JPS6170763A - 半導体記憶装置の製造方法 - Google Patents
半導体記憶装置の製造方法Info
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- JPS6170763A JPS6170763A JP19288284A JP19288284A JPS6170763A JP S6170763 A JPS6170763 A JP S6170763A JP 19288284 A JP19288284 A JP 19288284A JP 19288284 A JP19288284 A JP 19288284A JP S6170763 A JPS6170763 A JP S6170763A
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、ＭＯＮＯ３（金属−酸化シリコン膜−窒化シ
リコン膜−酸化シリコン膜−半導体）型の半導体記憶装
置の製造方法に関するものである。
リコン膜−酸化シリコン膜−半導体）型の半導体記憶装
置の製造方法に関するものである。
従来例の構成とその問題点
半導体記憶装置の１つとして、半導体基板上の所定域に
形成した薄い酸化シリコン膜上に窒化シリコン膜を成長
させ、その上に金属電極を形成したＭＮＯＳ（金属−窒
化シリコン膜−酸化シリコン膜−半導体）構造の半導体
記憶装置がすでによく知られているが、４年、このＭＮ
Ｏ８型半導体記憶装置のプログラム電圧の低電圧化を実
現するための取り組みが積極的になされ、ゲート絶縁膜
のうち、窒化シリコン膜を薄膜化するとともに、窒化シ
リ、コン膜の熱酸化を行ない、窒化シリコン膜上にさら
に酸化シリコン膜を形成したＭＯＮＯ３（金属−酸化シ
リコン膜−窒化シリコン膜−酸化シリコン膜−半導体ン
構造の半導体記憶装置か提案されるに至っている。
形成した薄い酸化シリコン膜上に窒化シリコン膜を成長
させ、その上に金属電極を形成したＭＮＯＳ（金属−窒
化シリコン膜−酸化シリコン膜−半導体）構造の半導体
記憶装置がすでによく知られているが、４年、このＭＮ
Ｏ８型半導体記憶装置のプログラム電圧の低電圧化を実
現するための取り組みが積極的になされ、ゲート絶縁膜
のうち、窒化シリコン膜を薄膜化するとともに、窒化シ
リ、コン膜の熱酸化を行ない、窒化シリコン膜上にさら
に酸化シリコン膜を形成したＭＯＮＯ３（金属−酸化シ
リコン膜−窒化シリコン膜−酸化シリコン膜−半導体ン
構造の半導体記憶装置か提案されるに至っている。
このＭＯＮＯ８構造の半導体記憶装置の製造方法には、
通常、窒化シリコン膜の熱酸化工程が含まれるが、窒化
シリコン膜の酸化速度はシリコン基板の酸化速度よりも
、１桁以上も小さい。このため、窒化シリコく膜上に酸
化シリコンｉを成長させるＫは、酸素雰囲気中において
、９００℃〜１．０００℃以上の高温処理を長時間にわ
たって施す必要がある。このような熱酸化工程が必要と
される製造方法の下では、窒化シリコン膜の膜質か変化
するところとなり、不揮発性能の悪化をまねく。
通常、窒化シリコン膜の熱酸化工程が含まれるが、窒化
シリコン膜の酸化速度はシリコン基板の酸化速度よりも
、１桁以上も小さい。このため、窒化シリコく膜上に酸
化シリコンｉを成長させるＫは、酸素雰囲気中において
、９００℃〜１．０００℃以上の高温処理を長時間にわ
たって施す必要がある。このような熱酸化工程が必要と
される製造方法の下では、窒化シリコン膜の膜質か変化
するところとなり、不揮発性能の悪化をまねく。
したがって、記憶保持特性の優れたＭＯＮＯＳ型半導体
記憶装置を製造することが困難であった。
記憶装置を製造することが困難であった。
発明の目的
本発明の目的は、ＭＯＮＯ８構造の半導体記憶装置を製
造するにあ友り、不揮発性能を悪化させることなく窒化
シリコン膜上に酸化シリコン膜を形成することができる
製造方法の提供することＫある。
造するにあ友り、不揮発性能を悪化させることなく窒化
シリコン膜上に酸化シリコン膜を形成することができる
製造方法の提供することＫある。
発明の構成
本発明の半導体記憶装置の製造方法は、−導電形の半導
体基板上に第１の酸化シリコン膜を選択的に形成し、さ
らに、同第１の酸化シリコン膜上に窒化シリコン膜を形
成したのち、同窒化シリコン膜に酸素イオンを注入し、
次いで、水素雰囲気中で熱処理を施し、窒化シリコン膜
の表面層を第２の酸化シリコン膜に変換する方法である
。この製造方法によれば、９００℃に満たない低温の熱
処理で窒化シリコン膜の表面を酸化シリコン膜に変換す
ることが可能になる。
体基板上に第１の酸化シリコン膜を選択的に形成し、さ
らに、同第１の酸化シリコン膜上に窒化シリコン膜を形
成したのち、同窒化シリコン膜に酸素イオンを注入し、
次いで、水素雰囲気中で熱処理を施し、窒化シリコン膜
の表面層を第２の酸化シリコン膜に変換する方法である
。この製造方法によれば、９００℃に満たない低温の熱
処理で窒化シリコン膜の表面を酸化シリコン膜に変換す
ることが可能になる。
実施例の説明
本発明は、窒化シリコン膜の不揮発性能が、窒化シリコ
ン膜中の水素含有量、特にＳ ｉ −Ｈ結合の含有量に
よって左右され、これが少くなると不安定な電荷トラッ
プが増し、不揮発性能が悪化すること、また、９００℃
を超える高温処理を長時間にわたって施すと、Ｓ ｉ−
Ｈ結合が少くなることなどの事実確認と、９００℃に満
たない低温の熱処理で窒化シリコン膜の表面層を酸化さ
せるための研究過程でなされたものである。
ン膜中の水素含有量、特にＳ ｉ −Ｈ結合の含有量に
よって左右され、これが少くなると不安定な電荷トラッ
プが増し、不揮発性能が悪化すること、また、９００℃
を超える高温処理を長時間にわたって施すと、Ｓ ｉ−
Ｈ結合が少くなることなどの事実確認と、９００℃に満
たない低温の熱処理で窒化シリコン膜の表面層を酸化さ
せるための研究過程でなされたものである。
以下に図面を参照して本発明の製造方法を詳しく説明す
る。
る。
第１図は、本発明の製造方法の一実施例を示すものであ
る。本発明の製造方法では、先ず、第１図ａで示す様に
Ｎ型のシリコン基板１の上に、酸素雰囲気中で８ｏＯ℃
の熱処理を施し、厚さが２０八程度の酸化シリコン膜２
を形成する。この後、シラン（ＳｉＨ４）とアンモニア
（ＮＨ３）のガス組成比ＮＨ３／５ｉＨ４−１００Ｓ＠
度７５０℃の条件下で化学反応に基づく気相成長処理を
施し、酸化シリコン膜２の上に、厚さが３００人程鹿の
窒化シリコン膜３を形成する。
る。本発明の製造方法では、先ず、第１図ａで示す様に
Ｎ型のシリコン基板１の上に、酸素雰囲気中で８ｏＯ℃
の熱処理を施し、厚さが２０八程度の酸化シリコン膜２
を形成する。この後、シラン（ＳｉＨ４）とアンモニア
（ＮＨ３）のガス組成比ＮＨ３／５ｉＨ４−１００Ｓ＠
度７５０℃の条件下で化学反応に基づく気相成長処理を
施し、酸化シリコン膜２の上に、厚さが３００人程鹿の
窒化シリコン膜３を形成する。
次いで第１図ｂＫ示す様に窒化シリコン膜３の表面に酸
素４オンを注入して酸素イオン注入層４をする。本実施
例では酸素イオンを窒化シリコン膜３の表面から５０人
前後の深さまで注入した。
素４オンを注入して酸素イオン注入層４をする。本実施
例では酸素イオンを窒化シリコン膜３の表面から５０人
前後の深さまで注入した。
なお、イオン注入層の深さの制御は、酸素イオンの加速
エネルギー及びその分布を制御することに゛ より容易
に達成することができる。次いで、水素雰囲気中で８５
０Ｃ熱処理を施し、第１図Ｃに示す様に窒化シリコン膜
３の表面に酸化シリコン膜５を形成する。
エネルギー及びその分布を制御することに゛ より容易
に達成することができる。次いで、水素雰囲気中で８５
０Ｃ熱処理を施し、第１図Ｃに示す様に窒化シリコン膜
３の表面に酸化シリコン膜５を形成する。
以上の製造過程を経ることにより、ＭＯＮＯ３構造が得
られる。こののち、周知のＭＯＳプロセスに従って、Ｍ
ＯＮＯ８型半導体記憶装置を作製した。
られる。こののち、周知のＭＯＳプロセスに従って、Ｍ
ＯＮＯ８型半導体記憶装置を作製した。
第２図は、上述した本発明の製造方法により形成したＭ
ＯＮＯ８構造の半導体記憶装置と、従来の製造方法で形
成したＭＯ’ＮＯＳ構造の半導体記憶装置の記憶保持特
性を比較して示した図であり、横軸は書き込み消去直後
のしきい値電圧、縦軸は、その時に蓄積された電荷の減
衰率（ｖｔｈ／ｌｏｇｔ。
ＯＮＯ８構造の半導体記憶装置と、従来の製造方法で形
成したＭＯ’ＮＯＳ構造の半導体記憶装置の記憶保持特
性を比較して示した図であり、横軸は書き込み消去直後
のしきい値電圧、縦軸は、その時に蓄積された電荷の減
衰率（ｖｔｈ／ｌｏｇｔ。
ｖｔｈ ； Ｌきい値電圧、ｔ；時間）を示している。
なお、この直線の傾きが小さいほど記憶保持特性が優れ
ている。
ている。
図中、直線６は、本発明の製造方法、すなわち酸素イオ
ン注入により窒化シリコン膜上に酸化シリコン膜を形成
して得られた、ＭＯＮＯ８型半導体記憶装置の記憶保持
特性を、また、直線７は、従来のＭＮＯ３型半導体記憶
装置の特に良好な特性を有するものの記憶保持特性を示
している。図から明らかなように、直線６と７の傾きに
ほとんど差はない。本発明の製造方法によれば、従来も
のの中で最高に近いものと同程度の記憶保持能力をもつ
ものを作製することができた。すなわち、不揮発性能を
悪化させることなく、窒化シリコン膜を薄膜化し、プロ
グラム電圧の低電圧化が可能なＭＯＮＯ８型半導体記憶
装置を作製することができた０ さらに、本発明では、酸化イオンの加速エネルギー、注
入量および水素雰囲気中での熱処理時間と温度を操作す
ることによシ、窒化シリコン膜上の酸化シリコン膜の膜
厚を容易に制御できる。
ン注入により窒化シリコン膜上に酸化シリコン膜を形成
して得られた、ＭＯＮＯ８型半導体記憶装置の記憶保持
特性を、また、直線７は、従来のＭＮＯ３型半導体記憶
装置の特に良好な特性を有するものの記憶保持特性を示
している。図から明らかなように、直線６と７の傾きに
ほとんど差はない。本発明の製造方法によれば、従来も
のの中で最高に近いものと同程度の記憶保持能力をもつ
ものを作製することができた。すなわち、不揮発性能を
悪化させることなく、窒化シリコン膜を薄膜化し、プロ
グラム電圧の低電圧化が可能なＭＯＮＯ８型半導体記憶
装置を作製することができた０ さらに、本発明では、酸化イオンの加速エネルギー、注
入量および水素雰囲気中での熱処理時間と温度を操作す
ることによシ、窒化シリコン膜上の酸化シリコン膜の膜
厚を容易に制御できる。
発明の効果
以上の様に１本発明の製造方法によればＭＯＮＯ３型半
導体記憶装置を製造方法するにあたり、窒化シリコン膜
上に酸素イオンを注入し、水素雰囲気で熱処理すること
により、低い熱処理温度で、しかも短時間に酸化シリコ
ン膜を形成することが可能である。したがって、５ｉ−
Ｈ結合の減少がなく、不揮発性能の悪化のない優れた半
導体記憶装置を作製することができ、ＭＯＮＯ３型半導
体記憶装置の高性能化をはかる効果が奏される。
導体記憶装置を製造方法するにあたり、窒化シリコン膜
上に酸素イオンを注入し、水素雰囲気で熱処理すること
により、低い熱処理温度で、しかも短時間に酸化シリコ
ン膜を形成することが可能である。したがって、５ｉ−
Ｈ結合の減少がなく、不揮発性能の悪化のない優れた半
導体記憶装置を作製することができ、ＭＯＮＯ３型半導
体記憶装置の高性能化をはかる効果が奏される。
第１図ａ ％ Ｏは本発明の一実施例を説明するための
工程図、第２図は本発明の詳細な説明する次めの記憶保
持特性の比較図である。 １・・・・・・Ｎ形シリコン基板、２，６・・・・・・
酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、４・・・・・・酸素
イオン注入層。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図
工程図、第２図は本発明の詳細な説明する次めの記憶保
持特性の比較図である。 １・・・・・・Ｎ形シリコン基板、２，６・・・・・・
酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、４・・・・・・酸素
イオン注入層。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図
Claims (1)
- 一導電形の半導体基体上に第１の酸化シリコン膜を選択
的に形成し、さらに、同第１の酸化シリコン膜上に窒化
シリコン膜を形成したのち、同窒化シリコン膜に酸素イ
オンを注入し、次いで、水素雰囲気中で熱処理を施し、
窒化シリコン膜の表面層を第２の酸化シリコン膜に変換
することを特徴とする半導体記憶装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19288284A JPS6170763A (ja) | 1984-09-14 | 1984-09-14 | 半導体記憶装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19288284A JPS6170763A (ja) | 1984-09-14 | 1984-09-14 | 半導体記憶装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6170763A true JPS6170763A (ja) | 1986-04-11 |
Family
ID=16298544
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19288284A Pending JPS6170763A (ja) | 1984-09-14 | 1984-09-14 | 半導体記憶装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6170763A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6672136B2 (en) | 2000-03-30 | 2004-01-06 | Denso Corporation | Gas sensor having improved structure of electric connector |
| JP2005045012A (ja) * | 2003-07-22 | 2005-02-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JP2007047075A (ja) * | 2005-08-11 | 2007-02-22 | Ngk Spark Plug Co Ltd | センサ |
| JP2007057370A (ja) * | 2005-08-24 | 2007-03-08 | Ngk Spark Plug Co Ltd | センサ |
-
1984
- 1984-09-14 JP JP19288284A patent/JPS6170763A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6672136B2 (en) | 2000-03-30 | 2004-01-06 | Denso Corporation | Gas sensor having improved structure of electric connector |
| JP2005045012A (ja) * | 2003-07-22 | 2005-02-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JP4545401B2 (ja) * | 2003-07-22 | 2010-09-15 | パナソニック株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| JP2007047075A (ja) * | 2005-08-11 | 2007-02-22 | Ngk Spark Plug Co Ltd | センサ |
| JP2007057370A (ja) * | 2005-08-24 | 2007-03-08 | Ngk Spark Plug Co Ltd | センサ |
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