JPS5963764A - 不揮発性記憶装置の製造方法 - Google Patents
不揮発性記憶装置の製造方法Info
- Publication number
- JPS5963764A JPS5963764A JP57175033A JP17503382A JPS5963764A JP S5963764 A JPS5963764 A JP S5963764A JP 57175033 A JP57175033 A JP 57175033A JP 17503382 A JP17503382 A JP 17503382A JP S5963764 A JPS5963764 A JP S5963764A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- silicon dioxide
- interface
- nonvolatile memory
- dioxide film
- 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
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
- H10D30/60—Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
Landscapes
- Non-Volatile Memory (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、ＭＮＯＳ（金属−窒化シリコン膜−二酸化シ
リコン膜−半導体）型の不揮発性記憶装置の製造方法に
関し、電気的特性の揃ったＭＮＯ８型不揮発性記憶装置
の製造方法を提供するものである。
リコン膜−半導体）型の不揮発性記憶装置の製造方法に
関し、電気的特性の揃ったＭＮＯ８型不揮発性記憶装置
の製造方法を提供するものである。
従来例の構成とその問題点
ＭＮＯ８型不揮発性記憶装置は、窒化シリコン膜と薄い
二酸化シリコン膜の界面又は、その近傍の窒化シリコン
膜中に生じたトラップ準位に、半導体側から薄い二酸化
シリコン膜をトンネリングして注入、蓄積される電荷に
より電界効果トランジスタのしきい値電圧（Ｖｔｈ）
を変化させ、情報を記憶させるものであり、その記憶
保持特性を精度よく安定して揃えることが、ＭＮＯ８型
不揮発性記憶装置の製造上の最大の課題であり、又実用
上の重大な問題となっている。
二酸化シリコン膜の界面又は、その近傍の窒化シリコン
膜中に生じたトラップ準位に、半導体側から薄い二酸化
シリコン膜をトンネリングして注入、蓄積される電荷に
より電界効果トランジスタのしきい値電圧（Ｖｔｈ）
を変化させ、情報を記憶させるものであり、その記憶
保持特性を精度よく安定して揃えることが、ＭＮＯ８型
不揮発性記憶装置の製造上の最大の課題であり、又実用
上の重大な問題となっている。
第１図は、従来から用いられているＭＮＯ’Ｓ型不揮発
性記憶装置の製造方法を説明する工程図である。まず、
第１図囚に示すようにシリコン基板１の表面部に、ソー
ス領域２．ドレイン領域３を選択拡散技術で形成し、選
択拡散時に形成される二酸化シリコン膜４の所定の部分
を、フォトエツチングで開孔した後、この間孔部分に、
電荷のトンネリングが起こりうるような厚さく約２ｏ入
程度）の薄い二酸化シリコン膜５を７００〜８ｏＯ℃の
酸素雰囲気中で酸化して形成する。
性記憶装置の製造方法を説明する工程図である。まず、
第１図囚に示すようにシリコン基板１の表面部に、ソー
ス領域２．ドレイン領域３を選択拡散技術で形成し、選
択拡散時に形成される二酸化シリコン膜４の所定の部分
を、フォトエツチングで開孔した後、この間孔部分に、
電荷のトンネリングが起こりうるような厚さく約２ｏ入
程度）の薄い二酸化シリコン膜５を７００〜８ｏＯ℃の
酸素雰囲気中で酸化して形成する。
次いで、第１図の）に示すように、二酸化シリコン膜５
の上に、窒化シリコン膜６をシラン、又はジクロルシラ
ンとアンモニアとの混合気体からの熱分解で得られる、
いわゆる気相成長法により４００〜ＳＯＯ八程度の厚さ
に形成し、さらにその上に、アルミニウムのごとき金属
電極７を被着させる。
の上に、窒化シリコン膜６をシラン、又はジクロルシラ
ンとアンモニアとの混合気体からの熱分解で得られる、
いわゆる気相成長法により４００〜ＳＯＯ八程度の厚さ
に形成し、さらにその上に、アルミニウムのごとき金属
電極７を被着させる。
ところで、ＭＮＯＳ型不揮発性記憶装置は、その電気的
性質として、 （ａ） ゲート印加電圧に対して、二酸化シリコン膜
と窒化シリコン膜の界面もしくは、その近傍の窒化シリ
コン中の電荷蓄積と非蓄積状態に対応するヒステリシス
曲線の上下の幅ΔＶｔｂ’（Ｌきい値電圧の窓の大きさ
）。
性質として、 （ａ） ゲート印加電圧に対して、二酸化シリコン膜
と窒化シリコン膜の界面もしくは、その近傍の窒化シリ
コン中の電荷蓄積と非蓄積状態に対応するヒステリシス
曲線の上下の幅ΔＶｔｂ’（Ｌきい値電圧の窓の大きさ
）。
（ｂ） 蓄積、非蓄積状態の電荷の記憶保持特性。
（ｃ） 比較的高ゲート電圧を印加して、繰返し書き
込み消去を行なった後の上記（ａ）、 （ｂ）項の劣化
特性。
込み消去を行なった後の上記（ａ）、 （ｂ）項の劣化
特性。
などの緒特性が、実用上きわめて重要であるが、このよ
うな特性は、次のような物性パラメータにより影響され
る。
うな特性は、次のような物性パラメータにより影響され
る。
（１）二酸化シリコン膜５の厚さ
く２）電荷の蓄積されるトラップの分布（３）蓄積され
る電荷量 （４）窒化シリコン膜６の電気伝導度 （５）二酸化シリコン５一基板１界面及び、二酸化シリ
コン５−窒化シリコン６界面の状態上記物性パラメータ
は、二酸化シリコン膜５、及び窒化シリコン膜６の形成
条件によって著しく変化するもので、従来、その制御が
きわめて困難であり、精度よく安定した電気的特性をう
ろことがなかなかできないという大きな問題をかかえて
いた。特に、上述の従来例のように、二酸化シリコン膜
５の上に、窒化シリコン膜６を直接、気相成長法により
形成する方法では、二酸化シリコン膜５と窒化シリコン
膜、６の界面は、物性構造の異なる材料が機械的に接し
た不連続な面であり、この界面に歪や欠陥が発生するこ
とが多い。このような歪や欠陥は、上記の物性パラメー
タ中の（２）（６）項などに強く影響を与え、これが電
気的特性のそろったＭＮＯＳ型不揮発性記憶装置を、精
度よ〈安定に製造することを実用上非常に困難にしてい
る。
る電荷量 （４）窒化シリコン膜６の電気伝導度 （５）二酸化シリコン５一基板１界面及び、二酸化シリ
コン５−窒化シリコン６界面の状態上記物性パラメータ
は、二酸化シリコン膜５、及び窒化シリコン膜６の形成
条件によって著しく変化するもので、従来、その制御が
きわめて困難であり、精度よく安定した電気的特性をう
ろことがなかなかできないという大きな問題をかかえて
いた。特に、上述の従来例のように、二酸化シリコン膜
５の上に、窒化シリコン膜６を直接、気相成長法により
形成する方法では、二酸化シリコン膜５と窒化シリコン
膜、６の界面は、物性構造の異なる材料が機械的に接し
た不連続な面であり、この界面に歪や欠陥が発生するこ
とが多い。このような歪や欠陥は、上記の物性パラメー
タ中の（２）（６）項などに強く影響を与え、これが電
気的特性のそろったＭＮＯＳ型不揮発性記憶装置を、精
度よ〈安定に製造することを実用上非常に困難にしてい
る。
本発明は、こうした従来の問題点を解消することを目的
としたもので、特に窒化シリコンと二酸化シリコン界面
状態の安定化に有効で、かつ、制御性・のよい不揮発性
記憶装置の製造方法を提供するものである。
としたもので、特に窒化シリコンと二酸化シリコン界面
状態の安定化に有効で、かつ、制御性・のよい不揮発性
記憶装置の製造方法を提供するものである。
発明の構成
本発明は、シリコン基板面上に、薄い二酸化シリコン膜
を形成後、アンモニアガス雰囲気中、７００〜１１ｏＯ
℃の高温で加熱を行ない、二酸化シリコン膜の表面を熱
窒化させ、その後、窒化シリコン膜を所定の厚さに気相
成長法により形成するもので、このことにより、二酸化
シリコン膜と窒化シリコン膜の界面を、熱窒化された二
酸化シリコン膜中にとりこみ、一種の不連続性を緩和し
、欠陥や歪を少なくすることを可能にしたものであるＱ 実施例の説明 以下、本発明の詳細な説明する。第２図は、本発明の製
造方法を説明するだめの工程図である。
を形成後、アンモニアガス雰囲気中、７００〜１１ｏＯ
℃の高温で加熱を行ない、二酸化シリコン膜の表面を熱
窒化させ、その後、窒化シリコン膜を所定の厚さに気相
成長法により形成するもので、このことにより、二酸化
シリコン膜と窒化シリコン膜の界面を、熱窒化された二
酸化シリコン膜中にとりこみ、一種の不連続性を緩和し
、欠陥や歪を少なくすることを可能にしたものであるＱ 実施例の説明 以下、本発明の詳細な説明する。第２図は、本発明の製
造方法を説明するだめの工程図である。
第２図（５）に示すごとく、シリコン基板１に、ソース
領域２．ドレイン領域３を周知の選択拡散技術で形成し
、選択拡散時に形成した二酸化シリコン膜４の所定の部
分をフォトエツチング後、との開孔部分に一例として２
５八程度の薄い二酸化シリコン膜５を形成させる。
領域２．ドレイン領域３を周知の選択拡散技術で形成し
、選択拡散時に形成した二酸化シリコン膜４の所定の部
分をフォトエツチング後、との開孔部分に一例として２
５八程度の薄い二酸化シリコン膜５を形成させる。
次に、第２図（Ｂ）に示すよう尾、７００〜１１００℃
、アンモニアガス雰囲気中で３０〜６分高温加熱を行な
い、二酸化シリコン膜５の表面を熱窒化させ、熱窒化二
酸化シリコン膜８を形成させる。
、アンモニアガス雰囲気中で３０〜６分高温加熱を行な
い、二酸化シリコン膜５の表面を熱窒化させ、熱窒化二
酸化シリコン膜８を形成させる。
この工程により、二酸化シリコン膜５の表面が窒化され
、二酸化シリコン膜５の厚さが薄くなる。
、二酸化シリコン膜５の厚さが薄くなる。
従って、熱窒化後の二酸化シリコン膜５の厚さが、トン
ネリング媒体となりつる厚さく約２０人種度）をうるよ
うに、二酸化シリコン膜の成長条件と、アンモニア処理
条件を制御する。
ネリング媒体となりつる厚さく約２０人種度）をうるよ
うに、二酸化シリコン膜の成長条件と、アンモニア処理
条件を制御する。
次に、第２図（０に示すよって、熱窒化した二酸化シリ
コン膜８の上に、気相成長法により４ｏ○〜８０ｏ八程
度０窒化シリコン膜６を形成する。
コン膜８の上に、気相成長法により４ｏ○〜８０ｏ八程
度０窒化シリコン膜６を形成する。
上述の工程により、従来の二酸化シリコン膜５と窒化シ
リコン膜６の界面の欠陥や歪が少なくなる。
リコン膜６の界面の欠陥や歪が少なくなる。
さらに、第２図（０に示すように、窒化シリコン膜６上
にアルミニウム電極７を通常の真空蒸着法により被着さ
せる。
にアルミニウム電極７を通常の真空蒸着法により被着さ
せる。
以上の如くして得られたＭＮＯ８型不揮発性記憶装置は
、熱窒化二酸化シリコン膜を形成するので、二酸化シリ
コン膜と窒化シリコン膜の界面の不連続性が解消され、
界面の欠陥や歪が少なくなり、その結果、欠陥や歪によ
り生じるＭＮＯ８型不揮発性記憶装置をしきい値電圧の
大きさ、記憶保持特性などの電気的特性のバラツキが少
なく、精度よく安定に製造することが容易になる。
、熱窒化二酸化シリコン膜を形成するので、二酸化シリ
コン膜と窒化シリコン膜の界面の不連続性が解消され、
界面の欠陥や歪が少なくなり、その結果、欠陥や歪によ
り生じるＭＮＯ８型不揮発性記憶装置をしきい値電圧の
大きさ、記憶保持特性などの電気的特性のバラツキが少
なく、精度よく安定に製造することが容易になる。
本実施例では、ソース、ドレインを選択拡散で形成する
金属（アルミニウム）ゲート型のＭＮＯ８型不揮発性記
憶装置を作製する場合について説明を行なってきたが、
ゲート電極として、ポリシリコン等の高融点材料を用い
て、本発明の製造方法によりゲート絶縁膜を形成して、
周知のセルファライン技術により、ソース、ドレインを
形成してもよいことは言うまでもない。
金属（アルミニウム）ゲート型のＭＮＯ８型不揮発性記
憶装置を作製する場合について説明を行なってきたが、
ゲート電極として、ポリシリコン等の高融点材料を用い
て、本発明の製造方法によりゲート絶縁膜を形成して、
周知のセルファライン技術により、ソース、ドレインを
形成してもよいことは言うまでもない。
発明の効果
以上のように、本発明は、ＭＮＯ８型不揮発性記憶装置
のゲート絶縁膜を形成する際、トンネリング媒体となり
うるような薄い二酸化シリコン膜を形成後、アンモニア
ガス雰囲気中で高温加熱を行ない、二酸化シリコン膜の
表面を熱窒化させ、その後、気相成長法により窒化シリ
コン膜を所定の厚さに形成させることにより、二酸化シ
リコン膜と窒化シリコン膜の界面の不連続性をなくし、
界面の歪や欠陥を少なくさせることができる。その結果
、界面の歪や欠陥にもとすく、ＭＮＯ８型不揮発性記憶
装置の電気的特性の不安定性を解消することができ、特
性のそろったＭＮＯ８型不揮発性記憶装置の精度のよい
安定した製造に大きく寄与するものである。
のゲート絶縁膜を形成する際、トンネリング媒体となり
うるような薄い二酸化シリコン膜を形成後、アンモニア
ガス雰囲気中で高温加熱を行ない、二酸化シリコン膜の
表面を熱窒化させ、その後、気相成長法により窒化シリ
コン膜を所定の厚さに形成させることにより、二酸化シ
リコン膜と窒化シリコン膜の界面の不連続性をなくし、
界面の歪や欠陥を少なくさせることができる。その結果
、界面の歪や欠陥にもとすく、ＭＮＯ８型不揮発性記憶
装置の電気的特性の不安定性を解消することができ、特
性のそろったＭＮＯ８型不揮発性記憶装置の精度のよい
安定した製造に大きく寄与するものである。
第１図ＣＡＪω）は、従来のＭＮＯ８型不揮発性記憶装
置の製造工程断面図、第２図（３）〜（Ｃ）は、本発明
の製造工程断面図である。 １・・・・・・シリコン基板、６・・・・・・二酸化シ
リコン膜、６・・・・・・窒化シリコン膜、８・・・・
・・熱窒化した二酸化シリコン膜。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図
置の製造工程断面図、第２図（３）〜（Ｃ）は、本発明
の製造工程断面図である。 １・・・・・・シリコン基板、６・・・・・・二酸化シ
リコン膜、６・・・・・・窒化シリコン膜、８・・・・
・・熱窒化した二酸化シリコン膜。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図
Claims (1)
- （１）−導電型半導体基板面に、所望厚の二酸化シリコ
ン膜を形成する工程と、アンモニアガス雰囲気中、７ｏ
○〜１１ｏｏ℃の温度で加熱し、前記二酸化シリコン膜
上に熱窒化二酸化シリコン膜を形成する工程と、前記熱
窒化二酸化シリコン膜上に窒化シリコン膜を形成する工
程を含むことを特徴とする不揮発性記憶装置の製造方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57175033A JPS5963764A (ja) | 1982-10-04 | 1982-10-04 | 不揮発性記憶装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57175033A JPS5963764A (ja) | 1982-10-04 | 1982-10-04 | 不揮発性記憶装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5963764A true JPS5963764A (ja) | 1984-04-11 |
Family
ID=15989041
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57175033A Pending JPS5963764A (ja) | 1982-10-04 | 1982-10-04 | 不揮発性記憶装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5963764A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4870470A (en) * | 1987-10-16 | 1989-09-26 | International Business Machines Corporation | Non-volatile memory cell having Si rich silicon nitride charge trapping layer |
| US5506432A (en) * | 1993-09-24 | 1996-04-09 | Sony Corporation | Metal nitride oxide semiconductor device |
| JP2002261175A (ja) * | 2000-12-28 | 2002-09-13 | Sony Corp | 不揮発性半導体記憶装置およびその製造方法 |
-
1982
- 1982-10-04 JP JP57175033A patent/JPS5963764A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4870470A (en) * | 1987-10-16 | 1989-09-26 | International Business Machines Corporation | Non-volatile memory cell having Si rich silicon nitride charge trapping layer |
| US5506432A (en) * | 1993-09-24 | 1996-04-09 | Sony Corporation | Metal nitride oxide semiconductor device |
| JP2002261175A (ja) * | 2000-12-28 | 2002-09-13 | Sony Corp | 不揮発性半導体記憶装置およびその製造方法 |
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