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JP2001217238A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents

Semiconductor device and its manufacturing method

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Publication number
JP2001217238A
JP2001217238A JP2000026308A JP2000026308A JP2001217238A JP 2001217238 A JP2001217238 A JP 2001217238A JP 2000026308 A JP2000026308 A JP 2000026308A JP 2000026308 A JP2000026308 A JP 2000026308A JP 2001217238 A JP2001217238 A JP 2001217238A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silicon
insulating layer
silicon dioxide
semiconductor
semiconductor device
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
JP2000026308A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroko Kubo
裕子 久保
Kenji Yoneda
健司 米田
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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 Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2000026308A priority Critical patent/JP2001217238A/en
Publication of JP2001217238A publication Critical patent/JP2001217238A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve asymmetrical current/voltage characteristics in both positive and negative polarities in a voltage application in a semiconductor device with MIS structure. SOLUTION: This semiconductor device is provided with a conductor layer 14, an insulation layer 13, and a semiconductor 12. The insulation layer 13 is made of a composition that is silicon concentration as compared with silicon dioxide, and has a distribution where the silicon concentration changes from the side of the semiconductor 12 toward the side of the conductor layer 14.

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、半導体集積回路に
おいて使用される半導体装置およびその製造方法に関す
るものである。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a semiconductor device used in a semiconductor integrated circuit and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体素子の微細化・高集積化が
急速に進み、それにともなって素子に使用される絶縁層
の種類も多様化してきている。
2. Description of the Related Art In recent years, miniaturization and high integration of semiconductor devices have been rapidly advanced, and accordingly, the types of insulating layers used in devices have been diversified.

【0003】以下に、従来のMIS構造を有する半導体
装置について、図12を参照して説明する。
Hereinafter, a semiconductor device having a conventional MIS structure will be described with reference to FIG.

【0004】図12(a)は従来のMIS構造を有する半
導体装置の断面構成を示すものである。
FIG. 12A shows a sectional structure of a conventional semiconductor device having a MIS structure.

【0005】図12(a)において、11はシリコンから
なる半導体基板、12は半導体基板11の上に形成され
た拡散層、15は二酸化シリコンからなる絶縁層、14
は不純物をドープして低抵抗化したポリシリコンからな
る電極としての導体層である。
In FIG. 12A, 11 is a semiconductor substrate made of silicon, 12 is a diffusion layer formed on the semiconductor substrate 11, 15 is an insulating layer made of silicon dioxide, 14
Is a conductor layer as an electrode made of polysilicon having a low resistance by doping impurities.

【0006】図12(b)は絶縁層15のみに着目したと
きの、その絶縁層15中のシリコン濃度の分布状態を示
したものである。なお、図中、縦軸はシリコンの濃度を
示し、横軸は半導体基板11の界面から導体層14の界
面へ向かう深さ方向の距離を示している。
FIG. 12B shows a distribution state of the silicon concentration in the insulating layer 15 when attention is paid only to the insulating layer 15. In the figure, the vertical axis indicates the concentration of silicon, and the horizontal axis indicates the distance in the depth direction from the interface of the semiconductor substrate 11 to the interface of the conductor layer 14.

【0007】従来の場合、絶縁層15は二酸化シリコン
単体であるので、シリコン濃度は深さ方向に沿って均一
になっており、かつ、シリコン濃度はシリコン単体の場
合よりも低い。したがって、この絶縁層15は、電界強
度が低いときには電流は流れない。
In the conventional case, since the insulating layer 15 is made of silicon dioxide alone, the silicon concentration is uniform along the depth direction, and the silicon concentration is lower than that of silicon alone. Therefore, no current flows through the insulating layer 15 when the electric field strength is low.

【0008】しかし、拡散層12を接地して、導体層1
4にプラスの電圧を印加し漸増させていくと、ある電圧
以上では絶縁層15にFNトンネル電流が流れはじめ
る。この特性は、導体層14を接地し、拡散層12にプ
ラスの電圧を印加した場合にも同様である(電流の向き
は逆)。そして、FNトンネル電流が流れ始める時の電
圧は絶縁層15の膜厚によって決まる。
However, when the diffusion layer 12 is grounded, the conductor layer 1
When a positive voltage is applied to 4 and gradually increased, an FN tunnel current starts to flow in the insulating layer 15 at a certain voltage or more. This characteristic is the same when the conductor layer 14 is grounded and a positive voltage is applied to the diffusion layer 12 (the direction of the current is reversed). The voltage at which the FN tunnel current starts to flow is determined by the thickness of the insulating layer 15.

【0009】この絶縁層15が、正と負の極性によって
大きく異なる電流電圧特性をもつならば、一方向のみに
電子を抜きやすいトンネル膜が形成可能となり、フラッ
シュマイコンなどへの幅広い応用が期待される。
If the insulating layer 15 has current-voltage characteristics that differ greatly depending on the positive and negative polarities, a tunnel film that can easily extract electrons in only one direction can be formed, and wide application to a flash microcomputer or the like is expected. You.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図12
に示した従来の構成の半導体装置は、絶縁層15が単純
な二酸化シリコン膜で形成されされていたために、極性
によって電流電圧特性を著しく異ならせることができな
かった。
However, FIG.
In the semiconductor device having the conventional configuration shown in (1), since the insulating layer 15 is formed of a simple silicon dioxide film, the current-voltage characteristics cannot be significantly changed depending on the polarity.

【0011】本発明は、上記の問題点を解決するもの
で、MIS構造を有する半導体装置において、正と負の
両極性で非対称なの電流電圧特性をもたせるようにする
ことを課題とする。
An object of the present invention is to provide a semiconductor device having an MIS structure having asymmetric current and voltage characteristics of both positive and negative polarities.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明の半導体装置は、導体層、絶縁層、および半
導体からなるMIS構造を有するものにおいて、絶縁層
は、二酸化シリコンよりもシリコン濃度がリッチな組成
物からなり、かつ、そのシリコン濃度が前記半導体側か
ら導体層側に向けて変化する分布を有していることを特
徴としている。
In order to solve this problem, a semiconductor device according to the present invention has a MIS structure comprising a conductor layer, an insulating layer, and a semiconductor, wherein the insulating layer is made of silicon rather than silicon dioxide. It is characterized by being composed of a composition having a high concentration, and having a distribution in which the silicon concentration changes from the semiconductor side toward the conductor layer side.

【0013】これにより、正と負の両極性で著しく電流
電圧特性が異なる絶縁層を有する半導体装置が得られ
る。
Thus, a semiconductor device having an insulating layer having significantly different current-voltage characteristics for both positive and negative polarities can be obtained.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】請求項1に記載の発明は、導体
層、絶縁層、および半導体からなるMIS構造を有する
半導体装置において、前記絶縁層は、二酸化シリコンよ
りもシリコン濃度がリッチな組成物からなり、かつ、そ
のシリコン濃度が前記半導体側から導体層側に向けて変
化する分布を有していることを特徴としたものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device having a MIS structure including a conductor layer, an insulating layer, and a semiconductor, wherein the insulating layer has a silicon concentration richer than that of silicon dioxide. And a distribution in which the silicon concentration changes from the semiconductor side to the conductor layer side.

【0015】その場合のシリコン濃度は、請求項2記載
のように半導体側から導体層側へ連続的に増加または減
少する分布としたり、あるいは、請求項3記載のよう
に、半導体側から導体層側へ複数段階にわたって階段状
に増加または減少する分布としたりすることができる。
[0015] In this case, the silicon concentration may be a distribution that continuously increases or decreases from the semiconductor side to the conductor layer as described in claim 2, or the silicon concentration may be varied from the semiconductor side to the conductor layer as described in claim 3. The distribution may increase or decrease in a stepwise manner over a plurality of steps to the side.

【0016】請求項4に記載の発明は、請求項1ないし
請求項3のいずれかの構成において、前記半導体と前記
絶縁層との間に二酸化シリコン膜が介在されていること
を特徴としたものである。
According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, a silicon dioxide film is interposed between the semiconductor and the insulating layer. It is.

【0017】請求項5に記載の発明は、半導体の上に笑
気ガスとシラン系ガスとを用いて二酸化シリコンよりも
シリコン濃度がリッチな組成物である絶縁層を形成する
工程と、この絶縁層の上に導体層を形成する工程と、を
含むことを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method of forming an insulating layer on a semiconductor using a laughing gas and a silane-based gas, the insulating layer being a composition having a silicon concentration richer than that of silicon dioxide. Forming a conductor layer on the layer.

【0018】請求項6に記載の発明は、半導体の上に二
酸化シリコン膜を形成する工程と、この二酸化シリコン
膜の上に笑気ガスとシラン系ガスとを用いて二酸化シリ
コンよりもシリコン濃度がリッチな組成物である絶縁層
を形成する工程と、この絶縁層の上に導体層を形成する
工程と、を含むことを特徴とする請求項5または請求項
6の発明において、絶縁層を形成する工程は、請求項7
記載のように、笑気ガスとシラン系ガスとの流量比を連
続的に変化することにより、絶縁層中のシリコン濃度を
半導体側から導体層側へ連続的に増加または減少させた
り、あるいは、請求項8記載のように、前記絶縁層を形
成する工程は、笑気ガスとシラン系ガスとの流量比を時
分割で複数段階にわたって変化させることにより、絶縁
層中のシリコン濃度を半導体側から導体層側へ段階的に
増加または減少させることができる。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a step of forming a silicon dioxide film on a semiconductor, and using a laughing gas and a silane-based gas on the silicon dioxide film so that the silicon concentration is lower than that of silicon dioxide. 7. The method according to claim 5, further comprising the steps of: forming an insulating layer of a rich composition; and forming a conductor layer on the insulating layer. The step of performing
As described, by continuously changing the flow ratio between the laughing gas and the silane-based gas, the silicon concentration in the insulating layer is continuously increased or decreased from the semiconductor side to the conductor layer side, or As described in claim 8, in the step of forming the insulating layer, the flow rate ratio between the laughing gas and the silane-based gas is changed over a plurality of stages in a time-division manner, so that the silicon concentration in the insulating layer is changed from the semiconductor side. It can be increased or decreased stepwise toward the conductor layer side.

【0019】請求項9に記載の発明は、 半導体の上に
二酸化シリコン膜を形成する工程と、この二酸化シリコ
ン膜にシリコンをイオン注入してこの二酸化シリコンよ
りもシリコン濃度がリッチな組成物である絶縁層を形成
する工程と、この絶縁層の上に導体層を形成する工程
と、を含むことを特徴とする。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a composition comprising a step of forming a silicon dioxide film on a semiconductor and a step of ion-implanting silicon into the silicon dioxide film to have a silicon concentration richer than that of the silicon dioxide. The method includes a step of forming an insulating layer and a step of forming a conductor layer on the insulating layer.

【0020】請求項10に記載の発明は、半導体の上に
二酸化シリコン膜を形成する工程と、この二酸化シリコ
ン膜の上に、アモルファスシリコンもしくはポリシリコ
ン膜を形成する工程と、前記アモルファスシリコンもし
くはポリシリコン膜を介して二酸化シリコン膜に対して
シリコンをイオン注入してこの二酸化シリコン膜よりも
シリコン濃度がリッチな組成物である絶縁層を形成する
工程と、を含むことを特徴とする。
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a method of forming a silicon dioxide film on a semiconductor, a step of forming an amorphous silicon or polysilicon film on the silicon dioxide film, Ion-implanting silicon into the silicon dioxide film through the silicon film to form an insulating layer that is a composition having a higher silicon concentration than the silicon dioxide film.

【0021】請求項11記載の発明は、半導体の上に二
酸化シリコン膜を形成する工程と、この二酸化シリコン
膜の上に、アモルファスシリコンもしくはポリシリコン
膜を形成する工程と、このアモルファスシリコンもしく
はポリシリコン膜を酸化して二酸化シリコンよりもシリ
コン濃度がリッチな組成物である絶縁層を形成する工程
とを有することを特徴とする。
According to the eleventh aspect of the present invention, a step of forming a silicon dioxide film on a semiconductor, a step of forming an amorphous silicon or polysilicon film on the silicon dioxide film, and a step of forming the amorphous silicon or polysilicon film Oxidizing the film to form an insulating layer which is a composition having a silicon concentration richer than that of silicon dioxide.

【0022】これにより、正負の極性に応じて非対称な
電流電圧特性を有する絶縁層が得られる。
Thus, an insulating layer having asymmetric current-voltage characteristics according to the positive and negative polarities can be obtained.

【0023】(実施の形態1)本発明の実施の形態1につ
いて、図1および図2を参照して説明する。
(Embodiment 1) Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIG. 1 and FIG.

【0024】図1(a)は本発明の実施の形態1における
半導体装置の断面構成を示すものである。
FIG. 1A shows a sectional configuration of a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【0025】図1(a)において、符号11はシリコンか
らなる半導体基板、12は拡散層、13はこの拡散層1
2の上に形成された絶縁層、14は不純物をドープして
低抵抗化したポリシリコンからなる電極としての導体層
である。
In FIG. 1A, reference numeral 11 denotes a semiconductor substrate made of silicon, 12 denotes a diffusion layer, and 13 denotes a diffusion layer.
An insulating layer 14 formed on 2 is a conductor layer as an electrode made of polysilicon whose resistance is reduced by doping impurities.

【0026】上記の絶縁層13は、二酸化シリコンより
もシリコン濃度がリッチな組成物からなる。このため、
図12に示した従来の二酸化シリコン膜のみからなる絶
縁層15に比べて絶縁性が劣る反面、導電性が高くなっ
ている。これは、絶縁層13中に二酸化シリコンに対し
て余分のシリコンが存在するため、二酸化シリコンのバ
ンド構造が変化し、新たな準位が形成されるなどの影響
で伝導に寄与する電子が増加するためと考えられる。二
酸化シリコンのみで、これと同等の電流電圧特性を得よ
うとすれば、膜厚をきわめて薄くすることに相当する。
The insulating layer 13 is made of a composition having a higher silicon concentration than silicon dioxide. For this reason,
Although the insulation is inferior to that of the conventional insulating layer 15 composed of only a silicon dioxide film shown in FIG. 12, the conductivity is high. This is because extra silicon exists in the insulating layer 13 with respect to silicon dioxide, so that the band structure of silicon dioxide changes, and electrons contributing to conduction increase due to the formation of new levels. It is thought to be. Attempting to obtain current-voltage characteristics equivalent to these using only silicon dioxide is equivalent to making the film thickness extremely thin.

【0027】図1(b)は絶縁層13のみに着目したとき
の、その絶縁層13中のシリコン濃度の分布状態を示し
たものである。
FIG. 1B shows a distribution state of the silicon concentration in the insulating layer 13 when attention is paid only to the insulating layer 13.

【0028】図1(b)から分かるように、この実施の形
態1の場合、絶縁層13のシリコン濃度は、拡散層12
側から導体層14側へ向けて連続的に増加するようにな
っている。
As can be seen from FIG. 1B, in the case of the first embodiment, the silicon concentration of the insulating layer 13 is
It increases continuously from the side toward the conductor layer 14 side.

【0029】このように、絶縁層13中のシリコンの濃
度が導体層14側に近づくほど高くなることで、導体層
14から拡散層12へ向かう方向には電子が注入され易
くなる。一方、絶縁層13の拡散層12側のシリコン濃
度は低いので、拡散層12側からの電子の注入は難くな
る。したがって、電流は拡散層12側から導体層14側
に向けて流れ易くなり、電圧印加の極性に応じて電流電
圧特性が大きく変化することになる。
As described above, since the concentration of silicon in the insulating layer 13 becomes higher as it approaches the conductor layer 14 side, electrons are easily injected in the direction from the conductor layer 14 to the diffusion layer 12. On the other hand, since the silicon concentration of the insulating layer 13 on the diffusion layer 12 side is low, injection of electrons from the diffusion layer 12 side becomes difficult. Therefore, the current easily flows from the diffusion layer 12 side to the conductor layer 14 side, and the current-voltage characteristics greatly change according to the polarity of the voltage application.

【0030】図2は本発明の実施の形態1における半導
体装置の製造方法を工程順に示すものである。
FIG. 2 shows a method of manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention in the order of steps.

【0031】図2において、まず、一導電型のシリコン
からなる半導体基板11に不純物を導入して拡散層12
を形成する。
In FIG. 2, first, an impurity is introduced into a semiconductor substrate 11 made of one conductivity type silicon to form a diffusion layer 12.
To form

【0032】次に、この拡散層12の上に、笑気ガスと
シラン系ガスを用いてLPCVD法により、二酸化シリ
コンよりもシリコン濃度がリッチな組成物からなる絶縁
層13を堆積する。
Next, an insulating layer 13 made of a composition having a silicon concentration richer than that of silicon dioxide is deposited on the diffusion layer 12 by LPCVD using a laughing gas and a silane-based gas.

【0033】このとき、笑気ガスに対するシラン系ガス
の流量比を徐々に上げていくと、絶縁層13となるべき
膜中のシリコン濃度は連続的に増加する。
At this time, as the flow rate ratio of the silane-based gas to the laughing gas is gradually increased, the silicon concentration in the film to be the insulating layer 13 increases continuously.

【0034】その結果、図1に示したように、拡散層1
2側から導体14側に向けて連続的にシリコン濃度が増
加する絶縁層13を得ることができる。
As a result, as shown in FIG.
The insulating layer 13 whose silicon concentration continuously increases from the second side toward the conductor 14 can be obtained.

【0035】その後は、絶縁層13の上に導体層14を
形成する。
After that, the conductor layer 14 is formed on the insulating layer 13.

【0036】以上のように、この実施の形態1によれ
ば、絶縁層13の膜中のシリコン濃度が、拡散層12側
から導体層14側へ連続的に増加する分布を有するよう
になるため、非対称電流電圧特性を実現できる。
As described above, according to the first embodiment, the silicon concentration in the insulating layer 13 has a distribution that continuously increases from the diffusion layer 12 side to the conductor layer 14 side. Asymmetric current-voltage characteristics can be realized.

【0037】なお、笑気ガスに対するシラン系ガスの流
量比を徐々に下げていくと、絶縁層13となるべき膜中
のシリコン濃度は拡散層12側から導体14側へ向けて
連続的に減少することになるので、上記の説明とは逆の
非対称電流電圧特性を有する半導体装置を実現すること
ができる。
When the flow ratio of the silane gas to the laughing gas is gradually decreased, the silicon concentration in the film to be the insulating layer 13 continuously decreases from the diffusion layer 12 side to the conductor 14 side. Therefore, a semiconductor device having asymmetric current-voltage characteristics opposite to the above description can be realized.

【0038】(実施の形態2)本発明の実施の形態2につ
いて、図3および図4を参照して説明する。
(Embodiment 2) Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0039】図3(a)は本発明の実施の形態2における
半導体装置の断面構成を示すものである。
FIG. 3A shows a sectional configuration of a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.

【0040】図3(a)において、符号11はシリコンか
らなる半導体基板、12は拡散層、13はこの拡散層1
2の上に形成された絶縁層、14は不純物をドープして
低抵抗化したポリシリコンからなる電極としての導体層
である。
In FIG. 3A, reference numeral 11 denotes a semiconductor substrate made of silicon, 12 denotes a diffusion layer, and 13 denotes a diffusion layer.
An insulating layer 14 formed on 2 is a conductor layer as an electrode made of polysilicon whose resistance is reduced by doping impurities.

【0041】図3(b)は絶縁層13のみに着目したとき
の、その絶縁層13中のシリコン濃度の分布状態を示し
たものである。
FIG. 3B shows a distribution state of the silicon concentration in the insulating layer 13 when attention is paid only to the insulating layer 13.

【0042】図3(b)から分かるように、この実施の形
態2の場合、絶縁層13のシリコン濃度は、拡散層12
側から導体層14側へ向けて複数段階にわたって階段状
に増加する分布を有している。
As can be seen from FIG. 3B, in the case of the second embodiment, the silicon concentration of the insulating layer 13 is
It has a distribution that increases stepwise from the side toward the conductor layer 14 over a plurality of steps.

【0043】この実施の形態2の場合も、実施の形態1
の場合と同様に、シリコンの濃度が導体14側に近づく
につれて段階的に高くなることで、導体層14から拡散
層12へ向かう方向には電子が注入されやすくなる。一
方、基板11側からの電子の注入は通常の酸化膜の場合
と変わらない。したがって、電圧印加の極性に応じて電
流電圧特性が大きく変化することになる。
Also in the case of the second embodiment, the first embodiment
Similarly to the case described above, the concentration of silicon gradually increases as approaching the conductor 14 side, so that electrons are easily injected in the direction from the conductor layer 14 to the diffusion layer 12. On the other hand, injection of electrons from the substrate 11 side is not different from the case of a normal oxide film. Therefore, the current-voltage characteristics greatly change according to the polarity of the voltage application.

【0044】図4は本発明の実施の形態2における半導
体装置の製造方法を工程順に示すものである。
FIG. 4 shows a method of manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention in the order of steps.

【0045】図4において、まず、一導電型のシリコン
基板11に不純物を導入し拡散層12を形成する。
In FIG. 4, first, an impurity is introduced into a silicon substrate 11 of one conductivity type to form a diffusion layer 12.

【0046】次に、この拡散層12の上に、笑気ガスと
シラン系ガスを用いてLPCVD法により、二酸化シリ
コンよりもシリコン濃度がリッチな組成物からなる絶縁
層13を堆積する。
Next, an insulating layer 13 made of a composition having a higher silicon concentration than silicon dioxide is deposited on the diffusion layer 12 by LPCVD using a laughing gas and a silane-based gas.

【0047】このときのLPCVD処理を、時分割で2
〜5回に分けてガス流量比を変えて行うと、絶縁層13
となるべき膜中のシリコン濃度は段階的に増加する。
At this time, the LPCVD process is performed in two
When the gas flow ratio is changed in five to five times, the insulating layer 13
The silicon concentration in the film to be formed gradually increases.

【0048】その結果、図1に示したように、拡散層1
2側から導体層14側に向けて階段状にシリコン濃度が
増加する絶縁層13を得ることができる。
As a result, as shown in FIG.
The insulating layer 13 in which the silicon concentration increases stepwise from the second side toward the conductor layer 14 can be obtained.

【0049】その後は、絶縁層13の上に導体層14を
形成する。
After that, the conductor layer 14 is formed on the insulating layer 13.

【0050】この実施の形態2のように、LPCVD処
理を、時分割で2〜5回に分けて行う方が、実施の形態
1のように連続的にガス成分を変化させてLPCV処理
を行う場合よりも、絶縁層13を堆積するためのガス制
御を容易に行うことができる。
As in the second embodiment, when the LPCVD process is performed two to five times in a time-division manner, the LPCV process is performed by continuously changing the gas components as in the first embodiment. Gas control for depositing the insulating layer 13 can be performed more easily than in the case.

【0051】以上のように、この実施の形態2によれ
ば、絶縁層13の膜中のシリコン濃度が、拡散層12側
から導体層14側へ複数段階にわたって階段状に増加す
る分布を有するようになるため、非対称電流電圧特性を
実現できる。
As described above, according to the second embodiment, the silicon concentration in the insulating layer 13 has a distribution that increases stepwise from the diffusion layer 12 side to the conductor layer 14 side in a plurality of steps. Therefore, asymmetric current-voltage characteristics can be realized.

【0052】なお、笑気ガスに対するシラン系ガスの流
量比を徐々に下げていくと、絶縁層13となるべき膜中
のシリコン濃度は拡散層12側から導体14側へ向けて
段階的に減少することになるので、上記の説明とは逆の
非対称電流電圧特性を有する半導体装置を実現すること
ができる。
When the flow rate ratio of the silane gas to the laughing gas is gradually reduced, the silicon concentration in the film to be the insulating layer 13 decreases stepwise from the diffusion layer 12 side to the conductor 14 side. Therefore, a semiconductor device having asymmetric current-voltage characteristics opposite to the above description can be realized.

【0053】(実施の形態3)本発明の実施の形態3につ
いて、図5および図6を参照して説明する。
(Embodiment 3) Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0054】図5(a)は本発明の実施の形態3における
半導体装置の断面構成を示すものである。
FIG. 5A shows a cross-sectional structure of a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention.

【0055】図5(a)において、符号11はシリコンか
らなる半導体基板、12は拡散層、15はこの拡散層1
2の上に形成された二酸化シリコン膜、13は二酸化シ
リコン膜15よりもシリコン濃度がリッチでかつそのシ
リコン濃度が拡散層12側から導体層14側に向けて変
化する分布を有する絶縁層、14は不純物をドープして
低抵抗化したポリシリコンからなる電極としての導体層
である。
In FIG. 5A, reference numeral 11 denotes a semiconductor substrate made of silicon, 12 denotes a diffusion layer, and 15 denotes a diffusion layer.
An insulating layer 14 having a silicon concentration richer than that of the silicon dioxide film 15 and having a distribution in which the silicon concentration changes from the diffusion layer 12 side toward the conductor layer 14 side; Is a conductor layer as an electrode made of polysilicon having a low resistance by doping impurities.

【0056】つまり、この実施の形態3の特徴は、半導
体基板11の主面上に形成された二酸化シリコン膜15
を拡散層12と絶縁層13との間に介在させていること
である。
That is, the feature of the third embodiment is that the silicon dioxide film 15 formed on the main surface of the semiconductor substrate 11 is formed.
Is interposed between the diffusion layer 12 and the insulating layer 13.

【0057】図5(b)は二酸化シリコン膜15と絶縁層
13とに着目したときのシリコン濃度の分布状態を示し
たものである。
FIG. 5B shows a distribution state of the silicon concentration when attention is paid to the silicon dioxide film 15 and the insulating layer 13.

【0058】図5(b)から分かるように、この実施の形
態3の場合、絶縁層13のシリコン濃度は、拡散層12
側から導体層14側へ向けて連続的に増加するようにな
っている。しかも、この絶縁層13の下側にはシリコン
濃度がこれよりも低い二酸化シリコン膜15が存在して
いる。
As can be seen from FIG. 5B, in the case of the third embodiment, the silicon concentration of the insulating layer 13 is
It increases continuously from the side toward the conductor layer 14 side. Moreover, below the insulating layer 13, there is a silicon dioxide film 15 having a lower silicon concentration.

【0059】このため、導体層14から注入された電子
は、絶縁層13の領域を通過して二酸化シリコン膜15
中に導入される。すなわち、絶縁層13と二酸化シリコ
ン膜15との界面では、絶縁層13中の余分なシリコン
の働きで、通常の導体層14からの注入に比べ、電子が
注入され易くなる傾向がある。これは、絶縁層13界面
のシリコンがクラスター化するなどに起因して、シリコ
ン結晶面より電界集中が起こり易い状態になっていると
考えられる。一方、拡散層12側からの電子の注入は、
その界面に接して二酸化シリコン膜15が存在している
ため、電子が注入し難くなる。したがって、電流は拡散
層12側から導体層14側に向けて流れ易くなり、電圧
印加の極性に応じて電流電圧特性が大きく変化すること
になる。
Therefore, the electrons injected from the conductor layer 14 pass through the region of the insulating layer 13 and pass through the silicon dioxide film 15.
Introduced inside. That is, electrons tend to be more easily injected at the interface between the insulating layer 13 and the silicon dioxide film 15 than the normal injection from the conductor layer 14 due to the function of excess silicon in the insulating layer 13. This is considered to be due to the fact that the silicon at the interface of the insulating layer 13 is clustered or the like, so that the electric field concentration tends to occur more easily than the silicon crystal plane. On the other hand, electron injection from the diffusion layer 12 side
Since the silicon dioxide film 15 is in contact with the interface, it becomes difficult to inject electrons. Therefore, the current easily flows from the diffusion layer 12 side to the conductor layer 14 side, and the current-voltage characteristics greatly change according to the polarity of the voltage application.

【0060】図6は本発明のこの実施の形態3における
半導体装置の製造方法を工程順に示すものである。
FIG. 6 shows a method of manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention in the order of steps.

【0061】図6において、まず、一導電型のシリコン
基板11に不純物を導入し拡散層12を形成する。次
に、笑気ガスとシラン系ガスを用いてLPCVD法によ
り、まず、二酸化シリコン膜15が形成されるように堆
積する。
In FIG. 6, first, an impurity is introduced into a silicon substrate 11 of one conductivity type to form a diffusion layer 12. Next, a silicon dioxide film 15 is first deposited by LPCVD using a laughing gas and a silane-based gas so that the silicon dioxide film 15 is formed.

【0062】その後、笑気ガスに対するシラン系ガスの
流量比を徐々に上げていくことで、膜中のシリコン濃度
は連続的に増加する。
Thereafter, by gradually increasing the flow rate ratio of the silane-based gas to the laughing gas, the silicon concentration in the film is continuously increased.

【0063】その結果、図5に示したように、二酸化シ
リコン膜15の上に、拡散層12側から導体14側に向
けて連続的にシリコン濃度が増加する絶縁層13を形成
することができる。
As a result, as shown in FIG. 5, an insulating layer 13 whose silicon concentration continuously increases from the diffusion layer 12 side to the conductor 14 side can be formed on the silicon dioxide film 15. .

【0064】その後は、絶縁層13の上に導体層14を
形成する。
After that, the conductor layer 14 is formed on the insulating layer 13.

【0065】以上のように、この実施の形態3によれ
ば、絶縁層13は、導体層14側へ向けて連続的にシリ
コン濃度が増加する分布を有し、かつ、絶縁層13の下
には二酸化シリコン膜15が存在するようになるため、
実施の形態1,2の場合よりも一層顕著な非対称電流電
圧特性を有する半導体装置を実現することができる。
As described above, according to the third embodiment, the insulating layer 13 has a distribution in which the silicon concentration continuously increases toward the conductor layer 14, and the insulating layer 13 has a distribution below the insulating layer 13. Since the silicon dioxide film 15 is present,
It is possible to realize a semiconductor device having more asymmetric current-voltage characteristics than the first and second embodiments.

【0066】(実施の形態4)本発明の実施の形態4につ
いて、図7を参照して説明する。
(Embodiment 4) Embodiment 4 of the present invention will be described with reference to FIG.

【0067】この実施の形態4の半導体装置は、基本的
には上記の実施の形態3の図5(a)に示した構成と基本
的な同じであって、拡散層12の上に二酸化シリコン膜
15が、この二酸化シリコン膜15の上に絶縁層13が
順次積層され、絶縁層13のシリコン濃度は、拡散層1
2側から導体層14側へ向けて複連続的に増加する分布
を有している。
The semiconductor device of the fourth embodiment has basically the same structure as that of the third embodiment shown in FIG. A film 15 is formed by sequentially stacking an insulating layer 13 on the silicon dioxide film 15, and the silicon concentration of the insulating layer 13 is
It has a distribution that increases bicontinuously from the two sides to the conductor layer 14 side.

【0068】この実施の形態4では、図5(a)に示した
構成の半導体装置を得るための製造方法が、実施の形態
3の場合と若干異なっている。そこで、以下では、この
実施の形態4における半導体装置の製造方法について詳
述する。
In the fourth embodiment, the manufacturing method for obtaining the semiconductor device having the configuration shown in FIG. 5A is slightly different from that in the third embodiment. Therefore, a method of manufacturing a semiconductor device according to the fourth embodiment will be described in detail below.

【0069】図7は本発明の実施の形態4おける半導体
装置の製造方法を工程順に示すものである。
FIG. 7 shows a method of manufacturing a semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention in the order of steps.

【0070】図7において、まず、一導電型のシリコン
基板11に不純物を導入し拡散層12を形成する。次
に、笑気ガスとシラン系ガスを用いたLPCVD法、ま
たは熱酸化により、まず、二酸化シリコン膜15を形成
する。
In FIG. 7, first, a diffusion layer 12 is formed by introducing impurities into a silicon substrate 11 of one conductivity type. Next, first, a silicon dioxide film 15 is formed by an LPCVD method using a laughing gas and a silane-based gas or by thermal oxidation.

【0071】続いて、この二酸化シリコン膜15の上か
らシリコンをイオン注入することによって、この二酸化
シリコン膜15中に余分のシリコンを導入し、二酸化シ
リコン膜15中にシリコン濃度が連続的に変化するよう
にする。その場合、シリコン濃度の層方向の非対称性
が、結果として電流電圧特性の極性による非対称を実現
するので、イオン注入後の二酸化シリコン膜15と導体
層14との界面付近にシリコン濃度のピークがくるよう
に、低い注入エネルギーできわめて浅く注入するのが望
ましい。
Subsequently, extra silicon is introduced into silicon dioxide film 15 by ion-implanting silicon from above silicon dioxide film 15, and the silicon concentration in silicon dioxide film 15 changes continuously. To do. In this case, asymmetry in the layer direction of the silicon concentration results in asymmetry due to the polarity of the current-voltage characteristic, and therefore, a peak of the silicon concentration comes near the interface between the silicon dioxide film 15 and the conductor layer 14 after the ion implantation. As described above, it is desirable to perform very shallow implantation with low implantation energy.

【0072】このようにすれば、図5(a)に示したよう
に、拡散層12側は二酸化シリコン膜15が一部残存
し、膜の途中からから導体層14側へ連続的にシリコン
濃度が増加する絶縁層13を得ることができる。
In this manner, as shown in FIG. 5A, a part of the silicon dioxide film 15 remains on the diffusion layer 12 side, and the silicon concentration is continuously changed from the middle of the film to the conductor layer 14 side. Can be obtained.

【0073】その後は、絶縁層13の上に導体層14を
形成する。
After that, the conductor layer 14 is formed on the insulating layer 13.

【0074】以上のように、この実施の形態4によれ
ば、絶縁層13は、導体層14側へ向けて連続的にシリ
コン濃度が増加する分布を有し、かつ、絶縁層13の下
には二酸化シリコン膜15が存在するようになるため、
実施の形態1,2の場合よりも一層顕著な非対称電流電
圧特性を有する半導体装置を実現することができる。
As described above, according to the fourth embodiment, the insulating layer 13 has a distribution in which the silicon concentration continuously increases toward the conductor layer 14, and the insulating layer 13 has a distribution below the insulating layer 13. Since the silicon dioxide film 15 is present,
It is possible to realize a semiconductor device having more asymmetric current-voltage characteristics than the first and second embodiments.

【0075】なお、二酸化シリコン膜15に対するイオ
ン注入エネルギーを適宜設定することにより、図1(a)
に示したように、二酸化シリコン膜15をそのまま残存
させずに全て二酸化シリコンよりもシリコン濃度がリッ
チで、かつ、拡散層12側から導体層14側へ連続的に
シリコン濃度が増加する絶縁層13を形成することも可
能である。
By properly setting the ion implantation energy for the silicon dioxide film 15, FIG.
As shown in FIG. 5, the insulating layer 13 in which the silicon concentration is richer than silicon dioxide without leaving the silicon dioxide film 15 as it is and the silicon concentration continuously increases from the diffusion layer 12 side to the conductor layer 14 side. It is also possible to form

【0076】(実施の形態5)本発明の実施の形態5につ
いて、図8および図9を参照して説明する。
(Fifth Embodiment) A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0077】図8(a)は本発明の実施の形態3における
半導体装置の断面構成を示すものである。
FIG. 8A shows a sectional structure of a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention.

【0078】図8(a)において、符号11はシリコンか
らなる半導体基板、12は拡散層、13は二酸化シリコ
ンよりもシリコン濃度がリッチでかつそのシリコン濃度
が拡散層12側から導体層14側に向けて増加する分布
を有する絶縁層、16は絶縁層13の上に形成されたア
モルファスシリコン膜、14は不純物をドープして低抵
抗化したポリシリコンからなる電極としての導体層であ
る。
In FIG. 8A, reference numeral 11 denotes a semiconductor substrate made of silicon, 12 denotes a diffusion layer, and 13 denotes a silicon concentration richer than that of silicon dioxide and the silicon concentration increases from the diffusion layer 12 side to the conductor layer 14 side. The insulating layer 16 has an increasing distribution toward the surface, 16 is an amorphous silicon film formed on the insulating layer 13, and 14 is a conductor layer as an electrode made of polysilicon doped with impurities to reduce the resistance.

【0079】つまり、この実施の形態5の特徴は、絶縁
層13と導体層14との間にアモルファスシリコン膜1
6が介在されていることである。
That is, the feature of the fifth embodiment is that the amorphous silicon film 1 is provided between the insulating layer 13 and the conductor layer 14.
6 is interposed.

【0080】図8(b)は絶縁層13とアモルファスシリ
コン膜16とに着目したときのシリコン濃度の分布状態
を示したものである。
FIG. 8B shows a distribution state of the silicon concentration when attention is paid to the insulating layer 13 and the amorphous silicon film 16.

【0081】図8(b)から分かるように、この実施の形
態5の場合、絶縁層13のシリコン濃度は、拡散層12
側から導体層14側へ向けて連続的に増加するようにな
っている。しかも、この絶縁層13の上側にはシリコン
濃度が高いアモルファスシリコン膜16が存在してい
る。
As can be seen from FIG. 8B, in the case of the fifth embodiment, the silicon concentration of the insulating layer 13 is
It increases continuously from the side toward the conductor layer 14 side. Moreover, an amorphous silicon film 16 having a high silicon concentration exists above the insulating layer 13.

【0082】このため、シリコンの濃度が導体層14側
に近づくほど高くなることで、実施の形態1〜3のよう
な場合よりも、導体層14から拡散層12へ向かう方向
には電子が一層注入され易くなる。一方、絶縁層13の
拡散層12側のシリコン濃度は低いので、拡散層12側
からの電子の注入は難くなる。したがって、電流は拡散
層12側から導体層14側に向けて流れ易くなり、電圧
印加の極性に応じて電流電圧特性が大きく変化すること
になる。
For this reason, the concentration of silicon becomes higher as approaching the conductor layer 14 side, so that more electrons are generated in the direction from the conductor layer 14 to the diffusion layer 12 than in the first to third embodiments. It becomes easy to be injected. On the other hand, since the silicon concentration of the insulating layer 13 on the diffusion layer 12 side is low, injection of electrons from the diffusion layer 12 side becomes difficult. Therefore, the current easily flows from the diffusion layer 12 side to the conductor layer 14 side, and the current-voltage characteristics greatly change according to the polarity of the voltage application.

【0083】図9は本発明の実施の形態5における半導
体装置の製造方法を工程順に示すものである。
FIG. 9 shows a method of manufacturing a semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention in the order of steps.

【0084】図9において、まず、一導電型のシリコン
基板11に不純物を導入して拡散層12を形成する。次
に、この拡散層12の上に、LPCVD法あるいは熱酸
化によって二酸化シリコン膜15を形成する。
In FIG. 9, first, a diffusion layer 12 is formed by introducing an impurity into a silicon substrate 11 of one conductivity type. Next, a silicon dioxide film 15 is formed on the diffusion layer 12 by LPCVD or thermal oxidation.

【0085】続いて、LPCVD法によって、二酸化シ
リコン膜15の上にポリシリコン膜16を堆積する。
Subsequently, a polysilicon film 16 is deposited on the silicon dioxide film 15 by the LPCVD method.

【0086】次に、このポリシリコン膜16から二酸化
シリコン膜15にわたってシリコンをイオン注入するこ
とにより、二酸化シリコン膜15中に余分のシリコンを
導入し、二酸化シリコン膜15中にシリコン濃度が連続
的に変化するようにする。その場合、シリコン濃度の層
方向の非対称性が、結果として電流電圧特性の極性によ
る非対称を実現するので、イオン注入後の二酸化シリコ
ン膜15とアモルファスシリコン膜16との界面付近に
シリコン濃度のピークがくるように、注入エネルギーを
調整する。
Next, silicon is ion-implanted from the polysilicon film 16 to the silicon dioxide film 15 to introduce extra silicon into the silicon dioxide film 15 so that the silicon concentration in the silicon dioxide film 15 is continuously increased. Let it change. In this case, the asymmetry of the silicon concentration in the layer direction results in the asymmetry due to the polarity of the current-voltage characteristic, so that the peak of the silicon concentration near the interface between the silicon dioxide film 15 and the amorphous silicon film 16 after ion implantation. Adjust the implantation energy to achieve

【0087】このようにすれば、図8(a)に示したよう
に、拡散層12側からアモルファスシリコン膜16側に
向けて連続的にシリコン濃度が増加する絶縁層13を得
ることができる。
In this way, as shown in FIG. 8A, it is possible to obtain the insulating layer 13 whose silicon concentration continuously increases from the diffusion layer 12 side to the amorphous silicon film 16 side.

【0088】その後は、絶縁層13の上に導体層14を
形成する。
After that, the conductor layer 14 is formed on the insulating layer 13.

【0089】以上のように、この実施の形態5によれ
ば、絶縁層13は、導体層14側へ向けて連続的にシリ
コン濃度が増加する分布を有し、かつ、絶縁層13の上
にはアモルファスシリコン膜16が存在するため、実施
の形態1〜3の場合よりも導体層14から拡散層12へ
向かう方向には電子が一層注入され易くなり、顕著な非
対称電流電圧特性を有する半導体装置を実現することが
できる。
As described above, according to the fifth embodiment, insulating layer 13 has a distribution in which the silicon concentration continuously increases toward conductor layer 14 side, and Since the amorphous silicon film 16 is present, electrons are more easily injected in the direction from the conductor layer 14 to the diffusion layer 12 than in the first to third embodiments, and the semiconductor device has a remarkable asymmetric current-voltage characteristic. Can be realized.

【0090】なお、上記の説明では、図9に示した製造
過程において、二酸化シリコン膜15の上にアモルファ
スシリコン膜16を形成したが、このアモルファスシリ
コン膜16に代えてポリシリコン膜を用いてもよい。
In the above description, the amorphous silicon film 16 is formed on the silicon dioxide film 15 in the manufacturing process shown in FIG. 9, but a polysilicon film may be used instead of the amorphous silicon film 16. Good.

【0091】また、この実施の形態5では、絶縁層13
は、全て二酸化シリコンよりもシリコン濃度がリッチな
ものとしているが、二酸化シリコン膜15に対するイオ
ン注入エネルギーを適宜調整することにより、拡散層1
2側は二酸化シリコンであり、膜の途中からからアモル
ファスシリコン膜16側へ連続的にシリコン濃度が増加
する絶縁層13とすることも可能である。
In the fifth embodiment, the insulating layer 13
All have a silicon concentration richer than that of silicon dioxide, but by appropriately adjusting the ion implantation energy for the silicon dioxide film 15,
The second side is silicon dioxide, and it is possible to form the insulating layer 13 in which the silicon concentration continuously increases from the middle of the film to the amorphous silicon film 16 side.

【0092】(実施の形態6)以下、本発明の実施の形態
6について、図10および図11を参照して説明する。
Embodiment 6 Hereinafter, Embodiment 6 of the present invention will be described with reference to FIG. 10 and FIG.

【0093】図10(a)は本発明の実施の形態6におけ
る半導体装置の断面構成を示すものである。
FIG. 10A shows a cross-sectional structure of a semiconductor device according to the sixth embodiment of the present invention.

【0094】図10(a)において、符号11はシリコン
からなる半導体基板、12は拡散層、15はこの拡散層
12の上に形成された二酸化シリコン膜、13は二酸化
シリコン膜15よりもシリコン濃度がリッチでかつその
シリコン濃度が拡散層12側から導体層14側に向けて
減少する分布を有する絶縁層、16は絶縁層13の上に
形成されたアモルファスシリコン膜、14は不純物をド
ープして低抵抗化したポリシリコンからなる電極として
の導体層である。
In FIG. 10A, reference numeral 11 denotes a semiconductor substrate made of silicon, 12 denotes a diffusion layer, 15 denotes a silicon dioxide film formed on the diffusion layer 12, and 13 denotes a silicon concentration higher than that of the silicon dioxide film 15. Is rich, and the silicon concentration has a distribution in which the silicon concentration decreases from the diffusion layer 12 side to the conductor layer 14 side; 16 is an amorphous silicon film formed on the insulating layer 13; This is a conductor layer as an electrode made of low-resistance polysilicon.

【0095】つまり、この実施の形態5の特徴は、二酸
化シリコン膜15の上に絶縁層13があり、かつ、その
絶縁層13のシリコン濃度の分布が二酸化シリコン膜1
5に向かうほど増加していることである。
That is, the feature of the fifth embodiment is that the insulating layer 13 is provided on the silicon dioxide film 15 and the silicon concentration distribution of the insulating layer 13 is
It is increasing toward 5.

【0096】図10(b)は二酸化シリコン膜15と絶縁
層13とに着目したときのシリコン濃度の分布状態を示
したものである。
FIG. 10B shows a distribution state of the silicon concentration when attention is paid to the silicon dioxide film 15 and the insulating layer 13.

【0097】図10(b)から分かるように、この実施の
形態6の場合、絶縁層13のシリコン濃度は、拡散層1
2側から導体層14側へ向けて連続的に増加するように
なっている。しかも、この絶縁層13の上側にはシリコ
ン濃度が高いアモルファスシリコン膜16が存在してい
る。
As can be seen from FIG. 10B, in the case of the sixth embodiment, the silicon concentration of the insulating layer 13 is
It increases continuously from the two sides to the conductor layer 14 side. Moreover, an amorphous silicon film 16 having a high silicon concentration exists above the insulating layer 13.

【0098】したがって、電圧印加の極性に応じて電流
電圧特性が大きく変化することになる。
Therefore, the current-voltage characteristics change greatly according to the polarity of the voltage application.

【0099】図11は本発明の実施の形態6における半
導体装置の製造方法を工程順に示すものである。
FIG. 11 shows a method of manufacturing a semiconductor device according to the sixth embodiment of the present invention in the order of steps.

【0100】図11において、まず、一導電型のシリコ
ン基板11に不純物を導入して拡散層12を形成する。
次に、この拡散層12の上に、LPCVD法あるいは熱
酸化によって二酸化シリコン膜15を形成する。
In FIG. 11, first, an impurity is introduced into a silicon substrate 11 of one conductivity type to form a diffusion layer 12.
Next, a silicon dioxide film 15 is formed on the diffusion layer 12 by LPCVD or thermal oxidation.

【0101】さらに、この二酸化シリコン膜15の上
に、アモルファスシリコン膜16をLPCVD法により
堆積する。
Further, on this silicon dioxide film 15, an amorphous silicon film 16 is deposited by LPCVD.

【0102】続いて、このアモルファスシリコン膜16
を酸化する。この酸化時間を適当に選べば、二酸化シリ
コン膜の下の下に薄い非酸化のアモルファスシリコン膜
が残存してなる絶縁層13が形成される。つまり、この
絶縁層13は、二酸化シリコン中に余分のシリコンを有
するようになり、同様の効果が期待できる。
Subsequently, the amorphous silicon film 16
To oxidize. If this oxidation time is appropriately selected, an insulating layer 13 in which a thin non-oxidized amorphous silicon film remains below the silicon dioxide film is formed. That is, the insulating layer 13 has extra silicon in silicon dioxide, and the same effect can be expected.

【0103】その後は、この絶縁層13の上に導体層1
4を形成する。
Thereafter, the conductor layer 1 is placed on the insulating layer 13.
4 is formed.

【0104】以上のように、この実施の形態6によれ
ば、絶縁層13は、拡散層12側へ向けて連続的にシリ
コン濃度が増加する分布を有し、かつ、絶縁層13の下
には二酸化シリコン膜15が存在するため、非対称電流
電圧特性を実現できる。
As described above, according to the sixth embodiment, the insulating layer 13 has a distribution in which the silicon concentration continuously increases toward the diffusion layer 12 side, and the insulating layer 13 has a distribution below the insulating layer 13. Since the silicon dioxide film 15 exists, asymmetric current-voltage characteristics can be realized.

【0105】なお、上記の説明では、図11に示した製
造過程において、二酸化シリコン膜15の上にアモルフ
ァスシリコン膜16を形成したが、このアモルファスシ
リコン膜16に代えてポリシリコン膜を用いてもよい。
In the above description, the amorphous silicon film 16 is formed on the silicon dioxide film 15 in the manufacturing process shown in FIG. 11, but a polysilicon film may be used instead of the amorphous silicon film 16. Good.

【0106】[0106]

【発明の効果】本発明は、MIS構造を有する半導体装
置において、絶縁層のシリコン濃度を二酸化シリコンよ
りもリッチで、かつ、そのシリコン濃度が半導体側から
導体層側に向けて変化する分布を有するようにすること
で、正と負の両極性で非対称の電流電圧特性をもたすこ
とができる優れた半導体装置を実現することができる。
According to the present invention, in a semiconductor device having an MIS structure, the silicon concentration of the insulating layer is richer than that of silicon dioxide, and the silicon concentration has a distribution that changes from the semiconductor side to the conductor layer side. By doing so, an excellent semiconductor device which can have asymmetric current-voltage characteristics in both positive and negative polarities can be realized.

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

【図1】本発明の実施の形態1における半導体装置の説
明図
FIG. 1 is an explanatory diagram of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention;

【図2】本発明の実施の形態1における半導体装置を製
造工程順に示す断面図
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention in the order of manufacturing steps;

【図3】本発明の実施の形態2における半導体装置の説
明図
FIG. 3 is an explanatory diagram of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention;

【図4】本発明の実施の形態2における半導体装置を製
造工程順に示す断面図
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention in the order of manufacturing steps;

【図5】本発明の実施の形態3における半導体装置の説
明図
FIG. 5 is an explanatory diagram of a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施の形態3における半導体装置を製
造工程順に示す断面図
FIG. 6 is a sectional view showing a semiconductor device in Embodiment 3 of the present invention in the order of manufacturing steps.

【図7】本発明の実施の形態4における半導体装置を製
造工程順に示す断面図
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention in the order of manufacturing steps;

【図8】本発明の実施の形態5における半導体装置の説
明図
FIG. 8 is an explanatory diagram of a semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図9】本発明の実施の形態5における半導体装置を製
造工程順に示す断面図
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention in the order of manufacturing steps.

【図10】本発明の実施の形態6における半導体装置の
説明図
FIG. 10 is an explanatory diagram of a semiconductor device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図11】本発明の実施の形態6における半導体装置を
製造工程順に示す断面図
FIG. 11 is a sectional view showing a semiconductor device in a sixth embodiment of the present invention in the order of manufacturing steps.

【図12】従来の半導体装置の説明図FIG. 12 is an explanatory view of a conventional semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 半導体基板 12 拡散層 13 酸化膜 14 導体層 15 二酸化シリコン膜 16 アモルファスもしくはポリシリコン膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Semiconductor substrate 12 Diffusion layer 13 Oxide film 14 Conductive layer 15 Silicon dioxide film 16 Amorphous or polysilicon film

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 導体層、絶縁層、および半導体からなる
MIS構造を有する半導体装置であって、 前記絶縁層は、二酸化シリコンよりもシリコン濃度がリ
ッチな組成物からなり、かつ、そのシリコン濃度が前記
半導体側から導体層側に向けて変化する分布を有してい
ることを特徴とする半導体装置。
1. A semiconductor device having a MIS structure including a conductor layer, an insulating layer, and a semiconductor, wherein the insulating layer is formed of a composition having a silicon concentration richer than silicon dioxide, and has a silicon concentration higher than that of silicon dioxide. A semiconductor device having a distribution that changes from the semiconductor side to the conductor layer side.
【請求項2】 シリコン濃度は、半導体側から導体層側
へ連続的に増加または減少する分布を有することを特徴
とする請求項1項記載の半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the silicon concentration has a distribution that continuously increases or decreases from the semiconductor side to the conductor layer side.
【請求項3】 シリコン濃度は、半導体側から導体層側
へ複数段階にわたって階段状に増加または減少する分布
を有することを特徴とする請求項1項記載の半導体装
置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the silicon concentration has a distribution that increases or decreases stepwise in a plurality of steps from the semiconductor side to the conductor layer side.
【請求項4】 前記半導体と前記絶縁層との間に二酸化
シリコン膜が介在されていることを特徴とする請求項1
ないし請求項3のいずれかに記載の半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein a silicon dioxide film is interposed between said semiconductor and said insulating layer.
The semiconductor device according to claim 3.
【請求項5】 半導体の上に笑気ガスとシラン系ガスと
を用いて二酸化シリコンよりもシリコン濃度がリッチな
組成物である絶縁層を形成する工程と、 この絶縁層の上に導体層を形成する工程と、 を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. A step of forming an insulating layer, which is a composition having a silicon concentration richer than that of silicon dioxide, using a laughing gas and a silane-based gas on a semiconductor, and forming a conductive layer on the insulating layer. Forming a semiconductor device.
【請求項6】 半導体の上に二酸化シリコン膜を形成す
る工程と、 この二酸化シリコン膜の上に笑気ガスとシラン系ガスと
を用いて二酸化シリコンよりもシリコン濃度がリッチな
組成物である絶縁層を形成する工程と、 この絶縁層の上に導体層を形成する工程と、 を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
6. A step of forming a silicon dioxide film on a semiconductor, and using a laughing gas and a silane-based gas on the silicon dioxide film to form an insulating material having a silicon concentration richer than that of silicon dioxide. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a layer; and forming a conductor layer on the insulating layer.
【請求項7】 前記絶縁層を形成する工程は、笑気ガス
とシラン系ガスとの流量比を連続的に変化することによ
り、絶縁層中のシリコン濃度を半導体側から導体層側へ
連続的に増加または減少させることを特徴とする請求項
5または請求項6に記載の半導体装置の製造方法。
7. The step of forming the insulating layer includes the step of continuously changing the flow rate ratio between the laughing gas and the silane-based gas to continuously change the silicon concentration in the insulating layer from the semiconductor side to the conductor layer side. 7. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the number is increased or decreased.
【請求項8】 前記絶縁層を形成する工程は、笑気ガス
とシラン系ガスとの流量比を時分割で複数段階にわたっ
て変化させることにより、絶縁層中のシリコン濃度を半
導体側から導体層側へ段階的に増加または減少させるこ
とを特徴とする請求項5または請求項6記載の半導体装
置の製造方法。
8. The step of forming the insulating layer comprises changing the silicon concentration in the insulating layer from the semiconductor side to the conductor layer side by changing the flow ratio of the laughing gas and the silane-based gas in a plurality of steps in a time-division manner. 7. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the increase or decrease is performed stepwise.
【請求項9】 半導体の上に二酸化シリコン膜を形成す
る工程と、 この二酸化シリコン膜にシリコンをイオン注入してこの
二酸化シリコンよりもシリコン濃度がリッチな組成物で
ある絶縁層を形成する工程と、 この絶縁層の上に導体層を形成する工程と、 を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
9. A step of forming a silicon dioxide film on a semiconductor; and a step of ion-implanting silicon into the silicon dioxide film to form an insulating layer having a composition having a silicon concentration richer than that of the silicon dioxide. Forming a conductor layer on the insulating layer. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項10】 半導体の上に二酸化シリコン膜を形成
する工程と、 この二酸化シリコン膜の上に、アモルファスシリコンも
しくはポリシリコン膜を形成する工程と、 前記アモルファスシリコンもしくはポリシリコン膜を介
して二酸化シリコン膜に対してシリコンをイオン注入し
てこの二酸化シリコン膜よりもシリコン濃度がリッチな
組成物である絶縁層を形成する工程と、 を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
10. A step of forming a silicon dioxide film on a semiconductor, a step of forming an amorphous silicon or polysilicon film on the silicon dioxide film, and a step of forming silicon dioxide through the amorphous silicon or polysilicon film. Forming a dielectric layer of a composition having a silicon concentration richer than that of the silicon dioxide film by ion-implanting silicon into the film.
【請求項11】 半導体の上に二酸化シリコン膜を形成
する工程と、 この二酸化シリコン膜の上に、アモルファスシリコンも
しくはポリシリコン膜を形成する工程と、 このアモルファスシリコンもしくはポリシリコン膜を酸
化して二酸化シリコンよりもシリコン濃度がリッチな組
成物である絶縁層を形成する工程とを有することを特徴
とする半導体装置の製造方法。
11. A step of forming a silicon dioxide film on a semiconductor, a step of forming an amorphous silicon or polysilicon film on the silicon dioxide film, and oxidizing the amorphous silicon or polysilicon film to form a silicon dioxide film. Forming an insulating layer that is a composition having a silicon concentration richer than that of silicon.
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