(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンよりなる半導体層の上に絶縁膜を形成する工程と、該絶縁膜の上に導電膜を形成する工程とを備えた半導体装置の製造方法において、
前記絶縁膜を形成する工程は、前記半導体層の上にベースとなる二酸化シリコン膜を形成する酸化膜形成工程と、該酸化膜形成工程の後に前記二酸化シリコン膜に対してＮＯガスとＯ2ガスとの混合ガスの雰囲気において熱処理を施し、前記二酸化シリコン膜に対する酸化処理と窒化処理とが並行して行なわれることにより、前記二酸化シリコン膜における前記半導体層側の界面の近傍に窒素原子の濃度分布のピークが形成され、且つ、該ピーク位置における窒素原子の濃度は１．５原子％〜５原子％の範囲内にあるシリコンの酸窒化膜にするとともに、前記半導体層も酸窒化される酸窒化膜形成工程とを含み、
前記導電膜を形成する工程は、前記酸窒化膜形成工程の後に不純物が高濃度にドーピングされた多結晶シリコンからなる導電膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記シリコンの酸窒化膜における前記半導体層側の界面の近傍に導入される窒素原子の量は、前記酸窒化膜形成工程における熱処理による前記絶縁膜の膜厚の増加量とほぼ比例することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記酸窒化膜形成工程における熱処理は高圧下で行なうことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、上下方向に順次形成されてなる半導体層、絶縁膜及び導電膜を有するＭＩＳ（MetalInsulatorSemicondutor）構造の半導体装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１９は、従来のＭＩＳ構造の断面構造を示しており、図１９に示すように、例えばＰ-型のシリコンよりなる半導体基板１には、該半導体基板１が１０００℃程度の高温でパイロジェニック酸化されてなる図示しない素子分離領域が形成され、素子分離領域同士の間には互いに間隔をおいて、ソース・ドレインとなるＮ+型の高濃度不純物領域２が形成されている。半導体基板１の上における高濃度不純物領域２同士の間にはゲート絶縁膜３が形成され、該ゲート絶縁膜３の上には、例えば不純物が高濃度にドーピングされた多結晶シリコンからなるゲート電極４が形成されている。
【０００３】
前記のＭＩＳ構造を有するトランジスタにおいて、半導体基板１を接地した状態でゲート電極４に蓄積方向に電圧を印加し、印加する電圧を大きくしていくと、ゲート絶縁膜３にＦＮ（FowlerNordhein）トンネル電流が流れる。そして、ゲート絶縁膜３に一定の電流密度以上のＦＮトンネル電流が流れると、初期においてはホールトラップが発生して急激な電圧降下が見られるが、その後、電流注入の継続に伴って印加電圧は徐々に上昇する。これは、ＦＮトンネル電流の印加によりゲート絶縁膜３中にエレクトロントラップが発生していることを示している。このようなトラップの発生によりゲート絶縁膜３の絶縁性は劣化する。ＦＮトンネル電流の注入後に界面準位密度の著しい増加がみられることから、トラップの発生は、ゲート絶縁膜３と半導体基板１との界面近傍に存在するダングリングボンドやブロークンボンドが電子のトラップサイトとなっていることが一つの要因であると考えられる。
【０００４】
ところで、ゲート絶縁膜３の薄膜化に伴って、ゲート絶縁膜３に加わる電界はますます増大し、これに伴って、ゲート絶縁膜３の内部及び半導体基板１との界面に発生するトラップも増大するので、ゲート絶縁膜３の絶縁性の劣化が急速に進むという第１の問題がある。
【０００５】
また、通常、ゲート電極４は不純物がドーピングされたポリシリコン膜よりなるが、拡散係数の大きい不純物例えばボロン等がポリシリコン膜にドーピングされる場合には、その後の熱処理工程において、不純物がゲート絶縁膜３を通って半導体基板１に拡散し、トランジスタの特性に悪影響を与えるという第２の問題がある。
【０００６】
そこで、例えばＵＳＰ５，２３７，１８８又はＵＳＰ５，４８９，５４２に示されるように、ゲート絶縁膜３中に窒素原子が導入されてなる半導体装置が提案されている。このように、ゲート絶縁膜３中に窒素原子を導入すると、導入された窒素原子は、ゲート絶縁膜３と半導体基板１との界面近傍に存在するシリコンのダングリングボンドやブロークンボンドと強固な結合を形成するため、トラップサイトとなるダングリングボンドやブロークンボンドが事実上低減するので、ＦＮトンネル電流の印加に伴うトラップの発生を抑制する効果があると共に、導入された窒素原子はゲート電極４に注入された不純物の半導体基板１への拡散を抑制する効果も有している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、半導体集積回路装置の微細化及び高集積化が急速に進み、それに伴ってＭＩＳ構造におけるゲート絶縁膜は１０ｎｍ以下の厚さにまで薄膜化されつつある。このため、前記従来のＭＩＳ構造におけるゲート絶縁膜は、ＦＮトンネル電流の印加に伴うトラップの発生の抑制及びゲート電極に含まれる不純物の半導体基板への拡散の抑制という点において問題が生じてきた。
【０００８】
前記に鑑み、本発明は、薄膜化された絶縁膜を有するＭＩＳ構造の半導体装置において、ＦＮトンネル電流の印加に伴うトラップの発生を確実に抑制することを第１の目的とし、絶縁膜の上に形成されている導電膜に含まれる不純物の半導体層への拡散を確実に抑制することを第２の目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本発明は、絶縁膜に含まれる窒素原子の濃度分布のピーク位置を特定すると共に、絶縁膜に含まれる窒素原子の濃度分布のピークにおける窒素原子の濃度を特定するものである。
【００１０】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、上下方向に順次形成されてなる半導体層、絶縁膜及び導電膜を有する半導体装置の製造方法を前提とし、半導体層はシリコンよりなり、半導体層の上に絶縁膜を形成する工程と、該絶縁膜の上に導電膜を形成する工程とを備え、絶縁膜を形成する工程は、前記半導体層の上にベースとなる二酸化シリコン膜を形成する酸化膜形成工程と、該酸化膜形成工程の後に前記二酸化シリコン膜に対してＮＯガスとＯ2ガスとの混合ガスの雰囲気において熱処理を施し、二酸化シリコン膜に対する酸化処理と窒化処理とが並行して行なわれることにより、二酸化シリコン膜における前記半導体層側の界面の近傍に窒素原子の濃度分布のピークが形成され、且つ、該ピーク位置における窒素原子の濃度は１．５原子％〜５原子％の範囲内にあるシリコンの酸窒化膜にするとともに、半導体層も酸窒化される酸窒化膜形成工程とを含み、導電膜を形成する工程は、前記酸窒化膜形成工程の後に不純物が高濃度にドーピングされた多結晶シリコンからなる導電膜を形成する。
【００１１】
上記の半導体装置の製造方法によると、絶縁膜を形成する工程は、半導体層の上に形成された二酸化シリコン膜に対してＮＯガスとＯ2ガスとの混合ガスの雰囲気において熱処理を施すことにより、二酸化シリコン膜における半導体層側の界面の近傍に窒素原子の濃度分布のピークが形成されたシリコンの酸窒化膜を確実に形成することができる。
【００１２】
上記の半導体装置の製造方法において、酸窒化膜形成工程における窒素を含む酸化性雰囲気が、ＮＯガスとＯ2ガスとの混合ガスの雰囲気であると、シリコンの酸窒化膜における半導体層側の界面の近傍に導入される窒素原子の量は、酸窒化膜形成工程における熱処理による絶縁膜の膜厚の増加量とほぼ比例する。
【００１３】
上記の半導体装置の製造方法において、酸窒化膜形成工程における熱処理は高圧下で行なうことが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施形態又は各参考形態に係る半導体装置に共通する半導体装置の断面構造について図１を参照しながら説明する。
【００１５】
図１に示すように、Ｐ-型のシリコンよりなる半導体基板１０には互いに間隔をおいてソース・ドレインとなるＮ+型の高濃度不純物領域１１が形成され、半導体基板１０の上における高濃度不純物領域１１同士の間には、シリコンの酸窒化膜よりなり例えば５ｎｍの膜厚を有するゲート絶縁膜１２が形成され、該ゲート絶縁膜１２の上には、ボロン等の不純物が高濃度にドーピングされた多結晶シリコンからなるゲート電極１３が形成されている。
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置のゲート絶縁膜１２における窒素の濃度プロファイルについて説明する。第１の実施形態は、ＦＮトンネル電流の印加に伴うトラップの発生を抑制するという第１の目的を達成するものである。
【００１６】
図２は第１の実施形態のゲート絶縁膜１２における窒素原子の濃度プロファイルを示しており、図２において、横軸はゲート絶縁膜１２におけるゲート電極１３側の界面から半導体基板１０に架けての深さ方向の距離を示し、縦軸はゲート絶縁膜１２及び半導体基板１０に含まれる窒素原子の濃度プロファイルを示している。
【００１７】
図２に示すように、第１の実施形態においては、窒素原子の濃度プロファイルのピーク位置はゲート絶縁膜１２における半導体基板１０側の界面の近傍にあり、且つ濃度プロファイルのピーク位置における窒素原子の濃度は約３原子％である。
【００１８】
窒素原子の濃度プロファイルのピーク位置がゲート絶縁膜１２における半導体基板１０側の界面の近傍にあるので、ゲート絶縁膜１２と半導体基板１０との界面近傍において、窒素原子がシリコンのダングリングボンドやブロークンボンドと結合するため、ゲート絶縁膜１２と半導体基板１０との界面近傍におけるトラップが抑制される。
【００１９】
窒素原子の濃度プロファイルのピーク位置における窒素原子の濃度は、第１の実施形態においては約３原子％であるが、１．５原子％〜５原子％の範囲内が好ましい。その理由は次の通りである。すなわち、窒素原子の導入によるダングリングボンドやブロークンボンドの低減効果は、ダングリングボンド及びブロークンボンドが窒素原子により終端されることにより生じるが、窒素原子の濃度プロファイルのピーク値が１．５原子％以上であれば、ゲート絶縁膜１２と半導体基板１０との界面近傍のダングリングボンド及びブロークンボンドは窒素原子によって完全に終端されるからである。換言すると、窒素原子の濃度プロファイルのピーク値が１．５原子％よりも低い場合には、ダングリングボンドやブロークンボンドの終端が十分でないために、ゲート絶縁膜１２と半導体基板１０との界面近傍のトラップに対する改善効果が十分に発揮されない。
【００２０】
一方、窒素原子の濃度が５原子％を超えると、ゲート絶縁膜１２と半導体基板１０との界面近傍のダングリングボンド及びブロークボンドは完全に終端されるが、過剰な窒素原子つまりダングリングボンド及びブロークンボンドの終端に寄与しない窒素原子が存在し、この終端に寄与しない窒素原子が正の固定電荷として作用するため、キャパシタにおけるフラットバンド電圧のシフト量又はトランジスタにおけるしきい値電圧が増大するからである。
【００２１】
ゲート電極１３に導入されたボロン等の不純物の半導体基板１０への拡散を抑制するためには、窒素原子の濃度プロファイルのピーク値は高いほど好ましいが、窒素原子の濃度が５原子％を超えると前述したような新たな問題が発生する。
【００２２】
以上説明した理由により、第１の実施形態においては、窒素原子の濃度プロファイルのピーク位置をゲート絶縁膜１２における半導体基板１０側の界面の近傍に設定し、且つ、窒素原子の濃度プロファイルのピーク位置における窒素原子の濃度を１．５原子％〜５原子％の範囲内に設定している。
（第２の参考形態）
以下、本発明の第２の参考形態に係る半導体装置のゲート絶縁膜１２における窒素の濃度プロファイルについて説明する。第２の参考形態は、ＦＮトンネル電流の印加に伴うトラップの発生を確実に抑制するという第１の目的及びゲート電極１３に含まれる不純物の半導体基板１０への拡散を確実に抑制するという第２の目的を達成するものである。
【００２３】
図３は第２の参考形態のゲート絶縁膜１２における窒素原子の濃度プロファイルを示しており、図３において、横軸はゲート絶縁膜１２におけるゲート電極１３側の界面から半導体基板１０に架けての深さ方向の距離を示し、縦軸はゲート絶縁膜１２及び半導体基板１０に含まれる窒素原子の濃度プロファイルを示している。
【００２４】
図３に示すように、第２の参考形態においては、窒素原子の濃度プロファイルのピーク位置は、ゲート絶縁膜１２における半導体基板１０側の界面の近傍及びゲート絶縁膜１２におけるゲート電極１３側の界面の近傍にあり、且つ濃度プロファイルのピーク位置における窒素原子の濃度はそれぞれ約３原子％である。
【００２５】
窒素原子の濃度プロファイルのピーク位置がゲート絶縁膜１２における半導体基板１０側の界面の近傍及びゲート電極１３側の界面の近傍にあるので、ゲート絶縁膜１２と半導体基板１０との界面近傍及びゲート絶縁膜１２とゲート電極１３との界面近傍において、窒素原子がシリコンのダングリングボンドやブロークンボンドとそれぞれ結合するため、ゲート絶縁膜１２における半導体基板１０及びゲート電極１３との各界面の近傍におけるトラップをそれぞれ抑制することができる。
【００２６】
また、窒素原子の濃度プロファイルのピーク位置における窒素原子の濃度は、第２の参考形態においてはそれぞれ約３原子％であるが、ゲート絶縁膜１２における半導体基板１０側の界面の近傍及びゲート電極１３側の界面の近傍における窒素原子の濃度プロファイルのピーク値はそれぞれ１．５原子％〜５原子％の範囲内であることが好ましい。その理由は第１の実施形態と同様である。
【００２７】
また、第２の参考形態においては、ゲート絶縁膜１２における窒素原子の濃度プロファイルのピークは、ゲート絶縁膜１２における半導体基板１０側の界面の近傍に加えてゲート絶縁膜１２におけるゲート電極１３側の界面の近傍にもあるので、ゲート絶縁膜１２に導入された窒素原子は、ボロン等の不純物がゲート電極１３からゲート絶縁膜１２を通って半導体基板１０に拡散する事態を２度に亘って阻止するので、デバイス特性の変動を確実に抑制することができる。
【００２８】
以上説明したように、第２の参考形態においては、窒素原子の濃度プロファイルのピーク位置を、ゲート絶縁膜１２における半導体基板１０側の界面の近傍及びゲート電極１３側の界面の近傍にそれぞれ設定し、且つ濃度プロファイルのピーク位置における窒素原子の濃度を１．５原子％〜５原子％以下に設定したため、ダングリングボンド及びブロークンボンドの終端に寄与しない過剰な窒素原子が正の固定電荷として作用して、キャパシタにおけるフラットバンド電圧のシフト量又はトランジスタにおけるしきい値電圧が増大する事態を招くことなく、ＦＮトンネル電流の印加に伴うトラップの発生及びゲート電極１３に含まれる不純物の半導体基板１０への拡散をより確実に抑制することができる。
（第３の参考形態）
以下、本発明の第３の参考形態に係る半導体装置のゲート絶縁膜１２における窒素の濃度プロファイルについて説明する。第３の参考形態は、ＦＮトンネル電流の印加に伴うトラップの発生を確実に抑制するという第１の目的及びゲート電極１３に含まれる不純物の半導体基板１０への拡散を確実に抑制するという第２の目的を達成するものである。
【００２９】
図４は第３の参考形態のゲート絶縁膜１２における窒素原子の濃度プロファイルを示しており、図４において、横軸はゲート絶縁膜１２におけるゲート電極１３側の界面から半導体基板１０に架けての深さ方向の距離を示し、縦軸はゲート絶縁膜１２及び半導体基板１０に含まれる窒素原子の濃度プロファイルを示している。
【００３０】
図４に示すように、第３の参考形態においては、窒素原子の濃度プロファイルのピーク位置は、ゲート絶縁膜１２における半導体基板１０側の界面の近傍及びゲート電極１３側の界面の近傍にあって、濃度プロファイルのピーク位置における窒素原子の濃度はそれぞれ約３原子％であり且つ濃度プロファイルにおける両ピーク同士の間の底部の濃度は約１原子％である。
【００３１】
第３の参考形態においても、第１の実施形態と同様の理由により、ゲート絶縁膜１２における半導体基板１０側の界面の近傍及びゲート電極１３側の界面の近傍における窒素原子の濃度プロファイルのピーク値はそれぞれ１．５原子％〜５原子％の範囲内であることが好ましい。
【００３２】
図４においては、濃度プロファイルにおける両ピーク同士の間の底部の窒素原子の濃度は約１原子％であるが、底部の窒素原子の濃度は０．１原子％〜３原子％の範囲内であることが好ましい。このようにすると、ゲート絶縁膜１２の全領域において窒素原子がシリコンのダングリングボンドやブロークンボンドと結合するためトラップを一層抑制することができると共に、ゲート絶縁膜１２の全領域においてボロン等の不純物がゲート電極１３からゲート絶縁膜１２を通って半導体電極１０に拡散する事態を阻止できるので、デバイス特性の変動をより一層確実に抑制することができる。
【００３３】
尚、ゲート絶縁膜１２の全領域が深さ方向にほぼ３等分されてなる３つの領域、すなわち、ゲート電極１３側の浅い領域、半導体基板１０側の深い領域及び浅い領域と深い領域との間の中間の領域のうち中間の領域は、ダングリングボンドやブロークンボンドが浅い領域及び深い領域に比べて少ないので、窒素原子の濃度は浅い領域及び深い領域に比べて低くてもよい。
【００３４】
以上説明したように、第３の参考形態においては、窒素原子の濃度プロファイルのピーク位置を、ゲート絶縁膜１２における半導体基板１０側の界面の近傍及びゲート電極１３側の界面の近傍に設定すると共に、濃度プロファイルのピーク位置における窒素原子の濃度を１．５原子％〜５原子％の範囲内以下に設定し且つ濃度プロファイルにおける両ピーク同士の間の底部の窒素原子の濃度を０．１原子％〜３原子％の範囲内に設定したため、ダングリングボンド及びブロークンボンドの終端に寄与しない過剰な窒素原子が正の固定電荷として作用してキャパシタにおけるフラットバンド電圧のシフト量又はトランジスタにおけるしきい値電圧が増大する事態を招くことなく、ＦＮトンネル電流の印加に伴うトラップの発生及びゲート電極１３に含まれる不純物の半導体基板１０への拡散をより一層確実に抑制することができる。
（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態として、前記の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法について図５〜図８を参照しながら説明する。
【００３５】
まず、図５（ａ）に示すように、シリコンよりなるＰ-型の半導体基板１０に素子分離領域（ＬＯＣＯＳ酸化膜）１５を形成した後、半導体基板１０の表面における素子分離領域１５に囲まれた活性領域を洗浄して、不純物や自然酸化膜を除去する。図５（ｂ）は、半導体基板１０に素子分離領域１５を形成した状態における半導体基板１０に含まれるシリコン原子の濃度プロファイルを示しており、横軸は半導体基板１０における表面から深さ方向の距離を示している。
【００３６】
次に、図６（ａ）に示すように、半導体基板１０に対して、例えば常圧の電気炉を用いて酸化性雰囲気中において８５０℃のパイロジェニック酸化を施すことにより、ベースとなる４ｎｍの膜厚を有する二酸化シリコン膜１６を形成する。図６（ｂ）は、半導体基板１０に二酸化シリコン膜１６を形成した状態における半導体基板１０に含まれるシリコン原子及び酸素原子の濃度プロファイルを示しており、一点鎖線は二酸化シリコン膜１６と半導体基板１０との界面を示している。
【００３７】
次に、図７（ａ）に示すように、半導体基板１０に対して、窒素を含む酸化性雰囲気（例えば、Ｎ2Ｏガス又はＮＯガスの雰囲気）において８００〜１１５０℃の温度下で酸窒化処理を施すことにより５ｎｍの膜厚を有する酸窒化膜１７を形成する。
【００３８】
図７（ｂ）は、半導体基板１０に対して、常圧の電気炉を用いてＮ2Ｏガス雰囲気において１０５０℃の温度下で酸窒化処理を施した状態における半導体基板１０に含まれるシリコン原子、酸素原子及び窒素原子の濃度プロファイルを示している。第４の実施形態においては、ベースとなる４ｎｍの膜厚を有する二酸化シリコン膜１６を形成した後に酸窒化処理を施すことにより、５ｎｍの膜厚を有する酸窒化膜１７を形成するので、窒素原子の濃度プロファイルのピーク位置をゲート絶縁膜１２における半導体基板１０側の界面の近傍に形成することができる。すなわち、図７（ｂ）に示すように、窒素原子の濃度プロファイルのピーク位置はゲート絶縁膜１２における半導体基板１０側の界面の近傍にあり、且つ濃度プロファイルのピーク位置における窒素原子の濃度は約２原子％である。
【００３９】
Ｎ2Ｏガスによる酸窒化処理は成膜速度が遅いと共に膜厚の均一性が悪いという欠点を有しているが、第４の実施形態のように、ベースとなる二酸化シリコン膜１６を形成した後にＮ2Ｏガスによる酸窒化処理を施すと、酸窒化処理による成膜処理によって形成される膜の膜厚が小さいので、成膜速度が遅いという欠点を補ってスループットを向上させることができると共に酸窒化膜１７の膜厚の均一性を向上させることができる。その理由は、Ｎ2Ｏガスによる酸窒化処理においてＮ2Ｏガスが高温下においてＮＯとＮ2とＯ2とに分解し、Ｏ2ガスによる酸化処理とＮＯガスによる窒化処理とが同時に行なわれながら酸窒化膜１７が成膜されるので、酸窒化膜１７の膜厚の均一性が向上するものと考えられる。
【００４０】
次に、図８に示すように、酸窒化膜１７よりなるゲート絶縁膜１２の上にゲート電極１３を形成した後、該ゲート電極１３をマスクとしてＮ型の不純物を注入することにより、ソース・ドレインとなるＮ+型の高濃度不純物領域１１を形成すると、第１の実施形態に係る半導体装置が得られる。
【００４１】
以上説明したように、第４の実施形態によると、窒素原子の濃度プロファイルのピーク位置をゲート絶縁膜１２における半導体基板１０側の界面の近傍に設定できるため、ゲート絶縁膜１２における半導体基板１０側の界面の近傍に存在するダングリングボンドやブロークンボンドを窒素原子により確実に終端できるので、トラップ特性を向上させることができる。
【００４２】
また、ゲート絶縁膜１２における半導体基板１０側の界面の近傍に導入される窒素原子の量は酸窒化処理による膜厚の増加量とほぼ比例するので、界面近傍の窒素原子の濃度の制御が容易である。例えば、酸窒化処理により成膜される酸窒化膜の膜厚が決まっている場合には、ベースになる二酸化シリコン膜の膜厚と酸窒化処理により増加する酸窒化膜の膜厚との割合を制御することにより、界面に導入される窒素原子の量を或る程度コントロールすることが可能である。しかも、界面の窒素原子の濃度は酸窒化処理の温度等のプロセス条件に対して敏感ではないので、酸窒化処理の条件についてはサーマルバジェットとの兼ね合いにより決定することができる。
【００４３】
尚、酸化処理によりベースとなる二酸化シリコン膜１６を形成する工程と、酸窒化処理により酸窒化膜１７を形成する工程とを同一の電気炉内で連続して行なうことにより、酸化処理工程と酸窒化処理工程との間に金属汚染やパーティクルの付着を防止できると共に酸窒化膜形成工程のスループットを向上させることができる。例えば、電気炉において二酸化シリコン膜を形成するシーケンスの中に酸窒化処理のシーケンスを付加することにより、簡単に２段階の処理を行なうことができる。
（第５の参考形態）
以下、本発明の第５の参考形態として、前記の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法について図５〜図８を参照しながら説明する。
【００４４】
まず、図５（ａ）に示すように、シリコンよりなるＰ-型の半導体基板１０に素子分離領域１５を形成した後、半導体基板１０の表面における素子分離領域１５に囲まれた活性領域を洗浄して、不純物や自然酸化膜を除去する。
【００４５】
次に、図６（ａ）に示すように、半導体基板１０に対して、例えば高圧電気炉を用いて酸化性雰囲気中においてドライ酸化を施すことにより、ベースとなる４ｎｍの膜厚を有する二酸化シリコン膜１６を形成する。
【００４６】
次に、図７（ａ）に示すように、半導体基板１０に対して、例えば高圧電気炉を用いて窒素を含む酸化性雰囲気（例えば、Ｎ2Ｏガス又はＮＯガスの雰囲気）において５気圧以上の圧力下で且つ７５０〜８５０℃の比較的低い温度下で酸窒化処理を施すことにより、５ｎｍの膜厚を有する酸窒化膜１７を形成する。
【００４７】
第５の参考形態においては、ベースとなる４ｎｍの膜厚を有する二酸化シリコン膜１６を形成した後に、高圧下で酸窒化処理を施すことにより、５ｎｍの膜厚を有する酸窒化膜１７を形成するので、窒素原子の濃度プロファイルのピーク位置をゲート絶縁膜１２における半導体基板１０側の界面の近傍に形成することができると共に、濃度プロファイルのピーク位置における窒素原子の濃度を約３原子％に設定できる。
【００４８】
次に、図８に示すように、酸窒化膜１７よりなるゲート絶縁膜１２の上にゲート電極１３を形成した後、該ゲート電極１３をマスクとしてＮ型の不純物を注入することにより、ソース・ドレインとなるＮ+型の高濃度不純物領域１１を形成すると、第１の実施形態に係る半導体装置が得られる。
【００４９】
第５の参考形態によると、高圧下で酸窒化処理を施すため、酸窒化膜１７の全体に亘って窒素原子が比較的高濃度に含まれているので、トラップの発生を確実に抑制することができると共に、第４の実施形態により得られる半導体装置に比べてゲート電極１３に含まれる不純物の半導体基板１０への拡散を抑制する効果が向上している。
【００５０】
尚、第４の実施形態においては常圧の電気炉で酸窒化処理を行ない、第５の参考形態においては高圧電気炉で酸窒化処理を行なったが、これに代えて、ベースとなる二酸化シリコン膜１６に対して、ＲＴＰ（RapidThermalProcess）装置例えば光照射加熱装置を用いて窒素を含む酸化性雰囲気（例えば、Ｎ2Ｏガス又はＮＯガスの雰囲気）において酸窒化処理を施すことにより酸窒化膜１７を形成してもよいし、ベースとなる二酸化シリコン膜１６に対して、シャワーヘッド及び基板回転機構を備えたＲＴＰ装置を用いて窒素を含む酸化性雰囲気（例えば、Ｎ2Ｏガスの雰囲気）において酸窒化処理を施すことにより酸窒化膜１７を形成してもよい。後者によると、Ｎ2Ｏガスを均一に導入できるので、酸窒化膜１７の膜厚均一性がより一層向上する。
【００５１】
また、ベースとなる二酸化シリコン膜１６としては、一般の電気炉による熱酸化やＲＴＰ装置による急速熱酸化による熱酸化膜、又は減圧ＣＶＤによる堆積膜等を用いることができる。
（第６の参考形態）
以下、本発明の第６の参考形態として、前記の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法について図９及び図１０を参照しながら説明する。
【００５２】
まず、図９（ａ）に示すように、シリコンよりなるＰ-型の半導体基板１０に素子分離領域１５を形成した後、半導体基板１０の表面における素子分離領域１５に囲まれた活性領域を洗浄して、不純物や自然酸化膜を除去する。図９（ｂ）は、半導体基板１０に素子分離領域１５を形成した状態における半導体基板１０に含まれるシリコン原子の濃度プロファイルを示しており、横軸は半導体基板１０における表面から深さ方向の距離を示している。
【００５３】
次に、図１０（ａ）に示すように、半導体基板１０に対して、ＲＴＰ装置例えば光照射加熱装置を用いて窒素を含む酸化性雰囲気（例えば、Ｎ2Ｏガスの雰囲気又はＮＯとＯ2との混合ガスの雰囲気）において１０００℃以下の温度下で酸窒化処理を施すことにより５ｎｍの膜厚を有する酸窒化膜１７を形成する。
【００５４】
Ｎ2Ｏガスを用いて酸窒化処理を行なうと、Ｎ2Ｏガスが高温下においてＮＯとＮ2とＯ2とに分解するので、Ｏ2ガスによる酸化処理とＮＯガスによる窒化処理とが同時に行なわれる。もっとも、Ｎ2Ｏガスの分解反応は急速には進行しないため、酸窒化膜１７の膜厚均一性は良好ではないので、酸窒化膜１７の形成時にＮ2Ｏガスが半導体基板１０の表面に均一に行きわたるような工夫が必要である。通常の抵抗加熱炉ではＮ2Ｏガスの均一な導入は困難である上に酸窒化反応が進み難いため処理時間が長くなるという欠点がある。従って、Ｎ2Ｏガスを用いる場合には、シャワーヘッドを備えたＲＴＰ装置を用いると共に半導体基板１０に回転機構を設けることにより、半導体基板１０上にＮ2Ｏガスを均一に導入して、酸窒化膜１７の膜厚の均一性を向上させることが好ましい。
【００５５】
ＮＯとＯ2との混合ガスを用いて酸窒化処理を行なう場合には、例えば５ｖｏｌ％のＮＯガスと９５ｖｏｌ％のＯ2ガスとの混合ガスを用いて１０００℃以下の温度下で酸窒化処理を施すことができる。このようにすると、Ｎ2Ｏガスを高温下においてＮＯとＮ2とＯ2とに分解する必要がないので、酸窒化処理の温度を低く設定できると共に分解反応の時間を削減することができる。
【００５６】
また、Ｎ2Ｏガスの雰囲気又はＮＯとＯ2との混合ガスの雰囲気のいずれにおいても、１０００℃以下の温度下で酸窒化処理を施すことにより、サーマルバジェットを低減することができる。
【００５７】
図１０（ｂ）は、光照射加熱装置を用いてＮ2Ｏガスの雰囲気において酸窒化処理を施すことにより酸窒化膜１７を形成したときの半導体基板１０に含まれるシリコン原子、酸素原子及び窒素原子の濃度プロファイルを示しており、窒素原子の濃度プロファイルのピーク位置をゲート絶縁膜１２における半導体基板１０側の界面の近傍に形成することができると共に、濃度プロファイルのピーク位置における窒素原子の濃度を約２原子％に設定することができる。
【００５８】
次に、第４の実施形態と同様に、酸窒化膜１７よりなるゲート絶縁膜１２の上にゲート電極１３を形成した後、該ゲート電極１３をマスクとしてＮ型の不純物を注入することにより、ソース・ドレインとなるＮ+型の高濃度不純物領域１１を形成すると、第１の実施形態に係る半導体装置が得られる。
【００５９】
第６の参考形態によると、半導体基板１０に対して、光照射加熱装置を用いて窒素を含む酸化性雰囲気において酸窒化処理を施すため、酸窒化膜１７の膜厚均一性が向上すると共に窒素原子の濃度プロファイルのピーク位置をゲート絶縁膜１２における半導体基板１０側の界面の近傍に確実に形成することができる。
（第７の参考形態）
以下、本発明の第７の参考形態として、前記の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法について図９及び図１０を参照しながら説明する。
【００６０】
まず、図９（ａ）に示すように、シリコンよりなるＰ-型の半導体基板１０に素子分離領域１５を形成した後、半導体基板１０の表面における素子分離領域１５に囲まれた活性領域を洗浄して、不純物や自然酸化膜を除去する。
【００６１】
次に、図１０（ａ）に示すように、半導体基板１０に対して、高圧電気炉を用いて窒素を含む酸化性雰囲気（例えば、Ｎ2Ｏガス又はＮＯとＯ2との混合ガスの雰囲気）において５気圧以上の圧力下で且つ７５０〜８５０℃の比較的低い温度下で酸窒化処理を施すことにより、５ｎｍの膜厚を有する酸窒化膜１７を形成する。
【００６２】
ところで、Ｎ2Ｏガスを用いて酸窒化処理をする場合には、Ｎ2ＯガスがＮＯとＮ2とＯ2とに分解することが前提になっているので、高温で処理しないと反応速度が遅いという欠点はあるが、最近ではサーマルバジェット（熱履歴）の一層の低減が望まれているので、高温下における長時間の処理は困難な状況になっている。そこで、酸窒化処理を２５気圧程度の高圧で行なうことにより、処理温度及び処理時間の低減が可能になる。例えば、Ｎ2Ｏガスを用いて２５気圧の圧力で処理する場合には、７５０〜８５０℃程度の比較的低温で酸窒化膜１７を形成することができる。
【００６３】
また、ＮＯとＯ2との混合ガスを用いて酸窒化処理を施す場合には、例えば５ｖｏｌ％のＮＯガスと９５ｖｏｌ％のＯ2ガスとの混合ガスを用いて１０００℃以下の温度下で酸窒化処理を施すことができる。このようにすると、Ｎ2Ｏガスを高温下においてＮＯとＮ2とＯ2とに分解する必要がないので、酸窒化処理の温度を低く設定できると共に分解反応の時間を削減することができる。
【００６４】
次に、第４の実施形態と同様に、酸窒化膜１７よりなるゲート絶縁膜１２の上にゲート電極１３を形成した後、該ゲート電極１３をマスクとしてＮ型の不純物を注入することにより、ソース・ドレインとなるＮ+型の高濃度不純物領域１１を形成すると、第１の実施形態に係る半導体装置が得られる。
【００６５】
第７の参考形態によると、半導体基板１０に対して高圧下で酸窒化処理を施すことにより、５ｎｍの膜厚を有する酸窒化膜１７を形成するため、窒素原子の濃度プロファイルのピーク位置をゲート絶縁膜１２における半導体基板１０側の界面の近傍に形成することができると共に、濃度プロファイルのピーク位置における窒素原子の濃度を約３原子％に設定することができる。
（第８の参考形態）
以下、本発明の第８の参考形態として、前記の第２の参考形態に係る半導体装置の製造方法について図１１〜図１４を参照しながら説明する。
【００６６】
まず、図１１（ａ）に示すように、シリコンよりなるＰ-型の半導体基板１０に素子分離領域１５を形成した後、半導体基板１０の表面における素子分離領域１５に囲まれた活性領域を洗浄して、不純物や自然酸化膜を除去する。図１１（ｂ）は、半導体基板１０に素子分離領域１５を形成した状態における半導体基板１０に含まれるシリコン原子の濃度プロファイルを示しており、横軸は半導体基板１０における表面から深さ方向の距離を示している。
【００６７】
次に、図１２（ａ）に示すように、半導体基板１０に対して、例えばランプ加熱による急速熱酸化法（ＲＴＯ法）を用いて酸化性雰囲気中においてパイロジェニック酸化を施すことにより、ベースとなる４ｎｍの膜厚を有する二酸化シリコン膜１６を形成する。図１２（ｂ）は、半導体基板１０に二酸化シリコン膜１６を形成した状態における半導体基板１０に含まれるシリコン原子及び酸素原子の濃度プロファイルを示しており、一点鎖線は二酸化シリコン膜１６と半導体基板１０との界面を示している。
【００６８】
次に、同一チャンバー内において導入ガスを笑気ガス（Ｎ2Ｏガス）に切り替え、半導体基板１０に対して、笑気ガス中において例えば１０００℃の温度下で３０秒間の第１の窒化処理（ＲＴＮ処理）を施すことにより、図１３（ａ）に示すように、５ｎｍの膜厚を有する前段階の酸窒化膜１７を形成する。
【００６９】
図１３（ｂ）は、半導体基板１０に前段階の酸窒化膜１７を形成した状態における半導体基板１０に含まれるシリコン原子、酸素原子及び窒素原子の濃度プロファイルを示しており、窒素原子の濃度プロファイルのピーク位置はゲート絶縁膜１２における半導体基板１０側の界面の近傍にあり、且つ濃度プロファイルのピーク位置における窒素原子の濃度は約２原子％である。
【００７０】
次に、同一チャンバー内において導入ガスを亜酸化窒素ガス（ＮＯガス）に切り替え、半導体基板１０に対して、例えばランプ加熱による急速熱酸化法（ＲＴＯ法）を用いて亜酸化窒素ガス中において例えば８５０℃の温度下で１０秒間の第２の窒化処理（ＲＴＮ処理）を施すことにより、図１４（ａ）に示すように、５ｎｍの膜厚を有する最終の酸窒化膜１８を形成する。
【００７１】
図１４（ｂ）は、半導体基板１０に最終の酸窒化膜１８を形成した状態における半導体基板１０に含まれるシリコン原子、酸素原子及び窒素原子の濃度プロファイルを示しており、窒素原子の濃度プロファイルのピーク位置は、ゲート絶縁膜１２における半導体基板１０側の界面の近傍のほかに、ゲート絶縁膜１２におけるゲート電極１３側の界面の近傍にもあり、且つ濃度プロファイルの各ピーク位置における窒素原子の濃度は約２原子％である。
【００７２】
次に、第４の実施形態と同様に、酸窒化膜１７よりなるゲート絶縁膜１２の上にゲート電極１３を形成した後、該ゲート電極１３をマスクとしてＮ型の不純物を注入することにより、ソース・ドレインとなるＮ+型の高濃度不純物領域１１を形成すると、第２の参考形態に係る半導体装置が得られる。
【００７３】
第８の参考形態によると、ベースとなる二酸化シリコン膜１６を形成した後、笑気ガス中における第１の窒化処理及び亜酸化窒素ガス中における第２の窒化処理を施したので、ゲート絶縁膜１２における窒素原子の濃度プロファイルのピークは、半導体基板１０側の界面の近傍とゲート電極１３側の界面の近傍の両方にできる。
【００７４】
尚、第８の参考形態においては、ベースとなる二酸化シリコン膜１６をＲＴＯ法により形成したが、これに代えて、従来の熱酸化膜、ＨＴＯ膜又はＴＥＯＳ膜等の堆積酸化膜であっても同様の結果が得られることはいうまでもない。
【００７５】
また、ベースとなる二酸化シリコン膜１６を形成することなく、半導体基板１０に対して笑気ガス又は亜酸化窒素ガス中で直接に熱処理を行なって、ゲート絶縁膜１２における半導体基板１０側の界面の近傍に窒素原子の濃度プロファイルのピークを形成してもよい。
（第９の参考形態）
以下、本発明の第９の参考形態として、前記の第３の参考形態に係る半導体装置の製造方法について図１５〜図１８を参照しながら説明する。
【００７６】
まず、図１５（ａ）に示すように、シリコンよりなるＰ-型の半導体基板１０に素子分離領域１５を形成した後、半導体基板１０の表面における素子分離領域１５に囲まれた活性領域を洗浄して、不純物や自然酸化膜を除去する。図１５（ｂ）は、半導体基板１０に素子分離領域１５を形成した状態における半導体基板１０に含まれるシリコン原子の濃度プロファイルを示しており、横軸は半導体基板１０における表面から深さ方向の距離を示している。
【００７７】
次に、図１６（ａ）に示すように、半導体基板１０に対して、例えば常圧の電気炉を用いて酸化性雰囲気中において８５０℃のパイロジェニック酸化を施すことにより、ベースとなる４ｎｍの膜厚を有する二酸化シリコン膜１６を形成する。図１６（ｂ）は、半導体基板１０に二酸化シリコン膜１６を形成した状態における半導体基板１０に含まれるシリコン原子及び酸素原子の濃度プロファイルを示しており、一点鎖線は二酸化シリコン膜１６と半導体基板１０との界面を示している。
【００７８】
次に、笑気ガス雰囲気中において、２５気圧の高圧下で且つ８００℃の温度下で２０分間の第１の窒化処理（ＲＴＮ処理）を施すことにより、図１７（ａ）に示すように、５ｎｍの膜厚を有する前段階の酸窒化膜１７を形成する。
【００７９】
図１７（ｂ）は、半導体基板１０に前段階の酸窒化膜１７を形成した状態における半導体基板１０に含まれるシリコン原子、酸素原子及び窒素原子の濃度プロファイルを示しており、窒素原子の濃度プロファイルのピーク位置はゲート絶縁膜１２における半導体基板１０側の界面の近傍にあり、且つ濃度プロファイルのピーク位置における窒素原子の濃度は約３原子％である。
【００８０】
次に、照射用ランプを有する急速熱処理装置（ＲＴＰ装置）を用いて半導体基板１０に対して亜酸化窒素ガス中において例えば８５０℃の温度下で１０秒間の第２の窒化処理（ＲＴＮ処理）を施すことにより、図１８（ａ）に示すように、５ｎｍの膜厚を有する最終の酸窒化膜１８を形成する。
【００８１】
図１８（ｂ）は、半導体基板１０に最終の酸窒化膜１８を形成した状態における半導体基板１０に含まれるシリコン原子、酸素原子及び窒素原子の濃度プロファイルを示しており、窒素原子の濃度プロファイルのピーク位置は、ゲート絶縁膜１２における半導体基板１０側の界面の近傍のほかに、ゲート絶縁膜１２におけるゲート電極１３側の界面の近傍にもあり、且つ濃度プロファイルの各ピーク位置における窒素原子の濃度は約３原子％である。
【００８２】
次に、第４の実施形態と同様に、酸窒化膜１７よりなるゲート絶縁膜１２の上にゲート電極１３を形成した後、該ゲート電極１３をマスクとしてＮ型の不純物を注入することにより、ソース・ドレインとなるＮ+型の高濃度不純物領域１１を形成すると、第３の参考形態に係る半導体装置が得られる。
【００８３】
第９の参考形態によると、半導体基板１０に対して２５気圧の高圧下で窒化処理を施すことにより、５ｎｍの膜厚を有する酸窒化膜１７を形成するため、濃度プロファイルのピーク位置における窒素原子の濃度を約３原子％に設定することができると共に、濃度プロファイルの両ピーク同士の間の底部における窒素原子の濃度を高く設定することができる。
【００８４】
また、第８の参考形態と同様、ベースとなる二酸化シリコン膜１６を形成した後、笑気ガス中における第１の窒化処理及び亜酸化窒素ガス中における第２の窒化処理を施したので、ゲート絶縁膜１２における窒素原子の濃度プロファイルのピークは、半導体基板１０側の界面の近傍とゲート電極１３側の界面の近傍の両方にできる。
【００８５】
尚、第９の参考形態においては、ベースとなる二酸化シリコン膜１６をＲＴＯ法により形成したが、これに代えて、堆積酸化膜であってもよいし、また、ベースとなる二酸化シリコン膜１６を形成することなく、半導体基板１０に対して笑気ガス又は亜酸化窒素ガス中で直接に熱処理を行なって、ゲート絶縁膜１２における半導体基板１０側の界面の近傍に窒素原子の濃度プロファイルのピークを形成してもよい。
【００８６】
【発明の効果】
本発明に係る半導体装置の製造方法によると、二酸化シリコン膜における半導体層側の界面の近傍に窒素原子の濃度分布のピークが形成されたシリコンの酸窒化膜を確実に形成することができるので、絶縁膜と半導体層との界面近傍におけるトラップの発生を抑制できる第１の半導体装置を確実に製造することができる。
【００８７】
第１の半導体装置によると、絶縁膜と半導体層との界面近傍において、窒素原子がシリコンのダングリングボンドやブロークンボンドと結合するため、絶縁膜と半導体層との界面近傍におけるＦＮトンネル電流の印加に伴うトラップの発生を抑制することができるので、絶縁膜の劣化を確実に防止することができる。
【００８８】
第１の半導体装置において、窒素原子の濃度分布のピークにおける窒素原子の濃度が１．５原子％以上で且つ５原子％以下であると、窒素原子がダングリングボンドやブロークンボンドを確実に終端させるので、絶縁膜と半導体層との界面近傍のトラップの発生を確実に抑制することができると共に、ダングリングボンド及びブロークンボンドの終端に寄与しない過剰な窒素原子が正の固定電荷となってキャパシタにおけるフラットバンド電圧のシフト量又はトランジスタにおけるしきい値電圧を増大させる事態を防止することができる。
【００８９】
上記の半導体装置の製造方法において、酸窒化膜形成工程における窒素を含む酸化性雰囲気が、ＮＯガスとＯ2ガスとの混合ガスの雰囲気であると、ＮＯガスによる窒化作用、及びＯ2ガスによる酸化作用が同時に進行するので、シリコンの酸窒化膜を確実に成長させることができる。
【００９０】
上記の半導体装置の製造方法によると、シリコンの酸窒化膜における半導体層側の界面の近傍に導入される窒素原子の量は、酸窒化膜形成工程における熱処理による絶縁膜の膜厚の増加量とほぼ比例するため、界面近傍の窒素原子の濃度の制御が容易である。
【００９１】
上記の半導体装置の製造方法において、酸窒化膜形成工程における熱処理を高圧下で行なうと、二酸化シリコン膜に含まれる窒素原子の量を確実に増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の各実施形態又は各参考形態に共通する半導体装置の断面図である。
【図２】  本発明の第１の実施形態に係る半導体装置のゲート絶縁膜中の窒素濃度分布を示す図である。
【図３】  本発明の第２の参考形態に係る半導体装置のゲート絶縁膜中の窒素濃度分布を示す図である。
【図４】  本発明の第３の参考形態に係る半導体装置のゲート絶縁膜中の窒素濃度分布を示す図である。
【図５】  （ａ）は本発明の第４の実施形態又は第５の参考形態に係る半導体装置の製造方法における素子分離領域形成工程を示す断面図であり、（ｂ）は第４の実施形態において素子分離領域が形成された状態における半導体基板に含まれるシリコン原子の濃度プロファイルを示す図である。
【図６】  （ａ）は本発明の第４の実施形態又は第５の参考形態に係る半導体装置の製造方法における二酸化シリコン膜形成工程を示す断面図であり、（ｂ）は第４の実施形態において二酸化シリコン膜が形成された状態における半導体基板に含まれるシリコン原子及び酸素原子の濃度プロファイルを示す図である。
【図７】  （ａ）は本発明の第４の実施形態又は第５の参考形態に係る半導体装置の製造方法における酸窒化膜形成工程を示す断面図であり、（ｂ）は第４の実施形態において酸窒化膜が形成された状態における半導体基板に含まれるシリコン原子、酸素原子及び窒素原子の濃度プロファイルを示す図である。
【図８】  本発明の第４の実施形態又は第５の参考形態に係る半導体装置の製造方法におけるゲート電極形成工程を示す断面図である。
【図９】  （ａ）は本発明の第６又は第７の参考形態に係る半導体装置の製造方法における素子分離領域形成工程を示す断面図であり、（ｂ）は第６の参考形態において素子分離領域が形成された状態における半導体基板に含まれるシリコン原子の濃度プロファイルを示す図である。
【図１０】  （ａ）は本発明の第６又は第７の参考形態に係る半導体装置の製造方法における酸窒化膜形成工程を示す断面図であり、（ｂ）は第６の参考形態において酸窒化膜が形成された状態における半導体基板に含まれるシリコン原子、酸素原子及び窒素原子の濃度プロファイルを示す図である。
【図１１】  （ａ）は本発明の第８の参考形態に係る半導体装置の製造方法における素子分離領域形成工程を示す断面図であり、（ｂ）は第８の参考形態において素子分離領域が形成された状態における半導体基板に含まれるシリコン原子の濃度プロファイルを示す図である。
【図１２】  （ａ）は本発明の第８の参考形態に係る半導体装置の製造方法における二酸化シリコン膜形成工程を示す断面図であり、（ｂ）は第８の参考形態において二酸化シリコン膜が形成された状態における半導体基板に含まれるシリコン原子及び酸素原子の濃度プロファイルを示す図である。
【図１３】  （ａ）は本発明の第８の参考形態に係る半導体装置の製造方法における前段階の酸窒化膜の形成工程を示す断面図であり、（ｂ）は第８の参考形態において前段階の酸窒化膜が形成された状態における半導体基板に含まれるシリコン原子、酸素原子及び窒素原子の濃度プロファイルを示す図である。
【図１４】  （ａ）は本発明の第８の参考形態に係る半導体装置の製造方法における最終の酸窒化膜の形成工程を示す断面図であり、（ｂ）は第８の参考形態において最終の酸窒化膜が形成された状態における半導体基板に含まれるシリコン原子、酸素原子及び窒素原子の濃度プロファイルを示す図である。
【図１５】  （ａ）は本発明の第９の参考形態に係る半導体装置の製造方法における素子分離領域形成工程を示す断面図であり、（ｂ）は第９の参考形態において素子分離領域が形成された状態における半導体基板に含まれるシリコン原子の濃度プロファイルを示す図である。
【図１６】  （ａ）は本発明の第９の参考形態に係る半導体装置の製造方法における二酸化シリコン膜形成工程を示す断面図であり、（ｂ）は第９の参考形態において二酸化シリコン膜が形成された状態における半導体基板に含まれるシリコン原子及び酸素原子の濃度プロファイルを示す図である。
【図１７】  （ａ）は本発明の第９の参考形態に係る半導体装置の製造方法における前段階の酸窒化膜の形成工程を示す断面図であり、（ｂ）は第９の参考形態において前段階の酸窒化膜が形成された状態における半導体基板に含まれるシリコン原子、酸素原子及び窒素原子の濃度プロファイルを示す図である。
【図１８】  （ａ）は本発明の第９の参考形態に係る半導体装置の製造方法における最終の酸窒化膜の形成工程を示す断面図であり、（ｂ）は第９の参考形態において最終の酸窒化膜が形成された状態における半導体基板に含まれるシリコン原子、酸素原子及び窒素原子の濃度プロファイルを示す図である。
【図１９】  従来の半導体装置の断面図である。
【符号の説明】
１０  半導体装置
１１  高濃度不純物領域
１２  ゲート絶縁膜
１３  ゲート電極
１５  素子分離領域
１６  二酸化シリコン膜
１７  前段階の酸窒化膜
１８  最終の酸窒化膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
0003681525.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
0003681525.tif 000018
【図１８】
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【図１９】
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