JPH01226158A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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。

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尋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−Ｅ２Ｐ　ＲＯＭ　（ｒ　Ｆ　
１ａｓｈ　　Ｅ　Ｉｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ　Ｅ　ｒａｓ
ａｂｌｅ−ＲＲＯＭＪ　ＩＤＥＭ、　８４．　Ｔｅｃｈ
ｎｉｃａｌ　　［）ｉｇｅｓｔ　　ｐ４６４　）がある
。

第６図は、このＦ−Ｅ２　ＦＲＯＭ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７０−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ａｎ例の場合、７０−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７０−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−Ｅ２　ＰＲＯＭ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、プログラム誤謁き込み時では
イレーズゲート１６から７０−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、７０−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、プログラム課内き込み時、
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
７０−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−Ｅ２　ＦＲＯＭでは、フローティング
ゲート１４とイレーズゲート１６１７Ｓｌ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（２）〜（Ｃ）を用いて、従来の多結晶
シリコン間絶縁１！Ｊ１５を形成する技術について説明
する。

第７図（２）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、ＬＰＣＶ
Ｄ法ニテ、シラ＞　（Ｓ　ｉ　Ｈ４）　カラｆ）ＷＡ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（
ＰＯＣｌ２　）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ｍ度２
Ｘ１０２’　ｃｍ−３以下ではグレインサイズはほぼ一
定で１００ＯＡ、リン濃度２Ｘ１０２０ｃｍ−３以上で
グレインサイズは急激に大きくなり、リン濃度５Ｘ１０
２０ｃｒｎ−：ｌでグレインサイズは３００ＯＡ程度で
ある。

多結晶シリコン１４の堆積後（第７図（ａ））や、リン
を添加優（第７図■）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ぎさは決
まり、通常その凹凸は縦方向に５０ＯＡから１００ＯＡ
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とグレイン
サイズは、必ずしも一致していない。

次に、第７図（υ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ＩＪ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１
６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図の偲）〜〈ω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２００人で、横軸は多結晶シリコン１４．１６間
に印加する電界（ＭＶ／ａｍ）ｔ’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２Ｘｌ　Ｑ２
０　ｃｍ−３，５Ｘ１０２０ｃｍ−３になるようにオキ
シ塩化リン（ＰＯＣＬ３）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１００
０℃で、乾燥酸素（０２）と窒素（Ｎ２）の混合ガスで
酸素ガス濃夙が全体の２０％になる雰囲気で形成した。

第８図の（ａ）、（υがリン濃度が２Ｘ１０２０ｃｍ−
３であり、第８図（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２Ｘ１０２’　ｃｍ−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（２）は、正方向では２ＭＶ／
ｃｍの電界から漏洩Ｍ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（υ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２ｘ１０２Ｇｃｍ−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１００ＯＡ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界而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１０００人程度６り、リン濃度２Ｘ１０２０　ａ
ｍ−３の場合のグレインサイズ１００ＯＡ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２Ｘ
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８潟になるほど、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＾さが小さくなる
。これは、高温はどグレイン境界部が増速しで酸化され
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）、（０間には酸化温度に差があり、高ｔ
！！、（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５×１０２００ｍ
’の場合について説明する。リン濃度が５Ｘ１８２０　
ｃｍ−３と高いと、多結晶シリコンのグレインサイズは
３０００Ａ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３０００人
となり、下部用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、
多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）、θ）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。

以上の従来法では、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２ｘｌＯ２０ｃｍ−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、２
ＭＶ／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−
Ｅ２　ＰＲＯＭでは、第１の多結晶シリコン１４を７０
−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
コン堆積時の多結晶シリコン膜界面凹凸は、堆ｖ１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
２０ＯＡ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２〜３ＭＶ／ａｍ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
依存性を生じさす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１ （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
ス中でプラズマエツチングする第１の工程と、このプラ
ズマエツチングされた多結晶シリコン膜を、９００℃以
下の温度でＩＩ！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Ｊ３！ｍを含むガスの何
れかのガスの雰囲気で酸化する第２の工程とを有するこ
とを要旨とする。

また、第２の発明は、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Ｍ素原子よりも多いガス中でプラズマエツチ
ングする第１の工程と、このプラズマエツチングされた
多結晶シリコン膜を、１０００″Ｃ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酸化
する第２の工程とを有することを要旨とする。

（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ツチングすると、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ｍ１図のＱ）、（υを用いて説明すると、例えば
、フロンガス（ＣＦ４　）と酸素ガス（０２）の混合ガ
スで酸素ガス（０２）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７００Ａの凹凸を
有する多結晶シリコン３（第１図■）を５００Ａプラズ
マエツチングすると、多結晶シリコン３の凹凸は縦方向
２００Å以下になる（第１図（υ）。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のエツジ部が曲率半径２００Ａ以上に丸められ
る（第１図（ｂ））。

このプラズマエツチングでは、多結晶シリコン３が５０
０Ａ以上エシチングされないと多結晶シリコン３の表面
には、縦方向２００Ａ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５００Ａ以上エツチングす
る必要がある。

また、多結晶シリコン中のリン濃度を ２ｘ　１０２　’　ｃｍ−３以下にすると、多結晶シリ
コンのグレインサイズは１００ＯＡ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−酸化膜界面に番よ、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（９０ｏ℃以下り″ｃ
酸化するほど生じ易い。高１（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−Ｌ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
エツチングした場合は、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以下の凹凸しか存在しない。

多結晶シリコン中のリン濃度が２Ｘ１０２０Ｃｍ−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１００ＯＡ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−Ｅ２　ＰＲＯＭ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７０−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ツチングす
ると、多結晶シリコン表面の縦方向の凹凸は増大する。

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ＬＰＧＶＤにて、湿度６２０℃でｌｆｆ１し
、その後、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ２　）をソースと
して、多結晶シリコン中のリン濃度を５Ｘ１０２０ｃｍ
−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７００人程６
の凹凸が生じる。

さらに、例えば、フロンガス（ＣＦ４　）と酸素ガス（
０２）混合ガスであって、そのフロンガス（ＣＦ４　）
濃度が、酸素ガス（０２）濃度の２分の１以上のガス中
で、多結晶シリコンを５００Ａ以上プラズマエツチング
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（υ）。

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２００Ａ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１００ＯＡ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５００Å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の多結晶シリコンー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（生じる。

この第２の発明をＦ−Ｅ２　ＰＲＯＭ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７０−
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か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　Ｘ　ｌ　Ｑ２０　Ｃｍ−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
１０００人程度８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（０２）流ｍ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、５００Ａ以上プラズマエツチン
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２０ＯＡ以下の凹凸しか残らｔ、１くなる（第２図
（υ）。

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〈０２）
と窒素（Ｎ２）の混合ガスで、酸素ガス濃度が全体の２
０％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２ｘ１０２０　ｃｍ４以下の場合、多結晶シリコン
４のグレインサイズは１０００Ａ以、下であるため、９
００℃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ｔ！！１０００Å以下で１
００ＯＡ周期の凹凸が現われる。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■）。

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。キトバシタ面積１ｍｍ２、多結晶
シリコン酸化膜５の膜厚は２００Ａ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、 ２Ｘ１０２ｏｃｍ−３になるようにオキシ塩化リン（Ｐ
ＯＣＬａ　）から拡散し、多結晶シリコン−Ｅｉｌｌ化
膜５は、酸化温度９００℃で、乾燥酸素（０２）と窒素
（Ｎ２）の混合ガスで酸素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２　Ｍ　Ｖ
　／　ｃ　ｍ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流に大きな
差を生じさせることが可能となる。

この実施例で￥Ｊ造された構造をＦ−Ｅ２　ＰＲＯＭに
適用する場合は、第１の多結晶シリコン４を７０−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図伝）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（０２）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５００人以上プラズマエツチング
する（第４図（ｂ））。それにより、多結晶シリコン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（０
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、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、２００人以上酸
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５００ＡＬＸ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■）。

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２００人で、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（Ｍ　Ｖ　
／　ｃ　ｍ　）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■方向にした。

なお、多結晶シリランフ中のリン濃度は５×ｌ　Ｑ２０
０　ｍ−３になるようにオキシ塩化リン（ＰＯＣ交３）
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／ｃ
ｍ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−Ｅ２１）ＲＯＭ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７０−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
方向に対してし１ｍ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寸工程図、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Ｉｉ流時特性示す特
性図、第６図はＦ−Ｅ２　ｐＲｏｌＶＩ１１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Ｊ３ける酸化膜の漏洩電流特性を示づ特性図で
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 (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）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、このプラズマエッチングされた多結晶シリコン
   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酸化する第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。
2. （２）前記多結晶シリコン膜には、２×１０＾２＾０ｃ
   ｍ＾−＾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。
3. （３）前記第１の工程で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。
4. （４）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、このプラズマエッチングされた多結晶シリコン
   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酸化する第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。
5. （５）前記第１の工程で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４記
   載の半導体装置の製造方法。