JPH01160024A - 窒化硅素膜の形成方法 - Google Patents
窒化硅素膜の形成方法Info
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- JPH01160024A JPH01160024A JP31926387A JP31926387A JPH01160024A JP H01160024 A JPH01160024 A JP H01160024A JP 31926387 A JP31926387 A JP 31926387A JP 31926387 A JP31926387 A JP 31926387A JP H01160024 A JPH01160024 A JP H01160024A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概 要〕
半導体装置の絶縁膜、特に窒化硅素膜の形成方法の改良
に関し、 適切な反応ガスを用い、低温度で半導体基板或いはポリ
シリコンに直接窒化硅素膜を形成することが可能な窒化
硅素膜の形成方法の提供を目的とし、 ヒドラジンを反応ガスとして用い、反応ガスとシリコン
或いはポリシリコンとを直接反応させて窒化硅素膜を形
成するよう構成する。
に関し、 適切な反応ガスを用い、低温度で半導体基板或いはポリ
シリコンに直接窒化硅素膜を形成することが可能な窒化
硅素膜の形成方法の提供を目的とし、 ヒドラジンを反応ガスとして用い、反応ガスとシリコン
或いはポリシリコンとを直接反応させて窒化硅素膜を形
成するよう構成する。
本発明は、半導体装置の絶縁膜の形成に係り、特に窒化
硅素膜の形成方法の改良に関するものである。
硅素膜の形成方法の改良に関するものである。
ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ（ＤＲＡＭ
）のキャパシタ膜やメタル・ナイ）−ライド・オキサイ
ド・セミコンダクタ（ＭＮＯＳ）のチャージ蓄積膜には
窒化硅素膜が用いられている。
）のキャパシタ膜やメタル・ナイ）−ライド・オキサイ
ド・セミコンダクタ（ＭＮＯＳ）のチャージ蓄積膜には
窒化硅素膜が用いられている。
このような窒化硅素膜の形成を、シリコン基板或いはポ
リシリコンの表面を直接窒化して行う方法では、アンモ
ニア（ＮＨ３）或いは窒素（Ｎ２）を用い、１，１００
℃以上の高温で処理しなければならない。
リシリコンの表面を直接窒化して行う方法では、アンモ
ニア（ＮＨ３）或いは窒素（Ｎ２）を用い、１，１００
℃以上の高温で処理しなければならない。
しかし、処理温度がこのような高温になると、下部の拡
散層、例えばソース或いはドレインの不純物が窒化硅素
膜の形成時の高温処理のために拡散し、半導体素子の微
細化の障害となっている。
散層、例えばソース或いはドレインの不純物が窒化硅素
膜の形成時の高温処理のために拡散し、半導体素子の微
細化の障害となっている。
以上のような状況からシリコン基板或いはポリシリコン
膜の表面への直接の窒化硅素膜の形成を１ 、０００℃
以下の低温で行うことが可能な窒化硅素膜の形成方法が
要望されている。
膜の表面への直接の窒化硅素膜の形成を１ 、０００℃
以下の低温で行うことが可能な窒化硅素膜の形成方法が
要望されている。
従来の窒化硅素膜の形成方法は第３図に示すように、シ
リコン基板３１の表面に設けたシリコン酸化膜及びシリ
コン窒化膜をパターニングしてフィールド酸化膜３２を
形成し、このパターニングされた窓内にゲート酸化膜３
３とワード線３４となるポリシリコン膜を形成し、この
ワード線３４を覆う層間絶縁膜３７を形成する。
リコン基板３１の表面に設けたシリコン酸化膜及びシリ
コン窒化膜をパターニングしてフィールド酸化膜３２を
形成し、このパターニングされた窓内にゲート酸化膜３
３とワード線３４となるポリシリコン膜を形成し、この
ワード線３４を覆う層間絶縁膜３７を形成する。
次に、図示のポリシリコン膜Ａ３８となるポリシリコン
膜を全面に形成し、パターニングしてポリシリコン膜Ａ
３８を形成する。
膜を全面に形成し、パターニングしてポリシリコン膜Ａ
３８を形成する。
次いで、同様に図示のポリシリコン膜Ａ３８の全面に窒
化硅素膜を形成し、パターニングして窒化硅素膜３９を
形成する。
化硅素膜を形成し、パターニングして窒化硅素膜３９を
形成する。
この窒化硅素膜３９を形成する直接窒化法は、第４図に
示すような高周波加熱ＣＶＤ装置を用い、下記の条件で
行っている。
示すような高周波加熱ＣＶＤ装置を用い、下記の条件で
行っている。
反応ガス
一−−−−−−アンモニア（ＮＨ３）或いは窒素（Ｎ２
）反応ガス流量−−−−−−−−−−−−−−−−−−
−−−−−−−−−−−−−−−−１〜２β反応室内圧
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
−−−−−−−−一−−−−Ｉ Ｔｏｒｒ基板加熱温度
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−＝−−−−
−一−−１、１００°Ｃ高周波電源周波数−−−−−−
−２００ｋＨｚ或いは４００ｋｌ（ｚ高周波電源出力−
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
−−−−−−−−３０ＫＷその後、同様に図示のポリシ
リコン膜Ｂ４０となるポリシリコン膜を全面に形成し、
パターニングしてポリシリコン膜Ｂ４０を形成し、次に
ＰＳＧ膜４１となるＰＳＧ膜を全面に形成し、パターニ
ングしてＰＳＧ膜４１を形成し、最後にＰＳＧ膜４１の
表面にビット線４２を形成してキヤパシタを有する多層
配線層の製造が完了する。
）反応ガス流量−−−−−−−−−−−−−−−−−−
−−−−−−−−−−−−−−−−１〜２β反応室内圧
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
−−−−−−−−一−−−−Ｉ Ｔｏｒｒ基板加熱温度
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−＝−−−−
−一−−１、１００°Ｃ高周波電源周波数−−−−−−
−２００ｋＨｚ或いは４００ｋｌ（ｚ高周波電源出力−
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
−−−−−−−−３０ＫＷその後、同様に図示のポリシ
リコン膜Ｂ４０となるポリシリコン膜を全面に形成し、
パターニングしてポリシリコン膜Ｂ４０を形成し、次に
ＰＳＧ膜４１となるＰＳＧ膜を全面に形成し、パターニ
ングしてＰＳＧ膜４１を形成し、最後にＰＳＧ膜４１の
表面にビット線４２を形成してキヤパシタを有する多層
配線層の製造が完了する。
以上説明の従来の窒化硅素膜の形成方法で問題となるの
は、シリコン基板或いはポリシリコンの表面の窒化硅素
膜の形成を直接窒化して行う方法では、アンモニア （
ＮＨａ）或いは窒素（Ｎ２）を用い、１．１００℃以上
の高温で処理しなければならないことである。
は、シリコン基板或いはポリシリコンの表面の窒化硅素
膜の形成を直接窒化して行う方法では、アンモニア （
ＮＨａ）或いは窒素（Ｎ２）を用い、１．１００℃以上
の高温で処理しなければならないことである。
即ち、処理温度がこのような高温になると、下部の拡散
層、例えばソース或いはドレインの不純物が窒化硅素膜
の形成時の高温処理のために不本意ながら拡散し、ソー
ス或いはドレインの形成領域が大きくなり、半導体素子
の微細化の障害となっているのである。
層、例えばソース或いはドレインの不純物が窒化硅素膜
の形成時の高温処理のために不本意ながら拡散し、ソー
ス或いはドレインの形成領域が大きくなり、半導体素子
の微細化の障害となっているのである。
本発明は以上のような状況から、適切な反応ガスを用い
、低温度で半導体基板或いはポリシリコンに直接窒化硅
素膜を形成することが可能な窒化硅素膜の形成方法の提
供を目的としたものである。
、低温度で半導体基板或いはポリシリコンに直接窒化硅
素膜を形成することが可能な窒化硅素膜の形成方法の提
供を目的としたものである。
上記問題点は、ヒドラジンを反応ガスとして用い、反応
ガスとシリコン或いはポリシリコンとを直接反応させて
窒化硅素膜を形成する本発明による窒化硅素膜の形成方
法によって解決される。
ガスとシリコン或いはポリシリコンとを直接反応させて
窒化硅素膜を形成する本発明による窒化硅素膜の形成方
法によって解決される。
づ−
〔作用〕
即ち本発明においては、ヒドラジンを反応ガスとして用
い、反応ガスとシリコン或いはポリシリコンとを直接反
応させて下記の反応式に示すように窒化硅素膜を形成す
るので、低温度における処理により窒化硅素膜を形成す
ることが可能となり、下部の拡散層、例えばソース或い
はドレインの不純物が窒化硅素膜の形成時の高温処理の
ために拡散し、半導体素子の微細化の障害となるのを防
止することが可能となる。
い、反応ガスとシリコン或いはポリシリコンとを直接反
応させて下記の反応式に示すように窒化硅素膜を形成す
るので、低温度における処理により窒化硅素膜を形成す
ることが可能となり、下部の拡散層、例えばソース或い
はドレインの不純物が窒化硅素膜の形成時の高温処理の
ために拡散し、半導体素子の微細化の障害となるのを防
止することが可能となる。
３Ｓｉ＋２ＮｚＨ４→５ｉ３Ｎｎ ＋ ４ Ｈ□〔実施
例〕 以下第１図〜第２図について本発明の一実施例を説明す
る。
例〕 以下第１図〜第２図について本発明の一実施例を説明す
る。
第１図に示すように、シリコン基板１の表面に設けたシ
リコン酸化膜及びシリコン窒化膜をパターニングした後
フィールド酸化膜２を形成し、このパターニングされた
窓内にゲート酸化膜３とワード線４となるポリシリコン
膜を形成し、このワ−ド線４を覆うＣＶＤシリコン酸化
膜よりなる層間絶縁膜７を形成する。
リコン酸化膜及びシリコン窒化膜をパターニングした後
フィールド酸化膜２を形成し、このパターニングされた
窓内にゲート酸化膜３とワード線４となるポリシリコン
膜を形成し、このワ−ド線４を覆うＣＶＤシリコン酸化
膜よりなる層間絶縁膜７を形成する。
次に、図示のポリシリコン膜Ａ８となるポリシリコン膜
を全面に形成し、パターニングしてポリシリコン膜Ａ８
を形成する。
を全面に形成し、パターニングしてポリシリコン膜Ａ８
を形成する。
次いで、このポリシリコン膜Ａ８の表面に直接に窒化硅
素膜９を形成する。
素膜９を形成する。
この窒化硅素膜９の形成は、ランプアニール装置を用い
て行う。
て行う。
ランプアニール装置は第２図に示すように、ガス導入口
２１ａ及びガス排出口２１ｂを備えた石英からなる反応
室２１の上部及び下部にハロゲンランプ２２を配置し、
その間に支持ピン２３ａを有する載物台２３が設けられ
ている。
２１ａ及びガス排出口２１ｂを備えた石英からなる反応
室２１の上部及び下部にハロゲンランプ２２を配置し、
その間に支持ピン２３ａを有する載物台２３が設けられ
ている。
先ず、このランプアニール装置内にシリコン基板１を挿
入し、載物台２３の支持ピン２３ａの上に載せ、反応ガ
スとして熱分解し易いヒドラジンを使用し、下記の条件
で熱処理を行う。
入し、載物台２３の支持ピン２３ａの上に載せ、反応ガ
スとして熱分解し易いヒドラジンを使用し、下記の条件
で熱処理を行う。
ヒドラジンの流量−−−−−−−−−’−−−−−−−
−−−−−−−− ５００ｃｃ／ｍｉｎ反応室内圧−−
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
−−一−−７６０Ｔｏｒｒ処理温度−−−−−−−−−
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
−−１，０００℃処理時間−−−−−・−−−−−−−
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
−−−−−−−−１００秒反応ガスの組み合わせとして
は下記の４通りが考えられる。
−−−−−−−− ５００ｃｃ／ｍｉｎ反応室内圧−−
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
−−一−−７６０Ｔｏｒｒ処理温度−−−−−−−−−
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
−−１，０００℃処理時間−−−−−・−−−−−−−
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
−−−−−−−−１００秒反応ガスの組み合わせとして
は下記の４通りが考えられる。
■ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）のみ、
■ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４，）とアンモニア（ＮＨ３）■
ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４，）と窒素（Ｎ２）■ヒドラジン
（Ｎｉｌ−１４，）とアンモニア（ＮＨ３）及び窒素（
Ｎ２） 装置としてプラズマＣＶＤ装置を用いることも可能であ
る。
ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４，）と窒素（Ｎ２）■ヒドラジン
（Ｎｉｌ−１４，）とアンモニア（ＮＨ３）及び窒素（
Ｎ２） 装置としてプラズマＣＶＤ装置を用いることも可能であ
る。
その後図示のポリシリコン膜ＢＩＯとなるポリシリコン
膜を全面に形成し、パターニングしてポリシリコン膜Ｂ
ＩＯを形成する。
膜を全面に形成し、パターニングしてポリシリコン膜Ｂ
ＩＯを形成する。
次に、ＰＳＧ膜１１となるＰＳＧ膜を全面に形成し、パ
ターニングしてＰＳＧ膜１１を形成し、最後にＰＳＧ膜
１１０表面にビット線１２を形成してキャパシタを有す
る多層配線層の製造が完了する。
ターニングしてＰＳＧ膜１１を形成し、最後にＰＳＧ膜
１１０表面にビット線１２を形成してキャパシタを有す
る多層配線層の製造が完了する。
このように、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ，１，）を用いるラン
プアニール装置での低温度の処理で、キャパシタの誘電
体膜としての窒化硅素膜９をポリシリコン膜Ａ８に直接
形成するので、下部の拡散層、例えばソース５或いはド
レイン６の不純物が窒化硅素膜の形成時の高温処理のた
めに拡散し、半導体素子の微細化の障害となるのを防止
することが可能となる。
プアニール装置での低温度の処理で、キャパシタの誘電
体膜としての窒化硅素膜９をポリシリコン膜Ａ８に直接
形成するので、下部の拡散層、例えばソース５或いはド
レイン６の不純物が窒化硅素膜の形成時の高温処理のた
めに拡散し、半導体素子の微細化の障害となるのを防止
することが可能となる。
以上の説明から明らかなように本発明によれば極めて簡
単な反応ガスの変更により、半導体基板或いはポリシリ
コンへの直接の窒化硅素膜の形成を低温度で行うことが
可能となる利点があり、著しい経済的及び、信輔性向上
の効果が期待でき工業的には極めて有用なものである。
単な反応ガスの変更により、半導体基板或いはポリシリ
コンへの直接の窒化硅素膜の形成を低温度で行うことが
可能となる利点があり、著しい経済的及び、信輔性向上
の効果が期待でき工業的には極めて有用なものである。
第１図は本発明による一実施例を示す側断面図、第２図
は本発明による一実施例に用いるランプアニール装置の
概略図、 第３図は従来の窒化硅素膜の形成方法を示す側断面図、 第４図は従来の窒化硅素膜の形成に用いる高周波加熱Ｃ
ＶＤ装置の概略図、 である。 図において、 １はシリコン基板、２はフィールド酸化膜、３はゲート
酸化膜、４はワード線、 ５はソース、 ６はドレイン、 ７は層間絶縁膜、 ８はポリシリコン膜Ａ、９は窒化硅
素膜、 １０はポリシリコン膜Ｂ、１１はＰＳＧ膜、
１２はビット線、２１は反応室、 ２１ａはガス
導入口、２１ｂはガス排出口、２２はハロゲンランプ、
２３は載物台、 ２３ａは支持ピン、を示す。 本発明による一実施例を示す側断面間 第１図 従来の絶縁膜の形成方法を示す側断面図本発明による一
実施例に用いるランプアニール装置の概略図第２図 従来の窒化硅素膜の形成に用いる高周波加熱ＣＶＤ装置
の概略図第４図
は本発明による一実施例に用いるランプアニール装置の
概略図、 第３図は従来の窒化硅素膜の形成方法を示す側断面図、 第４図は従来の窒化硅素膜の形成に用いる高周波加熱Ｃ
ＶＤ装置の概略図、 である。 図において、 １はシリコン基板、２はフィールド酸化膜、３はゲート
酸化膜、４はワード線、 ５はソース、 ６はドレイン、 ７は層間絶縁膜、 ８はポリシリコン膜Ａ、９は窒化硅
素膜、 １０はポリシリコン膜Ｂ、１１はＰＳＧ膜、
１２はビット線、２１は反応室、 ２１ａはガス
導入口、２１ｂはガス排出口、２２はハロゲンランプ、
２３は載物台、 ２３ａは支持ピン、を示す。 本発明による一実施例を示す側断面間 第１図 従来の絶縁膜の形成方法を示す側断面図本発明による一
実施例に用いるランプアニール装置の概略図第２図 従来の窒化硅素膜の形成に用いる高周波加熱ＣＶＤ装置
の概略図第４図
Claims (1)
- ヒドラジンを反応ガスとして用い、反応ガスとシリコ
ン或いはポリシリコンとを直接反応させて窒化硅素膜を
形成することを特徴とする窒化硅素膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31926387A JPH01160024A (ja) | 1987-12-16 | 1987-12-16 | 窒化硅素膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31926387A JPH01160024A (ja) | 1987-12-16 | 1987-12-16 | 窒化硅素膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01160024A true JPH01160024A (ja) | 1989-06-22 |
Family
ID=18108245
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31926387A Pending JPH01160024A (ja) | 1987-12-16 | 1987-12-16 | 窒化硅素膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01160024A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6194775B1 (en) | 1997-01-16 | 2001-02-27 | Nec Corporation | Semiconductor element with thermally nitrided film on high resistance film and method of manufacturing the same |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6187342A (ja) * | 1984-10-05 | 1986-05-02 | Nec Corp | 多重ビ−ム照射Ｓｉ窒化法 |
-
1987
- 1987-12-16 JP JP31926387A patent/JPH01160024A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6187342A (ja) * | 1984-10-05 | 1986-05-02 | Nec Corp | 多重ビ−ム照射Ｓｉ窒化法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6194775B1 (en) | 1997-01-16 | 2001-02-27 | Nec Corporation | Semiconductor element with thermally nitrided film on high resistance film and method of manufacturing the same |
| US6358808B1 (en) | 1997-01-16 | 2002-03-19 | Nec Corporation | Semiconductor element with thermally nitrided film on high resistance film and method of manufacturing the same |
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