TW405155B - Semiconductor device and its manufacture - Google Patents

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TW405155B
TW405155B TW087111443A TW87111443A TW405155B TW 405155 B TW405155 B TW 405155B TW 087111443 A TW087111443 A TW 087111443A TW 87111443 A TW87111443 A TW 87111443A TW 405155 B TW405155 B TW 405155B
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TW
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film
electrode
gate
halogen element
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TW087111443A
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Yuichiro Mitani
Hideki Satake
Akira Chokai
Original Assignee
Toshiba Corp
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Description

A7 -------44S4J5l5_!Z__ 五、發明説明（i ) 〔發明所屬之技術領域〕 本發明係關於一種半導體裝置及其製造方法，特別是 關於一種可提高MO S型半導體裝置之閘極絕緣膜之可靠 性等的半導體裝置及其製造方法。 〔以往之技術〕 近年來，在如可代表在可電氣式寫入及抹除之不變性 半導體記憶體E E P R Ο Μ所代表之閘極氧化膜被利用作 爲隧道氟化膜的元件，係由寫入及抹除時超過1 OMV/ c m之高電場施加於閘極氧化膜。又，在邏輯演算元件之 閘極氧化膜，爲了維持性能，形成愈微細化愈施加高電場 。藉由如上述之高電場施加於閘極氧化膜，爲了從電場得 到筒能量之電子欲通過閘極氧化膜中，對於.間極氧化膜被 要求高絕緣擊穿耐性。 以往，採用所謂變更形成溫度或形成氣氛之參差以形 成各種氧化膜，而評價此等之電氣性特性並使用滿足加工 單之條件的經驗手法。然而，在閘極氧化膜愈變薄之現狀 ，有逐漸難以滿足上述加工單之現象。又，成品種類遍及 多種類，同時在世代交替加快之現狀，依如上述之經驗手 法之條件決定成爲效率極差，具有上昇成品成本的重大缺 點。 如上所述，對於不變性記憶體之隧道絕緣膜或邏輯運 算元件之閘極絕緣膜被要求高絕緣擊穿耐性，惟極難充分 滿足加工單，成爲導致降低元件之可靠性之要因。 I Γ ~裝 I I I I 訂— I I I I 線 - (請先閲讀背面之：江意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) A4規格（2丨0X297公釐） ~ M沪部中呔^.^'-^=:工消货合竹.ΐ印5:ί ___4〇&l^5 B7___ 五、發明説明（2 ) 又，在使用邏輯演算元件之電晶體，爲了低耗電化， 膜厚被要求5 nm以下之閘極氧化膜。 對於此種要求，眾知在閘極氧化膜添加氟F原子，可 提高絕緣擊穿耐性等，爲了閘極氧化膜之高可靠性化有效 。然而，若將F原子過剩地導入閘極氧化膜中，則增加電 子陷阱，而有反而降低元件特性或可靠性之問題。 (發明之槪要） 本發明之目的係在於提供一種提高絕緣擊穿耐性等， 可提高閘極絕緣膜之可靠性，可提高元件之可靠性的半導 體裝置及其製造方法。 爲了達成上述目的，本發明之第1項的半導體裝置， 係具備·‘ 半導體基板，及 形成在上述半導體基板上之第1絕緣膜，及 形成在上述第1絕緣膜上之電極； 上述第1絕緣膜包括矽與氮氣，矽與氧氣及氮氣之任 何組合以及鹵元素所構成，上述第1絕緣膜中之上述鹵元 素之最大元素濃度爲1〇2°個/cm3以上，1021個/ c m 3以下。 上述鹵元素係氟較理想。 上述半導體裝置係又具有沿著上述電極之兩端，形成 在上述半導體基板上之一對雜質擴散層，可形成MO S電 晶體。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (誚先閲讀背面之注意事項再續寫本頁} -裝.
•1T 線 恕浐部-^-"iJ^^h-T"於合作妇卬繁 ____ 405155 ^__ 五、發明説明（3 ) 上述半導體裝置係介經上述半導體基板，及上述絕緣 膜，及上述電極，可形成電容器。 爲了上述第1項的半導體裝置之製造方法，係具有 在半導體基板上形成包括矽與氧氣，矽與氧氣及氮氣 之任何組合之閘極絕緣膜的步驟，及 在上述閘極絕緣膜中最大元素濃度成爲1 0 2 ◦個/ cm3以上，1〇21個/cm3以下地導入鹵元素的步驟。 又，上述最大元素濃度係指在閘極絕緣膜之厚度方向 鹵元素之濃度成爲最大之濃度。 在閘極絕緣膜與矽基板之介面近旁的領域，介經以氟 氣端接矽之懸掛鏡，或將結合能小之S i — Η結合的氫氣 置換成氟，成爲可形成結合能大的S i - F結合。又，在 畸變之S i—O — S i結合作用於氟，介經分離成S i -〇結合與S i - F結合，因面可緩和應力。如此介經在閘 極絕緣膜導入氟，可改善有關於將高電場長時間地施加於 聞極絕緣膜時之特性〔Time-Depen dence-Dielectric-Break down (TDDB)特性〕等的閘極絕緣膜之可靠性的特性 〇 第1圖係表示在閘極氧化膜導入氟氣時之效果者，橫 軸係表示維續施加一定電場時成爲絕緣擊穿爲止的對於閘 極氧化膜中之電荷注入量（Charge-to Breakdown; Qbd ) ，而縱軸係將絕緣擊穿之累積不良比率P表示作爲1 η ( -In (1 — P))。在未導入氟時形成以低Qbd擊穿 者較多之分佈形狀、，惟可知導入氟素時，則分佈形狀成爲 I I I 裝— I I I I I 訂 I 線 (諳先聞讀背面之注意事項再禎寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4坑格（210X297公釐） -6 - 怒浐部中Aif4,^h η消货合竹；s.印繁 A7 ____B7_- 五、發明説明（4 ) 尖銳，導入氟即可得到氧化膜質被均勻化的mo s型半導 體裝置。 第2圖係表示對於閘極氧化膜中之最大氟素濃度之 5 0%Qb d (Qb d之平均値）及Qb dex不良比率（ 在短時間內成爲絕緣擊穿爲止之晶片的比率）者。由七2 圖可知，最大氟素濃度成爲比1 0 2 1原子/ c m 3大時則 5 0%Qb d急激地降低，而最大氟濃度成爲比1 02°原 子/ c m 3小時則Q b d e x不良比率急激地增加，因而成 爲1 0%以上之不良比率。 第3圖係表示對於閘極氧化膜中之最大氟濃度的 SiF/Si (亦即Si-F結合之比率）及SiF2/ S 1 (亦即Si— F2結合之比率）者。由第3圖可知，降 低閘極氧化物之可靠性的S i - F 2結合，係閘極氧化膜中 之最大氟濃度成爲比1 021原子/cm3大時則急激地增 加。 又，以上係作爲閘極絕緣膜使用矽氟化膜之情形，惟 在閘極絕緣膜使用矽氮化膜或包括矽，氧及氮的氧-氮化 物膜之情形也同樣。 由以上可知，爲了得到高可靠性之閘極絕緣膜，將閘 極絕緣膜中之最大氟濃度成爲1 02°原子/cm3至 1 021原子/ cm3較理想。構成如此，即使閘極絕'緣膜 之絕緣擊穿 特性或低電場漏電特性之改善等，可提高閘 極絕緣膜之可靠性，成爲可提高元件之可靠性。 又，在閘極絕緣膜中導入氟等之鹵元素的工程或其後 本紙張尺度速用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -----^---r--裝------訂------線 (#先閲讀背面之注意事項再填寫本页) 405155 B7 五、發明説明（5 ) 之工程’係不會實行8 5 Ot以上且3 0分鐘以上之熱處 理工程較理想。若實行此種熱處理工程時，則會從鹵元素 之供應源再導入鹵元素至閘極絕緣膜中，結果，產生在閘 極絕緣膜中含有1 021個/cm3以上之鹵元素之虞。 作爲85 0 °C以上且3 0分鐘以上之熱處理等之高溫 且長時間的熱處理工程，有成爲閘極電極之半導體膜中之 雜質活性化所用的熱處理工程， 在本發明的半導體裝置之製造方法中， 將鹵元素導入在上述閘極電極之步驟，係包括： 在上述閘極絕緣膜上形成被活性化之上述鹵元素所含 有之閘極電極構成用之半導體膜的步驟，及 在形成上述半導體膜之步驟後，將上述鹵元素介經熱 處理導入在上述閘極絕緣膜的步驟。 或是，將上述鹵元素導E入在上述閘極絕緣膜之步驟， 係包括將含有於上述閘極絕緣膜周邊之領域的上述鹵 元素，藉由熱處理導入在上述閘極絕緣膜之步驟。 此時，將鹵元素導入在閘極絕緣膜之工程或其以後之 工程，係不會實行8 5 0°C以上且3 0分鐘以上之熱處理 工程較理想。 但是，在上述閘極絕緣膜上形成被活性化之雜質元素 所含有之閘極構成用之半導體膜的工程，在未經8 5 0°C 以上且3 0分鐘以上之熱處理等之高溫且長時間的熱處理 工程而可實行時，則在其工程前也可實行將鹵元素導入在 閘極絕緣膜之工程。 I I I ~裝 n I I 訂 I I I I ~~ 線 (誚先閲讀背面之注意ί項再蜞艿本页) 本紙張尺度速和中國國家標準（CNS ) A4規格（2]0X297公釐） -8- 好浐部屮呔"'11,-而，-^-7消处合竹.*5-卬5:! ____405155 ；__ 五'發明説明（6) 在本發明中，欲將鹵元素導入在閘極絕緣膜時，則將 含有於閘極電極構成用之半導體膜或閘極絕緣膜之周邊領 域的鹵元素藉由熱處理導入在閘極絕緣膜較理想。具體而 言，如下所述可將鹵元素導入在閘極絕緣膜。 (a )將含有於閘極構成用之半導體膜的鹵元素藉由 熱處理導入在閘極絕緣膜。 (b )將形成於閘極電極之側壁且含有於側壁絕緣膜 (矽氮化膜等）的鹵元素藉由熱處理導入閘極絕緣膜。 (c )將含有於元件分離絕緣膜（矽氧化膜等）之鹵 元素藉由熱處理導入在閘極絕緣膜。 (d)將含有於形成在閘極電極上之絕緣膜的鹵元素 藉由熱處理導入在閘極絕緣膜。 (e )將含有於成爲配線之膜（例如連接於源極與汲 極之金屬膜）的鹵元素藉由熟處理導入在閘極絕緣膜。 (f )在半導體基板爲所謂S 0 I基板時，將含有於 埋設在元件所製作之半導體層下方之絕緣層（矽氧化膜等 )的鹵元素藉由熱處理導入在閘極絕緣膜。 (g) 在閘極絕緣膜表面吸附氣體化或液體狀之鹵元 素或鹵化合物之後，在閘極絕緣膜上形成閘極構成用之半 導體膜，藉由熱處理將吸附之鹵元素導入在閘極絕緣膜。 此時，在閘極絕緣膜表面吸附鹵元素等之工程及在閘極絕 緣膜上形成半導體膜之工程，係在真空中或非氧化氣氛中 連續地實行較理想。 (h) 從半導體基板之背面側將鹵元素導入在半導體 I I Γ I I I I I I 訂！ I 線 (部先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -9- 405155 at _B7 五、發明説明（7 ) 基板，並將含有於半導體基板之鹵元素藉由熱處理導入在 .閘極絕緣膜。 (i )在閘極電極用之矽膜與閘極絕緣膜之間形成含 有鹵元件之非晶質膜，並將含有於非晶質膜之鹵元素藉由 熱處理導入在閘極絕緣膜。 在本發明中，將含有於閘極電極構成用之半導體膜（ 矽膜）的鹵元素導入至閘極絕緣膜中，係例如可如下地實 行。 (a )在閘極絕緣膜上形成矽膜，又在該矽膜中導入 包括III族或V族之雜質元素或此等之離子，藉由熱處 理活性化該雜質元素。然後，在矽膜中導入包括鹵元素或 此等之離子，藉由熱處理將鹵元素擴散至閘極絕緣膜中。 (b )在閘極絕緣膜上形成矽膜，又在該矽膜中導入 包括鹵元素或此等之離子，藉由熱處理將鹵元素擴散至閘 極絕緣膜中。然後，在矽膜中導入包括III族或V族之 雜質元素或此等之離子，藉由熱處理活性化該雜質元素》 此時，活性化雜質元素之熱處理工程，係在8 5 0 °C以上 且3 0分鐘以上之條件下不會實行較理想。 (c) 在閘極絕緣膜上成膜包括I I I族或V族之雜 質元素的矽膜（例如使用包括矽之氣體及包括雜質元素之 氣體實行成膜），然後，在砍膜中導入包括鹵元素或此等 之離子，藉由熱處理將鹵元素擴散至閜極絕緣膜中。 (d) 在閘極絕緣膜上成膜包括I I I族或V族之雜 質元素及鹵元素的矽膜（例如使用包括矽之氣體及包括雜 本紙張尺度速用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） I.I_ 11 訂 線 (誚先閲讀背面之注意事項再填巧本頁) -10- *i05155 A7 _B7 五、發明説明（8 ) 質元素之氣體實行成膜，在此等之氣體之至少一方形成包 括鹵元素），然後，藉由熱處理將矽膜中之鹵元素擴散至 閘極絕緣膜中。 (e )在閘極絕緣膜上形成矽膜，又在該矽膜中導入 I I I族或V族之雜質元素的鹵化合物離子，又在該矽膜 中導入III族或V族之雜質元素離子，藉由熱處理將鹵 元素擴散在閘極絕緣膜中。 又，本發明係除了在半導體基板上經由閘極絕緣膜形 成有閘極電極的通常之MO S電晶體之外，也可適用於在 半導體基板上疊層第1絕緣膜（隧道氧化膜），第1電極 (浮點閘極），第2絕緣膜及第2電極（控制閘極）的不 變性記憶格。此時，在第1及第2絕緣膜導入鹵元素（例 如，在第2電極導入鹵元素之後，將含有於第2電極之鹵 元素藉由熱處理導入在第1及第2絕緣膜）較理想。 本發明之第2項的半導體裝置，係具備： 半導體基板，及 含有形成在上述半導體基板上之鹵元素的第1絕緣膜 ，及 形成在上述第1絕緣膜上之閘極電極，及 沿著上述閘極電極之兩端部，並形成在上述半導體基 板上的一對雜質擴散領域； 上述第1絕緣膜與上述半導體基板之介面近旁及與上 述閘極電極之介面近旁的鹵元素之濃度，係與上述第1絕 緣膜之膜厚方向中央部近旁的鹵元素之濃度相同或其以上 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) A4規格（210X297公釐） .. .J 裝 訂 線 (讀先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -11 - 怒浐部中^it.4'-^d消货合作ii印>? 405155 五、發明説明（9 ) 者。 上述第1絕緣膜的上述鹵元素之最大元素濃g胃 102°個/<：1113以上，1021個/ cm3以下者較理想 〇 代表性者，作爲半導體基板有矽基板，作爲鹵素元素 有氟，作爲絕緣膜有矽，氧氣及氮氣所構成的絕緣膜（氧 -氮化膜）或矽及氮所構成的絕緣物（矽氧化膜），作爲 電極有聚矽電極。又，作爲絕緣膜也可使用具有鈣鈦礦（ perovskite )‘構造強介質膜。 第4圖係表示對於在閘極絕緣膜使用氧氮化膜的η通 道Μ I S電晶體，而在閘極絕緣膜之兩介面導入氟時之可 靠的改善效果者。橫軸係表示繼續施加一定電場時之到達 絕緣擊穿爲止之對於閘極絕緣膜中之電荷注入量（Charge to Breakdown :Qbd)，縱軸係將絕緣擊穿之累積不良比 率P表示作爲"ln( — ln(l — P7) 〃 。依照此， 可知在閘極絕緣膜之兩介面導入氟，即可改善分布形狀。 亦即，僅在閘極絕緣膜之其中一方之介面（成爲閘極電極 之聚矽側的閘極絕緣膜之介面）導入所定濃度的氟時，由 矽基板注入電子時可看到改善效果，惟由閘極電極注入電 子時並未看到改善效果。對此，在閘極絕緣膜之兩介面導 入氟時，可知由任何方向注入電子時，均可改善Q b 6之 威伯爾分布（Weibull distribution )形狀。 如此，依照上述發明，介經鹵元素減低閘極絕緣膜之 兩介面的缺陷密度而可改善絕緣擊穿耐性’同時成爲可抑 -----：---Ί--^------ΐτ------線 (請先閲讀背面之注意事項再填艿本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -12· Μ浐部中λ«.4'·而U.-T.消免合竹扣印ίί A7 ___^.05155_ B7_ 五、發明説明（10) 制在閘極絕緣膜施加高電場應力後的低電場漏電之增加。 因此，成爲可提高閘極絕緣膜之可靠性，可提高元件之可 靠性或特性。 爲了上述第2項的半導體裝置所用的半導體裝置之製 造方法，係包括： 在半導體基板上經由絕緣膜形成電極的步驟，及 沿著上述電極之兩端部，在上述半導體基板上形成雜 質擴散領域的步驟，及 將包括於上述半導體基板，上述絕緣膜及上述電極之 任一的鹵元素擴散至上述絕緣膜之兩介面的步驟。 代表性者，係對於半導體基板，閘極絕緣膜及閘極電 極構成膜，實行離子注入使鹵元素濃度之峰値能在閘極絕 緣膜中，並藉由熱處理將鹵元素擴散至閘極絕緣膜之兩介 面。 代表性者，在半導體基板離子注入鹵元素之後，經由 閘極絕緣膜形成閘極電極構成膜，然後在閘極電極構成膜 離子注入鹵元素，之後將藉由熱處理導入在半導體基板及 閘極電極構成膜的鹵元素擴散至閘極絕緣膜之兩介面。 依照上述各方法，由於在閘極絕緣膜之兩介面近旁可 有效果地導入鹵元素（例如擴散之鹵元素積存在閘極絕緣 膜之介面而使介面近旁之鹵元素濃度變高。），如上所述 ，可提高T D D B特性之改善等的閘極絕緣膜之可靠性。 例如，在閘極電極之多晶矽膜中導入氟，藉由熱擴散 欲將氟導入至閘極絕緣膜時，若閘極絕緣膜爲氧化膜，由 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公嫠） I ! I Γ I ! I 1111 n n I^ (諳先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -13- 405155 B7 五、發明説明（11 ) (諳先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 於氟係較容易可擴散在氧化膜中，因此也可將氟導入在氧 化膜之兩介面。但是，將會抑制氟之擴散的氧氮化膜或氮 化膜使用作爲閘極絕緣膜時，則無法將所定濃度之氟素導 入在矽基板與閘極絕緣膜之介面。 第5圖係表示僅從形成在氧氮化膜上之多結晶矽膜擴 散氟素時的氟之深度方向的剖面者，惟藉由包括氮氣之領 域來抑制氟之擴散，形成氟難被導入在矽基板與氧氮化膜 之介面。 另一方面，第6圖係表示藉由本發明之方法將氟素導 入在閘極絕緣膜時的氧之深度方向的剖面者，惟在氧氮化 膜之兩介面以高濃度可導入氟。 又，依照上述之製造方法，介經在鹵元素之離子注入 時切斷閘極絕緣膜中之結合，具有在其後之熱處理可再構 築絕緣膜構造之優點。 另一方面，在鹵元素之離子注入後無法實行高溫之熱 處理時，若通過閘極絕緣膜地離子注入鹵元素，則很難再 構築閘極絕緣膜，依照第2種方法，由於將被導入在半導 體基板及閘極電極構成膜之鹵元素擴散至閘極絕緣膜，因 此，不會藉由離子注入來切斷閘極絕緣膜中之結合而可將 鹵元素有效地導入在閘極絕緣膜之兩介面。 又，上述第2項之半導體裝置之變形的裝置，其特徵 爲：上述閘極電極係具有形成在上述第1絕緣膜上之第1 電極，及含有形成在上述第1電極上之上述鹵元素的第2 絕緣膜，及形成在上述第2絕緣膜上之第2電極， 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -14- M浐部中^ir.sr^’h-T消贫合竹私印^ 405155 A7 ________B7_____ 五、發明説明（12) · 上述第2絕緣膜與上述第1電極之介面近旁及與上述 第2電極之介面近旁的上述鹵元素之濃度。可形成與上述 第2絕緣膜之膜厚方向中央部近旁的上述鹵元素之濃度相 同或其以上》 上述第2絕緣膜的上述鹵元素之最大元素濃度爲 1 02Q個/cm3以上且1 〇21個/cm3以下較理想。 代表性者，作爲半導基板有矽基板，作爲鹵元素有氟 ，作爲第1絕緣膜有矽，氧氣及氮氣所構成的絕緣膜（氧 氮化膜）或矽及氮氣所構成的絕緣膜（矽氮化膜），作爲 第1及第2電極有聚矽電極。 在上述變形例中，介經在絕緣膜之兩介面導入鹵元素 ，也可提高絕緣膜之可靠性而可提高元件之可靠性或特性 〇 亦即，介經在第1絕緣膜及第2絕緣膜之各該兩介面 導入鹵元素，不但可改善以高電場隧道電子的第1絕緣膜 之絕緣擊穿耐性或應力漏洩特性，還可將控制電子存取之 第2電極下的第2絕緣膜之特性也成爲均質化。 在對應於上述變形例的半導體裝置之製造方法中，形 成上述閘極電極之步驟，係包括： 形成於上述第1絕緣膜上之第1電極，及形成於上述 第1電極上之第2絕緣膜，及形成於上述第2絕緣膜上之 第2電極的步驟； 將上述鹵元素擴散在上述第1絕緣膜之上述兩介面的 步驟，係包括將含有於上述第1電極及上述第2電極之鹵 本紙張尺度適用中囷國家標隼（CNS ) A4規格（210X297公釐） | - 裝 訂 線 (讀先閲讀背面之注意事項再填寫本开) Μ沪部屮Air.ii-/Jh-T消灸合竹it印來 hu5155 a7 B7 五、發明説明（13) 元素擴散在上述第2絕緣膜之兩介面的步驟。 或是，形成上述閘極電極之步驟，係包括： 形成於上述第1絕緣膜上之第1電極，及形成於上述 第1電極上之第2絕緣膜，及形成於上述第2絕緣膜上之 第2電極的步驟； 在形成上述閘極電極之步驟後，又具備形成含有覆蓋 上述第1絕緣膜，上述第1電極，上述第2絕緣膜及上述 第2電極之鹵元素的第3絕緣膜之步驟； 將上述鹵元素擴散在上述第1絕緣膜之兩介面的步驟 ，係包括將含有於上述第3絕緣膜之鹵元素擴散在上述第 1及第2絕緣膜的步驟也可以》 依照上述變形例之各製造方法，由於可將鹵元素有效 果地第1及第2絕緣膜之各該兩介面近旁，因此，可提高 絕緣膜之可靠性而成爲可提高元件之可靠性或特性。 本發明之第3項的半導體裝置，係具備： 半導體基板，及 含有形成在上述半導體基板上之鹵元素的絕緣膜，及 形成在上述絕緣膜上的閘極電極，及 沿著上述閘極電極之兩端部形成在上述半導體基板上 的一對雜質擴散領域； 含有於上述一對雜質擴散領域之至少一方之近旁之上 述絕緣膜的上述鹵元素之濃度，比含有於上述一對雜質擴 散領域間中央近旁之上述絕緣膜的上述鹵元素之濃度較高 者。 本紙乐尺度適用中國國家標準（CNS ) A4说格（210X297公釐） -----^---,—裝------訂------線 (讨先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -16- u〇5155 A7 _____B7_ 五、發明説明（14) 上述閘絕緣膜的上述鹵元素之最大元素濃度爲1 Ο21 個/cm3以上而1 〇21個/cm3以下者較理想。 上述鹵元素之最大元素濃度，係存在於接觸在上述雜 質擴散層的上述閘極絕緣膜之兩端部者。 用於上述第3項的半導體裝置之製造方法，係具有： 在半導體上經由絕緣膜形成電極的步驟，及 沿著上述電極之兩端部形成一對雜質擴散領域的步驟 ，及 在上述一對雜質擴散領域之至少一方之近旁的上述絕 緣膜，含有比上述一對雜質擴散領域之間之中央部近旁的 上述絕緣膜高濃度之鹵元素的步驟。 鹵元素係對於源極領域及汲極領域之兩領域近旁的閘 極絕緣膜分別以高濃度含有也可以。惟至少一方，特別是 ，在汲極領域近旁之閘極絕緣膜以高濃度含有就可以。 依照本發明，特別是對於電子得高能量之汲極領域近 旁的閘極絕緣膜，介經提高鹵元素之濃度，可提高絕緣擊 穿耐性，又，對於夾在源極與汲極領域之通道領域上的閘 極絕緣膜，介經減低鹵元素之濃度，即可抑制電子陷阱之 增加。如此，介經在閘極絕緣膜中之鹵元素濃度具有分佈 ，可抑制閘極絕緣膜之陷阱之增加及絕緣擊穿耐性之劣化 ，並可提高半導體裝置之元件特性及可靠性。 本發明係除了可適用於對於半導體基板之主表面平行 方向地形成有通道的一般半導體裝置之外，還也可適用於 對於半導體基板之主表面垂直方向地形成有通道的半導體 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -----^---r--裝------訂------線 (請先閲讀背面之注意事項再填窍本頁) -17- % 05155 A7 B7 好浐部中^^.4'-^,-;^ h消灸合竹ii印欠 五、發明説明（15) Μ-μ paa 裝置。 在平行方向地形成有通道之半導體裝置，係例如圖案 形成閘極電極之後。覆蓋圖案形成之閘極電極地形成絕緣 膜，而將含有於該絕緣膜中之鹵元素擴散至閘極絕緣膜就 可以。如此，由於通道領域近旁之閘極絕緣膜上形成有閘 極電極，因此可抑制鹵元素之擴散，並可將高濃度之鹵元 素有效果地導入在源極領域及汲極領域近旁的閘極絕緣膜 〇 作爲垂直方向形成有通道的半導體裝置，有在半導體 基板表面之溝部側壁經由閘極絕緣膜形成有閘極電極，而 對應於閘極電極之兩端部設有源極與汲極領域者。對於此 等構成之半導體裝置，係使用例如以下之製造方法較有效 9 第1方法係，在形成有聞極絕緣膜及閘極電極之溝部 將具有鹵元素之濃度分布的絕緣膜塡補於溝之上下方向， 並將該絕緣膜中之鹵元素擴散在閘極絕緣膜者。 濃度分布係溝之上部及下部之至少一方比溝中央部形 成鹵元素之濃度較高。介經將鹵元素從具有此種濃度分布 的絕緣膜擴散至閘極絕緣膜，可將高濃度之鹵元素有效果 地導入在源極與汲極近旁的閘極絕緣膜。 第2方法，係在形成有閘極絕緣膜及閘極電極的溝部 之內壁形成絕緣膜成爲可將空隙形成在溝底部之上方，對 於該絕緣膜從基板上面注入鹵元素，並將所注入之鹵元素 擴散至閘極絕緣膜者。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ----^-------裝------訂------紙 (对先閱讀背面之注意事項再填巧本頁) A7 B7 五、發明説明（16) 依照該方法，由於離子注入係從基板上方實行，因此 ，在形成於溝之側壁中央部的絕緣膜中不會太注入鹵元素 ，而在形成於溝底部或溝上部之領域的絕緣膜中以高濃度 注入鹵元素。因此，介經將鹵元素從具有此等濃度分布的 絕緣膜擴散至閘極絕緣膜，可將高濃度之鹵元素有效果地 導入在源極與汲極旁的閘極絕緣膜。 又，本發明係對於使用不變性半導體記憶之記憶格的 半導體裝置也有效。亦即，疊層有第1絕緣膜，第1電極 ’第2絕緣膜，第2電極，而對於對應於第1電極之兩端 部形成有源極與汲極領域之半導體裝置，對於源極與汲極 領域之至少一方之近旁的第1絕緣膜導入高濃度的鹵元素 。在此時，也與先前所述同樣地，可得特性及可靠性上優 異的絕緣膜。 (發明之實施形態） 以下，參照圖式說明本發明之實施例。 (第1實施例） 第7圖係表示第1實施例之η通道電晶體的剖面圖。 Ρ型矽基板1上，形成有爲了元件分離之矽熱氧化膜2。 在矽基板表面，藉由磷之離子注入形成爲η型源極，汲極 擴散層7a，7b。又，在矽基板表面，作爲閘極絕緣膜 3 ’形成有以矽，氧氣，氮氣作爲主成分的絕緣膜，而在 閘極絕緣膜3中導入有氟原子。在成爲閘極電極之多晶矽 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4说格（210><297公釐） (請先M讀背面之注意Ϋ項再填寫本頁 .裝· 訂 -19- ___分05加 B7 五、發明説明（17) 膜4上形成有CVD矽氧化膜6，而在閘極電極之側壁形 成有矽氮化膜8。又，在源極’汲極領域，形成有矽化物 9。又’在CVD矽氧化膜1 〇開設有接觸孔，成爲配線 之A 1電極1 1介經濺鍍所形成而被圖案形成。 第8 A圖至第8 L圖係將表示於第7圖之η通道 MO S電晶體之製造方法階段地表示的剖面圖。 首先，如第8Α圖所示，例如準備面方位（1 〇〇) ，電阻係數4〜6Ωcm之Ρ型矽基板1，在該ρ型矽基 板1之表面藉由一般之選擇氧化法形成有厚約0 . 6 /zm 之元件分離絕緣膜2。 之後，如第8 B圖所示，例如藉由依乾燥氧氣之熱氧 化，形成厚8 n m之閘極氧化膜3，然後在閘極氧化膜3 上作爲閘極電極堆積有厚2 0 0 nm之多晶矽膜4。然後 ，在該多晶矽中，例如磷離子以加速電壓3 0 K e V，劑 量5 X 1 0 1 5 c m — 2施以離子注入。此時，剛注入離子後 之磷的分布，係在多晶矽中能形成峰値濃度。然後，介經 將此在氮氣氛中施以9 0 0 °C，3 0分鐘之熱處理，經注 入磷被活性化，而多晶矽之電阻會降低。 然後，如第8 c圖所示，全面地例如以加速電壓2 0 Ke V，劑量1 X 1 〇15cm_2施以氟離子注入。此時， 剛注入離子後之氟之分布係在多晶矽膜4中形成有峰値濃 度，而在閘極氧化膜3中成爲不會注入氟，之後，將此以 不是「8 5 0°C以上且3 0分鐘以上」之熱處理，例如在 氮氣氣氛中介經施行8 0 0°C，3 0分鐘之熱處理，使被 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝· 丁 Ύβ 線 -20- 衫浐部中λ"^^负了消於合作^卬?! 405155 五、發明説明（18) 注入之氟擴散至閘極氧化膜3中》 然後，如第8 D圖所示.，在多晶矽膜4上藉由L P — CVD法堆積厚1 50nm之矽氧化膜6 »然後，使用光 阻罩施以圖案形成之後，多晶矽膜4，CVD矽氧化膜6 介經反應性離子蝕刻法被蝕刻，形成有閘極部。 然後，如第8 E圖所示，例如磷以劑量1 X 1 〇 1 5 cm_2施以離子注入，形成源極，汲極領域。被注入之碟 離子係在矽基板內部以依存於加速能量之峰値深度爲中心 施以分布。然後，例如施行950 °C，30秒鐘之熱處理 ，磷被擴散至矽基板中，並被活性化，形成有成爲源極， 汲極領域之擴散層7 a。 然後，如第8 F圖所示，爲了在閘極部之側壁形成側 壁絕緣膜，例如厚1 0 0 n m之矽氮化膜8介經C V D法 堆積在全面。 然後，如第8 G圖所示，矽氮化膜介經反應性離子蝕 刻法被蝕刻，形成有閘極側壁部。 之後，如第8 Η圖所示，以閘極電極作爲光罩注入磷 離子。被注入之磷離子係在矽基板內部以依存於加速能量 之峰値深度爲中心施以分布。然後，例如實行9 5 0 °C， 3 0秒鐘之熱處理，而磷係在矽基板中被擴散，活性化， 形成有成爲源極，汲極領域的擴散層7 b。 之後，如第8 I圖所示，厚2 5 nm之鈦薄膜，厚 5 0 nm之鈦氮化薄膜介經濺射法依次堆積在全面。又， 在氮氣氣氛中介經7 0 0 °C，1分鐘之熱處理，所有鈦薄 本紙張尺度速用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -----------装-- (讀先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
、1T 線 -21 - 405155 -部中呋工消於合竹妇印$' 五、 發明説明 (19 ) 1 1 膜 與矽 基 板反 ntc 應 ，而 僅 在 源極，汲極領域 上形成 有 鈦矽化 1 1 .膜 9 〇 1 l 然 後 藉 由 例如 氫 氟 酸之水溶液或硫 酸與過 氧 化氫之 1 1 混 合液 選 擇 性 地剝 離 鈦 氮化膜及絕緣膜 上之未 反 應的鈦 先 閲 讀 l 1 I 薄 膜。 背 ιέ 之 1 I 之 後 如 第 8 J 圖 所示，厚3 0 0 η m之砍 氧 化膜 注 意 事 1 1 0介 經 C V D 法被堆 積 在全面。 項 再 iA 1 1 之後 > 如 第 8 K 回 圖 所示，介經各向異 性乾蝕 刻而在矽 η 本 裝 I 氧 化膜 1 0 開 設 接觸 孔 〇 W 1 1 I 妖 yt \\ 後 1 如 第 8 L 圖 所示，形成將矽， 銅分別各含有例 1 1 如 0 . 5 % 之 厚 8 0 0 η m之鋁膜之後， 將此圖 案 形成後 1 1 形 成有 源 極 汲 極電 極 1 1。然後，試料係在4 5 0 °C * 訂 I 1 5分 鐘 以 含有1 0 % 氫的氮氣氣氛中 施以熱 處 理。 1 I 又 在 第 1 實施 例 中 ，在成爲閘極電 極之多 晶 矽膜4 1 1 I 離 子注 入 成 爲 摻 雜物 之 磷 使之活性化後， 離子注 入 氟，而 1 1 將此擴 散 在 閘 極 氧化 膜 3 中，惟也可在離 子注入 氟 之後離 绪 1 子 注入 磷 〇 例如 ，首先在 多晶矽膜中，氟 以加速 電 壓2 0 1 | K e V 劑 里 1 XI 0 1 Ε c m~2被離子注入成峰値濃度形 1 I 成在多 晶 矽 膜 中 ，介 經 8 5 0 °C以上不超 過3 0 分 鐘之熱 1 1 處 理， 使被 注 入 之氟 擴 散 在閘極氧化膜中 6然後 在多晶 1 矽 膜中 例如 磷 離子 以 加 速電壓3 0 K e V，劑 量 5 X 1 1 0 1 5 C m 2施以離子注入，而在氮氣氣氛中介經8 5 0 1 I °c 以上 不 超 過 3 0分 鐘 之 熱處理（例如8 5 0 °C > 2 0分 1 1 I 鐘 之熱 處 理 ) t 使被 注 入 之磷被活性化也 可以。 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -22 好浐部中央"·4'-^,-^-·1-消於合竹和卬繁 A7 ________B7 五、發明説明（20) 又，閘極電極之多晶矽膜，係例如作爲源氣體使用矽 院（SiH4)與膦（Phosphine ) (PH3)之混合氣體 ，也可以形成含有磷的多晶矽。此時，多晶矽中，例如氟 以加速電壓20KeV，摻雜物lxi〇15cm — 2施行離 子注入，然後，將此在氮氣氣氛中介經8 0 0°C，3 0分 鐘之熱處理，將被注入之氟擴散至閘極氧化膜中，也可得 到同樣之效果。 又，作爲含有多晶矽之形成方法，係作爲源氣體使用 二氟化矽烷（S i H2— F2)與膦（PH3)之混合氣體 ，即可形成含有磷及氟的多晶矽。將此在氮氣氣氛中施以 8 0 0°C，3 0分鐘之熱處理，將多晶矽中之氟擴散至絕 緣膜中，也可得到同樣之效果。 又，在P通道M0SFET時，係在多晶矽膜中，例 如B F 2離子以加速電壓3 0 K e V，劑量1 X 1 〇 1 5 c m — 2被離子注入。然後，在該多晶矽膜中，例如硼離子 以加速電壓lOKeV，劑量lxi〇15cn^2被離子注 入。此時，由於多晶矽之表面層，介經B F 2離子注入而被 非晶質化，因此，被注入之硼係不會產生溝道效應（ Channeling )，僅可分布在多晶砂膜中。然後，將此在氮 氣氣氛中施行800 °C，30分鐘之熱處理。由此，被注 入硼被活性化，同時，氟擴散至閘極氧化膜中，而可得到 與η通道MO S F E T同樣之效果。又，形成也可同時地 防止利用B F 2而導入過剩之氟的情事》 第9圖係表示將η通道M〇 S F Ε Τ之導入氟後之熱 本紙張尺度適用中國國家標车（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -----.------^------ΐτ------^ {誚先閱讀背面之注意事項再械疗本頁) -23- 405155 A7 — B7 五、發明説明（21 ) 工程以850 °C，30分鐘時，及90 0/C，30分鐘時 的Qbd之威伯爾分布。由此，施以900 °C，30分鐘 之熱處理與8 5 0°C ’ 3 0分鐘之熱處理相比較’不但降 低平均之Q b d，而且還出現表示比平均値低之Q b d値 的點，可知氧化膜對於絕緣擊穿之長期可靠性有劣化之情 形。因此導入氟以後，最好不施行8 5 0 °C以上且3 0分 鐘以上之熱處理。 (第2實施例） 本實施例將本發明適用於使用自對準矽化物（Self- *
Aligned-Silicide )工程的半導體元件者，在第1 0A圖至 第10L圖階段地表示其製造方法。 首先，如第1 0A圖所示，準備例如面方位（1 0 0 )，電阻係數4〜6 Ω c m之P型矽基板，藉由一般之選 氧化法形成厚約0 . 6 之元件分離絕緣膜2於該P型 矽絕緣膜1之表面。又，藉由依乾燥氧氣之熱氧化形成厚 8 n m之閘極氧化膜3。 之後，如第1 0 B圖所示，在閘極氧化膜3上作爲閘 極電極堆積厚2 0 0 nm之多晶矽膜4。 然後，如第1 0 C圖所示，使用光阻罩，介經反應性 離子蝕刻法蝕刻多晶矽膜4而被蝕刻，形成有閘極部。 之後，如第1 0D圖所示，在多晶矽膜4中及矽基板 1中，例如磷離子以加速電壓3 0 K e V，劑量1 X 1 015cm-2被離子注入。之後，將此在氮氣氣氛中介經 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4说格（210X297公釐） (请先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝· 訂 舐 -24- A7 405155 _____B7 五、發明説明（22) 9 5 0°C，3 0秒鐘之熱處理，活性化多晶矽膜4中之磷 ，同時形成源極，汲極擴散層7a。 然後，如第1 0 E圖所示，爲了在閘極部之側壁形成 側壁絕緣膜，厚5 0 nm之矽氮化膜8介經CVD法被堆 積在全面。 之後，如第1 0 F圖所示，介經反應性離子蝕刻法， 矽氮化膜被蝕刻，而形成閘極側壁部。 然後，如第1 0 G圖所示，將閘極電極作爲光罩，磷 離子以劑量5 X 1 O15 cm — 2被離子注入。之後，施行例 如9 5 0 °C，3 0秒鐘之熱處理，將磷擴散至矽基板中使 之活性化，形成作爲源極，汲極領域的擴散層7 b。 然後，如第1 Ο Η圖所示，氟以例如加速電壓2 0 KeV，劑量1 X 1 〇15cm_2離子注入在全面。此時， 剛注入離子後之氟分布係氣不會注入在閘極氧化膜3中， 使峰値濃度形成在多晶矽膜4中及源極，汲極擴散層7 b 中。之後，將此在例如氮氣氣氛中介經8 0 0 °C，3 0分 鐘之熱處理，使被注入之氟擴散至閘極氧化膜3中》 然後，如第10I圖所示，厚25nm之鈦薄膜，厚 5 0 nm之鈦氮化薄膜介經濺射法依次堆積在全面。又， 在氮氣氣氛中介經7 0 0°C，1分鐘之熱處理，所有鈦薄 膜與多晶矽膜4及矽基板1反應，則鈦矽化膜5及9僅形 成在成爲閘極電極之多晶矽膜上部及源極，汲極領域上。 然後，藉由例如氫氟酸之水溶液，硫酸與過氧化氫之混合 溶液，選擇性地剝離鈦氮化膜及絕緣膜上之未反應之鈦薄 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ,· ： 裝 訂 Μ (1i先閲讀背面之注意事項再填艿本頁) -25- 405155 A7 B7 五、 發明説明 (23 ) 1 1 膜 0 1 1 以 下 1 因 第1 0 J圖至第1 0 L圖之 工 程係與 第 1 實 1 I 施 例之 第 1 0 8 J 1 α 1 圖 至第8 L圖 相同，故 省 略 說 明 〇 η 1 I 又 在 上 述實 施 例中，在自 對準矽化 物 工 程 前 實 行 氟 先 閱 讀 1 1 t 之 離子 注 入 惟並 不 被限定於此 者，例如在 完 成 白 對 準 矽 背 之 1 化 物後 將 氟 離子 注 入在全面後 施行熱處 理 也 可 同 樣 之 效 注 意 畫 1 J 果 〇 Ύ 項 再 1 1 装 I 第 1 1 圖 係表 示上述第1實 施例之閘 極 氧 化 膜 之 可 靠 本 性的特 性 圖 » 表示 Q b d之威伯爾分布者 〇 第 1 1 圖 中 之 只 1 1 1 里 / 1 " 圓係在 閘 極 電極 之 多晶矽膜中 介經以劑 里 1 X 1 0 1 £ 1 1 C m - 2 離 .子注入壽 將導入在氧化膜中之氟量比氧化膜中 1 1 之 矽原 子 數 形 成較少之情形。又 ，第1 1 圖 中 之 白 四 方形 訂 I 係介經 以 劑 量 5 X 1 0 1 5 c m · 2離子注入氟 ，將導入在氧 1 I 化 膜中 之 氟 比 氧化 膜 中之矽原子 數較多之 情 形 〇 1 1 I 將 導 入 於 氧化 膜 中之氟量比 氧化膜中 之 矽 原 子 數 較 多 1 1 時 ，平均 之 Q b d 會 降低。此乃 介經過剩 地 導 入 氟 > 改 善 線 1 表 面領 域 之 膜 質， 同 時在表面領 域以外之 氧 化 膜 中 的 S i 1 1 — 0 - S i 網 路也有 氟作用，因 而導致分 離 成 S i — F 結 1 I 合與S i — 0 結合 0 所以，閘極 氧化膜中 之 電 子 陷 阱 量 急 1 1 激 地增加 1 因 而Q b d會變小。 因此，必 須 選 擇 導 入 在 閘 1 1 極 氧化 膜 中 之 氟量 9 使閘極氧化 膜中之矽 原 子 數 比 閘 極 氧 1 1 化 膜中 之 氟 原 子數 少 0 1 1 I ( 第3 實 施 例 ) 1 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家榇準（CNS ) A4规格（210X297公釐） -26- ____405155_；2_ 五、發明説明（24) 第12圖係表示本發明之第3實施例的可以電氣式寫 入及抹除之不變性半導體記憶體E E P R OM的剖面圖。 在P型矽基板1上形成有元件分離所用之矽熱氧化膜 2，而在矽基板表面，藉由磷之離子注入形成有η型之源 極，汲極擴散層7a及7b。 又，在矽基板表面形成有第1閘極絕緣膜3 a，而在 該閘極絕緣膜3a中，藉由使用不超過850 °C，30分 鐘之熱工程被導入氟原子。在第1閘極絕緣膜3 a上形成 有第1聚矽膜4a ，而在第2閘極絕緣膜3b上形成有第 2聚矽膜4 b。 在閘極電極部之多晶矽膜4 b上形成有CVD絕緣膜 6 a，而在閘極電極部之側壁形成有側壁絕緣膜6 b。又 ，在成爲層間絕緣膜之C V D絕緣膜1 〇開設有接觸孔， 形成有配線1 1。 第1 3A圖至第1 3 J圖係將表示於第1 2圖之不變 性半導體記憶體記憶體之製造方法階段地表示的剖面圖。 首先，如第13A圖所示，例如準備面方位（100 )，電阻係數4〜6Qcm之P型矽基板1 ，在該P型矽 基板1之表面藉由一般之選擇氧化法形成有厚約0.6 Am之元件分離絕緣膜2。又，例如藉由依乾燥氧氣之熱 氧化，形成厚8nm之閘極氧化膜3a。
之後，如第1 3 B圖所示，在閘極氧化膜3上作爲閘 極電極堆積有厚2 0 0 nm之多晶矽膜4 a。然後，在該 多晶矽中，例如磷離子以加速電壓3 0 K e V，劑量5 X 本紙張尺度適月】中國國家插準（〇灿）六4礼格（2丨0/297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝 訂 線 -27- 405155 A7 B7____ 五、發明説明（25 ) 1 0 15 c m — 2施以離子注入》此時，剛注入離子後之磷的 .分布，係在多晶矽4 a中能形成峰値濃度。然後，介經將 此在氮氣氛中施以9 0 0°C，3 0分鐘之熱處理’經注入 磷被活性化，而多晶矽之電阻會降低。 然後，如第1 3 C圖所示，連續地堆積厚5 nm之 CVD矽氧化膜3b及厚200nm之多晶矽膜4b。之 後，例如磷以劑量5 X 1 0 1 5 c m 1離子注入在全面。被 注入之磷離子係在多晶矽膜4 b中，以依存於加速能量之 峰値深度爲中心施以分布。然後，例如施行9 5 0 °C， 3 0秒鐘之熱處理，磷被擴散至多晶矽膜4 b及矽基板1 中，並被活性化。 之後，如第1 3 D圖所示，在多晶矽膜4 b，例如氟 以加速電壓20KeV，劑量lxl015cm-2施以離子 注入。此時，剛注入離子後.之氟的分布，係形成氟未達到 C V D矽氧化膜3 b中之分布。之後，介經將此以例如在 氮氣氛中施以8 0 0°C，3 0分鐘之熱處理，被注入之氟 同時地被擴散在閘極氧化膜3 a及CVD矽氧化膜3 b中 〇 然後，如第1 3E圖所示，CVD氧化膜6 a被堆積 在全面。 然後，如第1 3 F圖所示，上述閘極氧化膜3 a， CVD化膜3 b，多晶矽膜4 a及4_b，CVD氧化膜 6 a介經反應性離子蝕劑法施以圖案形成》之後，使用依 氫氣及氧氣之混合氣體的燃燒氧化法等，氧化膜6 b形成 本紙張尺度適扪中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -----_---,—^裝------訂------ (讀先閲讀背面之注意事項再硝荇本頁) -28- A7 ——40&ί55^-------- 五、發明説明（26) 於閘極電極側壁。 然後，如第1 3 G圖所示，例如磷以劑量5 X 1 0 1 5 c m~2施以離子注入在全面。之後，介經實行例如9 5 0 °C，3 0秒鐘之熱處理，磷被擴散至矽基板1中且被活性 化，形成成爲源極，汲極領域的擴散層7 a。 以下，由於第1 3H圖至第1 3··!圖之工程，係與第 1實施例之第8 J圖至第8 L圖相同，故省略說明。 又，在上述實施例中，係在第2多晶矽膜4 b中實行 氟之離子注入，惟並不被限定於此者，例如即使分別對第 1多晶矽膜4 a與第2多晶矽膜4 b施行離子注入，也可 得到同樣之效果。但是，此時在導入氟之後的工程，較理 想是不實行超過8 5 0°C以上且3 0分鐘之熱處理。 (第4實施例） 因第4實施例係與第1實施例基本上相同，因此，參 照第8A圖至第8 L圖加以說明。第4實施例與第1實施 例不同處，係在於閘極部之形成法。 首先，如第8 A圖所示，例如準備面方位（1 0 〇 ) ，電阻係數4〜6〇cm之P型矽基板1，在該P型矽基 板1之表面藉由一般之選擇氧化法形成有厚約0 . 6 之元件分離絕緣膜2。 之後，如第8 B圖所示.，例如使用二氯矽烷（S i Η 2 C<2)與氧化亞氮（Ν2〇)，在850°C形成8nm 之閘極氧化膜3，然後，在該上面作爲閘極電極形成厚 本紙張尺度速用中围國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (嘲先閲讀背面之注意事項再填艿本頁) *裝- 訂 405155 A7 B7 五、發明説明（27 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 2 5 0 nm之多晶矽膜4。然後，在該多晶矽中，例如磷 離子以加速電壓30KeV，劑量5xl015cm-2施以 離子注入。此時，剛注入離子後之磷的分布，係在多晶矽 中能形成峰値濃度。然後，介經將此在氮氣氛中施以9 0 0°C，3 0分鐘之熱處理，經注入磷被活性化，而多晶矽 之電阻會降低。 然後，如第8 c圖所示例如氟以加速電壓2 0 K e V :劑量1 X 1 0 1 5 c m — 2離子注入在多晶矽膜4中。此時 ，剛注入離子後之氟之分布係在多晶矽膜4中形成有峰値 濃度，而在閘極氧化膜3中成爲不會注入氟，之後，將此 以不是「8 5 0°C以上且3 0分鐘以上」之熱處理，例如 在氮氣氣氛中介經施行8 0 0 °C，3 0分鐘之熱處理，使 被注入之氟擴散至閘極氧化膜3中。 然後，如第8D圖所示，全面地藉由LP — CVD法 形成厚1 0 0 nm之矽氧化膜6之後，介經反應性離子蝕 刻法蝕刻矽氧化膜6及多結晶矽4所構成的疊層膜，而形 成有閘極部。 經濟部中央標準局貝工消费合作杜印掣 以下，因第8 E圖至第8 L圖之工程係與第1實施例 相同，故省略說明。 一般，如上述實施例，使用例如二氯矽烷（ SiH2C，2)與氧化亞氮（N2〇)，以550 °C形成 厚5 nm之閘極氧化膜時，矽/氧化膜介面之介面準位係 存在較多，或形成有較多膜中之電子陷阱等之膜。但是， 本紙張尺度適用中國固家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -30- ^05x55 A7 B7 五、發明説明（28 ) 介經導入氟，並介經端接介面近旁近旁或膜中之矽的懸掛 鍵，因而可減少介面準位密度。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 又，作爲閘極絕緣膜，例如在氨氣（NH3)氣體氣氛 中曝露矽氧化膜而使用導入氮氣原子之氧氮化膜，並將氟 原子導入至該膜也可以。由此，可減低將高電場應力施加 於閘極絕緣膜後的低電場漏電之增加，又，介經氟來抑制 缺陷密度，可形成均質之膜質。 又，作爲閘極絕緣膜，使用依重氫（D2)氣體與氧氣 體之燃燒氧化所產生的氧化膜，或使用重水（D2〇 )所形 成的氧化膜均可以。此時，介經重氫拿進在閘極氧化膜， 而以重氫置換結合力較弱之S i - Η，可成爲結合力較強 之S i - D結合。又，介經氟之導入產生介面過渡層（ interface transition layer )之畸變的 S i — 0 — S i 結合 之應力緩和，由此，對於高電場應力，可形成更強之閘極 絕緣膜層。 又，作爲閘極氧化膜，使用有活性氧氣的矽氧化膜時 ，也可得到同樣之效果。此時，介經將氧氣予以微波放電 或紫外線照射等使之活性化後供應於基板，以形成氧化膜 。如此所得到之氧化膜係緻密又陷阱較少，又，氧化膜與 矽基板之介面成爲平坦者。但是，在此時，在氧化膜與矽 基板之介面近旁存有介面過渡層，將此介經氟可使之應力 緩和，可更提高絕緣擊穿耐性等而成爲可改善可靠性。 又，作爲閘極絕緣膜，使用S iH2C <2或 S i C < 4與NH3等之矽氮化膜，或依NH3等之矽基板 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -31 - 405155 a? __ B7 五、發明説明（29) 的直接氮化所產生的矽氮化膜時，也可得到同樣之效果。 (第5實施例） 第14A圖至第14L圖係階段地表示本發明的第5 實施例之η通道MO S電晶體之製造方法的剖面圖。 首先，如第1 4Α圖所示，例如準備面方位（1 〇 〇 )，電阻係數4〜6Qcm之Ρ型矽基板1，在該Ρ型矽 基板1之表面藉由一般之選擇氧化法形成有厚約0·6 之元件分離絕緣膜2。· 之後，如第1 4 B圖所示，例如藉由依乾燥氧氣之熱 氧化，形成厚8 nm之閘極氧化膜3，然後在閘極氧化膜 3上作爲閘極電極堆積有厚2 0 0 nm之多晶矽膜4。然 後，在該多晶矽中，例如磷離子以加速電壓3 OK e V， 劑量5 X 1 0 1 5 c m - 2施抖離子注入。此時，剛注入離子 後之磷的分布，在多晶矽中能形成峰値濃度。然後，介經 將此在氮氣氛中施以9 0 0 °C，3 0分鐘之熱處理，經注 入磷被活性化，而多晶矽膜4之電阻會降低。 然後，如第1 4 c圖所示，堆積CVD矽氧化膜6之 後，多晶矽膜4，C V D矽氧化膜6介經反應性離子蝕刻 法被蝕刻，形成有閘極部。 然後，如第1 4 D圖所示，例如磷以劑量1 X 1 〇 1 5 cm-2被離子注入。之後，實行例如900 °C，30秒鐘 之熱處理，介經將磷擴散至矽基板中並使之活性化，形成 有成爲源極，汲極領域的擴散層7 a。 本紙張尺度财關家標準（CNS )六4胁（210X297公褒) -----^---Γ--^------1T------^ (讀先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} -32- 405155 A7 B7 五、發明説明（30) 之後，如第1 4 E圖所示，全面地介經CVD法堆積 有厚5 0 nm之砂氮化膜。 然後，如第1 4 F圖所示，例如以加速電壓2 0 K e V，劑量1 X 1 0 1 5 c m _ 2離子注入氟。此時，剛注 入離子後之氟分布，係成爲在矽氮化膜8中形成有峰値濃 度。 之後，如第1 4G圖所示，矽氮化膜介經反應性離子 蝕刻法被蝕刻，形成有含有氟之閘極側壁部8。然後，將 此介經例如在氮氣氣氛中施以8 0 0°C，3 0分鐘之熱處 理，俾使被注入於閘極側壁部8之氟被擴散至閘極氧化膜 3中。 然後，如第1 4 Η圖所示，將閘極電極部作爲光罩， 磷離子被注入在矽基板。之後，實行例如9 50 °C，30 秒鐘之熱處理，介經將磷擴散至矽基板中使之活性化，形 成有成爲源極，汲極領域的擴散層7 b。 以下，因第1 4 I圖至第1 4L圖之工程，係與第1 實施例之第8 I圖至第8H圖相同，故省略說明》 在第5實施例中，作爲上述矽氮化膜所構成之側壁絕 緣膜8，一般藉由使用二氯矽烷（SiH2C<2)與氮氣 (NH3)的LP — CVD法等所形成，惟在此時，在氮化 膜含有大量氫，而該氫多量地擴散在氧化膜中，切斷S i -〇 — S i網路等，因而降低絕緣擊穿壽命。如此，在第 5實施例，係使用S i C < 4與N2 ◦而形成有氫含有量較 少的絕緣膜。氟以加速電壓5KeV，劑量1X1015 本紙張尺度速用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0X297公釐） ----1-------裝------訂------先 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -33- 405155 好浐部中戎乜準^·.:^-!.消资合作衫印ϊί 五、發明説明（ 31) 1 1 C m 一 1 注入角度7 度被注入在該絕緣膜， 成爲含有氟之 1 1 狀 態 0 1 1 又 } 如 上 述 地 除 了 將 氟 離 子 注 入 於 氣 含 有 量 較 少 之 側 η 1 1 I 壁 絕 緣 膜 之 外 > 有在 形 成 側 壁 絕 緣 膜 時使 用 例如 S i F 4 * 先 閲 1 1 或 混 合介 經 微 波 放 電 等 所 產 生 之 氟 基 等 > 也 可 得 到 同 樣 效 背 1 果 0 -<* 注 意 事 1 I· 依 照 如 上 述 之 例 子 介 經 從 側 壁 絕 緣 膜 進 入 閘 極 氧 化 項 再 1 1 裝 I 膜 之 氟 不 但 可 提 筒 整 體 氧 化 膜 之 可 靠 性 而 且 在 直 接 接 % 本 Mint 觸 於 側 壁 絕 緣 膜 的 閘 極 電 極 之 邊 緣 部 或 容 易 產 生 衝 擊 離 子 Λ 1 1 1 化 之 汲 極 端 可改 善 對 於 熱 載 子 的 可 靠 性 又 以 氟 有效率地 1 1 可 修 正 介 經 反 應 性 離 子 蝕 刻或 磷 之 離 子 注 入 所 導 入 之 絕 緣 1 1 擊 穿 耐 壓 低 的 氧 化 膜 之 損 壞 領 域 〇 訂 1 1 ( 第 6 實 施 例 ) 1 1 1 I 第 1 5 A 圖 至 第 1 5 L 圖 係 階 段地 表 示 本 發 明 的 第 6 1 成 1 實 施 例 之 η 通 道 Μ 0 S 電 晶 體 之 製 造 方法的 剖 面 圖 0 第 1 5 A 圖 至 第 1 5 D 圖 之 工 程 係 與 第 5 實 施 例 之 第 1 I 1 4 A 圖 至 第 1 4 D 圖 同 樣 地 實 施 Q 1 1 然 後 如 第 1 7 Ε 圖 所示 介 經 C V D 法 堆 積 厚 約 1 1 i 1 0 0 η m 之矽 氮 化 膜 8 〇 1 1 之 後 如 第 1 7 F 圖 所示 介 經 反 應 離 子 蝕 刻 法 蝕 刻 ί 1 矽 氮 化 膜 形成 有 閘 極 側 壁 部 8 〇 1 I 妖 後 如 第 1 7 G 圖 所 示 將 閘 極 電 極 作 爲 光 罩 磷 1 1 1 被 注 入 0 被 注 入 之磷離 子 係 以 依 存 於加 速 能 量 之峰値 深 度 1 1 1 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公；t ) -34- ίί浐部中^4τ.ίν·^..=;.τ消於合竹杉印 ____405155 B7__ 五、發明説明（32) 作爲中心分布在矽基板內部。然後，實行例如9 5 0 °C， 3 0秒鐘之熱處理，介經將磷擴散至矽基板中使之活性化 ，形成有成爲源極，汲極領域的擴散層7 b。 然後，如第1 7H圖所示，利用光阻罩1 5僅露出分
離矽氧化膜2 »然後，全面地例如以加速電壓2 Ο K e V ，劑量1 X 1 0 1 5 c m _ 2離子注入氟。此時，剛注入離入 後的氟分布，係峰値濃度形成在元件分離氧化膜2之表面 部。之後，介經將此以例如在氮氣氣氛中施以8 0 0°C， 3 0分鐘之熱處理，使被注入之氟擴散在閘極氧化膜3中 〇 以下，因第15I圖至第15L圖之工程，係與第1 實施例之第8 I圖至第8H相同，故省略說明。 藉由本實施例，也可得到與第1實施例同樣之效果。 (第7實施例） 第1 6 A圖至第1 6 L圖係階段地表示本發明的第7 實施例之η通道MO S電晶體之製造方法的剖面圖。 首先，如第1 6Α圖所示，準備例如面方位（1 〇〇 )，電阻係數4〜6Ωcm之Ρ型矽基板，藉由一般之選 擇氧化法形成厚約0 . 6 //m之元件分離絕緣膜2於該P 型矽基板1之表面。又，藉由依乾燥氧氣之熱氧化形成厚 8 n m之閘極氧化膜3。 之後，如第1 6 B圖所示，在閘極氧化膜3上作爲閘 極電極堆積有厚2 0 0 nm之多晶矽膜4。然後，在該多 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -----^-------裝------訂------浓 (讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -35- 好浐部中呔打i?-c?h-T消资合作办卬來 405155 B7 五、發明説明（33) 晶矽膜4中，例如磷離子以加速電壓3 0 K e V，劑量5 xi〇15cm_2被離子注入。此時，剛注入離子後之磷分 布，係在多晶矽膜4中形成有峰値濃度。之後，將此在氮 氣氣氛中以9 0 0 °C，3 0分鐘熱處理，使被注入之磷被 活性化，降低多晶矽之電阻.，又，堆積有C V D矽氧化膜 6 ° 然後，如第1 6 c圖所示，全面地例如以加速電壓 2〇KeV，劑量lxl〇15cm_2施以氟離子注入。此 時，剛注入離子後之氟之分布係在CVD氧化膜6之表面 部形成有峰値濃度，之後，將此在氮氣氣氛中以8 0 0°C ’ 3 0分鐘之熱處理，注入於CVD矽氧化膜6之氟被擴 散至閘極氧化膜3中。 之後，如第1 6 D圖所示，介經反應性離子蝕刻法蝕 刻多晶矽膜4，C V D矽氧化膜6，形成有閘極部。 然後，如第1 6 E圖所示，例如將磷施以1 X 1 〇 1 5 cm — 2離子注入後，實行例如9 5 0 °C，3 0秒鐘之熱處 理，介經將磷擴散在矽基板中使之活性化，形成有成爲源 極，汲極領域的擴散層7 a。 以下，因第1 6 F圖至第1 6 L圖之工程，係與第1 實施例第8K圖至第8H圖相同，故省略說明。 又，在第1 6 L圖之工程，即使在成爲層間絕緣膜之 矽氧化膜1 0中導入氟，也可得到同樣之效果。導入氟至 成爲層間絕緣膜之矽氧化膜1 0中，係例如在層間絕緣膜 離子注入氟即可以。又，藉由使用矽之氟化物，例如四氟 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4洗格（ 210X297公釐） ； 一 辦^II I 訂-I I I I I {"先閱讀背面之注意事項再填巧本頁) -36- 405155 A7 B7 五、發明説明（34) 化矽S i F4與氧氣之混合氣的減壓電漿CVD法形成含有 氟之氧化膜，而將此作爲層間絕緣膜也可以。如此，形成 含有氟之層間絕緣膜之後，介經例如在氮氣氣氛中施以 8 0 0 °C，3 0分鐘之熱處理。將被注入之氟擴散至閘極 氧化膜3中。 又，作爲將氟擴散至閘極氧化膜3之擴散源，係將氟 導入在成爲配線之金屬也可以。此時，在第1 6 K圖之工 程中形成鋁膜之後，全面地離子注入氟，而從含有該氟之 鋁膜將該擴散至閘極氧化膜3即可以。 (第8實施例） 第1 7圖係表示製作於第8實施例之SO I基板上之 η通道電晶體的剖面圖。在矽基板1上，經由絕緣膜1 a 形成有P型半導體層lb，.並形成有用以元件分離的矽熱 氧化膜2。在半導體層1 b之表面，藉由離子注入形成有 η型源極，汲極擴散層7a，7b »又，在半導體層lb 之表面。作爲閘極絕緣膜3形成有以矽，氧，氮作爲主成 分的絕緣膜。在閘極絕緣膜3中，從SO I基板之絕緣膜 1 a藉由擴散，被導入有氟原子。 在成爲閘極電極之多晶矽膜4上，形成有CVD矽氧 化膜6，而在閘極電極之側壁形成有矽氮化膜8。又，在 源極，汲極領域，形成有矽化物9。又，在CVD矽氧化 膜1 0開設有接觸孔，介經濺射形成有成爲配線之鋁電極 1 1並被圖案形成。 本紙張尺度適用中國國家標率（匚~5)六4規格（2丨0父297公釐} (請先閏讀背面之注意事碩再填κ本Η -装·
•1T 線 -37- ____405155 ；；_ 五、發明説明（35) 第1 8A圖至第1 8 L圖係階段地表示第8實施例之 η通道MO S電晶體之製造方法的剖面圖。 首先，如第1 8Α圖所示，準備在矽基板1上將經由 絕緣層1 a所形成的Ρ型矽層1 b具有於表層的SO I基 板，而在P型矽層1 b之表面藉由一般之選擇氧化法形成 有厚約0 . 的元件分離絕緣膜2。 然後，如第1 8 B圖所示，全面地例如以加速電壓 1 0 OKeV，劑量5x 1 015cm_2離子注入有氟《此 時，剛注入離子之後的氟分布，係在S 0 I基板之絕緣層 1 a中形成有峰値濃度。 之後，如第1 8 C圖所示，藉由例如乾燥氧氣的熱氧 化形成有厚8 nm之閘極氧化膜3。此時，離子注入之氟 被擴散而被導入在閘極氧化膜3中，同時，由存於S Ο I 基板之應力或存在於絕緣層.1 a之介面的結晶缺陷同時被 改善。之後，使用矽烷S iH4與膦PH3之混合氣體，在 閘極氧化膜3上作爲閘極電極堆積有厚2 0 0 nm之磷摻 雜物多晶矽膜4。 然後，如第1 8D圖所示，在多晶矽膜4上堆積有 C VD矽氧化膜6。之後，介經反應性離子蝕刻法蝕刻多 晶矽膜4及CVD矽氧化膜6，形成有閘極部。 然後，如第1 8 E圖所示，例如磷以劑量1 X 1 0 1 5 c m_2施以離子注入。被注入之磷離子，係在矽層1 b內 部以依存於加速能量的峰値深度作爲中心被分布。然後， 實行例如9 5 0 °C，3 0秒鐘之熱處理，介經將磷擴散在 ----^-------^------II------^ (請先閲讀背面之注意事項再硪巧本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -38- 好沪部中^c4'-^h-T"於合作.^印5:! 405155 ΙηΊ 五、發明説明（36) 矽基板中使之活性化，形成有成爲源極，汲極的擴散層 7 a ° 之後，如第1 8 F圖所示，以CVD法形成有厚約 lOOnm之矽氮化膜8。 然後，如第1 8 G圖所示，介經反應性離子蝕刻法飽 刻矽氧化膜，形成有閘極側壁部8。 之後，如第1 8H圖所示，將閘極電極作爲光罩注入 有磷離子。被注入之磷離子，係在矽層lb內部以依存於 加速能量的峰値深度作爲中心被分布。然後，實行例如 9 5 0 °C，3 0秒鐘之熱處理，介經將磷擴散在矽基板中 使之活性化，形成有成爲源極，汲極領域的擴散層7 b。 之後，如第1 8 I圖所示，介經濺射法全面地依次堆 積厚2 5 n m的鈦薄膜，厚5 Ο n m之鈦氮化薄膜。又， 在氮氣氣氛中，介經一分鐘之熱處理，將所有鈦薄膜與矽 層1 b反應，僅在源極，汲極領域上形成有鈦砂化膜9。 之後，藉由例如氟化氫酸之水溶液，硫酸與過氧化氫之混 合溶液，選擇性地剝離鈦氮化膜及絕緣膜上之未反應的鈦 薄膜。 然後，如第1 8 J圖所示，介經C V D法全面地堆積 厚300nm之矽氧化膜1〇。 之後，如第1 8 K圖所示，介經各向異性乾蝕刻，接 觸孔開設於矽氧化膜1 0。 然後，如第1 8 L圖所示，形成例如分別含有〇 . ·5 %矽，銅之厚8 0 0 nm之鋁膜，將此施以圖案形成俾形 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4规格（210X297公釐） I - - - - If— - I I -I— n HI I— II 丁 —8— —— I ----- : (誚先閲請背面之注意事項再填寫本頁) -39- 好浐部中"打^^以工消赘合作扣印^ ____405155 ；； 五、發明説明（37) 成有源極，汲極電極1 1。然後，試料係以4 5 Ot：， 15分鐘’在含有氫之氮氣氣氛中施以熱處理。 r 在本實施例之製造方法，也可得到與第1實施例同樣 之效果。 (第9實施例） 第1 9 A圖至第1 9 I圖係階段地表示本發明之第9 實施例之MO S電晶體之製造方法的剖面圖。 首先’如第1 9 A圖所示，在塡補氧化膜1 a上具有 半導體層l b的P型矽基板1上，介經反應性離子蝕刻， 形成有元件分離所用之溝，之後，介經例如L P -TEOS膜塡補形成有元件分離層2。 然後，如第19B圖所示，以加速電壓20〜50 K e V，劑量 1 X 1 〇 13 — 1 X 1 〇 16 c m- 2 全面地注 入有氟離子。此時，在上述半導體層1 b或塡補氧化膜2 ，有氟原子分布之峰値位置。 又，如第19c圖所示|例如在750 °C，1氣壓下 ，將矽基板曝露在氧氣體與氫氣體之混合氣體中，形成有 矽氧化膜。然後，在例如9 0 0 °C，將矽氧化膜曝露在以 氮氣體稀釋成10%之一氧化氮氣體NO或一氧化二氮氣 體1^2 ◦中，氮氣體被導入矽氧化膜中，形成有矽絕緣膜3 〇 .之後，如第1 9 D圖所示，藉由化學氣相成長法，堆 積成爲閘極電極的聚矽膜4。 (讀先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝· 、v6 .線. 本紙張尺度適用中國國家榇準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -40- 405155 b7 好米·部中λ打4,^hT,消於合作h印y 五、發明説明（ 38) 1 I 然 後 f 如 第 1 9 E圖所示 > C V D 矽氧化 膜 6 全 面地 1 1 I 堆 積 在 聚 矽 膜 4 之 上 ，使用光 阻 罩 ( 未予圖示 ) 介 經矽 1 1 1 氧 化 膜 6 9 聚 矽 膜 4 ，介經R I Ε 被加 工而形 成 閘 極 部。 1 1 然 後 9 全面地例如在 4 5 0 °C 壓 力 1 0 m T 〇 r r 至 1氣 先 W 讀 1 1 壓 9 使用 以 氫 氣 體 稀 釋之S i Η 4氣體與Ν Η . ;氣體的混合 背 > 1 氣 體 t 堆 積 有例如 厚 5〜2 0 0 η m 之 C V D 矽 氮 化 膜8 注 意 1 〇 事 項 再 填 f 1 1 之 如 第 1 9 F 圖所示， 介 經 R I E法矽 氮 化 膜 被蝕 本 裝 刻 » 形成 有 閘 極 側 絕 緣膜8。 頁 1 1 然 後 如 第 1 9 G圖所示 以 閘 極 部作爲 光 罩 例如 1 1 以 加 速 電 壓 2 0 K e V，劑量 1 X 1 0 1 5 c in 2施以離子 1 I 注 入 砷 以 形成 源 極 ，汲極領 域 7 〇 訂 | 之 後 如 第 1 9 Η圖所示 藉 由 化 學氣相 成 長 法 ，全 1 1 I 面地堆 積 有 C V D 矽 氧化膜.， 並在 該 膜 形成有 接 觸 孔 〇 1 1 妖 y»\> 後 如 第 1 9 I圖所示 介 經 濺 射法全 面 地堆 積之 1 1 鋁 係介 經 R I E 形成有源 極 汲 極 電極1 1 閘 極電 •線 1 極 4 e 〇 1 I 在 第 9 實 施例 係介經將 氟 導 入 在 SOI 層 1 b 與塡 1 1 | 補 氧 化 膜 2 使 S 〇 lib 與 塡 補 氧 化膜2 之 間 的 介面 1 1 飞 的 介 面 法位 以 氟 相 結 合。由此 > 可 減 低 源極， 汲 極 擴 散層 1 1 7 之 接 合 漏 電 成 爲 可形成具有 高 可 靠 性的半 導 體 元 件。 ί 1 又 在 該 S 0 I 層與塡補 氧 化 膜 層 ‘之間的介面 導入 1 I 氟 等 之 鹵 元 素 之 方 法 ，係並不被 限 定於 上述實 施 例 之 方法 1 1 I 者 在 形 成 於 半 導 體 層上之半 導 體 元 件 上部分 地例 如 在閘 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS )八衫无格（210X297公釐） -41 - 405155 g77 五、發明説明（39) 極電極或閛極側壁絕緣膜，層間絕緣膜，元件分離絕緣膜 .等含有氟，介經熱擴散等，導入在上述介面也可以。 又，未實行全面地氟離子注入，藉由形成在矽基板表 面之掩蔽材料施以部分地遮蔽，僅在所期望之部位實行氟 離子注入，也可得到與上述實施例同樣之效果。 (第1 0實施例） 第2 0A圖至第2 0D圖係階段地表示本發明之第1 0實施例之MO S電容器之製造方法的剖面圖。 首先，如第2 0 A圖所示，例如準備面方位（1 0 0 )，電阻係數4〜6DCm之η型矽基板1，在該表面使 用例如乾燥氧氣形成厚8 nm之氧化膜3。然後，如第 2 0 B圖所示，例如介經微波放電活性化氟氣體，由此， 所發生之氟原子，在真空中供應於氧化膜3表面。由此， 在氧化膜3表面吸附有氟氣。 然後，如第2 0 C圖所示，作爲電極使用矽烷及膦之 混合氣體，形成有厚2 0 0 nm之磷摻雜物多晶矽膜4。 之後，如第2 0 D圖所示，圖案形成多晶矽膜4可形 成Μ 0 S電容器。 在上述例子中，吸附於氧化膜3之表面的氟，係在形 成多晶矽膜4時之熱工程，可擴散至氧化膜3中。又’形 成多晶矽膜4後，將此在例如氮氣氣氛中施以8 0 〇°C ’ 3 0分鐘熱處理，可將吸附於氧化膜3表面之氟有效率地 擴散至矽基板/氧化膜介面。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝. ,ιτ 線 本紙張尺度通用中國國家榇準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -42- A7 ^05155___ 五、發明説明（40) 在本實施例中，由於不需要氟之離子注入，因此，成 爲可節省成本及時間。但是在氧化膜表面吸附氟之工程， 及堆積成爲電極之多晶矽膜的工程係在真空連續地實行較 理想。此乃例如在氧化膜表面吸附氟之後曝露在大氣時， 含有於大氣中之水分與氟反應而氟會脫離，而在後續工程 成爲無法將充分之氟取進氧化膜之主因。 .又，在上述實施例，將氟氣體藉微波放電所發生之氟 原子供應於氧化膜表面，惟並不被限定於此者，例如使用 以三氯化氟C < F 3所代表之鹵化合物之材料也可得到同樣 效果。 (第1 1實施例） ί 第2 1 Α圖至第2 1 D圖係階段地表示本發明之第 1 1實施例之MO S電容器之製造方法的剖面圖。 首先，如第2 1 Α圖所示，例如準備面方位（1 0 0 )，電阻係數4〜6Qcm之η型矽基板1，在該表面使 用例如乾燥氧氣形成厚8 nm之氧化膜3。 然後，如2 1 Β圖所示，作爲電極形成有厚2 0 0 n m之多晶矽膜4。之後，在多晶矽膜4中例如磷離子在 加速電壓30KeV，，劑量5xl015cm — 2施以離子 注入。此時，剛注入離子後之磷的分布，在多晶矽中能形 成峰値濃度。然後，介經將此在氮氣氛中施以9 0 0°C， 3 0分鐘之熱處理，經注入之磷被活性化，而多晶矽之電 阻會降低。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公漦） (对先閲讀背面之注意事項再¾寫本頁) •裝.
、1T -43 - 好沪部中头«.4'·而及丁·消资合作·衫卬緊 405155 at_B7____五、發明说明（41 ) 然後，如第21c圖所示，在矽基板1之背面，例如 氟在加速電壓50KeV，劑量2x 1 015cm — 2°施子 以離子注入。之後，介經將此例如在氮氣氣氛中施以 8 0 〇°C，3 0分鐘之熱處理，經注入之氟擴散至矽基板 /氧化膜介面。 之後，如第2 1 D圖所示，以乾蝕刻法蝕刻多晶矽膜 4形成MO S電容器。 在本實施例，係不需要將氟擴散至氧化膜3中，成爲 可僅導入在存在於矽基板與氧化膜之介面近旁的介面過渡 層，可改善可靠性。又，在本實施例，係將氟從矽基板之 背面施以離子注入，惟在成爲電極之多晶膜中導入氟，併 用來自此之擴散，即可將氟導入至氧化膜之兩介面，可實 行更提高可靠性。 (1 2實施例） 第2 2 A圖至第2 2 K圖係階段地表示本發明之第 1 2實施例之η通道MO S電晶體之製造方法的剖面圖。 第2 2Α圖至第2 2 Ε圖之工程係與第5實施例之第 14Α圖至第14Ε圖同樣地實施，作爲閘極形成有厚 1 5 G) nm之矽氧化膜6，並藉由CVD法全面地形成有 厚約100nm之矽氮化膜8。 然後，如第2 2 F圖所示，介經各向異性乾蝕刻來蝕 刻矽氮化膜俾形成側壁絕緣膜8。 之後，如第2 2 G圖所示，以閘極電極部作爲光罩注 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4現格（210X297公釐） (讀先閱讀背面之注意事項再填巧本頁) -裝.
•1T 線 -44- 經浐部中λ^.4'·而h-T.i/i於合作私印繁 405155 五、發明説明（42) 入磷離子。被注入之磷離子係在矽基板內部以依存於加速 能量之峰値深度爲中心施以分布。然後’例如實行9 5 0 t，3 0秒鐘之熱處理，而磷係在矽基板中被擴散’活性 化，形成有成爲源極，汲極領域的擴散層7 b。
之後，如第2 2 Η圖所示，在源極，汲極領域’例如 氟在加速電壓lOKeV，劑量lxl015cm_2施以離 子注入，之後，介經將此例如在氮氣氣氛中施以8 0 0 °C ，1 0分鐘之熱處理，經注入之氟擴散至閘極氧化膜3中 〇 因第2 2 I圖以後之工程係與第1實施例之第8 I圖 以後之工程相同，故省略說明。 又，在上述實施例係說明在源極，汲極領域導入氟之 情形，惟將氟同時地導入在閘極電極之多晶矽膜中與源極 ，汲極領域雙方也可以。此.時，首先，圖案形成多晶矽膜 後，將磷以1 X 1 0 1 5 C m - 2同時地離子注入在閘極電極 之多晶矽膜及源極，汲極領域，之後實行9 0 0°C，3 0 秒鐘之熱處理，而在多晶矽膜及源極，汲極擴散層之兩領 域，磷被活性化。然後，氟以1 0 K e V，劑量1 X 1 0 15 c m-2施以離子注入，之後，介經將此在氮氣氣氛 中施以8 0 0°C，1 0分鐘之熱處理，使氟被導入閘極氧 化膜中》 * 依照本實施例，不但可提高整體閘極氧化膜之可靠性 ，而且在閘極電極之邊緣部或容易產生衝擊離子化的汲極 端，可改善對於熱載子之可靠性。又，以氟可有效率地修 ----.-------装------訂------線 (讀先閱讀背面之注意事項再填巧本頁) 本紙张尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ 45 ^05155 五、發明説明（43) 正藉由反應性離子蝕刻或磷之離子注入所導入的絕緣擊穿 耐壓較低的氧化膜之損壞領域。 (第1 3實施例） 第2 3 A圖至第2 3 C圖係階段地表示本發明之第 1 3實施例之MO S電容器之製造方法的剖面圖。 首先，如第2 3 A圖所示，例如準備面方位（1 0 0 )，電阻係數4〜6Ωcm之π型矽基板1 ’在該表面使 用例如乾燥氧氣以形成厚8 nm之氧化膜3。 然後，如第2 3 B圖所示’例如在5 0 0°C使用二矽 烷S i Η 6氣體與三氟化硼B F3氣體，而在氧化膜3上堆 積厚2 0 nm之添加硼之非晶質矽膜（未予圖示）。此時 ，由於作爲堆積用氣體使用三氟化硼’因此’所堆積之添 加硼之非晶質矽中含有氟。之後’在惰性氣體氣氛或非氧 化性氣氛中連續地昇溫至6 0 0°C，使用矽烷氣體與二硼 氣體堆積厚約2 0 0 nm之添加硼之多結矽膜4。堆積該 添加硼之多晶矽膜時，添加硼之非晶質矽中的氟擴散至氧 化膜3中，成爲可改善氧化膜特性。 之後，如第2 3 C圖所示’施以圖案形成多晶砂膜4 即可形成MO S電容器。 在上述實施例中，作爲添加硼之非晶質矽堆積用氣體 ，說明例舉二砂院氣體與三氟化硼氣體加以說明’惟並不 被限定此者’組合S i H2F 2等之砍的鹵化物氣體與之硼 氣體，或是在二矽烷與二硼氣體微量地混合鹵氣體等’也 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝. 訂 線 本紙張尺度適fl}中國國家標隼（CMS ) A4規格（210X297公釐） -46- 405155 好"•部中戎"^^.七工消贽合作^印$:! 五、發明説明（ 44) 1 1 可得 到 同 樣 之 效 果 0 又 介 經 變更 夾 在氧化 膜 與多 晶矽膜的 1 | 非晶 質 矽 膜 的 膜 厚 或 氟 濃 度 ，即 可 控制被 導 入在 氧化膜中 1 I 之氟 量 〇 讀 I 1 先 閲 1 I 讀 I I (第 1 4 實 施 形 態 ) 背 面 1 之 1 1 第 2 4 A 圖 至 第 2 4 L 圖係 階 段地表 示 本發 明之第 注 意 倉 1 \ 14 實 施 例 之 C Μ 〇 S 型 半 導體 裝 置之製 造 方法的剖面圖 項 再 1 填 1 0 % 本 頁 裝 1 首 先 如 第 2 4 A 圖 所示， 例如準備 面 方位 (10 0 1 )， 電 阻係 數 4 6 Ω C m 之Ρ 型 矽基板 1 ，在 該Ρ型矽 1 1 基板 1 之 表 面 藉 由 一 般 之 選 擇氧 化 法形成有 厚約 0 . 6 1 I μ m 之 元 件 分 離 絕 緣 膜 0 之 後， η 型摻雜 物 以高 加速能選 訂 擇性 地 被 離 子 注 入 然 後 介 經高 溫 之熱處 理 ，以 形成阱領 1 1 1 域1 C 0 1 1 然 後 > 如 第 2 4 B 圖 所 示， 藉 由熱氧 化 ，厚 3〜8 1 1 n m 之 閘 極 氧 化 膜 3 形 成在 阱1 C ，而作 爲 閘極 電極有厚 線 | 2 0 0 η m 之 多 晶 矽 膜 4 形 成在其 上面。 1 | 之 後 如 第 2 4 C 圖 所 示， 使 用光阻 罩 15 a，形成 1 1 I P通 道 Μ 〇 S F Ε Τ 之 領 域 的閘 極 部，及形成η 通道 1 MO S F E T 之 領 域 全 面 被掩蔽 0 之後， 介 經R I E來蝕 1 1 刻多 晶 矽 形成 有 Ρ 通 道 Μ 0 S F Ε Τ之 閘 極電 極4 a。 r | 然 後 > 如 第 2 4 D 圖 所 示， 除 去光阻 罩 15 a之後， I B F 2離子係例如以加速電壓3 0 K e V ，劑量！ 5 X 1 1 1 10 1 4 C m 2被離子注入 ，在 P通道Μ ( )S F Ε Τ側形成 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐） -47- 紂浐部中""羋而0"-1消灸合竹*&印"
405155 G 五、發明説明（45) 雜質擴散領域7 p a。此時，在η通道M〇 S F E T領域 之多晶砂4中’也同時地注入B F 2離子。 之後’如第24Ε圖所示，使用光阻罩丄5b，形成 η通道MO S F E T之領域的閘極部，及形成p通道 MOSFE丁之領域全面被掩蔽。之後，介經rie來蝕 刻多晶矽層4，形成有η通道MOSFET之閘極電極 4 b ° 然後，如第24F圖所示，除去光阻罩15b之後， 再以光阻劑1 5 c僅掩蔽P通道MOSFET領域。之後 ，全面地砷離子或磷離子，以例如加速電壓3 OK e V， 劑量1 X 1 0 15cm_2被離子注入，在η通道 MOSFET側形成有雜質擴散領域7n a。 之後，如第24G圖，使用LP — CVD法，在閘極 電極4 a，4 b之側壁，形成有厚約1 〇 n m之矽氮化膜 所形成的側壁絕緣膜1 2。該側壁絕緣膜係介經CVD法 例如全面地堆積厚1 0 nm之矽氮化膜之後，介經各向異 性乾蝕刻，施以全面蝕刻所得到。 然後，如第24H圖所示，使用光阻罩15d，掩蔽 η通道Μ 0 S F E 丁領域。之後，介經例如以加速電壓 20KeV，劑量3xl015cm_2施以離子注入硼離子 ，以形成P型之源極，汲極擴散層7 p b。此時，由於在 離子注入上述B F 2離子時，多晶矽表面及基板表面被非晶 質化，因此，可減少硼離子之範圍。 同樣地，如第24 1圖所示，使用光阻罩15e，掩 ("先閱讀背面之注意事項再填巧本頁) -a 本紙張尺度適州中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公羞） -48- A7 ____4.QiLi5_____ 五、發明説明（46) 蔽P通道M〇 S F E T領域》之後，介經例如以加速電壓 50KeV，劑量3xl 015cm_2施以離子注入砷離子 或磷離子，以形成η型之源極，汲極擴散層7 n b。 然後，在上述矽基板在空氣氣氛中施以9 5 0 °C，1 分鐘之熱處理，各閘極電壓中之摻雜劑及源極，汲極擴散 層中之摻雜劑被活性化。此時，在η通道MO S F E T及 Ρ通道MOSFET之閘極電極的多晶矽4a，4b中， 作爲B ?2離子被注入之氟，係藉由熱處理被擴散在閘極氧 化膜3中。· 之後，如第2 4 J圖所示，介經濺射法全面地依次堆 積厚2 5 nm之鈦薄膜，厚5 0 nm之鈦氮化薄膜。然後 ，在氮氣氣氛中介經在7 0 0°C —分鐘之熱處理，鈦薄膜 全面與閘極多晶矽及矽基板反應，使鈦矽化膜9僅形成在 閘極電極及源極，汲極擴散層領域上。然後，藉由例如氫 氟酸之水溶液，硫酸與過氧化氫之混合物，選擇性地剝離 鈦氮化膜及絕緣膜上之未反應的鈦薄膜。 然後，如第2 4K圖所示，介經CVD法全面地堆積 厚3 0 0 nm之矽氧化膜1 〇之後，介經各向異性乾蝕刻 ，接觸孔開設在矽氧化膜1 0。 之後’如第2 4 L圖所示，形成分別含有〇 . 5 %矽 ，銅之厚8 0 0 nm之鋁膜，將此施以圖案形成俾形成源 極，汲極電極1 1 ，閘極接點4 e。之後，在含有1 〇% 氫之氮氣氣氛中熱處理1 5分鐘。 在本實施例中，以B F2作爲離子種子，氟被導入閘極 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐)~ I I · I I 裝I I I 訂 I 線 (請先閏讀背面之注意事項再填艿本頁) -49 - 405155 A7 B7 好M部中吹ir.4'-l:n.T消贫合竹ii印繁 五、 發明説明 47) 1 1 電 極 中 0 離 子 種 子 係並不被限定於 B F2者，例如使用矽之 1 氟 化化 離 子 > 或砷或 磷 之 氟化物離 子也可得到同樣之效果 1 1 〇 請 1 先 閱 1 I % I C 第 1 5 實 施 例 ) η $3 之 第 2 5 A 圖 至 第 2 5 L圖係階 段地表示本發明之第 泣 意 事 1 1 1 5 實 施 例 之 Μ 〇 S 型 半 導體裝置 之製造方法的剖面圖。 再 1 1 填 1 裝 I 第 2 5 A 圖 及 第 2 5 Β圖之工 程係與第1 4實施例之 % 本 第 2 4 A 圖 及 第 2 4 B 固 圖 同樣地被 實施》 Η Ν—<· 1 1 I 之 後 如 第 2 5 C 圖 所示，Β F 2離子以例如加速電壓 1 3 0 Κ e V 劑 量 5 X 1 0 1 4 c m _2施以離子注入在矽基 1 I 板 全 面 0 此時 作 爲 B F 2離子注入在多晶矽中之氟，係熱 訂 I 擴 散 在 閘 極 氧 化 膜 中 0 1 1 I 然 後 如 第 2 5 D 圖 所.示，使用光阻罩1 5 a，掩蔽 1 1 形成 Ρ 通 道 Μ 〇 S F E Τ 之領域的 閘極部，及形成η通道 1 1 Μ 〇 S F E Τ 之 領 域 的 全 面。之後 ，介經R I Ε來蝕刻多 線 I 晶 矽 以 形 成 Ρ 通 道 Μ 〇 S F Ε T 之閘極電極4 a。 1 I 之 後 如 第 2 5 Ε 圖 所示，除 去P通道MOSFET 1 1 側 之 閘 極 電 極 上 的光 阻 罩 1 5 a後 ，：B F 2離子以例如加速 1 1 電 壓 3 0 K e V > 劑 量 5 X 1 0 1 4 c m — 2被離子注入，使 1 I 雜 質 擴 散 領 域 7 Ρ a 形成在Ρ通道 Μ 0 S F E 丁 側。 1 I 以 下 9 第 2 5 F 圖 至 第2 5 Μ 圖之工程，係與第1 4 I 實 施 例 之 第 2 4 Ε 圖 至 第 2 4 L圖 之工程同樣地被實施。 1 1 在本 實 施 例 中 以 Β F2作爲離子種子，氟被導入閘極 1 1 1 本紙張尺度適州中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -50- 好浐部中^ir.4'-^h.t.i/i^合竹ii印欠 ^*05^55 A7 B7 五、發明説明（ 48) 電極中。離子種子係並不被限定於B F2者，例如使用矽之 氟化化離子，或砷或磷之氟化物離子也可得到同樣之效果 〇 又，形成P通道MOSFET領域之擴散層7pa， 使用B ?2離子注入，惟將硼以例如低加速電壓5 K e V施 以離子注入也可以。此時，由於過剩之氟不會從源極，汲 極擴散層導入在閘極氧化膜中，因此可實現高可靠性之閘 極氧化膜。 (第1 6實施例） 第2 6 A圖至第2 6 K圖係階段地表示本發明之第 1 6實施例之MO S型半導體裝置之製造方法的剖面圖》 第2 6A圖及第2 6 B圖之工程係與第1 4實施例之 第2 4A圖及第2 4B圖同樣地被實施。 然後，如第2 6 C圖所示，使用光阻罩（未予圖示） ，η通道及P通道MOSFET之閘極電極4a ’ 4b介 經R I E蝕刻多晶矽所形成。 之後，如第2 6 D圖所示，B F 2離子以例如加速電壓 30KeV，劑量5x 1 014cn^2被離子注入在矽基板 全面。然後，在氮氣氣氛中作爲B F2離子所注入之氟，係 熱擴散在閘極氧化膜中。又，此時未實行熱處理，在後續 工程與活性化閘極電極之多晶矽中之摻雜劑及源極，汲極 擴散層之摻雜劑的熱處理同時地實行，也可得到同樣之效 果。 · f 11 n 11 I— I n 111 ^ («先閲讀背面之注意事項再填窍本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐} -51 - ^05155 A7 ______B7 _ 五、發明説明（49) 之後，如第26E圖所示，使用光阻罩15b，掩蔽 P通道MO S F E T領域。然後，以例如加速電壓3 0 KeV，劑量5xl015cm_2離子注入砷或磷離子。在 η通道MOSFET側形成擴散層7na » 以下，第2 6 F圖至第2 6K圖之工程係與第1 4實 施例之第2 4F圖至第2 4K圖同樣地實施。 藉由本實施例也可得到與第1 4實施例同樣之效果》 (第1 7實施例） 第2 7A圖至第2 7E圖係階段地表示本發明之第 15實施例之MOS型半導體裝置之製造方法的剖面圖。 本實施例係將本發明適用在源極，汲極領域比閘極電 極先形成的構造之例子》 如第2 7 A圖所示，在:.n型矽基板1之表面，形成爲 元件分離絕緣膜2，阱部1 a，又在η通道及P通道型 MO S F Ε Τ，形成有比閘極電極先形成有源極，汲極擴 散層 7na，7pa。 對於該構造，如第2 7 B圖所示，藉由熱氧化，形成 有厚3〜8 nm之閘極氧化膜3，而在該膜上塡補形成有 厚200nm之多晶矽膜4a，4b。 然後，如第2 7 C圖所示，以例如加速電壓3 0 KeV，劑量5xl014cm_2離子注入在矽基板全面。 之後，如第27D圖所示，使用光阻罩15d，掩蔽 η通道MO S F Ε T領域，然後，以例如加速電壓2 0 ----1IL---裝------訂------線 {先閱讀背面之注意事項再功巧本萸) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -52- 好浐部中""·4'·而h-T消灸合作·^卬54 _____405155 b7__ 五、發明説明（50)
KeV，劑量3X1 015cn^2離子注入硼離子》此時， 由於事先將B F2離子注入在多晶矽中，因此，多晶矽表面 係被非晶質化，可減少硼之範圍。 然後，如第2 7 E圖所示，除去光阻罩1 5 d之後， 以光阻罩1 5 e再掩蔽P通道MOSFET領域。之後， 介經以例如加速電壓4 Ο K e V，劑量5 X 1 0 1 5 c m _ 2 離子注入砷離子或磷離子，俾形成η型源極，汲極擴散層 7 n b 〇 . 此時，η通道MOSFET之閘極電極的多晶矽，係 以離子注入而導入有摻雜劑，惟並不被限定於此者，例如 使用S i Η4與Ρ Η3之混合氣體，來堆積含有磷之多晶矽 也可以》 然後，除去光阻罩1 5 e後，在氮氣氣氛中上述矽基 板被施以850 °C，30分鐘之熱處理。此時，作爲BF2 離子注入在多晶矽中之氟，係藉由熱處理被擴散至閘極氧 化膜3中。 之後之工程係與第1 4實施例之第2 4 J圖至第 2 4 L圖同樣地實施，以完成半導體裝置。 在本實施例之元件構造，由於將源極，汲極擴散層比 閘極電極先形成，因此，將離子注入於閘極電極中之氟熱 擴散至閘極氧化膜的熱工程，係可成爲低溫化，而在例如 3 0 0 — 8 0 0 °C之範圍成爲可實現。 又，在本實施例係作爲B F2離子導入氟’惟並不限定 於此者，除了氟外，使用鹵單體，矽之鹵化物，磷或砷之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210X297公釐） I I I · i i~ I, I— I 11^ ^1 .^1 ^ 111 .^11 n (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -53- 405155 A7 B7 五、發明説明（51) 鹵化物等也可得到同樣之效果。 又，在本發明之實施例中，作爲閘極絕緣膜例舉矽熱 氧化膜加以說明，惟並不被限定於此者，含有氮之氧化膜 ，氮化膜，其以外之高介質膜也可實現，又，不僅熱氧化 ，使用以微波或雷射光使之活性化之氧氣的氧化膜也可得 到同樣之效果。 (第1 8實施例） 以下，參照第28圖，第29A圖至第29L圖說明 本發明之第1 8實施例。 第2 8圖之構成係與第1實施例之第7圖基本上相同 ，惟導入在閘極絕緣膜（氧氮化膜）之氟（一般爲鹵元素 )之濃度，係閘極絕緣膜3之兩介面近旁的濃度成爲與閘 極絕緣膜3之中央部近旁的濃度同等或其以上之分布。又 ，閘極絕緣膜3中之鹵元素的最大元素濃度係成爲1 02° 〜1 0 2 1 / c m - 3。 以下，參照第2 9A圖〜第2 9 L圖說明表示於第 2 8圖之η通道Μ I S電晶體之製造工程。 首先，如第2 9 Α圖所示，例如準備面方位（1 0 0 )，電阻係數4〜6Qcm之P型矽基板1，在該P型矽 基板1之表面藉由一般之選擇氧化法形成有厚約0 · 6 之元件分離絕緣膜2。 之後，如第2 9 B圖所示，例如藉由依乾燥氧氣之熱 氧化’形成厚6 nm之矽氧化膜後，介經在例如氨氣NH3 本紙張尺度適用十國國家標準（CNS ) Α4说格（210X297公釐） ----,---„---^------1T------1 (誚先Μ讀背面之注意事項再填W本I ) -54- A7 ____405155 _ 五、發明説明（52) 氣氛中曝露該矽氧化膜，形成有作爲閘極絕緣膜導入氮原 子的氧氮化膜3。 然後’在閘極絕緣膜3上堆積有成爲閘極電極之厚 2 0 0 n m的多晶矽膜4。在該多晶矽膜中例如使用氮氧 化磷ΡΟ(：ί3擴散磷（850 〇C，30分鐘），使多晶砂 膜4成爲低電阻化。 然後’如第2 9 c圖所示，全面地例如以加速電壓 20KeV ’劑量ixi〇i5cm-2施以氟離子注入。此 時’剛注入離子後之氟之濃度分布係在氧氮化膜3中形成 峰値’成爲擴展至矽基板1及多晶矽膜4之狀態。之後， 將此介經在例如氮氣氣氛中施以8 5 0°C，3 0分鐘之熱 處理’使注入在矽基板1，閘極絕緣膜3及多晶矽膜4的 氟’擴散至閘極絕緣膜3之兩介面。介經氟之擴散及擴散 之氟的堆積等，閘極絕緣膜3之兩介面近旁的氟濃度，成 爲與閘極絕緣膜3之中央部近旁的氟濃度同等或其以上。 以下，第2 9 D圖至第2 9 L圖之工程係與第1實施 例之第8 D圖至第8 L圖同樣地實施。 又’在本實施例中，氟之離子注入係直接實行在成爲 閘極電極之多晶矽膜中，惟爲了避免離子注入時混入金屬 雜質’在多晶矽膜形成例如2 0 n m之氧化膜，並通過該 膜地實行氟之離子注入也可以。 又，在本實施例中，離子注入氟使峰値形成在閘極絕 緣膜中，惟控制離子注入時之加速電壓，離子注入氟使閘 極電極中，閘極絕緣膜中及基板中之氟量成爲峰値也可以 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） I I —1 I. I I I ! n n n I n I— (諳先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -55- 好沪部中呔"'41^,-^-1·消费合作.*5,卬?i 405155 五、發明説明（53) (第1 9實施例） 以下，參照第3 0 A圖至第3 0 N圖說明本發明之第 1 9實施例。又，由於最終構造係與第2 8圖同樣’因省 略說明。 首先，如第30A圖所示，例如準備面方位（1 〇〇 )，電阻係數4〜6Ωcm之P型矽基板1’在該P型矽 基板1之表面藉由一般之選擇氧化法形成有厚約〇 · 6 //m之元件分離絕緣膜2。 之後，如第3 0 B圖所示，在該矽基板1之表面，氟 離子以例如加速電壓1 0 K e V，劑量1 X 1 0 1 5 c m — 2 被離子注入》 之後，如第3 0 C圖所.示，例如藉由依乾燥氧氣之熱 氧，形成厚6 nm之矽氧化膜，在例如氨氣氣氛中曝露該 矽氧化膜俾導入氮原子，形成有成爲閘極絕緣膜的氧氮化 膜3。 然後，如第3 0 D圖所示，形成多晶矽膜4後，例如 使用氟氧化磷實行磷之擴散（850 °C，30分鐘），在 多晶矽膜4中導入磷成爲低電阻化。 之後，如第3 0 E圖所示，在多晶矽膜4上堆積有 C V D矽氧化膜6，然後，在多晶矽膜6中，氟以例如加 速電壓30KeV，劑量lxl〇15cm — 2施以離子注入 。此時，實行離子注入使氟之峰値濃度形成在多晶矽膜4 I II .1 I I I I I n 訂 I IIII I I (請先閲讀背面之注意事項再填穷本頁) 本紙張尺度速月】中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -56- ίί#部中央«挲而，，)(.1消免合作私印^ 405155 A7 B7 五、發明説明（54) 中。 之後，將此介經在例如氮氣氣氛中施以8 5 0 °C ’ 3 0分鐘之熱處理，使導入在矽基板1中的氟及導入在多 晶矽膜4中的氟，擴散在氧氮化膜3之兩介面。由此’閘 極絕緣膜3之兩介面近旁的氟濃度，成爲與閘極絕緣膜3 之中央部近旁的氟濃度同等或其以上。 然後，如第3 0 F圖所示，以使用光晅罩之反應性離 子蝕刻多晶矽膜4及CVD矽氧化膜6，以形成閘極部。 之後，如第3 0 G圖所示，以閘極部作爲光罩，例如 磷以劑量1 X 1 0 15 c m-2施以離子注入，被注入之磷離 子係在矽基板內部以依存於加速能量之峰値深度爲中心施 以分布。然後，例如施行9 5 0 °C，3 0秒鐘之熱處理， 磷被擴散至矽基板中，並被活性化，形成有成爲源極，汲 極領域之擴散層7 a » 以下，因第3 0 E圖至第3 ON圖之工程係與第1實 施例之1 0 8 E圖至第8 L圖相同，故省略說明。 例如對於在氟之離子注入後不可能施以高溫之熱處理 的元件，適用本發明時，若通過閘極絕緣膜地施以離子注 入氟，則無法再構築閘極絕緣膜構造。如上述實施例，分 別將氟導入矽基板及成爲閘極電極之多晶矽膜，則介經離 子注入不會切斷閘極絕緣膜中之結合，可將氟有效果地導 入在閘極絕緣膜之兩介面。 又，在上述各第18，19實施例，作爲閘極絕緣膜 例舉氧氮化膜加以說明，惟使用例如S i H 2 C < 2或 本紙張尺度適用中國國家榇率（CNS ) Α4说格（2丨0><297公釐） - « 裝 訂 線 (婧先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -57- 好浐部屮^^4'·而’-J!-T消费合作，¾卬y 405155 A7 __ _B7_ 五、發明説明（55) S i C < 4與NH3等成膜之矽氮化膜，或使用以NHs等 直接氮化矽基板表面所形成的矽氮化膜，也可得到同樣之 效果。又，例如使用 BSTO ( barium strontium titanate )之強介質膜時，也可得到同樣之效果。 (第2 0實施例） 以下，參照第3 1圖，第3 2 A圖至第3 2M圖說明 本發明之第2 0實施例。本實施例係將本發明適用於可電 氣性寫入及抹除的不變性半導體記憶體（E E P ROM) 者。 i 在第3 1圖中，在P型矽基板1上，形成有成爲元件 分離絕緣膜的矽熱氧化膜2。在矽基板1表面形成有第1 閘極絕緣膜3 a，而在第1閘絕緣膜3 a上形成有成爲第 1閘極電極（浮動閘極）的.第1聚矽膜4 a。在第1閘極 絕緣膜3 a導入有氟原子（一般爲鹵元素），使第1閘極 絕緣膜3 a之兩介面近旁的氟濃度成爲與第1閘極絕緣膜 3 a之中央部近旁的氟濃度同等或其以上。 在第1聚矽膜4 a上形成有第2閘極絕緣膜3 b ’而 在第2閘極絕緣膜3 b上，形成有成爲第2閘極電極（控 制閘極）的第2聚矽膜4b。在第2閘極絕緣膜3b ’導 入有氟原子（一般爲鹵元素），使第2閘極絕緣膜3 b之 兩介面近旁的氟濃度成爲與第2閘極絕緣膜3 b之中央部 近旁的氟濃度同等或其以上。 第2聚矽膜4b上，形成有CVD矽氧化膜6a ’而 I ^ n 訂 I I 線 (請先閱讀背面之注意事項再填巧本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -58 好浐部中夾irii'-/Jh.t.消处合竹.衫卬¾ 405155 A7 B7 五、發明説明（56) 在閘極部之側壁形成有矽氧化膜6 b。又，在第1閘極電 極4 a之兩端近旁之矽基板.1表面，藉由磷之離子注入形 成有η型之源極，汲極擴散層7 a。在成爲形成於全面之 層間絕緣膜的C V D矽氧化膜1 〇開設有接觸孔，形成有 成爲配線之鋁電極1 1。 如此，介經將氟導入在第1閘極絕緣膜3 a及第2閘 極絕緣膜3 b之兩絕緣膜的兩介面，能改善將電子在高電 場施以隧道的第1閘極絕緣膜之絕緣擊穿耐性或應力漏浅 特性。’ . 此外，也可將形成在控制電子存取之第2閘極電極 4 b下的第2絕緣膜3 b之特性成爲均質化。特別是，第 1閘極絕緣膜33，係將電子從基板1注入在第1閘極電 極4a，或相反地從第1閘極電極4a向基板1放出電子 〇 因此，藉由將氟導入在第1閘極絕緣膜3 a之兩介面 ，可改善對於該兩方向之應力的絕緣擊穿耐性，成爲可達 成高性能化及高可靠化。 以下，參照第3 2 A圖至第3 2M圖說明表示於第 3 1圖之不變性半導體記憶體的製造工程。 首先，如第3 2 A圖所示，例如準備面方位（1 〇 〇 )，電阻係數4〜6ficm之P型矽基板1，在該P型矽 基板1之表面藉由一般之選擇氧化法形成有厚約0 . 6 之元件分離絕緣膜2。 然後，如第3 2 B圖所示，例如通過緩衝熱氧化膜， ----,---„---裝------訂------線 (对先閱讀背面之注意事項再填艿本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )A4規格（210X297公釐） -59- 輕浐部中^irif^h-T消女合作_^印5? 405155 A7 _ B7 五、發明説明（57) 例如氟離子以加速電壓1 0 K e V，劑量1 X 1 〇 1 5 c m_2離子注入在矽基板之表面。 之後，如第3 2 C圖所示，以氟化銨溶液等除.去緩衝 熱氧化膜後，藉由例如依乾燥氧氣之熱氧化形成有厚6 n m之矽氧化膜。然後，在氨氣NH3氣體氣氛中曝露該砂 氧化膜並介經導入氮原子，形成有成爲第1閘極絕緣膜的 氧氮化膜3 a。 之後，如第3 2D圖所示，在第1閘極絕緣膜3 a上 堆積有成爲浮動閘極的厚2 0 0 nm之多晶矽膜4 a。然 後，介經氯氧化磷POC 13，施以850 °C，30分鐘之 磷擴散處理，將磷摻雜在該多晶矽膜4 a中，使多晶矽膜 4 a被低電阻化。又，例如反應矽烷s i H4氣體與隣 P H3氣體，以堆積含有磷之聚矽膜也可以。又，離子注入 磷離子，例如在氮氣氣氛中.施以900 °C，30分鐘之熱 處理即可活性化磷，降低多晶矽膜之電阻也可以。 之後，如第3 2 E圖所示，例如氟離子以加速電壓 30KeV ’劑量lxl〇15cm-2離子注入在多晶矽膜 4 a中。 然後，如第3 2 F圖所示，連續地堆積成爲第2閘極 絕緣膜之厚度5 nm的CVD矽氧化膜3 b，及成爲控制 閘極之厚度2 0 0 n m的多晶矽膜4 b。之後，介經氯氧 化磷POC 13，施以850°C，30分鐘之磷擴散處理， 介經將磷摻雜在多晶矽膜4 b中，使多晶矽膜4 b被低電 阻化。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（2丨0X297公董） ----i-------装------訂------線 (請先M讀背面之注意事項再填寫本頁) -60- 好术部中^ir^-^h.t--;/i>i=;合竹私印繁 405155 : 五、發明説明（58) 之後，如第3 2 G圖所示，例如氟以加速電壓3 0 KeV，劑量lxl015cm — 2離子注入在多晶矽膜4b 中。之後，在氮氣氣氛中實行850 °C，30分鐘之熱處 理。介經該熱處理，最後，導入在多晶矽膜4 a中之氟， 係擴散至氧氮化膜3 a及矽氧化膜3 b中，而導入在多晶 矽膜4 b中之氮，係擴散至矽氧化膜3 b中。又，導入在 矽基板1之氟，也擴散至氧氮化膜3 a中。由此，氧氮化 膜3 a之兩介面近旁的氟濃度成爲與其中央部近旁的氟濃 度同等或其以上。矽氧化膜3 b之兩介面近旁的氟濃度也 成爲與其中央部近旁的氟濃度同等或其以上。 之後，如第3 2H圖所示，在全面堆積有CVD氧化 膜6 a。 然後，如第3 2 I圖所示，使用光阻罩介經反應性離 子蝕刻C V D氧化膜6 a，多晶矽膜4 b，矽氧化膜3 b 及多晶矽膜4 a，以形成閘極部。之後，使用依氫氣及氧 氣之混合氣體的燃燒氧化法等形成氧化膜6 b。 之後，如第3 2 J圖所示，例如磷以劑量5 X 1 0 1 5 c m — 2被離子注入，然後，實行例如9 5 0 °C，3 0秒鐘 之熱處理，介經將磷擴散至矽基板中使之活性化，以形成 成爲源極，汲極領域的擴散層7 a。 然後，如第3 K圖所示，介經CVD法全面地堆積厚 3 0 0 nm之砂氧化膜1 0。 之後，如第3 2 L圖所示，介經各向異性乾蝕刻在矽 氧化膜10開設接觸孔。 (对先閱讀背面之注意事項再填本頁) .裝. 、v* 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -61 - 405155 at B7五、發明説明（59) 最後，如第3 2 Μ圖所示，形成分別含有例如0 · 5 %之矽及銅之厚8 0 0 nm的鋁膜後，將此予以圖案形成 ，俾形成源極，汲極電極1 1。然後，以450 °C ’ 15 分鐘在含有1 0 %氫之氮氣氣氛實行熱處理。 由此，可將氟導入在第1閘極絕緣膜3 a之兩介面及 第2閘極絕緣膜3 b之兩介面，又，存在於各該介面的氟 量，係成爲以各該離子注入時之劑量可加以控制。因此， 成爲可大幅度改善對於寫入，抹除時之電氣式應力的可靠 性。 (第2 1實施例） 以下，參照第3 3A圖至第3 3K圖說明本發明之第 2 1實施例。又，由於最後之構造與第3 1圖同樣，故省 略說明。 首先，如第3 3 A圖所示，例如準備面方位（1 0 0 )，電阻係數4〜6ficm之P型矽基板1，在該P型矽 基板1之表面藉由一般之選擇氧化法形成有厚約0 . 6 之元件分離絕緣膜2。 然後，如第3 3 B圖所示，例如藉由依乾燥氧氣之熱 氧化，形成厚6 nm之矽氧化膜》然後，在例如氨氣氣體 氣氛中介經曝露該矽化膜，氮原子導入在矽氧化膜中，形 成有成爲第1閘極絕緣膜的氧氮化膜3 a。 之後，如第3 3 C圖所示，在氧氮化膜3 a上堆積有 成爲第1閘極電極之厚2 0 0 nm的多晶矽膜4a。然後 . n I I I I I I 訂— — I 11 I 線 (谇先閱讀背面之注意事項再填艿本頁) 本紙張尺度適用中國國家梯準（CNS ) A4规格（2丨0X297公釐） -62- ^05155 at B7 恕浐部中夾^^-^,,^^^灸合作农卬^ 五、發明説明（60 ) ，介經例如氯氧化磷，施行8 5 0°C，3 0分鐘之磷擴散 處理，在多晶矽膜4 a中摻雜磷，使多晶矽膜4 a被低電 阻化。 然後，如第3 3 D圖所示，連續地堆積有成爲第2閘 極絕緣膜之厚5 nm的CVD矽氧化膜3 b ’及第2閘極 電極之厚2 0 0 nm的CVD多晶矽膜4 b。然後，介經 例如氯氧化磷，施行8 5 0 °C，3 0分鐘之磷擴散處理， 在多晶矽膜4 b中摻雜磷，使多晶矽膜4 b被低電阻化。 之後，如第3 3 E圖所示，在全面堆積有CVD氧化 膜6 a。 然後，如第3 3 F圖所示，使用光阻罩介經反應性離 子蝕刻CVD氧化膜6a，多晶矽膜4b，矽氧化膜3b 及多晶矽膜4 a及氧氮化膜3 a，以形成閘極部。 之，如k 3 3 G圖所示.，介經例如使用S i F 4氣體與 氧氣體之混合氣體的電漿C V D法，全面地形成含有氟之 砂氧化膜1 2。之後，介經施以例如氮氣氣氛中實行 850 °C，30分鐘之熱處理，從矽氧化膜12擴散氟。 由此，氧氮化膜3 a之兩介面近旁的氟濃度成爲與其中央 部近旁的氟濃度同等或其以上，矽氧化膜3 b之兩介面近 旁的氟濃度成爲與其中央部近旁的氟濃度同等或其以上。 然後，如第3 3H圖所示，使用依氫氣及氧氣之混合 氣體的燃燒氧化法等以形成氧化膜6 b。之後，例如磷以 劑量5 X 1 015cm_2被離子注入，然後，實行例如 9 5 0°C ’ 3 0秒鐘之熱處理，介經將磷擴散至矽基板中 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐〉 (请先閲讀背面之注意事項再填巧本頁) -裝. ,ιτ 線 -63- ^05155 B7__ 五、發明説明（61) 使之活性化，以形成成爲源極’汲極領域的擴散層7 a ° 然後，如第33I圖所示，介經CVD法全面地堆積 厚3 〇 〇 nm之矽氧化膜1 0。 之後，如第3 3 I圖所示，介經各向異性乾蝕刻在较 氧化膜10開設接觸孔。 最後，如第3 3 K圖所示，形成分別含有例如0 / 5 %之矽及銅之厚8 0 O nm的鋁膜後，將此予以圖案形成 ，俾形成源極，汲極電極1 1。然後，以4 5、0 °C，1 5 分鐘在含有1 0 %氫之氮氣氣氛實行熱處理。 如此，介經從閘極部側面擴散含有於含氟之矽氧化膜 1 2的氟，可將氟導入在第1閘極絕緣膜3 a之兩介面及 第2閘極絕緣膜3 b之兩介面，又，存在於各該介面之氟 量，係成爲可用堆積之含氟的矽氧化膜中之氟濃度加以控 制。 又，在本實施例中，在加工閘極之後，堆積含氟之砂 氧化膜，並由該膜擴散氟，惟例如第3 4圖所示，在加工 閘極之後，介經將氟從對於基板1之斜方向施行離子注入 ，而在多晶矽膜4 a及4b，閘極絕緣膜3 a及3 b導入 氟也可以。 如此，介經將鹵元素導入在閘極絕緣膜之介面，可大 幅度改善絕緣膜之絕緣擊穿或低電場漏電等的問題，並可 提高元件特性或可靠性。 (第2 2實施例） I I I I J I i .^1 n n I 訂—— I 線 (讀先閲讀背面之注意事項再填e本頁) 本紙張尺度適扣中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公藿） -64- 好才-部中呔打4'·^·-=:.τ消赍合作妇印欠 A7 _____4Q51f».S b7__ 五、發明説明（62) 在本實施例以後之實施例，係說明閘極絕緣膜中之鹵 元素濃度在通道方向之兩端成爲最大的實施例。此時’閘 極絕緣膜中之鹵元素的最大元素濃度，係1 〇2°〜1 〇2 c m_3，而也存在於通道方向之兩端。 第3 5圖係表示本發明之第2 2實施例之η通道 Μ 0 S電晶體的剖面圖。 在Ρ型矽基板111上形成有圍繞於元件分離領域 I 2 1之元件領域，該元件領域形成源極領域1 1 2 ’汲 極領域1 1 3，閘極絕緣膜1 1 4，聚矽膜所構成的閘極 電極1 1 5等。作爲閘極絕緣膜1 1 4使用在氫氣燃燒氣 氛中所形成的閘極氧化膜，而在該閘極氧化膜中，如第 3 6圖所示，導入有氟原子，使氟濃度在源極，汲極領域 近旁（A，Α—近旁）較高，而氟濃度被夾於源極，汲極領 域之通道領域中央部近旁較.低。在閘極電極1 1 5之側壁 形成有矽氮化膜所構成的側壁膜2 0 (並不一定需設置） ，又，介經設於形成在全面之CVD矽氧化膜1 1 6的接 觸孔，形成有源極領域1 1 2，汲極領域1 1 3及連接於 閘極電極1 1 5的鋁電極（源極電極1 1 7，汲極電極 II 9及上部閘極電極118)。 以下，參照第3 7Α圖至第3 7 F圖說明表示第3 5 圖之第2 2實施例的MO S電晶體之製造方法之一例子， 又，在本例子中，省略表示於第3 5圖的閘極側壁絕緣膜 〇 首先，如第37Α圖所示，在Ρ型矽基板111上， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） ----.-------裝------訂------'对 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -65- 好浐部中呔ir.sfrXJM二消赀合作私印戈 4051^5 B7 五、發明説明（63) 形成有介經反應性離子蝕刻用以元件分離的溝部，使用例 如L P- TE 0 S膜塡補溝部，形成有元件分離領域2 1 〇 之後，如第3 7 B圖所示，使用例如在7 5 0°C之氟 氣燃燒氧化，閘極氧化膜1 1 4形成在矽基板1 1 1上面 〇 然後，如第3 7 C圖所示，藉由化學氣相成長法，全 面地堆積有成爲閘極電極之聚矽膜1 1 5 » 之後，如第3 7 D圖所示，全面地塗布光阻劑1 2 3 ，將此施以圖案形成。之後，將被圖案形成之光阻劑 1 2 3作爲掩蔽。介經反應性離子蝕刻，使聚矽膜1 1 5 圖案形成在閘極圖案。然後，介經實行例如加速電壓2 0 KeV，劑量1 X 1 016cm — 2的砷之離子注入，形成有 源極領域1 1 2及汲極領域..1 1 3。 然後，如第3 7 E圖所示，在全面堆積有CVD矽氧 化膜1 1 6。之後，例如以加速電壓2 0 K e V，劑量1 X 1 〇14cm-2將氟予以離子注入在CVD矽氧化膜 1 16中，繼續，實行例如在850 °C，30分鐘之氮氣 氣體氣氛下之退火’使CVD矽氧化膜116中之氟原子 擴散至閘極氧化膜1 14。此時，由於在矽基板1 1 1表 面的通路領域上，形成有閘極電極1 1 5，因此隨著源極 領域1 1 2及汲極領域1 1 3的通路領域中央部，被導入 在閘極氧化膜114中的氟原子之濃度變低。 最後，如第37F圖所示，在CVD矽氧化膜1 16 (Ijs先閱讀背面之注意事項再填κ-本頁) 装.
，1T 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -66- 好浐部中呔"^'ΛΒ-Τ-消費合作妇卬繁 ____ 405155 B7 __ 五、發明説明（64) 開設接觸孔，之後全面地濺射鋁之後，藉由反應性離子蝕 刻，鋁被圖案形成，以形成源極電極1 7，上部閘極電極 1 8及汲極電極1 9。 介經以上之工程，在閘極氧化膜的通道方向之兩端’ 完成鹵元素之濃度成爲最大之MO S電晶體。 (第2 3實施例） 第3 8圖係表示本發明之第2 3實施例之η通道 Μ 0 S電晶體的剖面圖。 在本實施例中，在Ρ型矽基板1 3 1上形成有藉由 R I Ε所形成的溝部及圍繞該溝部的凸部4 6，在溝部近 旁之領域形成有MO S電晶體。亦即，在溝底部下方形成 有源極領域1 3 2，而在基板1 3 1之凸部1 46之上部 形成有汲極領域1 3 3。.. 又，在溝部內壁形成有聚矽膜所構成的閘極氧化膜 1 3 4，而在該閘極氧化膜1 3 4之內側形成有聚矽膜所 構成的閘極1 3 5。溝內係例如以LP — TEOS膜塡f 。又，設在形成於全面之CVD矽氧化膜1 3 6的接觸孔 ，形成有鋁電極148。 以下，參照第3 9A圖至第3 9 F圖說明表示於第 3 8圖之Μ Ο S電晶體之第1製造方法例子。 首先，如第39圖所示，在Ρ型矽基板131，介經 反應性離子蝕刻形成有溝部1 4 5及圍繞該溝部1 4 5之 凸部146。之後，使用例如以加速電壓20KeV，劑 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) A4規格ΰΐ〇Χ297公釐） ~ -67 - ...114 ~ί I』I n I 訂 I (請先閲讀背面之注意事項再填艿本頁) 405155 :7 ίίΜ部中决ir.-n'·而h-τ消Φ!合竹杉印龙 五、發明説明（65) 量1 X 1 〇16cm — 2將砷施以離子注入，形成有源極領域 132及汲極領域133» 然後，如第3 9 B圖所示，使用例如7 5 0°C之氫燃 燒氧化，閘極氧化膜1 3 4成長於矽基板3 1表面。 之後，如第3 9 C圖所示，藉由化學氣相成長法全面 地堆積成爲閘極電極之聚矽膜1 3 5後，藉由反應性離子 蝕刻法圖案形成聚矽膜1 3 5後形成閘極電極。 然後，如第3 9 D圖所示，含有氟原子之L P — TE 0 S膜1 4 7全面地堆積塡補溝內。此時，成膜氣體 中之氟（氟化合物）之濃度配合時間之經過控制成添加之 氟原子濃度在LP—TEOS膜147之成膜開始或最後 變高。由此，堆積於源極領域1 3 2及汲極領域1 3 3近 旁的LP — TEOS膜1 47中之氟濃度，形成比其中間 之1^卩—丁1〇3膜14 7.之氟濃度較高。 之後，如第3 9 E圖所示，介經光阻深蝕刻法深蝕刻 塡補之LP — TEOS膜1 4 7使之平坦化後，全面地堆 積CVD矽氧化膜1 36。然後，實行例如850°C， 3 0分鐘之氮氣體氣氛的退火，而塡補於溝內之L P _ TEOS膜47中之氟原子被導入在閘極氧化膜134中 。由此，可將氟原子導入在閘極氧化膜1 3 4中使源極領 域1 3 2及汲極領域1 3 3近旁之濃度變高的輪廓。 最後，如第39F圖所示，在CVD矽氧化膜1 36 開設接觸孔之後，全面地濺射鋁，又，藉由反應性離子蝕 刻圖案形成所堆積之鋁膜後形成有鋁電極4 8。 (讀先閲讀背面之注意事項再填窍本頁) -裝-
、1T 線 本紙張尺度適用中國國家椋準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -68- 405155 37 五、發明説明（66 ) 又，在本實施例係源極領域1 3 2及汲極領域1 3 3 近旁的氟濃度變高者，惟在成膜LP — TEOS膜1 47 時所添加之氟原子濃度僅在LP — TEOS膜1 47之成 膜最後者較高，而僅在汲極領域1 3 3近旁的閘極氧化膜 1 3 4導入高濃度之氟原子也可以。 以下，參照第4 OA圖至第4 OD圖說明表示於第 3 8圖之MO S電晶體的第2製造方法例子。 首先，實施上述之第3 9 A圖至第3 9 C圖爲止之工 程，製造如第40A圖之構造。 之後，如第4 Ο B圖所示，全面地堆積有L P — TE〇S 膜 147a。此時，LP-TEOS 膜 147a 係並不塡補整體溝內部，而在溝底部上方能形成空隙。然 後，例如以加速電壓2 5 K e V，劑量1 X 1 〇 1 4 c m- 2 氟被離子注入在LP — T E. .0 S膜147a中。此時，因 離子注入係從基板上方實行，因此，在形成於溝之側壁中 央部之LP — TEOS膜1 47 a中，氟原子並未太注入 ’如圖中以點所示，在溝底部或溝上部之領域以高濃度被 注入》 然後’如第4 0 C圖所示，全面地堆積LP — TEOS膜147b ’成爲塡補溝部之空隙。然後，介經 光阻深蝕刻法深蝕刻LP — TEOS膜147a， 1 4 7 b使之平坦化之後，全面地堆積CVD矽氧化膜 1 36。之後，實行例如850 t，30分鐘之氮氣體氣 氛的退火’使塡補於溝內之LP — TEOS膜1 4 7 a中 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（ 210X297公着） (請先閱讀背面之注意事項再填艿本頁) 裝·
，1T -69- A7 405i55 B7 五、發明説明（67) 之氟原子被擴散至閘極氧化膜1 3 4中。由此，以源極領 域1 3 2及汲極領域1 3 3近旁之濃度變高的輪廓。可將 氟原子導入在閘極氧化膜1 3 4中。 最後，如第40D圖所示，在CVD矽氧化膜136 開設接觸孔之後，全面地濺射鋁，又將藉反應性離子蝕刻 所堆積之鋁膜予以圖案形成，俾形成鉬電極1 4 8。 (第2 4實施例） 以下，參照第4 1 A圖及第4 1 B圖說明本發明之第 2 4實施例。本實施例係將本發明適用於不變性半導體記 憶體（EEPROM)者。 首先，如第4 1 A圖所示，在形成有元件分離領域 1 6 1之P型矽基板1 5 1上，連續地成膜隧道氧化膜 1 5 4，一面摻雜雜質一面堆積成爲浮動閘極之聚矽膜 1 6 2，在內聚絕緣膜1 6 5及一面摻雜成爲控制閘極之 雜質一面堆積之聚矽膜1 6 6。然後，藉由反應性離子蝕 刻圖案形成此等疊層膜。之後，介經η型雜質之離子注入 ，形成有源極領域1 5 2及汲極領域1 5 3，又，全面地 堆積有CVD矽氧化膜156。 之後，將氟離子注入在CVD矽氧化膜1 5 6中後， 實行氮氣體氣氛之退火，使CVD矽氧化膜1 5 6中之氟 原子擴散至隧道氧化膜1 5 4中。此時，因在矽基板 1 5 1表面之通道領域上形成有浮動閘極1 6 2及控制閘 極1 6 6，因此，隨著從源極領域1 5 2及汲極領域 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4現格（2丨0X297公釐） ----.--1J---^裝------訂------線 (諳先閱讀背面之注意事項再域艿本頁) 好沪部中央^^•/PJh.t消赍合竹.^印^. -70- W5155 Λ7 B7 五 '發明説明（68 ) 1 5 3向通道領域中央部，被導入在隧道氧化膜1 5 4中 之氟原子的濃度變低。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 最後，如第41B圖所示，在CVD矽氧化膜156 開設接觸孔，經由該接觸孔形成有源極電極1 5 7，上部 閘極電極1 5 8及汲極電極1 5 9。 如此，由於在閘極絕緣膜中之鹵元素具有濃度分布， 故可抑制閘極絕緣膜之增加陷阱及絕緣擊穿耐性之劣化， 而可提高半導體元件之元件特性或可靠性。 (第2 5實施例） 第42A圖至第42 I圖係階段地表示本發明之第 2 5實施例之MO S F E T之製造工程的剖面圖。 首先，如第42A圖所示，在P型矽基板211上介 經R I E形成有溝部，例如.使用L P - T E 0 S膜，塡補 此等溝部，形成有元件分離膜2 1 2。 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 然後，如第4 2 B圖所示，例如在7 5 0 t，1氣壓 下，將矽基板曝露在氧氣體與氫氣體之混合氣體中，形成 有矽氧化膜。然後，例如在9 0 0 °C，將矽氧化膜曝露在 以氮氣體被稀釋成1 0%之一氧化氮氣體NO，或一氧化 二氮氣體N2〇中，使氮原子導入在矽氧化膜中，形成有砍 絕緣膜2 1 4。 之後，如第4 2 C圖所示，藉由化學氣相成長法，全 面地堆積有成爲閘極電極的聚矽膜2 2。 之後，如第4 2 D圖所示，使用光阻罩（未予圖示） -71 - 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經涛部中央標準局貝工消费合作社印製 鄕 155 Λ7 ______ B7 五、發明説明（69 ) ，聚矽膜2 2 2被加工成閘極電極形狀。又，例如在 450 °C，壓力10mT〇 r r至1.氣壓下，使用以氮氣 體所稀釋之S i H4氣體與NH3氣體之混合氣體，全面地 堆積有例如5〜2 0 0 nm之CVD矽氮化膜2 2 4。 然後’如第42E圖所示，以加速電壓1〇〜50 KeV，劑量 lxio13 〜ixi〇i6cm-2，氟離子 注入在矽氮化膜2 2 4之全面。之後，試料係例如在 8 0 0至8 5 0 °C之過度下，曝露在氮氣體氣氛中1至 6 0分鐘，使被注入之氟原子導入在p型矽基板2 1 1及 矽絕緣膜2 1 4中》 該工程以後，矽氮化膜2 2 4介經R I E被蝕刻，形 成有閘極側壁膜2 2 4 (第4 2 F圖），例如在加速電壓 2 0 K e V，劑量1 X 1 〇 c m實行砷之離子注入，俾形 成源極，汲極領域'2 1 3 (.第4 2 G圖）。又，藉由化學 氣相成長法，全面地堆積有CVD矽氧化膜2 1 6，而在 此開設接觸孔（第4 2 Η圖）。最後，介經濺射法，全面 地堆積鋁，塡補接觸孔之後，藉由R I Ε將該鋁予以圖案 形成，俾形成源極，汲極電極2 1 7，2 1 9及閘極電極 2 1 8 (第 4 2 I 圖）。 由上述.，形成有在閘極絕緣膜之通道方向具有氟濃度 變化之濃度分布的半導體裝置。 (第2 6實施例） 第4 3 Α圖至第4 3 I圖係階段地表示本發明之第 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -72- ----.ΙΊ.---裝I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 __405155 b7__ 五、發明説明（70) 2 6實施例之MO S F E T之製造工程的剖面圖。 第4 3 Α至第4 3 C圖之工程係與第2 5實施例之第 42A圖至第42C圖同樣地實施》 然後，如第4 3 D圖所示，使用光阻罩（未予圖示） ，聚矽膜2 2 2被加工成閘極電極形狀。然後，例如在 600〜1000°(：之溫度，壓力10111丁〇1：1'至1氣 壓下，曝露在氧氣體與NF 3氣體的混合氣體中，在聚矽膜 (閘極電極）2 2 2之周圍形成有含有膜厚1至2 0 nm 之氟的矽氧化膜225。 之後，如第43E圖所示，例如在4 5 0 °C，壓力 1 OmTo r Γ至1氣壓下，使用以氮氣體所稀釋之 S i H4氣體與NH3氣體之混合氣體，全面地堆積有例如 5至200nm之CVD矽氮化膜224。 然後，如第4 3 F圖所示，矽氮化膜2 2 4介經 R I E被加工，形成有閘極側壁絕緣膜。 第43G圖至第43I圖之工程係與第25實施例之 第42G圖至第42I圖同樣地實施。 經濟部中央樣率局貝工消費合作社印製 (请先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) 在第4 3D圖之工程，例如在6 0 0〜1 0 0 0 °C之 溫度，壓力10mTo r r至1氣壓下，曝露在氧氣體與 NH3氣體的混合氣體中，在聚矽膜（閘極電極）2 2 2之 周圍形成有含有膜厚1至2 0 nm之氟的矽氧化膜2 2 5 。但是，本發明係並不被限定在該方法者。例如在8 5 0 〜1 0 5 0 °C，氧氣體與氫氣體之混合氣體中，添加NF3 等之鹵化物，俾氧化閘極電極之聚矽周邊也可以。或是， 本紙》•尺度適用中國國家標率（CNS ) Α4说格（210Χ297公茇） -73- Λ7 405155 __ B7 五、發明説明（71 ) 形成含有氟之矽氧化膜之後，例如在氫氣氣氛中以3 0 0 至8 5 0 °C之溫度施加1至6 0分鐘之熱處理也可以。 {請先閱讀背面之注意ί項再填寫本頁) 又，如第4 4A圖所示，不但將含有氟之矽氧化膜 2 2 5或矽氮化膜2 2 4直接接觸於閘極電極聚矽，而且 如第4 5 A圖所示，在閘極聚矽加工後，例如在4 5 0 °C ，壓力1 OmTo r r至1氣壓下，使用以氮氣體所稀釋 之S i H4氣體與NH3氣體之混合氣體，堆積例如1至 50nm之CVD矽氮化膜224，將此以氧氣體與NF3 氣體之混合氣體，或氧氣體，氫氣體及NF3氣體之混合氣 體形成含有氟之矽氧化膜225’ ，或是，使用SiH4氣 體與NH3氣體之混合氣體，堆積含有氟之矽氮化膜2 2 5 •也可以。 又，第4 4 B圖及第4 5 B圖係分別對應於第4 4A 圖，第4 5 A圖之鹵元素的.濃度分布。 又，如此不但控制閘極側壁之氟濃度，而且介經以離 子注入使之導入所期望之濃度（1 X 1 012〜1 X 1 016 cm —2)，也可控制通道方向之氟濃度側面。 經濟部t央標牟局員工消费合作社印装 又，如第4 6圖所示，將閘極側壁疊層濃度不同層 230a，230b，230c，230d，也可以控制 濃度剖面。 介經控制這些位於閘極側壁之矽氧化膜或矽氮化膜中 之氟濃度，以及控制擴散氟之熱工程的熱處理條件，即可 形成具有所期望之氟濃度及剖面的通道。 -74- 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) A4規格（210X297公釐） 4(V5i55 B? 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 五、 發明説明 (72) 1 1 1： 圖 式 之 簡 單 說 明 ] 1 I 第 1 圖 係 表 示依有無 導 入 氟 之絕緣 擊 穿 耐性提 局 效果 1 | 之 不 同 的 圖 式 〇 請 1 1 1 第 2 圖 係 表 示 閘 極 氧 化 膜 中 對於最 大 氣 濃度之 5 0 % 先 閱 1 1 Q b d 及 Q b d e X 不 良 比 率 之 關係的 圖 式 〇 背 之 Ί 第 3 圖 係 表 示 閘 極 氧 化 膜 中 對於最 大 氣 濃度之 S i F 意 1 事 1 / S i 及 S i F 2 , / S i之關係的圖式 0 項 再 1 填 1 第 4 圖 係 表 示 Q b d 之威伯爾分布的 圖 式。 寫 本 裝 I 第 5 圖 係 表 示 將 氟 導 入 在 氧 氮化膜 之 — 方介面 時 的 氟 頁 -» 1 1 之 深 度 方 向 之 剖 面 的 圖 式 0 1 1 第 6 圖 係 表 示 將 氟 導 入 在 氧 氮化膜 之兩 介面時 之 氟 之. 1 I 深 度 方 向 之 剖 面 的 圖 式 0 - 訂 I 第 7 圖 係 表 示 本 發 明 之 第 1 實施例 之 Μ 0 S電 晶 Httt 體 的 1 1 1 剖 面 圖 〇 1 1 第 8 A 圖 至 第 8 L 圖 係 階 段地表示 第 1 (及第 4 ) 實 1 1 施 例 之 Μ 〇 S 電 晶 體 之 製 造 工 程 的剖面 圖 〇 線 | 第 9 圖 係 表 示 變 更 導 入 氟 後 之熱處 理 溫 度時之 提 高 絕 1 I 緣 擊 穿 耐 性效果 之 不 同 的 圖 式 0 1 1 ! 第 1 0 A 圖 至 第 1 0 L 圖 係 階段地 表 示 第2實 施 例 之 1 «1 Μ 〇 S 半 導 體 之 製 造 工 程的剖面 圖。 第 1 1 圖 係 表 示 變 更 導 入 氟 量時之 效 果 之不同 的 圖 式 i 1 1 第 1 2 圖 係 表 示 本 發 明 之 第 3實施 例 之 不變性 記 憶 體 1 1 1 格 的 剖 面 圖 〇 1 1 1 本紙張尺度通用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -75- 405155 B7 經濟部中央橾準局貝工消費合作社印製 五、 發明説明 (73 1 1 第 1 3 A 圖至 第 1 3 J 圖係 階 段地表 示第 3 實 施例之 1 1 1 不 變性記 憶 格 之 製 造 工 程 的 圖 式 0 1 1 第 1 4 A 圖 至 第 1 4 L 圖 係 階 段地表 示本 發 明 之 第5 1 1 實 施例之 Μ 0 S 半 導 體 之 製 造 工 程的剖面 圖。 先 閲 1 1 第 1 5 A 圖 至 第 1 5 L 圖 係 階 段地表 不本 發 明 之 第6 背 Sj 實 施例 之 Μ 0 S 半 導 體 之 製 造 工 程 的剖面 圖。 之 注 意 I 第 1 6 A 圖 至 第 1 6 L 圖 係 階 段地表 示本 發 明 之 第7 本 項 再 1 1 實 施例 之 Μ 0 S 半 導 體之 製 造 工 程的剖面 圖。 填 寫 本 裝 第 1 7 圖 係 表 示使 用 本 發 明 之 第8實 施例 之 S 0 I基 頁 1 1 板 之Μ 〇 S 電 晶 體 的 剖面 圖 〇 1 I 第 1 8 A 圖 至 第 1 8 L 圖 係 階 段地表 不本 發 明 之 第8 1 I 實 施例 之 Μ 〇 S 半 導 體 之 製 造 工 程 的剖面 圖。 1 訂 第 1 9 A 圖 至 第 1 9 I 圖 係 階 段地表 示本 發 明 之 第9 1 1 實 施例 之 Μ 〇 S 半 導 體 之 製 造 工 程 的剖面 圖。 ! 1 第 2 0 A 圖 至 第 2 0 D 圖 係 階 段地表示本 發 明 之 第 1 I 1 0實 施 例 之 Μ 0 S 半 導 體 之 電 容器部分之製 造 工 程的剖 | 面 圖。 1 1 第 2 1 A 圖 至 第 2 1 D 圖 係 階 段地表 示本 發 明 之 第 1 1 1 1實 施 例 之 Μ 〇 S 半 導 體 之 電 容 器部分 之製 造 工 程 的剖 1 % 1 面 圖。 _ j 1 第 2 2 A 圖 至 第 2 2 Κ 圖 係 階 段地表 示本 發 明 之 第 1 I 1 2實 施 例 之 Μ 0 S 半 導 體 之 製 造 工程的 剖面 圖 0 1 1 第 2 3 A nbt 圖 至 第 2 3 C 圖 係 階 段地表 不本 發 明 之 第 1 1 1 3實 施 例 之 Μ 〇 S 半 導 體 電 容器部分 之製 造 X 程的剖 1 1 1 本紙張尺度通用中國國家梯準（CNS ) Aet格（210X29*7公釐） 4051S5_^_ 五、發明説明（) 面圖。 第24A圖至第2 4 L圖係階段地表示本發明之第 1 4實施例之CMO S半導體之製造工程的剖面圖》 第2 5 A圖至第2 5M圖係階段地表示本發明之第 1 5實施例之CMOS半導體之製造工程的剖面圖。 第2 6 A圖至第2 6 K圖係階段地表示本發明之第 1 6實施例之CMO S半導體之製造工程的剖面圖。 第2 7 A圖至第2 7 E圖係階段地表示本發明之第 1 7實施例之CMO S半導體之製造工程的剖面圖。 第2 8圖係表示本發明之第1 8 (及第1 9 )實施例 .· 之Μ 0 S電晶體之構造的剖面圖。 第2 9 Α圖至第2 9 L圖係階段地表示本發明之第 1 8實施例之Μ 0 S電晶體之製造工程的剖面圖。 第3 0Α圖至第3 0队圖係階段地表示本發明之第 1 9實施例之Μ ◦ S電晶體之製造工程的剖面圖。 第3 1圖係階段地表示本發明之第2 0實施例之不變 性半導體記憶體之製造工程的剖面圖。 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 第3 2 Α圖至第3 2Μ圖係階段地表示本發明之第 2 0實施例之不變性半導體記憶體之製造工程的剖面圖。 第3 3 A圖至第3 3 K圖係階段地表示本發明之第 2 1實施例之不變性半導體記憶體之製造工程的剖面圖。 第3 4圖係表示說明第2 1實施例之不變性半導體之 其他製造方法所用的剖面圖。 第3 5圖係表示本發明之第2 2實施例之MOS電晶 -77- {請先聞讀背面之注意事項再填艿本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4说格（210X297公釐） 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 405155五、發明説明（75 ) 體的剖面圖。 第3 6圖係表示本發明之閘極絕緣膜中之氟的通道方 向之濃度分布的圖式。 第3 7A圖至第3 7 F圖係階段地表示本發明之第2 實施例的MO S電晶體之製造方法的剖面圖。 第3 8圖係表示本發明之第2 3實施例之MOS電晶 體的剖面圖。 第3 9 A圖至第3 9 F圖係階段地表示本發明之第 2 3實施例的MO S電晶體之製造工程的剖面圖。 第4 0 A圖至第4 0 D圖係階段地表示第2 3實施例 之MO S電晶體之其他製造工程的剖面圖。 第4 1 A圖至第4 1 B圖係階段地表示第2 4實施例 之MOS電晶體之其他製造工程的剖面圖。 第4 2A圖至第4 2 I..圖係階段地表示第2 5實施例 之MO S電晶體之其他製造工程的剖面圖。 第43A圖至第43I圖係階段地表示第26實施例 之MO S電晶體之其他製造工程的剖面圖。 第4 4 A圖係表示第2 6實施例之閘極電極之構成的 剖面圖。 第4 4 B圖係表示沿著第4 4A圖之閘極電極（通道 方向）之鹵元素之濃度分布的圖式。 第4 5 A圖係表示第2 6實施例之側壁絕緣膜之變形 例的剖面圖。 第4 5 B圖係表示沿著第4 5 A圖之閘極電極（通道 ----Ί.]---裝------訂------線 (请先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -78- 405155 b； 五、發明説明（76 ) 方向）之鹵元素之濃度分布的圖式。 第4 6圖係表示第2 6實施例之側壁絕緣膜之其他變 形例的剖面圖。 〔記號之說明〕 I * , I 訂^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1 矽 基 板 3 閘 極 氧 化 膜 4 多 晶 矽 膜 6 C V D 矽 膜 8 矽 氮 化 膜 1 0 C V D 矽 氧 化 膜 1 1 源 極 汲 極 電 極 1 2 矽 氧 化 膜 1 5 光 阻 罩 1 7 源 極 電 極 1 8 上 部 閘 極 電 極 1 9 汲 極 電 極 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) A4規格（210X297公釐） -79-

Claims (1)

  1. BS C8 D8 405155 六'申請專利範園 1 · 一種半導體裝置，其特徵爲：具備 半導體基板，及 ' 形成在上述半導體基板上之第1絕緣膜，及 形成在上述第1絕緣膜上之電極； 上述第1絕緣膜包括矽與氮氣，矽與氧氣及氮氣之任 何組合以及鹵元素所構成，上述第1絕緣膜中之上述鹵元 素之最大元素濃度爲1 〇2(>個/cm3以上，1 〇21個/ c m 3以下。 2 .如申請專利範圍第1項所述之半導體裝置，其中 ，上述鹵元素係氟。 3.如申請專利範圍第1項所述之半導體裝置，其中 ’又具有沿著上述電極之兩端，形成在上述半導體基板上 之一對雜質擴散層，可形成Μ 0 S電晶體者。 4 .如申請專利範圍第.3項所述之半導體裝置，其中 ，上述電極係具有：形成在上述第1絕緣膜上的第1副電 極，及形成在上述第1副電極上且含有上述鹵元素的第2 絕緣膜，及形成在上述第2絕緣膜的第2副電極； 上述第2絕緣膜包括矽與氮氣，矽與氧氣及氮氣之任 何組合以及鹵元素所構成，上述第1絕緣膜中之上述鹵元 素之最大元素濃度爲102 ◦個/cm3以上，1021個/ c m 3以下。 5 .如申請專利範圍第3項所述之半導體裝置，其中 ，上述雜質擴散層係含有上述鹵元素者。 6 .如申請專利範圍第1項所述之半導體裝置，其中 — -----—Ί.---裝-- (請先《讀背面之注意事項再填寫本X ) 訂 線 經濟部中央標準局負工消费合作社印*. 本紙張尺度逍用中國國家梂準（CNS ) A4洗格（210X297公嫠） -80- A8 B8 C8 D8 7 405155 申請專利範圍 ’介經上述半導體基板，及上述絕緣膜，及上述電極，形 成電容器。 種半導體裝置，其特徵爲：具備 半導體基板，及 含有形成在上述半導體基板上之鹵元素的第1絕緣膜 ，及 形成在上述第1絕緣膜上之閘極電極，及 沿著上述閘極電極之兩端部，並形成在上述半導體基 板上的一對雜質擴散領域·， 上述第1絕緣膜與上述半導體基板之介面近旁及與上 述閘極電極之介面近旁的鹵元素之濃度，係與上述第1絕 緣膜之膜厚方向中央部近旁的鹵元素之濃度相同或其以上 者》 8 .如申請專利範圍第.,7項所述之半導體裝置，其中 ，上述第1絕緣膜的上述鹵元素之最大元素濃度爲1 〇2° 個/cm3以上，1〇21個/cm3以下者。 9 .如申請專利範圍第7項所述之半導體裝置，其中 ，上述閘極電極係具有：形成在上述第1絕緣膜上的第1 副電極，及形成在上述第1電極上且含有上述鹵元素的第 2絕緣膜，及形成在上述第2絕緣膜的第2電極； 上述第2絕緣膜與上述第1電極之介面近旁及與上述 第2電極之介面近旁的鹵元素之濃度，係與上述第2絕緣 膜之膜厚方向中央部近旁的鹵元素之濃度相同或其以 --------^------tr-------^ r- (請先閱讀背面之注f項再填寫本頁) 經濟部中央標準局系工消费合作社印*. 本紙張尺度速用中困國家楳率（CNS ) A4規格（210X297公釐） -81 - 經濟部中央梯準局負工消費合作社印*. 405155 六、申請專利範圍 1 〇 .如申請專利範圍第9項所述之半導體裝置，其 中’上述第2絕緣膜的上述_元素之最大元素濃度爲 1 〇2。個/cm3以上，1 021個/cm3以下者。 1 1 . 一種半導體裝置，其特徵爲：具備 半導體基板，及 含有形成在上述半導體基板上之鹵元素的絕緣膜，及 形成在上述絕緣膜上之閘極電極，及 沿著上述閘極電極之兩端部，並形成在上述半導體基 板上的一對雜質擴散領域： 含有於上述一對雜質擴散領域之至少一方之近旁之上 .· 述絕緣膜上述鹵元素之濃度，係比含有於上述一對雜質擴 散領域間中央部近旁之上述絕緣膜的上述鹵元素之濃度高 者。 1 2 .如申請專利範圍.第1 1項所述之半導體裝置， 其中，上述閘極絕緣膜的上述鹵元素之最大元素濃度爲 102°個/cm3以上，1〇21個/cm3以下者。 13·如申請專利範圍第12項所述之半導體裝置， 其中，上述鹵元素之最大元素濃度係存在於接觸於上述雜 質擴散層之上述閘極絕緣膜的兩端部者。 1 4 . 一種半導體裝置之製造方法，其特徵爲：具有 在半導體基板上形成包括矽與氧氣，矽與氧氣及氮氣 之任何組合之閘極絕緣膜的步驟，及 在上述閘極絕緣膜中最大元素濃度成爲1 0 2()個/ cm3以上，1021個/cm3以下地導入鹵元素的步驟。 本紙張尺度適用中國國家揉率（CNS ) Α4规格（210X297公釐） 1 ...... I —-1*—^— J - ...... - an n I (請先M讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 線 -82- A8 405155 cl _v D8 六、申請專利範圍 15. 如申請專利範圍第14項所述之半導體裝置之 製造方法，其中，包括： 在上述閘極絕緣膜上形成被活性化之上述鹵元素所含 有之閘極電極構成用之半導體膜的步驟，及 在形成上述半導體膜之步驟後，將上述鹵元素介經熱 處理導入在上述閘極絕緣膜的步驟。 16. 如申請專利範圍第14項所述之半導體裝置之 製造方法，其中，將上述鹵元素導入在上述閘極絕緣膜之 步驟， 係包括將含有於上述閘極絕緣膜周邊之領域的上述鹵 元素，藉由熱處理導入在上述閘極絕緣膜之步驟。， 1 7 種半導體裝置之製造方法，其特徵爲：包括 在半導體基板上經由絕緣膜形成電極的步驟，及 沿著上述電極之兩端部._，在上述半導體基板上形成雜 質擴散領域的步驟，及 將包括於上述半導體基板，上述絕緣膜及上述電極之 任一的鹵元素擴散至上述絕緣膜之兩介面的步驟。 經濟部中央揉準局工消费合作社印装 18.如申請專利範圍第17項所述之半導體裝置之 製造方法，其中，形成上述閘極電極之步驟，係包括： 形成於上述第1絕緣膜上之第1電極，及形成於上述 第1電極上之第2絕緣膜，及形成於上述第2絕緣膜上之 第2電極的步驟： 將上述鹵元素擴散在上述第1絕緣膜之上述兩介面的 步驟，係包括將含有於上述第1電極及上述第2電極之鹵 -83- <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本纸》尺度逋用中國國家梂準（CNS ) A4规格（210X297公釐） A8 A8 經濟部中央標準局ec工消費合作社印製 B8 ——_§___ 六、申請專利範圍 元素擴散在上述第2絕緣膜之兩介面的步驟》 1 9 .如申請專利範圍第18項所述之半導體裝置之製 造方法’其中，形成上述閘極電極之步驟，係包括： 形成於上述第1絕緣膜上之第1電極，及形成於上述 第1電極上之第2絕緣膜，及形成於上述第2絕緣膜上之 第2電極的步驟； 在形成上述閘極電極之步驟後，又具備形成含有覆蓋 上述第1絕緣膜，上述第1電極，上述第2絕緣膜及上述 第2電極之鹵元素的第3絕緣膜之步驟； 將上述鹵元素擴散在上述第1絕緣膜之兩介面的步驟 ’係包括將含有於上述第3絕緣膜之鹵元素擴散在上述第 1及第2絕緣膜的步驟。 2 0 . —種半導體裝置之製造方法，其特徵爲：具有 在半導體上經由絕緣膜.形成電極的步驟，及 沿著上述電極之兩端部形成一對雜質擴散領域的步驟 ，及 '在上述一對雜質擴散領域之至少一方之近旁的上述絕 緣膜，含有比上述一對雜質擴散領域之間之中央部近旁的 上述絕緣膜高濃度之鹵元素的步驟。 ----Ί·1·---裝------訂------锑 {請先Η讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度逍用中困B家樣準（CNS ) A4洗格（210X297公釐） _ 84 _
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