JPS63300518A - 誘電体膜の形成方法 - Google Patents

誘電体膜の形成方法

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JPS63300518A
JPS63300518A JP13679187A JP13679187A JPS63300518A JP S63300518 A JPS63300518 A JP S63300518A JP 13679187 A JP13679187 A JP 13679187A JP 13679187 A JP13679187 A JP 13679187A JP S63300518 A JPS63300518 A JP S63300518A
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JP
Japan
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film
silicon substrate
damage
dielectric
dielectric film
Prior art date
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Pending
Application number
JP13679187A
Other languages
English (en)
Inventor
Shiyuuma Eifuku
栄福 秀馬
Kenichi Hizuya
日数谷 健一
Yoshimi Shiotani
喜美 塩谷
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 表面に形成した薄い絶縁膜を通してシリコン基体面へ窒
素をイオン注入し、イオン注入によるダメージを受けた
上記絶縁膜を除去することによって、窒素が注入され且
つダメージの少ないシリコン基体面を表出せしめ、該シ
リコン基体面を熱酸化することによって、該シリコン基
体面にシリコンオキシナイトライドよりなる高誘電率、
高耐圧の誘電体膜を形成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は誘電体膜の形成方法に係り、特に誘電率が大き
く且つ絶縁耐圧の高い誘電体膜の形成方法に関する。
ダイナミックランダムアクセスメモリ(DRAl’l)
が高集積化され、該DRAMのピットセルの面積が縮小
されるに伴って、各ピットセルが具備するキャパシタの
面積も大幅に縮小されて来ている。
かかる状況において、情報読出し精度の低下を防ぎ、且
つソフトエラー等による情報の反転を防止して該DRA
Mの信頼度を高めるために、上記キャパシタの蓄積容量
の増大が要望される。
〔従来の技術〕
キャパシタの占有面積を増さずにその蓄積容量即ちキャ
パシタ容量を増大する一手法として、誘電体膜を薄く形
成し、且つ該誘電体膜の誘電率を向上せしめる方法があ
る。
従来その一例として、一般に用いられていた二酸化シリ
コン(SiO□)膜にかえて該5i(h膜の2倍程度の
高い誘電率を有する窒化シリコン(Si、N、)膜を用
い、且つ該Si3N+膜を僅かに酸化し該5isN番膜
の耐圧向上を図る方法が用いられた。
一方キャパシタ容量増大のために誘電体膜を薄くする手
法が用いられるが、上記のように形成されたSi3N#
膜にはその厚さが100Å以下になった場合に段差部上
における該Si3N+膜の耐圧が急激に劣化するという
欠点があるため、この方法で誘電体膜を形成しキャパシ
タ容量を増大せしめたDRAMにはキャパシタの初期シ
ョート不良が発生し易いという問題があった。
そこで段差部での耐圧劣化を防止するために、Si0g
膜の表層部をアンモニアガスを用いる熱窒化等の方法に
より5iJa膜化する方法も試みられたが、この方法は
Si3N、膜の膜厚が非常薄クシか形成されず、膜全体
としての誘電率が5int膜に比べて僅かしか増大しな
いために、容量の増加率が小さく実用的ではなかった。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明が解決しようとする問題点は、上記のように従来
の方法においは、薄(形成した際の段差部における絶縁
耐圧の劣化がSiO□膜と同程度に少なく、且つ5i(
h膜に比べて誘電率が大幅に高い誘電体膜が得られなか
ったことである。
〔問題点を解決するための手段〕
上記問題点は、シリコン基体上に絶縁膜を形成し、該絶
縁膜を通して該シリコン基体面に窒素をイオン注入し、
該絶縁膜を除去し、該窒素の注入されたシリコン基体の
表面を熱酸化して該シリコン基体の表面にシリコンオキ
シナイトライド膜を形成する本発明による誘電体膜の形
成方法によって解決される。
〔作 用〕
即ち本発明の方法は、絶縁膜を通してシリコン基体面に
窒素をイオン注入することによって、イオンの衝撃によ
るダメージを該絶縁膜で吸収して該シリコン基体面にダ
メージを与えずに窒素を注入し、上記絶縁膜を除去した
後、窒素の注入されたシリコン基体面を熱酸化して該基
体面にダメージのない緻密な5iON誘電体膜を成長さ
せる方法で、シリコン基体面に誘電率が高く、且つ薄く
形成した際にも段差部における耐圧劣化を生じない高品
質の誘電体膜が形成される。
〔実施例〕
以下本発明を、図示実施例及び応用例により具体的に説
明する。
第1図(a)〜(d)は本発明の方法の一実施例の工程
断面図、第2図(a)〜仔)はDRAMセル製造への応
用例の工程断面図である。
全図を通じ同一対象物は同一符合で示す。
第1図(a)参照 本発明の方法による誘電体膜の形成方法においては、例
えば所望の導電型を有するシリコン基板1上に通常の熱
酸化法により厚さ1000〜2000人程度のダメージ
程度用SiO□膜2を形成する。
なお上記ダメージ吸収用SiO□膜は気相成長法によっ
て形成してもよい、またダメージ吸収用絶縁膜は上記S
in、膜に限られない。
第1図(bl参照 次いで上記ダメージ吸収用SiO□膜2を通してシリコ
ン基板1の表面部に窒素(No)を例えば加速エネルギ
ー100KeV 、ドーズ量10”ell−”程度の注
入条件でイオン注入する。このイオン注入によりシリコ
ン基板1の表面部に深さ例えば 数10人程度のNo注
入層3を形成する。
なおこのイオン注入において、Noの射影飛程(R7)
がダメージ吸収用SzO□膜2とシリコン基板1との界
面に(るように加速エネルギーの値を選ぶことが、注入
効率を高め且つシリコン基板1面のダメージをなくすう
えに最も望ましい。
第1図(C)参照 次いで通常のウェットエツチング手段により、基板1面
にダメージを与えずにダメージ吸収用Si0g膜2を除
去し上記N゛注入層3を表面部に有するシリコン基板1
面を表出させる。
第1図(d)参照 次いで酸素(0□)中で1000℃程度の温度で行われ
る通常の熱酸化法により、上記シリコン基板1面に上記
ダメージのないN゛注入層3を食って例えば厚さ50〜
100A程度のシリコンオキシナイトライド(SiON
)誘電体膜4を成長させる。
この実施例に示されるように本発明の方法においてはシ
リコン基板lの表面にダメージのないN゛注入層3が形
成され、該N゛が注入されたシリコン基板面を熱酸化す
ることによってシリコン基板lの表面に5iON誘電体
膜4が成長せしめられる。
このようにして形成した5iON誘電体膜4は全体が一
様なSiON組成となっているので、従来高耐圧誘電体
膜として一般に用いられていたSing誘電体膜に比べ
て1.5倍程度の高い誘電率が得られる。
また上記実施例に示されるように該5iON誘電体膜4
は熱酸化法により形成されるので、膜質は極めて緻密に
形成され、50〜100人程度に薄程度成しても絶縁耐
圧は充分に確保される。また急峻な段差部においても膜
質が低下することがなく、該段差による絶縁耐圧の劣化
は生じない。
以下本発明の方法をスタックドキャパシタを有するDR
AMセルの誘電体膜形成に応用した例について、図を参
照して示す。
第2図(a)参照 予め従来の方法により、例えばp型シリコン(St)基
板51上に素子形成領域52を画定するフィールド酸化
膜53を形成し、素子形成領域52上にゲート酸化膜5
4を形成し、ゲート酸化膜54及びフィールド酸化膜5
3上に延在するポリSiのワード線55A 、 55B
 、 55C等を形成し、これらワード線の側面に整合
するn0型のドレイン領域56及びソース領域57を形
成し、ワード線55A 、 55B 、 55C等の表
面を第1の眉間絶縁膜58で選択的に覆った後、通常の
方法により、先ずキャパシタ側の拡散層となるソース領
域57上に隣接するワード線の上部まで延在するn゛型
ポリSi蓄積電極59を形成する。
第2図(b)参照 次いで本発明の方法に従って、熱拡散によりポリSi蓄
積電極59の表面に厚さ1000〜2000人程度のダ
メージ程度用SiO□膜2を形成する。
第2図(C)参照 次いで該基板上にレジスト膜を形成し、異方性ドライエ
ツチング手段により全面エツチングしてドレイン領域5
6の上部を選択的に覆うレジスト膜60を形成し、次い
でダメージ吸収用5iot膜2を通し、前記実施例と同
様な条件でN゛をイオン注入し、ポリSi蓄積電極59
の表面部にダメージのないN゛注入層3を形成する。
第2図(d)参照 次いで、うエツトエツチング手段により、ポリSi蓄積
電極59の表面部にダメージを与えないようにダメージ
吸収用Sigh膜2を除去する。
第2図(Q)参照 次いで前記実施例同様1000℃程度の熱酸化により前
記ダメージのないN+注入層3を食ってポリSi蓄積電
極59の表面に厚さ50〜100人程度の高程度のS 
iON誘電体膜4を形成する。
第2図(f)参照 以後、従来の方法によりキャパシタの対向電極(セルプ
レー))61を形成し、第2の眉間絶縁膜62を形成し
、該眉間絶縁膜62にコンタクト窓63を形成し、アル
ミニウム等よりなるビット配線64を〔発明の効果〕 以上説明のように本発明によれば高誘電率、高絶縁耐圧
を有し、且つ急峻な段差部においても絶縁耐圧の劣化を
生じない高品質の誘電体膜が形成できる。
従って本発明は高集積化されるDRAMの高信頬化に有
効である。
【図面の簡単な説明】
第1図(al〜(dlは本発明の方法の一実施例の工程
断面図、 第2図(a)〜(+)は本発明の方法のDRAMへの応
用例の工程断面図である。 図において、 1はシリコン基板、 2はダメージ吸収用5iO1膜、 3はN゛注大層、 4は5iON誘電体膜 N゛は窒素イオン を示す。 木渾日月の方三大の−り(゛姉散すの工程wr面図第 
 1  回 亭 Z 口 本褪帽の5基のC)12AMへの^・重置jの工経新面
図第 2 図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)シリコン基体上に絶縁膜を形成し、 該絶縁膜を通して該シリコン基体面に窒素をイオン注入
    し、 該絶縁膜を除去し、 該窒素の注入されたシリコン基体の表面を熱酸化して該
    シリコン基体の表面にシリコンオキシナイトライド膜を
    形成することを特徴とする誘電体膜の形成方法。
  2. (2)上記窒素のイオン注入における射影飛程を上記絶
    縁膜とシリコン基体との界面に一致させることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載の誘電体膜の形成方法。
JP13679187A 1987-05-29 1987-05-29 誘電体膜の形成方法 Pending JPS63300518A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5330920A (en) * 1993-06-15 1994-07-19 Digital Equipment Corporation Method of controlling gate oxide thickness in the fabrication of semiconductor devices
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DE10029658C2 (de) * 2000-06-16 2003-01-09 Infineon Technologies Ag Verfahren zur Herstellung einer Barrierenschicht auf einem Siliziumsubstrat
US6893979B2 (en) 2001-03-15 2005-05-17 International Business Machines Corporation Method for improved plasma nitridation of ultra thin gate dielectrics

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