JPH11238702A - 半導体装置製造のための選択的酸化 - Google Patents
半導体装置製造のための選択的酸化Info
- Publication number
- JPH11238702A JPH11238702A JP10292302A JP29230298A JPH11238702A JP H11238702 A JPH11238702 A JP H11238702A JP 10292302 A JP10292302 A JP 10292302A JP 29230298 A JP29230298 A JP 29230298A JP H11238702 A JPH11238702 A JP H11238702A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon
- tungsten
- oxidizing
- gas
- containing gas
- 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.)
- Pending
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 9
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 title abstract description 31
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 title abstract description 31
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 49
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 49
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 36
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 24
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims abstract description 23
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 19
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 25
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 25
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 11
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 abstract description 35
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 abstract description 33
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 29
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 23
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 21
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 abstract description 14
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 8
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- 239000000470 constituent Substances 0.000 abstract 5
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 34
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 17
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 14
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 11
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 9
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 9
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 8
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 description 7
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 6
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 210000000352 storage cell Anatomy 0.000 description 4
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 4
- -1 tungsten nitride Chemical class 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YZCKVEUIGOORGS-OUBTZVSYSA-N Deuterium Chemical compound [2H] YZCKVEUIGOORGS-OUBTZVSYSA-N 0.000 description 2
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052805 deuterium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 2
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical group N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PBCFLUZVCVVTBY-UHFFFAOYSA-N tantalum pentoxide Inorganic materials O=[Ta](=O)O[Ta](=O)=O PBCFLUZVCVVTBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 208000032750 Device leakage Diseases 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910008807 WSiN Inorganic materials 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
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000004299 exfoliation Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 1
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical group [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L28/00—Passive two-terminal components without a potential-jump or surface barrier for integrated circuits; Details thereof; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L28/40—Capacitors
- H01L28/60—Electrodes
- H01L28/82—Electrodes with an enlarged surface, e.g. formed by texturisation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
- H01L21/28008—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes
- H01L21/28017—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon
- H01L21/28026—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon characterised by the conductor
- H01L21/28035—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon characterised by the conductor the final conductor layer next to the insulator being silicon, e.g. polysilicon, with or without impurities
- H01L21/28044—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon characterised by the conductor the final conductor layer next to the insulator being silicon, e.g. polysilicon, with or without impurities the conductor comprising at least another non-silicon conductive layer
- H01L21/28061—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon characterised by the conductor the final conductor layer next to the insulator being silicon, e.g. polysilicon, with or without impurities the conductor comprising at least another non-silicon conductive layer the conductor comprising a metal or metal silicide formed by deposition, e.g. sputter deposition, i.e. without a silicidation reaction
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
- H01L21/321—After treatment
- H01L21/32105—Oxidation of silicon-containing layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L28/00—Passive two-terminal components without a potential-jump or surface barrier for integrated circuits; Details thereof; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L28/40—Capacitors
- H01L28/60—Electrodes
- H01L28/82—Electrodes with an enlarged surface, e.g. formed by texturisation
- H01L28/90—Electrodes with an enlarged surface, e.g. formed by texturisation having vertical extensions
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ある材料（Ｍ1 ）を、別の材料（Ｍ2 ）を実
質的に酸化することなく、酸化する選択的酸化方法を提
供する。 【解決手段】 第一構成部（図１の構成部１０８及び
（又は）構成部１０４、及び図３の構成部３１４）を、
第二構成部（図１の構成部１１０及び１１２、及び図３
の構成部３１０及び３１２）を実質的に酸化しないよう
に維持しながら、酸化する方法において、第一及び第二
構成部を、酸素含有ガス及び別の水素含有ガスに曝すこ
とからなる方法。好ましくは、酸素含有ガスは、Ｏ2 、
Ｎ2 Ｏ、ＣＯ 2 、Ｈ2 Ｏ、及びそれらの組合せからなる
群から選択したガスからなり、水素含有ガスはＨ2 から
なる。第一構成部は多結晶質珪素、酸化珪素、又は誘電
体材料からなるのが好ましく、第二構成部はタングステ
ンからなるのが好ましい。
質的に酸化することなく、酸化する選択的酸化方法を提
供する。 【解決手段】 第一構成部（図１の構成部１０８及び
（又は）構成部１０４、及び図３の構成部３１４）を、
第二構成部（図１の構成部１１０及び１１２、及び図３
の構成部３１０及び３１２）を実質的に酸化しないよう
に維持しながら、酸化する方法において、第一及び第二
構成部を、酸素含有ガス及び別の水素含有ガスに曝すこ
とからなる方法。好ましくは、酸素含有ガスは、Ｏ2 、
Ｎ2 Ｏ、ＣＯ 2 、Ｈ2 Ｏ、及びそれらの組合せからなる
群から選択したガスからなり、水素含有ガスはＨ2 から
なる。第一構成部は多結晶質珪素、酸化珪素、又は誘電
体材料からなるのが好ましく、第二構成部はタングステ
ンからなるのが好ましい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
及び処理に関し、特に構造体を酸化又は再酸化する方法
に関する。
及び処理に関し、特に構造体を酸化又は再酸化する方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】装置の大きさは小さくなり続け、一層高
い密度及び性能を達成するようになってきているので、
メタル・オン・シリコン（metal on silicon）（ＭＯ
Ｓ）装置のための高度に伝導性のゲート構造体、相互接
続部、電極に対する需要が増大している。従来の方法で
これらの目的のために用いられている多結晶質珪素
（「ポリ」又は「ポリシリコン」）は、主にその抵抗率
が高いため幾つかの制約を受けている。
い密度及び性能を達成するようになってきているので、
メタル・オン・シリコン（metal on silicon）（ＭＯ
Ｓ）装置のための高度に伝導性のゲート構造体、相互接
続部、電極に対する需要が増大している。従来の方法で
これらの目的のために用いられている多結晶質珪素
（「ポリ」又は「ポリシリコン」）は、主にその抵抗率
が高いため幾つかの制約を受けている。
【０００３】最近、種々の金属珪化物が考慮されるよう
になってきている。なぜなら、それらはポリシリコンよ
りも約一桁大きな伝導度を有するからである。しかし、
非常に大きな集積密度を有する次世代装置は、ゲート構
造体及び相互接続部に一層大きな伝導度を有する材料を
用いて、製造することが恐らく必要になるであろう。従
って、全てが金属の構造体を形成する必要があるか、又
はポリシリコン及び耐火金属（例えば、タングステン、
モリブデン、コバルト及び（又は）チタン）からなる構
造体を形成する必要がある。
になってきている。なぜなら、それらはポリシリコンよ
りも約一桁大きな伝導度を有するからである。しかし、
非常に大きな集積密度を有する次世代装置は、ゲート構
造体及び相互接続部に一層大きな伝導度を有する材料を
用いて、製造することが恐らく必要になるであろう。従
って、全てが金属の構造体を形成する必要があるか、又
はポリシリコン及び耐火金属（例えば、タングステン、
モリブデン、コバルト及び（又は）チタン）からなる構
造体を形成する必要がある。
【０００４】ゲート構造体の形成に関し、ゲートパター
ン化後、特に記憶装置の場合、熱的酸化工程が必要にな
る。この酸化工程は、ゲート構造体をパターン化し、反
応性イオンエッチング（ＲＩＥ）により（主にゲートの
縁で）エッチングすることにより生ずる損傷を除去し、
縁のゲート酸化物を厚くし、その信頼性を改善し、伝導
性ゲート構造体の下方の縁での鋭い角を減少させるため
に必要である。もしポリシリコン及びタングステンゲー
ト構造体を用いると、この酸化工程は問題を生ずる。な
ぜなら、タングステンは酸素雰囲気中で約３５０℃より
高い温度では酸化され易いからである。
ン化後、特に記憶装置の場合、熱的酸化工程が必要にな
る。この酸化工程は、ゲート構造体をパターン化し、反
応性イオンエッチング（ＲＩＥ）により（主にゲートの
縁で）エッチングすることにより生ずる損傷を除去し、
縁のゲート酸化物を厚くし、その信頼性を改善し、伝導
性ゲート構造体の下方の縁での鋭い角を減少させるため
に必要である。もしポリシリコン及びタングステンゲー
ト構造体を用いると、この酸化工程は問題を生ずる。な
ぜなら、タングステンは酸素雰囲気中で約３５０℃より
高い温度では酸化され易いからである。
【０００５】この問題の解決法は、タングステン表面を
酸化しないように保ちながら、存在する全ての珪素又は
酸化珪素表面を酸化するためにＨ2 及びＨ2 Ｏを用いる
ことを含んでいる。ナカジマその他による「ポリメタル
ゲート法−Ｓｉ選択的酸化中に拡散侵入する酸化剤に
対する不透過性超薄膜ＷＳｉＮ障壁層」、１９９６年材
料研究学会第１１回ＵＬＳＩ会議予稿集、第３１７頁〜
第３２３頁（１９９６年）参照。この研究での問題は、
非常に少量の水が用いられており、半導体装置の大規模
製造でそのような少量の水を制御して導入することは極
めて困難なことである。
酸化しないように保ちながら、存在する全ての珪素又は
酸化珪素表面を酸化するためにＨ2 及びＨ2 Ｏを用いる
ことを含んでいる。ナカジマその他による「ポリメタル
ゲート法−Ｓｉ選択的酸化中に拡散侵入する酸化剤に
対する不透過性超薄膜ＷＳｉＮ障壁層」、１９９６年材
料研究学会第１１回ＵＬＳＩ会議予稿集、第３１７頁〜
第３２３頁（１９９６年）参照。この研究での問題は、
非常に少量の水が用いられており、半導体装置の大規模
製造でそのような少量の水を制御して導入することは極
めて困難なことである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本質的に、本発明の選
択的酸化方法は、或る材料（Ｍ1 ）を、別の材料
（Ｍ2）を実質的に酸化することなく、酸化することを
含んでいる。Ｍ1 及びＭ2 の酸化のための化学反応は
（酸化剤としてＯ2 を用いて）： ２Ｍ1 ＋Ｏ2 →２Ｍ1 Ｏ＋Ｅ1 （１） ２Ｍ2 ＋Ｏ2 →２Ｍ2 Ｏ＋Ｅ2 （２） （式中、Ｅ1 及びＥ2 は、反応（１）及び（２）のため
の夫々生成エンタルピーである。）である。本発明の選
択的酸化を達成するためには、酸化剤（好ましくは
Ｏ2 ）及び還元剤（好ましくはＨ2 ）の組合せを用いる
のが好ましい。Ｍ2 を余り酸化することなく、Ｍ1 の選
択的酸化を成功させるのに必要な最小の条件は、反応
（１）が反応（２）に比較して都合がよいことである。
換言すれば、Ｅ1 がＥ2 より小さいことである。Ｍ1 が
珪素、多結晶質珪素、又は無定形珪素を表し、Ｍ2 がタ
ングステンを表す場合、 Ｓｉ＋Ｏ2 →ＳｉＯ2 −９１１ｋＪ／モル （３） （２／３）Ｗ＋Ｏ2 →（２／３）ＷＯ3 −５６２ｋＪ／モル （４） になる。従って、Ｅ1 はＥ2 より小さい（−９１１ｋＪ
／モル対−５６２ｋＪ／モル）ので、反応（３）の珪素
は、反応（４）のタングステンよりも遥かに一層容易に
酸化される。
択的酸化方法は、或る材料（Ｍ1 ）を、別の材料
（Ｍ2）を実質的に酸化することなく、酸化することを
含んでいる。Ｍ1 及びＭ2 の酸化のための化学反応は
（酸化剤としてＯ2 を用いて）： ２Ｍ1 ＋Ｏ2 →２Ｍ1 Ｏ＋Ｅ1 （１） ２Ｍ2 ＋Ｏ2 →２Ｍ2 Ｏ＋Ｅ2 （２） （式中、Ｅ1 及びＥ2 は、反応（１）及び（２）のため
の夫々生成エンタルピーである。）である。本発明の選
択的酸化を達成するためには、酸化剤（好ましくは
Ｏ2 ）及び還元剤（好ましくはＨ2 ）の組合せを用いる
のが好ましい。Ｍ2 を余り酸化することなく、Ｍ1 の選
択的酸化を成功させるのに必要な最小の条件は、反応
（１）が反応（２）に比較して都合がよいことである。
換言すれば、Ｅ1 がＥ2 より小さいことである。Ｍ1 が
珪素、多結晶質珪素、又は無定形珪素を表し、Ｍ2 がタ
ングステンを表す場合、 Ｓｉ＋Ｏ2 →ＳｉＯ2 −９１１ｋＪ／モル （３） （２／３）Ｗ＋Ｏ2 →（２／３）ＷＯ3 −５６２ｋＪ／モル （４） になる。従って、Ｅ1 はＥ2 より小さい（−９１１ｋＪ
／モル対−５６２ｋＪ／モル）ので、反応（３）の珪素
は、反応（４）のタングステンよりも遥かに一層容易に
酸化される。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の態様は、半導体
基体に形成した電気装置を製造する方法において、前記
半導体基体上に絶縁層を形成し；前記絶縁層の上に珪素
含有構造体を形成し；前記珪素含有構造体上に伝導性構
造体を形成し；そして前記絶縁層、前記珪素含有構造
体、及び前記伝導性構造体へ酸素含有ガス及び別個の水
素含有ガスを導入することにより、前記絶縁層及び前記
珪素含有構造体の一部分を、前記伝導性構造体を実質的
に酸化しないように維持しながら酸化する、ことからな
る製造方法にある。電気装置は、記憶装置、キャパシ
タ、トランジスタ、論理装置、デジタル信号プロセッサ
ー、マイクロプロセッサー、それらの任意の組合である
のが好ましい。酸素含有ガスは、Ｏ2 、Ｎ2 Ｏ、Ｃ
Ｏ2 、Ｈ2 Ｏ、及びそれらの任意の組合せからなる群か
ら選択されたガスからなり、水素含有ガスは、Ｈ2 又は
重水素からなるのが好ましい。絶縁層は酸化珪素からな
るのが好ましく、珪素含有構造体は、単結晶珪素、ドー
プした多結晶質珪素、ドープしてない多結晶質珪素、及
び無定形珪素からなる材料から構成されている。伝導性
構造体は、酸素に敏感な材料からなるのが好ましく、一
層好ましくは、それはタングステン、銅、それらの任意
の組合せからなる群から選択された材料からなる。
基体に形成した電気装置を製造する方法において、前記
半導体基体上に絶縁層を形成し；前記絶縁層の上に珪素
含有構造体を形成し；前記珪素含有構造体上に伝導性構
造体を形成し；そして前記絶縁層、前記珪素含有構造
体、及び前記伝導性構造体へ酸素含有ガス及び別個の水
素含有ガスを導入することにより、前記絶縁層及び前記
珪素含有構造体の一部分を、前記伝導性構造体を実質的
に酸化しないように維持しながら酸化する、ことからな
る製造方法にある。電気装置は、記憶装置、キャパシ
タ、トランジスタ、論理装置、デジタル信号プロセッサ
ー、マイクロプロセッサー、それらの任意の組合である
のが好ましい。酸素含有ガスは、Ｏ2 、Ｎ2 Ｏ、Ｃ
Ｏ2 、Ｈ2 Ｏ、及びそれらの任意の組合せからなる群か
ら選択されたガスからなり、水素含有ガスは、Ｈ2 又は
重水素からなるのが好ましい。絶縁層は酸化珪素からな
るのが好ましく、珪素含有構造体は、単結晶珪素、ドー
プした多結晶質珪素、ドープしてない多結晶質珪素、及
び無定形珪素からなる材料から構成されている。伝導性
構造体は、酸素に敏感な材料からなるのが好ましく、一
層好ましくは、それはタングステン、銅、それらの任意
の組合せからなる群から選択された材料からなる。
【０００８】本発明の別の態様は、第一構成部を、第二
構成部を実質的に酸化しないように保ちながら酸化する
方法において、前記第一及び第二構成部を酸素含有ガス
及び別個の水素含有ガスに曝すことからなる酸化方法に
ある。酸素含有ガスは、Ｏ2、Ｎ2 Ｏ、ＣＯ2 、Ｈ
2 Ｏ、及びそれらの任意の組合せからなる群から選択さ
れたガスからなり、水素含有ガスは、Ｈ2 からなるのが
好ましい。第一構成部は、好ましくは多結晶質珪素、酸
化珪素、又は誘電体材料からなり、第二構成部は、好ま
しくはタングステンからなる。
構成部を実質的に酸化しないように保ちながら酸化する
方法において、前記第一及び第二構成部を酸素含有ガス
及び別個の水素含有ガスに曝すことからなる酸化方法に
ある。酸素含有ガスは、Ｏ2、Ｎ2 Ｏ、ＣＯ2 、Ｈ
2 Ｏ、及びそれらの任意の組合せからなる群から選択さ
れたガスからなり、水素含有ガスは、Ｈ2 からなるのが
好ましい。第一構成部は、好ましくは多結晶質珪素、酸
化珪素、又は誘電体材料からなり、第二構成部は、好ま
しくはタングステンからなる。
【０００９】本発明の別の態様は、下部電極（bottom e
lectrode）と上部電極（top electrode ）との間に誘電
体を有し、半導体基体上に位置するキャパシタを製造す
る方法において、前記半導体基体の上に前記下部電極を
与え；前記下部電極の上に誘電体材料を与え；そして前
記下部電極及び前記誘電体材料を酸素含有ガス及び別個
の水素含有ガスに曝し、前記誘電体材料を酸化し、前記
下部電極を実質的に非酸化状態のままにしておく、諸工
程からなる製造方法にある。酸素含有ガスは、Ｏ2 、Ｎ
2 Ｏ、ＣＯ2 、Ｈ2 Ｏ、及びそれらの任意の組合せから
なる群から選択されたガスからなり、水素含有ガスは、
Ｈ2 からなるのが好ましい。誘電体材料は、酸化物／窒
化物積層体、ＢＳＴ、五酸化タンタル、ＰＺＴ、及びそ
れらの任意の組合せからなる群から選択された材料から
なるのが好ましい。
lectrode）と上部電極（top electrode ）との間に誘電
体を有し、半導体基体上に位置するキャパシタを製造す
る方法において、前記半導体基体の上に前記下部電極を
与え；前記下部電極の上に誘電体材料を与え；そして前
記下部電極及び前記誘電体材料を酸素含有ガス及び別個
の水素含有ガスに曝し、前記誘電体材料を酸化し、前記
下部電極を実質的に非酸化状態のままにしておく、諸工
程からなる製造方法にある。酸素含有ガスは、Ｏ2 、Ｎ
2 Ｏ、ＣＯ2 、Ｈ2 Ｏ、及びそれらの任意の組合せから
なる群から選択されたガスからなり、水素含有ガスは、
Ｈ2 からなるのが好ましい。誘電体材料は、酸化物／窒
化物積層体、ＢＳＴ、五酸化タンタル、ＰＺＴ、及びそ
れらの任意の組合せからなる群から選択された材料から
なるのが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】基本的には、本発明は、珪素（単
結晶、多結晶質、又は無定形珪素）のような選択材料
を、他の材料（タングステン又は窒化タングステン構造
体のようなもの）をあまり酸化することなく、酸化する
方法を含む。本発明の一つの態様として、酸化は、水素
ガス及び酸素ガスを半導体ウェーハが入っている室中へ
導入し、ウェーハ及び（又は）その室を加熱することに
より行う。しかし、酸素ガスと共に水素ガスを導入する
ことは爆発し易くなることに注意されたい。
結晶、多結晶質、又は無定形珪素）のような選択材料
を、他の材料（タングステン又は窒化タングステン構造
体のようなもの）をあまり酸化することなく、酸化する
方法を含む。本発明の一つの態様として、酸化は、水素
ガス及び酸素ガスを半導体ウェーハが入っている室中へ
導入し、ウェーハ及び（又は）その室を加熱することに
より行う。しかし、酸素ガスと共に水素ガスを導入する
ことは爆発し易くなることに注意されたい。
【００１１】酸素及び水素ガスを用いて希望の構造体
を、他の構造体（好ましくは耐火金属）を非酸化状態に
維持しながら安全に酸化するために、系の圧力は次の反
応が行われる中でその安全限界を越えるべきではない： ２Ｈ2 ＋Ｏ2 →２Ｈ2 Ｏ＋Ｅ （５） （式中、Ｅはこの反応によって発生するエンタルピーで
ある）。
を、他の構造体（好ましくは耐火金属）を非酸化状態に
維持しながら安全に酸化するために、系の圧力は次の反
応が行われる中でその安全限界を越えるべきではない： ２Ｈ2 ＋Ｏ2 →２Ｈ2 Ｏ＋Ｅ （５） （式中、Ｅはこの反応によって発生するエンタルピーで
ある）。
【００１２】系／室を反応（５）が行われる前に先ずＨ
2 及びＯ2 で満たすならば、系の最終圧力は次の式によ
り与えられる：
2 及びＯ2 で満たすならば、系の最終圧力は次の式によ
り与えられる：
【００１３】
【数１】
【００１４】式中、Ｔ＝Ｅ／（得られるガス系の熱容
量）、Ｐは最終圧力、Ｐ0 は系の最初の圧力、Ｔ0 は最
初の温度であり、熱容量はＯ2 対Ｈ2 比の関数（これは
温度に無関係であると仮定する）である。例えば、Ｏ2
をＨ2 中に入れた（比１：１０の）一定体積の混合物を
用い、初期圧力２００トールで、５００℃で開始して、
系の最終圧力〔式（１）を用いる〕は約６００トールで
あり、それは大気の圧力よりも小さい。従って、この方
法は安全である。
量）、Ｐは最終圧力、Ｐ0 は系の最初の圧力、Ｔ0 は最
初の温度であり、熱容量はＯ2 対Ｈ2 比の関数（これは
温度に無関係であると仮定する）である。例えば、Ｏ2
をＨ2 中に入れた（比１：１０の）一定体積の混合物を
用い、初期圧力２００トールで、５００℃で開始して、
系の最終圧力〔式（１）を用いる〕は約６００トールで
あり、それは大気の圧力よりも小さい。従って、この方
法は安全である。
【００１５】Ｈ2 及びＯ2 が系中へ導入されて反応
（５）が起きる場合、その反応は室の体積のほんの一部
分でしか起きない。これを行うことにより、その方法の
安全性が改善され、プロセス・ウインドウ（process wi
ndow）を大きくすることができる。なぜなら、反応が処
理室の全体積の一部分でしか行われず、それによって体
積の残りを膨張のために利用できるように残しておくこ
とができるからである。この場合、全室をガスが満たし
てからガスが引火する代わりに、ガスが室中へ入りなが
ら反応（５）が連続的に起きる。
（５）が起きる場合、その反応は室の体積のほんの一部
分でしか起きない。これを行うことにより、その方法の
安全性が改善され、プロセス・ウインドウ（process wi
ndow）を大きくすることができる。なぜなら、反応が処
理室の全体積の一部分でしか行われず、それによって体
積の残りを膨張のために利用できるように残しておくこ
とができるからである。この場合、全室をガスが満たし
てからガスが引火する代わりに、ガスが室中へ入りなが
ら反応（５）が連続的に起きる。
【００１６】この方法の変形として、反応を低圧で開始
させ、反応が始まったらその圧力を増大する。別の変形
として、一方のガス（例えば、Ｏ2 ）の濃度を低くして
反応を開始し、反応が始まったならばその濃度を増大し
て行う。
させ、反応が始まったらその圧力を増大する。別の変形
として、一方のガス（例えば、Ｏ2 ）の濃度を低くして
反応を開始し、反応が始まったならばその濃度を増大し
て行う。
【００１７】図１及び２は、本発明の方法を用いて形成
したトランジスタを例示する。ゲート絶縁層１０４（好
ましくは酸化物層、一層好ましくはＳｉＯ2 ）を形成し
た後、半導体層（好ましくはその場でドープした、又は
外でドープした、又はドープしてないポリシリコン）を
形成する（好ましくは化学蒸着により蒸着する）次に、
金属層を形成する（好ましくは蒸着する）。金属層は窒
化物層（好ましくは耐火金属及び窒素からなり、一層好
ましくは窒化タングステンからなる）上に形成した耐火
金属（好ましくはタングステン、コバルト、アルミニウ
ム、又はチタン）からなるのが好ましい。その次に、窒
化物層（好ましくは珪素と窒化物からなり、一層好まし
くはＳｉ4 Ｎ3 からなる）の形成を行う。
したトランジスタを例示する。ゲート絶縁層１０４（好
ましくは酸化物層、一層好ましくはＳｉＯ2 ）を形成し
た後、半導体層（好ましくはその場でドープした、又は
外でドープした、又はドープしてないポリシリコン）を
形成する（好ましくは化学蒸着により蒸着する）次に、
金属層を形成する（好ましくは蒸着する）。金属層は窒
化物層（好ましくは耐火金属及び窒素からなり、一層好
ましくは窒化タングステンからなる）上に形成した耐火
金属（好ましくはタングステン、コバルト、アルミニウ
ム、又はチタン）からなるのが好ましい。その次に、窒
化物層（好ましくは珪素と窒化物からなり、一層好まし
くはＳｉ4 Ｎ3 からなる）の形成を行う。
【００１８】次に、これらの層をエッチングし、ゲート
構造体１２０（好ましくは、ポリシリコン構造体１０
８、窒化タングステン構造体１１０、タングステン構造
体１１２、及び窒化珪素構造体１１４からなる）を形成
する。このエッチング工程は反応性イオンエッチング
（ＲＩＥ）により行うのが好ましいが、それはどのよう
な標準的処理工程を用いて行なってもよい。このエッチ
ング工程、特にＲＩＥを用いた時のその工程の一つの欠
点は、１０６の位置でゲート誘電体を劣化することがあ
ることである。もし未処理のままにしておくと、これは
装置の漏洩を増大し、ゲート酸化物の完全性（ＧＯＩ）
を低下し、それにより装置を機能不全にするか又は損傷
することがある。従来の酸化方法を用いて、ゲート絶縁
層１０４の損傷部分を、ポリシリコン構造体１０８の表
面１１６及び金属構造体１１０及び１１２の表面１１８
の酸化と共に再酸化する。実際には、それは金属構造体
１１０及び１１２を完全に酸化することさえある。これ
は装置をひどく劣化することになる。なぜなら、得られ
た構造体（層１１０及び１１２を含む）の伝導度が金属
の酸化のため（特に金属がタングステンの場合）著しく
低下するからである。金属構造体１１０及び１１２の酸
化は剥離も起こすことがある。本発明の方法は、金属構
造体１１２（好ましくはＷ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、又はＡ
ｌからなる）及び金属窒化物構造体１１０（好ましくは
窒化物及び耐火金属、例えば、Ｗ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、
又はＡｌからなり、一層好ましくは窒化タングステンか
らなる）を実質的に酸化しないようにしながら、層１０
４の再酸化及び珪素含有構造体１０８の酸化を可能にす
る。このことは図２に示されている。この場合、領域２
０８は領域１０８と同等であり、領域２１０は領域１１
０及び１１２と同等であり、領域２１４は領域１１４と
同等であり、領域２１６は領域２０８の横に形成された
酸化物領域を例示している。
構造体１２０（好ましくは、ポリシリコン構造体１０
８、窒化タングステン構造体１１０、タングステン構造
体１１２、及び窒化珪素構造体１１４からなる）を形成
する。このエッチング工程は反応性イオンエッチング
（ＲＩＥ）により行うのが好ましいが、それはどのよう
な標準的処理工程を用いて行なってもよい。このエッチ
ング工程、特にＲＩＥを用いた時のその工程の一つの欠
点は、１０６の位置でゲート誘電体を劣化することがあ
ることである。もし未処理のままにしておくと、これは
装置の漏洩を増大し、ゲート酸化物の完全性（ＧＯＩ）
を低下し、それにより装置を機能不全にするか又は損傷
することがある。従来の酸化方法を用いて、ゲート絶縁
層１０４の損傷部分を、ポリシリコン構造体１０８の表
面１１６及び金属構造体１１０及び１１２の表面１１８
の酸化と共に再酸化する。実際には、それは金属構造体
１１０及び１１２を完全に酸化することさえある。これ
は装置をひどく劣化することになる。なぜなら、得られ
た構造体（層１１０及び１１２を含む）の伝導度が金属
の酸化のため（特に金属がタングステンの場合）著しく
低下するからである。金属構造体１１０及び１１２の酸
化は剥離も起こすことがある。本発明の方法は、金属構
造体１１２（好ましくはＷ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、又はＡ
ｌからなる）及び金属窒化物構造体１１０（好ましくは
窒化物及び耐火金属、例えば、Ｗ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、
又はＡｌからなり、一層好ましくは窒化タングステンか
らなる）を実質的に酸化しないようにしながら、層１０
４の再酸化及び珪素含有構造体１０８の酸化を可能にす
る。このことは図２に示されている。この場合、領域２
０８は領域１０８と同等であり、領域２１０は領域１１
０及び１１２と同等であり、領域２１４は領域１１４と
同等であり、領域２１６は領域２０８の横に形成された
酸化物領域を例示している。
【００１９】本発明の好ましい態様として、この酸化工
程は、ウェーハが与えられた室中へ、約１２％のＯ2 及
びＨ2 を与えることにより達成される。室内の圧力は約
１００トールであるのが好ましくは、温度は約１０００
℃である。この態様を約６０〜８０秒（好ましくは７０
秒）の間用いると、裸の珪素及び薄い酸化珪素の上に約
３ｎｍの酸化物を形成させる結果になり、それはポリシ
リコン構造体上に約６〜１０ｎｍの酸化物を成長させる
結果になる。これらの特定の条件が好ましいが、金属又
は金属窒化物構造体を実質的に酸化することなく、珪素
又は酸化珪素構造体の酸化が達成される限り、温度、圧
力、時間、及び［酸素の量］対［水素の量］を、多かれ
少なかれ酸化物フイルムを成長させるように変化させる
ことができる。
程は、ウェーハが与えられた室中へ、約１２％のＯ2 及
びＨ2 を与えることにより達成される。室内の圧力は約
１００トールであるのが好ましくは、温度は約１０００
℃である。この態様を約６０〜８０秒（好ましくは７０
秒）の間用いると、裸の珪素及び薄い酸化珪素の上に約
３ｎｍの酸化物を形成させる結果になり、それはポリシ
リコン構造体上に約６〜１０ｎｍの酸化物を成長させる
結果になる。これらの特定の条件が好ましいが、金属又
は金属窒化物構造体を実質的に酸化することなく、珪素
又は酸化珪素構造体の酸化が達成される限り、温度、圧
力、時間、及び［酸素の量］対［水素の量］を、多かれ
少なかれ酸化物フイルムを成長させるように変化させる
ことができる。
【００２０】本発明のこの態様は、次の条件下でタング
ステンを存在させて珪素構造体を選択的に酸化するよう
に実施するのが好ましい：周囲温度は３００〜１２００
℃である；圧力は約１トール〜１０気圧である；酸化剤
対還元剤の比（例えば、夫々Ｏ2 対Ｈ2 比）は、約０．
１％対９９．９％である；時間は約１秒〜１０時間であ
る。
ステンを存在させて珪素構造体を選択的に酸化するよう
に実施するのが好ましい：周囲温度は３００〜１２００
℃である；圧力は約１トール〜１０気圧である；酸化剤
対還元剤の比（例えば、夫々Ｏ2 対Ｈ2 比）は、約０．
１％対９９．９％である；時間は約１秒〜１０時間であ
る。
【００２１】本発明の別の態様として、電子装置（例え
ば、ＤＲＡＭの記憶セル）を開発する時に、特定の材料
（例えば、Ｔａ2 Ｏ5 又はＢＳＴ）を、存在する他の材
料（例えば、記憶セルの電極を作るのに用いることがあ
る、銅、タングステン、白金、又は他の耐火金属、又は
伝導性構造体）を酸化することなく、選択的に酸化する
のに水素と酸素の混合物（又はＮ2 Ｏ及びＨ2 、Ｎ
2 Ｏ、Ｈ2 及びＮ2 、Ｈ2Ｏ及びＨ2 、又はＣＯ2 及び
Ｈ2 ）を用いることができる。本発明のこの態様の選択
的酸化方法は、キャパシタ誘電体を酸化するのにＯ2 及
びＨ2 雰囲気を用いることにより達成することができ
る。この態様は、比較的低い周囲圧力を用いた迅速な熱
的処理工程として行うのが好ましいが、それは多くのや
り方で実施することができる。この方法の利点は、一層
少ない熱的経費（好ましくは必要な温度は約４００〜１
０００℃である）を用いて実施することができること、
及び他の構成部（例えば、タングステン、白金、銅、又
は他の同様な材料）を実質的に酸化しないように維持し
ながら、キャパシタ誘電体を酸化するように用いること
ができることである。
ば、ＤＲＡＭの記憶セル）を開発する時に、特定の材料
（例えば、Ｔａ2 Ｏ5 又はＢＳＴ）を、存在する他の材
料（例えば、記憶セルの電極を作るのに用いることがあ
る、銅、タングステン、白金、又は他の耐火金属、又は
伝導性構造体）を酸化することなく、選択的に酸化する
のに水素と酸素の混合物（又はＮ2 Ｏ及びＨ2 、Ｎ
2 Ｏ、Ｈ2 及びＮ2 、Ｈ2Ｏ及びＨ2 、又はＣＯ2 及び
Ｈ2 ）を用いることができる。本発明のこの態様の選択
的酸化方法は、キャパシタ誘電体を酸化するのにＯ2 及
びＨ2 雰囲気を用いることにより達成することができ
る。この態様は、比較的低い周囲圧力を用いた迅速な熱
的処理工程として行うのが好ましいが、それは多くのや
り方で実施することができる。この方法の利点は、一層
少ない熱的経費（好ましくは必要な温度は約４００〜１
０００℃である）を用いて実施することができること、
及び他の構成部（例えば、タングステン、白金、銅、又
は他の同様な材料）を実質的に酸化しないように維持し
ながら、キャパシタ誘電体を酸化するように用いること
ができることである。
【００２２】本発明のこの態様は、次の条件下で実施す
るのが好ましい：周囲温度は３００〜１２００℃であ
る；圧力は約１トール〜１０気圧である；酸化剤対還元
剤の比（例えば、夫々Ｏ2 対Ｈ2 比）は、約０．１％対
９９．９％である；時間は約１秒〜１０時間である。
るのが好ましい：周囲温度は３００〜１２００℃であ
る；圧力は約１トール〜１０気圧である；酸化剤対還元
剤の比（例えば、夫々Ｏ2 対Ｈ2 比）は、約０．１％対
９９．９％である；時間は約１秒〜１０時間である。
【００２３】図３は、本発明の方法を用いて製造した記
憶セルを例示する。本発明の記憶セルは、ビット線の上
又は下に形成することができ、それは「クラウン・セル
（crown cell）」又は平面セルとして形成することがで
き、それは凹凸状のポリシリコン又は半球状粒子ポリシ
リコンから形成されていてもいなくてもよい。図３の記
憶セルは、基体３０２、中間層誘電体３０４、伝導性プ
ラグ３０６（好ましくはドープした単結晶又は多結晶質
シリコンからなる）、下部電極ベース３１０、直立部分
３１２、誘電体層３１４、及び上部電極３１６からな
る。基本的には本発明の方法は誘電体３１４を形成し且
つ（又は）下部電極３１０及び３１２の酸化を防ぐのに
用いることができる。特に、伝導性プラグ３０６及び電
極３１０及び３１２がタングステンから形成されている
場合、そして誘電体材料が酸素含有雰囲気中で高温アニ
ールを必要とする場合（例えば、Ｔａ2 Ｏ5 及びＢＳＴ
が必要とする）、本発明は、これらの構成部の酸化を防
ぐのに用いることができる。好ましくは、これは次の条
件を用いて達成される：周囲温度は３００〜１２００℃
である；圧力は約１トール〜１０気圧である；酸化剤対
還元剤の比（例えば、夫々Ｏ2 対Ｈ2 比）は、約０．１
％対９９．９％である；時間は約１秒〜１０時間であ
る。
憶セルを例示する。本発明の記憶セルは、ビット線の上
又は下に形成することができ、それは「クラウン・セル
（crown cell）」又は平面セルとして形成することがで
き、それは凹凸状のポリシリコン又は半球状粒子ポリシ
リコンから形成されていてもいなくてもよい。図３の記
憶セルは、基体３０２、中間層誘電体３０４、伝導性プ
ラグ３０６（好ましくはドープした単結晶又は多結晶質
シリコンからなる）、下部電極ベース３１０、直立部分
３１２、誘電体層３１４、及び上部電極３１６からな
る。基本的には本発明の方法は誘電体３１４を形成し且
つ（又は）下部電極３１０及び３１２の酸化を防ぐのに
用いることができる。特に、伝導性プラグ３０６及び電
極３１０及び３１２がタングステンから形成されている
場合、そして誘電体材料が酸素含有雰囲気中で高温アニ
ールを必要とする場合（例えば、Ｔａ2 Ｏ5 及びＢＳＴ
が必要とする）、本発明は、これらの構成部の酸化を防
ぐのに用いることができる。好ましくは、これは次の条
件を用いて達成される：周囲温度は３００〜１２００℃
である；圧力は約１トール〜１０気圧である；酸化剤対
還元剤の比（例えば、夫々Ｏ2 対Ｈ2 比）は、約０．１
％対９９．９％である；時間は約１秒〜１０時間であ
る。
【００２４】別の態様では、本発明をキャパシタ誘電体
３１４を形成するか、又はキャパシタ誘電体を再酸化
し、その性質を向上させるのに用いることができる。誘
電体３１４は、ウェーハをＨ2 とＯ2 、又はＨ2 とＮ2
Ｏの混合物に曝すことにより形成又は再酸化するのが好
ましい。これは次の条件を用いて達成するのが好まし
い：周囲温度は３００〜１２００℃である；圧力は約１
トール〜１０気圧である；酸化剤対還元剤の比（例え
ば、夫々Ｏ2 対Ｈ2 比）は、約０．１％対９９．９％で
ある；時間は約１秒〜１０時間である。
３１４を形成するか、又はキャパシタ誘電体を再酸化
し、その性質を向上させるのに用いることができる。誘
電体３１４は、ウェーハをＨ2 とＯ2 、又はＨ2 とＮ2
Ｏの混合物に曝すことにより形成又は再酸化するのが好
ましい。これは次の条件を用いて達成するのが好まし
い：周囲温度は３００〜１２００℃である；圧力は約１
トール〜１０気圧である；酸化剤対還元剤の比（例え
ば、夫々Ｏ2 対Ｈ2 比）は、約０．１％対９９．９％で
ある；時間は約１秒〜１０時間である。
【００２５】図４は、［約６０ｎｍの厚さを持ち、本発
明の酸化工程にかけたタングステン層の相対的面積抵抗
率］対［Ｏ2 ／Ｈ2 混合物の％］を例示するグラフであ
る。圧力は、約１０００℃で約１００トールである。点
４０２及び４０４は、Ｏ2 ／Ｈ2 混合物が１０％以下で
ある場合、本発明の酸化工程にかけたタングステン層の
面積抵抗率が、酸化工程にかけなかったタングステン層
と同じ面積抵抗率を有することを例示している。点４０
６は、Ｏ2 ／Ｈ2 混合物が約２０％の場合、本発明の酸
化工程にかけたタングステン層の面積抵抗率が、未処理
タングステン層の面積抵抗率よりも約２０％高い面積抵
抗率を有することを例示している。
明の酸化工程にかけたタングステン層の相対的面積抵抗
率］対［Ｏ2 ／Ｈ2 混合物の％］を例示するグラフであ
る。圧力は、約１０００℃で約１００トールである。点
４０２及び４０４は、Ｏ2 ／Ｈ2 混合物が１０％以下で
ある場合、本発明の酸化工程にかけたタングステン層の
面積抵抗率が、酸化工程にかけなかったタングステン層
と同じ面積抵抗率を有することを例示している。点４０
６は、Ｏ2 ／Ｈ2 混合物が約２０％の場合、本発明の酸
化工程にかけたタングステン層の面積抵抗率が、未処理
タングステン層の面積抵抗率よりも約２０％高い面積抵
抗率を有することを例示している。
【００２６】本発明を、Ｏ2 及びＨ2 の混合物である酸
化剤に関連して記述してきたが、多くの異なった酸化剤
も、それらが珪素のような選択された材料を、耐火金属
及びそれらの対応する窒化物（例えば、タングステン及
び窒化タングステン）のような他の材料を認め得る程酸
化することなく酸化する限り、用いることができる。例
えば、Ｎ2 Ｏ及びＨ2 、又は次のもの：ＮＯ及びＨ2 ；
又はＯ2 及びＣＯ；のいずれでも用いることができる。
特に、酸化剤と還元剤との組合せであるのがよい。
化剤に関連して記述してきたが、多くの異なった酸化剤
も、それらが珪素のような選択された材料を、耐火金属
及びそれらの対応する窒化物（例えば、タングステン及
び窒化タングステン）のような他の材料を認め得る程酸
化することなく酸化する限り、用いることができる。例
えば、Ｎ2 Ｏ及びＨ2 、又は次のもの：ＮＯ及びＨ2 ；
又はＯ2 及びＣＯ；のいずれでも用いることができる。
特に、酸化剤と還元剤との組合せであるのがよい。
【００２７】本発明の特別な態様をここに記載してきた
が、それらは本発明の範囲を限定するものと見做すべき
ではない。本発明の多くの態様は、明細書の方法論を考
慮することにより、当業者には明らかになるであろう。
本発明の範囲は特許請求の範囲によってのみ限定される
ものである。
が、それらは本発明の範囲を限定するものと見做すべき
ではない。本発明の多くの態様は、明細書の方法論を考
慮することにより、当業者には明らかになるであろう。
本発明の範囲は特許請求の範囲によってのみ限定される
ものである。
【００２８】以上の説明に関して更に以下の項を開示す
る。 （１） 半導体基体に形成された電気装置を製造する方
法において、前記半導体基体上に絶縁層を形成し、前記
絶縁層の上に珪素含有構造体を形成し、前記珪素含有構
造体上に伝導性構造体を形成し、次いで前記絶縁層、前
記珪素含有構造体、及び前記伝導性構造体へ酸素含有ガ
ス及び別個の水素含有ガスを導入することにより、前記
伝導性構造体を実質的に酸化しないように維持しなが
ら、前記絶縁層及び前記珪素含有構造体の一部分を酸化
する、ことからなる上記製造方法。 （２） 電気装置が、記憶装置、キャパシタ、トランジ
スタ、論理装置、デジタル信号プロセッサー、マイクロ
プロセッサー、それらの任意の組合せからなる群から選
択する、第１項記載の方法。 （３） 酸素含有ガスが、Ｏ2 、Ｎ2 Ｏ、ＣＯ2 、Ｈ2
Ｏ、及びそれらの任意の組合せからなる群から選択され
たガスからなる、第１項記載の方法。 （４） 水素含有ガスが、Ｈ2 又は重水素からなる、第
１項記載の方法。 （５） 絶縁層が酸化珪素からなる、第１項記載の方
法。 （６） 珪素含有構造体が、単結晶珪素、ドープされた
多結晶質珪素、ドープされてない多結晶質珪素、及び無
定形珪素からなる材料から構成されている、第１項記載
の方法。 （７） 伝導性構造体が、酸素に敏感な材料からなる、
第１項記載の方法。 （８） 伝導性構造体が、タングステン、銅、それらの
あらゆる組合せからなる群から選択された材料からな
る、第１項記載の方法。 （９） 第二構成部を実質的に酸化しないように保ちな
がら、第一構成部を酸化する方法において、前記第一及
び第二構成部を酸素含有ガス及び別個の水素含有ガスに
曝すことからなる酸化方法。 （１０） 酸素含有ガスが、Ｏ2 、Ｎ2 Ｏ、ＣＯ2 、Ｈ
2 Ｏ、及びそれらの任意の組合せからなる群から選択さ
れたガスからなる、第９項記載の方法。 （１１） 水素含有ガスが、Ｈ2 からなる、第９項記載
の方法。 （１２） 第一構成部が多結晶質珪素からなる、第９項
記載の方法。 （１３） 第一構成部が酸化珪素からなる、第９項記載
の方法。 （１４） 第一構成部が誘電体材料からなる、第９項記
載の方法。 （１５） 第二構成部がタングステンからなる、第９項
記載の方法。 （１６） 下部電極と上部電極との間に誘電体を有し、
半導体基体上に位置するキャパシタを製造する方法にお
いて、前記半導体基体の上に前記下部電極を与え、前記
下部電極の上に誘電体材料を与え、そして前記下部電極
及び前記誘電体材料を酸素含有ガス及び別個の水素含有
ガスに曝し、前記誘電体材料を酸化し、前記下部電極を
実質的に非酸化状態のままにしておく、諸工程からなる
製造方法。 （１７） 酸素含有ガスが、Ｏ2 、Ｎ2 Ｏ、ＣＯ2 、Ｈ
2 Ｏ、及びそれらの任意の組合せからなる群から選択さ
れたガスからなる、第１６項記載の方法。 （１８） 水素含有ガスが、Ｈ2 からなる、第１６項記
載の方法。 （１９） 誘電体材料が、酸化物／窒化物積層体、ＢＳ
Ｔ、五酸化タンタル、ＰＺＴ、及びそれらの任意の組合
せからなる群から選択された材料からなる、第１６項記
載の方法。 （２０） 本発明の一態様は、第一構成部（図１の構成
部１０８及び（又は）構成部１０４、及び図３の構成部
３１４）を、第二構成部（図１の構成部１１０及び１１
２、及び図３の構成部３１０及び３１２）を実質的に酸
化しないように維持しながら、酸化する方法において、
第一及び第二構成部を、酸素含有ガス及び別個の水素含
有ガスに曝すことからなる方法にある。好ましくは、酸
素含有ガスは、Ｏ2 、Ｎ2 Ｏ、ＣＯ2 、Ｈ2 Ｏ、及びそ
れらの組合せからなる群から選択したガスからなり、水
素含有ガスはＨ2 からなる。第一構成部は多結晶質珪
素、酸化珪素、又は誘電体材料からなるのが好ましく、
第二構成部はタングステンからなるのが好ましい。
る。 （１） 半導体基体に形成された電気装置を製造する方
法において、前記半導体基体上に絶縁層を形成し、前記
絶縁層の上に珪素含有構造体を形成し、前記珪素含有構
造体上に伝導性構造体を形成し、次いで前記絶縁層、前
記珪素含有構造体、及び前記伝導性構造体へ酸素含有ガ
ス及び別個の水素含有ガスを導入することにより、前記
伝導性構造体を実質的に酸化しないように維持しなが
ら、前記絶縁層及び前記珪素含有構造体の一部分を酸化
する、ことからなる上記製造方法。 （２） 電気装置が、記憶装置、キャパシタ、トランジ
スタ、論理装置、デジタル信号プロセッサー、マイクロ
プロセッサー、それらの任意の組合せからなる群から選
択する、第１項記載の方法。 （３） 酸素含有ガスが、Ｏ2 、Ｎ2 Ｏ、ＣＯ2 、Ｈ2
Ｏ、及びそれらの任意の組合せからなる群から選択され
たガスからなる、第１項記載の方法。 （４） 水素含有ガスが、Ｈ2 又は重水素からなる、第
１項記載の方法。 （５） 絶縁層が酸化珪素からなる、第１項記載の方
法。 （６） 珪素含有構造体が、単結晶珪素、ドープされた
多結晶質珪素、ドープされてない多結晶質珪素、及び無
定形珪素からなる材料から構成されている、第１項記載
の方法。 （７） 伝導性構造体が、酸素に敏感な材料からなる、
第１項記載の方法。 （８） 伝導性構造体が、タングステン、銅、それらの
あらゆる組合せからなる群から選択された材料からな
る、第１項記載の方法。 （９） 第二構成部を実質的に酸化しないように保ちな
がら、第一構成部を酸化する方法において、前記第一及
び第二構成部を酸素含有ガス及び別個の水素含有ガスに
曝すことからなる酸化方法。 （１０） 酸素含有ガスが、Ｏ2 、Ｎ2 Ｏ、ＣＯ2 、Ｈ
2 Ｏ、及びそれらの任意の組合せからなる群から選択さ
れたガスからなる、第９項記載の方法。 （１１） 水素含有ガスが、Ｈ2 からなる、第９項記載
の方法。 （１２） 第一構成部が多結晶質珪素からなる、第９項
記載の方法。 （１３） 第一構成部が酸化珪素からなる、第９項記載
の方法。 （１４） 第一構成部が誘電体材料からなる、第９項記
載の方法。 （１５） 第二構成部がタングステンからなる、第９項
記載の方法。 （１６） 下部電極と上部電極との間に誘電体を有し、
半導体基体上に位置するキャパシタを製造する方法にお
いて、前記半導体基体の上に前記下部電極を与え、前記
下部電極の上に誘電体材料を与え、そして前記下部電極
及び前記誘電体材料を酸素含有ガス及び別個の水素含有
ガスに曝し、前記誘電体材料を酸化し、前記下部電極を
実質的に非酸化状態のままにしておく、諸工程からなる
製造方法。 （１７） 酸素含有ガスが、Ｏ2 、Ｎ2 Ｏ、ＣＯ2 、Ｈ
2 Ｏ、及びそれらの任意の組合せからなる群から選択さ
れたガスからなる、第１６項記載の方法。 （１８） 水素含有ガスが、Ｈ2 からなる、第１６項記
載の方法。 （１９） 誘電体材料が、酸化物／窒化物積層体、ＢＳ
Ｔ、五酸化タンタル、ＰＺＴ、及びそれらの任意の組合
せからなる群から選択された材料からなる、第１６項記
載の方法。 （２０） 本発明の一態様は、第一構成部（図１の構成
部１０８及び（又は）構成部１０４、及び図３の構成部
３１４）を、第二構成部（図１の構成部１１０及び１１
２、及び図３の構成部３１０及び３１２）を実質的に酸
化しないように維持しながら、酸化する方法において、
第一及び第二構成部を、酸素含有ガス及び別個の水素含
有ガスに曝すことからなる方法にある。好ましくは、酸
素含有ガスは、Ｏ2 、Ｎ2 Ｏ、ＣＯ2 、Ｈ2 Ｏ、及びそ
れらの組合せからなる群から選択したガスからなり、水
素含有ガスはＨ2 からなる。第一構成部は多結晶質珪
素、酸化珪素、又は誘電体材料からなるのが好ましく、
第二構成部はタングステンからなるのが好ましい。
【図１】本発明の態様の方法を用いて形成した装置の断
面図である。
面図である。
【図２】本発明の方法を用いて形成した装置の各層の粒
子構造を示すＴＥＭ写真である。図２の写真は図１のも
のと同じ装置を例示している。
子構造を示すＴＥＭ写真である。図２の写真は図１のも
のと同じ装置を例示している。
【図３】本発明の別の態様の方法を用いて形成した記憶
セルの断面図である。
セルの断面図である。
【図４】［約６０ｎｍの厚さを持ち、本発明の酸化工程
にかけたタングステン層の相対的面積抵抗率］対［Ｏ2
／Ｈ2 混合物の％］を例示するグラフである。
にかけたタングステン層の相対的面積抵抗率］対［Ｏ2
／Ｈ2 混合物の％］を例示するグラフである。
１０４ ゲート絶縁層 １０８ ポリシリコン構造体 １１０ 窒化タングステン構造体 １１２ タングステン構造体 １１４ 窒化珪素構造体 １１６ 表面 １１８ 表面 １２０ ゲート構造体 ３０２ 基体 ３０４ 中間層誘電体 ３０６ 伝導性プラグ ３１０ 下部電極 ３１２ 直立部分 ３１４ 誘電体層 ３１６ 上部電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 29/78 Ｈ０１Ｌ 29/78 ３０１Ｇ (72)発明者 丹生谷 貴行 追って補充します (72)発明者 ソング シー．パーク アメリカ合衆国 テキサス州プラノ，ロー リング ヒルズ ドライブ 3904
Claims (1)
- 【請求項１】 半導体基体に形成された電気装置を製造
する方法において、 前記半導体基体上に絶縁層を形成し、 前記絶縁層の上に珪素含有構造体を形成し、 前記珪素含有構造体上に伝導性構造体を形成し、そして
前記絶縁層、前記珪素含有構造体、及び前記伝導性構造
体へ酸素含有ガス及び別個の水素含有ガスを導入するこ
とにより、前記伝導性構造体を実質的に酸化しないよう
に維持しながら、前記絶縁層及び前記珪素含有構造体の
一部分を酸化する、ことからなる上記製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US6182797P | 1997-10-14 | 1997-10-14 | |
| US061827 | 1997-10-14 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11238702A true JPH11238702A (ja) | 1999-08-31 |
Family
ID=22038390
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10292302A Pending JPH11238702A (ja) | 1997-10-14 | 1998-10-14 | 半導体装置製造のための選択的酸化 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (2) | EP2063464B1 (ja) |
| JP (1) | JPH11238702A (ja) |
| DE (1) | DE69840861D1 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002151502A (ja) * | 2000-10-31 | 2002-05-24 | Applied Materials Inc | 酸化膜形成方法及び装置並びに基体生産物 |
| JP2005277386A (ja) * | 2004-02-25 | 2005-10-06 | Tokyo Electron Ltd | 被処理体の酸化方法、酸化装置及び記憶媒体 |
| JP2009158918A (ja) * | 2007-09-24 | 2009-07-16 | Applied Materials Inc | 選択的酸化プロセスの酸化物成長速度の改良方法 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6534401B2 (en) * | 2000-04-27 | 2003-03-18 | Applied Materials, Inc. | Method for selectively oxidizing a silicon/metal composite film stack |
| US6638877B2 (en) * | 2000-11-03 | 2003-10-28 | Texas Instruments Incorporated | Ultra-thin SiO2using N2O as the oxidant |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59132136A (ja) * | 1983-01-19 | 1984-07-30 | Hitachi Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPS609166A (ja) * | 1983-06-29 | 1985-01-18 | Hitachi Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPS60134441A (ja) * | 1983-12-23 | 1985-07-17 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
| JPS60250630A (ja) * | 1984-05-28 | 1985-12-11 | Hitachi Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPH04328862A (ja) * | 1991-04-30 | 1992-11-17 | Hitachi Ltd | 半導体集積回路装置の製造方法 |
| US5257926A (en) * | 1991-12-17 | 1993-11-02 | Gideon Drimer | Fast, safe, pyrogenic external torch assembly |
| JP3207943B2 (ja) * | 1992-11-17 | 2001-09-10 | 忠弘 大見 | 低温酸化膜形成装置および低温酸化膜形成方法 |
| JPH0766408A (ja) * | 1993-08-31 | 1995-03-10 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
-
1998
- 1998-10-13 EP EP09153586.4A patent/EP2063464B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-10-13 DE DE69840861T patent/DE69840861D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1998-10-13 EP EP98308341A patent/EP0910119B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-10-14 JP JP10292302A patent/JPH11238702A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002151502A (ja) * | 2000-10-31 | 2002-05-24 | Applied Materials Inc | 酸化膜形成方法及び装置並びに基体生産物 |
| JP2005277386A (ja) * | 2004-02-25 | 2005-10-06 | Tokyo Electron Ltd | 被処理体の酸化方法、酸化装置及び記憶媒体 |
| JP4706260B2 (ja) * | 2004-02-25 | 2011-06-22 | 東京エレクトロン株式会社 | 被処理体の酸化方法、酸化装置及び記憶媒体 |
| JP2009158918A (ja) * | 2007-09-24 | 2009-07-16 | Applied Materials Inc | 選択的酸化プロセスの酸化物成長速度の改良方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP2063464B1 (en) | 2017-11-29 |
| DE69840861D1 (de) | 2009-07-16 |
| EP0910119A2 (en) | 1999-04-21 |
| EP0910119A3 (en) | 2001-02-07 |
| EP2063464A3 (en) | 2009-06-17 |
| EP0910119B1 (en) | 2009-06-03 |
| EP2063464A2 (en) | 2009-05-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3451943B2 (ja) | 半導体素子のキャパシタ形成方法 | |
| TW452980B (en) | Fabrication process of a semiconductor integrated circuit device | |
| US20060275991A1 (en) | Method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device | |
| JP2006140488A (ja) | ストレージキャパシタの製造方法及びストレージキャパシタ | |
| JP3355236B2 (ja) | 半導体メモリ装置のキャパシタ製造方法 | |
| JPH10223900A (ja) | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 | |
| US6773981B1 (en) | Methods of forming capacitors | |
| JPS6393110A (ja) | 集積回路装置の製造方法 | |
| JP2001274380A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| JP2000138350A (ja) | 半導体記憶装置の製造方法 | |
| JP2003031775A (ja) | プラグの酸化を防止することのできる半導体メモリ素子及びその製造方法 | |
| US6596596B2 (en) | Methods of forming a field effect transistors | |
| JP3523391B2 (ja) | キャパシタおよびその製造方法 | |
| JP3417866B2 (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| JP2003133438A (ja) | 容量素子及びその製造方法並びに半導体装置の製造方法 | |
| TW574754B (en) | Semiconductor integrated circuit device and method of manufacturing the same | |
| US6423593B1 (en) | Semiconductor integrated circuit device and process for manufacturing the same | |
| JPH10340893A (ja) | 電子薄膜材料のエッチング方法 | |
| US6835672B1 (en) | Selective oxidation for semiconductor device fabrication | |
| JPH11238702A (ja) | 半導体装置製造のための選択的酸化 | |
| JP2841056B2 (ja) | 半導体素子のキャパシタの製造方法 | |
| JPH0955478A (ja) | 半導体集積回路の製造方法 | |
| JP3251256B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH07161934A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| JP4162879B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 |