JP3179779B2 - Method for manufacturing nitride insulating film - Google Patents
Method for manufacturing nitride insulating filmInfo
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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、半導体集積回路のキャパシタの誘電体膜、
または層間絶縁膜またはアクティブ型液晶ディスプレイ
の絶縁ゲイト型電界効果トランジスタのゲイト絶縁膜等
の絶縁膜をスパッタ法で形成する作製方法に関する。The present invention relates to a dielectric film for a capacitor of a semiconductor integrated circuit,
Alternatively, the present invention relates to a method for forming an insulating film such as an interlayer insulating film or a gate insulating film of an insulating gate field effect transistor of an active liquid crystal display by a sputtering method.
「従来の技術」 化学的気相法等によって作製された絶縁体膜を利用し
てアクティブ素子または半導体集積回路、または誘電体
膜を利用したキャパシタが広く注目されている。[Background Art] Active elements or semiconductor integrated circuits using an insulator film manufactured by a chemical vapor deposition method or the like, or capacitors using a dielectric film have been widely noted.
この絶縁膜(キャパシタの誘電体膜も絶縁性であるた
め単に絶縁膜または絶縁体膜という)は、従来は例えば
窒化珪素膜を形成する場合、シランとアンモニアとのプ
ラズマ反応による化学的気相法等を用いて形成されるの
で、電荷捕獲中心が多く、界面単位密度も1012cm-2と大
きな値になってしまった。Conventionally, for example, when a silicon nitride film is formed, this insulating film (hereinafter simply referred to as an insulating film or an insulating film because the dielectric film of the capacitor is also insulating) is formed by a chemical vapor deposition method using a plasma reaction of silane and ammonia. Therefore, the number of charge trapping centers is large, and the unit density at the interface is as large as 10 12 cm −2 .
かかる低温にて絶縁物を作製する他の方法として、10
0%〜80%のAr原子をスパッタ用気体として用いたスパ
ッタリング法が知られている。As another method of producing an insulator at such a low temperature, 10
A sputtering method using 0% to 80% of Ar atoms as a sputtering gas is known.
これはAr等の不活性ガスがターゲット材料をたたきだ
す確率(スパッタリングイールド)が高い為であった。
本発明者らが、スパッタリング法によって作製された絶
縁膜の特性について鋭意検討した結果、絶縁膜の性能を
示す下側の被形成面すなわち下側電極活性層と成膜され
た絶縁膜界面との界面準位がアルゴンの量できわめて大
きく変化していることがわかった。特にその極端な例と
して、キャパシタまたはゲイト絶縁物として窒化珪素を
用いる場合、珪素が安定のためこの成分の珪素成分(Si
成分)がクラスタ(5〜50Åの粒径の粒の群)を発生す
る。このクラスタおよび下地表面の損傷による絶縁膜中
の固定電荷の数を反映するフラットバンド電圧の理想値
よりのズレ(悪化)が、また絶縁耐圧の低下がスパッタ
リング時のArガスの割合に大きく依存することを見出し
た。This is because the probability that an inert gas such as Ar or the like hits the target material (sputtering yield) is high.
The present inventors have conducted extensive studies on the characteristics of an insulating film formed by a sputtering method, and as a result, the lower formed surface showing the performance of the insulating film, that is, the lower electrode active layer and the formed insulating film interface It was found that the interface states varied greatly with the amount of argon. In particular, as an extreme example, when silicon nitride is used as a capacitor or a gate insulator, the silicon component (Si
Component) form clusters (groups of grains having a particle size of 5 to 50 °). The deviation (deterioration) of the flat band voltage from the ideal value, which reflects the number of fixed charges in the insulating film due to the damage of the cluster and the underlying surface, and the decrease in the withstand voltage largely depend on the ratio of Ar gas during sputtering. I found that.
更に光CVD法によってキャパシタの誘電体膜を作製す
ることが試みられている。下地材料の半導体または電極
材料との反応損傷がなく、2×1010eV-1cm-2程度の界面
準位密度が得られているが、膜作製に必要とする時間が
長く(成膜速度が非常に遅い)、工業的な応用には不向
きであった。また水素が用いられ、ホットエレクトロン
効果を誘発するため、長期特性に問題があった。Further, it has been attempted to form a dielectric film of a capacitor by a photo CVD method. Although there is no reaction damage with the underlying semiconductor or electrode material and an interface state density of about 2 × 10 10 eV −1 cm −2 is obtained, the time required for film formation is long (deposition speed Was very slow) and was not suitable for industrial applications. Further, since hydrogen is used to induce a hot electron effect, there is a problem in long-term characteristics.
「本発明の目的」 本発明は従来の問題点を解決する方法であり、良好な
特性の窒化チタン、窒化タンタル等の膜を膜中に金属ま
たは半導体のクラスタの存在、ピンホール等を低減で
き、かつ低温プロセスで水素を用いることなく形成する
窒化物膜の作製方法を提供するものである。[Object of the present invention] The present invention is a method for solving the conventional problems, and it is possible to reduce the presence of metal or semiconductor clusters, pinholes and the like in a film of good characteristics such as titanium nitride and tantalum nitride. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a nitride film formed without using hydrogen in a low-temperature process.
「発明の構成」 本発明の構成は、窒化チタン、窒化タンタル等の抵抗
体等の金属窒化膜を形成する窒化物膜の作製方法に関す
る。“Configuration of the Invention” The configuration of the present invention relates to a method for manufacturing a nitride film for forming a metal nitride film such as a resistor such as titanium nitride or tantalum nitride.
本発明は、かかる絶縁膜または抵抗膜をスパッタリン
グ法にて行う。スパッタリングに用いる気体を窒化物、
例えば窒素がアルゴン等の不活性ガスに対し75体積%以
上さらに好ましくは不活性気体をまったく用いない窒化
物気体、特に窒素のみの条件下で金属窒化物または金属
のターゲットのスパッタリングを行い、窒化物膜を積層
法で作製することを特徴とするものである。In the present invention, such an insulating film or a resistive film is formed by a sputtering method. The gas used for sputtering is nitride,
For example, nitrogen is 75% by volume or more with respect to an inert gas such as argon, more preferably a nitride gas which does not use any inert gas, in particular, a metal nitride or a metal target is sputtered under a condition of only nitrogen to obtain a nitride. It is characterized in that the film is produced by a lamination method.
またスパッタリングはスパッタガスを成膜された被膜
の成分の一部とする気体、例えば窒化珪素膜にあって
は、窒素を100%または75〜100体積%として、窒化珪素
のターゲットを高周波(RF)スパッタ法を用いて行う。
するとターゲット材料が飛翔中にこのスパッタ用気体で
ある窒素と窒化反応をより完全に行わしめることができ
る。In the sputtering, a gas containing a sputtering gas as a part of a component of the formed film, for example, in the case of a silicon nitride film, nitrogen is set to 100% or 75 to 100% by volume, and a target of silicon nitride is set to a high frequency (RF). This is performed using a sputtering method.
Then, the nitriding reaction with the sputtering gas, nitrogen, can be more completely performed while the target material is flying.
更にこれを助長するため、これに加えてハロゲン元素
を含む気体を窒化物気体に対し0.2〜20体積%同時に混
入することにより、窒化珪化物に同時に不本意で導入さ
れるアルカリイオンの中和、不対結合手の中和をも可能
としたものである。In order to further promote this, a gas containing a halogen element is added simultaneously to the nitride gas in an amount of 0.2 to 20% by volume at the same time, thereby neutralizing alkali ions which are simultaneously unintentionally introduced into silicide, It is also possible to neutralize unpaired bonds.
本発明に用いられるスパッタリング法としてRFスパッ
タ、直流スパッタ等いずれの方法も使用できるが、スパ
ッタリングターゲットが導電率の悪い窒化物、例えばSi
3N4等の金属窒化物の場合、安定した放電を持続するた
めに13.56MHzの高周波RFマグネトロンスパッタ法を用い
ることが好ましい。As the sputtering method used in the present invention, any method such as RF sputtering and DC sputtering can be used, but the sputtering target is a nitride having poor conductivity, such as Si
For 3 N 4 or the like of the metal nitride, it is preferable to use a 13.56MHz high-frequency RF magnetron sputtering to sustain stable discharge.
窒化物気体としては、窒素(N2)、アンモニア(N
H3)等を挙げることができる。特に液体窒素から気化し
た高純度窒素を使用した場合、窒化物絶縁膜中に取り込
まれる不用な珪素または原子が存在しないので、非常に
良好なピンホールのない、誘電損傷の少ない、また絶縁
耐圧のばらつきの大きくない絶縁膜を被形成面上に得る
ことができた。Nitrogen (N 2 ), ammonia (N
H 3 ) and the like. In particular, when high-purity nitrogen vaporized from liquid nitrogen is used, there is no unnecessary silicon or atoms taken into the nitride insulating film, so that there is no very good pinhole, little dielectric damage, and high withstand voltage. An insulating film with no large variation was obtained on the surface on which the film was formed.
窒化物絶縁膜として、窒化珪素、窒化アルミニウムが
代表的なものである。また抵抗体窒化物として、窒化タ
ンタル、窒化チタンが主なものである。これらに添加す
るためのハロゲン元素用には、弗化物気体としては弗化
窒素(NF3,N2F4)、弗化水素(HF),弗素(F2)、フロ
ンガスを用い得る。化学的に分解しやすく、かつ取り扱
いが容易なNF3が用いやすい。塩化物気体としては、四
塩化炭素(CCl4),塩素(Cl2),塩化水素(HCl)等を
用い得る。Representative examples of the nitride insulating film include silicon nitride and aluminum nitride. As the resistor nitride, tantalum nitride and titanium nitride are mainly used. Nitrogen fluoride (NF 3 , N 2 F 4 ), hydrogen fluoride (HF), fluorine (F 2 ), or Freon gas can be used as the fluoride gas for the halogen element to be added to these. NF 3 which is easily decomposed chemically and easy to handle is easy to use. As the chloride gas, carbon tetrachloride (CCl 4 ), chlorine (Cl 2 ), hydrogen chloride (HCl) or the like can be used.
またこれら例えば弗化窒素の量は、窒化物気体例えば
窒素に対して0.2〜20体積%とした。これらハロゲン元
素は熱処理によって窒化物絶縁物中のナトリウム等のア
ルカリイオンとの中和、金属の不対結合との中和に有効
であるが、同時に多量すぎると、絶縁膜の主成分を気体
とする可能性を内在するためよくない。一般には被膜中
には全元素数の0.01〜5原子%のハロゲン元素を混入さ
せた。The amount of these nitrogen fluorides is, for example, 0.2 to 20% by volume based on the nitride gas such as nitrogen. These halogen elements are effective in neutralizing alkali ions such as sodium in the nitride insulator and neutralizing unpaired metal bonds by heat treatment. It is not good because there is a possibility to do it. Generally, a halogen element of 0.01 to 5 atomic% of the total number of elements was mixed in the coating.
以下に実施例により本発明を詳しく説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples.
「実施例1」 第1図(A)に示す如く、シリコン半導体(1)上に
窒化珪素膜を本発明方法で形成し、その上に1mmφのア
ルミニウム電極を電子ビーム蒸着で形成し、電気特性を
調べた結果を第2図に示す。第2図は上記MIS(アルミ
ニウム金属−窒化珪素の絶縁膜−シリコン半導体)構造
とした時のC−V特性(第1図(B))におけるフラッ
トバンド電圧のズレ(ΔVFB)の特性を示す。Example 1 As shown in FIG. 1 (A), a silicon nitride film was formed on a silicon semiconductor (1) by the method of the present invention, and a 1 mmφ aluminum electrode was formed thereon by electron beam evaporation. FIG. 2 shows the results of the examination. FIG. 2 shows the flat band voltage deviation (ΔV FB ) characteristic in the CV characteristic (FIG. 1 (B)) when the MIS (aluminum metal-silicon nitride insulating film-silicon semiconductor) structure is employed. .
この上に本発明方法による窒化珪素の絶縁膜を作製し
た。その条件を以下に示す。An insulating film of silicon nitride was formed thereon by the method of the present invention. The conditions are shown below.
ターゲット Si3N4 90% 反応ガス N2 100体積%〜 0体積% Ar 0体積%〜100体積% 反応圧力 0.05torr Rfパワー 500W 基板温度 200℃ 基板ターゲット間距離 150mm Arガス100%に比べて、Arガスの量を窒化性ガスの量
より少なく、25体積%以下とするフラットバンド電圧の
理想値からのズレが減少していることがわかる。Target Si 3 N 4 90% Reaction gas N 2 100% by volume to 0% by volume Ar 0% to 100% by volume Reaction pressure 0.05torr Rf power 500W Substrate temperature 200 ° C Distance between substrate targets 150mm Compared to 100% Ar gas It can be seen that the deviation from the ideal value of the flat band voltage, in which the amount of Ar gas is smaller than the amount of the nitriding gas and 25% by volume or less, is reduced.
第2図に示す如く、BT(バイアス−温度)処理を施
し、ゲイト電極側に負のバイアス電圧を2×106V/cm、1
50℃で30分加え、さらに同一条件下で正のバイアス電圧
を加えた。それらの差すなわちフラットバンド電圧のズ
レ(ΔVFB)はAr100%の場合13Vもあった。またプラズ
マCVD法で作製したものは(31)の如く11.5V(31)もあ
った。しかしこの成膜を100%窒素で行うと0.5V以下(3
4)しかなかった。さらにこれにハロゲン元素を少しで
も添加すると、その値はさらに数分の一に急激に減少し
た。As shown in FIG. 2, a BT (bias-temperature) treatment was performed, and a negative bias voltage of 2 × 10 6 V / cm was applied to the gate electrode side.
The solution was added at 50 ° C. for 30 minutes, and a positive bias voltage was further applied under the same conditions. The difference between them, that is, the deviation of the flat band voltage (ΔVFB) was as high as 13 V when Ar was 100%. In addition, those produced by the plasma CVD method had 11.5 V (31) as shown in (31). However, when this film is formed with 100% nitrogen, the voltage is 0.5 V or less (3
4) There was only. Furthermore, when a small amount of a halogen element was added thereto, the value sharply decreased by a further factor.
これらのことより、スパッタリングにより成膜時に反
応雰囲気下に存在する活性化されたAr原子が、絶縁膜の
膜質に影響を与えており、できるだけAr原子の存在を減
らしてスパッタリング成膜することが望ましいことが判
明した。From these facts, activated Ar atoms present in the reaction atmosphere at the time of film formation by sputtering affect the film quality of the insulating film, and it is desirable to perform sputtering film formation by reducing the presence of Ar atoms as much as possible. It has been found.
その理由としては、Arイオンのためスパッタ中に膜成
分の一つである金属と窒素との反応をArが邪魔をし、化
学量論的に十分合致した(Si3に対しN4からの割合とミ
クロのレベルでも満たされる)窒化物が構成されない。
またArイオンまたは活性化されたAr原子が界面に衝突
し、界面での損傷、欠陥を形成し、固定電荷発生の原因
となっていることが考えられる。The reason is that Ar interferes with the reaction of one of the film components, metal and nitrogen, during sputtering due to Ar ions, and the stoichiometry is well matched (the ratio of Si 3 to N 4 Is satisfied even at the micro level).
It is also conceivable that Ar ions or activated Ar atoms collide with the interface, causing damage or defects at the interface and causing fixed charge generation.
Arガスを25%以下の割合で混合した雰囲気下で絶縁膜
を作成する場合には、ターゲットと基板との距離をArガ
ス0%で作製する場合より長くすることで、Arガス0%
で作製する場合とほぼ同様の膜質の絶縁膜を得ることが
可能である。さらにArガス25%以下の割合で混合して形
成したゲイト絶縁膜に対し、エキシマレーザ光を照射
し、フラッシュアニールを施し、膜中に取り入れた弗素
等のハロゲン元素を活性化し、珪素の不完全結合手と中
和させ、膜中の固定電荷の発生原因を取り除くことも可
能であった。When an insulating film is formed in an atmosphere in which Ar gas is mixed at a ratio of 25% or less, the distance between the target and the substrate is set longer than that in the case where the Ar gas is formed at 0%, so that the Ar gas is reduced to 0%.
It is possible to obtain an insulating film having substantially the same film quality as that of the case of manufacturing by (1). Further, the gate insulating film formed by mixing the Ar gas at a ratio of 25% or less is irradiated with excimer laser light, flash annealing is performed, and the halogen elements such as fluorine introduced into the film are activated, and the silicon is imperfect. It was also possible to neutralize the bond with the bond and remove the cause of the generation of fixed charges in the membrane.
また、スパッタリングに用いる材料は全て高純度のも
のが好ましい。窒化珪素、窒化チタン、窒化アルミニウ
ム、窒化タンタルの金属または半導体ではなく、すべて
窒化反応をさせてあるものを用いることが必要である。
そしてスパッタリングターゲットは3N以上の純度とし
た。Further, it is preferable that all materials used for sputtering have high purity. It is necessary to use not all metals or semiconductors such as silicon nitride, titanium nitride, aluminum nitride, and tantalum nitride, but all of which have undergone a nitridation reaction.
The sputtering target had a purity of 3N or more.
「実施例2」 第3図に本発明の他の実施例を示す。Embodiment 2 FIG. 3 shows another embodiment of the present invention.
この実施例の1Tr/CellのDRAM(ダイナミックメモリ)
の1つのセルの作製に本発明を用いたものである。図面
において、半導体基板には1つのゲイト型電界効果トラ
ンジスタ(20)がソースまたはドレイン(8),ドレイ
ンまたはソース(9),ゲイン電極(7),ゲイト絶縁
膜(6)として構成されている。1Tr / Cell DRAM (Dynamic Memory) of this embodiment
The present invention was used for the production of one cell. In the drawing, one gate type field effect transistor (20) is formed on a semiconductor substrate as a source or drain (8), a drain or source (9), a gain electrode (7), and a gate insulating film (6).
更にこのトランジスタの一方のドレインまたはソース
(9)には下側電極(10)、窒化珪素の誘電体(11)、
上側電極(12)よりなるキャパシタ(21)を直列させて
設けている。これらの外周辺には埋置した絶縁膜(5)
を有せしめている。この構造はスタックド型DRAMのメモ
リセルの形状を示している。In addition, a lower electrode (10), a silicon nitride dielectric (11),
A capacitor (21) composed of an upper electrode (12) is provided in series. A buried insulating film (5)
I have. This structure shows the shape of the memory cell of the stacked DRAM.
この図面で、キャパシタの誘電体膜(11)は本発明の
窒化珪素のターゲットを窒素のスパッタ法で被膜形成し
た。この窒化珪素の比誘電率が6もあり、周波数特性が
高周波まで優れているため、酸化珪素被覆(比誘電数3.
8)と比べて大きい蓄積容量を得ることができる。In this drawing, a dielectric film (11) of a capacitor was formed by coating a silicon nitride target of the present invention by a nitrogen sputtering method. Since silicon nitride has a relative dielectric constant of 6 and has excellent frequency characteristics up to high frequencies, it is coated with silicon oxide (with a relative dielectric constant of 3.
Large storage capacity can be obtained compared to 8).
また、この絶縁ゲイン型電界効果トランジスタ(20)
のゲイン絶縁膜は熱酸化法による酸化珪素または100%
酸素を用いたスパッタ法の酸化珪素を用いた。しかしこ
の保護膜を窒化珪素にしても、シリコン半導体との界面
準位は3×1010cm-2しかなく、良好であった。In addition, this insulation gain type field effect transistor (20)
Gain insulation film is silicon oxide or 100% by thermal oxidation
Silicon oxide of a sputtering method using oxygen was used. However, even if this protective film was made of silicon nitride, the interface state with the silicon semiconductor was only 3 × 10 10 cm −2 , which was good.
このキャパシタ(21)の下側電極(10)はリンが添加
されたシリコン半導体を用いて形成した。しかしこの電
極材料は金属タンタル、タングステン、チタン、モリブ
デンであっても、これらのシリサイドであってもよい。The lower electrode (10) of this capacitor (21) was formed using a silicon semiconductor to which phosphorus was added. However, this electrode material may be metal tantalum, tungsten, titanium, molybdenum, or a silicide thereof.
この実施例では、この下側電極(10)上に実施例1で
示した如く、窒化珪素膜(11)を本発明方法のスパッタ
法で形成した。更にこの上に上側電極(12)をアルミニ
ウムまたは金属タンタルとアルミニウムの多層膜で形成
したキャパシタ(21)を構成させた。窒化珪素の厚さは
300〜3000Åとした。代表的には500〜1500Å、例えば10
00Åとした。しかし、これは酸化珪素等では比誘電率が
小さいため、メモリセルとしては厚さを約30Åに薄くし
なければならない。しかし本発明方法で形成した窒化珪
素は比誘電率が大きいため、その厚さは例えば1000Åと
することができる。結果として絶縁性に優れ、またピン
ホールの存在を少なくすることが可能となった。In this example, as shown in Example 1, a silicon nitride film (11) was formed on the lower electrode (10) by the sputtering method of the present invention. Further, a capacitor (21) having an upper electrode (12) formed of aluminum or a multilayer film of tantalum metal and aluminum was formed thereon. The thickness of silicon nitride is
It was 300-3000Å. Typically 500-1500Å, for example 10
00 °. However, since the relative permittivity of silicon oxide or the like is small, the thickness of the memory cell must be reduced to about 30 °. However, since silicon nitride formed by the method of the present invention has a large relative dielectric constant, its thickness can be, for example, 1000 °. As a result, it is possible to excel in insulating properties and reduce the presence of pinholes.
このため第5図において、絶縁ゲイン型電界効果トラ
ンジスタのチャネル長を0.1〜1μm例えば0.5μmとし
てもよく、さらに1Tr/Cellの大きさで20μm□の中に1
つのメモリ(1ビット)を作製することができた。For this reason, in FIG. 5, the channel length of the insulated gain field effect transistor may be set to 0.1 to 1 μm, for example, 0.5 μm.
One memory (1 bit) could be manufactured.
またこの窒化珪素の形成の際、水素をまったく含まな
いスパッタ法で形成し、加えてその上下の電極をも水素
を含まないスパッタ法で形成するため、その成膜中の水
素がその後の熱処理でゲイン絶縁膜にまでドリフト(拡
散)し、ホットキャリアのトラップセンタになってしま
うことを防ぐことも可能となった。In addition, in forming this silicon nitride, the silicon nitride is formed by a sputtering method containing no hydrogen, and the upper and lower electrodes are also formed by a sputtering method containing no hydrogen. It is also possible to prevent drift (diffusion) to the gain insulating film and to become a hot carrier trap center.
「実施例3」 第4図はダイナミックメモリのセルを一対(2ビッ
ト)を構成して設けたものである。Embodiment 3 FIG. 4 shows a configuration in which cells of a dynamic memory are provided in a pair (2 bits).
図面において、半導体基板(1),埋置したフィール
ド絶縁膜(5),半導体表面に凸状に形成したドレイン
またはソース(9)およびその上に導体の電極・リード
(19)を有する。この側面に、酸化珪素膜(6)をゲイ
ン絶縁膜として構成せしめた。異方性エッチングにより
一対のゲイン電極(7),(7′)を有せしめ、ソース
またはドレイン(8),(8′)を設けている。チャネ
ル形成領域(15),(15′)へのホウ素のイオン注入
は、ゲイン電極(7),(7′)の形成の前に凸状の領
域(9),(19′)とフィールド絶縁膜(5)とをマス
クとして1×1015〜5×1016cm-3の濃度に形成した。そ
してその後ソースまたはドレイン(8),(8′)を1
×1019〜1×1021cm-3の濃度にイオン注入法により作製
した。キャパシタ(21)は下側電極(10)、窒化珪素の
誘電体(11),上側電極(12)を実施例1,2に従い実施
例3と同様に形成した。10〜20μm□の大きさに2つの
ビットを構成する1Tr/Cellを作ることができた。In the drawing, a semiconductor substrate (1), a buried field insulating film (5), a drain or source (9) formed in a convex shape on a semiconductor surface, and a conductor electrode / lead (19) thereon are provided. On this side, the silicon oxide film (6) was formed as a gain insulating film. A pair of gain electrodes (7) and (7 ') are provided by anisotropic etching, and sources or drains (8) and (8') are provided. The boron ions are implanted into the channel forming regions (15) and (15 ') by forming the convex regions (9) and (19') and the field insulating film before forming the gain electrodes (7) and (7 '). (5) was used as a mask to form a concentration of 1 × 10 15 to 5 × 10 16 cm −3 . Then, the source or drain (8), (8 ') is set to 1
It was manufactured by ion implantation at a concentration of × 10 19 to 1 × 10 21 cm −3 . In the capacitor (21), a lower electrode (10), a silicon nitride dielectric (11), and an upper electrode (12) were formed in the same manner as in Example 3 according to Examples 1 and 2. A 1Tr / Cell consisting of two bits in a size of 10 to 20 μm □ was made.
またホットキャリアのトラップセンタをゲイト絶縁膜
中に形成させる要因の水素を用いないために、0.1〜1
μmのチャネル長でも安定にトランジスタ特性を得るこ
とができた。Further, in order not to use hydrogen which causes a hot carrier trap center to be formed in the gate insulating film, 0.1 to 1
Even with a channel length of μm, stable transistor characteristics could be obtained.
「効果」 これらはすべてスパッタにより窒素または窒化物気体
を従来知られているアルゴンが主たる気体の逆にアルゴ
ンを零または25%以下にすることにより、良質な絶縁膜
を作ることができることを実験的に発見した事実に基づ
く。[Effects] All of these experiments show that nitrogen or nitride gas can be sputtered to produce a good-quality insulating film by reducing argon to zero or 25% or less, which is the reverse of the conventionally known main gas of argon. Based on the facts found in
本発明方法により、低温プロセスのみで非常に特性の
良いキャパシタまたは薄膜トランジスタを容易に形成す
ることができた。According to the method of the present invention, a capacitor or a thin film transistor having very good characteristics can be easily formed only by a low-temperature process.
またゲイト絶縁膜中に存在するホットキャリアおよび
固定電荷の発生原因を減らすことができたので、長期的
な使用において特性変化の少ない信頼性の良いトランジ
スタ、キャパシタを提供することが可能となった。In addition, since the occurrence of hot carriers and fixed charges in the gate insulating film can be reduced, it is possible to provide a highly reliable transistor and capacitor with little characteristic change in long-term use.
本発明に用いるキャパシタまたは絶縁ゲイト型トラン
ジスタの形状はスタガー型を用いず、逆スタガー型また
は縦チャネル型のトランジスタを用いてもよい。またト
ランジスタの珪素に非単結晶ではなく単結晶を用いたモ
ノリシックICの一部に用いられる絶縁ゲイト型電界効果
トランジスタとしてもよい。The shape of the capacitor or the insulated gate transistor used in the present invention does not need to be a staggered transistor, but may be an inverted staggered transistor or a vertical channel transistor. Further, an insulated gate field effect transistor used as a part of a monolithic IC using single crystal instead of non-single crystal for silicon of the transistor may be used.
またキャパシタも一層の誘電体のキャパシタではなく
積層型の多層構造としてもよく、また電極を上下で挟む
構造ではなく左右で挟む横並べ方式にしてもよい。In addition, the capacitor may be a multilayered multilayer structure instead of a single-layer dielectric capacitor, or may be a horizontal arrangement in which electrodes are sandwiched between left and right rather than vertically.
第1図は本発明の実施例およびその特性を示す。 第2図は絶縁膜作製時における窒素とArガスとの割合と
電気特性との関係を示す。 第3図、第4図は本発明方法を用いたダイナミックメモ
リセルである半導体装置の実施例を示す。FIG. 1 shows an embodiment of the present invention and its characteristics. FIG. 2 shows the relationship between the ratio of nitrogen and Ar gas at the time of forming the insulating film and the electrical characteristics. 3 and 4 show an embodiment of a semiconductor device which is a dynamic memory cell using the method of the present invention.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/318 C23C 14/00 - 14/58 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/318 C23C 14/00-14/58
Claims (2)
をターゲットとし、窒素または窒化物気体と不活性気体
からなる雰囲気でのスパッタリング法により、窒化タン
タルまたは窒化チタンの膜を形成する窒化物膜の作製方
法において、 前記雰囲気は窒素または窒化物気体が75体積%以上存在
することを特徴とする窒化物膜の作製方法。1. A nitride film for forming a tantalum nitride or titanium nitride film by a sputtering method using tantalum, titanium or a nitride thereof as a target in an atmosphere composed of nitrogen or a nitride gas and an inert gas. In the manufacturing method, the atmosphere contains nitrogen or a nitride gas at 75% by volume or more.
からなる雰囲気でのスパッタリング法により、窒化チタ
ンの膜を形成する窒化物膜の作製方法において、 前記雰囲気は窒素が75体積%以上存在することを特徴と
する窒化物膜の作製方法。2. A method for producing a nitride film, wherein a titanium nitride film is formed by a sputtering method in an atmosphere consisting of nitrogen and argon by using titanium as a target, wherein the atmosphere contains 75% by volume or more of nitrogen. Characteristic method for forming a nitride film.
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