JPH033357A - 半導体装置 - Google Patents
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- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
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】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は、半導体装置に関し、特にキャパシタを備えた
半導体装置に係わる。
半導体装置に係わる。
（従来の技術）
従来、半導体装置、例えばダイナミックメモリの記憶素
子として機能するキャパシタの絶縁膜には、シリコン基
板を熱酸化して形成した酸化珪素膜（Ｓ ｉ Ｏ２膜）
が用いられている。特に、ダイナミックメモリの高集積
化に伴いキャパシタの面積を縮小させつつ容量を増大さ
せることが要望され、前記Ｓｔ、、膜を薄膜化すること
が行われている。しかしながら、５１０２膜を薄膜化す
ると膜の欠陥が増大したり、或いは可動イオンの影響が
大きくなったりして再現性よく耐圧の良好な絶縁膜を得
ることが困難であった。
子として機能するキャパシタの絶縁膜には、シリコン基
板を熱酸化して形成した酸化珪素膜（Ｓ ｉ Ｏ２膜）
が用いられている。特に、ダイナミックメモリの高集積
化に伴いキャパシタの面積を縮小させつつ容量を増大さ
せることが要望され、前記Ｓｔ、、膜を薄膜化すること
が行われている。しかしながら、５１０２膜を薄膜化す
ると膜の欠陥が増大したり、或いは可動イオンの影響が
大きくなったりして再現性よく耐圧の良好な絶縁膜を得
ることが困難であった。
このようなことから、５ｉｎ２より誘電率の大きい窒化
珪素（Ｓｉ３Ｎ４）を絶縁膜として用いたキャパシタが
知られている。具体的には、シリコン基板上に熱酸化に
より５ｉｎ２薄膜を形成し、この薄膜上にＳｉＨ４とＮ
Ｈ，を原料ガスとした減圧ＣＶＤ法により窒化珪素膜を
成膜した後、該窒化珪素膜の表面を熱酸化してＳｉＯ２
／Ｓｉ３Ｎ、／ＳｉＯ，の三層構造の絶縁膜を形成し、
更にこの絶縁膜上に多結晶シリコンからなる電極を形成
して前記基板を一方の電極とし、該基板と前記電極の間
に絶縁膜が配置された構造のキャパシタを作製する。か
かるキャパシタでは、ＳｉＯ２／Ｓｉｉ Ｎ４／ＳｉＯ
２の三層構造の絶縁膜が５ｉ０２換算で同厚さの５ｉ０
２膜を絶縁膜とした場合に比べて平均的な絶縁破壊電界
値が高く、かつ耐圧特性が向上される。しかしながら、
絶縁破壊電界値が低いものもかなりあり、耐圧特性の良
好なタイナミックメモリの歩留まりが低いという問題が
あった。
珪素（Ｓｉ３Ｎ４）を絶縁膜として用いたキャパシタが
知られている。具体的には、シリコン基板上に熱酸化に
より５ｉｎ２薄膜を形成し、この薄膜上にＳｉＨ４とＮ
Ｈ，を原料ガスとした減圧ＣＶＤ法により窒化珪素膜を
成膜した後、該窒化珪素膜の表面を熱酸化してＳｉＯ２
／Ｓｉ３Ｎ、／ＳｉＯ，の三層構造の絶縁膜を形成し、
更にこの絶縁膜上に多結晶シリコンからなる電極を形成
して前記基板を一方の電極とし、該基板と前記電極の間
に絶縁膜が配置された構造のキャパシタを作製する。か
かるキャパシタでは、ＳｉＯ２／Ｓｉｉ Ｎ４／ＳｉＯ
２の三層構造の絶縁膜が５ｉ０２換算で同厚さの５ｉ０
２膜を絶縁膜とした場合に比べて平均的な絶縁破壊電界
値が高く、かつ耐圧特性が向上される。しかしながら、
絶縁破壊電界値が低いものもかなりあり、耐圧特性の良
好なタイナミックメモリの歩留まりが低いという問題が
あった。
（発明が解決しようとする課題）
本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたも
ので、絶縁破壊電界値が高く、耐圧特性が優れたキャパ
シタを備えた高信頼性の半導体装置を提供しようとする
ものである。
ので、絶縁破壊電界値が高く、耐圧特性が優れたキャパ
シタを備えた高信頼性の半導体装置を提供しようとする
ものである。
［発明の構成］
（課題を解決するための手段）
本発明は、塩素をｌＸＩＯ２０原子／ｃａ’〜４Ｘ１０
２°原子／ｃ＋ｇ３含む窒化珪素膜を絶縁膜とするキャ
パシタを具備したことを特徴とする半導体装置である。
２°原子／ｃ＋ｇ３含む窒化珪素膜を絶縁膜とするキャ
パシタを具備したことを特徴とする半導体装置である。
上記塩素を含む窒化珪素膜は、例えば
５ｉＨ２ＣＪ２２とＮＨ，を原料ガスとした減圧ＣＶＤ
法により成膜される。かかる窒化珪素膜中の塩素量を限
定した理由は、その量をｌＸＩＯ２°原子／ｃｒａ’未
満にするとアルカリイオン等の可動イオンのゲッタ効果
が不十分となり耐圧特性の優れたキャパシタを得ること
が困難となり、かといってその量が４Ｘ １０”原子／
Ｃｆｆ１３をこえると窒化珪素の組成比が変化して耐圧
特性劣化を招くからである。
法により成膜される。かかる窒化珪素膜中の塩素量を限
定した理由は、その量をｌＸＩＯ２°原子／ｃｒａ’未
満にするとアルカリイオン等の可動イオンのゲッタ効果
が不十分となり耐圧特性の優れたキャパシタを得ること
が困難となり、かといってその量が４Ｘ １０”原子／
Ｃｆｆ１３をこえると窒化珪素の組成比が変化して耐圧
特性劣化を招くからである。
また、上記絶縁膜は前記窒化珪素膜と、この窒化珪素膜
の片面又は両面に配置された酸化珪素膜とから構成され
る。このように絶縁膜を二層又は三層構造にする場合４
こは窒化珪素膜の厚さを４０〜２００人、酸化珪素膜の
厚さを４０〜２００人とすることが望ましい。
の片面又は両面に配置された酸化珪素膜とから構成され
る。このように絶縁膜を二層又は三層構造にする場合４
こは窒化珪素膜の厚さを４０〜２００人、酸化珪素膜の
厚さを４０〜２００人とすることが望ましい。
（作用）
本発明によれば、キャパシタの絶縁膜として塩素をｌＸ
ｌ０”原子／Ｃｌ１３〜４Ｘ ｔｏ２°ｉ子／ｃ＋ｅ３
含む窒化珪素膜を用いることによって、絶縁膜中のアル
カリイオン等の可動イオンをゲッタすると共に、酸化等
の熱処理工程で生じる欠陥を緩和する効果により再現性
のよい絶縁破壊電界値の向上による耐圧特性の向上化が
なされたキャパシタを備えた半導体装置を得ることでき
る。
ｌ０”原子／Ｃｌ１３〜４Ｘ ｔｏ２°ｉ子／ｃ＋ｅ３
含む窒化珪素膜を用いることによって、絶縁膜中のアル
カリイオン等の可動イオンをゲッタすると共に、酸化等
の熱処理工程で生じる欠陥を緩和する効果により再現性
のよい絶縁破壊電界値の向上による耐圧特性の向上化が
なされたキャパシタを備えた半導体装置を得ることでき
る。
（実施例）
以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する
。
。
第１図は、シリコン基板にキャパシタを作製した状態を
示す断面図であり、図中の１は５Ω／口のｐ型シリコン
基板であり、この基板１表面には塩化水素を添加したド
ライ酸素雰囲気で熱酸化することにより厚さ７０人の５
ｉｎ２膜２が被覆されている。このＳｉＯ□膜２上には
、減圧ＣＶＤ法により成膜された厚さ８０人の窒化珪素
膜３が被覆されている。窒化珪素膜は、下記第１表に示
す原料ガス組成（ＳｉＨｚＣΩ２：ＮＨｉ）、圧力及び
温度の条件で成膜した。また、同第１表には窒化珪素膜
中の塩素量（厚さ ５００人に成膜した時の値）を蛍光
Ｘ線法により定量分析した結果を併記する。更に、シリ
コン基板上に下記第１表のＣの条件で厚さ ５００人の
窒化珪素膜を直接形成した構造のものをＳ ＩＭＳによ
り深さ方向に分析した時のＣｆＩ等の濃度ブロワ・アイ
ルを第２図に示す。前記窒化珪素膜３表面には、微量の
水蒸気を含むＡｒガス中で酸化することにより厚さ３０
人の５ｉｎ２膜４が形成されている。前記ＳｉＯ２／Ｓ
１３ Ｎ４ ／Ｓ ｔ０２の三層構造の絶縁膜上には
、多結晶シリコンンからなる電極５が設けられ、キャパ
シタを構成している。
示す断面図であり、図中の１は５Ω／口のｐ型シリコン
基板であり、この基板１表面には塩化水素を添加したド
ライ酸素雰囲気で熱酸化することにより厚さ７０人の５
ｉｎ２膜２が被覆されている。このＳｉＯ□膜２上には
、減圧ＣＶＤ法により成膜された厚さ８０人の窒化珪素
膜３が被覆されている。窒化珪素膜は、下記第１表に示
す原料ガス組成（ＳｉＨｚＣΩ２：ＮＨｉ）、圧力及び
温度の条件で成膜した。また、同第１表には窒化珪素膜
中の塩素量（厚さ ５００人に成膜した時の値）を蛍光
Ｘ線法により定量分析した結果を併記する。更に、シリ
コン基板上に下記第１表のＣの条件で厚さ ５００人の
窒化珪素膜を直接形成した構造のものをＳ ＩＭＳによ
り深さ方向に分析した時のＣｆＩ等の濃度ブロワ・アイ
ルを第２図に示す。前記窒化珪素膜３表面には、微量の
水蒸気を含むＡｒガス中で酸化することにより厚さ３０
人の５ｉｎ２膜４が形成されている。前記ＳｉＯ２／Ｓ
１３ Ｎ４ ／Ｓ ｔ０２の三層構造の絶縁膜上には
、多結晶シリコンンからなる電極５が設けられ、キャパ
シタを構成している。
第 １ 表
上記第１表に示すＡ−Ｆの窒化珪素膜が５ｉ０２膜で挟
まれた絶縁膜を有する第１図図示のキャパシタについて
破壊電界が１５ＭＶ／ｃＩ１１以上の良品頻度を測定し
た。その結果を第３図に示す。
まれた絶縁膜を有する第１図図示のキャパシタについて
破壊電界が１５ＭＶ／ｃＩ１１以上の良品頻度を測定し
た。その結果を第３図に示す。
この第３図から明らかなように塩素をｉｘ １ｏ２０原
子／Ｃ１１３〜４Ｘ １０２０原子／Ｃｌ１３含む窒化
珪素膜が５ｉ０２膜で挟まれた絶縁膜を有するキャパシ
タは前記塩素量の範囲を外れる窒化珪素膜を有する同構
造のキャパシタに比べて良品頻度が高く、高い歩留まり
が得られることがわかる。
子／Ｃ１１３〜４Ｘ １０２０原子／Ｃｌ１３含む窒化
珪素膜が５ｉ０２膜で挟まれた絶縁膜を有するキャパシ
タは前記塩素量の範囲を外れる窒化珪素膜を有する同構
造のキャパシタに比べて良品頻度が高く、高い歩留まり
が得られることがわかる。
［発明の効果〕
以上詳述した如く、本発明によれば絶縁破壊電界値が高
く、耐圧特性が優れたキャパシタを備えた高信頼性の半
導体装置を提供できる。
く、耐圧特性が優れたキャパシタを備えた高信頼性の半
導体装置を提供できる。
第１図は本発明の実施例におけるキャパシタを示す断面
図、第２図はシリコン基板上に第１表のＣの条件で厚さ
５００人の窒化珪素膜を直接形成した構造のものをＳ
ＩＭＳにより深さ方向に分析した時のＣ９等の濃度プロ
ファイルを示す説明図、第３図は本実施例の各キャパシ
タにおける破壊電界が１５Ｍ Ｖ ／ ａｍ以上の良品
頻度を示す特性図である。 ■・・・シリコン基板、２．４・・・５ｉ０２膜、３・
・・窒化珪素膜、５・・・電極。
図、第２図はシリコン基板上に第１表のＣの条件で厚さ
５００人の窒化珪素膜を直接形成した構造のものをＳ
ＩＭＳにより深さ方向に分析した時のＣ９等の濃度プロ
ファイルを示す説明図、第３図は本実施例の各キャパシ
タにおける破壊電界が１５Ｍ Ｖ ／ ａｍ以上の良品
頻度を示す特性図である。 ■・・・シリコン基板、２．４・・・５ｉ０２膜、３・
・・窒化珪素膜、５・・・電極。
Claims (2)
- （１）塩素を１×１０＾２＾０原子／ｃｍ＾３〜４×１
０＾２＾０原子／ｃｍ＾３含む窒化珪素膜を絶縁膜とす
るキャパシタを具備したことを特徴とする半導体装置。 - （２）前記絶縁膜は前記窒化珪素膜と、この窒化珪素膜
の片面又は両面に配置された酸化珪素膜とから構成され
ることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1138871A JP2795904B2 (ja) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1138871A JP2795904B2 (ja) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH033357A true JPH033357A (ja) | 1991-01-09 |
| JP2795904B2 JP2795904B2 (ja) | 1998-09-10 |
Family
ID=15232061
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1138871A Expired - Lifetime JP2795904B2 (ja) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2795904B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0794506A (ja) * | 1993-09-21 | 1995-04-07 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
| US6300187B2 (en) | 1998-11-24 | 2001-10-09 | Micron Technology, Inc. | Capacitor and method of forming a capacitor |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001168092A (ja) | 1999-01-08 | 2001-06-22 | Toshiba Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62244165A (ja) * | 1986-04-16 | 1987-10-24 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
-
1989
- 1989-05-31 JP JP1138871A patent/JP2795904B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62244165A (ja) * | 1986-04-16 | 1987-10-24 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0794506A (ja) * | 1993-09-21 | 1995-04-07 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
| US6300187B2 (en) | 1998-11-24 | 2001-10-09 | Micron Technology, Inc. | Capacitor and method of forming a capacitor |
| US6313496B1 (en) * | 1998-11-24 | 2001-11-06 | Micron Technology, Inc. | Capacitor and method of forming a capacitor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2795904B2 (ja) | 1998-09-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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