JPH07335768A - 半導体素子におけるキャパシタ絶縁膜の製造方法 - Google Patents
半導体素子におけるキャパシタ絶縁膜の製造方法Info
- Publication number
- JPH07335768A JPH07335768A JP6126423A JP12642394A JPH07335768A JP H07335768 A JPH07335768 A JP H07335768A JP 6126423 A JP6126423 A JP 6126423A JP 12642394 A JP12642394 A JP 12642394A JP H07335768 A JPH07335768 A JP H07335768A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- oxidation
- silicon
- nitride film
- forming
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical class N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 9
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 4
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 abstract description 24
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 abstract description 24
- -1 silicon oxide nitride Chemical class 0.000 abstract 2
- 230000002547 anomalous effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 48
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 11
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 11
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 6
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 4
- 238000004518 low pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、半導体素子、中でもＤＲＡＭなど
におけるキャパシタ絶縁膜として用いられるシリコン窒
化膜とシリコン酸化膜との積層構造の製造方法に関する
もので、薄膜になるほどシリコン酸化膜形成時、異常酸
化がおこることを除去することを目的とするものであ
る。 【構成】 前記目的のため本発明は、下部電極２上にシ
リコン窒化膜３を形成した後、Ｎ2 Ｏ雰囲気中で急速加
熱処理を行ないシリコン酸窒化膜４を形成するようにし
たものである。あるいはシリコン窒化膜上にドライＯ2
による酸化でシリコン酸化膜を形成した後、その上にシ
リコン酸窒化膜を形成するようにしたものである。
におけるキャパシタ絶縁膜として用いられるシリコン窒
化膜とシリコン酸化膜との積層構造の製造方法に関する
もので、薄膜になるほどシリコン酸化膜形成時、異常酸
化がおこることを除去することを目的とするものであ
る。 【構成】 前記目的のため本発明は、下部電極２上にシ
リコン窒化膜３を形成した後、Ｎ2 Ｏ雰囲気中で急速加
熱処理を行ないシリコン酸窒化膜４を形成するようにし
たものである。あるいはシリコン窒化膜上にドライＯ2
による酸化でシリコン酸化膜を形成した後、その上にシ
リコン酸窒化膜を形成するようにしたものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体素子、中でも
ＤＲＡＭ（ダイナミック ランダムアクセスメモリ）な
どにおけるキャパシタ絶縁膜として用いられるシリコン
窒化膜とシリコン酸化膜との積層構造の製造方法に関す
るものである。
ＤＲＡＭ（ダイナミック ランダムアクセスメモリ）な
どにおけるキャパシタ絶縁膜として用いられるシリコン
窒化膜とシリコン酸化膜との積層構造の製造方法に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】今日、ＤＲＡＭのキャパシタ絶縁膜はＬ
ＰＣＶＤ（減圧化学的気相成長）法によるＳｉ3 Ｎ
4 （シリコン窒化膜）と、それを酸化して得られるＳｉ
Ｏ2 （二酸化シリコン膜）からなる積層絶縁膜が広く用
いられている。ＤＲＡＭの高集積化に伴い、この積層膜
は５０Å以下の薄膜が要求されている。例えば１６Ｍｂ
ＤＲＡＭ以降においてはＳi3Ｎ4 膜厚が６０Å以下の極
薄膜を利用するのが主流となっている。
ＰＣＶＤ（減圧化学的気相成長）法によるＳｉ3 Ｎ
4 （シリコン窒化膜）と、それを酸化して得られるＳｉ
Ｏ2 （二酸化シリコン膜）からなる積層絶縁膜が広く用
いられている。ＤＲＡＭの高集積化に伴い、この積層膜
は５０Å以下の薄膜が要求されている。例えば１６Ｍｂ
ＤＲＡＭ以降においてはＳi3Ｎ4 膜厚が６０Å以下の極
薄膜を利用するのが主流となっている。
【０００３】図示しないが、前記キャパシタ絶縁膜は周
知のように、電極（一般に上部電極と下部電極とからな
り、普通、ポリシリコンで形成されている）間に挟まれ
ている。
知のように、電極（一般に上部電極と下部電極とからな
り、普通、ポリシリコンで形成されている）間に挟まれ
ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、６０Å
以下特に５０Åレベル以下の極薄Ｓi3Ｎ4 膜を利用しよ
うとするとき、前記のＳｉＯ2 の形成のための酸化を行
うと、極薄Ｓi3Ｎ4 の耐酸化性、又は酸化に対するマス
ク性が破れ、下部電極材まで酸化され、その結果、絶縁
膜の膜厚は数百Åに膨れ、極薄絶縁膜形成という目的が
達せられなくなるという問題があった。又、ＬＰＣＶＤ
−Ｓi3Ｎ4 を利用した積層絶縁膜を高集積ＤＲＡＭに採
用するとき、最も重要な問題はリーク電流である。酸化
を弱くすれば、異常に膜厚が増加する現象は回避できる
が、リーク電流が大きくなるため、実用上満足できるＤ
ＲＡＭ用キャパシタ絶縁膜は得られない。
以下特に５０Åレベル以下の極薄Ｓi3Ｎ4 膜を利用しよ
うとするとき、前記のＳｉＯ2 の形成のための酸化を行
うと、極薄Ｓi3Ｎ4 の耐酸化性、又は酸化に対するマス
ク性が破れ、下部電極材まで酸化され、その結果、絶縁
膜の膜厚は数百Åに膨れ、極薄絶縁膜形成という目的が
達せられなくなるという問題があった。又、ＬＰＣＶＤ
−Ｓi3Ｎ4 を利用した積層絶縁膜を高集積ＤＲＡＭに採
用するとき、最も重要な問題はリーク電流である。酸化
を弱くすれば、異常に膜厚が増加する現象は回避できる
が、リーク電流が大きくなるため、実用上満足できるＤ
ＲＡＭ用キャパシタ絶縁膜は得られない。
【０００５】この発明は、以上述べた酸化によって急激
に膜厚が増加する問題を除去するため、シリコン酸窒化
膜を形成することによって、膜厚的にも電気的にも満足
できる極薄キャパシタ絶縁膜の形成を可能にすることを
目的とする。
に膜厚が増加する問題を除去するため、シリコン酸窒化
膜を形成することによって、膜厚的にも電気的にも満足
できる極薄キャパシタ絶縁膜の形成を可能にすることを
目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記目的のためこの発明
は、ＤＲＡＭ用キャパシタ絶縁膜の作製において、Ｓi3
Ｎ4 膜形成後、Ｎ2 Ｏ雰囲気中で急速加熱処理し、シリ
コン酸窒化膜を形成し、その後Ｎ2 雰囲気中で熱処理す
るようにしたものである。
は、ＤＲＡＭ用キャパシタ絶縁膜の作製において、Ｓi3
Ｎ4 膜形成後、Ｎ2 Ｏ雰囲気中で急速加熱処理し、シリ
コン酸窒化膜を形成し、その後Ｎ2 雰囲気中で熱処理す
るようにしたものである。
【０００７】また、Ｓi3Ｎ4 膜形成後、異常酸化が生じ
ないＳｉＯ2 膜を形成し、その後Ｎ2 Ｏ雰囲気中で熱処
理を行い、酸窒化シリコン膜を形成するようにしたもの
である。
ないＳｉＯ2 膜を形成し、その後Ｎ2 Ｏ雰囲気中で熱処
理を行い、酸窒化シリコン膜を形成するようにしたもの
である。
【０００８】
【作用】前述のように本発明は、Ｓi3Ｎ4 形成後の酸化
処理をなくし（あるいは弱くし）、Ｎ2 Ｏ雰囲気中で熱
処理するようにしたので、下部ポリシリコン電極が酸化
されることがなく、異常酸化がなくなり、極薄キャパシ
タ絶縁膜が形成でき、なおかつ電気特性的にも満足でき
るキャパシタ製作が可能となる。
処理をなくし（あるいは弱くし）、Ｎ2 Ｏ雰囲気中で熱
処理するようにしたので、下部ポリシリコン電極が酸化
されることがなく、異常酸化がなくなり、極薄キャパシ
タ絶縁膜が形成でき、なおかつ電気特性的にも満足でき
るキャパシタ製作が可能となる。
【０００９】
【実施例】図１、図２は本発明の第１、第２の実施例を
示すもので、下部と上部のポリシリコン層（電極）間に
キャパシタ誘電膜（絶縁膜）を形成するものである。以
下詳細に説明する。図１は第１の実施例であり、半導体
基板上に形成されたシリコン酸化膜１の基体上に下部ポ
リシリコン膜２を通常のＣＶＤ法で成長させて、ＰＯＣ
ｌ3 を拡散源としてリンをドーピングし導電性をもた
せ、そのポリシリコン膜２を下部電極として所望の形状
にパターニングして図１（ａ）の断面構造を得る。次に
ＬＰＣＶＤ法を用いＳｉＨ2 Ｃｌ2 を１０〜１００ｓｃ
ｃｍ、ＮＨ3 を５０〜５００ｓｃｃｍ流し、反応温度６
００〜８００℃、反応圧力０．１〜０．６Ｔｏｒｒで２
〜５ｎｍ程度のＳi3Ｎ4 膜３（シリコン窒化膜）を形成
する。次にランプアニール装置を用いＮ2 Ｏ雰囲気中で
９００〜１１５０℃程度で３０〜１２０秒急速加熱処理
を行い、前記Ｓi3Ｎ4 膜３上にシリコン酸窒化膜４を形
成する。
示すもので、下部と上部のポリシリコン層（電極）間に
キャパシタ誘電膜（絶縁膜）を形成するものである。以
下詳細に説明する。図１は第１の実施例であり、半導体
基板上に形成されたシリコン酸化膜１の基体上に下部ポ
リシリコン膜２を通常のＣＶＤ法で成長させて、ＰＯＣ
ｌ3 を拡散源としてリンをドーピングし導電性をもた
せ、そのポリシリコン膜２を下部電極として所望の形状
にパターニングして図１（ａ）の断面構造を得る。次に
ＬＰＣＶＤ法を用いＳｉＨ2 Ｃｌ2 を１０〜１００ｓｃ
ｃｍ、ＮＨ3 を５０〜５００ｓｃｃｍ流し、反応温度６
００〜８００℃、反応圧力０．１〜０．６Ｔｏｒｒで２
〜５ｎｍ程度のＳi3Ｎ4 膜３（シリコン窒化膜）を形成
する。次にランプアニール装置を用いＮ2 Ｏ雰囲気中で
９００〜１１５０℃程度で３０〜１２０秒急速加熱処理
を行い、前記Ｓi3Ｎ4 膜３上にシリコン酸窒化膜４を形
成する。
【００１０】次に７００℃、Ｎ2 中で熱処理を行いキャ
パシタ絶縁膜とする。次に上部ポリシリコン膜５を形成
してリンをドープして導電性をもたせ、ホトリソグラフ
ィ、エッチングを行い図１（ｃ）の如きキャパシタ構造
を得る。
パシタ絶縁膜とする。次に上部ポリシリコン膜５を形成
してリンをドープして導電性をもたせ、ホトリソグラフ
ィ、エッチングを行い図１（ｃ）の如きキャパシタ構造
を得る。
【００１１】図２は第２の実施例であり、下部ポリシリ
コン２上にＳi3Ｎ4 膜３を形成するまでは上記第１の実
施例の図１（ａ）（ｂ）と同じである。
コン２上にＳi3Ｎ4 膜３を形成するまでは上記第１の実
施例の図１（ａ）（ｂ）と同じである。
【００１２】次に７００℃、ドライＯ2 中で酸化を行
い、図２（ｂ）の如きシリコン酸化膜４を得る。この酸
化により異常酸化がおこることはない。つまり、従来の
酸化は電気的特性（リーク電流）改善のため、８５０〜
９００℃でウエットＯ2 による酸化を行なっており、こ
の酸化は大変強いものであり、異常酸化をおこしていた
が、本実施例のドライＯ2 での酸化は従来に比べ非常に
弱いので異常酸化は生じない。次に、ランプアニール装
置を用いＮ2 Ｏ雰囲気中で、９００〜１１５０℃程度で
３０〜１２０秒急速加熱処理を行いシリコン酸化膜４上
にシリコン酸窒化膜５を形成する。次に上部ポリシリコ
ン電極６を形成して図２（ｃ）の如きキャパシタ構造を
得る。
い、図２（ｂ）の如きシリコン酸化膜４を得る。この酸
化により異常酸化がおこることはない。つまり、従来の
酸化は電気的特性（リーク電流）改善のため、８５０〜
９００℃でウエットＯ2 による酸化を行なっており、こ
の酸化は大変強いものであり、異常酸化をおこしていた
が、本実施例のドライＯ2 での酸化は従来に比べ非常に
弱いので異常酸化は生じない。次に、ランプアニール装
置を用いＮ2 Ｏ雰囲気中で、９００〜１１５０℃程度で
３０〜１２０秒急速加熱処理を行いシリコン酸化膜４上
にシリコン酸窒化膜５を形成する。次に上部ポリシリコ
ン電極６を形成して図２（ｃ）の如きキャパシタ構造を
得る。
【００１３】
【発明の効果】本発明の第１の実施例によれば、Ｓi3Ｎ
4 形成後の酸化処理をなくし、Ｎ2 Ｏ雰囲気中で熱処理
するようにしたので下部ポリシリコン電極が酸化される
ことがなく、異常酸化がなくなり極薄キャパシタ絶縁膜
が形成でき、なおかつシリコン酸窒化膜形成により、電
気特性（リーク電流）的にも満足できるキャパシタ製作
が可能となる。
4 形成後の酸化処理をなくし、Ｎ2 Ｏ雰囲気中で熱処理
するようにしたので下部ポリシリコン電極が酸化される
ことがなく、異常酸化がなくなり極薄キャパシタ絶縁膜
が形成でき、なおかつシリコン酸窒化膜形成により、電
気特性（リーク電流）的にも満足できるキャパシタ製作
が可能となる。
【００１４】また、本発明の第２の実施例では、Ｓi3Ｎ
4 形成後の酸化処理を従来よりも弱いドライＯ2 による
酸化法で行い耐酸化性の問題をなくし、その後電気的特
性（リーク電流）を改善させるためＮ2 Ｏ雰囲気中で熱
処理するようにしたので、極薄でなおかつ高信頼性のキ
ャパシタ製作が可能となる。
4 形成後の酸化処理を従来よりも弱いドライＯ2 による
酸化法で行い耐酸化性の問題をなくし、その後電気的特
性（リーク電流）を改善させるためＮ2 Ｏ雰囲気中で熱
処理するようにしたので、極薄でなおかつ高信頼性のキ
ャパシタ製作が可能となる。
【図１】本発明の第１の実施例
【図２】本発明の第２の実施例
１ 酸化膜 ２ 下部ポリシリコン ３ シリコン窒化膜 ４ シリコン酸窒化膜 ５ 上部ポリシリコン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 27/04 21/822
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体素子におけるキャパシタ絶縁膜を
形成する方法として、 半導体基板上に形成された一電極上に、シリコン窒化膜
を形成した後、Ｎ2 Ｏ雰囲気中で急速加熱処理して、前
記シリコン窒化膜上にシリコン酸窒化膜を形成すること
を特徴とする半導体素子におけるキャパシタ絶縁膜の製
造方法。 - 【請求項２】 半導体素子におけるキャパシタ絶縁膜を
形成する方法として、 半導体基板上に形成された一電極上に、シリコン窒化膜
を形成した後、ドライＯ2 中で酸化を行ない、前記シリ
コン窒化膜上にシリコン酸化膜を形成し、次いでＮ2 Ｏ
雰囲気中で急速加熱処理して、前記シリコン酸化膜上に
シリコン酸窒化膜を形成することを特徴とする半導体素
子におけるキャパシタ絶縁膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6126423A JPH07335768A (ja) | 1994-06-08 | 1994-06-08 | 半導体素子におけるキャパシタ絶縁膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6126423A JPH07335768A (ja) | 1994-06-08 | 1994-06-08 | 半導体素子におけるキャパシタ絶縁膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07335768A true JPH07335768A (ja) | 1995-12-22 |
Family
ID=14934815
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6126423A Pending JPH07335768A (ja) | 1994-06-08 | 1994-06-08 | 半導体素子におけるキャパシタ絶縁膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07335768A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100411302B1 (ko) * | 2001-06-30 | 2003-12-18 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체소자의 캐패시터 제조방법 |
| KR20040019512A (ko) * | 2002-08-28 | 2004-03-06 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 캐패시터 형성방법 |
-
1994
- 1994-06-08 JP JP6126423A patent/JPH07335768A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100411302B1 (ko) * | 2001-06-30 | 2003-12-18 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체소자의 캐패시터 제조방법 |
| KR20040019512A (ko) * | 2002-08-28 | 2004-03-06 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 캐패시터 형성방법 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5985730A (en) | Method of forming a capacitor of a semiconductor device | |
| JPH0774317A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| US7262101B2 (en) | Method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device | |
| US6187633B1 (en) | Method of manufacturing a gate structure for a semiconductor memory device with improved breakdown voltage and leakage rate | |
| US6949477B2 (en) | Method of fabricating a capacitive element for a semiconductor device | |
| JPH11261031A (ja) | 集積回路内における拡散放出を減少する方法及びコンデンサ装置 | |
| JPH05114579A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| JP3247242B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH07335768A (ja) | 半導体素子におけるキャパシタ絶縁膜の製造方法 | |
| JPH11135749A (ja) | 半導体記憶装置 | |
| JP3071268B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH0454390B2 (ja) | ||
| JP2000208645A (ja) | シリコン系誘電体膜の形成方法および不揮発性半導体記憶装置の製造方法 | |
| JPH0669518A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| KR100268782B1 (ko) | 반도체 소자의 캐패시터 형성 방법 | |
| JPH0680738B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP2000349261A (ja) | 酸化タンタル膜を用いたキャパシタ構造の製造方法 | |
| JP3006793B2 (ja) | 半導体集積回路装置の製造方法 | |
| JPH11238799A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| JPH0567751A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP2001156186A (ja) | 破壊電圧及び漏れ率が改善された、半導体メモリー装置用ゲート構造の製造方法 | |
| JPH033357A (ja) | 半導体装置 | |
| KR100235676B1 (ko) | 반도체 캐패시터 제조방법 | |
| JP2993536B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH04275454A (ja) | 半導体装置の製造方法 |