JPH11233642A - 半導体素子の製造方法 - Google Patents

半導体素子の製造方法

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JPH11233642A JP10345296A JP34529698A JPH11233642A JP H11233642 A JPH11233642 A JP H11233642A JP 10345296 A JP10345296 A JP 10345296A JP 34529698 A JP34529698 A JP 34529698A JP H11233642 A JPH11233642 A JP H11233642A
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 単純な工程でデュアルゲート酸化膜を形成し
て素子の特性を向上させることの可能な半導体素子の製
造方法を提供する。 【解決手段】 半導体素子の製造方法は、第1及び第2
ゲート酸化膜形成領域と隔離領域とが定義された半導体
基板31を用意する段階と、隔離領域に対応する基板3
1上にフィールド酸化膜35を形成する段階と、フィー
ルド酸化膜35を含む第2ゲート酸化膜形成領域のみに
スクリーン酸化膜36を形成する段階と、スクリーン酸
化膜36をマスクとして用いて全面にゲルマニウムイオ
ン38を注入する段階と、スクリーン酸化膜36を除去
する段階と、露出された基板31の表面を酸化して、第
1及び第2ゲート酸化膜形成領域にそれぞれ第1ゲート
酸化膜39aと、第1ゲート酸化膜39aより薄い第2
ゲート酸化膜39bとを同時に成長させる段階とを備え
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子の製造
方法に関し、特に厚みの異なる2つのゲート酸化膜を備
える半導体素子の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、互いに異なる厚さの酸化膜から
なるデュアルゲート酸化膜を採用することにより、互い
に異なる動作電圧の素子を同じデバイス内で同時に形成
することができる。
【0003】図1(a)〜図2(b)は従来のデュアル
ゲート酸化膜の形成方法を工程順に示す断面図である。
従来のデュアルゲート酸化膜形成方法において、図1
(a)に示すように、半導体基板11には、厚さの厚い
第1ゲート酸化膜を形成するための第1ゲート酸化膜を
形成領域と、薄い第2ゲート酸化膜を形成するための第
2ゲート酸化膜形成領域と、同第1及び第2ゲート酸化
膜形成領域を分離するための隔離領域とが定義されてい
る。半導体基板11上の全面に、熱酸化処理を用いて第
1酸化膜12を形成する。その後、前記第1酸化膜12
上に窒化膜13、および第1感光膜14を順に形成す
る。そして、前記隔離領域の上側の第1感光膜14のみ
が除去されるように、その第1感光膜14を選択的に露
光及び現像する。その後、前記選択的に露光及び現像さ
れた第1感光膜14をマスクとして用いて前記窒化膜1
3及び第1酸化膜12を選択的に食刻する。
【0004】図1(b)に示すように、前記第1感光膜
14を除去した後、前記選択的に食刻された窒化膜13
をマスクとして用いて全面に熱酸化処理を施すことによ
り、半導体基板11の前記隔離領域の表面にフィールド
酸化膜15を成長させる。この後、前記半導体基板11
上に形成された窒化膜13及び第1酸化膜12を除去す
る。
【0005】図1(c)に示すように、前記フィールド
酸化膜15を含む半導体基板11上に熱酸化処理を用い
て第2酸化膜16を成長させた後、前記成長した第2酸
化膜16上に第2感光膜17を塗布する。そして、前記
第2ゲート酸化膜形成領域に対応する前記第2感光膜1
7のみが除去されるよう選択的に第2感光膜17を露光
及び現像する。
【0006】図2(a)に示すように、前記選択的に露
光及び現像された第2感光膜17をマスクとして用いて
前記第2ゲート酸化膜形成領域の第2酸化膜16を食刻
する。
【0007】図2(b)に示すように、前記第2感光膜
17を除去した後、前記選択的に食刻された第2酸化膜
16とフィールド酸化膜15とを含む半導体基板11上
に熱酸化処理を用いて第3酸化膜18を成長させる。こ
のとき、前記第2ゲート酸化膜形成領域に対応する第2
酸化膜16は食刻工程により食刻されているため、前記
第1ゲート酸化膜形成領域には前記第2及び第3酸化膜
16、18が積層されているのに対して、前記第2ゲー
ト酸化膜形成領域には前記第3酸化膜18のみが形成さ
れている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
半導体素子の製造方法では、デュアルゲート酸化膜を形
成するために2回の熱酸化処理を行わなければならない
ため、製造工程が複雑である。更に、前記ゲート酸化膜
16上の感光膜17の塗布により前記ゲート酸化膜16
が金属及び有機物により汚染されることがある。この場
合、前記素子の信頼性等の素子特性が低下するという問
題があった。
【0009】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたものであり、その目的とするところは、単純な工
程でデュアルゲート酸化膜を形成して素子の特性を向上
させることの可能な半導体素子の製造方法を提供するこ
とにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に記載
の半導体素子の製造方法によれば、第1及び第2ゲート
酸化膜をそれぞれ形成するための第1及び第2ゲート酸
化膜を形成領域と、同第1及び第2ゲート酸化膜形成領
域を分離するための隔離領域が定義されている基板を用
意する段階と、前記隔離領域に対応する基板上に隔離膜
を形成する段階と、前記隔離膜を含む第2ゲート酸化膜
形成領域のみに対応する基板上に絶縁膜を形成する段階
と、前記絶縁膜をマスクとして用いて基板の全面に酸化
促進イオンを注入する段階と、前記絶縁膜を除去する段
階と、露出された基板の表面を酸化して、前記第1及び
第2ゲート酸化膜形成領域にそれぞれ第1ゲート酸化膜
と、同第1ゲート酸化膜より薄い第2ゲート酸化膜とを
同時に成長させる段階とを備えることを特徴とする。
【0011】また、本発明の請求項2に記載の発明によ
れば、酸化促進イオンとしてゲルマニウムイオンを用い
ることを特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の半導体素子の製造
方法の好適な実施形態を添付図面に基づき詳細に説明す
る。
【0013】図3(a)〜図4(c)は本発明の一実施
形態に従うデュアルゲート酸化膜形成方法を工程順に示
す断面図であり、図5(a)、図5(b)は本実施形態
のデュアルゲート酸化膜形成方法中のゲルマニウムイオ
ンの濃度分布図である。
【0014】本実施形態のデュアルゲート酸化膜形成方
法は、一般にMOS(Metal Oxide Semiconductor)の製
造に適用される。デュアルゲート酸化膜形成方法におい
て、図3(a)に示すように、半導体基板31には、厚
さの厚い第1ゲート酸化膜を形成するための第1ゲート
酸化膜を形成領域と、厚さの薄い第2ゲート酸化膜を形
成するための第2ゲート酸化膜を形成領域と、同第1及
び第2ゲート酸化膜形成領域を分離するための隔離領域
とが定義されている。半導体基板31上に熱酸化処理を
施すことにより第1酸化膜32を形成した後、前記第1
酸化膜32上に窒化膜33、および第1感光膜34を順
に形成する。そして、前記隔離領域の上側の前記第1感
光膜34のみが除去されるように第1感光膜34を選択
的に露光及び現像した後、前記選択的に露光及び現像さ
れた第1感光膜34をマスクとして用いて前記窒化膜3
3及び第1酸化膜32を選択的に食刻する。
【0015】図3(b)に示すように、前記第1感光膜
34を除去した後、前記選択的に食刻された窒化膜33
をマスクとして用いて全面に熱酸化処理を施すことによ
り、半導体基板31の隔離領域の表面に隔離膜としての
フィールド酸化膜35を成長させる。この後、前記半導
体基板31上に形成された窒化膜33及び第1酸化膜3
2を除去する。
【0016】図3(c)に示すように、前記フィールド
酸化膜35を含む半導体基板31上に絶縁膜としてのス
クリーン酸化膜36を形成した後、前記スクリーン酸化
膜36上に第2感光膜37を塗布する。ここで、前記ス
クリーン酸化膜36は、熱酸化処理又はCVD(chemica
l vapor deposition)を用いて形成される。そして、第
2感光膜37が前記第2ゲート酸化膜形成領域のみに残
るように、第2感光膜37を選択的に露光及び現像す
る。
【0017】図4(a)に示すように、前記選択的に露
光及び現像された第2感光膜37をマスクとして用いて
前記第1ゲート酸化膜形成領域に対応するスクリーン酸
化膜36を食刻する。
【0018】図4(b)に示すように、前記第2感光膜
37を除去した後、前記選択的に食刻されたスクリーン
酸化膜36とフィールド酸化膜35とを含む半導体基板
31上に酸化促進イオンとしてのゲルマニウム(Ge)
イオン38を均一に注入する。このとき、ゲルマニウム
イオン38は、前記選択的に食刻されたスクリーン酸化
膜36の有無に応じてその厚みが異なる。前記第1ゲー
ト酸化膜形成領域では、図5(b)に示すように、ゲル
マニウムイオン38は前記半導体基板31に最大濃度で
分布している。これに対して、前記第2ゲート酸化膜形
成領域では、図5(a)に示すように、ゲルマニウムイ
オン38は前記スクリーン酸化膜36に最大濃度で分布
し且つ前記半導体基板31に最低濃度で分布している。
又は、前記第2ゲート酸化膜形成領域に対応する半導体
基板31には、前記ゲルマニウムイオン38がほとんど
注入されない。
【0019】図4(c)に示すように、前記スクリーン
酸化膜36を除去した後、前記ゲルマニウムイオン38
の注入された全面に熱酸化工程で第1及び第2ゲート酸
化膜39a、39bを成長させる。このとき、酸化促進
イオンであるゲルマニウムイオン38の濃度が高いほ
ど、酸化膜の成長速度が増加する。これにより、前記第
1ゲート酸化膜39aは、前記ゲルマニウムイオン38
が半導体基板31で最大濃度を有するため厚く成長す
る。また、前記第2ゲート酸化膜39bは、前記ゲルマ
ニウムイオン38が半導体基板31に最低濃度で注入さ
れるか又はほとんど注入されないため薄く成長する。ゆ
えに、ゲルマニウムイオン38を半導体基板31に対し
て均一に注入しても、前記第1ゲート酸化膜39aと第
2ゲート酸化膜39bとの厚さが互いに異なるようにな
る。そして、前記ゲルマニウムイオン38はキャリヤの
移動度を増大させる役割を果すとともに、前記半導体基
板31と第1及び第2ゲート酸化膜39a、39bとの
界面を平坦化する役割も果たす。
【0020】以上説明したように、本実施形態の半導体
素子の製造方法によれば、基板31上にゲルマニウムイ
オン38を異なる濃度で分布させることにより、異なる
厚みを有する第1及び第2ゲート酸化膜39a,39b
を容易に形成することができる。従来の製造方法では、
第1ゲート酸化膜16,18は、2回の熱処理工程を経
て形成されているのに対して、本実施形態では、1回の
熱処理工程で異なる厚みを有する第1及び第2の酸化膜
39a,39bの双方を同時に形成することができる。
その結果、第1及び第2の酸化膜39a,39bは単一
の層から形成される。また、スクリーン酸化膜36を形
成するために、熱酸化処理以外の簡単なプロセスを用い
ることにより、製造工程を簡略化することができる。
【0021】また、前記絶縁膜36上に感光膜37を塗
布しているが、ゲルマニウムイオン38の注入後にその
絶縁膜36を取り除いている。その結果、感光膜37に
よる前記第1及び第2ゲート酸化膜39a,39bの汚
染を確実に回避して、素子の信頼性を向上させることが
できる。
【0022】更に、MOSのチャネルとなる領域に前記
ゲルマニウムイオンを注入して前記MOSのチャネル移
動度を増加させている。このため、前記MOSの動作速
度を向上させる等、素子の特性を向上させることができ
る。
【0023】
【発明の効果】請求項1の発明によれば、酸化促進イオ
ンが、半導体基板上の絶縁膜の有無に応じて、第1ゲー
ト酸化膜形成領域では半導体基板に最大濃度に注入され
る反面、第2ゲート酸化膜形成領域では前記半導体基板
に最低濃度に注入されるか又はほとんど注入されない。
これにより、その後に行う酸化処理によって前記第1及
び第2ゲート酸化膜をそれらの厚みが互いに異なるよう
に成長させているため、デュアルゲート酸化膜の製造工
程が簡単である。
【0024】請求項2の発明は、酸化促進イオンとして
ゲルマニウムイオンを用いるため、酸化膜成長速度を増
加させながらキャリヤの移動度を増大させることができ
る。また、ゲルマニウムイオンは、前記半導体基板とゲ
ート酸化膜との界面を平坦化する効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来のデュアルゲート酸化膜形成方法を工程
順に示す断面図。
【図2】 図1に引き続き行われる従来のデュアルゲー
ト酸化膜形成方法を工程順に示す断面図。
【図3】 本発明の一実施形態のデュアルゲート酸化膜
の形成方法を工程順に示す断面図。
【図4】 図3に引き続き行われるデュアルゲート酸化
膜の形成方法を工程順に示す断面図。
【図5】 図4の工程におけるゲルマニウムイオンの濃
度分布図。
【符号の説明】
31 半導体基板 32 第1酸化膜 33 窒化膜 34 第1感光膜 35 隔離膜としてのフィールド酸化膜 36 絶縁膜としてのスクリーン酸化膜 37 第2感光膜 38 ゲルマニウムイオン 39a 第1ゲート酸化膜 39b 第2ゲート酸化膜

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1及び第2ゲート酸化膜をそれぞれ
    形成するための第1及び第2ゲート酸化膜領域と、同第
    1及び第2ゲート酸化膜領域を分離するための隔離領域
    とが定義されている基板を用意する段階と、 前記隔離領域に対応する基板上に隔離膜を形成する段階
    と、 前記隔離膜を含む第2ゲート酸化膜形成領域のみに対応
    する基板上に絶縁膜を形成する段階と、 前記絶縁膜をマスクとして用いて基板の全面に酸化促進
    イオンを注入する段階と、 前記絶縁膜を除去する段階と、 露出された基板の表面を酸化して、前記第1及び第2ゲ
    ート酸化膜形成領域にそれぞれ第1ゲート酸化膜と、同
    第1ゲート酸化膜より薄い第2ゲート酸化膜とを同時に
    成長させる段階と、を備えることを特徴とする半導体素
    子の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記酸化促進イオンとしてゲルマニウ
    ムイオンを用いることを特徴とする請求項1記載の半導
    体素子の製造方法。
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