JP2003100868A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】原料ガスとしてＨＣＤを用いたＬＰ−ＣＶＤ法
により形成した、シリコン窒化膜からなるゲート側壁絶
縁膜のエッチングレートを、自然酸化膜のエッチングレ
ートよりも十分に遅くし、ゲート側壁絶縁膜の薄膜化を
招くことなく、自然酸化膜を除去すること。 【解決手段】シリコン窒化膜３３からなるゲート側壁絶
縁膜の側面における窒素密度を１×１０¹⁴ｃｍ^-2以上５
×１０¹⁵ｃｍ^-2以下に設定し、かつＨＦを用いたウエッ
トエッチングにより自然酸化膜を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン窒化膜か
らなる部材を含む半導体装置およびその製造方法に係わ
り、特にシリコン窒化膜からなる部材の側面におけるエ
ッチングレートをシリコン酸化膜のエッチングレートよ
りも遅くなるように制御した半導体装置およびその製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＬＳＩにおいては、集積度を高め
るために、多層配線が多く用いられている。この種の多
層配線においては、集積度の高い配線を実現するため
に、上下に隣接する配線層のみでなく、２層以上離れた
層を直接接続する技術が用いられている。

【０００３】このとき、２層以上離れた配線を接続する
プラグと、２層以上離れた配線間に存在する配線（中間
配線）とは絶縁されている必要がある。このため、２層
以上離れた層を直接接続する多層配線においては、層間
の合わせずれによって上記プラグが埋め込まれた接続孔
が中間配線にかからないように、通常、十分な余裕をと
った設計がなされている。

【０００４】一方、近年、さらなる高集積度の配線を形
成するために、配線に対して自己整合的にプラグを形成
する方法（ＳＡＣ（Self-Aligned Contact）プロセス）
が行われている。この方法を以下図５に従って説明す
る。

【０００５】まず、図５（ａ）に示すように、第１の配
線８１上に第１の層間絶縁膜としてのシリコン酸化膜８
２を形成し、その後シリコン窒化膜８２上に第２の配線
８３および第１のシリコン窒化膜８４を形成する。

【０００６】次に、図５（ｂ）に示すように、第２の配
線８３および第１のシリコン窒化膜８４の側壁に第２の
シリコン窒化膜（側壁絶縁膜）８５を形成し、続いて第
２の層間絶縁膜としてのシリコン酸化膜８６を全面に堆
積し、その後シリコン酸化膜８６上にフォトレジストか
らなるコンタクトパターン８７を形成する。

【０００７】その後、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）
法を用い、シリコン酸化物のエッチングレートがシリコ
ン窒化物のそれよりも速くなる条件で、図５（ｃ）に示
すように、コンタクトパターン８７をマスクにして、シ
リコン酸化膜８６，８１をシリコン窒化膜８４，８５に
対して選択的にエッチングし、第１の配線８１に達する
接続孔８８を自己整合的に開口する。

【０００８】その後、図５（ｄ）に示すように、コンタ
クトパターン８７を剥離する。

【０００９】次に、図５（ｅ）に示すように、第３の配
線、および第３の配線と第１の配線８１を接続するプラ
グ（第３の配線・プラグ）８９となる金属膜を、接続孔
８８の内部およびシリコン酸化膜８６上に堆積し、その
後上記金属膜をパターニングすることで、第３の配線・
プラグ８９を形成する。

【００１０】このような方法によれば、図５（ｃ）のエ
ッチング工程において、シリコン窒化膜８４，８５が第
２の配線８３のマスクとして働いているので、コンタク
トパターン８７がずれても第２の配線８３はエッチング
されない。したがって、接続孔８８と第２の配線８３と
の間に余裕を持たせる必要がない。すなわち、図に示し
た２つの第２の配線８３の間の距離を広くする必要はな
い。

【００１１】第２の配線８３を被覆するシリコン窒化膜
８５の成膜方法としては、ＣＶＤ法特にＬＰ−ＣＶＤ法
が好ましい。シリコン窒化物を堆積する方法としては他
に、ＰＥ−ＣＶＤ法も一般的であるが、第２の配線８３
の側面における段差被覆性の点でＬＰ−ＣＶＤ法に大き
く劣る。

【００１２】しかし、通常のＳｉＨ₂ Ｃｌ₂ （ＤＣＳ）
とＮＨ₃ を原料ガスとして用いるＬＰ−ＣＶＤ法では、
７００℃以上の高温熱工程を必要とする。このため、こ
れ以前に形成する配線材料はＡｌなどの低融点の材料で
は無く、Ｗ等の高融点の材料が必要とされる。

【００１３】さらに、７００℃以上の高温熱工程におい
ては、図６に示すように、バリアメタル膜９４で第１の
配線８１を構成する金属と不純物拡散層９０との反応を
防止することができないため、不純物拡散層９０と第１
の配線８１との間のコンタクト抵抗上昇や、リーク電流
増大などの問題が生じる。なお、図６において、９１は
シリコン基板、９２は素子分離絶縁膜（ＳＴＩ）、９３
は層間絶縁膜、９４はバリアメタル膜をそれぞれ示して
いる。

【００１４】これらの問題を解決するために、原料ガス
としてＳｉ₂ Ｃｌ₆ （ＨＣＤ）を用いることが提案され
ている。このガス系を用いれば、６５０℃以下の成膜温
度でも、シリコン窒化膜を堆積することができる。

【００１５】しかし、原料ガスとしてＨＣＤを用いてＬ
Ｐ−ＣＶＤ法により形成したシリコン窒化膜は、ＬＳＩ
の製造工程において多用されるＨＦを含む液（ＨＦ溶
液）によるエッチングレートが速い。

【００１６】そのため、例えば図５（ｃ）の工程後に行
う、ＨＦ溶液による自然酸化膜の除去工程において、シ
リコン窒化膜８４，８５がエッチングされ、シリコン窒
化膜８４，８５の薄膜化もしくは消滅が生じる。その結
果、第３の配線・プラグ８９と第２の配線８３との間の
絶縁を保つことが困難になるという問題が生じる。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来のＳ
ＡＣプロセスにおいては、段差被覆性、成膜温度の観点
から、配線を覆うシリコン窒化膜の形成方法として、原
料ガスとしてＨＣＤを用いたＬＰ−ＣＶＤ法が採用され
ている。

【００１８】この種の方法で形成されたシリコン窒化膜
は、自然酸化膜の除去に用いるＨＦ溶液によるエッチン
グレートが速い。そのため、側壁絶縁膜としてのシリコ
ン窒化膜が露出した状態で、自然酸化膜の除去を行う工
程で、シリコン窒化膜の薄膜化もしくは消滅が生じる。
その結果、第１の配線と第３の配線とを繋げるプラグ
と、第２の配線との間の絶縁を保つことが困難になると
いう問題が生じている。

【００１９】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、ＨＦによる薄膜化や消
滅を防止できる、シリコン窒化膜からなる絶縁部材を備
えた半導体装置およびその製造方法を提供することにあ
る。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば下
記の通りである。

【００２１】すなわち、上記目的を達成するために、本
発明に係る半導体装置は、基板と、前記基板上に形成さ
れ、側面の少なくとも一部が露出し、シリコン窒化膜か
らなる部材であって、該部材を前記側面を含む表面層と
該表面層よりも深い層との二つに分けた場合、前記表面
層における窒素の体積密度が深さ方向に分布を有し、か
つ前記表面層よりも深い層における窒素の体積密度が深
さ方向に実質的に一定であり、かつ前記表面層における
窒素の体積密度から、前記表面層よりも深い層における
窒素の体積密度を引いて得られる、前記表面層における
窒素の体積密度分布を、前記表面層の深さ方向に積分し
て得られる前記表面層の面密度が、１×１０¹⁴ｃｍ^-2以
上５×１０¹⁵ｃｍ^-2以下である部材とを備えていること
を特徴とする。

【００２２】本発明によれば、シリコン酸化膜からなる
部材の側面の露出部分の窒素密度を１×１０¹⁴ｃｍ^-2以
上５×１０¹⁵ｃｍ^-2以下に設定することにより、上記露
出分におけるＨＦによるエッチング耐性を高くでき、こ
れによりＨＦによる薄膜化や消滅を防止できる、シリコ
ン窒化膜からなる部材を備えた半導体装置およびその製
造方法を実現できるようになる。

【００２３】本発明の上記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記載および添付図面によって明ら
かになるであろう。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態（以下、実施形態という）を説明する。

【００２５】（第１の実施形態）ＨＣＤをシリコンのソ
ースとして６２５℃のＬＰ−ＣＶＤ法で堆積したシリコ
ン窒化膜を、ＨＦを０．２５％含む液でウエットエッチ
ングした場合、シリコン窒化膜のエッチングレートは、
堆積直後では熱酸化で形成されたシリコン酸化膜のそれ
とほぼ等しく、また９００℃、２０秒のＮ₂ 中ＲＴＡを
行った後でも熱酸化膜に対するエッチングレート比は、
０．４５倍程度である。

【００２６】しかしながら、発明者等の実験によれば、
上記シリコン窒化膜に所定量の窒素を導入することによ
り、エッチングレートを十分に低下させることが可能で
あることが明らかになった。

【００２７】図１は、ＨＣＤとＮＨ₃ ガスを用いて６２
５℃のＬＰ−ＣＶＤ法で堆積したシリコン窒化膜に窒素
イオンを注入し、９００℃、２０秒のＮ₂ 中ＲＴＡを施
して得られたサンプルを０．２５％ＨＦ水溶液でエッチ
ングした場合の、窒素イオンのドーズ量とシリコン窒化
膜のエッチングレートとの関係を示す図である。参考の
ため、図１には、窒素イオンを導入していないシリコン
窒化膜のエッチングレートも載せてある。

【００２８】図１から分かるように、面密度で１×１０
¹⁴以上５×１０¹⁵ｃｍ^-2以下の窒素濃度になるように窒
素イオンを注入すると、エッチングレートは遅くなる。
１×１０¹⁶ｃｍ^-2の窒素濃度でエッチングレートは逆に
早くなっているが、これは物理的なストレスによりシリ
コン窒化膜の構造が乱されたためと解釈される。

【００２９】しかし、イオン注入法を用いた場合、窒素
イオンの指向性が極めて高いため、シリコン窒化膜の側
面には窒素を効率よく導入することができない。また、
シリコン窒化膜に物理的なダメージを与えやすい。側壁
部分に効率よく窒素を導入するためには、指向性の低い
窒素を含む粒子を用いることが必要である。

【００３０】このような指向性の低い窒素を含む粒子を
用い、シリコン窒化膜の側面表面に窒素を効率よく導入
する方法として、窒素を含むプラズマを用いる方法が考
えられる。

【００３１】例えば、図５（ａ）〜図５（ｄ）に示した
のと同様の方法で、接続孔８８を開口した後、図２に示
すように、例えば、１００ｍＴｏｒｒ程度の圧力下でＮ
₂ またはＮＨ₃ などの窒素を含むガスに５００Ｗ程度の
高周波を印加して発生させた窒素を含むプラズマ１中
に、シリコン窒化膜８５が形成された基板を曝する。

【００３２】これにより、シリコン窒化膜８５の露出し
た側面には、イオン注入では困難である、窒素濃度が１
×１０¹⁴〜５×１０¹⁵ｃｍ^-2という高濃度窒素層２を形
成することができる。高濃度窒素層２はシリコン窒化膜
８５の露出した上面にも形成される。また、図におい
て、３は上記プラズマ処理によりシリコン酸化膜８２の
上面表面および側壁表面（接続孔側面）に形成された高
濃度窒素層３（表面層）を示している。

【００３３】高濃度窒素層２よりも下の部分のシリコン
窒化膜８５の深さ方向の窒素濃度（ｃｍ^-3）はほぼ一定
となりる。何故なら、高濃度窒素層２よりも下の部分の
シリコン窒化膜８５には、プラズマドーピングによる窒
素添加がほとんど無く、シリコン窒化膜本来が持ってい
る窒素しか実質的に無いからである。

【００３４】また、高濃度窒素層２よりも下の部分のシ
リコン窒化膜８５には、プラズマドーピングによる窒素
添加がほとんどないことから、高濃度窒素層２よりも下
の部分のシリコン窒化膜８５の窒素濃度（ｃｍ^-3）は、
高濃度窒素層２のそれよりも低くなる。

【００３５】すなわち、本実施形態の方法を用いると、
高濃度窒素層２が形成されたシリコン窒化膜８５（シリ
コン窒化膜からなる部材）を高濃度窒素層２とそれより
も深い層との二つに分けた場合、高濃度窒素層２におけ
る窒素の体積密度が深さ方向に分布を有し、かつ高濃度
窒素層２よりも深い層における窒素の体積密度が深さ方
向に実質的に一定であり、かつ高濃度窒素層２における
窒素の体積密度から、高濃度窒素層２よりも深い層にお
ける窒素の体積密度を引いて得られる、高濃度窒素層２
における窒素の体積密度分布を、高濃度窒素層２の深さ
方向に積分して得られる高濃度窒素層２の面密度が、１
×１０¹⁴ｃｍ^-2以上５×１０¹⁵ｃｍ^-2以下となることが
分かった。

【００３６】高濃度窒素層２を形成した後、必要に応じ
て６００℃程度の比較的低い温度で３０分〜６０分程度
の加熱を行うか、あるいは８００℃程度の温度で２０〜
３０秒程度の短時間の加熱を行うことで、更に効率よく
窒素を導入することができるようになる。

【００３７】かくして本実施形態によれば、窒素プラズ
マ処理によりシリコン窒化膜８５の露出面に高濃度窒素
層２を形成することにより、例えば自然酸化膜等の除去
を目的とする洗浄を行うために、ＨＦを用いたウエット
エッチングを行っても、第２の配線８３の側壁を覆うシ
リコン窒化膜８５の薄膜化を防止でき、第３の配線・プ
ラグ８９と第２の配線８３との間の絶縁を保つことがで
きるようになる。

【００３８】（第２の実施形態）図３および図４は、本
発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造工程を示
す断面図である。

【００３９】まず、図３（ａ）に示すように、シリコン
基板２１上にＳｉＯ₂ などからなる厚さ５ｎｍ程度のゲ
ート絶縁膜２２、シリコンまたはシリコンゲルマニウム
からなる厚さ７０ｎｍの半導体膜にＢ、Ａｓ、Ｐ等の導
電性不純物を１×１０²⁰ｃｍ ^-3以上添加してなる低抵抗
の半導体膜２３、厚さ５ｎｍ程度の薄いＷ窒化膜２４、
Ｗ膜２５、厚さ２００ｎｍ程度のシリコン窒化膜２６を
順次形成し、その後シリコン窒化膜２６上にゲートパタ
ーンを有するフォトレジストパターン２７を形成する。
シリコン基板２１の代わりに、ＳＯＩ基板や、シリコン
ゲルマを含む基板を用いても良い。半導体膜２３の結晶
構造は例えば多結晶である。

【００４０】次に、図３（ｂ）に示すように、フォトレ
ジストパターン２７をマスクにしてしシリコン窒化膜２
６をＲＩＥ法にてエッチングし、フォトレジストパター
ン２７のパターンをシリコン窒化膜２６に転写する。こ
の結果、シリコン窒化膜２６からなるハードマスクが得
られる。

【００４１】次に、図３（ｃ）に示すように、フォトレ
ジストパターン２７を剥離した後、１００ｍＴｏｒｒ程
度の圧力下でＮ₂ またはＮＨ₃ などの窒素を含むガスに
５００Ｗ程度の高周波を印加して発生させた窒素を含む
プラズマ中に、シリコン窒化膜２６が形成されたシリコ
ン基板２１を曝し、シリコン窒化膜２６の表面に面密度
で１×１０¹⁴〜５×１０¹⁵ｃｍ^-2の窒素濃度を有する高
濃度窒素層２８を形成する。高濃度窒素層２８が形成さ
れていない部分のシリコン窒化膜２６の窒素濃度は１×
１０¹⁴よりも低い値となる。

【００４２】このとき、同時にＷ膜２５の表面にも高濃
度窒素層２９が形成されるが、高濃度窒素層２９はこの
後行われるＲＩＥ等の工程に影響を与えずに同工程時に
除去される。

【００４３】高濃度窒素層２８，２９の形成後、必要に
応じて、６００℃程度の比較的低い温度で３０分〜６０
分程度の加熱を行うか、あるいは８００℃程度の温度で
２０〜３０秒程度の短時間の加熱を行うことで、更に効
率よく窒素を導入することができる。

【００４４】次に、図３（ｄ）に示すように、表面に高
濃度窒素層２８が形成されたシリコン窒化膜２６（ハー
ドマスク）をマスクにして、Ｗ膜２５、Ｗ窒化膜２４お
よび半導体膜２３をＲＩＥ法によりエッチングし、Ｗ膜
２５、Ｗ窒化膜２４および半導体膜２３からなるゲート
電極３０を形成する。このとき、Ｗ膜２５の表面に形成
された高濃度窒素層２９は除去される。

【００４５】次に、例えば特開昭５９−１３２１３６に
開示されている方法を用いて、Ｈ₂とＨ₂ Ｏの混合雰囲
気中で８００℃程度の加熱処理を行い、図３（ｅ）に示
すように、Ｗ膜２５およびＷ窒化膜２４を酸化せずに半
導体膜２３の側面（ゲート側壁）を酸化し、酸化膜３１
を形成する。このようにゲート側壁を酸化し、ゲート絶
縁膜２２に接する部分の酸化膜厚を厚くすることによ
り、ゲート絶縁膜２２の信頼性を向上することができ
る。

【００４６】次に、図４（ｆ）に示すように、ゲート電
極３０等をマスクにして不純物イオンを基板表面に注入
し、ソース・ドレインエクステンションを構成する不純
物拡散層３２を自己整合的に形成する。

【００４７】図３（ｃ）から図４（ｆ）に至る全ての工
程において、ＨＦを含む溶液でウェットエッチングある
いはウェットクリーニングを行っても、高濃度窒素層２
９が形成されているので、ハードマスク２６の厚さや幅
が減ることは無い。

【００４８】次に、図４（ｇ）に示すように、ゲート電
極３０等を含むゲート部を覆うように厚さ５０ｎｍ程度
のシリコン窒化膜３３を全面に堆積する。

【００４９】次に、図４（ｈ）に示すように、シリコン
窒化膜３３の全面をＲＩＥ法にてエッチングし、ゲート
電極３０およびシリコン窒化膜２６の側壁にシリコン窒
化膜３３を選択的に残置させる。このとき、シリコン窒
化膜（ハードマスク）２６の上面に形成された高濃度窒
素層２８は除去される。

【００５０】次に、図４（ｉ）に示すように、１００ｍ
Ｔｏｒｒ程度の圧力下でＮ₂ またはＮＨ₃ などの窒素を
含むガスに５００Ｗ程度の高周波を印加して発生させた
窒素を含むプラズマに曝し、シリコン窒化膜（ゲート側
壁絶縁膜）３３およびシリコン窒化膜２６（ハードマス
ク）の表面に面密度で１×１０¹⁴〜５×１０¹⁵ｃｍ^-2の
窒素濃度を有する高濃度窒素層３４を形成する。

【００５１】高濃度窒素層３４の形成後、必要に応じ
て、後６００℃程度の比較的低い温度で３０分〜６０分
程度の加熱を行うか、あるいは８００℃程度の温度で２
０秒〜３０秒程度の短時間の加熱を行うことで、更に効
率よく窒素を導入することができる。

【００５２】この後、ＨＦを含む溶液によるウェットエ
ッチングあるいはウェットクリーニングを行う工程が続
くが、シリコン窒化膜（ゲート側壁絶縁膜）３５および
シリコン窒化膜（ハードマスク）２６はそれらの表面に
形成された高濃度窒素層３４によって薄膜化や消滅が防
止され、その結果としてゲート電極３０と次工程で形成
するソース／ドレイン電極との絶縁を保つことができる
ようになる。

【００５３】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。例えば、上記実施形態では、ＳＡＣプ
ロセスやゲートプロセス中に使用するシリコン窒化膜の
場合について説明したが、他のプロセス中に使用するシ
リコン窒化膜に対しても本発明は適用可能である。ま
た、シリコン窒化膜の成膜温度は、７００℃以下の低温
であることが好ましい。このような低温の成膜温度は、
原料ガスとしてＨＣＤを用いたＬＰ−ＣＶＤ法を用いる
ことにより容易に実現できる。

【００５４】また、上記実施形態では、シリコン窒化膜
からなる絶縁部材の露出した側面に所定量の窒素を導入
する方法として、窒素を含むプラズマ中に曝す方法、す
なわち窒素の運動量分布が異方的にならないような環境
下に、シリコン窒化膜からなる絶縁部材を曝したが、他
の方法を用いて導入して良い。例えば斜めイオン注入を
用いた方法が可能である。

【００５５】さらに、上記実施形態には種々の段階の発
明が含まれており、開示される複数の構成要件における
適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例
えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成
要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄
で述べた課題を解決できる場合には、この構成要件が削
除された構成が発明として抽出され得る。

【００５６】その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で、種々変形して実施できる。

【００５７】

【発明の効果】以上詳説したように本発明によれば、Ｈ
Ｆによる薄膜化や消滅を防止できる、シリコン窒化膜か
らなる絶縁部材を備えた半導体装置およびその製造方法
を実現できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＨＣＤとＮＨ₃ ガスを用いてＬＰ−ＣＶＤ法で
堆積したシリコン窒化膜に窒素イオンを注入し、ＲＴＡ
を施して得られたサンプルをＨＦ水溶液でエッチングし
た場合の窒素イオンのドーズ量とエッチングレートとの
関係を示す図

【図２】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製
造工程を示す断面図

【図３】本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製
造工程を示す断面図

【図４】図３に続く同半導体装置の製造工程を示す断面
図

【図５】従来のＳＡＣプロセスを示す断面図

【図６】従来の問題点を説明するための断面図

【符号の説明】

１…窒素を含むプラズマ ２，３…高濃度窒素層 ２１…シリコン基板 ２２…ゲート絶縁膜 ２３…低抵抗の半導体膜 ２４…Ｗ窒化膜 ２５…Ｗ膜 ２６…シリコン窒化膜（ハードマスク） ２７…フォトレジストパターン ２８，２９…高濃度窒素層 ３０…ゲート電極 ３１…酸化膜 ３２…不純物拡散層 ３３…シリコン窒化膜（ゲート側壁絶縁膜） ３４…高濃度窒素層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/3205 Ｈ０１Ｌ 29/78 ３０１Ｐ 21/336 21/90 Ｐ 29/78 21/88 Ｑ 29/78 ３０１Ｙ (71)出願人 596068419 ウィンボンド エレクトロニクス コープ Ｗｉｎｂｏｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏｒｐ. 台湾 シンチュ市 サイエンス ベイスド インダストリアル パーク クリエイシ ョン ロード ＩＩＩ ４番 Ｎｏ．４，Ｃｒｅａｔｉｏｎ ＲｏａｄＩ ＩＩ，Ｓｃｉｅｎｃｅ−Ｂａｓｅｄ Ｉｎ ｄｕｓｔｒｉａｌ Ｐａｒｋ，Ｈｓｉｎｃ ｈｕ Ｃｉｔｙ，Ｔａｉｗａｎ，Ｒ．Ｏ. Ｃ. (72)発明者 赤坂 泰志 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 周 保華 台湾新竹科学工業園区300研新三路４号 (72)発明者 中西 俊郎 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 須黒 恭一 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 Ｆターム(参考） 4M104 AA01 AA03 AA09 BB00 BB01 CC05 DD02 DD09 DD16 DD17 DD55 DD65 DD71 DD78 DD80 DD89 EE05 EE09 EE17 FF14 5F033 GG00 GG01 HH03 HH04 HH19 HH34 LL04 MM07 MM15 NN37 QQ08 QQ09 QQ10 QQ13 QQ19 QQ28 QQ37 QQ58 QQ60 QQ64 QQ73 QQ74 QQ76 QQ82 QQ90 RR04 RR06 SS13 TT08 VV06 WW04 5F058 BA08 BA20 BC08 BF04 BF24 BF30 BH16 BJ04 5F140 AC36 BA01 BA05 BF04 BF20 BF21 BF27 BG09 BG12 BG14 BG22 BG26 BG31 BG38 BG39 BG48 BG49 BG51 BG53 BG56 BG57 BH14 BH15 BK27

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板と、前記基板上に形成され、側面の少なくとも一部
   が露出し、シリコン窒化膜からなる部材であって、該部
   材を前記側面を含む表面層と該表面層よりも深い層との
   二つに分けた場合、 前記表面層における窒素の体積密度が深さ方向に分布を
   有し、かつ前記表面層よりも深い層における窒素の体積
   密度が深さ方向に実質的に一定であり、かつ前記表面層
   における窒素の体積密度から、前記表面層よりも深い層
   における窒素の体積密度を引いて得られる、前記表面層
   における窒素の体積密度分布を、前記表面層の深さ方向
   に積分して得られる前記表面層の面密度が、１×１０¹⁴
   ｃｍ^-2以上５×１０¹⁵ｃｍ^-2以下である部材とを具備し
   てなることを特徴とする半導体装置。
2. 【請求項２】前記部材は、電極の側壁に形成されたシリ
   コン窒化膜からなる部材、またはシリコン窒化膜からな
   るマスクであることを特徴とする請求項１に記載の半導
   体装置。
3. 【請求項３】基板上にシリコン窒化膜を形成する工程
   と、 前記シリコン窒化膜をエッチングし、側面の少なくとも
   一部が露出した、前記シリコン窒化膜からなる部材を形
   成する工程と、 前記部材の露出した側面に所定量の窒素を導入する工程
   と、 前記部材を含む領域上の酸化膜を除去する工程とを有す
   ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. 【請求項４】前記所定量は、１×１０¹⁴ｃｍ^-2以上５×
   １０¹⁵ｃｍ^-2以下であることを特徴とする請求項３に記
   載の半導体装置の製造方法。
5. 【請求項５】前記基板上に前記シリコン窒化膜を形成す
   る工程において、前記シリコン窒化膜の成膜法としてＬ
   Ｐ−ＣＶＤ法を用いることを特徴とする請求項３または
   ４に記載の半導体装置の製造方法。
6. 【請求項６】前記基板上に前記シリコン窒化膜を形成す
   る工程において、シリコン原料としてヘキサクロロジシ
   ランを含むものを用いることを特徴とする請求項５に記
   載の半導体装置の製造方法。
7. 【請求項７】前記部材の露出した側面に所定量の窒素を
   導入する工程において、前記部材が形成された前記基板
   を窒素を含むプラズマに曝すことを特徴とする請求項３
   ないし６のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方
   法。
8. 【請求項８】前記部材を含む領域上の酸化膜を除去する
   工程において、前記部材が形成された前記基板をＨＦを
   含む液中に浸すか、またはＨＦを含む雰囲気に曝すこと
   を特徴とする請求項３ないし７のいずれか１項に記載の
   半導体装置の製造方法。
9. 【請求項９】前記部材は、ゲート電極の側壁に形成され
   たシリコン窒化膜からなるスペーサ、またはシリコン窒
   化膜からなるマスクであることを特徴とする請求項３な
   いし８のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。