(57)【要約】【課題】シリコン酸化膜中に導入する窒素の窒素濃度及び偏析位置を制御する工程を有する半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】半導体装置１８の製造方法は、基板１０上にシリコン酸化膜１２を形成するシリコン酸化膜形成工程１と、シリコン酸化膜１２上にシリコン膜１４を形成する工程（シリコン膜形成工程２）と、シリコン膜１２が最表面に形成された基板１０に対して熱窒化処理を行うことにより、シリコン酸化膜１２中に窒素を導入する工程（熱窒化処理工程３）とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にシリコン酸化膜を形成する工程と、
前記シリコン酸化膜上にシリコン膜を形成する工程と、
前記シリコン膜が最表面に形成された基板に対して熱窒化処理を行うことにより、シリコン酸化膜中に窒素を導入する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置を製造するための製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置においては、シリコン基板上にシリコン酸化膜が積層されるものが用いられている。このシリコン酸化膜は、界面特性が良好であることから、ＭＯＳトランジスタのゲート絶縁膜等を始めとして半導体装置に広く用いられてきたが、このシリコン酸化膜の薄膜化が進むにつれて直接トンネル電流が観察されるようになった。この直接トンネル電流は、シリコン酸化膜単体では低減させることが困難となっており、Ｎ２Ｏ、ＮＯ及びＮＨ３などの窒素含有ガスを用いたアニール処理等により、シリコン酸化膜中に窒素を導入することで低減する方法が知られている。
【０００３】
上述したアニール処理では、シリコン基板とシリコン酸化膜との界面に導入された窒素の多くが偏析する。これにより、このシリコン基板とシリコン酸化膜との界面付近において窒素濃度が高くなることで、界面ラフネス（界面の凹凸）が大きくなり、ＭＯＳトランジスタにおけるキャリアの移動度（モビリティ）が劣化する問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、シリコン酸化膜中に窒素を導入する際に、シリコン酸化膜中に導入される窒素の窒素濃度及び窒素を偏析させるシリコン酸化膜中の位置（偏析位置）を制御することは困難であった。
【０００５】
本発明の目的は、上記従来の問題点を解消し、シリコン酸化膜中に導入する窒素の窒素濃度及び偏析位置を制御する工程を有する半導体装置の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の特徴とするところは、基板上にシリコン酸化膜を形成する工程と、前記シリコン酸化膜上にシリコン膜を形成する工程と、前記シリコン膜が最表面に形成された基板に対して熱窒化処理を行うことにより、シリコン酸化膜中に窒素を導入する工程とを有する半導体装置の製造方法にある。
【０００７】
好適には、前記半導体装置の製造方法は、極薄シリコン酸化膜の窒化処理工程において、前記極薄シリコン酸化膜形成後にＣＶＤ法にてシリコン薄膜を形成する工程と、前記シリコン薄膜をバッファ層として窒化処理を行うことにより前記極薄シリコン酸化膜中に導入される窒素濃度及び導入位置を制御する工程とを有する。
【０００８】
また、好適には、前記極薄シリコン酸化膜形成後に形成する前記シリコン薄膜は非晶質であり、前記極薄シリコン酸化膜上の前記シリコン薄膜の膜厚は２０〜１００Å（２〜１０ｎｍ）である。
【０００９】
また、好適には、前記窒化処理工程における熱窒化処理には、窒素含有ガス単体および該窒素含有ガスと不活性ガスとの混合ガスのいずれか一方が用いられる。
【００１０】
また、好適には、前記窒素含有ガスは、Ｎ２Ｏ及びＮＯ及びＮＨ３のいずれかからなり、前記不活性ガスは、Ｈｅ及びＡｒ及びＮ２のいずれかからなる。
【発明の効果】
【００１１】
シリコン酸化膜上に形成されるシリコン膜厚を所定の膜厚範囲に制御することにより、シリコン酸化膜中に導入する窒素の窒素濃度及び偏析位置を制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に本発明にかかる半導体装置の製造方法における工程を説明する。図１（ａ）は、半導体装置の製造方法（処理方法）を工程順に示すブロック図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の各工程において処理された基板を示す概略断面図である。
【００１３】
[シリコン酸化膜形成工程]
図１に示すように、シリコン酸化膜形成工程（酸化処理工程）１は、シリコン（Ｓｉ）基板１０上にシリコン酸化（ＳｉＯ２）膜１２を形成する工程である。すなわち、酸化処理装置２０（図３を用いて後述）によりシリコン基板１０上にシリコン酸化膜（極薄シリコン酸化膜）１２を形成する。
【００１４】
[シリコン膜形成工程]
シリコン膜形成工程２は、シリコン酸化膜１２上にシリコン（例えばアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ））膜１４を形成する工程である。すなわち、後述する熱窒化処理（窒素含有ガスを用いて行う熱処理（アニール処理））の前処理として、酸化処理工程１によって形成されたシリコン酸化膜１２上に、シリコン膜形成装置６０（図４を用いて後述）により、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition)法にて、ＮＯを浸透させるバッファ層（中間層）としてのシリコン膜１４（シリコン薄膜）を堆積する。
【００１５】
このシリコン膜１４は、成膜初期に酸化処理工程１によって形成されたシリコン酸化膜１２上に核を作り、核を中心に球状に成長し、隣り合う球状のシリコンがぶつかり連続膜となり、時間と共に膜厚が増加する。このとき、シリコン膜形成工程２において、シリコン膜１４の膜厚範囲が２０〜１００Å（２〜１０ｎｍ）となるようにする。すなわち、シリコン膜１４が後述する熱窒化処理工程３においてＮＯを浸透させるバッファ層となるためには、連続膜であることが必要であり、シリコン膜１４が連続膜となり始める膜厚は、２０Å程度である。また、ＮＯ浸透のバッファ層であるシリコン膜１４は、膜厚が厚くなると（例えば１００Å程度を超えると）、後述する熱窒化処理工程３においてＮＯの浸透が起こりにくくなる。
【００１６】
また、このシリコン膜（バッファ層）１４は、シリコン膜形成装置６０（図４を用いて後述）を用いて低温にて成膜し、非晶質となるように形成する。これにより、シリコン膜１４に結晶粒界が形成されないため、後述する熱窒化処理工程３において窒素含有ガスの拡散ばらつきを抑制することができ、基板全体において均等な窒素の導入が可能となる。
【００１７】
[熱窒化処理工程]
熱窒化処理工程３は、シリコン膜１４が最表面に形成されたシリコン基板１０に対して熱窒化処理（窒化処理）を行うことによりシリコン酸化膜１２中に窒素を導入する工程である。すなわち、窒化処理装置２０（図３を用いて後述）において熱窒化処理を行うことにより、シリコン膜形成工程２で形成されたシリコン膜（バッファ層）１４に窒素を浸透させ、この窒素を酸化処理工程１で形成されたシリコン酸化膜１２中の所望の偏析位置に、所望の窒素濃度で導入する。
【００１８】
すなわち、上述したシリコン膜形成工程２で形成されるシリコン膜（バッファ層）１４の膜厚を２０〜１００Å（２〜１０ｎｍ）の範囲で所望の膜厚とすることにより、シリコン酸化膜中に導入される窒素の窒素濃度および偏析位置を制御することが可能となる。
【００１９】
[ＰｏｌｙＳｉ膜形成工程]
ＰｏｌｙＳｉ膜形成工程（電極形成工程）４は、熱窒化処理工程３で熱窒化処理された基板に対して電極であるＰｏｌｙＳｉ膜（ＰｏｌｙＳｉ電極）１６を形成する工程である。すなわち、後述する電極形成装置６０（図４を用いて後述）により、シリコン膜１４上にＰｏｌｙＳｉ膜１６を堆積する。
【００２０】
シリコン膜（バッファ層）１４上にＰｏｌｙＳｉ電極１６を形成すると、シリコン膜（バッファ層）１４は、ＰｏｌｙＳｉ電極１６の一部となる。このＰｏｌｙＳｉ電極１６の一部となった（シリコン酸化膜１６との界面に形成される）シリコン膜（バッファ層）１４は、上述したように、シリコン膜１４中に結晶粒界が形成されていないことにより、シリコン膜１４とシリコン酸化膜１６との界面の凹凸を少なくすることができ、リーク電流等のばらつきを抑えることが可能となる。
【００２１】
図２は、上述した各工程（酸化処理工程１、シリコン膜形成工程２、熱窒化処理工程３及び電極形成工程４）を有する半導体装置の製造方法を用いて製造された半導体装置（デバイス）１８のデバイス構造を例示するものである。
【００２２】
半導体装置１８は、シリコン（Ｓｉ）基板１０上にゲート熱酸化膜（窒素が導入されたシリコン酸化膜）１２を介し、シリコン膜１４及びＰｏｌｙＳｉ電極１６からなるゲート電極が形成されたＭＯＳ型トランジスタ構造を有する。上述した半導体装置の製造方法により、ゲート熱酸化膜１２中の窒素濃度及び偏析位置を制御することにより、ゲート熱酸化膜１２の薄膜化（例えば３０Å以下）に起因するトンネル効果によるリーク電流を減少することができる。また、ＰｏｌｙＳｉ電極１６に抵抗を下げるために導入されたボロン（Ｂ）のシリコン基板１０への拡散を減少させることができる。
【００２３】
次に、上述した各工程（酸化処理工程１、シリコン膜形成工程２、熱窒化処理工程３及び電極形成工程４）に用いられる半導体製造装置（基板処理装置）及び各工程の半導体製造方法（基板処理方法）を詳細に説明する。
【００２４】
[酸化処理装置]
図３は、上述した酸化処理工程１に用いられる酸化処理装置２０の処理炉２２を中心に説明する概略図である。処理炉２２は、反応管２４、加熱源２６及び炉口シールキャップ２８を有する。例えば石英からなる反応管２４の周囲に、例えばヒータ等からなる加熱源２６を配設しており、保持具（ボート）３０により多段に支持された複数枚のシリコン基板１０を反応管２４内部（反応室）に保持し、被処理体であるシリコン基板１０を所定の温度まで加熱できるようになっている。この反応管２４の下端開口部は、蓋体である炉口シールキャップ２８により気密に閉塞されている。この炉口シールキャップ２８には後述する回転軸３８及び断熱筒３４を介して保持具３０が立設されており、断熱筒３４は、保持具３０を支持する支持体となっている。
【００２５】
処理炉２２の下部には、基板処理の均一性の向上を目的とした保持具３０を回転するための回転機構３６が設けられている。この回転機構３６は、この回転機構３６と断熱筒３４とを接続する回転軸３８を有し、回転機構３６を駆動することにより、回転軸３８を介して断熱筒３４に支持された保持具３０が回転するようになっている。
【００２６】
反応管２４の上部には、この反応管２４に処理ガスを供給するガス供給管である供給ライン４０が接続されている。この供給ライン４０には、Ｈ２Ｏガスを発生させる水分生成装置４２が接続されており、また、この水分生成装置４２には、例えば３本のガス供給ライン（第１の供給ライン、第２の供給ライン、第３の供給ライン（後述））が接続されている。第１の供給ラインとしてのＯ２供給ライン４４ａには、上流方向から順に、開閉弁である第１のバルブ４６ａ、所望のガス流量を調整するための第１のマスフローコントローラ４８ａが接続されている。第２の供給ラインとしてのＨ２供給ライン４４ｂには、上流方向から順に、開閉弁である第２のバルブ４６ｂ、所望のガス流量を調整するための第２のマスフローコントローラ４８ｂが接続されている。
【００２７】
なお、水分生成装置４２は、抵抗加熱源もしくはランプ加熱源等により、酸素（Ｏ２ガス）と水素（Ｈ２ガス）とを燃焼させてＨ２Ｏガスを発生させるパイロジェニック方式を用いるもの、または、ニッケル（Ｎｉ）やプラチナ（Ｐｔ）の触媒反応を利用するものである。
【００２８】
また、反応管２４には、反応管２４内（反応室）のガスを排気するガス排気管である排気ライン５０が接続されている。この排気ライン５０には、上流方向から順に自動開度調整弁５２、排気手段である真空ポンプ５４が接続されている。この自動開度調整弁５２は、弁開度を自動に調整して反応管２４内（反応室）の圧力調整を可能としている。
【００２９】
[酸化処理方法]
まず、Ｏ２供給ライン４４ａにＯ２ガス、Ｈ２供給ライン４４ｂにＨ２ガスを流し、第１のバルブ４６ａ及び第２のバルブ４６ｂを共に開ける。Ｏ２ガスを、第１のマスフローコントローラ４８ａにより、例えば０．１〜５ｓｌｍ程度の流量に調整し、Ｈ２ガスを、第２のマスフローコントローラ４８ｂにより、例えば０．１〜５ｓｌｍ程度の流量に調整する。Ｏ２ガス及びＨ２ガスは、水分生成装置４２により混合され、この水分生成装置３０により、Ｈ２Ｏガスを発生させる。発生したＨ２Ｏガスは、供給ライン４０を介して反応管２４の上部より反応管２４内（反応室）へ供給される。
【００３０】
反応管２４内（反応室）にＨ２Ｏガスを供給し、反応管２４内（反応室）を、加熱源２６により加熱する。反応管２４内（反応室）を、例えば６００℃〜９００℃程度の温度に加熱させ、Ｈ２Ｏガスとシリコン基板１０におけるシリコンの熱エネルギーとを介した反応により、保持具３０に支持されたシリコン基板１０上にシリコン酸化膜１２（図１）を形成させる。このとき、自動開度調整弁５２により、弁開度を調整し、反応管２４内（反応室）の圧力を例えば常圧程度、もしくは１０〜２００Ｔｏｒｒ程度、もしくは１ｔｏｒｒ以下程度とする。また、シリコン基板１０の酸化処理時間は、例えば１〜３０分程度の時間とし、シリコン基板１０上に形成させるシリコン酸化膜１２（図１）の膜厚は、例えば１０〜１００Å（１〜１０ｎｍ）程度の厚さとする。
【００３１】
[シリコン膜形成装置]
図４は、上述したシリコン膜形成工程２に用いられるシリコン膜形成装置６０の処理炉６２を中心に説明する概略図である。なお、本図におけるシリコン膜形成装置６０のうち、図３に示されたものと実質的に同一のものには同一の符号が付され、重複する説明は省略する。
処理炉６２は、反応管６４、加熱源２６、炉口シールキャップ２８及びマニホールド７０を有する。反応管６４は、外部反応管６６（アウターチューブ）と内部反応管６８（インナーチューブ）とを有する２重反応管となっている。この反応管６４の下方には例えば金属（ステンレス）製のマニホールド７０が配置され、このマニホールド７０により、反応管６４が支持されている。マニホールド７０は、上端部と下端部が開放された円筒形状をしており、開放された上端部の上面に反応管６４の下端部の下面が当接している。また、マニホールド７０の下端部の下面には、蓋体である炉口シールキャップ２８が当接しており、この炉口シールキャップ２８により反応管６４内（反応室）が気密に閉塞されている。
【００３２】
マニホールド７０には、反応管６４内（反応室）に処理ガスを供給するガス供給ラインである例えば２本の供給ライン（第４の供給ライン、第５の供給ライン）が接続されている。第４の供給ラインとしてのＮ２供給ライン４４ｄには、上流方向から順に、開閉弁である第４のバルブ４６ｄ、所望のガス流量を調整するための第４のマスフローコントローラ４８ｄが接続されている。第５の供給ラインとしてのＳｉ２Ｈ６供給ライン４４ｅには、上流方向から順に、開閉弁である第５のバルブ４６ｅ、所望のガス流量を調整するための第５のマスフローコントローラ４８ｅが接続されている。
【００３３】
また、マニホールド７０には、反応管６４内（反応室）のガスを排気するための排気ライン５０が接続されている。反応管６４は、上述したように反応管６４内部に内部反応管６８（インナーチューブ）を有することにより、マニホールド７０に接続されたガス導入口（Ｎ２供給ライン４４ｄ及びＳｉ２Ｈ６供給ライン４４ｅの先端部）とガス排気口（排気ライン５０のマニホールド７０との接続部）とが隔てられた構造となっている。
【００３４】
[シリコン膜形成方法]
まず、Ｎ２供給ライン４４ｄにＮ２ガス、Ｓｉ２Ｈ６供給ライン４４ｅにＳｉ２Ｈ６ガスを流し、第４のバルブ４６ｄ及び第５のバルブ４６ｅを共に開ける。Ｎ２ガスを第４のマスフローコントローラ４８ｄにより流量調整し、Ｓｉ２Ｈ６ガスを第５のマスフローコントローラ４８ｅにより、例えば５０〜５００ｓｃｃｍ（０．０５〜０．５ｓｌｍ）程度の流量に調整し、Ｎ２ガス及びＳｉ２Ｈ６ガスを反応管６４内（反応室）へ供給する。
【００３５】
反応管６４内（反応室）にＮ２ガス及びＳｉ２Ｈ６ガスを供給すると、反応管６４内（反応室）を、加熱源２６により加熱する。この加熱源２６により反応管６４内（反応室）を、例えば４００℃〜５５０℃程度の温度に加熱させることにより、加熱された反応管６４内の雰囲気中でＳｉ２Ｈ６が熱分解し、シリコン酸化膜１２（図１）を表層面に有するシリコン基板１０上にシリコンバッファ層としてのシリコン（ａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン））膜１４（図１）を堆積する。このとき、自動開度調整弁５２により、弁開度を調整し、反応管６４内（反応室）の圧力を例えば、例えば１ｔｏｒｒ以下程度に制御する。また、成膜処理時間は、例えば１〜１０分程度の時間とし、シリコン酸化膜１２上に形成させるシリコン膜１４の膜厚を例えば２０〜１００Å（２〜１０ｎｍ）程度の厚さに制御する。このように、シリコン膜形成装置６０における処理温度、圧力および処理時間等を制御することにより、シリコン酸化膜１２上に堆積するシリコン膜１４を所望の膜厚に制御する。
【００３６】
[熱窒化処理装置]
上述した熱窒化処理工程３に用いられる熱窒化処理装置は、上述した酸化処理工程１に用いられる酸化処理装置２０と同一の処理装置である。すなわち、酸化処理装置２０における処理炉２２は、酸化処理と熱窒化処理３の兼用炉となっている。したがって、酸化処理装置２０における熱窒化処理に関する部分のみを説明し、重複する説明は省略する。
【００３７】
図３に示す熱窒化処理装置（酸化処理装置）２０の処理炉２２は、反応管２４、加熱源２６及び炉口シールキャップ２８を有する。
反応管２４の上部には、この反応管２４に処理ガスを供給するガス供給管である供給ライン４０が接続されている。この供給ライン４０には、例えば３本のガス供給管（第１の供給ライン、第２の供給ライン、第３の供給ライン）が接続されている。第３の供給ラインとしてのＮＯ供給ライン４４ｃには、上流方向から順に、開閉弁である第３のバルブ４６ｃ、所望のガス流量を調整するための第３のマスフローコントローラ４８ｃが接続されている。
【００３８】
[熱窒化処理方法]
まず、ＮＯ供給ライン４４ｃにＮＯガスを流し、第３のバルブ４６ｃを開ける。ＮＯガスを、第３のマスフローコントローラ４８ｃにより、例えば０．５〜１０ｓｌｍ程度の流量に調整する。ＮＯガスは、供給ライン４０を介して反応管２４の上部より反応管２４内（反応室）へ供給される。なお、ＮＯガスの代わりに、Ｎ２Ｏガスを反応管２４内（反応室）へ供給してもよい。
【００３９】
反応管２４内（反応室）にＮＯガスもしくはＮ２Ｏガスを供給すると、反応管２４内（反応室）を加熱源２６により加熱する。反応管２４内（反応室）の温度を例えば６００℃〜９００℃程度の温度に加熱させ、シリコン基板１０上のシリコン酸化膜１２（図１）中に窒素を導入する。具体的には、シリコン膜（バッファ層）１４（図１）に窒素を浸透させ、この窒素をシリコン基板１０上のシリコン酸化膜１２（図１）中の所望の偏析位置に、所望の窒素濃度で導入する。
このとき、自動開度調整弁５２により、弁開度を調整し、反応管１６内（反応室）の圧力を例えば常圧程度、もしくは１０〜２００ｔｏｒｒ程度、もしくは１ｔｏｒｒ以下程度とする。また、熱窒化処理時間は、例えば５〜３０分程度の時間とする。なお、窒化処理による膜厚増加は、例えば５Å（０．５ｎｍ）以下程度とする。
【００４０】
[電極形成装置]
上述した電極形成工程４に用いられる電極形成装置は、上述したシリコン膜形成工程２に用いられたシリコン膜形成装置６０の処理ガスの種類をＳｉ２Ｈ６からＳｉＨ４に置換（Ｓｉ２Ｈ６供給ライン４４ｅからＳｉＨ４供給ライン４４ｅに置換）した構成である。したがって、シリコン膜形成装置６０における電極形成に関する部分のみの説明をし、重複する説明は省略する。
【００４１】
[電極の形成方法]
まず、Ｎ２供給ライン４４ｄにＮ２ガス、ＳｉＨ４供給ライン４４ｅにＳｉＨ４ガスを流し、第１のバルブ４６ｄ及び第２のバルブ４６ｅを共に開ける。Ｎ２ガスを第４のマスフローコントローラ４８ｄにより流量調整し、ＳｉＨ４ガスを第２のマスフローコントローラ４８ｅにより、例えば５０〜５００ｓｃｃｍ（０．０５〜０．５ｓｌｍ）程度の流量に調整し、Ｎ２ガス及びＳｉＨ４ガスを反応管６４内（反応室）へ供給する。
【００４２】
反応管６４内（反応室）にＮ２ガス及びＳｉＨ４ガスを供給し、反応管６４内（反応室）を、加熱源２６により加熱する。この加熱源２６により反応管２４内（反応室）を、例えば５８０℃〜６５０℃程度の温度に加熱させることにより、加熱された反応管６４内の雰囲気中でＳｉＨ４が熱分解し、シリコン膜１４（図１）を表層面に有するシリコン基板１０上にＰｏｌｙシリコン電極としてのＰｏｌｙＳｉ膜１６（図１）を堆積する。このとき、自動開度調整弁５２により、弁開度を調整し、反応管６４内（反応室）の圧力を例えば１ｔｏｒｒ以下程度とする。また、成膜処理時間は、例えば１〜１０分程度の時間とし、また、シリコン膜１４上に堆積させるＰｏｌｙＳｉ膜１６の膜厚は、例えば１０００〜５０００Å（１００〜５００ｎｍ）程度の厚さとする。
【００４３】
次に、実施例と比較例について説明する。
【００４４】
[実施例]
図３及び図４に示す酸化処理装置（熱窒化処理装置）２０及びシリコン膜形成装置６０を用いて、シリコン基板に対し、シリコン酸化膜を形成し、このシリコン酸化膜上にシリコン膜を形成し、熱窒化処理を実施した（サンプルａ）。その後、ＳＩＭＳ（Secondary ion Mass Spectrometry）により窒素が導入されたシリコン酸化膜中の窒素量を分析した。
【００４５】
図５は、本実施例と後述する比較例とを工程順に示すフローチャートである。
図５に示すように、具体的には、次の手順でサンプルを作成し、分析を行った。すなわち、ステップ７０（Ｓ７０）において、酸化処理装置２０（図３）により、シリコン基板に膜厚２０Åのシリコン酸化膜を形成した。
【００４６】
次に、ステップ７２（Ｓ７２）において、シリコン膜形成装置６０（図４）により、シリコン酸化膜が形成されたシリコン基板に成膜処理温度５３０℃の条件で、膜厚３０Åのアモルファスシリコン膜（バッファ層）を堆積した。
【００４７】
次に、ステップ７４（Ｓ７４）において、熱窒化処理装置２０（図３）により、処理温度８５０℃、処理時間６０分の条件で、後述するサンプルｂと共にＮＯガスにより、熱窒化処理（アニール処理）を行った。
【００４８】
ステップ７６（Ｓ７６）において、ＳＩＭＳにより、バッファ層を有するサンプルａの窒素が導入されたシリコン酸化膜中の窒素量を分析した。図６（ａ）に示すように、シリコン酸化膜中におけるシリコン基板界面の窒素濃度が下がり、シリコン酸化膜全体にブロードに（広範囲に）窒素が導入された分析結果となった。
【００４９】
[比較例]
図３に示す酸化処理装置（熱窒化処理装置）２０を用いて、シリコン基板に対し、シリコン酸化膜形成し、熱窒化処理を実施した（サンプルｂ）。その後、ＳＩＭＳにより、窒素が導入されたシリコン酸化膜中に導入された窒素量を分析した。
【００５０】
図５に示すように、具体的には、次の手順でサンプルを作成し、分析を行った。すなわち、ステップ７０（Ｓ７０）において、酸化処理装置２０（図３）により、シリコン基板に膜厚２０Åのシリコン酸化膜を形成した。
【００５１】
次に、ステップ７８（Ｓ７８）において、熱窒化処理装置２０（図３）により、処理温度８５０℃、処理時間６０分の条件で、上述したサンプルａと共にＮＯガスにより、熱窒化処理（アニール処理）を行った。
【００５２】
ステップ８０（Ｓ８０）において、ＳＩＭＳにより、バッファ層を有さないサンプルｂの窒素が導入されたシリコン酸化膜中の窒素量を分析した。図６（ｂ）に示すように、シリコン酸化膜中に導入された窒素の多くがシリコン基板との界面に急峻に偏析した分析結果となった。また、サンプルａおよびサンプルｂのシリコン酸化膜中に導入された窒素量は、ほぼ同一の値となる結果となった。
【００５３】
このように、バッファ層を有するサンプルａは、バッファ層を有さないサンプルｂと比較すると、シリコン酸化膜中に導入される窒素量は変化しないため、物理的特性（シリコン酸化膜中の窒素による直接トンネル電流の低減等）を保つことができる。さらに、バッファ層を有するサンプルａは、シリコン基板界面における窒素濃度が下がることにより、界面ラフネス（界面の凹凸）を抑制でき、モビリティ（キャリアの移動度）の劣化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法における工程を示し、（ａ）は、半導体装置（基板）の製造方法（処理方法）を工程順に示すブロック図であり、（ｂ）は（ａ）の各工程において処理された基板を示す概略断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を用いて製造された半導体装置（デバイス）のデバイス構造を例示する概略図である。
【図３】本発明にかかる酸化処理工程（窒化処理工程）に用いられる酸化処理装置（窒化処理装置）の処理炉を中心に例示する概略図である。
【図４】本発明にかかるシリコン膜形成工程（電極形成工程）に用いられるシリコン膜形成装置（電極形成装置）の処理炉を中心に例示する概略図である。
【図５】本発明の実施例および比較例における基板の処理方法を工程順に示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施例および比較例において製造された基板をＳＩＭＳにより分析した結果を表すグラフである。
【符号の説明】
【００５５】
１    シリコン酸化膜形成工程
２    シリコン膜形成工程
３    熱窒化処理工程
４    ＰｏｌｙＳｉ膜形成工程
１０  シリコン基板
１２  シリコン酸化膜
１４  シリコン膜
１６  ＰｏｌｙＳｉ膜
１８  半導体装置
【図１】
2006295029.tif 000003
【図２】
2006295029.tif 000004
【図３】
2006295029.tif 000005
【図４】
2006295029.tif 000006
【図５】
2006295029.tif 000007
【図６】
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