JPH0974170A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
- Publication number
- JPH0974170A JPH0974170A JP7228957A JP22895795A JPH0974170A JP H0974170 A JPH0974170 A JP H0974170A JP 7228957 A JP7228957 A JP 7228957A JP 22895795 A JP22895795 A JP 22895795A JP H0974170 A JPH0974170 A JP H0974170A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- silicon nitride
- forming
- nitride film
- insulating film
- 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.)
- Withdrawn
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 47
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 30
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 75
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 71
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 46
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 41
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 31
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 36
- GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N Nitrous Oxide Chemical compound [O-][N+]#N GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 24
- 239000001272 nitrous oxide Substances 0.000 claims description 12
- 239000002356 single layer Substances 0.000 claims description 7
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 claims description 6
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 claims description 3
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 abstract description 28
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 27
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 abstract description 8
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 7
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 abstract description 7
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 abstract description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 abstract 3
- 238000000059 patterning Methods 0.000 abstract 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 5
- 238000001947 vapour-phase growth Methods 0.000 description 5
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- BUMGIEFFCMBQDG-UHFFFAOYSA-N dichlorosilicon Chemical compound Cl[Si]Cl BUMGIEFFCMBQDG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 arsenic ions Chemical class 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B69/00—Erasable-and-programmable ROM [EPROM] devices not provided for in groups H10B41/00 - H10B63/00, e.g. ultraviolet erasable-and-programmable ROM [UVEPROM] devices
Landscapes
- Semiconductor Memories (AREA)
- Non-Volatile Memory (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 膜質の劣化が少なく、リーク特性の優れた窒
化シリコン膜を含む容量絶縁膜を形成する。 【解決手段】 シリコン基板１上の酸化シリコン膜２上
にポリシリコン膜を形成し、リンをドープした後、前記
ポリシリコン膜の所定の部分のパターンニングを行っ
て、下層のポリシリコン膜３を形成する。次いで、前記
ポリシリコン膜３上に窒化シリコン膜４を形成する。そ
の後、亜酸化窒素雰囲気中、１０００℃で熱処理を行な
う。続いて、亜酸化窒素雰囲気で熱処理を施した窒化シ
リコン膜４上に、ポリシリコン膜を全面に形成し、リン
をドープした後、前記ポリシリコン膜の所定の部分のパ
ターンニングを行って、上層のポリシリコン膜５を形成
する。前記亜酸化窒素雰囲気中での窒化シリコン膜４の
熱処理により、窒化シリコン膜４中の不安定なトラップ
が発生せず、リーク電流の増加が有効に抑制される。
化シリコン膜を含む容量絶縁膜を形成する。 【解決手段】 シリコン基板１上の酸化シリコン膜２上
にポリシリコン膜を形成し、リンをドープした後、前記
ポリシリコン膜の所定の部分のパターンニングを行っ
て、下層のポリシリコン膜３を形成する。次いで、前記
ポリシリコン膜３上に窒化シリコン膜４を形成する。そ
の後、亜酸化窒素雰囲気中、１０００℃で熱処理を行な
う。続いて、亜酸化窒素雰囲気で熱処理を施した窒化シ
リコン膜４上に、ポリシリコン膜を全面に形成し、リン
をドープした後、前記ポリシリコン膜の所定の部分のパ
ターンニングを行って、上層のポリシリコン膜５を形成
する。前記亜酸化窒素雰囲気中での窒化シリコン膜４の
熱処理により、窒化シリコン膜４中の不安定なトラップ
が発生せず、リーク電流の増加が有効に抑制される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造方
法に関し、特に、窒化シリコン膜を含む容量絶縁膜を備
えた半導体装置の製造方法の改良に関する。
法に関し、特に、窒化シリコン膜を含む容量絶縁膜を備
えた半導体装置の製造方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、二つの導電層の間に静電容量を形
成して利用する素子として、ダイナミックＲＡＭ（Ｒａ
ｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）の記憶容量、
フローティングゲート型ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉ
ｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅａｎｄ Ｐｒｏｇｒａｍ
ａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）のフロ
ーティングゲート電極とコントロールゲート電極の結合
容量、アナログ回路の容量等がよく知られている。
成して利用する素子として、ダイナミックＲＡＭ（Ｒａ
ｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）の記憶容量、
フローティングゲート型ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉ
ｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅａｎｄ Ｐｒｏｇｒａｍ
ａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）のフロ
ーティングゲート電極とコントロールゲート電極の結合
容量、アナログ回路の容量等がよく知られている。
【０００３】近年、半導体集積回路の高集積化に伴い、
前記のような静電容量素子においても微細化の要求が高
まりつつある。こうした静電容量素子の微細化を進める
には、その容量素子の面積を小さくした場合でも、特性
上必要な容量値を確保する必要がある。
前記のような静電容量素子においても微細化の要求が高
まりつつある。こうした静電容量素子の微細化を進める
には、その容量素子の面積を小さくした場合でも、特性
上必要な容量値を確保する必要がある。
【０００４】そこで、従来、静電容量素子の絶縁膜とし
て使用していた酸化シリコン膜に代えて、誘電率の大き
い窒化シリコン膜、又は窒化シリコン膜系の絶縁膜、例
えば窒化シリコン膜−酸化シリコン膜の２層の積層膜、
酸化シリコン膜−窒化シリコン膜−酸化シリコン膜の３
層の積層膜、若しくはオキシナイトライド膜等の絶縁膜
等を用いることが提案されている。
て使用していた酸化シリコン膜に代えて、誘電率の大き
い窒化シリコン膜、又は窒化シリコン膜系の絶縁膜、例
えば窒化シリコン膜−酸化シリコン膜の２層の積層膜、
酸化シリコン膜−窒化シリコン膜−酸化シリコン膜の３
層の積層膜、若しくはオキシナイトライド膜等の絶縁膜
等を用いることが提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、窒化シ
リコン膜を使用する静電容量素子を備えた半導体装置で
は、その製造上、その静電容量素子の下層及び上層に位
置する導電層、又はフローティングゲート型半導体記憶
装置のフローティングゲート電極及びコントロールゲー
ト電極として、通常、ポリシリコン膜等の高融点金属が
使用される。このため、窒化シリコン膜の形成後に８０
０℃〜１１００℃程度の範囲内の高い温度での熱処理が
必要となる。また、窒化シリコン膜系の絶縁膜として、
酸化シリコン膜−窒化シリコン膜−酸化シリコン膜より
成る３層の積層膜を用いた場合、窒化シリコン膜上の酸
化シリコン膜の形成に、通常、８００℃〜１０００℃程
度の高温で窒化シリコン膜上を酸化する方法が用いられ
る。従って、前記のような半導体装置では、窒化シリコ
ン膜に高温の熱処理が施され、その結果、窒化シリコン
膜の膜質、特にリーク特性が著しく低下してしまう課題
を有していた。
リコン膜を使用する静電容量素子を備えた半導体装置で
は、その製造上、その静電容量素子の下層及び上層に位
置する導電層、又はフローティングゲート型半導体記憶
装置のフローティングゲート電極及びコントロールゲー
ト電極として、通常、ポリシリコン膜等の高融点金属が
使用される。このため、窒化シリコン膜の形成後に８０
０℃〜１１００℃程度の範囲内の高い温度での熱処理が
必要となる。また、窒化シリコン膜系の絶縁膜として、
酸化シリコン膜−窒化シリコン膜−酸化シリコン膜より
成る３層の積層膜を用いた場合、窒化シリコン膜上の酸
化シリコン膜の形成に、通常、８００℃〜１０００℃程
度の高温で窒化シリコン膜上を酸化する方法が用いられ
る。従って、前記のような半導体装置では、窒化シリコ
ン膜に高温の熱処理が施され、その結果、窒化シリコン
膜の膜質、特にリーク特性が著しく低下してしまう課題
を有していた。
【０００６】本発明は、前記従来の課題を解決するもの
であり、その目的は、窒化シリコン膜を含む単層又は多
層の容量絶縁膜から成る容量素子を備えた半導体装置の
製造方法において、窒化シリコン膜の膜質の劣化の少な
い半導体装置を製造することにある。
であり、その目的は、窒化シリコン膜を含む単層又は多
層の容量絶縁膜から成る容量素子を備えた半導体装置の
製造方法において、窒化シリコン膜の膜質の劣化の少な
い半導体装置を製造することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
め、本発明者は、鋭意研究の結果、次のことを知悉し
た。即ち、窒化シリコン膜の形成後の高温熱処理に起因
する窒化シリコン膜の膜質の低下は熱処理条件に強く依
存しており、窒化シリコン膜形成後に行なう高温熱処理
の温度が窒化シリコン膜の形成温度以下であれば、膜質
の低下はほとんど無いが、高温熱処理の温度が窒化シリ
コン膜の形成温度以上になると、膜質の低下、特にリー
ク電流の増加が生じる。そして、実験によると、窒化シ
リコン膜を亜酸化窒素雰囲気中で熱処理すれば、窒化シ
リコン膜の膜質の劣化は減少することを見い出した。
め、本発明者は、鋭意研究の結果、次のことを知悉し
た。即ち、窒化シリコン膜の形成後の高温熱処理に起因
する窒化シリコン膜の膜質の低下は熱処理条件に強く依
存しており、窒化シリコン膜形成後に行なう高温熱処理
の温度が窒化シリコン膜の形成温度以下であれば、膜質
の低下はほとんど無いが、高温熱処理の温度が窒化シリ
コン膜の形成温度以上になると、膜質の低下、特にリー
ク電流の増加が生じる。そして、実験によると、窒化シ
リコン膜を亜酸化窒素雰囲気中で熱処理すれば、窒化シ
リコン膜の膜質の劣化は減少することを見い出した。
【０００８】前記亜酸化窒素雰囲気中での熱処理による
膜質の劣化の減少メカニズムは、以下のように推定され
る。即ち、通常、窒化シリコン膜は、その成長温度以上
の高温熱処理を行なうと、窒化シリコン膜中に不安定な
トラップが生じ、その結果、リーク電流の増加をもたら
すが、一方、亜酸化窒素処理を行った窒化シリコン膜
は、その成長温度以上の高温熱処理を行っても、窒化シ
リコン膜中の不安定なトラップが発生せず、そのため、
リーク電流の増加は少ないものと考えられる。
膜質の劣化の減少メカニズムは、以下のように推定され
る。即ち、通常、窒化シリコン膜は、その成長温度以上
の高温熱処理を行なうと、窒化シリコン膜中に不安定な
トラップが生じ、その結果、リーク電流の増加をもたら
すが、一方、亜酸化窒素処理を行った窒化シリコン膜
は、その成長温度以上の高温熱処理を行っても、窒化シ
リコン膜中の不安定なトラップが発生せず、そのため、
リーク電流の増加は少ないものと考えられる。
【０００９】前記の事実に基づき、本発明では、窒化シ
リコン膜を含む容量絶縁膜を備えた半導体装置の製造方
法において、窒化シリコン膜を形成した後は、亜酸化窒
素雰囲気で熱処理を行なうことにより、窒化シリコン膜
の膜質の劣化を小さく制限する。
リコン膜を含む容量絶縁膜を備えた半導体装置の製造方
法において、窒化シリコン膜を形成した後は、亜酸化窒
素雰囲気で熱処理を行なうことにより、窒化シリコン膜
の膜質の劣化を小さく制限する。
【００１０】即ち、請求項１記載の発明の半導体装置の
製造方法は、一導電型の半導体基板上に絶縁膜を形成す
る工程と、前記絶縁膜上に第１の導電層を形成する工程
と、前記第１の導電層上に、少なくとも窒化シリコン膜
を含む容量絶縁膜を形成する工程と、前記容量絶縁膜上
に第２の導電層を形成する工程とを含み、前記容量絶縁
膜を形成する工程において、窒化シリコン膜を形成した
後に、亜酸化窒素雰囲気における熱処理を行なうことを
特徴とする。
製造方法は、一導電型の半導体基板上に絶縁膜を形成す
る工程と、前記絶縁膜上に第１の導電層を形成する工程
と、前記第１の導電層上に、少なくとも窒化シリコン膜
を含む容量絶縁膜を形成する工程と、前記容量絶縁膜上
に第２の導電層を形成する工程とを含み、前記容量絶縁
膜を形成する工程において、窒化シリコン膜を形成した
後に、亜酸化窒素雰囲気における熱処理を行なうことを
特徴とする。
【００１１】また、請求項２記載の発明の半導体装置の
製造方法は、一導電型の半導体基板上にゲート絶縁膜を
形成する工程と、前記ゲート絶縁膜上にフローティング
ゲート電極を形成する工程と、前記フローティングゲー
ト電極上に、少なくとも窒化シリコン膜を含む容量絶縁
膜を形成する工程と、前記容量絶縁膜上にコントロール
ゲート電極を形成する工程とを少なくとも含み、前記容
量絶縁膜を形成する工程において、窒化シリコン膜を形
成した後に、亜酸化窒素雰囲気における熱処理を行なう
ことを特徴とする。
製造方法は、一導電型の半導体基板上にゲート絶縁膜を
形成する工程と、前記ゲート絶縁膜上にフローティング
ゲート電極を形成する工程と、前記フローティングゲー
ト電極上に、少なくとも窒化シリコン膜を含む容量絶縁
膜を形成する工程と、前記容量絶縁膜上にコントロール
ゲート電極を形成する工程とを少なくとも含み、前記容
量絶縁膜を形成する工程において、窒化シリコン膜を形
成した後に、亜酸化窒素雰囲気における熱処理を行なう
ことを特徴とする。
【００１２】更に、請求項３記載の発明は、前記請求項
１又は請求項２記載の半導体装置の製造方法において、
容量絶縁膜を形成する工程は、窒化シリコン膜の単層膜
より成る容量絶縁膜を形成する工程であることを特徴と
する。
１又は請求項２記載の半導体装置の製造方法において、
容量絶縁膜を形成する工程は、窒化シリコン膜の単層膜
より成る容量絶縁膜を形成する工程であることを特徴と
する。
【００１３】加えて、請求項４記載の発明は、前記請求
項１又は請求項２記載の半導体装置の製造方法におい
て、容量絶縁膜を形成する工程は、酸化シリコン膜を形
成し、その後、前記酸化シリコン膜上に窒化シリコン膜
を形成し、次いで前記窒化シリコン膜上に他の酸化シリ
コン膜を形成して成る３層膜の容量絶縁膜を形成する工
程であることを特徴とする。
項１又は請求項２記載の半導体装置の製造方法におい
て、容量絶縁膜を形成する工程は、酸化シリコン膜を形
成し、その後、前記酸化シリコン膜上に窒化シリコン膜
を形成し、次いで前記窒化シリコン膜上に他の酸化シリ
コン膜を形成して成る３層膜の容量絶縁膜を形成する工
程であることを特徴とする。
【００１４】更に加えて、請求項５記載の発明は、前記
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、第１の
導電層及び第２の導電層は、高融点金属で形成されるこ
とを特徴とする。
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、第１の
導電層及び第２の導電層は、高融点金属で形成されるこ
とを特徴とする。
【００１５】また、請求項６記載の発明は、前記請求項
２記載の半導体装置の製造方法において、フローティン
グゲート電極及びコントロールゲート電極は、高融点金
属で形成されることを特徴とする。
２記載の半導体装置の製造方法において、フローティン
グゲート電極及びコントロールゲート電極は、高融点金
属で形成されることを特徴とする。
【００１６】以上の構成により、請求項１ないし請求項
６記載の発明の半導体装置の製造方法では、窒化シリコ
ン膜を形成した後は、亜酸化窒素雰囲気で熱処理が行な
われるので、窒化シリコン膜の膜質の劣化が小さく制限
され、従って、リーク電流の少ない優れた容量素子が得
られる。
６記載の発明の半導体装置の製造方法では、窒化シリコ
ン膜を形成した後は、亜酸化窒素雰囲気で熱処理が行な
われるので、窒化シリコン膜の膜質の劣化が小さく制限
され、従って、リーク電流の少ない優れた容量素子が得
られる。
【００１７】
【実施の形態】以下、本発明の実施の形態について、図
面を参照しながら説明する。
面を参照しながら説明する。
【００１８】（第１の実施の形態）図１は本発明の第１
の実施の形態を示し、半導体装置の各製造工程での断面
図を示す。本実施の形態では、上層と下層との２つのポ
リシリコン膜の間に静電容量を形成する場合の製造方法
を示す。
の実施の形態を示し、半導体装置の各製造工程での断面
図を示す。本実施の形態では、上層と下層との２つのポ
リシリコン膜の間に静電容量を形成する場合の製造方法
を示す。
【００１９】図１（ａ）に示すように、先ず、シリコン
基板（一導電型半導体基板）１上の酸化シリコン膜（絶
縁膜）２上に、公知の気相成長法によりポリシリコン膜
（高融点金属）を全面に形成する。この後、リンを気相
からの熱拡散によりドープ（１０００℃、約２×１０20
ｃｍ-3）する。次いで、ポリシリコン膜の所定の部分を
公知のフォトエッチング技術によりパターンニングを行
って、下層のポリシリコン層（第１の導電層）３を形成
する。
基板（一導電型半導体基板）１上の酸化シリコン膜（絶
縁膜）２上に、公知の気相成長法によりポリシリコン膜
（高融点金属）を全面に形成する。この後、リンを気相
からの熱拡散によりドープ（１０００℃、約２×１０20
ｃｍ-3）する。次いで、ポリシリコン膜の所定の部分を
公知のフォトエッチング技術によりパターンニングを行
って、下層のポリシリコン層（第１の導電層）３を形成
する。
【００２０】次に、図１（ｂ）に示すように、ポリシリ
コン層３上に窒化シリコン膜（単層の容量絶縁膜）４を
形成する。この窒化シリコン膜４は、ジクロルシラン
（ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ）と、アンモニア（ＮＨ3 ）との化学
反応に基づく減圧気相成長法によって、ＮＨ3 ／ＳｉＨ
2 Ｃｌ2 ＝５，７５０℃の条件で、膜厚２５ｎｍになる
ように形成する。
コン層３上に窒化シリコン膜（単層の容量絶縁膜）４を
形成する。この窒化シリコン膜４は、ジクロルシラン
（ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ）と、アンモニア（ＮＨ3 ）との化学
反応に基づく減圧気相成長法によって、ＮＨ3 ／ＳｉＨ
2 Ｃｌ2 ＝５，７５０℃の条件で、膜厚２５ｎｍになる
ように形成する。
【００２１】次いで、前記窒化シリコン膜４を形成した
後は、亜酸化窒素（Ｎ2 Ｏ）雰囲気中、９００℃〜１２
００℃程度の範囲内の高温の温度で熱処理を行なう。９
００℃以下の温度でも本発明の効果はあるが、本発明の
効果を十分発揮するには９００℃以上が望ましい。本実
施の形態では、１０００℃、亜酸化窒素雰囲気中、２０
分間の熱処理を行なった。また、本実施の形態では、熱
処理の方法として、通常の拡散炉を用いる方法を示した
が、ランプ加熱法等の急速加熱法を用いても同様の効果
が期待できる。
後は、亜酸化窒素（Ｎ2 Ｏ）雰囲気中、９００℃〜１２
００℃程度の範囲内の高温の温度で熱処理を行なう。９
００℃以下の温度でも本発明の効果はあるが、本発明の
効果を十分発揮するには９００℃以上が望ましい。本実
施の形態では、１０００℃、亜酸化窒素雰囲気中、２０
分間の熱処理を行なった。また、本実施の形態では、熱
処理の方法として、通常の拡散炉を用いる方法を示した
が、ランプ加熱法等の急速加熱法を用いても同様の効果
が期待できる。
【００２２】続いて、図１（ｃ）に示すように、窒化シ
リコン膜４上に、公知の気相成長法によりポリシリコン
膜を全面に形成する。この後、リンを気相からの熱拡散
によりドープ（１０００℃、約２×１０20ｃｍ-3）す
る。次いで、ポリシリコン膜の所定の部分を公知のフォ
トエッチング技術によりパターンニングを行い、上層の
ポリシリコン層（第２の導電層）５を形成する。
リコン膜４上に、公知の気相成長法によりポリシリコン
膜を全面に形成する。この後、リンを気相からの熱拡散
によりドープ（１０００℃、約２×１０20ｃｍ-3）す
る。次いで、ポリシリコン膜の所定の部分を公知のフォ
トエッチング技術によりパターンニングを行い、上層の
ポリシリコン層（第２の導電層）５を形成する。
【００２３】最後に、図１（ｄ）に示すように、公知の
気相成長法により、酸化シリコン膜６を全面に被着した
後、その酸化シリコン膜６の緻密化のために、１０００
℃、Ｎ2 雰囲気中で熱処理を行なって、図１（ｄ）に示
すような静電容量素子を作製する。
気相成長法により、酸化シリコン膜６を全面に被着した
後、その酸化シリコン膜６の緻密化のために、１０００
℃、Ｎ2 雰囲気中で熱処理を行なって、図１（ｄ）に示
すような静電容量素子を作製する。
【００２４】以上のようにして得られた静電容量素子の
リーク特性の一例を図２に示す。同図において、横軸は
印加電界を、縦軸はリーク電流を示している。図２に示
すように、本実施の形態の製造方法により作製された容
量素子の実線で示すリーク特性は、亜酸化窒素雰囲気で
の熱処理を行なわない破線で示す従来の場合に比べ、リ
ーク特性が非常に優れていることが判る。
リーク特性の一例を図２に示す。同図において、横軸は
印加電界を、縦軸はリーク電流を示している。図２に示
すように、本実施の形態の製造方法により作製された容
量素子の実線で示すリーク特性は、亜酸化窒素雰囲気で
の熱処理を行なわない破線で示す従来の場合に比べ、リ
ーク特性が非常に優れていることが判る。
【００２５】尚、本実施の形態では、静電容量絶縁膜と
して、窒化シリコン膜の単層膜を用いた場合について説
明したが、その他、窒化シリコン膜−酸化シリコン膜の
２層の積層膜、酸化シリコン膜−窒化シリコン膜−酸化
シリコン膜の３層の積層膜、又はオキシナイトライド膜
等の窒化シリコン膜系の絶縁膜を用いた場合についても
同様の効果があることは言うまでもない。
して、窒化シリコン膜の単層膜を用いた場合について説
明したが、その他、窒化シリコン膜−酸化シリコン膜の
２層の積層膜、酸化シリコン膜−窒化シリコン膜−酸化
シリコン膜の３層の積層膜、又はオキシナイトライド膜
等の窒化シリコン膜系の絶縁膜を用いた場合についても
同様の効果があることは言うまでもない。
【００２６】（第２の実施の形態）図３は本発明の第２
の実施の形態を示し、半導体装置の各製造工程での断面
図を示す。本実施の形態は、フローティングゲート型半
導体記憶装置のフローティングゲート電極とコントロー
ルゲート電極との結合容量を形成する場合の製造方法を
示す。
の実施の形態を示し、半導体装置の各製造工程での断面
図を示す。本実施の形態は、フローティングゲート型半
導体記憶装置のフローティングゲート電極とコントロー
ルゲート電極との結合容量を形成する場合の製造方法を
示す。
【００２７】図３（ａ）に示すように、先ず、Ｐ型のシ
リコン基板（一導電型半導体基板）９上に酸化シリコン
膜１０を３０ｎｍ形成し、更に、窒化シリコン膜１１を
１００ｎｍ形成し、その後、素子分離のための所定の部
分を公知のフォトエッチング技術によりエツチングを行
なう。
リコン基板（一導電型半導体基板）９上に酸化シリコン
膜１０を３０ｎｍ形成し、更に、窒化シリコン膜１１を
１００ｎｍ形成し、その後、素子分離のための所定の部
分を公知のフォトエッチング技術によりエツチングを行
なう。
【００２８】次いで、図３（ｂ）に示すように、通常の
熱酸化によってフィールド酸化膜１２を７００ｎｍ程度
形成する次に、図３（ｃ）に示すように、前記窒化シリ
コン膜１１とその下の酸化シリコン膜１０を順次エッチ
ングして、Ｐ型シリコン基板９を露出させた後、通常の
熱酸化法により、酸化シリコン膜（ゲート絶縁膜）１３
を３０ｎｍ形成し、次いで、前記酸化シリコン膜１３上
にリンを約２×１０20cm-3程度ドープしたポリシリコン
膜を公知の気相成長法によって約３００ｎｍ形成させ
る。その後、フォトエッチング技術によりポリシリコン
膜１４より成るフローティングゲート電極をパターンニ
ングする。
熱酸化によってフィールド酸化膜１２を７００ｎｍ程度
形成する次に、図３（ｃ）に示すように、前記窒化シリ
コン膜１１とその下の酸化シリコン膜１０を順次エッチ
ングして、Ｐ型シリコン基板９を露出させた後、通常の
熱酸化法により、酸化シリコン膜（ゲート絶縁膜）１３
を３０ｎｍ形成し、次いで、前記酸化シリコン膜１３上
にリンを約２×１０20cm-3程度ドープしたポリシリコン
膜を公知の気相成長法によって約３００ｎｍ形成させ
る。その後、フォトエッチング技術によりポリシリコン
膜１４より成るフローティングゲート電極をパターンニ
ングする。
【００２９】次に、再度酸化処理を施し、ポリシリコン
膜１４より成るフローティングゲート電極上に酸化シリ
コン膜１５を形成する。本実施の形態では、１０００
℃、酸素雰囲気中で酸化し、その膜厚が１５ｎｍとなる
ようにした。その後、前記酸化シリコン膜１５上に窒化
シリコン膜１６を形成する。この窒化シリコン膜１６の
形成は、ジクロルシラン（ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ）とアンモニ
ア（ＮＨ3 ）との化学反応に基づく減圧気相成長法によ
って、ＮＨ3 ／ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ＝５，７５０℃の条件下
で行ない、膜厚が１５ｎｍになるように形成した。次い
で、前記窒化シリコン膜１６の形成後は、亜酸化窒素
（Ｎ2 Ｏ）雰囲気中、９００℃〜１２００℃程度の範囲
内の高温の温度で熱処理を行なう。９００℃以下の温度
でも本発明の効果はあるが、本発明の効果を十分発揮す
るには９００℃以上が望ましい。本実施の形態では、１
１００℃、亜酸化窒素雰囲気中、３０秒間のランプ加熱
法により急速加熱処理を行なった。その後、前記窒化シ
リコン膜１６の表面上を酸化し、窒化シリコン膜１６上
に酸化シリコン膜１７を形成する。本実施の形態では、
９００℃、水蒸気雰囲気中で酸化し、膜厚を３ｎｍとし
た。以上により、酸化シリコン膜１５−窒化シリコン膜
１６−酸化シリコン膜１７の３層の窒化シリコン膜系の
容量絶縁膜が作成された。
膜１４より成るフローティングゲート電極上に酸化シリ
コン膜１５を形成する。本実施の形態では、１０００
℃、酸素雰囲気中で酸化し、その膜厚が１５ｎｍとなる
ようにした。その後、前記酸化シリコン膜１５上に窒化
シリコン膜１６を形成する。この窒化シリコン膜１６の
形成は、ジクロルシラン（ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ）とアンモニ
ア（ＮＨ3 ）との化学反応に基づく減圧気相成長法によ
って、ＮＨ3 ／ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ＝５，７５０℃の条件下
で行ない、膜厚が１５ｎｍになるように形成した。次い
で、前記窒化シリコン膜１６の形成後は、亜酸化窒素
（Ｎ2 Ｏ）雰囲気中、９００℃〜１２００℃程度の範囲
内の高温の温度で熱処理を行なう。９００℃以下の温度
でも本発明の効果はあるが、本発明の効果を十分発揮す
るには９００℃以上が望ましい。本実施の形態では、１
１００℃、亜酸化窒素雰囲気中、３０秒間のランプ加熱
法により急速加熱処理を行なった。その後、前記窒化シ
リコン膜１６の表面上を酸化し、窒化シリコン膜１６上
に酸化シリコン膜１７を形成する。本実施の形態では、
９００℃、水蒸気雰囲気中で酸化し、膜厚を３ｎｍとし
た。以上により、酸化シリコン膜１５−窒化シリコン膜
１６−酸化シリコン膜１７の３層の窒化シリコン膜系の
容量絶縁膜が作成された。
【００３０】次に、前記酸化シリコン膜１７上に、リン
を約２×１０20cm-3程度ドープしたポリシリコン膜（コ
ントロールゲート電極）１８を公知の気相成長法によっ
て約４００ｎｍ成長させる。
を約２×１０20cm-3程度ドープしたポリシリコン膜（コ
ントロールゲート電極）１８を公知の気相成長法によっ
て約４００ｎｍ成長させる。
【００３１】続いて、図３（ｄ）に示すように、公知の
フォトエッチング技術により、ポリシリコン膜１８、酸
化シリコン膜１７、窒化シリコン膜１６、酸化シリコン
膜１５、ポリシリコン膜１４及び酸化シリコン膜１３の
所定の部分を残すように順次エツチングし、フローティ
ングゲート型半導体記憶装置のゲート構造を形成する。
次いで、このゲート構造とフィールド酸化膜１２とをマ
スクにして、砒素イオンを５０keV で４×１０15cm-2打
ち込み、ソース領域及びドレイン領域のＮ型拡散層１
９、２０を形成する。
フォトエッチング技術により、ポリシリコン膜１８、酸
化シリコン膜１７、窒化シリコン膜１６、酸化シリコン
膜１５、ポリシリコン膜１４及び酸化シリコン膜１３の
所定の部分を残すように順次エツチングし、フローティ
ングゲート型半導体記憶装置のゲート構造を形成する。
次いで、このゲート構造とフィールド酸化膜１２とをマ
スクにして、砒素イオンを５０keV で４×１０15cm-2打
ち込み、ソース領域及びドレイン領域のＮ型拡散層１
９、２０を形成する。
【００３２】更に、図３（ｄ）に示すように、酸化シリ
コン膜２１を全面に気相成長させた後、ソース領域及び
ドレイン領域の不純物の活性化と酸化シリコン膜２２の
緻密化のために、１０００℃の窒素雰囲気中で２０分熱
処理を行なう。その後、酸化シリコン膜２１を公知のフ
ォトエツチング技術により、コンタクト孔を開孔し、こ
こにアルミニウム電極２２を形成して、図３（ｄ）に示
すようなフローティングゲート型の半導体記憶装置を作
製する。
コン膜２１を全面に気相成長させた後、ソース領域及び
ドレイン領域の不純物の活性化と酸化シリコン膜２２の
緻密化のために、１０００℃の窒素雰囲気中で２０分熱
処理を行なう。その後、酸化シリコン膜２１を公知のフ
ォトエツチング技術により、コンタクト孔を開孔し、こ
こにアルミニウム電極２２を形成して、図３（ｄ）に示
すようなフローティングゲート型の半導体記憶装置を作
製する。
【００３３】図４は、既述した工程を経て製造されたフ
ローティングゲート型の半導体記憶装置の記憶保持特性
図を示し、その縦軸はしきい値電圧を、横軸は記憶保持
時間を表わしている。同図では、本実施の形態による半
導体記憶装置の記憶保持特性を実線で示し、従来の半導
体記憶装置の記憶保持特性を破線で示している。この両
者を比較すると、明らかに本実施の形態による場合の方
がしきい値電圧の保持時間が長く、記憶保持特性が優れ
ていることが判る。
ローティングゲート型の半導体記憶装置の記憶保持特性
図を示し、その縦軸はしきい値電圧を、横軸は記憶保持
時間を表わしている。同図では、本実施の形態による半
導体記憶装置の記憶保持特性を実線で示し、従来の半導
体記憶装置の記憶保持特性を破線で示している。この両
者を比較すると、明らかに本実施の形態による場合の方
がしきい値電圧の保持時間が長く、記憶保持特性が優れ
ていることが判る。
【００３４】尚、本実施の形態では、フローティングゲ
ート型半導体記憶装置のポリシリコン間の層間絶縁膜と
して、酸化シリコン膜−窒化シリコン膜−酸化シリコン
膜の３層膜を用いた場合について説明したが、窒化シリ
コン膜より成る単層膜、窒化シリコン膜−酸化シリコン
膜の２層膜、又はオキシナイトライド膜等の絶縁膜を使
用しても、同様の効果が得られることは言うまでもな
い。
ート型半導体記憶装置のポリシリコン間の層間絶縁膜と
して、酸化シリコン膜−窒化シリコン膜−酸化シリコン
膜の３層膜を用いた場合について説明したが、窒化シリ
コン膜より成る単層膜、窒化シリコン膜−酸化シリコン
膜の２層膜、又はオキシナイトライド膜等の絶縁膜を使
用しても、同様の効果が得られることは言うまでもな
い。
【００３５】更に、図３の酸化シリコン膜１３の一部若
しくは全面に、１０ｎｍ程度のトンネル媒体となり得る
薄い絶縁膜を備えた半導体記憶装置の場合でも同様の効
果が得られることは言うまでもない。
しくは全面に、１０ｎｍ程度のトンネル媒体となり得る
薄い絶縁膜を備えた半導体記憶装置の場合でも同様の効
果が得られることは言うまでもない。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１ないし請
求項６記載の発明によれば、ポリシリコン膜等の高融点
金属に挟まれた窒化シリコン膜を有する単層膜又は多層
膜の容量絶縁膜より成る容量素子を備えた半導体装置の
製造方法において、窒化シリコン膜を形成した後に、亜
酸化窒素熱処理を施したので、窒化シリコン膜の膜質の
劣化を低減でき、窒化シリコン膜を用いた容量素子を備
えた半導体装置の高信頼性化、高集積化に大きく寄与す
るものである。
求項６記載の発明によれば、ポリシリコン膜等の高融点
金属に挟まれた窒化シリコン膜を有する単層膜又は多層
膜の容量絶縁膜より成る容量素子を備えた半導体装置の
製造方法において、窒化シリコン膜を形成した後に、亜
酸化窒素熱処理を施したので、窒化シリコン膜の膜質の
劣化を低減でき、窒化シリコン膜を用いた容量素子を備
えた半導体装置の高信頼性化、高集積化に大きく寄与す
るものである。
【図１】本発明の第１の実施の形態における半導体装置
の各製造工程での縦断面図である。
の各製造工程での縦断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における半導体装置
の製造方法により製造された容量素子のリーク特性を示
す図である。
の製造方法により製造された容量素子のリーク特性を示
す図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態におけるフローティ
ングゲート型半導体記憶装置の各製造工程での縦断面図
である。
ングゲート型半導体記憶装置の各製造工程での縦断面図
である。
【図４】本発明の第２の実施の形態における半導体装置
の製造方法により製造されたフローティングゲート型半
導体記憶装置の記憶保持特性を示す図である。
の製造方法により製造されたフローティングゲート型半
導体記憶装置の記憶保持特性を示す図である。
１ シリコン基板（一導電型の半導体基板） ２ 酸化シリコン膜（絶縁膜） ３ 下層のポリシリコン層（第１の導電層） ４ 窒化シリコン膜（単層の容量絶縁膜） ５ 上層のポリシリコン層（第２の導電層） ９ シリコン基板（一導電型の半導体基板） １３ 酸化シリコン膜（ゲート絶縁膜） １４ ポリシリコン膜（フローティングゲート電
極） １５ 酸化シリコン膜 １６ 窒化シリコン膜 １７ 酸化シリコン膜 １８ ポリシリコン膜（コントロールゲート電極）
極） １５ 酸化シリコン膜 １６ 窒化シリコン膜 １７ 酸化シリコン膜 １８ ポリシリコン膜（コントロールゲート電極）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 29/792 29/786
Claims (6)
- 【請求項１】 一導電型の半導体基板上に絶縁膜を形成
する工程と、 前記絶縁膜上に第１の導電層を形成する工程と、 前記第１の導電層上に、少なくとも窒化シリコン膜を含
む容量絶縁膜を形成する工程と、 前記容量絶縁膜上に第２の導電層を形成する工程とを含
み、 前記容量絶縁膜を形成する工程において、窒化シリコン
膜を形成した後に、亜酸化窒素雰囲気における熱処理を
行なうことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 一導電型の半導体基板上にゲート絶縁膜
を形成する工程と、 前記ゲート絶縁膜上にフローティングゲート電極を形成
する工程と、 前記フローティングゲート電極上に、少なくとも窒化シ
リコン膜を含む容量絶縁膜を形成する工程と、 前記容量絶縁膜上にコントロールゲート電極を形成する
工程とを少なくとも含み、 前記容量絶縁膜を形成する工程において、窒化シリコン
膜を形成した後に、亜酸化窒素雰囲気における熱処理を
行なうことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 容量絶縁膜を形成する工程は、窒化シリ
コン膜の単層膜より成る容量絶縁膜を形成する工程であ
ることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の半導体
装置の製造方法。 - 【請求項４】 容量絶縁膜を形成する工程は、酸化シリ
コン膜を形成し、その後、前記酸化シリコン膜上に窒化
シリコン膜を形成し、次いで前記窒化シリコン膜上に他
の酸化シリコン膜を形成して成る３層膜の容量絶縁膜を
形成する工程であることを特徴とする請求項１又は請求
項２記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項５】 第１の導電層及び第２の導電層は、高融
点金属で形成され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。 - 【請求項６】 フローティングゲート電極及びコントロ
ールゲート電極は、高融点金属で形成されることを特徴
とする請求項２記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7228957A JPH0974170A (ja) | 1995-09-06 | 1995-09-06 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7228957A JPH0974170A (ja) | 1995-09-06 | 1995-09-06 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0974170A true JPH0974170A (ja) | 1997-03-18 |
Family
ID=16884519
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7228957A Withdrawn JPH0974170A (ja) | 1995-09-06 | 1995-09-06 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0974170A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005150738A (ja) * | 2003-11-14 | 2005-06-09 | Samsung Electronics Co Ltd | 熱処理を用いた絶縁薄膜の製造方法、及びその方法を用いて形成された半導体素子 |
-
1995
- 1995-09-06 JP JP7228957A patent/JPH0974170A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005150738A (ja) * | 2003-11-14 | 2005-06-09 | Samsung Electronics Co Ltd | 熱処理を用いた絶縁薄膜の製造方法、及びその方法を用いて形成された半導体素子 |
| JP4663297B2 (ja) * | 2003-11-14 | 2011-04-06 | 三星電子株式会社 | 熱処理を用いた絶縁薄膜の製造方法、及びその方法を用いて形成された半導体素子 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2761685B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| US5702970A (en) | Method for fabricating a capacitor of a semiconductor device | |
| US20060275991A1 (en) | Method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device | |
| KR100401503B1 (ko) | 반도체소자의 캐패시터 및 그 제조방법 | |
| US5364813A (en) | Stacked DRAM poly plate capacitor | |
| JPS607389B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| KR900001395B1 (ko) | 반도체장치의 제조방법 | |
| US6218252B1 (en) | Method of forming gate in semiconductor device | |
| JPH0974170A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH0454390B2 (ja) | ||
| JPH0669518A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP3127866B2 (ja) | 半導体素子の製造方法 | |
| JP2880039B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP3317736B2 (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| JPH10335581A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| JPH09298281A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH07147339A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| KR950003225B1 (ko) | 절연막의 제조 방법 | |
| JPH0637108A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH0637257A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP2908646B2 (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| JPH0888330A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| JP2961388B2 (ja) | 不揮発性半導体メモリの製造方法 | |
| JPH0448657A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| JPH05183156A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20021203 |