JPH0614524B2 - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
- Publication number
- JPH0614524B2 JPH0614524B2 JP59039509A JP3950984A JPH0614524B2 JP H0614524 B2 JPH0614524 B2 JP H0614524B2 JP 59039509 A JP59039509 A JP 59039509A JP 3950984 A JP3950984 A JP 3950984A JP H0614524 B2 JPH0614524 B2 JP H0614524B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- oxide film
- silicon oxide
- atoms
- semiconductor device
- silicon
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D64/00—Electrodes of devices having potential barriers
- H10D64/60—Electrodes characterised by their materials
- H10D64/66—Electrodes having a conductor capacitively coupled to a semiconductor by an insulator, e.g. MIS electrodes
- H10D64/68—Electrodes having a conductor capacitively coupled to a semiconductor by an insulator, e.g. MIS electrodes characterised by the insulator, e.g. by the gate insulator
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D64/00—Electrodes of devices having potential barriers
- H10D64/01—Manufacture or treatment
- H10D64/013—Manufacture or treatment of electrodes having a conductor capacitively coupled to a semiconductor by an insulator
- H10D64/01302—Manufacture or treatment of electrodes having a conductor capacitively coupled to a semiconductor by an insulator the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon
- H10D64/01332—Making the insulator
- H10D64/01336—Making the insulator on single crystalline silicon, e.g. chemical oxidation using a liquid
- H10D64/01346—Making the insulator on single crystalline silicon, e.g. chemical oxidation using a liquid in a gaseous ambient using an oxygen or a water vapour, e.g. oxidation through a layer
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/60—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials
Landscapes
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は絶縁酸化膜として酸化珪素膜を有する半導体装
置に関するものである。
置に関するものである。
シリコンウェーハ表面に形成される酸化珪素の薄膜は、
IC，LSI等のデバイスにおいて基本的に重要な役割をは
たす。このため、熱酸化工程のなかで特に重要な行程の
ひとつであるゲート酸化工程においては、酸化珪素膜
中に可動イオン等の不純物が含まれていないこと、シ
リコンとの界面準位Ｎssが小さいこと、絶縁破壊強度
が高くＮss変動が小さいこと、膜厚が均一ないことと
いった基本特性を向上させるため、使用するシリコンウ
ェーハや酸化炉の清浄化に大きな努力がなされている。
IC，LSI等のデバイスにおいて基本的に重要な役割をは
たす。このため、熱酸化工程のなかで特に重要な行程の
ひとつであるゲート酸化工程においては、酸化珪素膜
中に可動イオン等の不純物が含まれていないこと、シ
リコンとの界面準位Ｎssが小さいこと、絶縁破壊強度
が高くＮss変動が小さいこと、膜厚が均一ないことと
いった基本特性を向上させるため、使用するシリコンウ
ェーハや酸化炉の清浄化に大きな努力がなされている。
ところで、上記ので指摘した酸化珪素膜中における不
純物のうち、ＮaやＫといったアルカリ金属イオンは酸
化珪素膜中で可動イオンとなり、酸化珪素膜の特性を悪
化させていることは明らかとなっている。
純物のうち、ＮaやＫといったアルカリ金属イオンは酸
化珪素膜中で可動イオンとなり、酸化珪素膜の特性を悪
化させていることは明らかとなっている。
ところがアルカリ金属以外の他の金属元素の酸化珪素膜
中での挙動に関しては明確でない点が多く、例えば、鉄
(Fe)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、クロム(Cr)、ニッケ
ル(Ni)および亜鉛(Zn)といった酸化珪素中に取り込まれ
る可能性のある元素については酸化珪素膜の特性を向上
させる可能性もあると予想された。
中での挙動に関しては明確でない点が多く、例えば、鉄
(Fe)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、クロム(Cr)、ニッケ
ル(Ni)および亜鉛(Zn)といった酸化珪素中に取り込まれ
る可能性のある元素については酸化珪素膜の特性を向上
させる可能性もあると予想された。
本発明は上記のような事情に鑑みなされたもので、特定
金属元素の導入により酸化珪素膜特性の向上を図ること
を目的とする。
金属元素の導入により酸化珪素膜特性の向上を図ること
を目的とする。
本発明者らは、酸化珪素膜中の不純物元素と酸化珪素膜
の膜特性の関連を明らかにするべく実験を行った。その
結果、例えば鉄等の酸化珪素膜中にトラップされ易い金
属元素を１×１０16atoms／cm3乃至１×１０19atoms／c
m3程度の濃度で含んだ酸化珪素膜は、１×１０16atoms
／cm3以下或いは１×１０19atoms／cm3以上の濃度で上
記金属元素を含んだ酸化珪素膜よりも絶縁耐圧の点で優
れていることが明らかとなった。
の膜特性の関連を明らかにするべく実験を行った。その
結果、例えば鉄等の酸化珪素膜中にトラップされ易い金
属元素を１×１０16atoms／cm3乃至１×１０19atoms／c
m3程度の濃度で含んだ酸化珪素膜は、１×１０16atoms
／cm3以下或いは１×１０19atoms／cm3以上の濃度で上
記金属元素を含んだ酸化珪素膜よりも絶縁耐圧の点で優
れていることが明らかとなった。
以上の事実により、本発明による半導体装置は、例えば
ゲート酸化膜等の絶縁酸化膜として例えば鉄等の酸化珪
素膜中に取り込まれやすい金属元素を１×１０16atoms
／cm3乃至１×１０19atoms／cm3の濃度で含んだ酸化珪
素膜を具備したものである。
ゲート酸化膜等の絶縁酸化膜として例えば鉄等の酸化珪
素膜中に取り込まれやすい金属元素を１×１０16atoms
／cm3乃至１×１０19atoms／cm3の濃度で含んだ酸化珪
素膜を具備したものである。
以下図面を参照して本発明の一実施例を説明する。第１
図は、本発明の一実施例として形成したMOSダイオード
の断面概略図である。図において、シリコンウェーハ１
１としてＮ型で比抵抗３Ω・cm乃至６Ω・cmのものを使
用し、1000℃の酸素雰囲気中で熱酸化を行って、３００
Åの酸化珪素膜１２を形成した。この際、酸化炉中に供
給する酸素中にFeを含有させ、上記酸化珪素膜１２中に
種々の濃度でFeを取り込ませた。
図は、本発明の一実施例として形成したMOSダイオード
の断面概略図である。図において、シリコンウェーハ１
１としてＮ型で比抵抗３Ω・cm乃至６Ω・cmのものを使
用し、1000℃の酸素雰囲気中で熱酸化を行って、３００
Åの酸化珪素膜１２を形成した。この際、酸化炉中に供
給する酸素中にFeを含有させ、上記酸化珪素膜１２中に
種々の濃度でFeを取り込ませた。
その後シリコンウェーハ１１上面にＡｌ−Ｓｉ（アルミ
ニウムシリコン合金）電極１３を形成し、ウェーハ１１
裏面のオーム接触面１４とAl−Si電極１３との間に外部
電圧を印加して、酸化珪素膜１２の絶縁耐圧を測定し
た。
ニウムシリコン合金）電極１３を形成し、ウェーハ１１
裏面のオーム接触面１４とAl−Si電極１３との間に外部
電圧を印加して、酸化珪素膜１２の絶縁耐圧を測定し
た。
同時に故意にFeが導入されていない酸化珪素膜を有する
従来をMOSダイオードを形成し、上記装置と同一条件で
その酸化珪素膜の絶縁耐圧を測定した。
従来をMOSダイオードを形成し、上記装置と同一条件で
その酸化珪素膜の絶縁耐圧を測定した。
第２図は上記のような測定の結果で、８MV／cmの絶縁破
壊耐圧をするMOSダイオードの収率（絶縁破壊の非発生
率）である。この図に示すように酸化珪素膜中のFeの平
均的な濃度が１×１０18atoms／cm3付近である場合をピ
ークとしてFeを含む酸化珪素膜の絶縁破壊耐圧が改善さ
れることが判明し、Feをおよそ１×１０16atoms／cm3乃
至１×１０19atoms／cm3の濃度範囲で導入すると、酸化
珪素膜中の電解強度が８MV／cmとなるように外部電圧を
印加したときの素子の収率が約３０％以上に改善される
ことが確認された。
壊耐圧をするMOSダイオードの収率（絶縁破壊の非発生
率）である。この図に示すように酸化珪素膜中のFeの平
均的な濃度が１×１０18atoms／cm3付近である場合をピ
ークとしてFeを含む酸化珪素膜の絶縁破壊耐圧が改善さ
れることが判明し、Feをおよそ１×１０16atoms／cm3乃
至１×１０19atoms／cm3の濃度範囲で導入すると、酸化
珪素膜中の電解強度が８MV／cmとなるように外部電圧を
印加したときの素子の収率が約３０％以上に改善される
ことが確認された。
第３図は、Feを故意に導入することなく形成した従来の
MOSダイオードと、酸化珪素膜中に１×１０16atoms／cm
3乃至１×１０19atoms／cm3の濃度のFeを取り込ませたM
OSダイオードの絶縁耐圧を比較して示すグラフである。
この図で示すように、酸化珪素膜中にFeを取り込ませた
本発明による装置では特に外部印加電圧による酸化珪素
膜中の電解強度がある程度高い領域で絶縁破壊の発生率
の低減が目立っている。電界強度が８MV／cm以上につい
て従来のものと比較すると、従来のものでは収率が約４
１％であったのに対し、本実施例のものでは約７４％に
改善された。
MOSダイオードと、酸化珪素膜中に１×１０16atoms／cm
3乃至１×１０19atoms／cm3の濃度のFeを取り込ませたM
OSダイオードの絶縁耐圧を比較して示すグラフである。
この図で示すように、酸化珪素膜中にFeを取り込ませた
本発明による装置では特に外部印加電圧による酸化珪素
膜中の電解強度がある程度高い領域で絶縁破壊の発生率
の低減が目立っている。電界強度が８MV／cm以上につい
て従来のものと比較すると、従来のものでは収率が約４
１％であったのに対し、本実施例のものでは約７４％に
改善された。
尚、発明者らはCrについてもFeと同様の実施例を行い、
酸化珪素膜中にCrを平均的濃度が１×１０16atoms／cm3
乃至１×１０19atoms／cm3となるように導入した場合に
は酸化珪素膜の絶縁破壊耐圧が向上することを確認して
いる。
酸化珪素膜中にCrを平均的濃度が１×１０16atoms／cm3
乃至１×１０19atoms／cm3となるように導入した場合に
は酸化珪素膜の絶縁破壊耐圧が向上することを確認して
いる。
以上のように本発明によれば絶縁破壊耐圧の向上した酸
化珪素膜を有する半導体装置を提供することができる。
特に近年集積回路の高集積化に伴い絶縁膜としての酸化
珪素膜は薄膜化しており、絶縁膜のより高い絶縁破壊耐
圧が要求されているが、本発明の半導体装置はそういっ
た要請に答えることができる。
化珪素膜を有する半導体装置を提供することができる。
特に近年集積回路の高集積化に伴い絶縁膜としての酸化
珪素膜は薄膜化しており、絶縁膜のより高い絶縁破壊耐
圧が要求されているが、本発明の半導体装置はそういっ
た要請に答えることができる。
第１図は本発明の一実施例に係る半導体装置の断面図、
第２図は絶縁破壊耐圧８MV／cm以上の素子の収率と酸化
珪素膜中における鉄濃度との関係を示すグラフ、第３図
は本発明による半導体装置と従来の半導体装置とにおけ
る絶縁破壊耐圧と絶縁破壊発生率との関係を示すグラフ
である。 １１……シリコンウェーハ、１２……酸化珪素膜、１３
……Al−Si電極、１４……オーム接触面。
第２図は絶縁破壊耐圧８MV／cm以上の素子の収率と酸化
珪素膜中における鉄濃度との関係を示すグラフ、第３図
は本発明による半導体装置と従来の半導体装置とにおけ
る絶縁破壊耐圧と絶縁破壊発生率との関係を示すグラフ
である。 １１……シリコンウェーハ、１２……酸化珪素膜、１３
……Al−Si電極、１４……オーム接触面。
Claims (2)
- 【請求項１】絶縁酸化膜として酸化珪膜間中にトラップ
され易い金属を１×１０16atoms/cm3乃至１×１０19ato
ms/cm3の平均的な濃度で含んだ酸化珪素膜を具備してい
ることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】上記金属が鉄およびクロムからなる群から
選ばれたものであることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の半導体装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59039509A JPH0614524B2 (ja) | 1984-03-01 | 1984-03-01 | 半導体装置 |
| US07/147,605 US4837610A (en) | 1984-03-01 | 1988-01-22 | Insulation film for a semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59039509A JPH0614524B2 (ja) | 1984-03-01 | 1984-03-01 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60183731A JPS60183731A (ja) | 1985-09-19 |
| JPH0614524B2 true JPH0614524B2 (ja) | 1994-02-23 |
Family
ID=12555006
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59039509A Expired - Lifetime JPH0614524B2 (ja) | 1984-03-01 | 1984-03-01 | 半導体装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4837610A (ja) |
| JP (1) | JPH0614524B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5559351A (en) * | 1993-07-13 | 1996-09-24 | Nippon Steel Corporation | Semiconductor element having Cr in silicon dioxide |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3632438A (en) * | 1967-09-29 | 1972-01-04 | Texas Instruments Inc | Method for increasing the stability of semiconductor devices |
| US3547717A (en) * | 1968-04-29 | 1970-12-15 | Sprague Electric Co | Radiation resistant semiconductive device |
| US3627647A (en) * | 1969-05-19 | 1971-12-14 | Cogar Corp | Fabrication method for semiconductor devices |
| US3999209A (en) * | 1970-09-14 | 1976-12-21 | Rockwell International Corporation | Process for radiation hardening of MOS devices and device produced thereby |
| CH1626071A4 (ja) * | 1971-11-09 | 1974-03-15 | ||
| US3882530A (en) * | 1971-12-09 | 1975-05-06 | Us Government | Radiation hardening of mos devices by boron |
| US3945031A (en) * | 1973-12-10 | 1976-03-16 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Charge effects in doped silicon dioxide |
| GB1596184A (en) * | 1976-11-27 | 1981-08-19 | Fujitsu Ltd | Method of manufacturing semiconductor devices |
| DE2967538D1 (en) * | 1978-06-14 | 1985-12-05 | Fujitsu Ltd | Process for producing a semiconductor device having an insulating layer of silicon dioxide covered by a film of silicon oxynitride |
| JPS5550630A (en) * | 1979-08-25 | 1980-04-12 | Nec Home Electronics Ltd | Manufacture of mesa-type semiconductor device |
| US4519849A (en) * | 1980-10-14 | 1985-05-28 | Intel Corporation | Method of making EPROM cell with reduced programming voltage |
| US4443930A (en) * | 1982-11-30 | 1984-04-24 | Ncr Corporation | Manufacturing method of silicide gates and interconnects for integrated circuits |
-
1984
- 1984-03-01 JP JP59039509A patent/JPH0614524B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1988
- 1988-01-22 US US07/147,605 patent/US4837610A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4837610A (en) | 1989-06-06 |
| JPS60183731A (ja) | 1985-09-19 |
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