JP3499769B2 - 酸化膜の形成方法、キャパシタ - Google Patents
酸化膜の形成方法、キャパシタInfo
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Description
の表面に酸化膜を形成する方法に関する。
有するキャパシタは、減圧ＣＶＤ法で形成された多結晶
シリコン膜の表面を熱酸化することにより、絶縁層をな
す酸化膜を形成し、その上にさらに多結晶シリコン膜を
形成することにより得られる。このキャパシタには、特
に酸化膜の厚さが薄い場合に、絶縁破壊電圧が小さく、
信頼性が低いという問題点がある。この問題点を解決す
ることを目的とした酸化膜の形成方法としては、例え
ば、特開平４−２３７１２９号公報や特開平９−１１６
０９５号公報に記載の技術が挙げられる。
晶シリコン膜の表面に保護膜として熱酸化膜を形成した
後、この保護膜を介して多結晶シリコン膜に不純物をイ
オン注入し、この保護膜を除去した後に多結晶シリコン
膜の表面を熱酸化して、絶縁層をなす酸化膜を形成する
方法が記載されている。この保護膜は、イオン注入装置
内に存在する重金属が多結晶シリコン膜内に入ることを
防止するために設けている。この方法によれば、多結晶
シリコン膜の表面層に存在する多結晶体が、イオン注入
により均一に近い状態になることで、均一な酸化膜が得
られると記載されている。
晶シリコン膜に不純物を熱拡散法で添加した後に、多結
晶シリコン膜の表面を急速加熱により熱酸化する方法が
記載されている。そして、この熱酸化条件を例えば１１
３５℃、１２０秒とすることにより、膜厚２９０Å〜３
００Åの酸化膜が、表面凹凸６０Å以下で形成されると
記載されている。
来の技術では、絶縁層をなす酸化膜の膜厚が１００Å以
下と非常に薄い場合には、酸化膜の表面の凹凸を十分に
小さくすることができないため、信頼性の高いキャパシ
タを得ることは難しい。本発明は、多結晶シリコン膜を
上下の電極層として有するキャパシタにおいて、絶縁層
をなす酸化膜の膜厚が１００Å以下と非常に薄い場合で
も、信頼性の高いキャパシタを得ることができるように
することを課題とする。
に、本発明は、多結晶シリコン膜の表面に保護膜を形成
する保護膜形成工程と、この保護膜を介して多結晶シリ
コン膜に不純物をイオン注入法で添加するイオン注入工
程と、イオン注入工程の後に前記保護膜を除去する工程
と、保護膜が除去された多結晶シリコン膜の表面を熱酸
化する熱酸化工程とを有する酸化膜の形成方法におい
て、保護膜の形成は減圧ＣＶＤ法で行い、熱酸化工程
は、熱処理温度１０００℃以上１２００℃以下、熱処理
時間１０秒以上１５０秒以下の条件で行うことを特徴と
する酸化膜の形成方法を提供する。
て、得られる酸化膜の表面の凹凸を小さくすることがで
きる。すなわち、特開平４−２３７１２９号公報に記載
の方法では、保護膜を熱酸化法で形成する際に多結晶シ
リコン膜と保護膜の界面に凹凸が生じ、保護膜の除去後
にこの凹凸が多結晶シリコン膜の表面に存在するため、
得られる酸化膜の表面の凹凸が大きくなる。これに対し
て、本発明の方法では、保護膜の形成を減圧ＣＶＤ法で
行うため、多結晶シリコン膜と保護膜の界面に凹凸が生
じない。また、減圧ＣＶＤ法で形成された保護膜は、プ
ラズマＣＶＤ法で形成されたものと比較して緻密であ
り、１００Å程度の膜厚での膜質の均一性にも優れてい
るため、保護膜として必要な性能を満たしている。
理温度を１０００℃以上１０５０℃以下とし、熱処理時
間を１０秒以上２０秒以下とすることにより、膜厚が１
００Å以下であって、表面の凹凸が十分に小さい酸化膜
が得られる。したがって、この方法により、不純物が添
加された多結晶シリコン膜の表面に１００Å以下の厚さ
で形成された酸化膜を絶縁層として有するキャパシタ
は、絶縁破壊電圧が小さく、信頼性が高いものとなる。
説明する。図１は、本発明の一実施形態に相当する方法
を説明する説明図である。先ず、図１（ａ）に示すよう
に、シリコンウエハ等の表面に減圧ＣＶＤ法で形成され
た多結晶シリコン膜１の表面に、保護膜２として、減圧
ＣＶＤ法により酸化シリコン膜を形成する。次に、この
保護膜２の上から、多結晶シリコン膜１に対してリン
（Ｐ）をイオン注入法で添加する。
（酸化シリコン膜）２を希フッ酸（ＨＦ水）で除去す
る。次に、図１（ｃ）に示すように、多結晶シリコン膜
１の表面を熱酸化することにより酸化膜３を形成する。
この熱酸化を、熱処理温度１０００℃以上１２００℃以
下、熱処理時間１０秒以上１５０秒以下の条件で行う。
この熱酸化条件は、形成する酸化膜３の膜厚に応じて上
記範囲内で適宜設定する。これにより、膜厚を１００Å
以下とした場合でも、表面の凹凸が十分に小さい酸化膜
３が得られる。
の表面に減圧ＣＶＤ法で多結晶シリコン膜４を形成した
後、この多結晶シリコン膜４に対してリン（Ｐ）をイオ
ン注入法により添加する。この方法により、本発明の実
施例として、多結晶シリコン膜１の厚さ：２５００Å、
多結晶シリコン膜１に対するリンの添加量：５×１０15
個／ｃｍ2 、保護膜（酸化シリコン膜）２の厚さ：１５
０Å、多結晶シリコン膜４の厚さ：２５００Å、多結晶
シリコン膜４に対するリンの添加量：７×１０15個／ｃ
ｍ2 を同一にし、形成する酸化膜３の膜厚に応じて熱酸
化条件を変えて、膜厚の異なる３種類のキャパシタをそ
れぞれ１ロット分作製した。
度６８０℃、ガス圧１００Ｐａ、導入ガス：ＴＥＯＳ
（１００ｓｃｃｍ），Ｏ2 （４ｓｃｃｍ）の条件で行っ
た。保護膜（酸化シリコン膜）２の希フッ酸（ＨＦ水）
による除去は、希フッ酸濃度５％、希フッ酸温度２３
℃、希フッ酸に対する浸漬時間１分の条件で行った。ま
た、比較例として、保護膜２の形成を行わずに、多結晶
シリコン膜１に対するリンの添加を熱拡散法で行った後
に、多結晶シリコン膜１の表面を熱酸化することにより
酸化膜３を形成した。この熱酸化条件を形成する酸化膜
３の膜厚に応じて変えて、実施例の３種類のキャパシタ
とほぼ同じ膜厚となる３種類のキャパシタをそれぞれ１
ロット分作製した。多結晶シリコン膜１，４の厚さ、お
よび多結晶シリコン膜１，４に対するリンの添加量は、
実施例と同じにした。
シタに流れる電流が１０μＡ以上となる電圧のしきい値
を、耐圧（絶縁破壊電圧）として測定した。これらの結
果を図２および３に示す。図２は実施例の結果を示し、
図２（ａ）は、熱酸化条件を１１５０℃で２０秒とする
ことにより、膜厚１４４．６Åの酸化膜３が形成された
キャパシタについての結果である。図２（ｂ）は、熱酸
化条件を１１００℃で１５秒とすることにより、膜厚１
０７．３Åの酸化膜３が形成されたキャパシタについて
の結果である。図２（ｃ）は、熱酸化条件を１０５０℃
で１５秒とすることにより、膜厚８２．７Åの酸化膜３
が形成されたキャパシタについての結果である。
は、熱酸化条件を１１５０℃で１５秒とすることによ
り、膜厚１５１．４Åの酸化膜３が形成されたキャパシ
タについての結果である。図３（ｂ）は、熱酸化条件を
１１００℃で１０秒とすることにより、膜厚１０６．３
Åの酸化膜３が形成されたキャパシタについての結果で
ある。図３（ｃ）は、熱酸化条件を１０５０℃で１０秒
とすることにより、膜厚８７．１Åの酸化膜３が形成さ
れたキャパシタについての結果である。
シタは、比較例のキャパシタよりも耐圧のバラツキが小
さくなっていることが分かる。すなわち、実施例の方法
で得られる酸化膜３は、比較例の方法で得られる酸化膜
と比較して、表面の凹凸が小さくなったため、膜厚や膜
質のバラツキが小さくなっている。また、比較例の結果
である図３の（ｂ）と（ｃ）では、電圧が０〜０．５Ｖ
と極めて小さい値で絶縁破壊が生じているものがある。
これに対して、ほぼ同じ膜厚で酸化膜を形成した実施例
の結果である図２の（ｂ）と（ｃ）では、このような初
期不良は生じていない。
よれば、絶縁層をなす酸化膜３の膜厚が１００Å以下と
非常に薄い場合でも、信頼性の高いキャパシタを得るこ
とができることが分かる。なお、この実施形態では、不
純物が添加された多結晶シリコン膜１の表面に、本発明
の方法で絶縁層をなす酸化膜３を形成し、この酸化膜３
の上にさらに、不純物が添加された多結晶シリコン膜４
を形成してキャパシタを作製する方法について述べてい
るが、本発明の酸化膜の形成方法は、このようなキャパ
シタをなす絶縁層の形成方法に限定されるものではな
い。
酸化シリコン膜に限定されず、窒化シリコン膜、または
酸化シリコン膜と窒化シリコン膜の複合膜などであって
もよい。
れば、従来の方法と比較して、得られる酸化膜の表面の
凹凸を小さくすることができる。特に、請求項２の方法
によれば、膜厚が１００Å以下であって、表面の凹凸が
十分に小さい酸化膜が得られる。
膜厚が１００Å以下と薄いにもかかわらず、絶縁破壊電
圧が小さく、信頼性が高いキャパシタが得られる。
説明図である。
の耐圧測定値の度数分布を示すグラフである。
耐圧測定値の度数分布を示すグラフである。
Claims (3)
- 【請求項１】 多結晶シリコン膜の表面に保護膜を形成
する保護膜形成工程と、この保護膜を介して多結晶シリ
コン膜に不純物をイオン注入法で添加するイオン注入工
程と、イオン注入工程の後に前記保護膜を除去する工程
と、保護膜が除去された多結晶シリコン膜の表面を熱酸
化する熱酸化工程とを有する酸化膜の形成方法におい
て、 保護膜の形成は減圧ＣＶＤ法で行い、熱酸化工程は、熱
処理温度１０００℃以上１２００℃以下、熱処理時間１
０秒以上１５０秒以下の条件で行うことを特徴とする酸
化膜の形成方法。 - 【請求項２】 熱酸化工程の熱処理温度は１０００℃以
上１０５０℃以下であり、熱処理時間は１０秒以上２０
秒以下であることを特徴とする請求項１記載の酸化膜の
形成方法。 - 【請求項３】 不純物が添加された多結晶シリコン膜を
上下の電極層として有し、これらの電極層の間の絶縁層
として、請求項２の方法により１００Å以下の厚さで形
成された酸化膜を有することを特徴とするキャパシタ。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP10040799A JP3499769B2 (ja) | 1999-04-07 | 1999-04-07 | 酸化膜の形成方法、キャパシタ |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP10040799A JP3499769B2 (ja) | 1999-04-07 | 1999-04-07 | 酸化膜の形成方法、キャパシタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| JP2000294552A JP2000294552A (ja) | 2000-10-20 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP10040799A Expired - Fee Related JP3499769B2 (ja) | 1999-04-07 | 1999-04-07 | 酸化膜の形成方法、キャパシタ |
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|---|---|
| JP (1) | JP3499769B2 (ja) |
-
1999
- 1999-04-07 JP JP10040799A patent/JP3499769B2/ja not_active Expired - Fee Related
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