JPH0521748A - 半導体装置の絶縁膜の製造方法 - Google Patents
半導体装置の絶縁膜の製造方法Info
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- JPH0521748A JPH0521748A JP3177016A JP17701691A JPH0521748A JP H0521748 A JPH0521748 A JP H0521748A JP 3177016 A JP3177016 A JP 3177016A JP 17701691 A JP17701691 A JP 17701691A JP H0521748 A JPH0521748 A JP H0521748A
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Abstract
膜2を形成し、この熱酸化膜の上にCVD法でSiO2
膜4を積層し、フッ素イオン5を注入後熱処理すること
を特徴とする半導体装置の絶縁膜の製造方法。 【効果】 大面積ゲート絶縁膜の欠陥密度を大幅に低減
させることが可能になり、大容量MOSメモリーに用い
た場合良品数が著しく向上すると期待できる。
Description
の製造方法に関する。より詳しくは半導体装置の薄いゲ
ート絶縁膜、キャパシター絶縁膜の製造方法に関する。
絶縁膜として、Si基板を熱酸化することによって形成
されるSiO2 の熱酸化膜が従来広く用いられている。
これはSiO 2 膜/Si基板の界面特性が安定なこと
と、この絶縁膜が絶縁破壊耐圧が高く(9〜10MV/
cm)かつ高電界(約7MV/cm)での電流リークが低い
ことから半導体装置に利用した場合に長時間にわたって
信頼性が高いなど、他の絶縁膜にない優れた特性をもっ
ているからである。
す要望されているために、SiO2 膜の薄膜化が進み、
特に64M以上のDRAMでは厚みが100Å以下の薄
いSiO2 膜が要求されている。そのためトンネル成分
が直接現れてくる70Å以下の厚みの場合にはリーク電
流が大きくなるという問題が発生し、前記のような長期
の信頼性を得ることが困難である。その上に、素子の微
細化にもかかわらず、集積回路の容量が大きくなってき
ている。そのためチップ面積が増大するとともにゲート
領域の総面積が増大するので、ピンホールなどによるS
iO2 膜の欠陥密度を低減する要求がますます高まって
いる。特にデバイス構造によっては、ゲート面積がチッ
プ面積の30%以上にも及ぶ占有率をもっているものが
あり、歩留り向上のためにもSiO2 膜の欠陥密度を大
幅に低下させる必要が生じている。
いては、山部ら(VLSI Research Center, Toshiba
Coporation )、“Proceedings of the sixth Interna
tional Symposium on Silicon Materials Science and
Technology”p349(1990)において分類がなさ
れている。すなわち、電界強度が1)0〜1MV/cm、
2)1〜8MV/cm、および3)8MV/cm以上のそれ
ぞれの場合に絶縁破壊をおこすモードをそれぞれA,B
およびCのモード不良と呼んでいる。Aモード不良は、
Si基板のダスト、汚染などが原因で起こるゲートSi
O2 膜のピンホールによるものであり、Bモード不良
は、Si基板表面のSi結晶の結晶欠陥が原因で生ずる
ゲートSiO2 膜の欠陥や微小SiO2 結晶などの電気
的ウィークスポットなどによるものであり、Cモード不
良はSiO2 固有の絶縁破壊耐圧特性によるものであ
る。
は、ゲートSiO2 膜形成前にSi基板表面の清浄度に
大きく依存しているので、この不良を克服するには、ま
ずSi基板の清浄法を検討する必要がある。しかし洗浄
方法を改善しても防止できないピンホールがゲートSi
O2 膜に発生することがある。したがってこのようなピ
ンホールの欠陥を解消するには、洗浄方法以外の方法が
必要である。
Aモード不良を解消する方法として、Si基板上に熱酸
化法でSiO2 の熱酸化膜を形成し、この熱酸化膜の上
にCVD法でSiO2 膜を形成し、生成した積層膜の上
からフッ素イオンを注入し、次いで不活性気体中で熱処
理を行なうことを特徴とする半導体装置の絶縁膜の製造
方法を提供するものである。
コン膜のようなグレインによる凹凸があるものでも、そ
の凹凸に従って被覆する長所があり、すでにポリシリコ
ン上の絶縁膜として多くの応用が試みられている。その
ため熱酸化法によるSiO2 の酸化膜の微小ピンホール
も十分に修復することができると期待される。ところが
CVD法によるSiO2 膜内、およびこのSiO2 と熱
酸化法によるSiO2 膜との界面にはSiの未結合手が
残っており、多数のトラップ準位が存在する。それ故
に、CVD法によるSiO2 膜は、Fowler−No
rdheimトンネル電流のみ観察される熱酸化法によ
るSiO2 膜に比べて、トラップ準位を介して流れるリ
ーク電流が中電界領域でも見られる。したがって、この
発明は、上記SiO2 の2層にフッ素イオンを注入して
高温熱処理することによって、Siの未結合手をターミ
ネートさせトラップを減少させるものである。
絶縁膜は次のようにして形成される。Si基板として
は、Siの単結晶からなる基板が用いられる。Si基板
は、表面にFeなどの重金属や微小欠陥を有することが
あるので、通常希フッ化水素酸溶液(例えば約1%HF
水溶液)で洗浄し、1000℃以上の高温下で一旦熱酸
化膜を形成し、この熱酸化膜を希フッ化水素酸水溶液で
除去して使用するのが望ましい。
iO2 の熱酸化膜が形成される。この熱酸化膜の形成
は、それ自体公知の方法で行なうことができる。例え
ば、Si基板をHCl/O2 雰囲気下で約900℃に保
持することによって熱酸化膜を形成することができる。
熱酸化膜の膜厚は、約100Åが好ましい。
法によってSiO2 膜が積層される。CVD法の条件
は、高温で(例えば800℃〜900℃、好ましくは8
20℃〜860℃)、減圧(10-4Torr以下)下が好ま
しい。蒸発材料としては、ケイ素化合物(例えばSiH
4 )が用いられる。雰囲気ガスとしては、O2 ,N2 O
などが用いられる。このCVD法によって形成するSi
O2 膜の膜厚は、約30〜80Å、好ましくは40〜6
0Åである。このSiO2 膜は、いわゆる高温酸化膜
〔HTO(High TemperatureOxide)膜〕で、上記工程
で形成されたSiO 2 熱酸化膜中にピンホールが存在し
ても、それを充分に埋め込み、ピンホールが補償され
る。
によるSiO2膜/熱酸化膜にFイオンを注入する。こ
の場合、両者の膜の界面付近にイオン注入のLSS理論
に従った注入プロファイルのピークがくるようにフッ素
イオンを注入する。フッ素イオンの注入エネルギーは、
HTO膜厚50Åに対し5keV以下の低加速エネルギ
ーで注入量は約1016/cm2 以上とする。
ス雰囲気下熱処理に付される。不活性ガスとして窒素、
アルゴンなどが用いられる。熱処理は約900〜100
0℃で約30〜60分間行なう。
SiO2 膜内、およびこのSiO2 膜と熱処理酸化膜の
界面のSi末結合手がターミートされ、トラップ準位が
減少する。このようにして形成された絶縁膜上には、そ
の上に必要な各素子を常法にしたがって形成されるが、
この発明の絶縁膜は長期にわたって安定した絶縁性を提
供する。
の発明を限定するものではない。まずP(100)Si
基板1を約1%の希フッ化水素水溶液で洗浄後、105
0℃で1〜2時間処理してSiO2 酸化膜を形成し、上
記希フッ化水素水溶液で除去した。次に塩化水素/酸素
雰囲気下、900℃の温度にて約100Åの厚みでSi
O 2 の熱酸化膜2をSi基板1上に形成させた(図1a
参照)。この熱酸化膜2の上に、SiH4 +N2 Oを用
い850℃、200mTorr でのCVD法にてSiO2 膜
4を約50Åの厚みで形成させた(図1b参照)。
16/cm2 の注入量でフッ素イオン5を注入した(図1c
参照)。次いで電気炉を用いて実質的に窒素ガスのみ含
有する雰囲気下約950℃で約30分間熱処理した。
と、CVD法によるSiO2 膜の積層とフッ素イオンの
注入を行わずに、窒素雰囲気下での熱処理を行ったSi
基板(b) の両者を用いてMOSバラクターを作製し、次
のようにして破壊耐圧特性を比較した。
形成して試料のゲートSiO2 膜上の電極とし、電極面
積Sを4mm2 とし、8MV/cm以上の電界強度で破壊す
るに至る前記Cモード不良のMOSバラクターを良品と
し、1つのSiウェハー上の約100ヶのMOSバラク
ターを母数として、これに対する上記良品バラクターの
数の比率すなわち良品比をPとしたときの欠陥密度ρを
計算した。ρは、欠陥がアトランダムに存在する領域に
発生し、その領域に発生した欠陥が複数個あっても1個
の欠陥と仮定するいわゆるポアソンの式ρ=−1nP/
Sを用いて算出した。その結果は以下の表のとおりであ
った。
試料(b) に比べてAモード不良が著しく少なく、欠陥密
度が小さくなっている。また界面準位密度θss/qも
〜10-10 /cm2 となっており、ゲート絶縁膜としても
良好な値となっている。さらに電流電圧特性からみて、
Fowler−Nordheimトンネル電流に至るま
での中電界領域付近にみられるリーク電流成分(伝導帯
とトラップ準位を介してのホッピング電流)が大幅に減
少した。
膜の欠陥密度を大幅に低減させることが可能となり、大
容量MOSメモリーに用いた場合良品数が著しく向上す
ることが期待できる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項1】 Si基板上に熱酸化法でSiO2 の熱酸
化膜を形成し、この熱酸化膜の上にCVD法でSiO2
膜を形成し、生成した積層膜の上からフッ素イオンを注
入し、次いで不活性気体中で熱処理を行なうことを特徴
とする半導体装置の絶縁膜の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3177016A JP2834344B2 (ja) | 1991-07-17 | 1991-07-17 | 半導体装置の絶縁膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3177016A JP2834344B2 (ja) | 1991-07-17 | 1991-07-17 | 半導体装置の絶縁膜の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0521748A true JPH0521748A (ja) | 1993-01-29 |
JP2834344B2 JP2834344B2 (ja) | 1998-12-09 |
Family
ID=16023691
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3177016A Expired - Lifetime JP2834344B2 (ja) | 1991-07-17 | 1991-07-17 | 半導体装置の絶縁膜の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2834344B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6232220B1 (en) * | 1996-07-15 | 2001-05-15 | Infineon Technologies Ag | Method for fabricating a semiconductor component having a low contact resistance with respect to heavily doped zones |
CN100442459C (zh) * | 2005-11-24 | 2008-12-10 | 上海华虹Nec电子有限公司 | 自对准硅化物阻挡层的制作工艺方法 |
KR101016347B1 (ko) * | 2003-07-18 | 2011-02-22 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 반도체 소자의 제조 방법 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01264268A (ja) * | 1988-04-14 | 1989-10-20 | Matsushita Electron Corp | 不揮発性記憶装置の製造方法 |
JPH01283872A (ja) * | 1988-05-10 | 1989-11-15 | Seiko Epson Corp | Mis型半導体装置の製造方法 |
JPH02103966A (ja) * | 1988-10-13 | 1990-04-17 | Matsushita Electron Corp | 半導体記憶装置の製造方法 |
-
1991
- 1991-07-17 JP JP3177016A patent/JP2834344B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN100442459C (zh) * | 2005-11-24 | 2008-12-10 | 上海华虹Nec电子有限公司 | 自对准硅化物阻挡层的制作工艺方法 |
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Publication number | Publication date |
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JP2834344B2 (ja) | 1998-12-09 |
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