JPS62254434A - ＳｉＯ↓２／ＳｉＮ／ＳｉＯ↓２膜の成膜方法 - Google Patents
ＳｉＯ↓２／ＳｉＮ／ＳｉＯ↓２膜の成膜方法Info
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- JPS62254434A JPS62254434A JP9900686A JP9900686A JPS62254434A JP S62254434 A JPS62254434 A JP S62254434A JP 9900686 A JP9900686 A JP 9900686A JP 9900686 A JP9900686 A JP 9900686A JP S62254434 A JPS62254434 A JP S62254434A
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Landscapes
- Formation Of Insulating Films (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】
く技術分野〉
本発明は、ＭＯＳメモリのメモリ働キャパシタ絶縁膜等
として用いられるＳｉＯ３／Ｓ ｉＮ／Ｓ ｉＯ２膜の
成膜方法に関するものである。
として用いられるＳｉＯ３／Ｓ ｉＮ／Ｓ ｉＯ２膜の
成膜方法に関するものである。
〈発明の技術的背景とその問題点〉
ＬＳＩ素子の高集積化に伴い、ＭＯＳメモリの代表例で
あるＤＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）では、そ
の寸法縮小化に従って、メモリ・キャパシタ絶縁膜の薄
膜化が要求される。しかし、従来から使用されている５
１０２膜は、薄膜化に伴い、膜厚の制御が困難になるば
かりでなく、絶縁破壊耐圧特性、耐放射線損傷の劣化、
同膜上のゲート金属との反応、不純物拡散のマスク性劣
化等の問題点が生じている。そこで、近年、５ｉ０２膜
に代わり、５ｉ０２／ＳｉＮ／ＳｉＯ□構造の３層膜が
注Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ）が、
Ｓ ｉｏ ２単層膜と比較して優れており、単にメモリ
・キャパシタ用絶縁膜としてだけでなく、ＥＥＰＲＯＭ
等にも応用されている。
あるＤＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）では、そ
の寸法縮小化に従って、メモリ・キャパシタ絶縁膜の薄
膜化が要求される。しかし、従来から使用されている５
１０２膜は、薄膜化に伴い、膜厚の制御が困難になるば
かりでなく、絶縁破壊耐圧特性、耐放射線損傷の劣化、
同膜上のゲート金属との反応、不純物拡散のマスク性劣
化等の問題点が生じている。そこで、近年、５ｉ０２膜
に代わり、５ｉ０２／ＳｉＮ／ＳｉＯ□構造の３層膜が
注Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ）が、
Ｓ ｉｏ ２単層膜と比較して優れており、単にメモリ
・キャパシタ用絶縁膜としてだけでなく、ＥＥＰＲＯＭ
等にも応用されている。
しかし、ＳｉＮ膜を薄くしたとき、ＳｉＮ膜上のＳｉＯ
□膜を熱酸化で形成しようとすると、ＳｉＮ膜の膜厚が
ある値以下（４５Ａ程度という報告がある： Ｅ、５Ｕ
ＺＵＫ１． Ｈ，ＨＩＲＡＩＳＨＩ ｅｔ ａｌ、 ；
ＩＥＥＥＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＥＬＥＣＴ
ＲＯＮＤＥＶＩＣＥＳ。
□膜を熱酸化で形成しようとすると、ＳｉＮ膜の膜厚が
ある値以下（４５Ａ程度という報告がある： Ｅ、５Ｕ
ＺＵＫ１． Ｈ，ＨＩＲＡＩＳＨＩ ｅｔ ａｌ、 ；
ＩＥＥＥＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＥＬＥＣＴ
ＲＯＮＤＥＶＩＣＥＳ。
ＶＯＬ、ＥＤ−：（０，Ｎｏ、２ Ｆ、１２２（＋９８
（））で、ＳｉＮ膜中金酸素が透過して、Ｓｉ界面で酸
化が進み、非常に厚い酸化膜が成長する。シ比がって、
薄いＳ ｉＯ２／Ｓ ｉＮ／Ｓ ｉ Ｏ２膜を形成する
とき、ＳＩＮ膜厚に薄膜化限界が生じる。
（））で、ＳｉＮ膜中金酸素が透過して、Ｓｉ界面で酸
化が進み、非常に厚い酸化膜が成長する。シ比がって、
薄いＳ ｉＯ２／Ｓ ｉＮ／Ｓ ｉ Ｏ２膜を形成する
とき、ＳＩＮ膜厚に薄膜化限界が生じる。
〈発明の目的〉
本発明の目的は、Ｓｉ基板上に熱酸化で形成し比薄いＳ
ｉＯ３膜上にＳｉＮ膜を形成した後、該ＳｉＮ膜をＮＨ
３を含むＮ２雰囲気でアニールすることにより、非常に
薄いＳｉＮ膜（〜４５Ａ以下）でおっても、その後の熱
酸化によるＳｉＯ□膜形成時に酸素が通過しないＳｉＮ
膜とする方法を提供し、３層膜全体の薄膜化を実現する
点にある。
ｉＯ３膜上にＳｉＮ膜を形成した後、該ＳｉＮ膜をＮＨ
３を含むＮ２雰囲気でアニールすることにより、非常に
薄いＳｉＮ膜（〜４５Ａ以下）でおっても、その後の熱
酸化によるＳｉＯ□膜形成時に酸素が通過しないＳｉＮ
膜とする方法を提供し、３層膜全体の薄膜化を実現する
点にある。
〈実施例〉
シリコン基板を酸化性雰囲気で熱処理して形成したＳ
ｉＯ２膜の上にＳｉＮ膜を形成して、ＮＨ３を含むＮ２
雰囲気でアニールすることにより、該ＳｉＮ膜を改質化
し、上層Ｓ ｉＯ２膜形成のための熱酸化中に酸素が通
過しないＳｉＮ膜を形成する方法を、以下の実施例につ
いて説明する。
ｉＯ２膜の上にＳｉＮ膜を形成して、ＮＨ３を含むＮ２
雰囲気でアニールすることにより、該ＳｉＮ膜を改質化
し、上層Ｓ ｉＯ２膜形成のための熱酸化中に酸素が通
過しないＳｉＮ膜を形成する方法を、以下の実施例につ
いて説明する。
第１図は工程図である。
Ｗ、１図（ａ）に示すように、シリコン基板（例えば、
Ｐ（１００）、１５〜２０Ω・の）１を、乾燥酸素中ま
たはＨＣＩを含む乾燥酸素中、８００℃で熱酸化し、３
５＾の熱酸化膜（ＳｉＯ□膜）２を形成した後、その上
にＬＰＣＶＤ法で約３ＯＡのＳｉＮ膜３を形成する。こ
のあと、ＮＨ３をＮ２に対し５％以上含む雰囲気中で１
０００℃以上のアニールを行う０アニ一ル温度は、集積
回路製造工程で許す範囲で高い方が望ましいが、１０５
０℃以上のアニールであれば、ＳｉＮ膜の改質化の効果
は約２時間のアニールで満足できることが実験的にわか
っ几。また、ＮＨ３のＮ２に対する濃度は、２％程度で
はＳｉＮ膜改質化の効果はなく、５％〜８Ｘでは良好な
結果を示すことがわかった。但し、高濃度のＮＨ３ｔ−
扱うことは、高温中で特にＮＨ３の爆発が起こる可能性
があり、注意を要する。ＮＨ３は、水分を除去するため
の精製器が必要であり、本実施例に示した実験では、９
９．９９９％以上のＮＨ３ｔ−得る几めの精製器を使用
した０ 以上のような方法で、ＮＨ８を含むＮ２雰囲気でＳｉＮ
膜を改質化させ比あと（第１図（ｂ）ｌ’）、９５０℃
の水蒸気酸化で２０分間の熱酸化を行い、ＳｉＮ膜８′
りにＳ ｉＯ２膜４を形成したところ、該ＳｉＯ□膜は
約２ＯＡ成長していｆｌ−ｏ一方、上述のＮＨｔ−含む
Ｎ２による改質化を施さないとき、又は、Ｎ２のみの雰
囲気で同様の実験を行う九場合には、ＳｉＮ膜上に熱酸
化し几あとの膜は、ＳｉＯ□相当膜で１００ＯＡ （屈
折率’ｋ Ｓ ｉ Ｏ□膜の１．４６としてエリプソメ
トリ−でＳｉ基板上の膜を測定した値）程度成長してい
た。この値は、９５０℃の水蒸気酸化を２０分間行って
、Ｓｉ基板上に形成したＳｉＯ□膜の膜厚と同じ値であ
った。
Ｐ（１００）、１５〜２０Ω・の）１を、乾燥酸素中ま
たはＨＣＩを含む乾燥酸素中、８００℃で熱酸化し、３
５＾の熱酸化膜（ＳｉＯ□膜）２を形成した後、その上
にＬＰＣＶＤ法で約３ＯＡのＳｉＮ膜３を形成する。こ
のあと、ＮＨ３をＮ２に対し５％以上含む雰囲気中で１
０００℃以上のアニールを行う０アニ一ル温度は、集積
回路製造工程で許す範囲で高い方が望ましいが、１０５
０℃以上のアニールであれば、ＳｉＮ膜の改質化の効果
は約２時間のアニールで満足できることが実験的にわか
っ几。また、ＮＨ３のＮ２に対する濃度は、２％程度で
はＳｉＮ膜改質化の効果はなく、５％〜８Ｘでは良好な
結果を示すことがわかった。但し、高濃度のＮＨ３ｔ−
扱うことは、高温中で特にＮＨ３の爆発が起こる可能性
があり、注意を要する。ＮＨ３は、水分を除去するため
の精製器が必要であり、本実施例に示した実験では、９
９．９９９％以上のＮＨ３ｔ−得る几めの精製器を使用
した０ 以上のような方法で、ＮＨ８を含むＮ２雰囲気でＳｉＮ
膜を改質化させ比あと（第１図（ｂ）ｌ’）、９５０℃
の水蒸気酸化で２０分間の熱酸化を行い、ＳｉＮ膜８′
りにＳ ｉＯ２膜４を形成したところ、該ＳｉＯ□膜は
約２ＯＡ成長していｆｌ−ｏ一方、上述のＮＨｔ−含む
Ｎ２による改質化を施さないとき、又は、Ｎ２のみの雰
囲気で同様の実験を行う九場合には、ＳｉＮ膜上に熱酸
化し几あとの膜は、ＳｉＯ□相当膜で１００ＯＡ （屈
折率’ｋ Ｓ ｉ Ｏ□膜の１．４６としてエリプソメ
トリ−でＳｉ基板上の膜を測定した値）程度成長してい
た。この値は、９５０℃の水蒸気酸化を２０分間行って
、Ｓｉ基板上に形成したＳｉＯ□膜の膜厚と同じ値であ
った。
これらの結果金弟２因に示す。
第２図は、本発明を用い７を実験によりＳｉＯ□／Ｓｔ
Ｎ膜上に第８層のＳｉＯ□膜を形成するための熱酸化処
理を行う几あと、Ｓｉ基板上のＳｉＯ３／ＳｉＮ／Ｓｉ
Ｏ３膜ｔ−３ｉ Ｏ□相当膜としてエリプソメトリ−で
測定したＳｉＯ３換算膜厚を示す囚である。
Ｎ膜上に第８層のＳｉＯ□膜を形成するための熱酸化処
理を行う几あと、Ｓｉ基板上のＳｉＯ３／ＳｉＮ／Ｓｉ
Ｏ３膜ｔ−３ｉ Ｏ□相当膜としてエリプソメトリ−で
測定したＳｉＯ３換算膜厚を示す囚である。
本図によれば、ＮＨ３を含むＮ２雰囲気でアニールした
ＳｉＮ膜は３０＾程度でも、後の熱酸化処理で膜厚は増
加しないが、一方、ＮＨ３ｔ−含まないＮ２雰囲気でア
ニールするか、又はアニールを全くしない場合は、６０
〜７０Ａ程度より薄いＳｉＮ膜では、後の熱酸化処理で
膜厚は大きく増加し、ｓｉ基板を直接島酸化したときの
Ｓ ｉＯ２膜と同程度の膜厚となることがわかる。
ＳｉＮ膜は３０＾程度でも、後の熱酸化処理で膜厚は増
加しないが、一方、ＮＨ３ｔ−含まないＮ２雰囲気でア
ニールするか、又はアニールを全くしない場合は、６０
〜７０Ａ程度より薄いＳｉＮ膜では、後の熱酸化処理で
膜厚は大きく増加し、ｓｉ基板を直接島酸化したときの
Ｓ ｉＯ２膜と同程度の膜厚となることがわかる。
以上の結果から、ＮＨ３１含むＮ２雰囲気でアニールし
几ＳｉＮ膜は、その後の酸化性雰囲気での熱処理に於い
て酸素を通過させない性質に変化し九と考えられる。ま
た、この効果は、ＮＨ３を含んだＮ２雰囲気を用いて生
じることもわかっ之〇〈発明の効果〉 以上詳細に説明したように、本発明の方法によって、Ｓ
ｉＯ□膜上に形成したＳｉＮ膜が非常に薄い場合でも、
ＳｉＮ膜上の熱酸化膜形成時に酸素が通過しないＳｉＮ
膜とすることができ、５ｉ０２／５ｉＮ７Ｓ １０２膜
の薄膜化が可能となる。従来のＳｉＮ膜厚４５Ａ以下゛
にすることによって、例えば、５ｉｏ２／ＳｉＮ／５ｉ
０２膜厚１２０＾／３０＾／２０＾とすルコとができ、
ＳｉＯ□６０人 相当の３層膜が得られる。
几ＳｉＮ膜は、その後の酸化性雰囲気での熱処理に於い
て酸素を通過させない性質に変化し九と考えられる。ま
た、この効果は、ＮＨ３を含んだＮ２雰囲気を用いて生
じることもわかっ之〇〈発明の効果〉 以上詳細に説明したように、本発明の方法によって、Ｓ
ｉＯ□膜上に形成したＳｉＮ膜が非常に薄い場合でも、
ＳｉＮ膜上の熱酸化膜形成時に酸素が通過しないＳｉＮ
膜とすることができ、５ｉ０２／５ｉＮ７Ｓ １０２膜
の薄膜化が可能となる。従来のＳｉＮ膜厚４５Ａ以下゛
にすることによって、例えば、５ｉｏ２／ＳｉＮ／５ｉ
０２膜厚１２０＾／３０＾／２０＾とすルコとができ、
ＳｉＯ□６０人 相当の３層膜が得られる。
この膜は欠陥密度の極めて少ない膜となり、高密度メモ
リ・キャパシタ用絶縁膜として使用することが可能とな
った。
リ・キャパシタ用絶縁膜として使用することが可能とな
った。
第１図は本発明の一実施例の工程図、第２図は本発明を
用い友実験によりＳｉＯ２／ＳｉＮ膜上に第８層のＳｉ
Ｏ□膜を形成するための熱酸化処理を行ったあと、ｓｉ
基板上のＳｉＯ／ＳｉＮ／ＳｉＯ２膜をＳ ｉＯｚ相当
膜としてエリプンメトリーで測定し几Ｓ ｉＯ２換算膜
厚を示す図である。 符号の説明 １：シリコン基板、２：ＳｉＯ２膜、３：ＳｉＮ膜、３
’：ＮＨ’ｉ含むＮ２雰囲気でアニールし友ＳｉＮ膜、
４ ： ５ｉ０２膜。
用い友実験によりＳｉＯ２／ＳｉＮ膜上に第８層のＳｉ
Ｏ□膜を形成するための熱酸化処理を行ったあと、ｓｉ
基板上のＳｉＯ／ＳｉＮ／ＳｉＯ２膜をＳ ｉＯｚ相当
膜としてエリプンメトリーで測定し几Ｓ ｉＯ２換算膜
厚を示す図である。 符号の説明 １：シリコン基板、２：ＳｉＯ２膜、３：ＳｉＮ膜、３
’：ＮＨ’ｉ含むＮ２雰囲気でアニールし友ＳｉＮ膜、
４ ： ５ｉ０２膜。
Claims (1)
- １、シリコン基板に熱酸化により ＳｉＯ＿２膜を形成
した後、その上にＳｉＮ膜を形成し、さらに、その上に
熱酸化によりＳｉＯ＿２膜を形成して、ＳｉＯ＿２／Ｓ
ｉＮ／ＳｉＯ＿２膜を成膜する方法に於いて、上記Ｓｉ
Ｎ膜形成後、少なくともＮＨ＿３を含むＮ＿２雰囲気で
アニールして、上記ＳｉＮ膜を改質化し、該ＳｉＮ膜上
のＳｉＯ＿２膜形成時に於けるＳｉＮ膜の酸素透過性を
減少させたことを特徴とする、ＳｉＯ＿２／ＳｉＮ／Ｓ
ｉＯ＿２膜の成膜方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9900686A JPS62254434A (ja) | 1986-04-28 | 1986-04-28 | ＳｉＯ↓２／ＳｉＮ／ＳｉＯ↓２膜の成膜方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9900686A JPS62254434A (ja) | 1986-04-28 | 1986-04-28 | ＳｉＯ↓２／ＳｉＮ／ＳｉＯ↓２膜の成膜方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62254434A true JPS62254434A (ja) | 1987-11-06 |
| JPH0455526B2 JPH0455526B2 (ja) | 1992-09-03 |
Family
ID=14234949
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9900686A Granted JPS62254434A (ja) | 1986-04-28 | 1986-04-28 | ＳｉＯ↓２／ＳｉＮ／ＳｉＯ↓２膜の成膜方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62254434A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01145821A (ja) * | 1987-12-01 | 1989-06-07 | Nec Corp | 半導体集積回路の製造方法 |
| JP2004523134A (ja) * | 2000-09-19 | 2004-07-29 | マットソン テクノロジイ インコーポレイテッド | 誘電体膜の形成方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4998182A (ja) * | 1973-01-19 | 1974-09-17 | ||
| JPS60121724A (ja) * | 1983-12-06 | 1985-06-29 | Nec Kyushu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
-
1986
- 1986-04-28 JP JP9900686A patent/JPS62254434A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4998182A (ja) * | 1973-01-19 | 1974-09-17 | ||
| JPS60121724A (ja) * | 1983-12-06 | 1985-06-29 | Nec Kyushu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01145821A (ja) * | 1987-12-01 | 1989-06-07 | Nec Corp | 半導体集積回路の製造方法 |
| JP2004523134A (ja) * | 2000-09-19 | 2004-07-29 | マットソン テクノロジイ インコーポレイテッド | 誘電体膜の形成方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0455526B2 (ja) | 1992-09-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |