JPH05235265A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH05235265A JPH05235265A JP3476692A JP3476692A JPH05235265A JP H05235265 A JPH05235265 A JP H05235265A JP 3476692 A JP3476692 A JP 3476692A JP 3476692 A JP3476692 A JP 3476692A JP H05235265 A JPH05235265 A JP H05235265A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】ＣＶＤ窒化シリコン膜を最下層に有する二層以
上の絶縁膜からなる複合絶縁膜を形成する際、下地の基
板との間に存在する自然酸化膜を極力薄くした状態で形
成でき、複合絶縁膜をキャパシタ絶縁膜として形成する
場合には、薄膜化を実現し、電荷蓄積量を十分に確保
し、電気的耐圧の劣化、絶縁膜の信頼性の低下を防止し
得る半導体装置の製造方法を提供する。 【構成】半導体ウェハー１１の単結晶シリコン基板ある
いは不純物がドーピングされた多結晶シリコン膜１２上
に、ＣＶＤ窒化シリコン膜１５を最下層に有する二層以
上の絶縁膜からなる複合絶縁膜１７を形成する際、ウェ
ハー洗浄処理後、ウェハー上の自然酸化膜を熱窒化によ
り窒化物に変化させ、ウェハー上にＣＶＤ窒化シリコン
膜を形成し、その表面を酸化して酸化シリコン膜１６を
成長させることを特徴とする。
上の絶縁膜からなる複合絶縁膜を形成する際、下地の基
板との間に存在する自然酸化膜を極力薄くした状態で形
成でき、複合絶縁膜をキャパシタ絶縁膜として形成する
場合には、薄膜化を実現し、電荷蓄積量を十分に確保
し、電気的耐圧の劣化、絶縁膜の信頼性の低下を防止し
得る半導体装置の製造方法を提供する。 【構成】半導体ウェハー１１の単結晶シリコン基板ある
いは不純物がドーピングされた多結晶シリコン膜１２上
に、ＣＶＤ窒化シリコン膜１５を最下層に有する二層以
上の絶縁膜からなる複合絶縁膜１７を形成する際、ウェ
ハー洗浄処理後、ウェハー上の自然酸化膜を熱窒化によ
り窒化物に変化させ、ウェハー上にＣＶＤ窒化シリコン
膜を形成し、その表面を酸化して酸化シリコン膜１６を
成長させることを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に係り、特にＣＶＤ（化学気相成長）法により形成され
たＣＶＤ窒化シリコン膜を最下層に有する二層以上の絶
縁膜からなる複合絶縁膜の形成方法に関する。
に係り、特にＣＶＤ（化学気相成長）法により形成され
たＣＶＤ窒化シリコン膜を最下層に有する二層以上の絶
縁膜からなる複合絶縁膜の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体集積回路において、例えばメモリ
セルのキャパシタに用いられる絶縁膜は、高集積化に伴
ってキャパシタのサイズが縮小しても容量を可及的に確
保するために、特に、薄膜化、高誘電率が要求されてい
る。酸化シリコン膜に比べて誘電率が高い絶縁膜として
窒化シリコン膜が知られている。
セルのキャパシタに用いられる絶縁膜は、高集積化に伴
ってキャパシタのサイズが縮小しても容量を可及的に確
保するために、特に、薄膜化、高誘電率が要求されてい
る。酸化シリコン膜に比べて誘電率が高い絶縁膜として
窒化シリコン膜が知られている。
【０００３】一般に、窒化シリコン膜は、膜質が十分で
ないので、単層で用いられることは少なく、酸化シリコ
ン膜と積層されて使用されている。最近では、絶縁膜の
薄膜化を図るために、窒化シリコン膜の表面を酸化して
酸化シリコン膜を成長させた二層構造の複合絶縁膜が実
用されている。
ないので、単層で用いられることは少なく、酸化シリコ
ン膜と積層されて使用されている。最近では、絶縁膜の
薄膜化を図るために、窒化シリコン膜の表面を酸化して
酸化シリコン膜を成長させた二層構造の複合絶縁膜が実
用されている。
【０００４】通常、窒化シリコン膜の形成に際しては、
化学薬品を用いてウェハー洗浄処理を行った後、減圧下
におけるＣＶＤ法により、単結晶シリコン基板上あるい
は不純物がドーピングされた多結晶シリコン膜上に堆積
させている。そして、上記ＣＶＤ窒化シリコン膜上に酸
化シリコン膜を積層する。
化学薬品を用いてウェハー洗浄処理を行った後、減圧下
におけるＣＶＤ法により、単結晶シリコン基板上あるい
は不純物がドーピングされた多結晶シリコン膜上に堆積
させている。そして、上記ＣＶＤ窒化シリコン膜上に酸
化シリコン膜を積層する。
【０００５】ところで、上記したような二層構造の複合
絶縁膜をシリコン基板上に形成する場合、ＣＶＤ窒化シ
リコン膜と下地（シリコン基板）との間に１ｎｍ程度の
自然酸化膜が成長することが知られている。また、上記
複合絶縁膜をシリコン基板上の多結晶シリコン膜上に形
成する場合、ＣＶＤ窒化シリコン膜と下地（多結晶シリ
コン膜）との間に２ｎｍ程度の自然酸化膜が成長するこ
とが知られている。この点について、上記複合絶縁膜を
メモリセルのキャパシタの絶縁膜として形成する場合を
例として、図４（ａ）乃至（ｃ）を参照しながら詳細に
説明する。
絶縁膜をシリコン基板上に形成する場合、ＣＶＤ窒化シ
リコン膜と下地（シリコン基板）との間に１ｎｍ程度の
自然酸化膜が成長することが知られている。また、上記
複合絶縁膜をシリコン基板上の多結晶シリコン膜上に形
成する場合、ＣＶＤ窒化シリコン膜と下地（多結晶シリ
コン膜）との間に２ｎｍ程度の自然酸化膜が成長するこ
とが知られている。この点について、上記複合絶縁膜を
メモリセルのキャパシタの絶縁膜として形成する場合を
例として、図４（ａ）乃至（ｃ）を参照しながら詳細に
説明する。
【０００６】図４（ａ）において、４１はシリコン基板
（ウェハー）、４２はこのシリコン基板上に堆積され、
不純物がドーピングされた多結晶シリコン膜（キャパシ
タの電荷蓄積層）である。この多結晶シリコン膜を下地
として窒化シリコン膜を形成する直前に、化学薬品を用
いてウェハー洗浄処理を行う。この場合、ウェハーの水
洗時に前記多結晶シリコン膜上に１ｎｍ程度の自然酸化
膜（第１の自然酸化膜）４３が成長する。
（ウェハー）、４２はこのシリコン基板上に堆積され、
不純物がドーピングされた多結晶シリコン膜（キャパシ
タの電荷蓄積層）である。この多結晶シリコン膜を下地
として窒化シリコン膜を形成する直前に、化学薬品を用
いてウェハー洗浄処理を行う。この場合、ウェハーの水
洗時に前記多結晶シリコン膜上に１ｎｍ程度の自然酸化
膜（第１の自然酸化膜）４３が成長する。
【０００７】この後、ウェハーを窒化シリコン膜形成用
の反応炉に入れ、減圧ＣＶＤ法により、図４（ｂ）に示
すように、窒化シリコン膜４５を形成する。この際、窒
化シリコン膜形成前にウェハーを反応炉に入れる時に炉
内温度はほぼ７００℃に保たれているので、ＣＶＤ炉へ
の外気の巻き込みにより前記第１の自然酸化膜４３上に
さらに１ｎｍ程度の自然酸化膜（第２の自然酸化膜）４
４が成長する。即ち、窒化シリコン膜４５と下層の多結
晶シリコン膜４２との間の２ｎｍ程度の自然酸化膜（４
３、４４）が存在することになる。
の反応炉に入れ、減圧ＣＶＤ法により、図４（ｂ）に示
すように、窒化シリコン膜４５を形成する。この際、窒
化シリコン膜形成前にウェハーを反応炉に入れる時に炉
内温度はほぼ７００℃に保たれているので、ＣＶＤ炉へ
の外気の巻き込みにより前記第１の自然酸化膜４３上に
さらに１ｎｍ程度の自然酸化膜（第２の自然酸化膜）４
４が成長する。即ち、窒化シリコン膜４５と下層の多結
晶シリコン膜４２との間の２ｎｍ程度の自然酸化膜（４
３、４４）が存在することになる。
【０００８】次に、図４（ｃ）に示すように、熱処理炉
内で窒化シリコン膜４５の表面を酸化して酸化シリコン
膜４６を成長させ、二層構造の複合絶縁膜４７を形成す
る。この後、複合絶縁膜４７上に多結晶シリコン膜から
なるキャパシタプレート電極４８を形成することによ
り、前記複合絶縁膜４７を電極間絶縁に用いたキャパシ
タの形成を完了する。
内で窒化シリコン膜４５の表面を酸化して酸化シリコン
膜４６を成長させ、二層構造の複合絶縁膜４７を形成す
る。この後、複合絶縁膜４７上に多結晶シリコン膜から
なるキャパシタプレート電極４８を形成することによ
り、前記複合絶縁膜４７を電極間絶縁に用いたキャパシ
タの形成を完了する。
【０００９】しかし、上記したように複合絶縁膜４７の
下層に２ｎｍ程度の自然酸化膜（４３、４４）が存在す
ると、キャパシタ絶縁膜の膜厚が所望値より２ｎｍ程度
増加し、この膜厚の増加分が全体の例えば３０％にも達
する。これにより、キャパシタ絶縁膜の薄膜化を大きく
阻害し、キャパシタの電荷蓄積量の低下を招くことにな
る。このことは、現在、大きな問題になっており、将来
はますます深刻な問題になる。
下層に２ｎｍ程度の自然酸化膜（４３、４４）が存在す
ると、キャパシタ絶縁膜の膜厚が所望値より２ｎｍ程度
増加し、この膜厚の増加分が全体の例えば３０％にも達
する。これにより、キャパシタ絶縁膜の薄膜化を大きく
阻害し、キャパシタの電荷蓄積量の低下を招くことにな
る。このことは、現在、大きな問題になっており、将来
はますます深刻な問題になる。
【００１０】また、前記したような自然酸化膜が存在す
ると、キャパシタ絶縁膜の膜質が変化し、電気的耐圧の
劣化、絶縁膜の信頼性の低下をまねくおそれがある。特
に、前記したようにＣＶＤ炉への外気の巻き込みにより
生成された第２の自然酸化膜４４は、純度の高いガスの
反応で形成された酸化シリコン膜４６よりも不純物を取
り込む確率が高く、キャパシタ絶縁膜の膜質の劣化をま
ねく。
ると、キャパシタ絶縁膜の膜質が変化し、電気的耐圧の
劣化、絶縁膜の信頼性の低下をまねくおそれがある。特
に、前記したようにＣＶＤ炉への外気の巻き込みにより
生成された第２の自然酸化膜４４は、純度の高いガスの
反応で形成された酸化シリコン膜４６よりも不純物を取
り込む確率が高く、キャパシタ絶縁膜の膜質の劣化をま
ねく。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上記したように従来の
複合絶縁膜の形成方法は、下地との間に存在する自然酸
化膜が厚い状態で複合絶縁膜が形成されるので、絶縁膜
の膜質の劣化をまねき、複合絶縁膜をキャパシタ絶縁膜
として形成する場合には、薄膜化を大きく阻害し、電荷
蓄積量の低下を招き、電気的耐圧の劣化、絶縁膜の信頼
性の低下をまねくおそれがあるという問題があった。
複合絶縁膜の形成方法は、下地との間に存在する自然酸
化膜が厚い状態で複合絶縁膜が形成されるので、絶縁膜
の膜質の劣化をまねき、複合絶縁膜をキャパシタ絶縁膜
として形成する場合には、薄膜化を大きく阻害し、電荷
蓄積量の低下を招き、電気的耐圧の劣化、絶縁膜の信頼
性の低下をまねくおそれがあるという問題があった。
【００１２】本発明は上記の問題点を解決すべくなされ
たもので、ＣＶＤ窒化シリコン膜を最下層に有する二層
以上の絶縁膜からなる複合絶縁膜を形成する際、下地と
の間に存在する自然酸化膜を極力薄くした状態で形成で
き、複合絶縁膜をキャパシタ絶縁膜として形成する場合
には、薄膜化を実現し、電荷蓄積量を十分に確保し、絶
縁膜の膜質の劣化、電気的耐圧の劣化、絶縁膜の信頼性
の低下を防止し得る半導体装置の製造方法を提供するこ
とを目的とする。
たもので、ＣＶＤ窒化シリコン膜を最下層に有する二層
以上の絶縁膜からなる複合絶縁膜を形成する際、下地と
の間に存在する自然酸化膜を極力薄くした状態で形成で
き、複合絶縁膜をキャパシタ絶縁膜として形成する場合
には、薄膜化を実現し、電荷蓄積量を十分に確保し、絶
縁膜の膜質の劣化、電気的耐圧の劣化、絶縁膜の信頼性
の低下を防止し得る半導体装置の製造方法を提供するこ
とを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、半導体ウェハーの単結晶シリコン基板あるい
は不純物がドーピングされた多結晶シリコン膜上にＣＶ
Ｄ窒化シリコン膜を最下層に有する二層以上の絶縁膜か
らなる複合絶縁膜を形成する際、ウェハー洗浄処理後、
ウェハー上の自然酸化膜を熱窒化により窒化物に変化さ
せ、ウェハー上にＣＶＤ窒化シリコン膜を形成し、その
表面を酸化して酸化シリコン膜を成長させることを特徴
とする。
造方法は、半導体ウェハーの単結晶シリコン基板あるい
は不純物がドーピングされた多結晶シリコン膜上にＣＶ
Ｄ窒化シリコン膜を最下層に有する二層以上の絶縁膜か
らなる複合絶縁膜を形成する際、ウェハー洗浄処理後、
ウェハー上の自然酸化膜を熱窒化により窒化物に変化さ
せ、ウェハー上にＣＶＤ窒化シリコン膜を形成し、その
表面を酸化して酸化シリコン膜を成長させることを特徴
とする。
【００１４】
【作用】窒化シリコン膜を形成する前に、ウェハー上に
自然酸化膜が成長した状態でウェハーを急速熱窒化する
ことにより自然酸化膜を窒化物に変化させている。この
窒化物は、自然酸化膜よりも誘電率が高くなっており、
熱酸化膜に膜厚換算すると、実在する窒化シリコン膜の
約半分ほどの膜厚になる。しかも、窒化シリコン膜形成
前にウェハーを反応炉に入れる時に窒化物上に成長する
自然酸化膜は皆無に近い。
自然酸化膜が成長した状態でウェハーを急速熱窒化する
ことにより自然酸化膜を窒化物に変化させている。この
窒化物は、自然酸化膜よりも誘電率が高くなっており、
熱酸化膜に膜厚換算すると、実在する窒化シリコン膜の
約半分ほどの膜厚になる。しかも、窒化シリコン膜形成
前にウェハーを反応炉に入れる時に窒化物上に成長する
自然酸化膜は皆無に近い。
【００１５】従って、下地との間に存在する自然酸化膜
を極力薄くした状態で複合絶縁膜を形成できる。また、
窒化シリコン膜形成前にウェハーを反応炉に入れる時に
窒化物上に成長する自然酸化膜は皆無に近いので、絶縁
膜の膜質の劣化、電気的耐圧の劣化、絶縁膜の信頼性の
低下を防ぐことができる。
を極力薄くした状態で複合絶縁膜を形成できる。また、
窒化シリコン膜形成前にウェハーを反応炉に入れる時に
窒化物上に成長する自然酸化膜は皆無に近いので、絶縁
膜の膜質の劣化、電気的耐圧の劣化、絶縁膜の信頼性の
低下を防ぐことができる。
【００１６】
【実施例】以下、図面を参照して本発明方法の一実施例
を詳細に説明する。
を詳細に説明する。
【００１７】図１（ａ）乃至（ｅ）は、メモリセルのキ
ャパシタの絶縁膜として、ＣＶＤ窒化シリコン膜を下層
に有する二層の絶縁膜からなる複合絶縁膜を形成する工
程の一例を示す断面図である。
ャパシタの絶縁膜として、ＣＶＤ窒化シリコン膜を下層
に有する二層の絶縁膜からなる複合絶縁膜を形成する工
程の一例を示す断面図である。
【００１８】図１（ａ）において、１１は半導体ウェハ
ー（シリコン基板）、１２はこのシリコン基板上に堆積
され、不純物がドーピングされた多結晶シリコン膜（キ
ャパシタの電荷蓄積層）である。
ー（シリコン基板）、１２はこのシリコン基板上に堆積
され、不純物がドーピングされた多結晶シリコン膜（キ
ャパシタの電荷蓄積層）である。
【００１９】この多結晶シリコン膜１２を下地として窒
化シリコン膜を形成する直前に、化学薬品（例えば、塩
酸と過酸化水素を含む溶液など）にウェハーを浸すこと
により不純物を除去するウェハー洗浄処理を行う。この
場合、ウェハーの水洗時に、図１（ｂ）に示すように、
前記多結晶シリコン膜上に１ｎｍ程度の自然酸化膜１３
が成長する。
化シリコン膜を形成する直前に、化学薬品（例えば、塩
酸と過酸化水素を含む溶液など）にウェハーを浸すこと
により不純物を除去するウェハー洗浄処理を行う。この
場合、ウェハーの水洗時に、図１（ｂ）に示すように、
前記多結晶シリコン膜上に１ｎｍ程度の自然酸化膜１３
が成長する。
【００２０】この後、ウェハーを反応炉に入れ、ランプ
アニール法によりほぼ１２００℃に急速に加熱し、アン
モニアガスを１０秒程度流すことにより、アンモニアガ
スと前記自然酸化膜１３とを反応させる。これにより、
図１（ｃ）に示すように、前記多結晶シリコン膜上に窒
化物（ポリオキシナイトライドとポリナイトライドとか
らなるものと考えられる。）１４が形成される。
アニール法によりほぼ１２００℃に急速に加熱し、アン
モニアガスを１０秒程度流すことにより、アンモニアガ
スと前記自然酸化膜１３とを反応させる。これにより、
図１（ｃ）に示すように、前記多結晶シリコン膜上に窒
化物（ポリオキシナイトライドとポリナイトライドとか
らなるものと考えられる。）１４が形成される。
【００２１】この後、再びウェハー洗浄処理を行い、ウ
ェハーを窒化シリコン膜形成用の反応炉に入れる。この
際、ウェハーを熱処理炉に入れる時の炉内温度は７００
℃付近の低温に保たれているので、前記窒化物上に成長
する自然酸化膜は皆無に近い。そして、堆積膜の膜厚の
均一性を良くするために例えばジクロルシランガスとア
ンモニアガスとの反応を用いる減圧ＣＶＤ法により、図
１（ｄ）に示すように、ＣＶＤ窒化シリコン膜１５を形
成する。
ェハーを窒化シリコン膜形成用の反応炉に入れる。この
際、ウェハーを熱処理炉に入れる時の炉内温度は７００
℃付近の低温に保たれているので、前記窒化物上に成長
する自然酸化膜は皆無に近い。そして、堆積膜の膜厚の
均一性を良くするために例えばジクロルシランガスとア
ンモニアガスとの反応を用いる減圧ＣＶＤ法により、図
１（ｄ）に示すように、ＣＶＤ窒化シリコン膜１５を形
成する。
【００２２】次に、ウェハーを熱処理炉内の８００℃〜
９５０℃に保たれた酸化雰囲気中に入れ、図１（ｅ）に
示すように、窒化シリコン膜１５の表面に酸化シリコン
膜１６を酸化成長させ、二層構造の複合絶縁膜１７を形
成する。この後、上記複合絶縁膜１７上に多結晶シリコ
ン膜からなるキャパシタプレート電極１８を形成するこ
とにより、二層絶縁膜１７を電極間絶縁に用いたキャパ
シタの形成を完了する。
９５０℃に保たれた酸化雰囲気中に入れ、図１（ｅ）に
示すように、窒化シリコン膜１５の表面に酸化シリコン
膜１６を酸化成長させ、二層構造の複合絶縁膜１７を形
成する。この後、上記複合絶縁膜１７上に多結晶シリコ
ン膜からなるキャパシタプレート電極１８を形成するこ
とにより、二層絶縁膜１７を電極間絶縁に用いたキャパ
シタの形成を完了する。
【００２３】図２は、上記実施例より形成した二層絶縁
膜（不純物がドーピングされた多結晶シリコン膜を下地
に用いた場合）および上記実施例とほぼ同様な方法によ
り例えば１０15atos／cm3 以上の不純物を含む単結晶シ
リコン基板上に形成した二層絶縁膜（シリコン基板を下
地に用いた場合）について、それぞれの膜厚の測定結果
を示している。
膜（不純物がドーピングされた多結晶シリコン膜を下地
に用いた場合）および上記実施例とほぼ同様な方法によ
り例えば１０15atos／cm3 以上の不純物を含む単結晶シ
リコン基板上に形成した二層絶縁膜（シリコン基板を下
地に用いた場合）について、それぞれの膜厚の測定結果
を示している。
【００２４】さらに、比較のため、従来例の方法により
形成した二層絶縁膜（但し、ＣＶＤ窒化シリコン膜の厚
さは上記実施例の場合と同じとする。）の膜厚の測定結
果を、不純物がドーピングされた多結晶シリコン膜を下
地に用いた場合とシリコン基板を下地に用いた場合とに
ついて示している。
形成した二層絶縁膜（但し、ＣＶＤ窒化シリコン膜の厚
さは上記実施例の場合と同じとする。）の膜厚の測定結
果を、不純物がドーピングされた多結晶シリコン膜を下
地に用いた場合とシリコン基板を下地に用いた場合とに
ついて示している。
【００２５】ここで分かるように、シリコン基板を下地
に用いた二層絶縁膜は、上記実施例の方法により形成し
た場合の方が従来例の方法により形成した場合よりも膜
厚が４オングストロームだけ薄くなっている。これに対
して、多結晶シリコン膜を下地に用いた二層絶縁膜は、
上記実施例の方法により形成した場合の方が従来の方法
により形成した場合よりも膜厚が１５オングストローム
も薄くなっている。
に用いた二層絶縁膜は、上記実施例の方法により形成し
た場合の方が従来例の方法により形成した場合よりも膜
厚が４オングストロームだけ薄くなっている。これに対
して、多結晶シリコン膜を下地に用いた二層絶縁膜は、
上記実施例の方法により形成した場合の方が従来の方法
により形成した場合よりも膜厚が１５オングストローム
も薄くなっている。
【００２６】図３は、上記実施例の方法により形成した
二層絶縁膜を電極間絶縁に用いたキャパシタと従来例の
方法により形成した二層絶縁膜を電極間絶縁に用いたキ
ャパシタとについて、それぞれのＴＤＤＢ（Time Depen
dent Dielectric Breakdown）の測定結果を示してい
る。この場合、１枚のウェハーに約６２チップの領域を
形成し、キャパシタ電極間に１１ＭＶ／ｃｍの電圧スト
レスを印加した。
二層絶縁膜を電極間絶縁に用いたキャパシタと従来例の
方法により形成した二層絶縁膜を電極間絶縁に用いたキ
ャパシタとについて、それぞれのＴＤＤＢ（Time Depen
dent Dielectric Breakdown）の測定結果を示してい
る。この場合、１枚のウェハーに約６２チップの領域を
形成し、キャパシタ電極間に１１ＭＶ／ｃｍの電圧スト
レスを印加した。
【００２７】ここで分かるように、上記実施例の方法を
用いて形成したキャパシタは、従来例の方法を用いて形
成したキャパシタよりも、偶発不良の発生が極めて減少
しており、磨耗不良についても減少しており、長寿命に
なる。
用いて形成したキャパシタは、従来例の方法を用いて形
成したキャパシタよりも、偶発不良の発生が極めて減少
しており、磨耗不良についても減少しており、長寿命に
なる。
【００２８】即ち、上記実施例の方法によれば、窒化シ
リコン膜を形成する前に、ウェハー上に自然酸化膜が成
長した状態でウェハーを急速熱窒化することにより自然
酸化膜を窒化物に変化させている。この窒化物は、自然
酸化膜よりも誘電率が高くなっており、熱酸化膜に膜厚
換算すると、実在する窒化シリコン膜の約半分ほどの膜
厚になる。しかも、窒化シリコン膜形成前にウェハーを
反応炉に入れる時に窒化物上に成長する自然酸化膜は皆
無に近い。
リコン膜を形成する前に、ウェハー上に自然酸化膜が成
長した状態でウェハーを急速熱窒化することにより自然
酸化膜を窒化物に変化させている。この窒化物は、自然
酸化膜よりも誘電率が高くなっており、熱酸化膜に膜厚
換算すると、実在する窒化シリコン膜の約半分ほどの膜
厚になる。しかも、窒化シリコン膜形成前にウェハーを
反応炉に入れる時に窒化物上に成長する自然酸化膜は皆
無に近い。
【００２９】従って、下地との間に存在する自然酸化膜
を極力薄くした状態で二層絶縁膜を形成できる。この場
合、図２から分かるように、二層絶縁膜の下地となる基
板材料は、シリコン基板よりも、不純物がドーピングさ
れた多結晶シリコン膜の方が絶縁膜の薄膜化の効果が顕
著になる。
を極力薄くした状態で二層絶縁膜を形成できる。この場
合、図２から分かるように、二層絶縁膜の下地となる基
板材料は、シリコン基板よりも、不純物がドーピングさ
れた多結晶シリコン膜の方が絶縁膜の薄膜化の効果が顕
著になる。
【００３０】また、窒化シリコン膜形成前にウェハーを
反応炉に入れる時に窒化物上に成長する自然酸化膜は皆
無に近いので、絶縁膜の膜質の劣化、電気的耐圧の劣
化、絶縁膜の信頼性の低下を防ぐことができる。なお、
本発明は、上記実施例に限らず、ＣＶＤ窒化シリコン膜
を最下層に有する二層以上の絶縁膜からなる複合絶縁膜
を形成する場合にも適用可能である。
反応炉に入れる時に窒化物上に成長する自然酸化膜は皆
無に近いので、絶縁膜の膜質の劣化、電気的耐圧の劣
化、絶縁膜の信頼性の低下を防ぐことができる。なお、
本発明は、上記実施例に限らず、ＣＶＤ窒化シリコン膜
を最下層に有する二層以上の絶縁膜からなる複合絶縁膜
を形成する場合にも適用可能である。
【００３１】
【発明の効果】上述したように本発明の半導体装置の製
造方法によれば、ＣＶＤ窒化シリコン膜を最下層に有す
る二層以上の絶縁膜からなる複合絶縁膜を形成する際、
下地との間に存在する自然酸化膜を極力薄くした状態で
形成でき、複合絶縁膜をキャパシタ絶縁膜として形成す
る場合には、薄膜化を実現し、電荷蓄積量を十分に確保
し、電気的耐圧の劣化、絶縁膜の信頼性の低下を防止す
ることができる。
造方法によれば、ＣＶＤ窒化シリコン膜を最下層に有す
る二層以上の絶縁膜からなる複合絶縁膜を形成する際、
下地との間に存在する自然酸化膜を極力薄くした状態で
形成でき、複合絶縁膜をキャパシタ絶縁膜として形成す
る場合には、薄膜化を実現し、電荷蓄積量を十分に確保
し、電気的耐圧の劣化、絶縁膜の信頼性の低下を防止す
ることができる。
【図１】本発明の半導体装置の製造方法の一実施例に係
るキャパシタ絶縁膜用の二層絶縁膜を形成する工程の一
例を示す断面図。
るキャパシタ絶縁膜用の二層絶縁膜を形成する工程の一
例を示す断面図。
【図２】図１の方法により形成した二層絶縁膜の膜厚と
従来例の方法により形成した二層絶縁膜の膜厚の測定結
果を示す図。
従来例の方法により形成した二層絶縁膜の膜厚の測定結
果を示す図。
【図３】図１の方法により形成した二層絶縁膜を電極間
絶縁に用いたキャパシタと従来例の方法により形成した
二層絶縁膜を電極間絶縁に用いたキャパシタとについて
ＴＤＤＢの測定結果を示す図。
絶縁に用いたキャパシタと従来例の方法により形成した
二層絶縁膜を電極間絶縁に用いたキャパシタとについて
ＴＤＤＢの測定結果を示す図。
【図４】従来のキャパシタ絶縁膜用の複合絶縁膜を形成
する工程を示す断面図。
する工程を示す断面図。
１１…半導体ウェハー、１２…不純物がドーピングされ
た多結晶シリコン膜（キャパシタの電荷蓄積層）、１３
…自然酸化膜、１４…窒化物、１５…ＣＶＤ窒化シリコ
ン膜、１６…酸化シリコン膜、１７…二層絶縁膜、１８
…キャパシタプレート電極（多結晶シリコン膜）。
た多結晶シリコン膜（キャパシタの電荷蓄積層）、１３
…自然酸化膜、１４…窒化物、１５…ＣＶＤ窒化シリコ
ン膜、１６…酸化シリコン膜、１７…二層絶縁膜、１８
…キャパシタプレート電極（多結晶シリコン膜）。
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体ウェハーの単結晶シリコン基板あ
るいは不純物がドーピングされた多結晶シリコン膜上
に、ＣＶＤ窒化シリコン膜を最下層に有する二層以上の
絶縁膜からなる複合絶縁膜を形成する際、 上記ウェハーを洗浄する工程と、 この工程により洗浄されたウェハー上の自然酸化膜を熱
窒化して窒化物に変化させる工程と、 上記窒化物上にＣＶＤ窒化シリコン膜を形成する工程
と、 上記ＣＶＤ窒化シリコン膜の表面を酸化して酸化シリコ
ン膜を成長させる工程とを具備することを特徴とする半
導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の半導体装置の製造方法に
おいて、前記熱窒化を行う際に、前記ウェハーをほぼ１
２００℃に急速に加熱し、アンモニアガスと前記自然酸
化膜とを反応させることを特徴とする半導体装置の製造
方法。 - 【請求項３】 請求項１記載の半導体装置の製造方法に
おいて、前記複合絶縁膜をメモリセルのキャパシタの電
極間絶縁に用いることを特徴とする半導体装置の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3476692A JPH05235265A (ja) | 1992-02-21 | 1992-02-21 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3476692A JPH05235265A (ja) | 1992-02-21 | 1992-02-21 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05235265A true JPH05235265A (ja) | 1993-09-10 |
Family
ID=12423434
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3476692A Pending JPH05235265A (ja) | 1992-02-21 | 1992-02-21 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05235265A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5838056A (en) * | 1994-05-27 | 1998-11-17 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device applied to composite insulative film and manufacturing method thereof |
| US8491056B2 (en) | 2011-04-01 | 2013-07-23 | Kevin Charles Furniture, Llc | Cushion |
| EP3002779A2 (en) | 2014-09-30 | 2016-04-06 | Renesas Electronics Corporation | Method of manufacturing semiconductor device |
-
1992
- 1992-02-21 JP JP3476692A patent/JPH05235265A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5838056A (en) * | 1994-05-27 | 1998-11-17 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device applied to composite insulative film and manufacturing method thereof |
| US8491056B2 (en) | 2011-04-01 | 2013-07-23 | Kevin Charles Furniture, Llc | Cushion |
| EP3002779A2 (en) | 2014-09-30 | 2016-04-06 | Renesas Electronics Corporation | Method of manufacturing semiconductor device |
| US9508554B2 (en) | 2014-09-30 | 2016-11-29 | Renesas Electronics Corporation | Method of manufacturing semiconductor device |
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