JPH0728038B2 - 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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- JPH0728038B2 JPH0728038B2 JP30631487A JP30631487A JPH0728038B2 JP H0728038 B2 JPH0728038 B2 JP H0728038B2 JP 30631487 A JP30631487 A JP 30631487A JP 30631487 A JP30631487 A JP 30631487A JP H0728038 B2 JPH0728038 B2 JP H0728038B2
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- insulating film
- oxide film
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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、微細な電界効果型（以下、MOS型と略す）半
導体装置における高品質の絶縁膜の形成方法に関するも
のである。
導体装置における高品質の絶縁膜の形成方法に関するも
のである。
従来の技術 従来、半導体基板上に形成された熱酸化膜及び窒化酸化
膜をMOS型半導体装置のゲート酸化膜及びEEPROM半導体
装置のトンネル酸化膜として用いていた。
膜をMOS型半導体装置のゲート酸化膜及びEEPROM半導体
装置のトンネル酸化膜として用いていた。
発明が解決しようとする問題点 微細なMOS型半導体装置において、ホットキャリアによ
り誘起されるフラットバンド電圧シフト及び界面準位密
度の増加による電気的特性の劣化が大きな問題である。
また、EEPROM半導体装置においても、絶縁膜に電子また
は正孔を注入する書換え動作にともなう、フラットバン
ド電圧シフト及び界面準位密度の増加量が大きいことが
問題である。従来の熱酸化膜は、特に、絶縁膜にホット
キャリアを注入することにより誘起される界面準位密度
の増加量が大きいことが問題であった。この界面準位密
度の増加量を抑えるなどの目的から、熱酸化膜の代わり
に窒化酸化膜を用いることも一部の研究者の間では検討
されてはいるが、現時点では充分実用に耐えうるもので
はない。
り誘起されるフラットバンド電圧シフト及び界面準位密
度の増加による電気的特性の劣化が大きな問題である。
また、EEPROM半導体装置においても、絶縁膜に電子また
は正孔を注入する書換え動作にともなう、フラットバン
ド電圧シフト及び界面準位密度の増加量が大きいことが
問題である。従来の熱酸化膜は、特に、絶縁膜にホット
キャリアを注入することにより誘起される界面準位密度
の増加量が大きいことが問題であった。この界面準位密
度の増加量を抑えるなどの目的から、熱酸化膜の代わり
に窒化酸化膜を用いることも一部の研究者の間では検討
されてはいるが、現時点では充分実用に耐えうるもので
はない。
そこで、本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもの
で、このホットキャリアの注入によるフラットバンド電
圧シフト及び界面準位密度の増加の少ないより安定でサ
ブミクロンMOSのゲート絶縁膜等に応用可能な絶縁膜の
製造方法を提供することを目的としている。
で、このホットキャリアの注入によるフラットバンド電
圧シフト及び界面準位密度の増加の少ないより安定でサ
ブミクロンMOSのゲート絶縁膜等に応用可能な絶縁膜の
製造方法を提供することを目的としている。
問題点を解決するための手段 上記目的を達成するため、本発明の半導体装置の製造方
法は、半導体基板上に酸化膜を第４の窒化酸化膜の最終
膜厚より薄く形成する第１の工程と、前記酸化膜を窒化
処理して第１の窒化酸化膜を形成する第２の工程と、前
記第１の窒化酸化膜を酸化処理して前記第２の工程で前
記第１の窒化酸化膜中に導入された水素を低減させつ
つ、所定の膜厚まで厚くした第２の窒化酸化膜を形成す
る第３の工程と、前記第２の窒化酸化膜を窒化処理して
第３の窒化酸化膜を形成する第４の工程と、前記第３の
窒化酸化膜を酸化処理して前記第４の工程で前記第３の
窒化酸化膜中に導入された水素を低減させつつ、前記最
終膜厚まで厚くした第４の窒化酸化膜を形成する第５の
工程とを備えたものである。
法は、半導体基板上に酸化膜を第４の窒化酸化膜の最終
膜厚より薄く形成する第１の工程と、前記酸化膜を窒化
処理して第１の窒化酸化膜を形成する第２の工程と、前
記第１の窒化酸化膜を酸化処理して前記第２の工程で前
記第１の窒化酸化膜中に導入された水素を低減させつ
つ、所定の膜厚まで厚くした第２の窒化酸化膜を形成す
る第３の工程と、前記第２の窒化酸化膜を窒化処理して
第３の窒化酸化膜を形成する第４の工程と、前記第３の
窒化酸化膜を酸化処理して前記第４の工程で前記第３の
窒化酸化膜中に導入された水素を低減させつつ、前記最
終膜厚まで厚くした第４の窒化酸化膜を形成する第５の
工程とを備えたものである。
また前記第２及び第４の工程はアンモニア雰囲気中で窒
化処理されることが望ましい。さらに前記第３の工程は
酸素雰囲気中で酸化処理されることが望ましい。
化処理されることが望ましい。さらに前記第３の工程は
酸素雰囲気中で酸化処理されることが望ましい。
作用 本発明は上記した処理により、水素濃度が低く捕獲電荷
密度が少ないためフラットバンド電圧シフトが小さく、
かつ、絶縁膜／半導体界面近傍の窒素濃度が高いため界
面準位密度の増加が小さい良好な絶縁膜を得ることがで
きる。
密度が少ないためフラットバンド電圧シフトが小さく、
かつ、絶縁膜／半導体界面近傍の窒素濃度が高いため界
面準位密度の増加が小さい良好な絶縁膜を得ることがで
きる。
実施例 第１図に本発明の一実施例にかかる半導体装置の製造方
法を示す。半導体基板１上に最終の絶縁膜厚より薄い熱
酸化膜２を形成する。その後、アンモニア雰囲気中で窒
化処理して第１の窒化酸化膜３を形成する。その後、酸
素雰囲気中で酸化処理することにより絶縁膜を所定の膜
厚まで厚く形成し、第２の窒化酸化膜４を形成する。そ
の後、２段階目の処理として、再びこの第２の窒化酸化
膜４をアンモニア雰囲気中で窒化処理して第３の窒化酸
化膜５を形成し、続いて酸化性雰囲気中で再酸化処理す
ることにより再酸化膜６を形成する。
法を示す。半導体基板１上に最終の絶縁膜厚より薄い熱
酸化膜２を形成する。その後、アンモニア雰囲気中で窒
化処理して第１の窒化酸化膜３を形成する。その後、酸
素雰囲気中で酸化処理することにより絶縁膜を所定の膜
厚まで厚く形成し、第２の窒化酸化膜４を形成する。そ
の後、２段階目の処理として、再びこの第２の窒化酸化
膜４をアンモニア雰囲気中で窒化処理して第３の窒化酸
化膜５を形成し、続いて酸化性雰囲気中で再酸化処理す
ることにより再酸化膜６を形成する。
まず、一般に、窒化処理をおこなった窒化酸化膜、及び
その後再酸化処理をおこなった再酸化膜の絶縁膜系にお
ける、ホットキャリアの注入によるフラットバンド電圧
シフト及び界面準位密度の増加の本質的な原因を探究し
た結果について述べる。実験に用いた絶縁膜の厚さは、
約8nmである。
その後再酸化処理をおこなった再酸化膜の絶縁膜系にお
ける、ホットキャリアの注入によるフラットバンド電圧
シフト及び界面準位密度の増加の本質的な原因を探究し
た結果について述べる。実験に用いた絶縁膜の厚さは、
約8nmである。
第２図にAuger分光法により評価した窒化酸化膜中の窒
素プロファイルを、950℃,1050℃及び1150℃の各温度で
120秒の窒化処理した窒化酸化膜について示す。窒化酸
化膜では、表面付近および絶縁膜／半導体基板界面付近
に窒化酸化層が形成されており、その窒素濃度は窒化温
度が高くなるにつれて増加する。このような半導体基板
界面付近に形成された窒化酸化層は、絶縁膜に電子を注
入した時に誘起される界面準位の低減に効果があると考
えられる。
素プロファイルを、950℃,1050℃及び1150℃の各温度で
120秒の窒化処理した窒化酸化膜について示す。窒化酸
化膜では、表面付近および絶縁膜／半導体基板界面付近
に窒化酸化層が形成されており、その窒素濃度は窒化温
度が高くなるにつれて増加する。このような半導体基板
界面付近に形成された窒化酸化層は、絶縁膜に電子を注
入した時に誘起される界面準位の低減に効果があると考
えられる。
第３図にAuger分光法により評価した絶縁膜中の窒素お
よび酸素プロファイルを、950℃で60秒の短時間窒化処
理した窒化酸化膜（NO）、及びその窒化酸化膜を種々の
再酸化温度で60秒の短時間再酸化処理した再酸化膜につ
いて示す。窒化酸化膜（NO）では、表面付近および絶縁
膜／半導体基板界面付近に5at％程度の窒化酸化層が形
成されている。再酸化温度が高くなるにつれて、表面付
近の窒素の量は減少するのに対して、絶縁膜／半導体基
板界面付近の窒素プロファイルは殆ど変化せず、再酸化
処理を行っても絶縁膜／半導体基板界面付近の窒素は安
定であることがわかる。一方、酸素プロファイルから、
特に1150℃の再酸化処理により、絶縁膜／半導体基板界
面付近に新たな酸化層が形成され、絶縁膜／半導体基板
界面が半導体基板側へ移動していることがわかる。
よび酸素プロファイルを、950℃で60秒の短時間窒化処
理した窒化酸化膜（NO）、及びその窒化酸化膜を種々の
再酸化温度で60秒の短時間再酸化処理した再酸化膜につ
いて示す。窒化酸化膜（NO）では、表面付近および絶縁
膜／半導体基板界面付近に5at％程度の窒化酸化層が形
成されている。再酸化温度が高くなるにつれて、表面付
近の窒素の量は減少するのに対して、絶縁膜／半導体基
板界面付近の窒素プロファイルは殆ど変化せず、再酸化
処理を行っても絶縁膜／半導体基板界面付近の窒素は安
定であることがわかる。一方、酸素プロファイルから、
特に1150℃の再酸化処理により、絶縁膜／半導体基板界
面付近に新たな酸化層が形成され、絶縁膜／半導体基板
界面が半導体基板側へ移動していることがわかる。
一方、第４図にSIMSにより評価した窒化酸化膜中の水素
プロファイルを、950℃及び1150℃の各温度で60秒の窒
化酸化膜、及び熱酸化膜について示す。窒化温度が高く
なるにつれて、その窒化酸化膜中の水素濃度は著しく増
加することがわかる。このように、窒化処理によって絶
縁膜中に多量の水素が入り込み、これにより電子の捕獲
電荷密度が増大するという問題が生ずる。
プロファイルを、950℃及び1150℃の各温度で60秒の窒
化酸化膜、及び熱酸化膜について示す。窒化温度が高く
なるにつれて、その窒化酸化膜中の水素濃度は著しく増
加することがわかる。このように、窒化処理によって絶
縁膜中に多量の水素が入り込み、これにより電子の捕獲
電荷密度が増大するという問題が生ずる。
第５図にSIMSにより評価した絶縁膜中の水素プロファイ
ルを、950℃で60秒の窒化処理した窒化酸化膜（NO）、
及びそのNOを、950℃,1050℃及び1150℃の各温度で60秒
の再酸化処理した再酸化膜について示す。再酸化処理が
進むにつれて、絶縁膜中の水素濃度は著しく減少し、や
がて熱酸化膜と同程度あるいはそれ以下にまで低くなる
ことがわかる。このように、再酸化処理は絶縁膜中の水
素濃度の低減に非常な効果がある。
ルを、950℃で60秒の窒化処理した窒化酸化膜（NO）、
及びそのNOを、950℃,1050℃及び1150℃の各温度で60秒
の再酸化処理した再酸化膜について示す。再酸化処理が
進むにつれて、絶縁膜中の水素濃度は著しく減少し、や
がて熱酸化膜と同程度あるいはそれ以下にまで低くなる
ことがわかる。このように、再酸化処理は絶縁膜中の水
素濃度の低減に非常な効果がある。
次に、ホットキャリアの注入によるフラットバンド電圧
シフト及び界面準位密度の増加を調べるため、絶縁膜に
10mA/cm2のトンネル電流を印加する定電流ストレス法を
用いた。この定電流ストレス法による評価とは、一定の
時間，定電流ストレスを絶縁膜に印加して誘起された界
面準位密度の増加量及びフラットバンド電圧シフトをMO
SキャパシタのC-V特性から評価するものである。
シフト及び界面準位密度の増加を調べるため、絶縁膜に
10mA/cm2のトンネル電流を印加する定電流ストレス法を
用いた。この定電流ストレス法による評価とは、一定の
時間，定電流ストレスを絶縁膜に印加して誘起された界
面準位密度の増加量及びフラットバンド電圧シフトをMO
SキャパシタのC-V特性から評価するものである。
第６図に種々の酸化膜，窒化酸化膜及び再酸化膜におけ
る0.1クーロン／cm2の電子を絶縁膜に注入した時のフラ
ットバンド電圧シフトをSIMSにより評価した絶縁膜中の
水素含有量に対してプロットした。酸化膜の場合、著し
い界面準位発生のため、負方向のフラットバンド電圧シ
フトがみられる。また、窒化酸化膜中の水素含有量はか
なり大きく、その為、それにより増加した電子の捕獲電
荷密度により、正方向のフラットバンド電圧シフトは大
きい。一方、再酸化が進むに伴い、フラットバンド電圧
シフトは小さくなることがわかる。言い換えれば、窒化
処理中に多量の取り込まれた水素は再酸化処理をするに
つれ減少し、これに比例してフラットバンド電圧シフト
は小さくなり、さらに、第２図に示される窒化酸化膜／
半導体基板界面付近に窒化酸化層が形成されていること
による界面準位発生の抑制効果が加わり、熱酸化膜に較
べて再酸化膜の界面準位密度の増加量及びフラットバン
ド電圧シフトが低減すると考えられる。このように、窒
化酸化膜を再酸化することは、窒化酸化膜に導入された
水素を除去し、界面準位密度の増加量及びフラットバン
ド電圧シフトを低減するのに、非常な効果があることが
わかる。
る0.1クーロン／cm2の電子を絶縁膜に注入した時のフラ
ットバンド電圧シフトをSIMSにより評価した絶縁膜中の
水素含有量に対してプロットした。酸化膜の場合、著し
い界面準位発生のため、負方向のフラットバンド電圧シ
フトがみられる。また、窒化酸化膜中の水素含有量はか
なり大きく、その為、それにより増加した電子の捕獲電
荷密度により、正方向のフラットバンド電圧シフトは大
きい。一方、再酸化が進むに伴い、フラットバンド電圧
シフトは小さくなることがわかる。言い換えれば、窒化
処理中に多量の取り込まれた水素は再酸化処理をするに
つれ減少し、これに比例してフラットバンド電圧シフト
は小さくなり、さらに、第２図に示される窒化酸化膜／
半導体基板界面付近に窒化酸化層が形成されていること
による界面準位発生の抑制効果が加わり、熱酸化膜に較
べて再酸化膜の界面準位密度の増加量及びフラットバン
ド電圧シフトが低減すると考えられる。このように、窒
化酸化膜を再酸化することは、窒化酸化膜に導入された
水素を除去し、界面準位密度の増加量及びフラットバン
ド電圧シフトを低減するのに、非常な効果があることが
わかる。
第７図に種々の酸化膜，窒化酸化膜及び再酸化膜におけ
る0.1クローン／cm2の電子を絶縁膜に注入した時の界面
準位密度の増加量をSIMSにより評価した絶縁膜中の水素
含有量に対してプロットした。酸化膜の場合、著しい界
面準位発生がみられる。また、窒化酸化膜中の水素含有
量はかなり大きく、その為、界面準位密度の増加量は大
きい。一方、再酸化が進むに伴い、界面準位密度の増加
量は小さくなることがわかる。言い換えれば、窒化処理
中に多量に取り込まれた水素は再酸化処理をするにつれ
減少し、これに比例して界面準位密度の増加量は小さく
なる。このように、絶縁膜中の水素の存在が界面準位発
生に顕著に影響することがわかり、窒化酸化膜を再酸化
することは、窒化酸化膜に導入された水素を除去し、界
面準位密度の増加量を低減するのに、非常な効果がある
ことがわかる。さらに、界面準位密度の増加量と水素含
有量の相関関係が、窒化条件、即ち絶縁膜／半導体界面
付近の窒素濃度に大きく依存していることがわかる。絶
縁膜／半導体界面付近の窒素濃度は、950℃および1150
℃で60秒の窒化処理した窒化膜について、それぞれ5at
％および11.5at％である。即ち、絶縁膜／半導体界面付
近の窒素濃度が高いほど、界面準位発生をより抑制する
効果があることがわかる。このように、界面準位発生に
は、絶縁膜中の水素の存在による助長効果と絶縁膜／半
導体界面の窒化酸化層による抑制効果の二つが効いてい
ることがわかる。
る0.1クローン／cm2の電子を絶縁膜に注入した時の界面
準位密度の増加量をSIMSにより評価した絶縁膜中の水素
含有量に対してプロットした。酸化膜の場合、著しい界
面準位発生がみられる。また、窒化酸化膜中の水素含有
量はかなり大きく、その為、界面準位密度の増加量は大
きい。一方、再酸化が進むに伴い、界面準位密度の増加
量は小さくなることがわかる。言い換えれば、窒化処理
中に多量に取り込まれた水素は再酸化処理をするにつれ
減少し、これに比例して界面準位密度の増加量は小さく
なる。このように、絶縁膜中の水素の存在が界面準位発
生に顕著に影響することがわかり、窒化酸化膜を再酸化
することは、窒化酸化膜に導入された水素を除去し、界
面準位密度の増加量を低減するのに、非常な効果がある
ことがわかる。さらに、界面準位密度の増加量と水素含
有量の相関関係が、窒化条件、即ち絶縁膜／半導体界面
付近の窒素濃度に大きく依存していることがわかる。絶
縁膜／半導体界面付近の窒素濃度は、950℃および1150
℃で60秒の窒化処理した窒化膜について、それぞれ5at
％および11.5at％である。即ち、絶縁膜／半導体界面付
近の窒素濃度が高いほど、界面準位発生をより抑制する
効果があることがわかる。このように、界面準位発生に
は、絶縁膜中の水素の存在による助長効果と絶縁膜／半
導体界面の窒化酸化層による抑制効果の二つが効いてい
ることがわかる。
以上をまとめると、より界面準位密度の増加量及びフラ
ットバンド電圧シフトの小さい良好な絶縁膜を得るため
には、可能な限り、絶縁膜／半導体界面付近の窒素濃度
が高く、かつ水素含有量が少ない二つの条件をかねそな
えた絶縁膜を形成すれば良いことがわかる。
ットバンド電圧シフトの小さい良好な絶縁膜を得るため
には、可能な限り、絶縁膜／半導体界面付近の窒素濃度
が高く、かつ水素含有量が少ない二つの条件をかねそな
えた絶縁膜を形成すれば良いことがわかる。
しかしながら、かかる二つの条件は、一般のアンモニア
雰囲気中での熱窒化処理においては、たがいに相反す
る。窒素および水素が絶縁膜中に取り込まれる量は、ど
ちらも同じ処理温度および処理時間依存性を示すためで
ある。例えば、熱酸化膜を窒化処理する際に水素を取り
込まないように、可能な限り浅く、即ち、低温で短時間
窒化処理した窒化酸化膜を再酸化処理すれば、元々の水
素含有量が少ない分だけ、再酸化温度及び再酸化時間が
小さくて済み、より短時間の処理でより良好な特性が期
待出来る。しかし、より浅い窒化処理のため、絶縁膜／
半導体界面付近の窒素濃度より低く、界面準位発生の抑
制効果もより小さくなってしまう。
雰囲気中での熱窒化処理においては、たがいに相反す
る。窒素および水素が絶縁膜中に取り込まれる量は、ど
ちらも同じ処理温度および処理時間依存性を示すためで
ある。例えば、熱酸化膜を窒化処理する際に水素を取り
込まないように、可能な限り浅く、即ち、低温で短時間
窒化処理した窒化酸化膜を再酸化処理すれば、元々の水
素含有量が少ない分だけ、再酸化温度及び再酸化時間が
小さくて済み、より短時間の処理でより良好な特性が期
待出来る。しかし、より浅い窒化処理のため、絶縁膜／
半導体界面付近の窒素濃度より低く、界面準位発生の抑
制効果もより小さくなってしまう。
本発明は、かかる点を鑑みてなされたものであり、二つ
の相反する条件をみたすため、半導体基板上に形成され
た最終の膜厚より薄い熱酸化膜を窒化性雰囲気中で窒化
処理し窒化酸化膜を形成し、続いて酸化性雰囲気中で酸
化処理することにより絶縁膜を所定の膜厚まで厚く形成
した後、２段階目の処理として再びこの絶縁膜を窒化性
雰囲気中で窒化処理し、続いて酸化性雰囲気中で再酸化
処理することを特徴とする。
の相反する条件をみたすため、半導体基板上に形成され
た最終の膜厚より薄い熱酸化膜を窒化性雰囲気中で窒化
処理し窒化酸化膜を形成し、続いて酸化性雰囲気中で酸
化処理することにより絶縁膜を所定の膜厚まで厚く形成
した後、２段階目の処理として再びこの絶縁膜を窒化性
雰囲気中で窒化処理し、続いて酸化性雰囲気中で再酸化
処理することを特徴とする。
一般に、窒素が絶縁膜／半導体界面に拡散する過程が必
要であるため、窒素が絶縁膜／半導体界面付近に取り込
まれる量は、その絶縁膜が薄いほど著しく大きくなるこ
とはよく知られている。本発明は、このことを利用した
もので、最終の膜厚より故意に薄く形成した熱酸化膜を
アンモニア雰囲気中で窒化処理することによって、まず
絶縁膜／半導体界面の窒素濃度がより高い窒化酸化膜を
形成する。続いて、酸化性雰囲気中で再酸化処理するこ
とにより絶縁膜を所定の膜厚まで厚く形成する。この再
酸化処理により、直前の窒化処理によって導入された水
素は十分に除去されることは実験結果より明らかであ
る。一方、実験結果より、この再酸化処理による絶縁膜
／半導体界面の窒素濃度は殆ど変化しないことは明らか
である。この後、二段階目の処理として、再びこの絶縁
膜を窒化性雰囲気中で窒化処理し、続いてこの二段階目
の窒化処理によって導入された水素は除去するため、再
び再酸化処理する。この二段階目の再酸化処理によって
絶縁膜／半導体界面の窒素濃度は殆ど変化しないこと
は、実験結果より明らかである。以上の処理により得ら
れた絶縁膜は、絶縁膜／半導体界面付近の窒素濃度が高
く、かつ水素含有量が少ない二つの条件をかねそなえて
おり、より界面準位密度の増加量及びフラットバンド電
圧シフトの小さい良好な特性が期待できる。
要であるため、窒素が絶縁膜／半導体界面付近に取り込
まれる量は、その絶縁膜が薄いほど著しく大きくなるこ
とはよく知られている。本発明は、このことを利用した
もので、最終の膜厚より故意に薄く形成した熱酸化膜を
アンモニア雰囲気中で窒化処理することによって、まず
絶縁膜／半導体界面の窒素濃度がより高い窒化酸化膜を
形成する。続いて、酸化性雰囲気中で再酸化処理するこ
とにより絶縁膜を所定の膜厚まで厚く形成する。この再
酸化処理により、直前の窒化処理によって導入された水
素は十分に除去されることは実験結果より明らかであ
る。一方、実験結果より、この再酸化処理による絶縁膜
／半導体界面の窒素濃度は殆ど変化しないことは明らか
である。この後、二段階目の処理として、再びこの絶縁
膜を窒化性雰囲気中で窒化処理し、続いてこの二段階目
の窒化処理によって導入された水素は除去するため、再
び再酸化処理する。この二段階目の再酸化処理によって
絶縁膜／半導体界面の窒素濃度は殆ど変化しないこと
は、実験結果より明らかである。以上の処理により得ら
れた絶縁膜は、絶縁膜／半導体界面付近の窒素濃度が高
く、かつ水素含有量が少ない二つの条件をかねそなえて
おり、より界面準位密度の増加量及びフラットバンド電
圧シフトの小さい良好な特性が期待できる。
このように、本発明にかかる二段階の処理によって、絶
縁膜／半導体界面付近の窒素濃度がより高くかつ水素含
有量がより少ない条件がみたされ、より低い捕獲電荷密
度を有する絶縁膜が得られる。
縁膜／半導体界面付近の窒素濃度がより高くかつ水素含
有量がより少ない条件がみたされ、より低い捕獲電荷密
度を有する絶縁膜が得られる。
発明の効果 以上述べてきたように、本発明によれば、きわめて簡単
な製造方法によって、低い捕獲電荷密度を有する絶縁膜
が得られ、微細なMOS型半導体装置において、ホットキ
ャリアにより誘起される電気的特性の劣化が著しく抑制
され、また、EEPROM半導体装置においても、書換え可能
回数が著しく改善されるなど、実用的にきわめて有用で
ある。
な製造方法によって、低い捕獲電荷密度を有する絶縁膜
が得られ、微細なMOS型半導体装置において、ホットキ
ャリアにより誘起される電気的特性の劣化が著しく抑制
され、また、EEPROM半導体装置においても、書換え可能
回数が著しく改善されるなど、実用的にきわめて有用で
ある。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例にかかる半導体装置の製造方
法の工程概略図、第２図はAuger分光法により評価した
窒化酸化膜中の窒素の分布図、第３図はAuger分光法に
より評価した窒化酸化膜中の窒素および酸素の分布図、
第４図はSIMSにより評価した酸化膜および窒化酸化膜中
の水素の分布図、第５図はSIMSにより評価した再酸化膜
中の水素の分布図、第６図は種々の窒化酸化膜及び再酸
化膜における0.1クーロン／cm2の電子を絶縁膜に注入し
た時のフラットバンド電圧シフトをSIMSにより評価した
絶縁膜中の水素含有量に対してプロットした特性図、第
７図は、種々の窒化酸化膜及び再酸化膜における0.1ク
ーロン／cm2の電子を絶縁膜に注入した時の界面準位密
度の増加量をSIMSにより評価した絶縁膜中の水素含有量
に対してプロットした特性図である。 １……半導体基板、２……熱酸化膜、３……第１の窒化
酸化膜、４……第２の窒化酸化膜、５……第３の窒化酸
化膜、６……再酸化膜。
法の工程概略図、第２図はAuger分光法により評価した
窒化酸化膜中の窒素の分布図、第３図はAuger分光法に
より評価した窒化酸化膜中の窒素および酸素の分布図、
第４図はSIMSにより評価した酸化膜および窒化酸化膜中
の水素の分布図、第５図はSIMSにより評価した再酸化膜
中の水素の分布図、第６図は種々の窒化酸化膜及び再酸
化膜における0.1クーロン／cm2の電子を絶縁膜に注入し
た時のフラットバンド電圧シフトをSIMSにより評価した
絶縁膜中の水素含有量に対してプロットした特性図、第
７図は、種々の窒化酸化膜及び再酸化膜における0.1ク
ーロン／cm2の電子を絶縁膜に注入した時の界面準位密
度の増加量をSIMSにより評価した絶縁膜中の水素含有量
に対してプロットした特性図である。 １……半導体基板、２……熱酸化膜、３……第１の窒化
酸化膜、４……第２の窒化酸化膜、５……第３の窒化酸
化膜、６……再酸化膜。
Claims (5)
- 【請求項１】半導体基板上に酸化膜を第４の窒化酸化膜
の最終膜厚より薄く形成する第１の工程と、 前記酸化膜を窒化処理して第１の窒化酸化膜を形成する
第２の工程と、 前記第１の窒化酸化膜を酸化処理して前記第２の工程で
前記第１の窒化酸化膜中に導入された水素を低減させつ
つ、所定の膜厚まで厚くした第２の窒化酸化膜を形成す
る第３の工程と、 前記第２の窒化酸化膜を窒化処理して第３の窒化酸化膜
を形成する第４の工程と、 前記第３の窒化酸化膜を酸化処理して前記第４の工程で
前記第３の窒化酸化膜中に導入された水素を低減させつ
つ、前記最終膜厚まで厚くした第４の窒化酸化膜を形成
する第５の工程と を備えた半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】前記第２及び第４の工程はアンモニア雰囲
気中で窒化処理されることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】前記第３の工程は酸素雰囲気中で酸化処理
されることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半
導体装置の製造方法。 - 【請求項４】前記第４の窒化酸化膜をMOS型半導体装置
のゲート絶縁膜に使用することを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項５】前記第４の窒化酸化膜を不揮発性メモリの
トンネル絶縁膜に使用することを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30631487A JPH0728038B2 (ja) | 1987-12-03 | 1987-12-03 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30631487A JPH0728038B2 (ja) | 1987-12-03 | 1987-12-03 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01146332A JPH01146332A (ja) | 1989-06-08 |
| JPH0728038B2 true JPH0728038B2 (ja) | 1995-03-29 |
Family
ID=17955612
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30631487A Expired - Fee Related JPH0728038B2 (ja) | 1987-12-03 | 1987-12-03 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0728038B2 (ja) |
-
1987
- 1987-12-03 JP JP30631487A patent/JPH0728038B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01146332A (ja) | 1989-06-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |