JPH05145068A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents
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- JPH05145068A JPH05145068A JP30577791A JP30577791A JPH05145068A JP H05145068 A JPH05145068 A JP H05145068A JP 30577791 A JP30577791 A JP 30577791A JP 30577791 A JP30577791 A JP 30577791A JP H05145068 A JPH05145068 A JP H05145068A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、MIS(Metal Insu
latorSemiconductor )構造部分を有する半導体装置を
製造する方法に関し、特に、MIS構造部分の形成工程
に特徴を有する半導体装置の製造方法に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION This invention is applied to MIS (Metal Insu
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device having a lator semiconductor) structure portion, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor device characterized by the step of forming a MIS structure portion.
【0002】[0002]
【従来の技術】MIS電界効果トランジスタ(以下、
「MISFET」と略称することもある。)、MISダ
イオード、EPROM(Electrically Programmable RO
M )、E2 PROM(Electrically Erasable Programm
able ROM)などの半導体装置は、半導体−絶縁膜−金属
を積層した構造部分(以下、「MIS構造部分」と称す
る。)を有している。2. Description of the Related Art MIS field effect transistors (hereinafter
It may also be abbreviated as “MISFET”. ), MIS diode, EPROM (Electrically Programmable RO)
M), E 2 PROM (Electrically Erasable Programm
A semiconductor device such as an able ROM) has a structure portion (hereinafter referred to as “MIS structure portion”) in which a semiconductor, an insulating film, and a metal are laminated.
【0003】このような半導体装置のMIS構造部分の
絶縁膜としては、一般に、シリコン基板を熱酸化するこ
とにより形成したシリコン酸化膜(SiO2)が用いら
れている。しかし、この種の半導体装置の微細化に伴い
絶縁膜の薄膜化が必要になり、シリコン酸化膜に代わる
絶縁膜として、例えばこの出願の出願人に係る文献a
(IEEE(アイイーイーイー)IEDM Tech.
Dig.(アイディーイーエム テクニカル ダイジェ
スト),(1990),pp.425−428)に開示
されているような、酸窒化絶縁膜が提案されている。A silicon oxide film (SiO 2 ) formed by thermally oxidizing a silicon substrate is generally used as an insulating film in the MIS structure portion of such a semiconductor device. However, with the miniaturization of this type of semiconductor device, it is necessary to reduce the thickness of the insulating film, and as an insulating film that replaces the silicon oxide film, for example, the document a relating to the applicant of the present application can be used.
(IEEE (IE) IEDM Tech.
Dig. (IDM Technical Digest), (1990), pp. 425-428), an oxynitride insulating film has been proposed.
【0004】この文献aには、シリコン基板を酸素雰囲
気で赤外線ランプで加熱(いわゆるRTP(Rapid Ther
mal Process )して基板表面にシリコン酸化膜を形成
し、その後この基板をN2 O雰囲気でさらに加熱して酸
窒化絶縁膜を形成する点並びに、この膜の評価結果及び
この膜でゲート絶縁膜を構成したMOS(Metal Oxide S
emiconductor)FETの評価結果が開示されている。そ
して、酸窒化絶縁膜は電気的なストレスに対する信頼性
がシリコン酸化膜より優れることが示されている。In this document a, a silicon substrate is heated by an infrared lamp in an oxygen atmosphere (so-called RTP (Rapid Ther.
mal process) to form a silicon oxide film on the surface of the substrate, and then further heat the substrate in an N 2 O atmosphere to form an oxynitride insulating film, and the evaluation results of this film and the gate insulating film. MOS (Metal Oxide S
EMI) FET evaluation results are disclosed. It has been shown that the oxynitride insulating film is superior to the silicon oxide film in reliability against electric stress.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記文
献aに開示の酸窒化絶縁膜の形成方法では、シリコン基
板を予め熱酸化しその後窒化するというように、シリコ
ン基板を熱酸化する工程が必要であった。However, the method of forming an oxynitride insulating film disclosed in the above document a requires a step of thermally oxidizing the silicon substrate, such as previously thermally oxidizing the silicon substrate and then nitriding the silicon substrate. there were.
【0006】半導体装置の製造歩留りの向上やコスト低
減を図るには工程数の低減が有効であり、また半導体装
置の品質向上を図るにも工程数の低減は一般に有効であ
ることを考えると、工程数低減が望まれる。Considering that reduction of the number of steps is effective for improving the manufacturing yield of semiconductor devices and cost reduction, and reduction of the number of steps is generally effective for improving the quality of semiconductor devices, It is desired to reduce the number of steps.
【0007】この発明はこのような点に鑑みなされたも
のであり、従ってこの発明の目的は、MIS構造部分の
絶縁膜として酸窒化絶縁膜を用いている半導体装置を形
成する際に当該絶縁膜の形成工程の簡単化を図ることに
ある。The present invention has been made in view of the above points, and therefore an object of the present invention is to form a semiconductor device using an oxynitride insulating film as an insulating film of a MIS structure portion when the insulating film is formed. It is intended to simplify the forming process of the.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】この目的の達成を図るた
め、この出願に係る発明者は種々の研究を重ねた。その
結果、文献b(「電子材料シリーズVLSIの薄膜技
術」(昭和61年9月),丸善(株),pp.163〜
165)に開示されている技術を応用することにより上
記目的の達成が可能ではないかと考えた。この技術と
は、高融点金属膜及びシリコンが共存する系で高融点金
属は酸化しないでシリコンのみを選択的に酸化しようと
する技術であった。以下、図2を参照して具体的に説明
する。In order to achieve this object, the inventor of this application has conducted various studies. As a result, Document b ("Electronic Material Series VLSI Thin Film Technology" (September 1986), Maruzen Co., pp.163-).
It was thought that the above object could be achieved by applying the technology disclosed in 165). This technique was a technique in which a refractory metal is not oxidized and only silicon is selectively oxidized in a system in which a refractory metal film and silicon coexist. Hereinafter, a specific description will be given with reference to FIG.
【0009】図2は、水蒸気を含む水素雰囲気中での、
タングステン(W)とシリコン(Si)との熱平衡曲線
である。上記文献bより引用したものである。図2中の
(a)はWの反応すなわちW+3H2 O=WO3 +3H
2 の熱平衡を表わし、(b)はSiの反応すなわちSi
+2H2 O=SiO2 +2H2 の熱平衡を表わしてい
る。FIG. 2 shows that in a hydrogen atmosphere containing water vapor,
It is a thermal equilibrium curve of tungsten (W) and silicon (Si). It is quoted from the above-mentioned document b. (A) in FIG. 2 is a reaction of W, that is, W + 3H 2 O = WO 3 + 3H.
2 represents the thermal equilibrium of 2 and (b) is the reaction of Si, that is, Si
It represents the thermal equilibrium of + 2H 2 O = SiO 2 + 2H 2 .
【0010】図2に示した特性図は、水蒸気を含む水素
雰囲気の温度及び水分量の条件が図2に示した各曲線
(a)、(b)より上側の条件では上述したWの反応及
びSiの反応はそれぞれ対応する反応式の右辺方向に進
むことを示している。このことは、図2の曲線(a)及
び(b)で挟まれた範囲(図2中斜線を付した領域)で
は、Siは酸化されるがWは還元反応が強く酸化されな
いので、Siの選択酸化が可能になることを意味してい
る。The characteristic diagram shown in FIG. 2 shows that when the conditions of the temperature and the water content of the hydrogen atmosphere containing water vapor are above the curves (a) and (b) shown in FIG. It is shown that the reaction of Si proceeds in the right side direction of the corresponding reaction equation. This means that Si is oxidized in the range sandwiched by the curves (a) and (b) in FIG. 2 (the shaded area in FIG. 2), but W is not strongly oxidized in the reduction reaction. This means that selective oxidation is possible.
【0011】しかし、このままではタングステン酸化膜
の還元とシリコン酸化膜の形成とが行なわれるのみで窒
化は行なわれないのでこの発明の目的は達成されない。However, as it is, the reduction of the tungsten oxide film and the formation of the silicon oxide film are performed, and the nitriding is not performed, so that the object of the present invention is not achieved.
【0012】そこで、この出願に係る発明者は、WO3
やMoO3 などの金属酸化膜をシリコン基板に接しさせ
この状態で窒素を含む還元性雰囲気で熱処理をすれば、
例えばWO3 を用いた場合であれば、2WO3 +3Si
→2W+3SiO2 の反応と共にSiO2 膜の窒化が起
こり、このWO3 と接しているシリコン基板にMIS構
造部分の絶縁膜として用い得る酸窒化絶縁膜が形成され
るのではないかと考えた。[0012] Therefore, the inventor of this application is WO 3
If a metal oxide film such as MoO 3 or MoO 3 is brought into contact with the silicon substrate and heat treatment is performed in this state in a reducing atmosphere containing nitrogen,
For example, in the case of using a WO 3, 2WO 3 + 3Si
→ It was thought that the nitridation of the SiO 2 film would occur along with the reaction of 2W + 3SiO 2 , and an oxynitride insulating film that could be used as an insulating film of the MIS structure portion would be formed on the silicon substrate in contact with this WO 3 .
【0013】従ってこの発明によれば、シリコン基板に
酸窒化絶縁膜及び金属膜をこの順に積層した構造部分を
有する半導体装置を製造するに当たり、前述の構造部分
の形成を、シリコン基板の当該構造部分形成予定領域上
に金属酸化膜を形成する工程と、該金属酸化膜形成済み
のシリコン基板を窒素を含む還元性雰囲気中で熱処理す
る工程とを含む工程で行なうことを特徴とする。Therefore, according to the present invention, in manufacturing a semiconductor device having a structure portion in which an oxynitride insulating film and a metal film are laminated in this order on a silicon substrate, formation of the above-mentioned structure portion is performed by forming the structure portion of the silicon substrate. It is characterized in that it is performed in a step including a step of forming a metal oxide film on the formation planned region and a step of heat-treating the silicon substrate on which the metal oxide film has been formed in a reducing atmosphere containing nitrogen.
【0014】また、この発明の実施に当たり、前述の金
属酸化膜としてタングステン酸化膜またはモリブデン酸
化膜を用い、前述の窒素を含む還元性雰囲気は、N2 O
(一酸化二窒素)ガスまたはNH3 (アンモニア)ガス
を水素雰囲気に導入することにより形成するのが好適で
ある。In implementing the present invention, a tungsten oxide film or a molybdenum oxide film is used as the metal oxide film, and the reducing atmosphere containing nitrogen is N 2 O.
It is preferably formed by introducing (dinitrogen monoxide) gas or NH 3 (ammonia) gas into a hydrogen atmosphere.
【0015】なお、この発明でいうシリコン基板とは、
シリコン基板そのもの、シリコン基板上にシリコン層や
ポリシリコン層などのエピタキシャル層が形成されたも
の、さらにはシリコン以外の元素を含むシリコン系エピ
タキシャル層(例えばSi−Ge層)が形成されたもの
などをいうものとする。The silicon substrate referred to in the present invention is
The silicon substrate itself, the one in which an epitaxial layer such as a silicon layer or a polysilicon layer is formed on the silicon substrate, and the one in which a silicon-based epitaxial layer (for example, a Si-Ge layer) containing an element other than silicon is formed. I will say.
【0016】[0016]
【作用】この発明によれば、シリコン基板のMIS構造
部分形成予定領域に金属酸化膜が直接接する。そしてこ
の状態でこの構造体が窒素を含む還元性雰囲気中で熱処
理されるので、金属酸化膜から酸素がH2 O又はOHの
形でシリコン基板側に供給されシリコン基板の金属酸化
膜と接していた部分にシリコン酸化膜が形成される。さ
らに、このようなシリコン酸化膜形成と平行してシリコ
ン基板の金属酸化膜と接している部分に還元性雰囲気中
の窒素が作用しこの部分に酸窒化絶縁膜が形成される。
上記文献aの例えばFig.1(b),(c)に記載の
SIMS(二次イオン質量分析)の結果によれば、窒素
はシリコン基板とシリコン酸化膜との界面に偏在するこ
とからも、上記シリコン酸化膜の窒化は生じると考えら
れる。このようにして形成された酸窒化絶縁膜は当該M
IS構造部分の絶縁膜になる。また、このシリコン酸化
膜が形成される際に金属酸化膜が還元されて得られる金
属はそのままMIS構造部分の金属、つまりMOSFE
Tであればゲート電極、MOSダイオードであれば電極
ゲート電極とできる。この結果、MIS構造部分の金属
及び酸窒化絶縁膜がセルフアラインで形成される。According to the present invention, the metal oxide film is in direct contact with the region for forming the MIS structure portion of the silicon substrate. Then, in this state, since the structure is heat-treated in a reducing atmosphere containing nitrogen, oxygen is supplied from the metal oxide film to the silicon substrate side in the form of H 2 O or OH and is in contact with the metal oxide film of the silicon substrate. A silicon oxide film is formed on the exposed portion. Further, in parallel with the formation of such a silicon oxide film, nitrogen in the reducing atmosphere acts on a portion of the silicon substrate which is in contact with the metal oxide film, and an oxynitride insulating film is formed on this portion.
For example, FIG. According to the results of SIMS (Secondary Ion Mass Spectroscopy) described in 1 (b) and (c), nitrogen is unevenly distributed at the interface between the silicon substrate and the silicon oxide film. It is thought to occur. The oxynitride insulating film thus formed is
It becomes the insulating film of the IS structure part. Further, the metal obtained by reducing the metal oxide film when the silicon oxide film is formed is the metal of the MIS structure portion, that is, the MOSFE.
If it is T, it can be a gate electrode, and if it is a MOS diode, it can be an electrode gate electrode. As a result, the metal and oxynitride insulating film in the MIS structure portion are formed in self alignment.
【0017】[0017]
【実施例】以下、図面を参照してこの発明の半導体装置
の製造方法の実施例について説明する。ここでは、MO
SFETやMOSダイオードのMIS構造部分を形成す
る場合にこの発明の方法を適用した例を示す。図1
(A)〜(D)はその説明に供する工程図であり、試料
をシリコン基板の厚み方向に切った断面により示した工
程図である。なお、これらの各図は、この発明を理解で
きる程度に各構成成分の形状、大きさ及び配置関係を概
略的に示してあるにすぎない。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT An embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention will be described below with reference to the drawings. Here, MO
An example in which the method of the present invention is applied when forming the MIS structure portion of an SFET or a MOS diode will be shown. Figure 1
(A)-(D) is a process drawing used for the description, and is a process drawing shown by a cross section of the sample cut in the thickness direction of the silicon substrate. It should be noted that each of these drawings merely schematically shows the shape, size, and arrangement relationship of each component so that the present invention can be understood.
【0018】先ずシリコン基板11を用意する(図1
(A))。なお、このシリコン基板11には通常素子間
分離用の絶縁膜(図示せず)が例えばLOCOS法によ
り形成される。また、MOSFETを形成する場合であ
れば、この基板11のチャネル形成予定領域にしきい値
電圧制御のための不純物導入がなされる。First, a silicon substrate 11 is prepared (see FIG. 1).
(A)). An insulating film (not shown) for element isolation is usually formed on the silicon substrate 11 by, for example, the LOCOS method. Further, in the case of forming a MOSFET, impurities are introduced into the channel formation planned region of the substrate 11 for controlling the threshold voltage.
【0019】次に、このシリコン基板11のMIS構造
部分形成予定領域上に金属酸化膜13としてこの場合タ
ングステン酸化膜(例えばWO3 )を所定の膜厚に形成
する(図1(B))。ここで、MIS構造部分形成予定
領域とはMOSFETであればゲート電極形成領域、M
OSダイオードであれば金属電極形成領域であるので、
このタングステン酸化膜13の平面形状は、例えばMO
SFETのゲート電極相当の形状、MOSダイオードの
電極相当の形状となる。また、このタングステン酸化膜
13の化学量論比及び膜厚は、シリコン基板11に後に
形成されるシリコン酸化膜の膜厚を決定する一因になる
ので、設計に応じた適正な値にする。ただし、タングス
テン酸化膜13の膜厚があまり厚すぎては窒化が良好に
行なわれなくなると考えられるのでこの膜厚決定に際し
てはこの点も考慮する。Next, a tungsten oxide film (for example, WO 3 ) in this case is formed as a metal oxide film 13 in a predetermined thickness on the MIS structure portion formation planned region of the silicon substrate 11 (FIG. 1B). Here, the MIS structure portion formation planned region is a gate electrode formation region, M
If it is an OS diode, since it is a metal electrode formation region,
The planar shape of the tungsten oxide film 13 is, for example, MO.
The shape corresponds to the gate electrode of the SFET and the shape of the electrode of the MOS diode. Further, the stoichiometric ratio and the film thickness of the tungsten oxide film 13 are one of the factors that determine the film thickness of the silicon oxide film to be formed later on the silicon substrate 11, and therefore are set to appropriate values according to the design. However, if the thickness of the tungsten oxide film 13 is too thick, nitriding may not be performed well, so this point is also taken into consideration when determining the film thickness.
【0020】なお、タングステン酸化膜13は、例え
ば、スパッタ法やCVD法に成膜した後この膜を公知の
フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術で所定形状
にパターニングすることによって形成できる。成膜方法
の具体例としては、タングステン酸化膜で構成したター
ゲットを用いたスパッタッ法、タングステンで構成した
ターゲットを用いかつスパッタガスに酸素ガスを混合し
たスパッタ法、或いは、WF6 ガスと酸素ガスとSiH
4 ガスとを用いたCVD法などを挙げることができる。The tungsten oxide film 13 can be formed, for example, by forming the film by a sputtering method or a CVD method and then patterning this film into a predetermined shape by a known photolithography technique and etching technique. Specific examples of the film forming method include a sputtering method using a target made of a tungsten oxide film, a sputtering method using a target made of tungsten and mixing an oxygen gas with a sputtering gas, or a WF 6 gas and an oxygen gas. SiH
A CVD method using 4 gases and the like can be mentioned.
【0021】次に、タングステン酸化膜13形成済みの
シリコン基板11を窒素を含む還元性雰囲気中で熱処理
する。この実施例ではN2 OガスまたはNH3 ガスを含
む水素雰囲気中で熱処理する。その際の雰囲気及び温度
条件は、金属酸化膜を還元できかつシリコン基板のこの
金属酸化膜と接する部分を選択的に酸化でき(以下、こ
れを「選択酸化」と称する。)然も窒化できるような条
件に設定する。例えば図2に示した曲線(a)と曲線
(b)とに挟まれた領域の条件を満足しかつ窒化が生じ
るような条件とすれば良い。このような条件のうちの雰
囲気条件は、N2 OガスまたはNH3 ガス中に含まれる
酸素(O2 )又は水素(H2 )によって図2の曲線
(a)と曲線(b)とに挟まれた領域で規定される水分
量が得られるようにN2 OガスまたはNH3 ガスの水素
ガスに対する分圧比を適正化することで、形成できる。
ただし、N2 OガスまたはNH3 ガスの分圧が高すぎる
とタングステン酸化膜の還元が良好に行なわれないので
その上限はこれにより決定する。N2 OガスまたはNH
3 ガスの水素ガスに対する好適な分圧比は、用いるN2
OガスまたはNH3 ガスの純度などによっても変わる
が、数%〜10数%程度にすれば良いと考えられる。Next, the silicon substrate 11 on which the tungsten oxide film 13 is formed is heat-treated in a reducing atmosphere containing nitrogen. In this embodiment, the heat treatment is performed in a hydrogen atmosphere containing N 2 O gas or NH 3 gas. Atmosphere and temperature conditions at that time are such that the metal oxide film can be reduced and a portion of the silicon substrate in contact with the metal oxide film can be selectively oxidized (hereinafter, referred to as "selective oxidation") and can be nitrided. Set the conditions. For example, the condition of the region sandwiched between the curve (a) and the curve (b) shown in FIG. 2 may be satisfied and nitriding may occur. Among these conditions, the atmospheric condition is sandwiched between the curve (a) and the curve (b) in FIG. 2 by oxygen (O 2 ) or hydrogen (H 2 ) contained in N 2 O gas or NH 3 gas. It can be formed by optimizing the partial pressure ratio of the N 2 O gas or the NH 3 gas to the hydrogen gas so that the amount of water defined in the defined region can be obtained.
However, if the partial pressure of N 2 O gas or NH 3 gas is too high, the reduction of the tungsten oxide film will not be performed well, so the upper limit is determined by this. N 2 O gas or NH
A suitable partial pressure ratio of 3 gases to hydrogen gas is N 2 used.
Although it varies depending on the purity of the O gas or NH 3 gas, it is considered to be about several percent to several dozen percent.
【0022】このような条件下では、2WO3 +3Si
→2W+3SiO2 の反応が進み、さらにこのSiO2
膜の窒化が進む。これにより、シリコン基板11のタン
グステン酸化膜13と接している部分に酸窒化絶縁膜1
5が形成される。この酸窒化絶縁膜15はMIS構造部
分の絶縁膜となる。一方、タングステン酸化膜13は上
記還元性雰囲気での熱処理において還元されるので、タ
ングステン膜13aになる。このタングステン膜13a
はMOSFETのゲート電極或いはMOSダイオードの
電極となる(図1(C))。ここで、図1(D)は、図
1(C)に示した試料のP部分の断面を拡大して示した
断面図である。酸窒化絶縁膜15においては、窒素原子
はシリコン基板11と酸窒化絶縁膜15との界面近傍に
偏在することから(文献aのFig.1(b),(c)
による。)、この界面近傍に窒素が多くとり込まれた部
分17が形成される。Under such conditions, 2WO 3 + 3Si
→ The reaction of 2W + 3SiO 2 progresses, and further this SiO 2
Nitriding of the film proceeds. As a result, the oxynitride insulating film 1 is formed on the portion of the silicon substrate 11 that is in contact with the tungsten oxide film 13.
5 is formed. The oxynitride insulating film 15 becomes an insulating film in the MIS structure portion. On the other hand, since the tungsten oxide film 13 is reduced by the heat treatment in the reducing atmosphere, it becomes the tungsten film 13a. This tungsten film 13a
Serves as the gate electrode of the MOSFET or the electrode of the MOS diode (FIG. 1 (C)). Here, FIG. 1D is an enlarged cross-sectional view of a P portion of the sample illustrated in FIG. In the oxynitride insulating film 15, nitrogen atoms are unevenly distributed in the vicinity of the interface between the silicon substrate 11 and the oxynitride insulating film 15 (see FIG. 1 (b) and (c) in Document a).
by. ), A portion 17 in which a large amount of nitrogen is taken in is formed in the vicinity of this interface.
【0023】なお、この出願の発明者の実験によれば、
窒素を含む水素雰囲気中での熱処理の条件は、図2に示
した曲線(a)と曲線(b)とに挟まれた領域でかつ窒
素を含む条件範囲であっても、温度及び水分量共に余り
低すぎると酸窒化絶縁膜を工業的な速度で形成できずま
た、あまり高すぎると酸窒化絶縁膜の品質が低下するこ
とが分かっている。そして熱処理の温度は500〜12
00℃の範囲とするのが良く、また、水素雰囲気での水
分量(H2 O)については、分圧比でいって0.01〜
5%の範囲とするのが良いことが分かっている。ただ
し、このような好適範囲であっても水分量については
0.01〜1%の範囲とするのがより好ましく、また温
度については高温側のほうが良いことが分かっている。
この方が窒化が良好にでき良質な酸窒化絶縁膜が得られ
るからである。このような好適範囲を図2中にQを付し
て示した。According to the experiment conducted by the inventor of this application,
The condition of the heat treatment in the hydrogen atmosphere containing nitrogen is that both the temperature and the water content are in the region between the curve (a) and the curve (b) shown in FIG. It is known that if it is too low, the oxynitride insulating film cannot be formed at an industrial rate, and if it is too high, the quality of the oxynitride insulating film deteriorates. And the temperature of the heat treatment is 500 to 12
The temperature is preferably in the range of 00 ° C., and the water content (H 2 O) in a hydrogen atmosphere is 0.01 to 100 in terms of partial pressure ratio.
It has been found that a range of 5% is preferable. However, it has been found that even in such a preferable range, the water content is more preferably in the range of 0.01 to 1%, and the temperature is better on the high temperature side.
This is because nitriding can be performed better and a high-quality oxynitride insulating film can be obtained. Such a suitable range is shown by adding Q in FIG.
【0024】上述においてはこの発明の実施例について
説明したがこの発明は上述の実施例に限られない。Although the embodiment of the invention has been described above, the invention is not limited to the embodiment.
【0025】例えば、上述の実施例では、金属酸化膜と
してタングステン酸化膜を用いていたが選択酸化が可能
なものであれば他の金属酸化膜でも良い。ただし、金属
酸化膜を還元して得た金属膜をそのままゲート電極やダ
イオード用の電極として用いることを考えた場合はMO
S素子の製造プロセスから考えて耐熱性が必要になる。
従って、高融点金属の酸化膜が良い。例えばモリブデン
の酸化膜は好適である。For example, although the tungsten oxide film is used as the metal oxide film in the above-mentioned embodiments, another metal oxide film may be used as long as it can selectively oxidize. However, when it is considered that the metal film obtained by reducing the metal oxide film is used as it is as the gate electrode or the electrode for the diode, the MO
Heat resistance is required considering the manufacturing process of the S element.
Therefore, a high melting point metal oxide film is preferable. For example, a molybdenum oxide film is suitable.
【0026】また、上述の実施例では窒素を含む還元性
雰囲気での熱処理を特別の工程として実施するように説
明しているが、この熱処理は半導体装置製造プロセス中
で通常行なわれる熱処理例えば不純物活性化のための熱
処理での条件を工夫するなどして行なっても勿論良い。Further, in the above-mentioned embodiments, the heat treatment in the reducing atmosphere containing nitrogen is explained as a special step, but this heat treatment is usually carried out in the semiconductor device manufacturing process, for example, impurity activation. Of course, it may be performed by devising the conditions for the heat treatment for conversion.
【0027】また、上述の実施例ではMOSFETやM
OSダイオードのMIS構造を形成する例を説明した
が、この発明の方法は、ポリシリコンから成るフローテ
ィングゲートと、この上に形成された絶縁膜及び制御ゲ
ートとで構成されるMIS構造を持つEPROMやE2
PROMの当該MIS構造部分を形成する場合にも適用
できると考えられる。In the above embodiment, the MOSFET and M
Although the example of forming the MIS structure of the OS diode has been described, the method of the present invention uses an EPROM having a MIS structure including a floating gate made of polysilicon, and an insulating film and a control gate formed on the floating gate. E 2
It is considered that the method can be applied to the case of forming the MIS structure portion of the PROM.
【0028】[0028]
【発明の効果】上述した説明からも明らかなように、こ
の発明の半導体装置の製造方法によれば、MIS構造部
分の酸窒化絶縁膜を形成する際の熱酸化工程を他の工程
中で併せて行なうことができるので酸窒化絶縁膜で絶縁
膜部分を構成してMIS構造部分を有する半導体装置の
製造工程を従来より簡単化できる。As is apparent from the above description, according to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the thermal oxidation step in forming the oxynitride insulating film of the MIS structure portion is combined with other steps. Therefore, the manufacturing process of the semiconductor device having the MIS structure portion can be simplified as compared with the conventional case by forming the insulating film portion with the oxynitride insulating film.
【0029】また、MIS構造部分の電極部分及び絶縁
膜部分をセルフアライン的に形成できるのでこの点でも
有利である。Further, the electrode portion and the insulating film portion of the MIS structure portion can be formed in a self-aligned manner, which is also advantageous in this respect.
【0030】また、MIS構造部分の酸窒化絶縁膜の膜
厚制御は、金属酸化膜の化学量論比及び又は膜厚を制御
することによっても可能である。このため、極めて薄い
ゲート絶縁膜の形成も可能になる。Further, the film thickness of the oxynitride insulating film in the MIS structure portion can be controlled by controlling the stoichiometric ratio and / or the film thickness of the metal oxide film. Therefore, it is possible to form an extremely thin gate insulating film.
【図1】(A)〜(D)はこの発明の実施例の説明に供
する工程図であり、MIS構造部分の形成工程図であ
る。1A to 1D are process drawings for explaining an embodiment of the present invention, which is a process drawing of forming a MIS structure portion.
【図2】W(タングステン)及びSi(シリコン)の熱
平衡図である。FIG. 2 is a thermal equilibrium diagram of W (tungsten) and Si (silicon).
11:シリコン基板 13:金属酸化膜(タングステン酸化膜) 13a:金属膜(タングステン膜) 15:酸窒化絶縁膜 17:窒素が多くとり込まれた部分 11: Silicon Substrate 13: Metal Oxide Film (Tungsten Oxide Film) 13a: Metal Film (Tungsten Film) 15: Oxynitride Insulation Film 17: Portion with Large Amount of Nitrogen
Claims (2)
をこの順に積層した構造部分を有する半導体装置を製造
するに当たり、 前記構造部分の形成を、 シリコン基板の当該構造部分形成予定領域上に金属酸化
膜を形成する工程と、 該金属酸化膜形成済みのシリコン基板を窒素を含む還元
性雰囲気中で熱処理する工程とを含む工程で行なうこと
を特徴とする半導体装置の製造方法。1. When manufacturing a semiconductor device having a structure portion in which an oxynitride insulating film and a metal film are laminated in this order on a silicon substrate, the formation of the structure portion is performed by forming a metal on the region where the structure portion is to be formed on the silicon substrate. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of forming an oxide film; and a step of heat-treating the silicon substrate on which the metal oxide film has been formed in a reducing atmosphere containing nitrogen.
において、 前記金属酸化膜としてタングステン酸化膜またはモリブ
デン酸化膜を用い、 前記窒素を含む還元性雰囲気は、N2 O(一酸化二窒
素)ガスまたはNH3 (アンモニア)ガスを水素雰囲気
に導入することにより形成することを特徴とする半導体
装置の製造方法。2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a tungsten oxide film or a molybdenum oxide film is used as the metal oxide film, and the reducing atmosphere containing nitrogen is N 2 O (dinitrogen monoxide). ) Gas or NH 3 (ammonia) gas is introduced into a hydrogen atmosphere to form the semiconductor device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30577791A JPH05145068A (en) | 1991-11-21 | 1991-11-21 | Manufacture of semiconductor device |
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JP30577791A JPH05145068A (en) | 1991-11-21 | 1991-11-21 | Manufacture of semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH05145068A true JPH05145068A (en) | 1993-06-11 |
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ID=17949228
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JP30577791A Withdrawn JPH05145068A (en) | 1991-11-21 | 1991-11-21 | Manufacture of semiconductor device |
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Country | Link |
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JP (1) | JPH05145068A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5561082A (en) * | 1992-07-31 | 1996-10-01 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method for forming an electrode and/or wiring layer by reducing copper oxide or silver oxide |
JP2001057429A (en) * | 1999-06-29 | 2001-02-27 | Hyundai Electronics Ind Co Ltd | Semiconductor device transistor and method of manufacturing the same |
WO2010133869A1 (en) * | 2009-05-19 | 2010-11-25 | Durham Scientific Crystals Limited | Semiconductor device contacts |
-
1991
- 1991-11-21 JP JP30577791A patent/JPH05145068A/en not_active Withdrawn
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US8563434B2 (en) | 2009-05-19 | 2013-10-22 | Kromek Limited | Semiconductor device contacts |
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