(57)【要約】【課題】厚さの異なる２種類のゲート絶縁膜の形成方法において、第２絶縁膜の形成前にケミカル酸化膜や自然酸化膜を十分に除去する洗浄を行うと、第１絶縁膜の局所的な薄膜化や表面荒れが起こり、第１絶縁膜の膜質劣化が生じる。【解決手段】厚さの異なる２種類のゲート絶縁膜の形成方法において、第１絶縁膜を形成した後、第１絶縁膜の表面に窒化層を形成する。これにより、第１絶縁膜のエッチング耐性が上がり、第２絶縁膜が形成される活性領域のシリコン基板にあるケミカル酸化膜や自然酸化膜を十分に除去できる洗浄を用いても、第１絶縁膜の局所的な薄膜化や表面荒れを防ぎ、優れた膜質を持つ厚いゲート絶縁膜を得ることができる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも半導体基板の第１領域に第１絶縁膜と第２領域に第２絶縁膜とを有する半導体集積回路装置の製造方法において、
前記半導体基板の表面に第１絶縁膜を形成する工程と、
前記第１絶縁膜の表面に窒化層を形成する工程と、
前記第１領域にマスキングパターンを形成する工程と、
前記マスキングパターンをマスクとして、前記第２領域に形成された前記第１絶縁膜を除去する工程と、
前記マスキングパターンを除去した後、前記半導体基板を洗浄して前記第２領域に形成されたケミカル酸化膜または自然酸化膜を除去する工程と、
前記第２領域の前記半導体基板の表面に第２絶縁膜を形成する工程とを備えたことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
【請求項２】
前記第２絶縁膜の厚さが、前記第１絶縁膜の厚さより薄いことを特徴とする請求項１に記載の半導体集積回路装置の製造方法。
【請求項３】
前記第１絶縁膜および前記第２絶縁膜が、ＭＩＳＦＥＴのゲート絶縁膜であることを特徴とする請求項２に記載の半導体集積回路装置の製造方法。
【請求項４】
前記マスキングパターンはフォトレジスト膜であり、
前記マスキングパターンの除去には、過酸化水素を含む洗浄液を用い、これにより前記第２領域の前記半導体基板の表面にケミカル酸化膜または自然酸化膜が形成され、前記ケミカル酸化膜または自然酸化膜の除去には、フッ酸を含む溶液を用いることを特徴とする請求項１に記載の半導体集積回路装置の製造方法。
【請求項５】
前記窒化層を形成する工程は、前記第１絶縁膜の表面をプラズマ窒化により窒化することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の半導体集積回路装置の製造方法。
【請求項６】
前記窒化層を形成する工程は、前記第１絶縁膜の表面にシリコン窒化膜を形成することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の半導体集積回路装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路装置の製造方法に関し、特に、供給される電源電圧の異なる２種類のＭＩＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ　Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｆｉｅｌｄ　ＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を内蔵する半導体集積回路装置に適用する製造技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
システムＬＳＩに搭載されるロジック回路やメモリ回路において、内部回路と入出力回路との電源電圧が異なる場合がある。一般に、高速化が要求される内部回路のＭＩＳＦＥＴは、入出力回路のＭＩＳＦＥＴよりもゲート絶縁膜の厚さは薄く形成される。
【０００３】
以下、厚さの異なる２種類のゲート絶縁膜の形成方法について図２を用いて説明する。図２は従来の厚さの異なる２種類のゲート絶縁膜の形成方法を示している。図２において、２０１はシリコン基板、２０２は素子分離酸化膜、２０３は第１絶縁膜、２０４はフォトレジスト膜、２０５は第２絶縁膜を示す。
【０００４】
まず、図２（ａ）に示すように、シリコン基板２０１に素子分離酸化膜２０２を形成した後、シリコン基板２０１に１回目の酸素と水素の混合ガスの熱酸化処理を施して基板表面に第１絶縁膜２０３を形成する。その後、図２（ｂ）に示すように、厚いゲート絶縁膜が形成される活性領域をフォトレジスト膜２０４で覆った後、図２（ｃ）に示すように、薄いゲート絶縁膜が形成される活性領域の第１絶縁膜２０３をフッ酸のウェットエッチングにより除去した後、フォトレジスト膜２０４を硫酸過水とアンモニア過水で除去する。
【０００５】
次に、図２（ｄ）に示すように、薄いゲート絶縁膜が形成される活性領域のシリコン基板２０１をアンモニア過水で洗浄し、２回目の一酸化窒素と酸素の混合ガスまたは一酸化二窒素ガスの熱酸化処理を施して基板表面に第２絶縁膜２０５を形成する。このように、薄いゲート絶縁膜は２回目の熱酸化処理で形成され、厚いゲート絶縁膜は１回目および２回目の熱酸化処理で形成される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の方法では、優れた膜質を持つ薄いゲート絶縁膜を形成するために、シリコン基板２０１の洗浄にケミカル酸化膜や自然酸化膜を十分に除去することができる洗浄を用いると、第１絶縁膜２０３の局所的な薄膜化や表面荒れが起こるため、厚いゲート絶縁膜の膜質劣化が生じる。
【０００７】
これに対し、ケミカル酸化膜や自然酸化膜を十分に除去しない洗浄を用いると、第１絶縁膜２０３の局所的な薄膜化や表面荒れが起こりにくく、厚いゲート絶縁膜の膜質劣化は生じないが、薄いゲート絶縁膜の膜質劣化が生じる。
【０００８】
つまり、従来の方法では、厚いゲート絶縁膜と薄いゲート絶縁膜との膜質はトレードオフの関係になり、双方を優れた膜質にすることができない。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明に係る半導体集積回路装置の製造方法は、少なくとも半導体基板の第１領域に第１絶縁膜と第２領域に第２絶縁膜とを有する半導体集積回路装置の製造方法において、半導体基板の表面に第１絶縁膜を形成する工程と、第１絶縁膜の表面に窒化層を形成する工程と、第１領域にマスキングパターンを形成する工程と、マスキングパターンをマスクとして、第２領域に形成された第１絶縁膜を除去する工程と、マスキングパターンを除去した後、半導体基板を洗浄して第２領域に形成されたケミカル酸化膜または自然酸化膜を十分除去する工程と、第２領域の半導体基板の表面に第２絶縁膜を形成する工程とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
この構成により、第１絶縁膜のエッチング耐性が上がり、第２絶縁膜が形成される第２領域の半導体基板の洗浄に、ケミカル酸化膜や自然酸化膜を十分に除去できる洗浄を用いても、第１絶縁膜の局所的な薄膜化や表面荒れを防ぐので、厚いゲート絶縁膜である第１絶縁膜の膜質劣化を防ぐことができる。また、ケミカル酸化膜や自然酸化膜を十分に除去できる洗浄を行うことができるので、優れた膜質を持つ薄いゲート絶縁膜である第２絶縁膜を得ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図１を用いて説明する。図１は本発明の厚さの異なる２種類のゲート絶縁膜の形成方法を示している。図１において、１０１はシリコン基板、１０２は素子分離酸化膜、１０３は第１絶縁膜、１０４は窒化層、１０５はフォトレジスト膜、１０６は第２絶縁膜を示す。
【００１２】
まず、図１（ａ）に示すように、シリコン基板１０１に素子分離酸化膜１０２を形成した後、シリコン基板１０１に１回目の酸素と水素の混合ガスの熱酸化処理を施して基板表面に第１絶縁膜１０３を形成する。その後、図１（ｂ）に示すように、第１絶縁膜１０３の表面をアルゴンと窒素の混合ガスのプラズマ窒化またはジクロロシランとアンモニアの混合ガスのシリコン窒化膜堆積を行い、窒化層１０４を形成する。
【００１３】
次に、図１（ｃ）に示すように、厚いゲート絶縁膜が形成される活性領域をフォトレジスト膜１０５で覆い、薄いゲート絶縁膜が形成される活性領域の第１絶縁膜１０３をフッ酸のウェットエッチングによって除去した後、フォトレジスト膜１０５を硫酸過水とアンモニア過水で除去する。
【００１４】
次に、図１（ｄ）に示すように、薄いゲート絶縁膜が形成される活性領域のシリコン基板１０１のケミカル酸化膜や自然酸化膜を十分に除去できるほどのフッ酸の洗浄を実施し、２回目の一酸化窒素と酸素の混合ガスまたは一酸化二窒素ガスの熱酸化処理を施して基板表面に第２絶縁膜１０６を形成する。
【００１５】
以上のように、第１絶縁膜１０３の表面に形成した窒化層１０４により、第１絶縁膜１０３のエッチング耐性が上がる。このため、薄いゲート絶縁膜が形成される活性領域のシリコン基板１０１の洗浄に、ケミカル酸化膜や自然酸化膜を十分に除去できるフッ酸の洗浄を用いても、第１絶縁膜１０３の局所的な薄膜化や表面荒れを防ぎ、優れた膜質を持つ厚いゲート絶縁膜を得ることができる。また、薄いゲート絶縁膜が形成される活性領域のシリコン基板１０１にあるケミカル酸化膜や自然酸化膜をフッ酸の洗浄を用いることにより十分に除去できるため、優れた膜質を持つ薄いゲート絶縁膜も得ることができる。
【００１６】
また、第１絶縁膜１０３上には比誘電率の大きい窒化層１０４が形成されるので、厚いゲート絶縁膜を有するＭＩＳＦＥＴのゲート容量が増加する。したがって、入出力回路のＭＩＳＦＥＴの電流特性を向上することができる。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る半導体集積回路装置の製造方法によると、窒化層により第１絶縁膜の局所的な薄膜化や表面荒れを防ぎ、優れた膜質を持つ厚いゲート絶縁膜を得ることができる。また、第２絶縁膜が形成される活性領域のシリコン基板にあるケミカル酸化膜や自然酸化膜を十分に除去できる洗浄を行うことができるため、優れた膜質を持つ薄いゲート絶縁膜を得ることができる。したがって、厚いゲート絶縁膜と薄いゲート絶縁膜との双方が優れた膜質を有する半導体集積回路装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の厚さの異なる２種類のゲート絶縁膜の形成方法を示す断面図
【図２】従来の厚さの異なる２種類のゲート絶縁膜の形成方法を示す断面図
【符号の説明】
１０１　シリコン基板
１０２　素子分離酸化膜
１０３　第１絶縁膜
１０４　窒化層
１０５　フォトレジスト膜
１０６　第２絶縁膜
２０１　シリコン基板
２０２　素子分離酸化膜
２０３　第１絶縁膜
２０４　フォトレジスト膜
２０５　第２絶縁膜
【図１】
2004039962.tif 000003
【図２】
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