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JP2002064096A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method thereof

Info

Publication number
JP2002064096A
JP2002064096A JP2000250122A JP2000250122A JP2002064096A JP 2002064096 A JP2002064096 A JP 2002064096A JP 2000250122 A JP2000250122 A JP 2000250122A JP 2000250122 A JP2000250122 A JP 2000250122A JP 2002064096 A JP2002064096 A JP 2002064096A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nitride film
forming
semiconductor device
silicon
silicon nitride
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000250122A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshio Goto
俊夫 後藤
Masaru Hori
勝 堀
Hiroyuki Ota
裕之 大田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nagoya Industrial Science Research Institute
Original Assignee
Nagoya Industrial Science Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nagoya Industrial Science Research Institute filed Critical Nagoya Industrial Science Research Institute
Priority to JP2000250122A priority Critical patent/JP2002064096A/en
Publication of JP2002064096A publication Critical patent/JP2002064096A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device with a nitride film which can lower electrical stress. SOLUTION: A gate nitride film 4 containing fluorine is formed on an N-type well layer 2 by a plasma CVD method in a gas atmosphere containing silicon tetrafluoride (SiF4) and ammonium (NH3). Thus, the dangling bond in the gate nitride film 4 is terminated by an Si-F combination to lower an interface level between the gate nitride film 4 and the N-type well layer 2. So, a semiconductor device of low electrical stress is manufactured.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、窒化膜を有する半
導体装置及びその製造方法に関するもので、例えば、ゲ
ート窒化膜を有するMOS構造の半導体装置、特に微細
化されたMOSFETを含む半導体装置に用いて好適で
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device having a nitride film and a method of manufacturing the same. It is suitable.

【0002】[0002]

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】半導
体集積回路装置の性能向上のため、高集積化や高速化が
要求され、その代表的半導体素子であるMOSFETを
微細化することが要求されている。この要求に応じて基
板表面内での寸法縮小と共に厚さ方向の寸法縮小が進
み、例えばゲート酸化膜は2nm以下、エクステンショ
ン・ソース/ドレイン接合は100nm以下となりつつ
ある。
2. Description of the Related Art In order to improve the performance of a semiconductor integrated circuit device, high integration and high speed are required, and it is required to miniaturize a MOSFET which is a typical semiconductor element. I have. In response to this demand, the size in the thickness direction has been reduced along with the size reduction in the substrate surface. For example, the gate oxide film has been reduced to 2 nm or less, and the extension / source / drain junction has been reduced to 100 nm or less.

【0003】MOSFETを微細化すると、ゲート酸化
膜の薄膜化が進むために直接トンネル電流の影響が大き
くなり、その低減を行う必要がある。このため、酸化膜
よりも比誘電率の大きな材料を用いることにより、絶縁
膜容量を変えることなく、物理的膜厚を増加させる手法
が検討されている。
When the MOSFET is miniaturized, the influence of the direct tunnel current increases because the gate oxide film becomes thinner, and it is necessary to reduce the effect. For this reason, a method of increasing the physical film thickness without changing the capacitance of the insulating film by using a material having a larger relative dielectric constant than the oxide film has been studied.

【0004】酸化膜よりも比誘電率の大きな材料として
窒化膜がある。通常、窒化膜をプラズマ化学気相堆積
(以下、CVDという)法にて成膜する場合には、雰囲
気ガスとしてモノシラン(SiH4)と窒素(N2)、若
しくはSiH4とアンモニア(NH3)が多く用いられ、
JVD(Jet Vapor Deposition)法にて成膜する場合
には、SiH4とN2が用いられる。
A material having a higher relative dielectric constant than an oxide film is a nitride film. Normally, when a nitride film is formed by a plasma chemical vapor deposition (hereinafter, referred to as CVD) method, monosilane (SiH 4 ) and nitrogen (N 2 ) or SiH 4 and ammonia (NH 3 ) are used as atmosphere gases. Is often used,
When a film is formed by the JVD (Jet Vapor Deposition) method, SiH 4 and N 2 are used.

【0005】しかしながら、これらのガスを用いた場
合、窒化膜中に多くの水素が残留し、窒化膜中の水素
(例えばSi−H結合やN−H結合で存在している部
分)が電荷トラップのサイトとなったり、水素がリリー
スされたりすることによる電気的ストレス変動(界面準
位の増加、電荷トラップの増加によるトランジスタ特性
劣化)が問題となる。
However, when these gases are used, a large amount of hydrogen remains in the nitride film, and the hydrogen in the nitride film (for example, a portion existing by Si—H bond or N—H bond) is trapped in charge. And a change in electrical stress due to release of hydrogen (deterioration of transistor characteristics due to an increase in interface states and an increase in charge traps).

【0006】この問題の防止策として、窒化膜中の残留
水素が少なくなる熱CVD法による窒化膜成膜が考えら
れる。この熱CVD法は、一般的に、炉内にジクロロシ
ラン(SiC122)とNH3などを導入し、700℃〜
800℃程度、減圧雰囲気下で行われる。しかしながら
成膜温度が高いことから、窒化膜自体の膜ストレスによ
ると考えられる界面準位の増大、チャネルの不純物拡散
による短チャネル効果の悪化が懸念される。
As a measure for preventing this problem, it is conceivable to form a nitride film by a thermal CVD method in which residual hydrogen in the nitride film is reduced. The thermal CVD method is generally such NH 3 dichlorosilane (SiC 12 H 2) introduced into the furnace, 700 ° C. ~
This is performed at about 800 ° C. in a reduced pressure atmosphere. However, since the film formation temperature is high, there is a concern that the interface level may increase due to the film stress of the nitride film itself, and the short channel effect may deteriorate due to impurity diffusion of the channel.

【0007】本発明は上記点に鑑みて、電気的ストレス
を低くできる窒化膜を備えた半導体装置及びその製造方
法を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the foregoing, it is an object of the present invention to provide a semiconductor device having a nitride film capable of reducing electric stress and a method of manufacturing the same.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1に記載の発明では、四フッ化珪素(SiF
4)とアンモニア(NH3)を含むガス雰囲気にて、半導
体層(2、32)上にフッ素を含んだシリコン窒化膜
(4、34)を成膜する工程と、シリコン窒化膜上に電
極(5、36)を形成する工程と、を含んでいることを
特徴としている。
Means for Solving the Problems To achieve the above object,
According to the first aspect of the present invention, silicon tetrafluoride (SiF
Four) And ammonia (NHThree) In a gas atmosphere containing
Silicon nitride film containing fluorine on body layer (2, 32)
Forming a (4, 34) film and forming an electrode on the silicon nitride film.
Forming the poles (5, 36).
Features.

【0009】このように、四フッ化珪素(SiF4)と
アンモニア(NH3)を含むガス雰囲気にて、半導体層
上にシリコン窒化膜を成膜することにより、ダングリン
グボンドをSi−F結合によって終端させることがで
き、シリコン窒化膜と半導体層との界面における界面準
位を低減することができる。これにより、電気的ストレ
スが低い半導体装置を製造することができる。特に、シ
リコン窒化膜の膜厚が5nm以下となるような微細化半
導体装置に適用すると好適である。
As described above, by forming a silicon nitride film on a semiconductor layer in a gas atmosphere containing silicon tetrafluoride (SiF 4 ) and ammonia (NH 3 ), a dangling bond is formed by a Si—F bond. And the interface state at the interface between the silicon nitride film and the semiconductor layer can be reduced. Thus, a semiconductor device with low electric stress can be manufactured. In particular, it is preferable to apply to a miniaturized semiconductor device in which the thickness of the silicon nitride film is 5 nm or less.

【0010】請求項2に記載の発明は、MOSトランジ
スタ等の半導体装置の製造方法に関し、請求項3及び請
求項4に記載の発明は、液晶等の半導体装置の製造方法
に関する。このようにMOSトランジスタや液晶等の半
導体装置におけるゲート絶縁膜にシリコン窒化膜を適用
し、このシリコン窒化膜を請求項1と同様の工程で形成
すれば、請求項1と同様の効果を得ることができる。
The invention according to claim 2 relates to a method for manufacturing a semiconductor device such as a MOS transistor, and the inventions according to claims 3 and 4 relate to a method for manufacturing a semiconductor device such as a liquid crystal. By applying a silicon nitride film to a gate insulating film in a semiconductor device such as a MOS transistor or a liquid crystal and forming the silicon nitride film in the same step as in claim 1, the same effect as in claim 1 can be obtained. Can be.

【0011】また、請求項5に示すように、パッシベー
ション膜にシリコン窒化膜を適用したり、請求項6に示
すように層間絶縁膜にシリコン窒化膜を適用することも
できる。これらの場合、上記工程によって製造した窒化
膜が高い絶縁性を備えていることから、リーク電流防止
の効果を得ることが可能となる。
Further, a silicon nitride film can be applied to the passivation film as described in claim 5, or a silicon nitride film can be applied to the interlayer insulating film as described in claim 6. In these cases, since the nitride film manufactured by the above process has high insulating properties, it is possible to obtain an effect of preventing a leak current.

【0012】具体的には、請求項7に示すように、シリ
コン窒化膜をプラズマ化学気相堆積法によって形成する
ことができる。
Specifically, the silicon nitride film can be formed by a plasma enhanced chemical vapor deposition method.

【0013】請求項8に記載の発明においては、プラズ
マ化学気相堆積法として、パルス変調プラズマを用いる
ことを特徴としている。このようなパルス変調プラズマ
を用いる場合、電子の代りに負イオンが形成されるた
め、イオンが当たるエネルギーが下がり、シリコン窒化
膜等へのダメージを低減することができる。
The invention according to claim 8 is characterized in that a pulse modulated plasma is used as the plasma enhanced chemical vapor deposition method. When such pulse-modulated plasma is used, negative ions are formed instead of electrons, so that the energy hit by the ions is reduced, and damage to the silicon nitride film and the like can be reduced.

【0014】請求項9に記載の発明においては、シリコ
ン窒化膜を形成する工程では、四フッ化珪素に対するア
ンモニアのガス流量比を1.9以上とすることを特徴と
している。このようなガス流量比とすることにより、シ
リコン窒化膜内のSi−N結合量を多くすることができ
る。
According to a ninth aspect of the present invention, in the step of forming the silicon nitride film, the gas flow ratio of ammonia to silicon tetrafluoride is set to 1.9 or more. With such a gas flow ratio, the amount of Si—N bonds in the silicon nitride film can be increased.

【0015】請求項10に記載の発明においては、シリ
コン窒化膜を形成する工程では、四フッ化珪素に対する
アンモニアのガス流量比を4.5以下とすることを特徴
としている。このようなガス流量比とすることにより、
シリコン窒化膜内のフッ素濃度を高くすることができ
る。
According to a tenth aspect of the present invention, in the step of forming the silicon nitride film, the gas flow ratio of ammonia to silicon tetrafluoride is set to 4.5 or less. With such a gas flow ratio,
The fluorine concentration in the silicon nitride film can be increased.

【0016】なお、シリコン窒化膜を形成する工程にお
いて、四フッ化珪素に対するアンモニアのガス流量比を
2.5程度とすれば、シリコン窒化膜内のSi−N結合
量を多くできると共に、フッ素濃度を高くすることがで
きる。
In the step of forming the silicon nitride film, if the gas flow ratio of ammonia to silicon tetrafluoride is about 2.5, the amount of Si—N bonds in the silicon nitride film can be increased and the fluorine concentration can be increased. Can be higher.

【0017】なお、請求項12に示すように、四フッ化
珪素を構成する元素のいずれかが、その同位体で構成さ
れた四フッ化珪素を用いても上記と同様の効果が得られ
る。また、請求項13に示すように、アンモニアを構成
する元素のいずれかが、その同位体で構成されたアンモ
ニアを用いても上記と同様の効果が得られる。また、請
求項14に示すようにガス雰囲気内に水素(H2)もし
くは重水素(D2)を導入してもよい。
The same effect as described above can be obtained by using silicon tetrafluoride in which one of the elements constituting silicon tetrafluoride is an isotope thereof. Further, the same effect as described above can be obtained even if any one of the elements constituting ammonia uses ammonia composed of its isotope. Further, hydrogen (H 2 ) or deuterium (D 2 ) may be introduced into the gas atmosphere.

【0018】請求項15乃至16に記載の発明は、第1
導電型の半導体層(2、32)を有する半導体基板
(1、31)と、半導体層上に形成されたゲート窒化膜
(4、34)と、ゲート窒化膜上に形成された金属電極
層(5、36)とを有し、ゲート窒化膜にはフッ素が含
まれており、そのフッ素濃度が、原子組成比で9%〜1
2%となっていることを特徴としている。このように、
ゲート窒化膜のフッ素濃度を、原子組成比で9%〜12
%とすることにより、電気ストレスの小さな半導体装置
とすることができる。なお、請求項17乃至30に記載
の発明は、請求項1乃至14に記載の製造方法によって
形成される半導体装置に関する。
The invention according to claims 15 and 16 is characterized in that
A semiconductor substrate (1, 31) having a conductive semiconductor layer (2, 32); a gate nitride film (4, 34) formed on the semiconductor layer; and a metal electrode layer (4) formed on the gate nitride film. 5, 36), and the gate nitride film contains fluorine, and the fluorine concentration is 9% to 1 in atomic composition ratio.
It is characterized by 2%. in this way,
The fluorine concentration of the gate nitride film is set to 9% to 12 in atomic composition ratio.
%, A semiconductor device with low electric stress can be obtained. The invention according to claims 17 to 30 relates to a semiconductor device formed by the manufacturing method according to claims 1 to 14.

【0019】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すも
のである。
Note that the reference numerals in parentheses of the above means indicate the correspondence with specific means described in the embodiments described later.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】(第1実施形態)図1に、本発明
の一実施形態におけるMOSダイオードの製造工程を示
す。以下、この図に基づいて本実施形態におけるMOS
ダイオードの製造方法を説明する。
(First Embodiment) FIG. 1 shows a process for manufacturing a MOS diode according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, based on this figure, the MOS in the present embodiment will be described.
A method for manufacturing a diode will be described.

【0021】〔図1(a)に示す工程〕まず、(10
0)面のCZシリコン基板(半導体基板)1を用意す
る。そして、このCZシリコン基板1に半導体層として
のN型ウェル層2を形成した後、周知の方法により素子
分離領域3を形成する。
[Step shown in FIG. 1A] First, (10
A CZ silicon substrate (semiconductor substrate) 1 having a 0) plane is prepared. Then, after forming an N-type well layer 2 as a semiconductor layer on the CZ silicon substrate 1, an element isolation region 3 is formed by a known method.

【0022】続いて、ゲート絶縁膜成膜前処理としてR
CA洗浄を行ったのち、さらに0.5%フッ酸水にてN
型ウェル層2上に形成された自然酸化膜を除去し、純水
にて洗浄する。
Subsequently, as a pretreatment for forming a gate insulating film, R
After performing the CA cleaning, the N is further increased with 0.5% hydrofluoric acid aqueous solution.
The natural oxide film formed on the mold well layer 2 is removed and washed with pure water.

【0023】〔図1(b)に示す工程〕プラズマCVD
装置を用いて、N型ウェル層2の表面にゲート窒化膜4
を成膜する。プラズマCVD装置は、減圧下で反応性ガ
スのプラズマ放電分解によって薄膜を形成するものであ
り、熱CVD法と異なり、比較的低温でCVD反応が成
立するという特徴を有している。図2に、プラズマCV
D装置の一例であるECR−プラズマCVD装置10の
概略構成を示し、この図に基づいてゲート窒化膜4の具
体的な製造工程について説明する。
[Step shown in FIG. 1B] Plasma CVD
Using a device, a gate nitride film 4 is formed on the surface of the N-type well layer 2.
Is formed. The plasma CVD apparatus forms a thin film by plasma discharge decomposition of a reactive gas under reduced pressure, and has a feature that, unlike the thermal CVD method, a CVD reaction is established at a relatively low temperature. FIG. 2 shows the plasma CV
A schematic configuration of an ECR-plasma CVD apparatus 10, which is an example of a D apparatus, is shown, and a specific manufacturing process of the gate nitride film 4 will be described with reference to FIG.

【0024】図2に示すように、ECR−プラズマCV
D装置10にはCZシリコン基板1が収容されるチャン
バー11が備えられている。このチャンバー11はCZ
シリコン基板1が配置される大径の反応室11aと、反
応室11aから部分的に突出させた小径のプラズマ室1
1bからなる。
As shown in FIG. 2, ECR-plasma CV
The D apparatus 10 includes a chamber 11 in which the CZ silicon substrate 1 is accommodated. This chamber 11 is CZ
A large-diameter reaction chamber 11a in which the silicon substrate 1 is disposed, and a small-diameter plasma chamber 1 partially protruding from the reaction chamber 11a.
1b.

【0025】プラズマ室11bの先端部には石英窓12
およびチャンバー11内にマイクロ波を供給するマイク
ロ波供給源13が備えられており、マイクロ波が石英窓
12を通じてチャンバー11内に供給されるようになっ
ている。また、プラズマ室11bの先端部にはガス導入
口14が備えられており、このガス導入口14からアン
モニア(NH3)ガスがチャンバー11内に導入され
る。なお、プラズマ室11bの外周には電磁石15およ
び永久磁石16が備えられており、チャンバー11内に
所望の磁場を形成させられるようになっている。
A quartz window 12 is provided at the tip of the plasma chamber 11b.
Further, a microwave supply source 13 for supplying a microwave is provided in the chamber 11, and the microwave is supplied into the chamber 11 through the quartz window 12. Further, a gas inlet 14 is provided at the tip of the plasma chamber 11 b, and ammonia (NH 3 ) gas is introduced into the chamber 11 from the gas inlet 14. An electromagnet 15 and a permanent magnet 16 are provided on the outer periphery of the plasma chamber 11b so that a desired magnetic field can be formed in the chamber 11.

【0026】反応室11aには、ガスリング17が備え
られており、このガスリング17から四フッ化珪素(S
iF4)ガスがチャンバー11内に導入される。また、
反応室11aには排気孔18が備えられており、図示し
ないポンプ等によってチャンバー11内の圧力制御が行
えるようになっている。
A gas ring 17 is provided in the reaction chamber 11a, and silicon tetrafluoride (S
iF 4 ) gas is introduced into the chamber 11. Also,
The reaction chamber 11a is provided with an exhaust hole 18 so that the pressure inside the chamber 11 can be controlled by a pump or the like (not shown).

【0027】CZシリコン基板1は台座19によって反
応室11a内に支持されている。この台座19にはカー
ボンヒータ20が備えられており、CZシリコン基板1
を裏面側から加熱できるようになっている。そして、台
座19に支持されたCZシリコン基板1の表面近傍まで
シングルプローブ21が延設されており、このシングル
プローブ21によって電子密度を計測できるようになっ
ている。
The CZ silicon substrate 1 is supported by a pedestal 19 in the reaction chamber 11a. The pedestal 19 is provided with a carbon heater 20 and the CZ silicon substrate 1
Can be heated from the back side. A single probe 21 extends to near the surface of the CZ silicon substrate 1 supported on the pedestal 19, and the single probe 21 can measure the electron density.

【0028】このような構成のECR−プラズマCVD
装置10を用い、チャンバー11の内部圧力が0.5P
a、温度が350℃、マイクロ波パワーが300W、ガ
ス流量がSiF4は20sccm、NH3は50sccm
となるような成膜条件として、ゲート窒化膜4を成膜す
る。本実施形態では、例えば物理的膜厚が4nm程度と
なるようにゲート窒化膜4を成膜している。これは酸化
膜に換算すると2.2nm程度となる。
ECR-plasma CVD with such a configuration
Using the device 10, the internal pressure of the chamber 11 is 0.5P
a, temperature of 350 ° C., microwave power of 300 W, gas flow rate of 20 sccm for SiF 4 and 50 sccm for NH 3
The gate nitride film 4 is formed under such film forming conditions as follows. In the present embodiment, for example, the gate nitride film 4 is formed so that the physical film thickness is about 4 nm. This is about 2.2 nm in terms of an oxide film.

【0029】このとき、N2ガスによる電子密度測定を
行ったところ、電子密度が約1×109〜1012cm-3
であった。ちなみに、RF平行平板型のPECVD装置
の場合、電子密度が通常108台であることから、この
場合と比較すると本実施形態は高密度プラズマであると
いえる。
At this time, when the electron density was measured with N 2 gas, the electron density was about 1 × 10 9 to 10 12 cm −3.
Met. Incidentally, in the case of the RF parallel plate type PECVD apparatus, since the electron density is usually 10 8 , it can be said that the present embodiment is a high-density plasma as compared with this case.

【0030】〔図1(c)に示す工程〕ゲート窒化膜4
の表面を覆うように、蒸着法によってアルミニウムを1
μm程度の厚さ堆積させ、パターニングして電極となる
金属電極層5を形成する。これにより、半導体層として
のN型ウェル層2を有する半導体基板としてのCZシリ
コン基板1と、N型ウェル層2上に形成されたゲート窒
化膜4と、ゲート窒化膜上に形成された金属電極層5と
を有し、後述するように、ゲート窒化膜4のフッ素濃度
が、原子組成比で9%〜12%、Si−N結合量が2〜
2.5となるMOSダイオードが完成する。
[Step shown in FIG. 1C] Gate nitride film 4
Aluminum by evaporation to cover the surface of
A metal electrode layer 5 serving as an electrode is formed by depositing and patterning a thickness of about μm. Thus, a CZ silicon substrate 1 as a semiconductor substrate having an N-type well layer 2 as a semiconductor layer, a gate nitride film 4 formed on the N-type well layer 2, and a metal electrode formed on the gate nitride film As described later, the gate nitride film 4 has an atomic composition ratio of 9% to 12% and an Si—N bond amount of 2 to
The MOS diode of 2.5 is completed.

【0031】以上説明したように、本実施形態ではSi
4およびNH3を用いた高密度のプラズマCVDによっ
てゲート窒化膜4を成膜している。
As described above, in the present embodiment, Si
The gate nitride film 4 is formed by high-density plasma CVD using F 4 and NH 3 .

【0032】このようにSiF4およびNH3を用いたプ
ラズマCVDによってゲート窒化膜4を成膜した場合
と、通常のフッ素添加なしのガス(SiH4とNH3)を
用いたプラズマCVDを行った場合との双方に対し、透
過型フーリエ変換赤外分光法(FT−IR)によって膜
中の残留水素の量を調べた。その結果を図3に示す。
As described above, the gate nitride film 4 was formed by plasma CVD using SiF 4 and NH 3, and the plasma CVD using normal fluorine-free gas (SiH 4 and NH 3 ) was performed. For both cases, the amount of residual hydrogen in the film was examined by transmission Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR). The result is shown in FIG.

【0033】この図は、赤外光の波数(波長の逆数)に
対する結合の占める密度の大きさの関係を示している。
この図から分かるように、通常のフッ素添加なしのガス
を用いた場合と本実施形態のようにSiF4およびNH3
を用いた場合とを比較すると、波数が〜1200cm-1
のbending mode(図中ではN−H(B)として示して
ある)においても、波数が〜3340cm-1のstretchi
ng mode(図中ではN−H(S)として示してある)に
おいても共に、SiF4およびNH3を用いた場合の方が
N−H結合が大幅に減少している。そして、波数が〜8
50cm-1のantisymmetric streching mode(図中で
はSi−N(A.S)として示してある)におけるSi
−N結合を見てみると分かるように、このSi−N結合
に関しては、SiF4およびNH3を用いた場合であって
も、フッ素添加なしのSiH4およびNH3を用いた場合
とSi−N結合数がほとんど変化していない。つまり、
SiF4およびNH3を用いたプラズマCVDにより、フ
ッ素添加なしのSiH4およびNH3を用いた場合に対し
て、Si−N結合数を減少させることなく、N−H結合
数を低減させることができるのである。
This figure shows the relationship between the wave number of infrared light (the reciprocal of the wavelength) and the density of coupling.
As can be seen from this figure, a case where a normal gas without fluorine addition is used and a case where SiF 4 and NH 3 are used as in this embodiment.
Is compared with the case where is used, the wave number is ~ 1200 cm -1
In the bending mode (shown as NH (B) in the figure), the stretchi with a wave number of ~ 3340 cm -1
In both the ng mode (shown as NH (S) in the figure), the NH bond is significantly reduced when SiF 4 and NH 3 are used. And the wave number is ~ 8
Si in an antisymmetric streching mode of 50 cm -1 (shown as Si-N (AS) in the figure)
As you can look at the -N bond, with respect to the Si-N bond, even with the SiF 4 and NH 3, the case of using SiH 4 and NH 3 without fluoridation and Si- The number of N bonds hardly changes. That is,
By plasma CVD using SiF 4 and NH 3 , the number of N—H bonds can be reduced without reducing the number of Si—N bonds as compared with the case of using SiH 4 and NH 3 without addition of fluorine. You can.

【0034】これは、ゲート窒化膜4中若しくはゲート
窒化膜4とN型ウェル層2との界面にフッ素を介在させ
ることにより、通常、ダングリングボンドを終端させて
いるSi−HがSi−Fに置換されるためと考えられ
る。
This is because, by interposing fluorine in the gate nitride film 4 or at the interface between the gate nitride film 4 and the N-type well layer 2, the Si—H that terminates the dangling bond usually becomes Si—F It is considered to be replaced by

【0035】そして、Si−Hの結合エネルギー3.3
eVに対してSi−Fの結合エネルギーが5.8eVと
大きいことから、正孔電流に対するバリアハイトが高く
なるため、電気的ストレス変動が小さくなり、MOSダ
イオードの信頼性を向上させることができる。実験によ
り調べたところ、ゲート窒化膜4内のフッ素濃度が、窒
化膜の原子組成比として9%〜12%であった。
Then, the bond energy of Si—H is 3.3.
Since the binding energy of Si-F is as large as 5.8 eV with respect to eV, the barrier height against hole current is increased, so that the electric stress fluctuation is reduced and the reliability of the MOS diode can be improved. As a result of an experiment, it was found that the fluorine concentration in the gate nitride film 4 was 9% to 12% as an atomic composition ratio of the nitride film.

【0036】なお、フッ素に代えて塩素を添加すること
も考えられるが、この場合、Si−Clの結合エネルギ
ーが3.9VとSi−Fの結合エネルギーよりも小さい
ため、フッ素を添加した方がより好ましいといえる。
It is conceivable to add chlorine instead of fluorine. In this case, however, it is more preferable to add fluorine because the bonding energy of Si—Cl is 3.9 V, which is smaller than the bonding energy of Si—F. It can be said that it is more preferable.

【0037】また、NH3とSiF4とを用いた場合、N
3ガス中の水素がSiF4ガス中のフッ素によって引き
抜かれ、ゲート窒化膜4とN型ウェル層2との界面にフ
ッ素が入り込むことになる。これは、フッ素の方が水素
よりも電気陰性度が大きいため、水素よりもダングリン
グボンドをより終端させ易いためであると考えられる。
このため、ゲート窒化膜4とN型ウェル層2との界面に
おける界面準位が低減される。
When NH 3 and SiF 4 are used, N
Hydrogen in the H 3 gas is extracted by fluorine in the SiF 4 gas, and fluorine enters the interface between the gate nitride film 4 and the N-type well layer 2. This is considered to be because fluorine has a higher electronegativity than hydrogen, and thus it is easier to terminate dangling bonds than hydrogen.
Therefore, the interface state at the interface between the gate nitride film 4 and the N-type well layer 2 is reduced.

【0038】図4に、ゲート窒化膜4とN型ウェル層2
との界面における界面準位、ゲート窒化膜4における電
荷トラップを調べたC−V特性図を示す。この図のうち
(a)が本実施形態におけるC−V特性、(b)がフッ
素を添加していない場合におけるC−V特性を示してい
る。この図に示されるように、本実施形態の方がフッ素
を添加していない場合よりもヒステリシス特性が改善さ
れており、また、本実施形態の場合にはフッ素を添加し
ていない場合に現われていたハンプ(特性曲線が突出し
た形状になること)が現われていない。このことから
も、ゲート窒化膜4とN型ウェル層2との界面における
界面準位が低減されていることが分かる。
FIG. 4 shows the gate nitride film 4 and the N-type well layer 2.
FIG. 4 is a CV characteristic diagram in which an interface state at an interface with the semiconductor device and a charge trap in the gate nitride film 4 are examined. In this figure, (a) shows the CV characteristics in the present embodiment, and (b) shows the CV characteristics when fluorine is not added. As shown in this figure, the hysteresis characteristic of the present embodiment is improved as compared with the case where no fluorine is added, and in the case of the present embodiment, it appears when no fluorine is added. No hump (characteristic curve has a protruding shape) does not appear. This also indicates that the interface state at the interface between the gate nitride film 4 and the N-type well layer 2 is reduced.

【0039】このように、ゲート窒化膜4とN型ウェル
層2との界面における界面準位を低減することにより、
MOSダイオードの駆動能力の向上、飽和電流向上を図
ることができる。
As described above, by reducing the interface state at the interface between the gate nitride film 4 and the N-type well layer 2,
It is possible to improve the driving capability of the MOS diode and the saturation current.

【0040】さらに、本実施形態におけるゲート窒化膜
4は、フッ素添加なしで形成したものと比べても同等も
しくはそれ以上の屈折率、Si−N結合量となるため、
不純物が拡散し難く、ゲート窒化膜4形成後に行われる
熱処理工程時に、金属電極層5内に存在するボロンがゲ
ート窒化膜4に拡散してしまういわゆる「ボロン抜け」
を防止することも可能である。
Further, since the gate nitride film 4 in this embodiment has a refractive index and a Si—N bond amount equal to or higher than those formed without adding fluorine,
So-called "boron loss" in which impurities hardly diffuse and boron existing in the metal electrode layer 5 diffuses into the gate nitride film 4 during a heat treatment step performed after the formation of the gate nitride film 4.
Can be prevented.

【0041】また、本実施形態に示すECR−プラズマ
CVD装置10での電子密度は、シングルプローブ21
による測定により1×109〜1012cm-3であること
が分かっている。このような高密度プラズマを用いるこ
とで、ガスの高い解離が期待でき、それによりフッ素に
よるゲート窒化膜4のポーラス化(空洞化)を防止でき
るため、ゲート窒化膜4の比誘電率の低下を抑制するこ
とが可能となる。一方、通常、高密度プラズマを用いる
と、高い電子温度によるCZシリコン基板1やゲート窒
化膜4自体のダメージが懸念される。しかしながら、本
実施形態においては、パルス変調プラズマを用いてお
り、プラズマ中に電子の代りにマイナスのフッ素イオン
が閉じ込められることになるため、電子温度が低下さ
れ、CZシリコン基板1やゲート窒化膜4自体のダメー
ジが低減される。従って、本実施形態に示すプラズマC
VD法によれば、高密度プラズマを用いつつ、低電子温
度化を図ることが可能である。
The electron density in the ECR-plasma CVD apparatus 10 shown in this embodiment is
Has been found to be 1 × 10 9 to 10 12 cm −3 . By using such a high-density plasma, a high dissociation of gas can be expected, and it is possible to prevent the gate nitride film 4 from becoming porous (hollow) by fluorine. It becomes possible to suppress. On the other hand, when high-density plasma is used, there is a concern that the CZ silicon substrate 1 and the gate nitride film 4 themselves may be damaged by high electron temperature. However, in the present embodiment, pulse-modulated plasma is used, and negative fluorine ions are confined instead of electrons in the plasma, so that the electron temperature is lowered and the CZ silicon substrate 1 and the gate nitride film 4 The damage of itself is reduced. Therefore, the plasma C shown in the present embodiment is
According to the VD method, it is possible to lower the electron temperature while using high-density plasma.

【0042】ここで、上記したようにガス流量をNH3
は50sccm、SiF4は20sccmとした理由に
ついて説明する。
Here, the gas flow rate is set to NH 3 as described above.
The reason why is 50 sccm and SiF 4 is 20 sccm will be described.

【0043】図5(a)は、ガスの流量比に対するSi
−N結合量とフッ素濃度の関係を表している。フッ素濃
度に関してはXPS(X−ray photoelectron spectro
scopy)によりF1s/Si2p/N1s比から求め、
Si−N結合量に関してはFT−IR RAS(fourie
r transfoem infrared reflection absorptionspec
troscopy )によるSi−N結合ピーク面積より求めて
ある。
FIG. 5A shows the relationship between the flow rate of the gas and the flow rate of Si.
It shows the relationship between the -N bond amount and the fluorine concentration. Regarding the fluorine concentration, XPS (X-ray photoelectron spectro
scopy) from the F1s / Si2p / N1s ratio,
Regarding the amount of Si—N bond, FT-IR RAS (fourie
r transfoem infrared reflection absorptionspec
troscopy).

【0044】一方、上述のようにフッ素の濃度が原子組
成比で9%〜12%の場合に好適であることが確認され
ている。さらに、実験によりSi−N結合量が2〜2.
6となるときに好適であることが確認された。
On the other hand, as described above, it has been confirmed that it is suitable when the concentration of fluorine is 9% to 12% in atomic composition ratio. Further, the amount of the Si—N bond was determined to be 2 to 2.
When it was 6, it was confirmed that it was suitable.

【0045】これらの結果から、ガス流量比(NH3
SiF4)が1.9以上の場合において、Si−N結合
量が上記した範囲となる。なお、実験では少なくともガ
ス流量比が17以下の場合において上記範囲となること
を確認している。また、ガス流量比が4.5以下の場合
にフッ素濃度が上記した範囲となる。なお、実験では少
なくともガス流量比が2.5以上の場合において上記範
囲となることを確認している。特に、ガス流量比が2.
5(つまりNH3/SiF4=50/20)の時にSi−
N結合量とフッ素濃度が最も好ましい値となる。
From these results, the gas flow ratio (NH 3 /
When SiF 4 ) is 1.9 or more, the amount of Si—N bond falls within the above range. Experiments have confirmed that the gas flow ratio falls within the above range at least when the gas flow ratio is 17 or less. When the gas flow rate ratio is 4.5 or less, the fluorine concentration falls within the above range. In experiments, it was confirmed that the above range was obtained at least when the gas flow rate ratio was 2.5 or more. In particular, when the gas flow ratio is 2.
5 (that is, NH 3 / SiF 4 = 50/20).
The N bond amount and the fluorine concentration are the most preferable values.

【0046】また、図5(b)は、ガス流量比と形成さ
れたゲート窒化膜4の絶縁性との関係を示すJ−V特性
図である。なお、形成されたゲート窒化膜4の膜厚バラ
ツキを考慮して、ここではゲート窒化膜4が4nmで形
成された場合の絶縁性を示すように各データの合わせ込
みを行っている。
FIG. 5B is a JV characteristic diagram showing the relationship between the gas flow ratio and the insulating property of the formed gate nitride film 4. Here, in consideration of the thickness variation of the formed gate nitride film 4, each data is adjusted so as to show the insulating property when the gate nitride film 4 is formed with a thickness of 4 nm.

【0047】この結果からも分かるように、NH3/S
iF4=50/20において最も直接トンネル電流が抑
制される。なお、ここではガス流量比が2.5となる場
合についてしかJ−V特性を示していないが、ガス流量
比1.7〜5の場合すべてに対してガス流量比が2.5
となる場合と同様に良好な絶縁性が得られると考えられ
る。
As can be seen from the results, NH 3 / S
When iF 4 = 50/20, the direct tunnel current is most suppressed. Here, the JV characteristic is shown only when the gas flow ratio is 2.5, but the gas flow ratio is 2.5 for all cases where the gas flow ratio is 1.7 to 5.
It is considered that good insulation can be obtained as in the case of

【0048】これらの結果に示されるように、ガス流量
比が1.9〜4.5、特に2.5となるようにすること
により、ゲート窒化膜4におけるSi−N結合量、フッ
素濃度が所望範囲となるようにできると共に、良好な絶
縁性が得られるゲート窒化膜とすることができる。この
ため、本実施形態では、これらの効果を最も得られるガ
ス流量比に設定している。
As shown in these results, by setting the gas flow rate ratio to 1.9 to 4.5, particularly 2.5, the Si—N bond amount and the fluorine concentration in the gate nitride film 4 can be reduced. A gate nitride film that can be in a desired range and that has good insulating properties can be obtained. For this reason, in the present embodiment, these effects are set to the gas flow rate ratio that can obtain the most.

【0049】(第2実施形態)上記第1実施形態では本
発明をMOSダイオードに適用した場合について説明し
たが、本実施形態ではサリサイド構造のMOSトランジ
スタに本発明を適用する場合について説明する。図6に
本実施形態におけるMOSトランジスタの製造工程を示
し、この図に基づきMOSトランジスタの製造方法を説
明する。
(Second Embodiment) In the first embodiment, the case where the present invention is applied to a MOS diode has been described. In the present embodiment, a case where the present invention is applied to a salicide structure MOS transistor will be described. FIG. 6 shows a manufacturing process of the MOS transistor according to the present embodiment, and a manufacturing method of the MOS transistor will be described with reference to FIG.

【0050】〔図6(a)に示す工程〕まず、(10
0)面のCZシリコン基板31を用意する。そして、こ
のCZシリコン基板31にN型ウェル層32を形成した
後、周知の方法により素子分離領域33を形成する。
[Step shown in FIG. 6A] First, (10
A CZ silicon substrate 31 having a 0) plane is prepared. Then, after forming the N-type well layer 32 on the CZ silicon substrate 31, an element isolation region 33 is formed by a known method.

【0051】続いて、ゲート絶縁膜成膜前処理としてR
CA洗浄を行ったのち、さらに0.5%フッ酸水にてN
型ウェル層32上に形成された自然酸化膜を除去し、純
水にて洗浄する。
Subsequently, as a pretreatment for forming a gate insulating film, R
After performing the CA cleaning, the N is further increased with 0.5% hydrofluoric acid aqueous solution.
The natural oxide film formed on the mold well layer 32 is removed and washed with pure water.

【0052】〔図6(b)に示す工程〕上記第1実施形
態の図2で示したECR−プラズマCVD装置10を用
い、上記第1実施形態と同様の成膜条件により、N型ウ
ェル層32の表面にゲート窒化膜34を物理的膜厚4n
m程度、酸化膜換算では2.2nm程度成膜する。
[Step shown in FIG. 6B] Using the ECR-plasma CVD apparatus 10 shown in FIG. 2 of the first embodiment, an N-type well layer is formed under the same film forming conditions as in the first embodiment. A gate nitride film 34 is formed on the surface of
m, or about 2.2 nm in terms of oxide film.

【0053】これにより、ダングリングボンドがSi−
F結合で終端されたゲート窒化膜34を形成することが
できると共に、ゲート窒化膜34とN型ウェル層32と
の界面における界面準位を低減することができる。
As a result, the dangling bond becomes Si-
The gate nitride film 34 terminated by F-coupling can be formed, and the interface state at the interface between the gate nitride film 34 and the N-type well layer 32 can be reduced.

【0054】〔図6(c)に示す工程〕ゲート窒化膜3
4を覆うように、減圧(LP)CVD法を用いて、多結
晶シリコンを160nm程度堆積し、イオン注入法によ
り多結晶シリコンの全面にB+をイオン注入する。
[Step shown in FIG. 6C] Gate nitride film 3
Polysilicon is deposited to a thickness of about 160 nm using a low pressure (LP) CVD method so as to cover 4, and B + is ion-implanted over the entire surface of the polycrystalline silicon by an ion implantation method.

【0055】続いて、フォトリソグラフィーによりパタ
ーニングを行うが、ここではパターニング精度向上の
為、下地からの反射を防止する窒化膜等からなる反射防
止膜(ARL−SIN)35をPECVD法にて30n
m程度堆積したのち、HBr+O2ガスを用いたエッチ
ングを行ってゲート電極36をパターニングする。
Subsequently, patterning is performed by photolithography. Here, in order to improve patterning accuracy, an anti-reflection film (ARL-SIN) 35 made of a nitride film or the like for preventing reflection from a base is formed by PECVD for 30 n.
After about m deposition, the gate electrode 36 is patterned by etching using HBr + O 2 gas.

【0056】〔図6(d)に示す工程〕ゲート電極36
をマスクとしてBF2 +をイオン注入することにより、電
界緩和層となる浅いp型拡散層37を形成する。
[Step shown in FIG. 6D] Gate electrode 36
Is used as a mask to implant BF 2 + to form a shallow p-type diffusion layer 37 serving as an electric field relaxation layer.

【0057】〔図7(a)に示す工程〕基板上の全面
に、CVD法により酸化膜を80nm程度の厚さで堆積
させたのち、CHF3、CF4、Ar混合ガスを用いた異
方性ドライエッチング(RIE)によって酸化膜および
ゲート窒化膜34をエッチバックし、ゲート電極36の
側壁にのみ酸化膜を残すことで側壁酸化膜(サイドウォ
ールスペーサ)38を形成すると共に、ゲート窒化膜3
4のうちゲート電極36下に位置する部分以外を除去す
る。
[Step shown in FIG. 7A] An oxide film is deposited on the entire surface of the substrate to a thickness of about 80 nm by the CVD method, and then anisotropically using a mixed gas of CHF 3 , CF 4 , and Ar. The oxide film and the gate nitride film 34 are etched back by reactive dry etching (RIE) to leave an oxide film only on the side wall of the gate electrode 36, thereby forming a side wall oxide film (sidewall spacer) 38 and the gate nitride film 3
4 is removed except for the portion located under the gate electrode 36.

【0058】〔図7(b)に示す工程〕リン酸によって
反射防止膜35を剥離させたのち、側壁絶縁膜38およ
びゲート電極36をマスクとしてB+をイオン注入す
る。これにより、N型ウェル層32の表層部のうちゲー
ト電極36の両側に位置する部位において、電界緩和層
としてのp型拡散層37よりも接合深さが深いp+型の
高濃度なソース領域39およびドレイン領域40が形成
される。
[Step shown in FIG. 7B] After the antireflection film 35 is peeled off with phosphoric acid, B + ions are implanted using the side wall insulating film 38 and the gate electrode 36 as a mask. Accordingly, in the surface layer portion of the N-type well layer 32 located on both sides of the gate electrode 36, the p + -type high-concentration source region having a deeper junction depth than the p-type diffusion layer 37 as the electric field relaxation layer 39 and a drain region 40 are formed.

【0059】〔図7(c)に示す工程〕まず、シリコン
活性層上に形成された薄い酸化膜をエッチング液(例え
ばフッ酸)で除去したのち、スパッタリングによりシリ
コン活性層上に例えばCo等の高融点金属膜を堆積させ
る。
[Step shown in FIG. 7C] First, after a thin oxide film formed on the silicon active layer is removed with an etching solution (for example, hydrofluoric acid), for example, Co or the like is formed on the silicon active layer by sputtering. A refractory metal film is deposited.

【0060】次に、2段階短時間熱処理法を行う。具体
的には、まず低温熱処理を行って1次シリサイド反応さ
せたのち、未反応高融点金属膜をエッチング液(例えば
過酸化アンモニア+過硫酸)で除去し、さらに2次熱処
理を行う。これにより、露出していたシリコン活性層
(すなわちゲート電極36、ソース領域39およびドレ
イン領域40)上に自己整合的に高融点金属シリサイド
腹36a、39a、40aが形成される。
Next, a two-step short-time heat treatment is performed. Specifically, after a low-temperature heat treatment is performed to cause a primary silicide reaction, the unreacted high-melting-point metal film is removed with an etchant (for example, ammonia peroxide + persulfuric acid), and a second heat treatment is performed. As a result, refractory metal silicide antinodes 36a, 39a, and 40a are formed in a self-aligned manner on the exposed silicon active layer (that is, the gate electrode 36, the source region 39, and the drain region 40).

【0061】〔図7(d)に示す工程〕基板全面上にプ
ラズマCVD法を用いて酸化シリコン膜を堆積させたの
ち、平坦化の為、スピンオングラス法(SOG)により
SOG膜を塗布すると共に、加熱することによってガラ
ス化させる。これにより、基板上面に層間絶縁膜41が
形成される。なお、この平坦化方法としては、CMP
(chemical mechanicalpolish)法による研磨でも良
い。
[Step shown in FIG. 7D] After a silicon oxide film is deposited on the entire surface of the substrate by using the plasma CVD method, an SOG film is applied by a spin-on-glass method (SOG) for planarization. Vitrification by heating. Thereby, an interlayer insulating film 41 is formed on the upper surface of the substrate. The flattening method includes CMP.
(Chemical mechanical polishing) method may be used.

【0062】続いて、フォトリソグラフィ工程により、
層間絶縁膜41に、ゲート電極36、ソース領域39、
ドレイン領域40上のシリサイド膜36a、39a、4
0aを露出させるコンタクトホール41aを形成したの
ち、図示しないが層間絶縁膜41上にバリアメタルやA
1合金層を含む金属配線層を配置し、金属配線層をパタ
ーニングすることでソース領域39やドレイン領域40
等に接続される各電極を形成する。
Subsequently, by a photolithography process,
A gate electrode 36, a source region 39,
Silicide films 36a, 39a, 4 on drain region 40
After forming a contact hole 41a for exposing the contact hole 41a, a barrier metal or A
A metal wiring layer including one alloy layer is arranged, and the source region 39 and the drain region 40 are formed by patterning the metal wiring layer.
And the like to form each electrode to be connected.

【0063】その後、図示しないが、電極表面を覆うよ
うにパッシベーション膜を成膜する。これにより、半導
体層としてのN型ウェル層32を有する半導体基板とし
てのCZシリコン基板31と、N型ウェル層32上に形
成されたゲート窒化膜34と、ゲート窒化膜上に形成さ
れた金属電極層としてのゲート電極36とを有し、後述
するように、ゲート窒化膜34のフッ素濃度が、原子組
成比で9%〜12%、Si−N結合量が2〜2.5とな
るサリサイド構造を有するMOSトランジスタが完成す
る。
Thereafter, although not shown, a passivation film is formed so as to cover the electrode surface. Thus, a CZ silicon substrate 31 as a semiconductor substrate having an N-type well layer 32 as a semiconductor layer, a gate nitride film 34 formed on the N-type well layer 32, and a metal electrode formed on the gate nitride film And a gate electrode 36 as a layer. As will be described later, a salicide structure in which the fluorine concentration of the gate nitride film 34 is 9% to 12% in atomic composition ratio and the Si—N bond amount is 2 to 2.5. Is completed.

【0064】以上説明したように、MOSトランジスタ
においても上記第1実施形態と同様の方法で形成したゲ
ート窒化膜34を形成することにより、ゲート窒化膜3
4とN型ウェル層32との界面における界面準位を低減
することができ、MOSトランジスタの駆動能力の向
上、飽和電流向上を図ることができる。また、ゲート窒
化膜34形成後に行われる熱処理工程時に、ゲート電極
36内に存在するボロンがゲート窒化膜34に拡散して
しまういわゆる「ボロン抜け」を防止することも可能で
ある。
As described above, also in the MOS transistor, by forming the gate nitride film 34 formed in the same manner as in the first embodiment, the gate nitride film 3 is formed.
The interface level at the interface between the N-type well 4 and the N-type well layer 32 can be reduced, and the driving capability of the MOS transistor and the saturation current can be improved. Further, during a heat treatment step performed after the formation of the gate nitride film 34, it is possible to prevent so-called “boron removal” in which boron existing in the gate electrode 36 diffuses into the gate nitride film 34.

【0065】(他の実施形態)上記各実施形態ではゲー
ト窒化膜4の膜厚が4nmとなるようにしているが、こ
れは例示であり、ゲート窒化膜4の膜厚はどのような値
でも構わない。ただし、本発明は特に微細化された半導
体装置に有効で、例えばゲート窒化膜4の膜厚が1〜5
nm程度とされる場合に有効である。
(Other Embodiments) In the above embodiments, the thickness of the gate nitride film 4 is set to 4 nm. However, this is an example, and the thickness of the gate nitride film 4 may be any value. I do not care. However, the present invention is particularly effective for miniaturized semiconductor devices, for example, when the thickness of the gate nitride film 4 is 1 to 5
It is effective when it is set to about nm.

【0066】上記第1、第2実施形態では、窒化膜の形
成に使用するガスとしてSiF4とNH3を用いている
が、これらのいずれかの元素を同位体に代えたガスを用
いても良い。例えば、NH3におけるH(水素)を同位
体であるD(重水素)に代えても良い。
In the first and second embodiments, SiF 4 and NH 3 are used as gases used for forming the nitride film. However, a gas in which one of these elements is replaced with an isotope may be used. good. For example, H (hydrogen) in NH 3 may be replaced with D (deuterium), which is an isotope.

【0067】上記第1、第2実施形態では、MOSダイ
オードやサリサイド構造のMOSトランジスタに本発明
を適用した場合を説明したが、他のMOS構造の半導体
装置に適用することも可能である。また、トンネル膜上
にフローティングゲートが配置されるような半導体メモ
リのトンネル膜に本発明を適用することも可能である。
また、液晶(TFT)のように、ガラス基板上にソー
ス、ドレインを形成し、これらソース、ドレイン上を含
むように多結晶(アモルファス)シリコン、絶縁膜、ゲ
ート電極を順に積層した構造における絶縁膜に本発明を
適用することも可能である。この場合、ガラス基板上に
ソース、ドレインを形成する工程と、ソース、ドレイン
を含むガラス基板上に多結晶シリコンを形成する工程
と、四フッ化珪素(SiF4)とアンモニア(NH3)を
含むガス雰囲気にて、多結晶シリコン上にフッ素を含ん
だシリコン窒化膜を成膜する工程と、シリコン窒化膜上
にゲート電極を形成する工程等によって上記構造の半導
体装置を製造することができる。もちろん、ガラス基板
上に多結晶シリコンを形成したのちに、多結晶シリコン
にソース、ドレインを形成する工程を行う製法によって
上記構造の半導体装置を製造できる。
In the first and second embodiments, the case where the present invention is applied to a MOS diode or a MOS transistor having a salicide structure has been described. However, the present invention can be applied to a semiconductor device having another MOS structure. Further, the present invention can be applied to a tunnel film of a semiconductor memory in which a floating gate is disposed on a tunnel film.
Also, like a liquid crystal (TFT), an insulating film having a structure in which a source and a drain are formed on a glass substrate, and polycrystalline (amorphous) silicon, an insulating film, and a gate electrode are sequentially stacked so as to include the source and the drain. It is also possible to apply the present invention. In this case, a step of forming a source and a drain on a glass substrate, a step of forming polycrystalline silicon on a glass substrate including the source and the drain, and including silicon tetrafluoride (SiF 4 ) and ammonia (NH 3 ) In a gas atmosphere, a semiconductor device having the above structure can be manufactured by a step of forming a silicon nitride film containing fluorine on polycrystalline silicon, a step of forming a gate electrode on the silicon nitride film, and the like. Needless to say, a semiconductor device having the above structure can be manufactured by a method of forming a source and a drain in polycrystalline silicon after forming polycrystalline silicon on a glass substrate.

【0068】また、上記各実施形態では、絶縁膜と不純
物層との界面における界面準位の影響を低減することを
念頭に、本発明により製造した窒化膜をゲート絶縁膜に
適用した場合を例に挙げて説明したが、他の用途の絶縁
膜にも本発明を適用することが可能である。
In each of the above embodiments, the case where the nitride film manufactured according to the present invention is applied to the gate insulating film, taking into account the effect of the interface level at the interface between the insulating film and the impurity layer, is taken into consideration. However, the present invention can be applied to insulating films for other uses.

【0069】例えば、層間絶縁膜は両側にエッチングス
トッパを形成することになるが、このエッチングストッ
パに本発明における窒化膜を使用することが可能であ
る。このような構造の半導体装置の場合、素子が備えら
れた半導体基板上に層間絶縁膜を形成する工程と、層間
絶縁膜にコンタクトホール形成する工程とを有し、コン
タクトホールを介して素子との電気的な接続が行われる
ことになるが、層間絶縁膜を形成する工程において、四
フッ化珪素(SiF4)とアンモニア(NH3)を含むガ
ス雰囲気にて、フッ素を含んだシリコン窒化膜を成膜す
る工程が含まれるようにすればよい。
For example, an etching stopper is formed on both sides of the interlayer insulating film, and the nitride film according to the present invention can be used for the etching stopper. A semiconductor device having such a structure includes a step of forming an interlayer insulating film on a semiconductor substrate provided with elements, and a step of forming a contact hole in the interlayer insulating film. Electrical connection is made. In the step of forming an interlayer insulating film, a silicon nitride film containing fluorine is formed in a gas atmosphere containing silicon tetrafluoride (SiF 4 ) and ammonia (NH 3 ). What is necessary is just to include the process of forming a film.

【0070】また、パッシベーション膜として本発明に
おける窒化膜を使用することも可能である。特に、本発
明によれば低温プロセスでパッシベーション膜を形成で
きるため有効である。このような構造の半導体装置の場
合、素子が備えられた半導体基板上にパッシベーション
膜を形成する工程を有することになるが、このパッシベ
ーション膜を形成する工程において、四フッ化珪素(S
iF4)とアンモニア(NH3)を含むガス雰囲気にて、
フッ素を含んだシリコン窒化膜を形成する工程が含まれ
るようにすればよい。
The nitride film of the present invention can be used as a passivation film. In particular, the present invention is effective because a passivation film can be formed by a low-temperature process. In the case of a semiconductor device having such a structure, a step of forming a passivation film on a semiconductor substrate provided with elements is included. In the step of forming the passivation film, silicon tetrafluoride (S
In a gas atmosphere containing iF 4 ) and ammonia (NH 3 ),
A step of forming a silicon nitride film containing fluorine may be included.

【0071】これらの用途の場合、本発明における窒化
膜が高い絶縁性を備えていることから、リーク電流防止
等の効果を得ることが可能となる。
In these applications, since the nitride film of the present invention has a high insulating property, it is possible to obtain effects such as prevention of leak current.

【0072】上記第1、第2実施形態では、ECR−プ
ラズマCVD装置によってゲート窒化膜を形成する場合
について説明したが、この他の装置、例えば、UHFプ
ラズマCVD装置(周波数500MHzのプラズマCV
D装置)、VHFプラズマCVD装置(周波数60MH
z〜100MHzのプラズマCVD装置)、ICPプラ
ズマCVD装置(誘導結合型プラズマCVD装置)、表
面波プラズマCVD装置、RF平行平板CVD装置を用
いてゲート窒化膜を形成しても上記と同様の効果が得ら
れる。
In the first and second embodiments, the case where the gate nitride film is formed by the ECR-plasma CVD apparatus has been described. However, other apparatuses such as a UHF plasma CVD apparatus (plasma CV having a frequency of 500 MHz) may be used.
D apparatus), VHF plasma CVD apparatus (frequency 60 MH
The same effect as described above can be obtained by forming a gate nitride film using a plasma CVD apparatus of z to 100 MHz), an ICP plasma CVD apparatus (inductively coupled plasma CVD apparatus), a surface wave plasma CVD apparatus, or an RF parallel plate CVD apparatus. can get.

【0073】また、上記実施形態では、SiF4とNH3
を含むガス雰囲気としているが、さらに水素(H2)も
しくは重水素(D2)をこのガス雰囲気中に導入しても
良い。
In the above embodiment, SiF 4 and NH 3
, But hydrogen (H 2 ) or deuterium (D 2 ) may be further introduced into the gas atmosphere.

【0074】なお、上記各実施形態では、金属電極層5
やゲート電極36を金属で形成した場合を説明している
が、バリア層等の役割を果たす金属酸化膜を介して金属
電極層5やゲート電極36を配置するようにしてもよ
い。
In each of the above embodiments, the metal electrode layer 5
Although the case where the gate electrode 36 is formed of a metal is described, the metal electrode layer 5 and the gate electrode 36 may be arranged via a metal oxide film serving as a barrier layer or the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施形態におけるMOSダイオー
ドの製造工程を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a manufacturing process of a MOS diode according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1に示すMOSダイオードのゲート窒化膜の
形成に使用するECR−プラズマCVD装置の概略構成
を示す図である。
FIG. 2 is a view showing a schematic configuration of an ECR-plasma CVD apparatus used for forming a gate nitride film of the MOS diode shown in FIG.

【図3】赤外光の波数とゲート窒化膜内の結合の占める
密度の関係を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the wave number of infrared light and the density occupied by bonds in a gate nitride film.

【図4】ゲート窒化膜とN型ウェル層との界面における
界面準位、およびゲート窒化膜における電荷トラップを
調べたC−V特性図である。
FIG. 4 is a CV characteristic diagram in which an interface state at an interface between a gate nitride film and an N-type well layer and a charge trap in the gate nitride film are examined.

【図5】(a)は、ガスの流量比に対するSi−N結合
量とフッ素濃度の関係を表す図であり、(b)は、ガス
流量比と形成されたゲート窒化膜の絶縁性との関係を示
すJ−V特性図である。
5A is a diagram showing a relationship between a Si—N bond amount and a fluorine concentration with respect to a gas flow ratio, and FIG. 5B is a diagram showing a relationship between a gas flow ratio and an insulating property of a formed gate nitride film. It is a JV characteristic view showing a relationship.

【図6】本発明の第2実施形態におけるMOSトランジ
スタの製造工程を示す図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a manufacturing process of a MOS transistor according to a second embodiment of the present invention.

【図7】図6に続くMOSトランジスタの製造工程を示
す図である。
FIG. 7 is a view showing a manufacturing step of the MOS transistor following FIG. 6;

【符号の説明】 1、31…CZシリコン基板、2、32…N型ウェル
層、4、34…ゲート窒化膜、5…金属電極層、36…
ゲート電極、39…ソース領域、40…ドレイン領域。
[Description of Signs] 1, 31 ... CZ silicon substrate, 2, 32 ... N-type well layer, 4, 34 ... Gate nitride film, 5 ... Metal electrode layer, 36 ...
Gate electrode, 39: source region, 40: drain region.

───────────────────────────────────────────────────── 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 21/336 H01L 29/78 617V 619A (72)発明者 大田 裕之 愛知県名古屋市千種区不老町 名古屋大学 内 Fターム(参考) 4K030 AA04 AA05 AA13 BA29 BA40 BB03 BB12 CA04 CA06 CA12 FA02 JA01 JA05 5F040 DA08 DA17 DA30 DC01 EB17 EC04 EC07 EC13 ED04 EF02 EH02 EJ03 EK01 EK05 EL06 FA05 FC19 FC27 5F058 BA20 BB04 BB07 BC08 BC10 BF09 BF24 BF30 BF37 BJ10 5F110 AA06 AA17 AA30 BB03 CC02 DD02 EE03 EE05 EE32 EE43 FF03 FF07 FF31 GG02 GG13 GG15 HJ01 HJ13 HL03 HM15 NN02 NN24 NN35 QQ11 QQ21──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 21/336 H01L 29/78 617V 619A (72) Inventor Hiroyuki Ota Nagoya University F term (reference) 4K030 AA04 AA05 AA13 BA29 BA40 BB03 BB12 CA04 CA06 CA12 FA02 JA01 JA05 5F040 DA08 DA17 DA30 DC01 EB17 EC04 EC07 EC13 ED04 EF02 EH02 EJ03 EK01 EK05 EL06 FA05 FC19 FC27 5BF0BB07BF10 BC30 BC10BF30 5F110 AA06 AA17 AA30 BB03 CC02 DD02 EE03 EE05 EE32 EE43 FF03 FF07 FF31 GG02 GG13 GG15 HJ01 HJ13 HL03 HM15 NN02 NN24 NN35 QQ11 QQ21

Claims (30)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 四フッ化珪素(SiF4)とアンモニア
(NH3)を含むガス雰囲気にて、半導体層上にフッ素
を含んだシリコン窒化膜を成膜する工程と、 前記シリコン窒化膜上に電極を形成する工程と、を含ん
でいることを特徴とする半導体装置の製造方法。
A step of forming a silicon nitride film containing fluorine on a semiconductor layer in a gas atmosphere containing silicon tetrafluoride (SiF 4 ) and ammonia (NH 3 ); A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: forming an electrode.
【請求項2】 半導体基板上に第1導電型の半導体層を
形成する工程と、 四フッ化珪素(SiF4)とアンモニア(NH3)を含む
ガス雰囲気にて、前記半導体層上にフッ素を含んだシリ
コン窒化膜を成膜する工程と、 前記シリコン窒化膜上にゲート電極を形成する工程と、 前記半導体層の表層部のうち、前記電極の両側に位置す
る部位に第2導電型のソース領域とドレイン領域とを形
成する工程と、を含んでいることを特徴とする半導体装
置の製造方法。
2. A step of forming a first conductivity type semiconductor layer on a semiconductor substrate, and forming fluorine on the semiconductor layer in a gas atmosphere containing silicon tetrafluoride (SiF 4 ) and ammonia (NH 3 ). Forming a gate electrode on the silicon nitride film; forming a gate electrode on the silicon nitride film; forming a gate electrode on the silicon nitride film; Forming a region and a drain region.
【請求項3】 ガラス基板上にソース、ドレインを形成
する工程と、 前記ソース、ドレインを含む前記ガラス基板上に多結晶
シリコンを形成する工程と、 四フッ化珪素(SiF4)とアンモニア(NH3)を含む
ガス雰囲気にて、前記多結晶シリコン上にフッ素を含ん
だシリコン窒化膜を成膜する工程と、 前記シリコン窒化膜上にゲート電極を形成する工程と、
を含んでいることを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming a source and a drain on the glass substrate; forming polycrystalline silicon on the glass substrate including the source and the drain; forming silicon polyfluoride (SiF 4 ) and ammonia (NH 3 ); 3 ) forming a silicon nitride film containing fluorine on the polycrystalline silicon in a gas atmosphere containing 3 ); forming a gate electrode on the silicon nitride film;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項4】 ガラス基板上に多結晶シリコンを形成す
る工程と、 前記多結晶シリコンにソース、ドレインを形成する工程
と、 四フッ化珪素(SiF4)とアンモニア(NH3)を含む
ガス雰囲気にて、前記多結晶シリコン上にフッ素を含ん
だシリコン窒化膜を成膜する工程と、 前記シリコン窒化膜上にゲート電極を形成する工程と、
を含んでいることを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. A step of forming polycrystalline silicon on a glass substrate; a step of forming a source and a drain in the polycrystalline silicon; and a gas atmosphere containing silicon tetrafluoride (SiF 4 ) and ammonia (NH 3 ). Forming a silicon nitride film containing fluorine on the polycrystalline silicon; forming a gate electrode on the silicon nitride film;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項5】 素子が備えられた半導体基板上にパッシ
ベーション膜を形成する工程を有し、 前記パッシベーション膜を形成する工程には、四フッ化
珪素(SiF4)とアンモニア(NH3)を含むガス雰囲
気にて、フッ素を含んだシリコン窒化膜を形成する工程
が含まれていることを特徴とする半導体装置の製造方
法。
5. A step of forming a passivation film on a semiconductor substrate provided with an element, wherein the step of forming the passivation film includes silicon tetrafluoride (SiF 4 ) and ammonia (NH 3 ). A method for manufacturing a semiconductor device, comprising a step of forming a silicon nitride film containing fluorine in a gas atmosphere.
【請求項6】 素子が備えられた半導体基板上に層間絶
縁膜を形成する工程を有してなる半導体装置の製造方法
において、 前記層間絶縁膜を形成する工程には、四フッ化珪素(S
iF4)とアンモニア(NH3)を含むガス雰囲気にて、
フッ素を含んだシリコン窒化膜を成膜する工程が含まれ
ていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
6. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the step of forming an interlayer insulating film on a semiconductor substrate provided with elements, wherein the step of forming the interlayer insulating film includes the step of forming silicon tetrafluoride (S
In a gas atmosphere containing iF 4 ) and ammonia (NH 3 ),
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising a step of forming a silicon nitride film containing fluorine.
【請求項7】 前記シリコン窒化膜を形成する工程をプ
ラズマ化学気相堆積法によって行うことを特徴とする請
求項1乃至6のいずれか1つに記載の半導体装置の製造
方法。
7. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the step of forming the silicon nitride film is performed by a plasma enhanced chemical vapor deposition method.
【請求項8】 前記プラズマ化学気相堆積法として、パ
ルス変調プラズマを用いることを特徴とする請求項7に
記載の半導体装置の製造方法。
8. The method according to claim 7, wherein a pulse-modulated plasma is used as the plasma enhanced chemical vapor deposition method.
【請求項9】 前記シリコン窒化膜を形成する工程で
は、前記四フッ化珪素に対するアンモニアのガス流量比
を1.9以上とすることを特徴とする請求項1乃至8の
いずれか1つに記載の半導体装置の製造方法。
9. The method according to claim 1, wherein in the step of forming the silicon nitride film, a gas flow ratio of ammonia to silicon tetrafluoride is 1.9 or more. Of manufacturing a semiconductor device.
【請求項10】 前記シリコン窒化膜を形成する工程で
は、前記四フッ化珪素に対するアンモニアのガス流量比
を4.5以下とすることを特徴とする請求項1乃至9の
いずれか1つに記載の半導体装置の製造方法。
10. The method according to claim 1, wherein in the step of forming the silicon nitride film, a gas flow ratio of ammonia to the silicon tetrafluoride is set to 4.5 or less. Of manufacturing a semiconductor device.
【請求項11】 前記シリコン窒化膜を形成する工程で
は、前記シリコン窒化膜を5nm以下の膜厚で形成する
ことを特徴とする請求項2に記載の半導体装置の製造方
法。
11. The method according to claim 2, wherein in the step of forming the silicon nitride film, the silicon nitride film is formed with a thickness of 5 nm or less.
【請求項12】 前記四フッ化珪素を構成する元素のい
ずれかが、その同位体で構成された四フッ化珪素を用い
ることを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1つに
記載の半導体装置の製造方法。
12. The method according to claim 1, wherein one of the elements constituting the silicon tetrafluoride uses silicon tetrafluoride composed of its isotope. A method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項13】 前記アンモニアを構成する元素のいず
れかが、その同位体で構成されたアンモニアを用いるこ
とを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1つに記載
の半導体装置の製造方法。
13. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein one of the elements constituting ammonia uses ammonia composed of isotopes thereof.
【請求項14】 前記ガス雰囲気内に水素(H2)もし
くは重水素(D2)を導入することを特徴とする請求項
1乃至13のいずれか1つに記載の半導体装置の製造方
法。
14. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein hydrogen (H 2 ) or deuterium (D 2 ) is introduced into the gas atmosphere.
【請求項15】 第1導電型の半導体層を有する半導体
基板と、 前記半導体層上に形成されたゲート窒化膜と、 前記ゲート窒化膜上に形成された金属電極層とを有し、 前記ゲート窒化膜にはフッ素が含まれており、そのフッ
素濃度が、原子組成比で9%〜12%となっていること
を特徴とする半導体装置。
15. A semiconductor device comprising: a semiconductor substrate having a semiconductor layer of a first conductivity type; a gate nitride film formed on the semiconductor layer; and a metal electrode layer formed on the gate nitride film. A semiconductor device, characterized in that the nitride film contains fluorine, and the fluorine concentration is 9% to 12% in atomic composition ratio.
【請求項16】 前記ゲート窒化膜のSi−N結合量が
2〜2.6となっていることを特徴とする請求項15に
記載の半導体装置。
16. The semiconductor device according to claim 15, wherein the amount of Si—N bonds in the gate nitride film is 2 to 2.6.
【請求項17】 四フッ化珪素(SiF4)とアンモニ
ア(NH3)を含むガス雰囲気にて、半導体層上にフッ
素を含んだシリコン窒化膜を成膜したのち、前記シリコ
ン窒化膜上に電極を形成することによって構成された半
導体装置。
17. After forming a silicon nitride film containing fluorine on a semiconductor layer in a gas atmosphere containing silicon tetrafluoride (SiF 4 ) and ammonia (NH 3 ), an electrode is formed on the silicon nitride film. A semiconductor device constituted by forming a.
【請求項18】 半導体基板上に第1導電型の半導体層
を形成したのち、四フッ化珪素(SiF4)とアンモニ
ア(NH3)を含むガス雰囲気にて、前記半導体層上に
フッ素を含んだシリコン窒化膜を成膜し、さらに前記シ
リコン窒化膜上にゲート電極を形成すると共に、前記半
導体層の表層部のうち、前記電極の両側に位置する部位
に第2導電型のソース領域とドレイン領域とを形成する
ことによって構成された半導体装置。
18. After forming a first conductivity type semiconductor layer on a semiconductor substrate, fluorine is contained on the semiconductor layer in a gas atmosphere containing silicon tetrafluoride (SiF 4 ) and ammonia (NH 3 ). Forming a silicon nitride film, further forming a gate electrode on the silicon nitride film, and forming a second conductivity type source region and a drain region in portions of the surface layer of the semiconductor layer located on both sides of the electrode. And a semiconductor device formed by forming a region.
【請求項19】 ガラス基板上にソース、ドレインを形
成すると共に、前記ソース、ドレインを含む前記ガラス
基板上に多結晶シリコンを形成し、四フッ化珪素(Si
4)とアンモニア(NH3)を含むガス雰囲気にて、前
記多結晶シリコン上にフッ素を含んだシリコン窒化膜を
成膜したのち、前記シリコン窒化膜上にゲート電極を形
成することによって構成された半導体装置。
19. Forming a source and a drain on a glass substrate and forming polycrystalline silicon on the glass substrate including the source and the drain,
F 4 ) and a gas atmosphere containing ammonia (NH 3 ), a silicon nitride film containing fluorine is formed on the polycrystalline silicon, and then a gate electrode is formed on the silicon nitride film. Semiconductor device.
【請求項20】 ガラス基板上に多結晶シリコンを形成
すると共に、前記多結晶シリコンにソース、ドレインを
形成し、四フッ化珪素(SiF4)とアンモニア(N
3)を含むガス雰囲気にて、前記多結晶シリコン上に
フッ素を含んだシリコン窒化膜を成膜したのち、前記シ
リコン窒化膜上にゲート電極を形成することによって構
成された半導体装置。
20. Polycrystalline silicon is formed on a glass substrate, and a source and a drain are formed in the polycrystalline silicon, and silicon tetrafluoride (SiF 4 ) and ammonia (N
A semiconductor device comprising: forming a silicon nitride film containing fluorine on the polycrystalline silicon in a gas atmosphere containing H 3 ); and forming a gate electrode on the silicon nitride film.
【請求項21】 素子が備えられた半導体基板上にパッ
シベーション膜が形成されてなり、前記パッシベーショ
ン膜が、四フッ化珪素(SiF4)とアンモニア(N
3)を含むガス雰囲気にて形成された、フッ素を含ん
だシリコン窒化膜で構成されていることを特徴とする半
導体装置。
21. A passivation film is formed on a semiconductor substrate provided with an element, wherein the passivation film is formed of silicon tetrafluoride (SiF 4 ) and ammonia (N
A semiconductor device comprising a silicon nitride film containing fluorine formed in a gas atmosphere containing H 3 ).
【請求項22】 素子が備えられた半導体基板上に層間
絶縁膜が形成されてなり、前記層間絶縁膜が、四フッ化
珪素(SiF4)とアンモニア(NH3)を含むガス雰囲
気にて形成された、フッ素を含んだシリコン窒化膜で構
成されていることを特徴とする半導体装置。
22. An interlayer insulating film formed on a semiconductor substrate provided with an element, wherein the interlayer insulating film is formed in a gas atmosphere containing silicon tetrafluoride (SiF 4 ) and ammonia (NH 3 ). A semiconductor device comprising a silicon nitride film containing fluorine.
【請求項23】 前記シリコン窒化膜がプラズマ化学気
相堆積法によって形成されていることを特徴とする請求
項17乃至22のいずれか1つに記載の半導体装置。
23. The semiconductor device according to claim 17, wherein said silicon nitride film is formed by plasma enhanced chemical vapor deposition.
【請求項24】 前記プラズマ化学気相堆積法として、
パルス変調プラズマが用いられていることを特徴とする
請求項23に記載の半導体装置。
24. The plasma enhanced chemical vapor deposition method,
24. The semiconductor device according to claim 23, wherein a pulse-modulated plasma is used.
【請求項25】 前記シリコン窒化膜は、前記四フッ化
珪素に対するアンモニアのガス流量比が1.9以上とさ
れて形成されていることを特徴とする請求項17乃至2
4のいずれか1つに記載の半導体装置。
25. The silicon nitride film according to claim 17, wherein a gas flow ratio of ammonia to silicon tetrafluoride is 1.9 or more.
5. The semiconductor device according to any one of 4.
【請求項26】 前記シリコン窒化膜は、前記四フッ化
珪素に対するアンモニアのガス流量比が4.5以下とさ
れて形成されていることを特徴とする請求項17乃至2
5のいずれか1つに記載の半導体装置。
26. The silicon nitride film according to claim 17, wherein a gas flow ratio of ammonia to said silicon tetrafluoride is set to 4.5 or less.
6. The semiconductor device according to any one of 5.
【請求項27】 前記シリコン窒化膜は、前記シリコン
窒化膜を5nm以下の膜厚となっていることを特徴とす
る請求項19に記載の半導体装置。
27. The semiconductor device according to claim 19, wherein said silicon nitride film has a thickness of 5 nm or less.
【請求項28】 前記四フッ化珪素を構成する元素のい
ずれかが、その同位体で構成された四フッ化珪素を用い
ていることを特徴とする請求項17乃至27のいずれか
1つに記載の半導体装置。
28. The method according to claim 17, wherein one of the elements constituting silicon tetrafluoride uses silicon tetrafluoride composed of its isotope. 13. The semiconductor device according to claim 1.
【請求項29】 前記アンモニアを構成する元素のいず
れかが、その同位体で構成されたアンモニアを用いてい
ることを特徴とする請求項17乃至28のいずれか1つ
に記載の半導体装置。
29. The semiconductor device according to claim 17, wherein one of the elements constituting ammonia uses ammonia composed of its isotope.
【請求項30】 前記ガス雰囲気内に水素(H2)もし
くは重水素(D2)が導入されていることを特徴とする
請求項17乃至29のいずれか1つに記載の半導体装
置。
30. The semiconductor device according to claim 17, wherein hydrogen (H 2 ) or deuterium (D 2 ) is introduced into the gas atmosphere.
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