JPS59229871A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPS59229871A JPS59229871A JP10355683A JP10355683A JPS59229871A JP S59229871 A JPS59229871 A JP S59229871A JP 10355683 A JP10355683 A JP 10355683A JP 10355683 A JP10355683 A JP 10355683A JP S59229871 A JPS59229871 A JP S59229871A
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Classifications
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/43—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/49—Metal-insulator-semiconductor electrodes, e.g. gates of MOSFET
- H01L29/51—Insulating materials associated therewith
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- H01L29/513—Insulating materials associated therewith with a compositional variation, e.g. multilayer structures the variation being perpendicular to the channel plane
-
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- H01L29/518—Insulating materials associated therewith the insulating material containing nitrogen, e.g. nitride, oxynitride, nitrogen-doped material
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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】
［発明の技術分野］
この発明は半導体装置に関し、更に詳細には、放射線の
照射によっても動作不安定を生ずる恐れの少ない、改善
されたＭＮＯ８型半導体装置に関するものである。
照射によっても動作不安定を生ずる恐れの少ない、改善
されたＭＮＯ８型半導体装置に関するものである。
［発明の技術的背景］
ＭＯ３構造の素子は一般的にそのＳｉ○、膜中に正に帯
電した可動イオンが存在するとフラットバンド電圧ＶＦ
Ｒが変動して動作不安定に陥ることが知られでいる。
このように５ｉ０２膜中に可動イオンを生じさせる主た
る原因は二つあり、その第一のものはＳｉＯ２膜中に侵
入したアルカリイオンによるものであり、第二の一部の
は５ｉ０２膜に照射されたγ線、Ｘ線、電子線、紫外線
等の放射線によるものであることが解明されでいる。
電した可動イオンが存在するとフラットバンド電圧ＶＦ
Ｒが変動して動作不安定に陥ることが知られでいる。
このように５ｉ０２膜中に可動イオンを生じさせる主た
る原因は二つあり、その第一のものはＳｉＯ２膜中に侵
入したアルカリイオンによるものであり、第二の一部の
は５ｉ０２膜に照射されたγ線、Ｘ線、電子線、紫外線
等の放射線によるものであることが解明されでいる。
そして、これらの二つの原因に易く動作不安定現象のう
ち、ＭＯ８素子に特に悪影響を及ばりものはアルカリイ
オンによるものであったため、従〉１この半導体デバイ
ス製造においでは、主として５ｉ０２膜へのアルカリイ
オンの侵入を防１１−するための対策がとられてきた。
ち、ＭＯ８素子に特に悪影響を及ばりものはアルカリイ
オンによるものであったため、従〉１この半導体デバイ
ス製造においでは、主として５ｉ０２膜へのアルカリイ
オンの侵入を防１１−するための対策がとられてきた。
たとえば、５ｉ０２膜の一部をりん珪酸ガラス欣で買
換することによって５ｈｏ２膜中の可動アルカリイオン
をりん珪酸ガラス膜に固定させるように（１へ成さ−れ
た構造のＭＯ３素子が開発されるー：／ｊ、Ｓｉ□。
換することによって５ｈｏ２膜中の可動アルカリイオン
をりん珪酸ガラス膜に固定させるように（１へ成さ−れ
た構造のＭＯ３素子が開発されるー：／ｊ、Ｓｉ□。
膜形成後の時点において５ｉＯｐ膜中へのアルカリイオ
ンの侵入を防止するためにＳｉＯ３膜のＬに更に窒化シ
リコ”ン膜を積層したいわゆる、ＭＮＯ３構造の素子も
開発されてさた。 これら二種の素子のうち、りん珪酸
ガラス膜を有するしのは従来のＭＯ８半導体装置の主流
となり、また、ＭＮＯ８構造の素子は記憶素子として広
く使用されている。
ンの侵入を防止するためにＳｉＯ３膜のＬに更に窒化シ
リコ”ン膜を積層したいわゆる、ＭＮＯ３構造の素子も
開発されてさた。 これら二種の素子のうち、りん珪酸
ガラス膜を有するしのは従来のＭＯ８半導体装置の主流
となり、また、ＭＮＯ８構造の素子は記憶素子として広
く使用されている。
一方、放射線照射に起因する５ｉ０２膜中の可動イオン
は放射線照射強度が強くない場合には低温アニールによ
ってはと／Ｖど潤滅するため、高強度の放射線照射工程
を含まぬ従来の半導体デバイス製造過程では放射線照射
による影響が工要祝されることは少なかった。
は放射線照射強度が強くない場合には低温アニールによ
ってはと／Ｖど潤滅するため、高強度の放射線照射工程
を含まぬ従来の半導体デバイス製造過程では放射線照射
による影響が工要祝されることは少なかった。
しかしながら、最近では半導体装置の製造工程において
電子ビーム露光やイオン注入及びスパッタエツチング等
のエネルギー強度の大きな放射線照射を含む微細加工プ
ロセスが採用されてきたため、このようなプロセスで形
成されたＭＯ３素子に対しては放射線照射による影響を
軽視することはできなくなっている。
電子ビーム露光やイオン注入及びスパッタエツチング等
のエネルギー強度の大きな放射線照射を含む微細加工プ
ロセスが採用されてきたため、このようなプロセスで形
成されたＭＯ３素子に対しては放射線照射による影響を
軽視することはできなくなっている。
一般に、ＭＯ８横ｊ隻に放射線（Ｘ線、γ線、電子線、
紫外線等）を照射すると、■界面電荷密度Ｎ□のいらぢ
るしい増加に加え−（■Ｃ−■曲線の変形及び照射前後
におけるフラットバンド電圧Ｖ ＦＢのいちぢるしい変
動が観測される。 これら二つの現象は、前記のアルカ
リイオンによる現ｆｆ４と同様に放射線照的にって５ｉ
０２１１４！中に生起した電子−正孔対のうち、正孔が
Ｓ； Ｏ，膜中にトラップされて正の可動イオンとなっ
ｌζために４１−するものと考えられている。 従って
、放射線照、用を受けても５ｉ０２膜中に正の可動イオ
ンを生起させぬためには５ｉ０２膜の上に放射線のｊ６
過を阻止する膜を積層きければよいことになる。 従来
、前記のＭＮＯ３構造にも強度の小ざな放射線に対して
は多少の有効性のあることが４つかってぃｌ〔が、イオ
ン注入等のエネルギー強度の大きな４１用線照割に対し
ては従来のＭ Ｎ ＯＳ ＋７６造は良りｒな耐放射線
特性を示さなかった。
紫外線等）を照射すると、■界面電荷密度Ｎ□のいらぢ
るしい増加に加え−（■Ｃ−■曲線の変形及び照射前後
におけるフラットバンド電圧Ｖ ＦＢのいちぢるしい変
動が観測される。 これら二つの現象は、前記のアルカ
リイオンによる現ｆｆ４と同様に放射線照的にって５ｉ
０２１１４！中に生起した電子−正孔対のうち、正孔が
Ｓ； Ｏ，膜中にトラップされて正の可動イオンとなっ
ｌζために４１−するものと考えられている。 従って
、放射線照、用を受けても５ｉ０２膜中に正の可動イオ
ンを生起させぬためには５ｉ０２膜の上に放射線のｊ６
過を阻止する膜を積層きければよいことになる。 従来
、前記のＭＮＯ３構造にも強度の小ざな放射線に対して
は多少の有効性のあることが４つかってぃｌ〔が、イオ
ン注入等のエネルギー強度の大きな４１用線照割に対し
ては従来のＭ Ｎ ＯＳ ＋７６造は良りｒな耐放射線
特性を示さなかった。
「発明の目的」
この発明の目的は、イオン注入等のエネルギー強度の大
きな放射線照射を学りてｂ動作不安定を生ずる恐れの少
な゛い、改良された半導体装置ａを提供することである
。
きな放射線照射を学りてｂ動作不安定を生ずる恐れの少
な゛い、改良された半導体装置ａを提供することである
。
「発明の概要」
この発明は従来のＭ Ｎ ＯＳ構造に関する研究過程で
なされたものであり、この発明によれば従来のＭＮＯＳ
も′＋１造の欠点を払拭し、強度の大ぎな放射線照射を
受【）ても不安定になる恐れの少ない、改良されノｃ半
導体装置が提供される。 更に詳細には、この発明によ
る半導体装置は、シリコン原子ｍ （ａｔｏｍｉｃ）％
が６０％以上すなわら化学ｍ論比（ストイキオメトす）
５８％よりもｓ１含有量が大ぎい窒化シリ」ンＨｔ、Ｈ
１を右している ＭＮＯ８構造の半導体装置であり、従
来のＭＮＯ８構造の半導体装置よりもすぐれた開放用線
照射特性を有している。
なされたものであり、この発明によれば従来のＭＮＯＳ
も′＋１造の欠点を払拭し、強度の大ぎな放射線照射を
受【）ても不安定になる恐れの少ない、改良されノｃ半
導体装置が提供される。 更に詳細には、この発明によ
る半導体装置は、シリコン原子ｍ （ａｔｏｍｉｃ）％
が６０％以上すなわら化学ｍ論比（ストイキオメトす）
５８％よりもｓ１含有量が大ぎい窒化シリ」ンＨｔ、Ｈ
１を右している ＭＮＯ８構造の半導体装置であり、従
来のＭＮＯ８構造の半導体装置よりもすぐれた開放用線
照射特性を有している。
水発明省はＭＮＯ８構造における耐放射線性を調べるた
めにＩｖｌ Ｎ ＯＳ ４ｉ１３ｔｆｆにお（プる窒化
シリコン膜の８１含右吋・を変えて多くの供試体を作り
、これら供試体に同一条件で電子線を照射した後、各供
試体のフラットバンド電圧変化量を求めたところ、窒化
シリ：１ン膜の組成において化学ｍ論比よ）もＳ ｌ
ｊｊご度が１ａい稈、耐放射線性が向上して安定な素子
が七ノられることが判明した。 ちなみに、従来は窒化
シリコン膜の物理的特性と素子の耐放射線性とが厳密に
検討されたことはなかった。
めにＩｖｌ Ｎ ＯＳ ４ｉ１３ｔｆｆにお（プる窒化
シリコン膜の８１含右吋・を変えて多くの供試体を作り
、これら供試体に同一条件で電子線を照射した後、各供
試体のフラットバンド電圧変化量を求めたところ、窒化
シリ：１ン膜の組成において化学ｍ論比よ）もＳ ｌ
ｊｊご度が１ａい稈、耐放射線性が向上して安定な素子
が七ノられることが判明した。 ちなみに、従来は窒化
シリコン膜の物理的特性と素子の耐放射線性とが厳密に
検討されたことはなかった。
［発明の実施例コ
３ｉ含有率の異なる窒化シリコン膜を有したＭＮＯ８構
造の素子を多数製作し、これらの素子を供試体どして同
一条件で電子線を照射した後、各供試体における単位面
積当りの電子線１’−ズ吊φｅ（ｃｍ−２）とフラット
バンド電圧変化身） ΔＶＦ８との関係を求めたところ
、窒化シリコン膜中のＳｉ含有咋が窒化シリコン膜の化
学ｍ論比（ストイキオメトリ）よりも大きい稈、Δｖ１
．．は小さくなり、特に電子線ドーズ■が人きい稈、ぞ
のＩｌ、Ｉ＋向が強くなることがわっだ。
造の素子を多数製作し、これらの素子を供試体どして同
一条件で電子線を照射した後、各供試体における単位面
積当りの電子線１’−ズ吊φｅ（ｃｍ−２）とフラット
バンド電圧変化身） ΔＶＦ８との関係を求めたところ
、窒化シリコン膜中のＳｉ含有咋が窒化シリコン膜の化
学ｍ論比（ストイキオメトリ）よりも大きい稈、Δｖ１
．．は小さくなり、特に電子線ドーズ■が人きい稈、ぞ
のＩｌ、Ｉ＋向が強くなることがわっだ。
添伺図面はその結果を示したグラフである。
同図において横軸は電子線ドーズＧ）φ。（ｃｍ−’
）であり、縦軸は電子線の照射前後にお【プる各素子の
フラットバンド電圧の差△ｖｐａである。 また、ｎは
各素子の窒化シリコン膜の屈ＩＪｒ ＊であり、［１−
２，０の線Ａは化学ｍ論比のｓｌを含イ」しでいる窒化
シリコン膜の素子の△ＶＦＢの値、１１・ １．８の線
Ｂは化学：ｕ論化以１・の３ｉを含有した窒化シリコン
膜の△Ｆ８値、ｎ ＞ ２．０の線Ｃ及びＤは化学ｗ論
比以Ｖの８１を臼有している窒化シリコン膜の素子の△
Ｖ ｐｅ値である。 な、１５、屈折率は窒化シリコン
＋＋４！のＳ１含右量によっ一ζ変化することがわかっ
ており、Ｓｌが６０原子辺％以上であるときに屈折率（
よぽぼ２．１以上となる。
）であり、縦軸は電子線の照射前後にお【プる各素子の
フラットバンド電圧の差△ｖｐａである。 また、ｎは
各素子の窒化シリコン膜の屈ＩＪｒ ＊であり、［１−
２，０の線Ａは化学ｍ論比のｓｌを含イ」しでいる窒化
シリコン膜の素子の△ＶＦＢの値、１１・ １．８の線
Ｂは化学：ｕ論化以１・の３ｉを含有した窒化シリコン
膜の△Ｆ８値、ｎ ＞ ２．０の線Ｃ及びＤは化学ｗ論
比以Ｖの８１を臼有している窒化シリコン膜の素子の△
Ｖ ｐｅ値である。 な、１５、屈折率は窒化シリコン
＋＋４！のＳ１含右量によっ一ζ変化することがわかっ
ており、Ｓｌが６０原子辺％以上であるときに屈折率（
よぽぼ２．１以上となる。
なお、電子線注入装置におりる電子の加速電圧は、１
、 ＯＭ ｅ Ｖであり、各窒化シリコン膜はプラズマ
ＣＶＤ装置を用いて形成した。
、 ＯＭ ｅ Ｖであり、各窒化シリコン膜はプラズマ
ＣＶＤ装置を用いて形成した。
添イｑ図に示した結果から、ストイキオメトリ以上（タ
ーなりも、ＳｉＮの組成にＪシいてＳｌが６０原子Ｈ％
以上）の３ｉ含イｊ亭を有する窒化シリコン膜は耐放射
線性の良！ＩＩ′なＩＶＩ Ｎ ＯＳ型半導体装置を構
成づること／Ｊ′Ｎわかる。 なお、Ｓ１原子量％が８
０％まではその効果を確認しでいる。
ーなりも、ＳｉＮの組成にＪシいてＳｌが６０原子Ｈ％
以上）の３ｉ含イｊ亭を有する窒化シリコン膜は耐放射
線性の良！ＩＩ′なＩＶＩ Ｎ ＯＳ型半導体装置を構
成づること／Ｊ′Ｎわかる。 なお、Ｓ１原子量％が８
０％まではその効果を確認しでいる。
囚みに、従来のＭ Ｎ ＯＳ ４ｉＭ造の素子において
は、その窒化シリコン膜の８１含有率はストイキオメト
リであり、従来は化学但論比よりも３ｉ酋有率の高い窒
化シリコン膜がＭＮＯ８構造に高い耐放射線性をもたら
すことは予想されてぃなかった。
は、その窒化シリコン膜の８１含有率はストイキオメト
リであり、従来は化学但論比よりも３ｉ酋有率の高い窒
化シリコン膜がＭＮＯ８構造に高い耐放射線性をもたら
すことは予想されてぃなかった。
［発明の効果１
以上に説明したように、この発明によれば、大強度の放
射線照射を含む加工プロセスで製）貴されても動作不安
定を生ずる恐れの少ない、改良された半導体装置が提供
される。 なＪ５、窒化シリ：〕ン膜の形成にはプラズ
マＣＶ Ｄ法の代りに低圧ＣＶＤ法を用いてもよい。
射線照射を含む加工プロセスで製）貴されても動作不安
定を生ずる恐れの少ない、改良された半導体装置が提供
される。 なＪ５、窒化シリ：〕ン膜の形成にはプラズ
マＣＶ Ｄ法の代りに低圧ＣＶＤ法を用いてもよい。
第１図は本発明の半導体装置の耐放射Ｉ！ｉ！ｔ／ｌと
従来の半導体装置の耐放射線性とを比較表示したグラフ
である。 第１図 ７・。 〈。 ＼。 １σ５ ３６９− ェ１．８ ＝ ２．６
従来の半導体装置の耐放射線性とを比較表示したグラフ
である。 第１図 ７・。 〈。 ＼。 １σ５ ３６９− ェ１．８ ＝ ２．６
Claims (1)
- １ 半導体基板と、該半導体基板の表面に形成された５
１０２膜と、該５Ｉ０２膜の上に形成されたＳｉが６０
原子舟％以上の組成を有する窒化シリコン膜と、該窒化
シリコン膜の上に形成された金属電極とを有する半導体
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10355683A JPS59229871A (ja) | 1983-06-11 | 1983-06-11 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10355683A JPS59229871A (ja) | 1983-06-11 | 1983-06-11 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59229871A true JPS59229871A (ja) | 1984-12-24 |
Family
ID=14357090
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10355683A Pending JPS59229871A (ja) | 1983-06-11 | 1983-06-11 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59229871A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6214474A (ja) * | 1985-07-12 | 1987-01-23 | Agency Of Ind Science & Technol | 半導体不揮発性記憶装置 |
| JPH069155U (ja) * | 1992-11-09 | 1994-02-04 | 工業技術院長 | 半導体不揮発性記憶装置 |
-
1983
- 1983-06-11 JP JP10355683A patent/JPS59229871A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6214474A (ja) * | 1985-07-12 | 1987-01-23 | Agency Of Ind Science & Technol | 半導体不揮発性記憶装置 |
| JPH069155U (ja) * | 1992-11-09 | 1994-02-04 | 工業技術院長 | 半導体不揮発性記憶装置 |
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