の結合
を切断して結合手を作り、その結合手と窒素原子と結合
させることで極薄のシリコン窒化膜を形成し、その上に
シリコン酸化膜に比較して誘電率が高い物質からなるゲ
ート絶縁膜を形成することが基本になっている。
の自然酸化膜を除去してから表面のシリコン原子の結合
を切断して結合手を作り、その結合手と窒素原子と結合
させることで極薄のシリコン窒化膜を形成し、その上に
シリコン酸化膜に比較して誘電率が高い物質からなるゲ
ート絶縁膜を形成することが基本になっている。
【００１２】前記したところから、本発明に依る半導体
装置の製造方法に於いては、 （１）ＭＯＳトランジスタのゲート絶縁膜形成工程に在
るシリコン・ウエハ（例えばシリコン・ウエハ１）を水
素プラズマ・ダウン・フロー処理でシリコン面の自然酸
化膜（例えば自然酸化膜２）を除去してから稀ガス雰囲
気中でプラズマ照射してシリコン原子の結合を切断する
工程（例えば図２（Ａ）を参照）と、次いで、Ｎ2 を含
む雰囲気中でプラズマ照射して窒素とシリコンとを結合
させてシリコン・ウエハ上にシリコン窒化膜からなる第
一のゲート絶縁膜（例えばシリコン窒化膜からなる第一
のゲート絶縁膜４）を生成させる工程と、次いで、不活
性ガス雰囲気中で熱処理を行ってから前記第一のゲート
絶縁膜上にシリコン酸化膜に比較して誘電率が高い物質
からなる第二のゲート絶縁膜（例えば第二のゲート絶縁
膜５）を形成する工程とを含んでなることを特徴とする
か、又は、
装置の製造方法に於いては、 （１）ＭＯＳトランジスタのゲート絶縁膜形成工程に在
るシリコン・ウエハ（例えばシリコン・ウエハ１）を水
素プラズマ・ダウン・フロー処理でシリコン面の自然酸
化膜（例えば自然酸化膜２）を除去してから稀ガス雰囲
気中でプラズマ照射してシリコン原子の結合を切断する
工程（例えば図２（Ａ）を参照）と、次いで、Ｎ2 を含
む雰囲気中でプラズマ照射して窒素とシリコンとを結合
させてシリコン・ウエハ上にシリコン窒化膜からなる第
一のゲート絶縁膜（例えばシリコン窒化膜からなる第一
のゲート絶縁膜４）を生成させる工程と、次いで、不活
性ガス雰囲気中で熱処理を行ってから前記第一のゲート
絶縁膜上にシリコン酸化膜に比較して誘電率が高い物質
からなる第二のゲート絶縁膜（例えば第二のゲート絶縁
膜５）を形成する工程とを含んでなることを特徴とする
か、又は、
【００１３】（２）前記（１）に於いて、シリコン酸化
膜に比較して誘電率が高い物質からなる第二のゲート絶
縁膜がシリコン窒化膜であることを特徴とするか、又
は、
膜に比較して誘電率が高い物質からなる第二のゲート絶
縁膜がシリコン窒化膜であることを特徴とするか、又
は、
【００１４】（３）前記（１）に於いて、シリコン酸化
膜に比較して誘電率が高い物質からなる第二のゲート絶
縁膜がタンタル酸化膜であることを特徴とする。
膜に比較して誘電率が高い物質からなる第二のゲート絶
縁膜がタンタル酸化膜であることを特徴とする。
【００１５】前記手段を採ることに依り、シリコンと極
薄窒化膜との間、或いは、極薄窒化膜とシリコン酸化膜
に比較して誘電率が高い物質の膜との間に自然酸化膜が
生成されることはないから、高い容量値をもつゲート絶
縁膜を実現することができ、従って、直接トンネル電流
が流れない程度のゲート絶縁膜の物理的厚さを確保しな
がらゲート容量を大きくすることが可能になり、また、
シリコンとの界面に水素が取り込まれることはなくな
り、更にまた、タンタル酸化膜からなるゲート絶縁膜を
形成した場合には、タンタル酸化膜とシリコンとの反応
に起因するシリコン酸化膜の生成もなくなり、ゲート絶
縁膜の信頼性、延いては半導体装置の信頼性を向上させ
ることができる。
薄窒化膜との間、或いは、極薄窒化膜とシリコン酸化膜
に比較して誘電率が高い物質の膜との間に自然酸化膜が
生成されることはないから、高い容量値をもつゲート絶
縁膜を実現することができ、従って、直接トンネル電流
が流れない程度のゲート絶縁膜の物理的厚さを確保しな
がらゲート容量を大きくすることが可能になり、また、
シリコンとの界面に水素が取り込まれることはなくな
り、更にまた、タンタル酸化膜からなるゲート絶縁膜を
形成した場合には、タンタル酸化膜とシリコンとの反応
に起因するシリコン酸化膜の生成もなくなり、ゲート絶
縁膜の信頼性、延いては半導体装置の信頼性を向上させ
ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１乃至図３は本発明に於ける実
施の形態１を説明する為の工程要所に於ける半導体装置
を表す要部切断側面図であり、以下、図を参照しつつ説
明する。
施の形態１を説明する為の工程要所に於ける半導体装置
を表す要部切断側面図であり、以下、図を参照しつつ説
明する。
【００１７】図１（Ａ）参照 １−（１） シリコン・ウエハ１を洗浄処理するが、その表面には既
に自然酸化膜２が生成されている。
に自然酸化膜２が生成されている。
【００１８】図１（Ｂ）参照 １−（２） ダウン・フロー型プラズマ発生装置のマイクロ波キャビ
ティ内に自然酸化膜２をもつシリコン・ウエハ１をセッ
トし、水素１００〔ｓｃｃｍ〕、水５〔ｓｃｃｍ〕を流
してマイクロ波キャビティの内部圧力を１〔Ｔｏｒｒ〕
に調節してから、２．４５〔ＧＨｚ〕、２００〔Ｗ〕の
プラズマを発生させて自然酸化膜２を除去する。
ティ内に自然酸化膜２をもつシリコン・ウエハ１をセッ
トし、水素１００〔ｓｃｃｍ〕、水５〔ｓｃｃｍ〕を流
してマイクロ波キャビティの内部圧力を１〔Ｔｏｒｒ〕
に調節してから、２．４５〔ＧＨｚ〕、２００〔Ｗ〕の
プラズマを発生させて自然酸化膜２を除去する。
【００１９】水素プラズマ・ダウン・フローは、水素含
有ガスの流れに励起エネルギを与えてプラズマ化し、そ
のプラズマの流れの下方にウエハをセットして曝すと、
熱酸化膜であるフィールド酸化膜やＣＶＤ（ｃｈｅｍｉ
ｃａｌ ｖａｐｏｒｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法で形成し
たＳｉＯ2 からなる埋め込み絶縁膜に実質的影響を与え
ることなく、ウエハ上の自然酸化膜を除去することがで
きる技術である（要すれば、特開平６−１４０３６２号
公報、特開平７−２６３４１６号公報、特開平８−３７
１７６号公報、を参照）。
有ガスの流れに励起エネルギを与えてプラズマ化し、そ
のプラズマの流れの下方にウエハをセットして曝すと、
熱酸化膜であるフィールド酸化膜やＣＶＤ（ｃｈｅｍｉ
ｃａｌ ｖａｐｏｒｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法で形成し
たＳｉＯ2 からなる埋め込み絶縁膜に実質的影響を与え
ることなく、ウエハ上の自然酸化膜を除去することがで
きる技術である（要すれば、特開平６−１４０３６２号
公報、特開平７−２６３４１６号公報、特開平８−３７
１７６号公報、を参照）。
【００２０】図２（Ａ）参照 ２−（１） 次いで、水素含有ガスをＡｒガスに置換し、Ａｒガス１
００〔ｓｃｃｍ〕を流してマイクロ波キャビティの内部
圧力を１〔Ｔｏｒｒ〕に調節し、２．４５〔ＧＨｚ〕、
２００〔Ｗ〕でプラズマ照射を行って、ウエハ１の極表
面に於けるシリコン原子の結合を切断する。尚、図に於
いては、シリコン原子の結合を切断した極薄層を記号３
で指示してある。
００〔ｓｃｃｍ〕を流してマイクロ波キャビティの内部
圧力を１〔Ｔｏｒｒ〕に調節し、２．４５〔ＧＨｚ〕、
２００〔Ｗ〕でプラズマ照射を行って、ウエハ１の極表
面に於けるシリコン原子の結合を切断する。尚、図に於
いては、シリコン原子の結合を切断した極薄層を記号３
で指示してある。
【００２１】２−（２） 引き続き、ＡｒガスをＮ2 ガスに置換し、Ｎ2 ガス５０
０〔ｓｃｃｍ〕を流してマイクロ波キャビティの内部圧
力を１０〔Ｔｏｒｒ〕に調節し、２．４５〔ＧＨｚ〕、
１〔ｋＷ〕で６０〔秒〕のプラズマ照射を行ない、極表
面に於いて、結合が切断されたシリコン原子に窒素原子
を結合させ、極薄のシリコン窒化膜からなる第一のゲー
ト絶縁膜４を形成する。
０〔ｓｃｃｍ〕を流してマイクロ波キャビティの内部圧
力を１０〔Ｔｏｒｒ〕に調節し、２．４５〔ＧＨｚ〕、
１〔ｋＷ〕で６０〔秒〕のプラズマ照射を行ない、極表
面に於いて、結合が切断されたシリコン原子に窒素原子
を結合させ、極薄のシリコン窒化膜からなる第一のゲー
ト絶縁膜４を形成する。
【００２２】図２（Ｂ）参照 ２−（３） 次いで、第一のゲート絶縁膜４に於けるシリコンと窒素
との結合を強固且つ均一なものとする為、温度を６００
〔℃〕〜１１００〔℃〕の範囲、例えば６５０〔℃〕と
してＮ2 などの不活性ガス中でアニールする。
との結合を強固且つ均一なものとする為、温度を６００
〔℃〕〜１１００〔℃〕の範囲、例えば６５０〔℃〕と
してＮ2 などの不活性ガス中でアニールする。
【００２３】図３参照 ３−（１） 次いで、ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ＋ＮＨ3 をソース・ガスとする
ＣＶＤ法を適用することに依り、第一のゲート絶縁膜４
上に厚さが例えば５〔ｎｍ〕であるシリコン窒化膜から
なる第二のゲート絶縁膜５を形成する。
ＣＶＤ法を適用することに依り、第一のゲート絶縁膜４
上に厚さが例えば５〔ｎｍ〕であるシリコン窒化膜から
なる第二のゲート絶縁膜５を形成する。
【００２４】このようにして形成されたゲート絶縁膜と
ウエハ１との界面には自然酸化膜の生成はなく、極薄の
シリコン窒化膜からなる第一のゲート絶縁膜４が存在す
るのみであり、従って、ゲート絶縁膜は大きな容量を維
持することができ、また、ＣＶＤ法に依ってシリコン窒
化膜からなる第二のゲート絶縁膜５を形成する際、ウエ
ハ１に対する水素の拡散は抑制されるので、信頼性も確
保される。
ウエハ１との界面には自然酸化膜の生成はなく、極薄の
シリコン窒化膜からなる第一のゲート絶縁膜４が存在す
るのみであり、従って、ゲート絶縁膜は大きな容量を維
持することができ、また、ＣＶＤ法に依ってシリコン窒
化膜からなる第二のゲート絶縁膜５を形成する際、ウエ
ハ１に対する水素の拡散は抑制されるので、信頼性も確
保される。
【００２５】図４は本発明に於ける実施の形態２を説明
する為の工程要所に於ける半導体装置を表す要部切断側
面図であり、以下、図を参照しつつ説明する。尚、図１
乃至図３に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか
或いは同じ意味を持つものとする。
する為の工程要所に於ける半導体装置を表す要部切断側
面図であり、以下、図を参照しつつ説明する。尚、図１
乃至図３に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか
或いは同じ意味を持つものとする。
【００２６】実施の形態２に於いては、シリコン・ウエ
ハ１を洗浄処理してから、極表面に極薄のシリコン窒化
膜からなる第一のゲート絶縁膜４を形成するまでの工
程、即ち、実施の形態１に於ける工程１−（１）から工
程２−（２）までの工程は殆ど変わりないので説明を省
略し、その次の段階から説明する。
ハ１を洗浄処理してから、極表面に極薄のシリコン窒化
膜からなる第一のゲート絶縁膜４を形成するまでの工
程、即ち、実施の形態１に於ける工程１−（１）から工
程２−（２）までの工程は殆ど変わりないので説明を省
略し、その次の段階から説明する。
【００２７】図４（Ａ）参照 ４−（１） 厚さが約５〔Å〕である第一のゲート絶縁膜４に於ける
シリコンと窒素との結合を強固且つ均一なものとする
為、温度を６００〔℃〕〜１１００〔℃〕の範囲、例え
ば６５０〔℃〕としてＮ2 などの不活性ガス中でアニー
ルする。
シリコンと窒素との結合を強固且つ均一なものとする
為、温度を６００〔℃〕〜１１００〔℃〕の範囲、例え
ば６５０〔℃〕としてＮ2 などの不活性ガス中でアニー
ルする。
【００２８】図４（Ｂ）参照 ４−（２） 次いで、ペンタエトキシタンタル〔Ｔａ（ＯＣ2 Ｈ5 ）
5 〕を気化したソース・ガスに酸素を同時に流して圧力
を１〔Ｔｏｒｒ〕、温度を４００〔℃〕としてＣＶＤ法
に依る成膜を行って、第一のゲート絶縁膜４上に厚さが
例えば７〔ｎｍ〕であるＴａ2 Ｏ5 膜からなる第二のゲ
ート絶縁膜５を形成する。
5 〕を気化したソース・ガスに酸素を同時に流して圧力
を１〔Ｔｏｒｒ〕、温度を４００〔℃〕としてＣＶＤ法
に依る成膜を行って、第一のゲート絶縁膜４上に厚さが
例えば７〔ｎｍ〕であるＴａ2 Ｏ5 膜からなる第二のゲ
ート絶縁膜５を形成する。
【００２９】このようにして形成されたゲート絶縁膜と
ウエハ１との界面には自然酸化膜の生成はなく、極薄の
シリコン窒化膜である第一のゲート絶縁膜４が存在する
のみであり、従って、第二のゲート絶縁膜５は大きな容
量を維持することができ、また、タンタル酸化膜からな
る第二のゲート絶縁膜５とウエハ１との間にシリコン窒
化膜からなる第一のゲート絶縁膜４が介在することか
ら、第二のゲート絶縁膜５とウエハ１とが反応してシリ
コン酸化膜が生成されることもない。
ウエハ１との界面には自然酸化膜の生成はなく、極薄の
シリコン窒化膜である第一のゲート絶縁膜４が存在する
のみであり、従って、第二のゲート絶縁膜５は大きな容
量を維持することができ、また、タンタル酸化膜からな
る第二のゲート絶縁膜５とウエハ１との間にシリコン窒
化膜からなる第一のゲート絶縁膜４が介在することか
ら、第二のゲート絶縁膜５とウエハ１とが反応してシリ
コン酸化膜が生成されることもない。
【００３０】本発明に於いては、前記説明した実施の形
態に限られることなく、他に多くの改変を実現すること
ができ、例えば、前記実施の形態に於いては、シリコン
・ウエハの極表面に於けるシリコン原子の結合手を切断
する為、Ａｒガス・プラズマを用いたが、これは、他に
Ｈｅガス・プラズマ、Ｘｅガス・プラズマ、Ｋｒガス・
プラズマ、Ｎｅガス・プラズマなど他の稀ガスに代替す
ることができる。
態に限られることなく、他に多くの改変を実現すること
ができ、例えば、前記実施の形態に於いては、シリコン
・ウエハの極表面に於けるシリコン原子の結合手を切断
する為、Ａｒガス・プラズマを用いたが、これは、他に
Ｈｅガス・プラズマ、Ｘｅガス・プラズマ、Ｋｒガス・
プラズマ、Ｎｅガス・プラズマなど他の稀ガスに代替す
ることができる。
【００３１】
【発明の効果】本発明に依る半導体装置の製造方法に於
いては、水素プラズマ・ダウン・フロー処理でシリコン
・ウエハの自然酸化膜を除去し、稀ガス雰囲気中でプラ
ズマ照射してシリコン原子の結合を切断し、Ｎ2 を含む
雰囲気中でプラズマ照射して窒素とシリコンとを結合さ
せてシリコン・ウエハ上に第一のゲート絶縁膜を生成さ
せ、不活性ガス雰囲気中で熱処理してから第一のゲート
絶縁膜上にシリコン酸化膜に比較して誘電率が高い物質
からなる第二のゲート絶縁膜を形成する。
いては、水素プラズマ・ダウン・フロー処理でシリコン
・ウエハの自然酸化膜を除去し、稀ガス雰囲気中でプラ
ズマ照射してシリコン原子の結合を切断し、Ｎ2 を含む
雰囲気中でプラズマ照射して窒素とシリコンとを結合さ
せてシリコン・ウエハ上に第一のゲート絶縁膜を生成さ
せ、不活性ガス雰囲気中で熱処理してから第一のゲート
絶縁膜上にシリコン酸化膜に比較して誘電率が高い物質
からなる第二のゲート絶縁膜を形成する。
【００３２】前記手段を採ることに依り、シリコンと極
薄窒化膜との間、或いは、極薄窒化膜とシリコン酸化膜
に比較して誘電率が高い物質の膜との間に自然酸化膜が
生成されることはないから、高い容量値をもつゲート絶
縁膜を実現することができ、従って、直接トンネル電流
が流れない程度のゲート絶縁膜の物理的厚さを確保しな
がらゲート容量を大きくすることが可能になり、また、
シリコンとの界面に水素が取り込まれることはなくな
り、更にまた、タンタル酸化膜からなるゲート絶縁膜を
形成した場合には、タンタル酸化膜とシリコンとの反応
に起因するシリコン酸化膜の生成もなくなり、ゲート絶
縁膜の信頼性、延いては半導体装置の信頼性を向上させ
ることができる。
薄窒化膜との間、或いは、極薄窒化膜とシリコン酸化膜
に比較して誘電率が高い物質の膜との間に自然酸化膜が
生成されることはないから、高い容量値をもつゲート絶
縁膜を実現することができ、従って、直接トンネル電流
が流れない程度のゲート絶縁膜の物理的厚さを確保しな
がらゲート容量を大きくすることが可能になり、また、
シリコンとの界面に水素が取り込まれることはなくな
り、更にまた、タンタル酸化膜からなるゲート絶縁膜を
形成した場合には、タンタル酸化膜とシリコンとの反応
に起因するシリコン酸化膜の生成もなくなり、ゲート絶
縁膜の信頼性、延いては半導体装置の信頼性を向上させ
ることができる。
【図１】本発明に於ける実施の形態１を説明する為の工
程要所に於ける半導体装置を表す要部切断側面図であ
る。
程要所に於ける半導体装置を表す要部切断側面図であ
る。
【図２】本発明に於ける実施の形態１を説明する為の工
程要所に於ける半導体装置を表す要部切断側面図であ
る。
程要所に於ける半導体装置を表す要部切断側面図であ
る。
【図３】本発明に於ける実施の形態１を説明する為の工
程要所に於ける半導体装置を表す要部切断側面図であ
る。
程要所に於ける半導体装置を表す要部切断側面図であ
る。
【図４】本発明に於ける実施の形態２を説明する為の工
程要所に於ける半導体装置を表す要部切断側面図であ
る。
程要所に於ける半導体装置を表す要部切断側面図であ
る。
１ シリコン・ウエハ ２ 自然酸化膜 ３ シリコン原子の結合を切断した極薄層 ４ シリコン窒化膜からなる第一のゲート絶縁膜 ５ 第二のゲート絶縁膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−87772（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−78553（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−62537（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−281734（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−37176（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 29/78 H01L 21/318 H01L 21/336
Claims (3)
- 【請求項１】ＭＯＳトランジスタのゲート絶縁膜形成工
程に在るシリコン・ウエハを水素プラズマ・ダウン・フ
ロー処理でシリコン面の自然酸化膜を除去してから稀ガ
ス雰囲気中でプラズマ照射してシリコン原子の結合を切
断する工程と、 次いで、Ｎ2 を含む雰囲気中でプラズマ照射して窒素と
シリコンとを結合させてシリコン・ウエハ上にシリコン
窒化膜からなる第一のゲート絶縁膜を生成させる工程
と、 次いで、不活性ガス雰囲気中で熱処理を行ってから前記
第一のゲート絶縁膜上にシリコン酸化膜に比較して誘電
率が高い物質からなる第二のゲート絶縁膜を形成する工
程とを含んでなることを特徴とする半導体装置の製造方
法。 - 【請求項２】シリコン酸化膜に比較して誘電率が高い物
質からなる第二のゲート絶縁膜がシリコン窒化膜である
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】シリコン酸化膜に比較して誘電率が高い物
質からなる第二のゲート絶縁膜がタンタル酸化膜である
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07502299A JP3326718B2 (ja) | 1999-03-19 | 1999-03-19 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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