JPH06350049A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

Info

Publication number
JPH06350049A
JPH06350049A JP5137385A JP13738593A JPH06350049A JP H06350049 A JPH06350049 A JP H06350049A JP 5137385 A JP5137385 A JP 5137385A JP 13738593 A JP13738593 A JP 13738593A JP H06350049 A JPH06350049 A JP H06350049A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polycrystalline silicon
silicon film
semiconductor device
film
getter site
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP5137385A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3253759B2 (ja
Inventor
Hiroaki Tsunoda
弘昭 角田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP13738593A priority Critical patent/JP3253759B2/ja
Publication of JPH06350049A publication Critical patent/JPH06350049A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3253759B2 publication Critical patent/JP3253759B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Abstract

(57)【要約】 【目的】キャパシタ構造の絶縁膜の絶縁性の信頼性を良
好に確保する。 【構成】半導体基板上に順次積層されて絶縁膜を挟んだ
一対の電極からなりかつ前記一対の電極のうち少なくと
も前記基板に近い側が多結晶シリコンからなるキャパシ
タ構造を有してなり、前記多結晶シリコン膜の前記絶縁
膜と接する面を除く領域の少なくとも一部にゲッターサ
イトを設けたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板上にキャパ
シタ構造を得る半導体装置およびその製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】上記キャパシタ構造として、例えばDR
AM(ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ)で
使われる電極間の絶縁膜や、EPROM(紫外線消去型
プログラマブル・リード・オンリ・メモリ)で使われる
フローティングゲート上の絶縁膜は、外部からの汚染に
対して、非常に敏感であることが知られている。つま
り、上記絶縁膜を作るときとか、この絶縁膜を形成した
後にこの絶縁膜の汚染(Na、重金属などで)がある
と、この絶縁膜の絶縁性が良好に保てなくなる。
【0003】従来の技術で上記キャパシタ構造を得る場
合、CVD法で形成した多結晶シリコン膜上に、熱酸化
法やCVD法で上記絶縁膜を形成するが、この技術で
は、外部からとか、多結晶シリコン上とかのNaや重金
属の汚染で、上記絶縁膜の高信頼性を確保することは非
常に困難であった。
【0004】図7は、上記従来のキャパシタ構造の一例
としての不揮発性メモリの断面構造を示し、図8は、図
7のa−a´線に沿う酸素濃度−深さの関係を示す特性
図である。
【0005】図7において1はP型のシリコン基板、2
はフィールド酸化膜、3は第1の酸化膜(ゲート酸化
膜)、4は第1の多結晶シリコン膜(フローティングゲ
ート)、5は第2の酸化膜、6は第2の多結晶シリコン
膜(コントロールゲート)である。図7において上記絶
縁性の問題が問われるのは、特に第2の酸化膜5の部分
である。この図7においては、図8に示される如く酸素
濃度は、点Cの値で示されるように、深さ方向に対して
一定濃度になっている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記実情に鑑
みてなされたもので、上記キャパシタ構造の絶縁膜の絶
縁性の信頼性を良好に確保できる半導体装置およびその
製造方法を提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段と作用】本発明は、半導体
基板上に順次積層されて絶縁膜を挟んだ一対の電極から
なりかつ前記一対の電極のうち少なくとも前記基板に近
い側が多結晶シリコンからなるキャパシタ構造を有し、
前記多結晶シリコン膜の前記絶縁膜と接する面を除く領
域の少なくとも一部にゲッターサイトを設けたことを特
徴とする。
【0008】すなわち本発明は、特に基板に近い側に、
多結晶シリコンよりなる電極を形成する際、この電極の
多結晶シリコン膜に、あらかじめ酸素濃度の高い層と
か、燐が過剰な層とか、イオン注入によるダメージ層な
どによるゲッターサイトを形成しておくことで、外部あ
るいは内部からのNaとか重金属などの汚染をゲッター
するもので、このことにより、上記絶縁膜の絶縁性を良
好に保持する。この時上記ゲッターサイトは、上記絶縁
膜の汚染によるMOSトランジスタのしきい値電圧変動
や、フローティングゲートの電荷保持特性の劣化防止な
どにも、同時に寄与するものである。
【0009】
【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。図1は、本発明の第1実施例を示すが、これは図7
の従来例に対応させた場合の例であるから、対応箇所に
は同一符号を用いる。
【0010】まず図1(a)に示される如く、P型のシ
リコン基板1を、素子分離工程を通してフィールド酸化
膜2を形成後、フィールド酸化膜2が形成されていない
領域の基板1を、NH4 F溶液とHF溶液の混合溶液に
よって露出させる。
【0011】次に図1(b)に示される如く、一部が露
出した基板1を、900℃のHClが添加された酸素雰
囲気で酸化することにより、200オングストロームの
酸化膜3を形成し、引き続きLPCVD法により600
℃程度の温度で、2000オングストロームの多結晶シ
リコン膜4を堆積により形成する。
【0012】次に図1(c)に示される如く、多結晶シ
リコン膜4に、加速電圧30kV、ドーズ量1×1015
atoms/cm2 の条件で、ゲッターサイトを得る
ための酸素原子11をイオン注入する。
【0013】図1(d)に示される如く、上記酸素原子
11のイオン注入で、酸素原子によるゲッターサイト1
0となる部分が形成される。そして多結晶シリコン膜4
の抵抗を下げるために、850℃のPOCl3 雰囲気中
で加熱することにより燐をドーピングし、また通常のリ
ソグラフィー法と反応性イオンエッチングによって、フ
ローティングゲートとなる多結晶シリコン膜4を図示の
ごとく加工する。
【0014】引き続き図2に示される如く、1000℃
のN2 とO2 の混合雰囲気で酸化することにより、酸化
膜5を形成した後、コントロールゲートとなる多結晶シ
リコン膜6を堆積により形成するものである。。
【0015】図3は、図2のb−b´線に沿う酸素濃度
特性図であり、より酸素が高濃度となった部分dはゲッ
ターサイト10の部分に対応し、このゲッターサイト1
0は、そのまわり、特に酸化膜5の部分の汚染物質(N
a、重金属など)を引き込むようにしてゲッタリングす
るから、酸化膜5の絶縁性を良好に保持できるものであ
る。また、例えばEPROMのフローティングゲートに
相当する部分に本発明を適用すると、従来技術では、高
温放置試験(データを書き込んだ状態、つまり電荷がフ
ローティングゲートに蓄積された状態において300℃
の温度で放置し、電荷の抜け具合を調べる試験のこと。
酸化膜の膜質が悪くなると、この試験で、例えば50%
の電荷抜けを生じるのに必要な時間が短くなる。)で5
0%の電荷抜けが生じるのに60時間であったものが、
本発明では168時間以上と大幅に向上した。
【0016】図4は、本発明の第2実施例を示す。この
図においても、前実施例と対応する箇所には、同一符号
を用いる。この図4の実施例は、スタック型キャパシタ
を有したDRAMを得る場合の例である。
【0017】まず図4(a)のごとく、素子分離工程を
通して素子分離用酸化膜2を形成した後、基板全面を9
00℃のHClを含んだ酸素雰囲気で酸化を行うことに
より、200オングストロームの酸化膜3を形成する。
【0018】次に図4(b)に示すようにLPCVD法
で、2000オングストロームの多結晶シリコン膜9
を、堆積により形成し、引き続き900℃のPOCl3
雰囲気で加熱を行うことにより、燐を多結晶シリコン膜
9にドーピングする。この多結晶シリコン膜9は、後に
形成されるキャパシタ構造に対して、データ(電荷)の
書き込み/読み出しを行うトランスファゲートのゲート
電極となる部分である。その後、基板全面900℃の酸
素雰囲気で加熱を行うことにより、200オングストロ
ームの酸化膜7を形成する。
【0019】次に図4(c)に示すごとく、CVD法で
基板全面にシリコン酸化膜8を堆積させた後、900℃
のN2 雰囲気で加熱する。その後、リソグラフィー法と
反応性イオンエッチング法によって、シリコン酸化膜
8、3の一部を開孔し、その部分の基板1を露出させ
る。
【0020】次に図4(d)のごとく、基板全面に、L
PCVD法で2000オングストロームの多結晶シリコ
ン膜4を堆積させ、加速電圧30kV、ドーズ量1×1
15atoms/cm2 の条件で、ゲッターサイトを得
るための酸素原子11をイオン注入する。
【0021】次に図5のごとく、多結晶シリコン膜4
に、加速電圧30kV、ドーズ量1×1015 atom
s/cm2 の条件で、ヒ素原子をイオン注入する。85
0℃のN2 雰囲気で加熱してヒ素を活性化させた後、リ
ソグラフィー法と反応性イオンエッチング法によって、
多結晶シリコン膜4を加工し、さらに900℃の酸化雰
囲気で100オングストロームの酸化膜5を形成し、そ
の酸化膜5の上に多結晶シリコン膜6を形成する。
【0022】図6は、図5のc−c´線に沿う酸素濃度
特性図であり、より酸素が高濃度となった部分dはゲッ
ターサイト10の部分に対応し、このゲッターサイト1
0は、そのまわり、特に酸化膜5の部分の汚染物質(N
a、重金属など)を引き込むようにしてゲッタリングす
るから、酸化膜5の絶縁性を良好に保持できるものであ
る。
【0023】以上の実施例では、ゲッターサイト10を
得るのに、酸素原子のイオン注入法を用いたが、これの
みに限られず、これを例えば多結晶シリコンを堆積中に
酸素量を制御して、酸素濃度の高い層を途中で形成して
もよい。また堆積温度により酸素濃度が上下するので、
例えば600℃程度のLPCVD法で、酸素濃度の低い
1000オングストロームの多結晶シリコン膜を堆積形
成した後、550℃程度のLPCVD法で、酸素濃度の
高い100オングストロームの多結晶シリコン膜を堆積
し、さらに600℃程度の温度のLPCVD法により、
酸素濃度の低い900オングストロームの多結晶シリコ
ン膜を堆積する方法を用いてもよい。
【0024】また実施例では、酸素をイオン注入法によ
り注入していたが、これを燐原子に置き換えてもよい。
さらには、例えば600℃程度のLPCVD法で100
0オングストロームの低燐濃度の多結晶シリコン膜を堆
積した後、600℃程度のLPCVD法で100オング
ストロームの燐が過剰にドーピングされた多結晶シリコ
ン膜を堆積し、さらに600℃程度の温度のLPCVD
法で900オングストロームの低燐濃度の多結晶シリコ
ン膜を堆積する方法を用いてもよい。
【0025】また、酸素や燐原子をイオン注入するだけ
てけなく、Ar(アルゴン)原子などをイオン注入する
ことで、多結晶シリコン膜中にダメージ層を形成しても
よい。また、上記ゲッターサイトは、キャパシタ構造の
半導体基板に対して近い側の多結晶シリコン膜に設ける
のが必須要件であるが、上記基板に対して遠い側の多結
晶シリコン膜にも設けてもよい。その他本発明の要旨を
逸脱しない範囲で、種々の応用が可能であること勿論で
ある。
【0026】
【発明の効果】以上説明したごとく本発明によれば、キ
ャパシタ構造の絶縁膜の絶縁性の信頼性を良好に確保で
きる半導体装置が得られる。しかもこの時同時に、ゲッ
ターサイトは、上記絶縁膜の汚染によるMOSトランジ
スタのしきい値電圧変動や、フローティングゲートの電
荷保持特性の劣化防止などにも、同時に寄与するもので
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す製造工程説明図。
【図2】同工程の最終段階で得られた半導体装置の構成
を示す断面図。
【図3】図2のb−b´線に沿う多結晶シリコン中の酸
素濃度プロファイルを示す図。
【図4】本発明の他の実施例を示す製造工程説明図。
【図5】同工程の最終段階で得られた半導体装置の構成
を示す断面図。
【図6】図5のc−c´線に沿う多結晶シリコン中の酸
素濃度プロファイルを示す図。
【図7】従来装置の構成を示す断面図。
【図8】図7のa−a´線に沿う多結晶シリコン中の酸
素濃度プロファイルを示す図。
【符号の説明】
1…P型シリコン基板、2…フィールド酸化膜、3…酸
化膜、4…多結晶シリコン膜、5…酸化膜、6…多結晶
シリコン膜、7…酸化膜、8…シリコン酸化膜、9…多
結晶シリコン膜、10…ゲッターサイト。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/322 J 8617−4M 27/04 C 8832−4M 27/115 29/788 29/792 7210−4M H01L 27/10 434 29/78 371

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体基板上に順次積層されて絶縁膜を挟
    んだ一対の電極からなりかつ前記一対の電極のうち少な
    くとも前記基板に近い側が多結晶シリコンからなるキャ
    パシタ構造を有してなり、前記多結晶シリコン膜の前記
    絶縁膜と接する面を除く領域の少なくとも一部にゲッタ
    ーサイトを設けたことを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】前記ゲッターサイトを、酸素が過剰に入っ
    た層として形成した請求項1に記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】前記ゲッターサイトを設けた多結晶シリコ
    ン膜として、酸素濃度が低い多結晶シリコン膜と、酸素
    濃度が高い多結晶シリコン膜と、酸素濃度が低い多結晶
    シリコン膜との積層構造を用いた請求項1に記載の半導
    体装置。
  4. 【請求項4】前記ゲッターサイトを、燐が過剰に入った
    層として形成した請求項1に記載の半導体装置。
  5. 【請求項5】前記ゲッターサイトを設けた多結晶シリコ
    ン膜として、燐濃度が低い多結晶シリコン膜と、燐濃度
    が高い多結晶シリコン膜と、燐濃度が低い多結晶シリコ
    ン膜との積層構造を用いた請求項1に記載の半導体装
    置。
  6. 【請求項6】前記ゲッターサイトを、ダメージ層として
    形成した請求項1に記載の半導体装置。
  7. 【請求項7】前記キャパシタ構造は、前記半導体基板上
    の他の絶縁膜上に設けられた請求項1に記載の半導体装
    置。
  8. 【請求項8】半導体基板上に第1の絶縁膜を形成する工
    程と、前記第1の絶縁膜上に多結晶シリコン膜を設ける
    工程、および前記多結晶シリコン膜にゲッターサイトを
    設ける工程と、前記多結晶シリコン膜上に第2の絶縁膜
    を設ける工程と、前記第2の絶縁膜上に、この第2の絶
    縁膜および前記多結晶シリコンとでキャパシタ構造を得
    る電極層を設ける工程とを具備したことを特徴とする半
    導体装置の製造方法。
  9. 【請求項9】前記ゲッターサイトを、酸素が過剰に入っ
    た層として形成する請求項8に記載の半導体装置の製造
    方法。
  10. 【請求項10】前記ゲッターサイトを設けた多結晶シリ
    コン膜を形成する方法として、多結晶シリコンを堆積中
    に、酸素量を制御して、酸素濃度の高い層を途中で形成
    する請求項8に記載の半導体装置の製造方法。
  11. 【請求項11】前記ゲッターサイトを設けた多結晶シリ
    コン膜を形成する方法として、この多結晶シリコン膜を
    堆積形成する際に、温度差を与えることにより、酸素濃
    度が過剰に高い部分を設ける請求項8に記載の半導体装
    置の製造方法。
  12. 【請求項12】前記ゲッターサイトを、燐が過剰に入っ
    た層として形成する請求項8に記載の半導体装置の製造
    方法。
  13. 【請求項13】前記ゲッターサイトを設けた多結晶シリ
    コン膜を形成する方法として、多結晶シリコンを堆積中
    に、燐の量を制御して、燐濃度の高い層を途中で形成す
    る請求項8に記載の半導体装置の製造方法。
  14. 【請求項14】前記ゲッターサイトを、ダメージ層とし
    て形成する請求項8に記載の半導体装置の製造方法。
  15. 【請求項15】前記ゲッターサイトを、該ゲッターサイ
    トを得る原子のイオン注入法で設ける請求項8に記載の
    半導体装置の製造方法。
JP13738593A 1993-06-08 1993-06-08 半導体装置およびその製造方法 Expired - Fee Related JP3253759B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13738593A JP3253759B2 (ja) 1993-06-08 1993-06-08 半導体装置およびその製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13738593A JP3253759B2 (ja) 1993-06-08 1993-06-08 半導体装置およびその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH06350049A true JPH06350049A (ja) 1994-12-22
JP3253759B2 JP3253759B2 (ja) 2002-02-04

Family

ID=15197456

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP13738593A Expired - Fee Related JP3253759B2 (ja) 1993-06-08 1993-06-08 半導体装置およびその製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3253759B2 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002246394A (ja) * 2001-02-16 2002-08-30 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 半導体装置の作製方法
JP2002246395A (ja) * 2001-02-16 2002-08-30 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 半導体装置の作製方法
CN106298979A (zh) * 2015-05-19 2017-01-04 北大方正集团有限公司 多晶硅电容及制造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002246394A (ja) * 2001-02-16 2002-08-30 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 半導体装置の作製方法
JP2002246395A (ja) * 2001-02-16 2002-08-30 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 半導体装置の作製方法
CN106298979A (zh) * 2015-05-19 2017-01-04 北大方正集团有限公司 多晶硅电容及制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP3253759B2 (ja) 2002-02-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7075139B2 (en) Method of manufacturing semiconductor device
US6069041A (en) Process for manufacturing non-volatile semiconductor memory device by introducing nitrogen atoms
EP0055558B1 (en) Method of manufacturing a semiconductor device
JPS6410107B2 (ja)
US6605521B2 (en) Method of forming an oxide film on a gate side wall of a gate structure
US5569619A (en) Method for forming a capacitor of a semiconductor memory cell
JPH0766369A (ja) 半導体装置の製造方法
JP3541958B2 (ja) 不揮発性半導体記憶装置
JP3253759B2 (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP3105288B2 (ja) 半導体集積回路装置の製造方法
JPH03257828A (ja) 半導体装置の製造方法
US5453634A (en) Non-volatile semiconductor device
JPH02265279A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH02277269A (ja) 不揮発性メモリ装置の製造方法
JP2861025B2 (ja) 半導体記憶装置およびその製造方法
JP3175394B2 (ja) 不揮発性半導体装置およびその製造方法
JPS6138867B2 (ja)
JP2961388B2 (ja) 不揮発性半導体メモリの製造方法
JP3257070B2 (ja) 半導体記憶装置
JP2972270B2 (ja) 半導体装置の製造方法
US20030008466A1 (en) Semiconductor device and method of fabricating the same
JPH07211791A (ja) 半導体集積回路装置およびその製造方法
JPH05275647A (ja) 半導体装置の製造方法
JPS62285469A (ja) 半導体装置の製造方法
JP2001007230A (ja) 半導体集積回路装置

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071122

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081122

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091122

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101122

Year of fee payment: 9

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees