JPH02103966A - 半導体記憶装置の製造方法 - Google Patents
半導体記憶装置の製造方法Info
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- JPH02103966A JPH02103966A JP63257583A JP25758388A JPH02103966A JP H02103966 A JPH02103966 A JP H02103966A JP 63257583 A JP63257583 A JP 63257583A JP 25758388 A JP25758388 A JP 25758388A JP H02103966 A JPH02103966 A JP H02103966A
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Landscapes
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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】
産業上の利用分野
本発明はＭＯＮＯ８（金属−二酸化シリコン膜−窒化シ
リコン膜−二酸化シリコン膜−半導体）型の電界トラン
ジスタからなる半導体記憶装置、特に記憶保持特性の優
れた高性能の半導体記憶装置の製造方法に関するもので
ある。
リコン膜−二酸化シリコン膜−半導体）型の電界トラン
ジスタからなる半導体記憶装置、特に記憶保持特性の優
れた高性能の半導体記憶装置の製造方法に関するもので
ある。
従来の技術
従来より半導体記憶装置の１つとして、薄い二酸化シリ
フン膜上に窒化シリコン膜を成長させ、その上に金属電
極を形成したＭＮＯＳ （金属−窒化シリコン膜−二酸
化シリコン膜−半導体）型の半導体記憶装置がよ（知ら
れている。近年、このＭＮＯ８型半導体記憶装置のプロ
グラム電圧の低電圧化を実現するために、ゲート絶縁膜
のうち窒化シリコン膜を薄膜化すると同時に窒化シリコ
ン膜上の熱酸化を行い、窒化シリコン膜上に酸化シリコ
ン膜を形成させたＭＯＮＯ３型の半導体装置装置が知ら
れている。
フン膜上に窒化シリコン膜を成長させ、その上に金属電
極を形成したＭＮＯＳ （金属−窒化シリコン膜−二酸
化シリコン膜−半導体）型の半導体記憶装置がよ（知ら
れている。近年、このＭＮＯ８型半導体記憶装置のプロ
グラム電圧の低電圧化を実現するために、ゲート絶縁膜
のうち窒化シリコン膜を薄膜化すると同時に窒化シリコ
ン膜上の熱酸化を行い、窒化シリコン膜上に酸化シリコ
ン膜を形成させたＭＯＮＯ３型の半導体装置装置が知ら
れている。
発明が解決しようとする課題
上記の従来の構成では窒化シリコン膜を熱酸化する際に
通常９００℃以上の高温を必要とする。
通常９００℃以上の高温を必要とする。
そのため窒化シリコン膜の膜質が劣化し、記憶保持特性
の悪化をまねくといった問題を含んでおり実用上の最大
の問題となっている。
の悪化をまねくといった問題を含んでおり実用上の最大
の問題となっている。
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、ＭＯＮＯ
３型電界トランジスタからなる半導体記憶装置における
記憶保持特性の優れた窩性能の半導体記憶装置の製造方
法を提供することを目的とする。
３型電界トランジスタからなる半導体記憶装置における
記憶保持特性の優れた窩性能の半導体記憶装置の製造方
法を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
この目的を達成するため本発明の半導体記憶装置は電子
又は正孔のトンネリング媒体となりうる極薄の第１の二
酸化シリコン膜を形成する工程上、前記第１の二酸化シ
リコンｌ莫上に窒化シリコン膜を形成する工程と、前記
窒化シリコン膜上に第２の二酸化シリコン膜を形成する
工程と、前記第２の二酸化シリコン膜上にゲート電極を
形成する工程と、前記窒化シリコン膜を形成した後に、
フッ素イオン注入を施す工程と、フッ素イオンを活性化
する熱処理工程から構成されている。
又は正孔のトンネリング媒体となりうる極薄の第１の二
酸化シリコン膜を形成する工程上、前記第１の二酸化シ
リコンｌ莫上に窒化シリコン膜を形成する工程と、前記
窒化シリコン膜上に第２の二酸化シリコン膜を形成する
工程と、前記第２の二酸化シリコン膜上にゲート電極を
形成する工程と、前記窒化シリコン膜を形成した後に、
フッ素イオン注入を施す工程と、フッ素イオンを活性化
する熱処理工程から構成されている。
作用
本発明者の研究によれば、ＭＯＮＯ３型半導体記憶装置
のゲート絶縁膜である窒化シリコン膜形成後の高温熱処
理による記憶保持特性の悪化は、窒化シリコン膜中に含
まれる水素、特に５ｉ−Ｈ結合の含有量に関係があり、
５ｉ−Ｈ結合の多い窒化シリコン膜は９００℃以上の温
度で熱処理を行うことにより５ｉ−Ｈ結合が減少し、Ｓ
ｉ原子の未結合手が増大することから不安定なトラップ
が付加増大し記憶保持特性が悪化することが明らかとな
った。
のゲート絶縁膜である窒化シリコン膜形成後の高温熱処
理による記憶保持特性の悪化は、窒化シリコン膜中に含
まれる水素、特に５ｉ−Ｈ結合の含有量に関係があり、
５ｉ−Ｈ結合の多い窒化シリコン膜は９００℃以上の温
度で熱処理を行うことにより５ｉ−Ｈ結合が減少し、Ｓ
ｉ原子の未結合手が増大することから不安定なトラップ
が付加増大し記憶保持特性が悪化することが明らかとな
った。
またＳｉ原子の未結合手をＨ（水素）原子で終端したＳ
ｉ −Ｈ結合に対しＦ（フッ素）原子で終端した５ｉ
−Ｆ結合の方が分解しにくいことがよく知られている。
ｉ −Ｈ結合に対しＦ（フッ素）原子で終端した５ｉ
−Ｆ結合の方が分解しにくいことがよく知られている。
これは結合エネルキの差によるものである。
本発明は、上記の事実に基づき発明されたちので、トン
ネリング媒体となり得る極薄の第１の二酸化シリコン吸
上に窒化シリコン膜、前記窒化ジノコン膜上に第２の二
酸化シリコン膜、ゲート電極を形成した後に水素より安
定なフッ素イオンを注入した後、活性化を目的とした熱
処理を行うことにより優れた記憶保持特性を得ることが
できる。
ネリング媒体となり得る極薄の第１の二酸化シリコン吸
上に窒化シリコン膜、前記窒化ジノコン膜上に第２の二
酸化シリコン膜、ゲート電極を形成した後に水素より安
定なフッ素イオンを注入した後、活性化を目的とした熱
処理を行うことにより優れた記憶保持特性を得ることが
できる。
実施例
以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説
明する。
明する。
第１図（ａ）〜（ｄ）は本発明の一実施例における半導
体記憶装置の製造方法の断面構造で示すものである。第
１図（ａ）において、Ｐ型シリコン基板１上に、保護酸
化膜２を５００Ａ、さらに窒化シリコン膜３を１２００
Ａ形成した後、通常のフォトリソグラフィー技術及びエ
ツチング技術を用いて所定の部分を除去する。
体記憶装置の製造方法の断面構造で示すものである。第
１図（ａ）において、Ｐ型シリコン基板１上に、保護酸
化膜２を５００Ａ、さらに窒化シリコン膜３を１２００
Ａ形成した後、通常のフォトリソグラフィー技術及びエ
ツチング技術を用いて所定の部分を除去する。
次いで窒化シリコン膜３をマスクに用いた選択酸化（Ｌ
ＯＧＯ３）技術を利用したフィールド酸化膜４を８００
０人形成し素子分離を施す。
ＯＧＯ３）技術を利用したフィールド酸化膜４を８００
０人形成し素子分離を施す。
次いで第１図（ｂ）に示す様に窒化シリコン膜３及び保
護酸化膜２を順次、通常のエツチング技術を用いて除去
した後ＭＯＮＯ８型半導体記憶装置のゲート絶縁膜であ
る極薄の二酸化シリコン膜５を２０人、窒化シリコン膜
６を５００人形成し更に窒化シリコン膜６を９００℃、
水 気雰囲気中で酸化し、二酸化シリコン膜７を約２０
Ａ形成した。更にゲート電極８を多結晶シリコン膜４０
００人にて形成する。本実施例では、窒化シリコン膜６
の形成は５ｉＨ２Ｃｆ！２ガスとＮＨ３ガスの化学反応
を利用し、成長温度８００℃、ガス流量比ＮＨ３／Ｓ
ｉＨ２（１！ ２ ＝１０の条件下で行なう。
護酸化膜２を順次、通常のエツチング技術を用いて除去
した後ＭＯＮＯ８型半導体記憶装置のゲート絶縁膜であ
る極薄の二酸化シリコン膜５を２０人、窒化シリコン膜
６を５００人形成し更に窒化シリコン膜６を９００℃、
水 気雰囲気中で酸化し、二酸化シリコン膜７を約２０
Ａ形成した。更にゲート電極８を多結晶シリコン膜４０
００人にて形成する。本実施例では、窒化シリコン膜６
の形成は５ｉＨ２Ｃｆ！２ガスとＮＨ３ガスの化学反応
を利用し、成長温度８００℃、ガス流量比ＮＨ３／Ｓ
ｉＨ２（１！ ２ ＝１０の条件下で行なう。
次いで第１図（Ｃ）に示す様にゲート電極８とフィール
ド酸化膜４をマスクとしたセルファライン技術を用いて
ｎ型不純物のイオン源を注入しソース９、ドレイン１０
の領域を形成する。次いで気相成長技術を用いて層間絶
縁膜１１を１００ＯＯＡ形成し、ソース９、ドレイン１
０の領域の活性化を行なう為にＮ２ガス雰囲気中で１０
００℃の熱処理を施す。更にイオン注入技術を用いてフ
ッ津イオンを加速電圧１５０ＫｅＶ、注入量８．０×１
．０”ｃｍ’の条件下で注入し次にＮ２ガス雰囲り中で
８００℃の熱処理を施す。
ド酸化膜４をマスクとしたセルファライン技術を用いて
ｎ型不純物のイオン源を注入しソース９、ドレイン１０
の領域を形成する。次いで気相成長技術を用いて層間絶
縁膜１１を１００ＯＯＡ形成し、ソース９、ドレイン１
０の領域の活性化を行なう為にＮ２ガス雰囲気中で１０
００℃の熱処理を施す。更にイオン注入技術を用いてフ
ッ津イオンを加速電圧１５０ＫｅＶ、注入量８．０×１
．０”ｃｍ’の条件下で注入し次にＮ２ガス雰囲り中で
８００℃の熱処理を施す。
次いで第１図（ｄ）に示す様に通常のリソグラフィ技術
及びエツチング技術及び気相成長技術を用して、コンタ
クト孔、金属配線１２及び保護膜１３の形成を行なうこ
とでＮチャンネルＭＯＮＯ３Ｎ半導体記憶装置を作るこ
とができる。
及びエツチング技術及び気相成長技術を用して、コンタ
クト孔、金属配線１２及び保護膜１３の形成を行なうこ
とでＮチャンネルＭＯＮＯ３Ｎ半導体記憶装置を作るこ
とができる。
以上の様な方法で得られた半導体記憶装置の記憶保持特
性の一例を第２図に示す。横軸は書き熟み及び消去直後
のしきい値電圧、縦軸はその時に蓄積された電荷の減衰
率を示している。この図Ｃｉ腺の傾きが小さいほど、記
憶保持特性が優れていることを示している。本実施例の
製造方法により作られた半導体記憶装置の記憶保持特性
直線１５は、フッ素イオン注入を施さない場合の直線１
６に比べて傾きが小さく、優れた記憶保持特性を有して
いることがわかる。
性の一例を第２図に示す。横軸は書き熟み及び消去直後
のしきい値電圧、縦軸はその時に蓄積された電荷の減衰
率を示している。この図Ｃｉ腺の傾きが小さいほど、記
憶保持特性が優れていることを示している。本実施例の
製造方法により作られた半導体記憶装置の記憶保持特性
直線１５は、フッ素イオン注入を施さない場合の直線１
６に比べて傾きが小さく、優れた記憶保持特性を有して
いることがわかる。
発明の効果
本発明はＭＯＮＯ８型半導体記憶装置のゲート電極を形
成する工程と、ゲート絶縁膜である窒化シリコン膜を形
成した後に、フッ素イオン注入を施す工程を設けること
により、記憶保持特性の非常に優れた半導体記憶装置を
作ることができ、さらにゲート電極に多結晶シリコン又
は高融点金属を用いることにより微細化高集積化、高速
化という効果を得ることができる漫れだ半導体記憶装置
の製造方法を実現できるものである。
成する工程と、ゲート絶縁膜である窒化シリコン膜を形
成した後に、フッ素イオン注入を施す工程を設けること
により、記憶保持特性の非常に優れた半導体記憶装置を
作ることができ、さらにゲート電極に多結晶シリコン又
は高融点金属を用いることにより微細化高集積化、高速
化という効果を得ることができる漫れだ半導体記憶装置
の製造方法を実現できるものである。
第１図（ａ）〜（ｄ）は本発明の一実施例における半導
体記憶装置の工程順断面図、第２図は上記実施例の効果
を説明するための記憶保持特性図である。 １・・・・・・シリコン基板、２，４，５，７．１１・
・・・・・二酸化シリコン膜、３，６・・・・・・窒化
シリコン膜、８・・・・・・ゲート電極、９，１０・・
・・・・拡散ソース、ドレイン、１２・・・・・・金属
配線、１３・・・・・・保護膜。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 ほか１名ｊＯ 才Δ片沁暮ソース Ｖしくノ ８、−デーＰｔ礒 ｆ３−−−イ￥シ１「ま更
体記憶装置の工程順断面図、第２図は上記実施例の効果
を説明するための記憶保持特性図である。 １・・・・・・シリコン基板、２，４，５，７．１１・
・・・・・二酸化シリコン膜、３，６・・・・・・窒化
シリコン膜、８・・・・・・ゲート電極、９，１０・・
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配線、１３・・・・・・保護膜。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 ほか１名ｊＯ 才Δ片沁暮ソース Ｖしくノ ８、−デーＰｔ礒 ｆ３−−−イ￥シ１「ま更
Claims (3)
- （１）一導電型半導体基板面に、電子又は正孔のトンネ
リング媒体となりうる極薄の第１の二酸化シリコン膜を
形成する工程と、前記二酸化シリコン膜上に窒化シリコ
ン膜を形成する工程と、前記窒化シリコン膜上に第２の
二酸化シリコン膜を形成する工程と、前記第２の二酸化
シリコン膜上にゲート電極を形成する工程と、前記窒化
シリコン膜を形成した後に、フッ素イオン注入を施す工
程と、フッ素イオンを活性化する熱処理工程を含むこと
を特徴とする半導体記憶装置の製造方法。 - （２）フッ素イオン注入を施す工程が、窒化シリコン膜
の成長温度以上の熱処理工程が終了した後に行われるこ
とを特徴とする請求項１記載の半導体記憶装置の製造方
法。 - （３）ゲート電極が多結晶シリコン又は高融点金属から
なる請求項１又は２記載の半導体記憶装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63257583A JPH02103966A (ja) | 1988-10-13 | 1988-10-13 | 半導体記憶装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63257583A JPH02103966A (ja) | 1988-10-13 | 1988-10-13 | 半導体記憶装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02103966A true JPH02103966A (ja) | 1990-04-17 |
Family
ID=17308283
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63257583A Pending JPH02103966A (ja) | 1988-10-13 | 1988-10-13 | 半導体記憶装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02103966A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0521748A (ja) * | 1991-07-17 | 1993-01-29 | Sharp Corp | 半導体装置の絶縁膜の製造方法 |
| US6806532B2 (en) * | 2000-12-21 | 2004-10-19 | Renesas Technology Corp. | Nonvolatile semiconductor device |
-
1988
- 1988-10-13 JP JP63257583A patent/JPH02103966A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0521748A (ja) * | 1991-07-17 | 1993-01-29 | Sharp Corp | 半導体装置の絶縁膜の製造方法 |
| US6806532B2 (en) * | 2000-12-21 | 2004-10-19 | Renesas Technology Corp. | Nonvolatile semiconductor device |
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