(57)【要約】【課題】フラットバンド電圧のシフトやヒステリシスを抑制することができる高誘電率ゲート絶縁膜を有する半導体装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】ｐ型シリコン基板１８と、ｐ型シリコン基板１８上に順次形成されたシリコン窒化酸化膜２５と窒素を含有する酸化アルミニウム膜２６との積層膜からなるゲート絶縁膜２７と、ゲート絶縁膜２７上に形成されたゲート電極２８とを有する。【選択図】　　図４
2004006477.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板上に形成され、０．０３〜３％の窒素を含有する酸化アルミニウム膜を含むゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極と
を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置において、
前記酸化アルミニウム膜は、０．１〜２％の窒素を含有する
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
半導体基板と、
前記半導体基板上に形成され、窒素源に有機ヒドラジンを用いて形成された窒素を含有する酸化アルミニウム膜を含むゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極と
を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体装置において、
前記ゲート絶縁膜は、前記半導体基板上に形成された少なくとも１層の絶縁膜と、前記絶縁膜上に形成された前記酸化アルミニウム膜との積層膜からなる
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
半導体基板上に、０．０３〜３％の窒素を含有する酸化アルミニウム膜を含むゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜上に、ゲート電極を形成する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項５記載の半導体装置の製造方法において、
前記ゲート絶縁膜を形成する工程では、０．１〜２％の窒素を含有する前記酸化アルミニウム膜を形成する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項５又は６記載の半導体装置の製造方法において、
前記酸化アルミニウム膜を形成する工程では、前記酸化アルミニウム膜に窒素を添加するための窒素源として、有機ヒドラジンを用いる
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
半導体基板上に、窒素源として有機ヒドラジンを用いて窒素を含有する酸化アルミニウム膜を含むゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜上に、ゲート電極を形成する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項７又は８記載の半導体装置の製造方法において、
前記酸化アルミニウム膜を形成する工程では、前記有機ヒドラジンとして、（ＣＨ３）２ＮＮＨ２、ＣＨ３ＮＨＮＨＣＨ３、又はＣＨ３ＮＨＮＨ２を用いる
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項５又は６記載の半導体装置の製造方法において、
前記酸化アルミニウム膜を形成する工程では、前記酸化アルミニウム膜に窒素を添加するための窒素源として、アンモニア、一酸化二窒素、又は一酸化窒素を用いる
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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置及びその製造方法に係り、特に、高誘電率絶縁膜をゲート絶縁膜として有する半導体装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ＭＩＳ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）トランジスタのゲート絶縁膜としては、熱的安定性に優れ、シリコンプロセスとの相性の良いシリコン酸化膜系の絶縁膜が用いられてきた。しかしながら、半導体装置の微細化に伴いゲート絶縁膜の膜厚も極めて薄くなってきており、今後のデバイスに適用するにあたり、シリコン酸化膜系の絶縁膜では十分な絶縁耐圧を確保できなくなりつつある。このため、ゲート絶縁膜として、所望のトランジスタ特性を確保するとともに十分な絶縁耐圧が得られる構造や材料について種々の検討がなされている。
【０００３】
かかる背景において、今後の半導体装置においては、所望のトランジスタ特性を確保することと十分な絶縁耐圧を確保することの双方を満足するゲート絶縁膜を用いる必要がある。
【０００４】
近年、十分な絶縁耐圧を確保しうるＭＩＳトランジスタのゲート絶縁膜として、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２等の高誘電率材料からなる絶縁膜を用いることが注目されている。シリコン酸化膜系の絶縁膜よりも誘電率の高い絶縁膜を用いることにより、同等のＭＩＳ容量を確保するためのゲート絶縁膜の膜厚を厚くすることができる。したがって、このような高誘電率材料を用いることにより、同等のトランジスタ特性を実現しつつ絶縁耐圧を向上することが期待できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の高誘電率材料からなる絶縁膜を用いてＭＩＳトランジスタを形成した場合には、その容量−電圧（Ｃ−Ｖ）特性において、フラットバンド電圧のシフトΔＶｆｂやヒステリシスが大きくなってしまうという難点があった。このため、従来の高誘電率材料からなる絶縁膜をゲート絶縁膜としてＭＩＳトランジスタを形成しても、十分なトランジスタ特性を実現することは困難であった。
【０００６】
本発明の目的は、フラットバンド電圧のシフトやヒステリシスを抑制することができる高誘電率ゲート絶縁膜を有する半導体装置及びその製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、半導体基板と、前記半導体基板上に形成され、０．０３〜３％の窒素を含有する酸化アルミニウム膜を含むゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極とを有することを特徴とする半導体装置により達成される。
【０００８】
また、上記目的は、半導体基板と、前記半導体基板上に形成され、窒素源に有機ヒドラジンを用いて形成された窒素を含有する酸化アルミニウム膜を含むゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極とを有することを特徴とする半導体装置により達成される。
【０００９】
また、上記目的は、半導体基板上に、０．０３〜３％の窒素を含有する酸化アルミニウム膜を含むゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜上に、ゲート電極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により達成される。
【００１０】
また、上記目的は、半導体基板上に、窒素源として有機ヒドラジンを用いて窒素を含有する酸化アルミニウム膜を含むゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜上に、ゲート電極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により達成される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
［本発明の原理］
本願発明者等は、デバイス特性に優れたＭＩＳトランジスタを実現すべく、ゲート絶縁膜に適用しうる高誘電率絶縁膜について、これまで鋭意研究を進めてきた。そして、各種高誘電率絶縁膜を用いて構成したＭＩＳキャパシタのＣ−Ｖ特性の測定を重ねた結果、高誘電率絶縁膜の材料の一つである酸化アルミニウムに所定の含有率で窒素を添加することにより、フラットバンド電圧のシフト、ヒステリシスの両者をともに抑制することが可能であることを見出した。以下、本願発明者等が行ったＭＩＳキャパシタのＣ−Ｖ特性の測定について図１乃至図３を用いて説明する。
【００１２】
図１は、Ｃ−Ｖ特性の測定に用いたＭＩＳキャパシタの構造を示す断面図である。ｐ型シリコン基板１０表面に、厚さ約１ｎｍのケミカルオキサイド膜１２が形成されている。ケミカルオキサイド膜１２が表面に形成されたｐ型シリコン基板１０上には、窒素が添加された厚さ約３．５ｎｍの酸化アルミニウム膜１４が形成されている。酸化アルミニウム膜１４上には、直径約３００μｍ、厚さ１００ｎｍの白金電極１６が形成されている。
【００１３】
次に、上記ＭＩＳキャパシタの製造方法について図２を用いて説明する。図２はＣ−Ｖ特性の測定に用いたＭＩＳキャパシタの製造方法を示す工程断面図である。
【００１４】
まず、ｐ型シリコン基板１０を硫酸と過酸化水素の混合液により洗浄し、表面に付着した有機物汚染を除去した。次いで、ｐ型シリコン基板１０を弗酸により洗浄し、表面に形成されている自然酸化膜を除去した。
【００１５】
次いで、ｐ型シリコン基板１０を塩酸と過酸化水素の混合液により洗浄した。この洗浄により、ｐ型シリコン基板１０表面に、厚さ約１ｎｍのケミカルオキサイド膜１２を形成した（図２（ａ））。
【００１６】
次いで、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ　Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により、所定の含有率で窒素が添加された酸化アルミニウム膜１４をケミカルオキサイド膜上に形成した（図２（ｂ））。成膜条件としては、成膜温度を５００℃、成膜圧力を６５Ｐａとした。原料ガスとして、流量０．０５ｓｃｃｍのＡｌ（Ｃ２Ｈ５）３（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌａｌｍｉｎｕｍ）、流量０〜３０ｓｃｃｍの（ＣＨ３）２ＮＮＨ２（非対称ｄｉｍｅｔｈｙｌｈｙｄｒａｚｉｎｅ）、及び流量５００ｓｃｃｍのＯ２を、キャリアガスのＮ２と合わせて総流量１５００ｓｃｃｍで成膜装置の成膜室に導入し、８４０秒間成膜を行った。ここで、（ＣＨ３）２ＮＮＨ２の流量を変えて成膜することにより、窒素の含有率の異なる酸化アルミニウム膜１４を形成した。
【００１７】
次いで、酸化アルミニウム膜１４上に、メタルマスクを介して白金をスパッタリングし、直径約３００μｍ、厚さ約１００μｍの白金電極１６を形成した（図２（ｃ））。
【００１８】
本願発明者等は、上述のようにして形成された、異なる窒素含有率の酸化アルミニウム膜１４を有するＭＩＳキャパシタのそれぞれについてＣ−Ｖ特性の測定を行った。この結果、酸化アルミニウム膜１４中の窒素の含有率と、フラットバンド電圧のシフトΔＶｆｂ、ヒステリシスそれぞれとの関係について、図３に示す関係が得られた。図３（ａ）は酸化アルミニウム膜１４中の窒素の含有率とΔＶｆｂとの関係を示すグラフである。図３（ｂ）は酸化アルミニウム膜１４中の窒素の含有率とヒステリシスとの関係を示すグラフである。なお、本願明細書では、酸化アルミニウム膜中の窒素の含有率を原子百分率で表示している。
【００１９】
図３（ａ）及び図３（ｂ）から明らかなように、酸化アルミニウム膜１４中の窒素の含有率が０．００３〜３％の範囲において、窒素の含有率が増大するにつれて、ΔＶｆｂ、ヒステリシスの両者ともに負の値から増大していき、一旦、正の値となり、正の値から減少していき再び負の値となっている。このような酸化アルミニウム膜１４中の窒素の含有率に対するΔＶｆｂ、ヒステリシスの変化の特性に基づき、ΔＶｆｂ、ヒステリシスを小さく抑えることができる酸化アルミニウム膜１４の窒素の含有率の範囲を画定することができる。
【００２０】
まず、ΔＶｆｂについては、図３（ａ）から明らかなように、その絶対値を０．２Ｖ以下に抑制するためには、酸化アルミニウム膜１４中の窒素の含有率を０．１〜３％の範囲内とすれば効果的である。さらに、ΔＶｆｂの絶対値を０．１Ｖ以下に抑制するためには、酸化アルミニウム膜１４中の窒素の含有率を０．１〜２％の範囲内とすれば効果的である。
【００２１】
また、ヒステリシスについては、図３（ｂ）から明らかなように、その絶対値を３０ｍＶ以下に抑制するためには、酸化アルミニウム膜１４中の窒素の含有率を０．０３〜２％の範囲内とすれば効果的である。さらに、ヒステリシスの絶対値を２０ｍＶ以内に抑制するためには、酸化アルミニウム膜１４中の窒素の含有率を０．０３〜１％の範囲内とすれば効果的である。
【００２２】
したがって、ΔＶｆｂの絶対値を０．２Ｖ以下に抑制するとともに、ヒステリシスの絶対値を３０ｍＶ以下に抑制するためには、酸化アルミニウム膜１４中の窒素の含有率を０．１〜２％の範囲内とすれば効果的である。さらに、ΔＶｆｂの絶対値を０．１Ｖ以下に抑制するとともに、ヒステリシスの絶対値を２０ｍＶ以下に抑制するためには、酸化アルミニウム膜１４中の窒素の含有率を０．１〜１％の範囲内とすれば効果的である。
【００２３】
本発明による半導体装置及びその製造方法は、上述した知見に基づき、ＭＩＳトランジスタのゲート絶縁膜として、ΔＶｆｂ、ヒステリシスが抑制される所定の含有率で窒素が添加された酸化アルミニウム膜を含む絶縁膜を用いることに主たる特徴がある。これにより、フラットバンド電圧のシフト、ヒステリシスの両者をともに抑制することができ、デバイス特性に優れたＭＩＳトランジスタを実現することが可能となる。
【００２４】
［実施形態］
本発明の一実施形態による半導体装置及びその製造方法について図４乃至図６を用いて説明する。図４は本実施形態による半導体装置の構造を示す断面図、図５及び図６は本実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【００２５】
本実施形態による半導体装置及びその製造方法は、上記本発明の原理において説明した所定の含有率となるように窒素を添加した酸化アルミニウム膜をＭＩＳキャパシタのゲート絶縁膜に適用したものである。
【００２６】
まず、本実施形態による半導体装置について図４を用いて説明する。
【００２７】
ｐ型シリコン基板１８表面に、シリコン酸化膜からなる素子分離膜２０が形成されている。素子分離膜２０により画定された素子領域には、ソース／ドレイン拡散層２２、２４が形成されている。ソース／ドレイン拡散層２２、２４間のｐ型シリコン基板１０上には、厚さ約１ｎｍのシリコン窒化酸化膜２５と、窒素を含有する厚さ約３．５ｎｍの酸化アルミニウム膜２６との積層膜からなるゲート絶縁膜２７が形成されている。ゲート絶縁膜２７上には、ポリシリコン膜からなるゲート電極２８が形成されている。こうして、ゲート電極２８と、ソース／ドレイン拡散層２２、２４とを有するＭＩＳトランジスタが構成されている。
【００２８】
ＭＩＳトランジスタが形成されたｐ型シリコン基板１８上には、厚さ約２００ｎｍのシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜３０が形成されている。層間絶縁膜３０には、ソース／ドレイン拡散層２２、２４に達するにコンタクトホール３２が開口されている。コンタクトホール３２内には、ソース／ドレイン拡散層２２、２４に電気的に接続する金属配線３４が埋め込まれている。
【００２９】
本実施形態による半導体装置は、所定の含有率となるように窒素が添加された酸化アルミニウム膜２６を含むゲート絶縁膜２７を有することに主たる特徴がある。例えば、酸化アルミニウム膜２６中の窒素の含有率を０．１〜２％の範囲内とすることにより、フラットバンド電圧のシフトの絶対値を０．２Ｖ以下に抑制するとともに、ヒステリシスの絶対値を３０ｍＶ以下に抑制することができる。さらに、窒素の含有率を０．１〜１％の範囲内とすることにより、フラットバンド電圧のシフトの絶対値を０．１Ｖ以下に抑制するとともに、ヒステリシスの絶対値を２０ｍＶ以下に抑制することができる。これにより、デバイス特性に優れたＭＩＳトランジスタを実現することができる。
【００３０】
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法について図５及び図６を用いて説明する。
【００３１】
まず、ｐ型シリコン基板１８を熱酸化処理し、表面に厚さ約５ｎｍのシリコン酸化膜３６を形成する。次いで、シリコン酸化膜３６を形成したｐ型シリコン基板１８上に、例えばＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により、厚さ約１００ｎｍのシリコン窒化膜３８を形成する。
【００３２】
次いで、リソグラフィー及びエッチング技術を用いてシリコン窒化膜３８をパターニングし、ｐ型シリコン基板１８の素子領域となる領域にシリコン窒化膜３８を残存させる（図５（ａ））。
【００３３】
次いで、パターニングされたシリコン窒化膜３８が形成されたｐ型シリコン基板１８を酸化処理する。これにより、ｐ型シリコン基板１８のシリコン窒化膜３８が形成されていない領域に、厚さ約２５０ｎｍのシリコン酸化膜からなり、素子領域を画定する素子分離膜２０が成長する（図５（ｂ））。
【００３４】
次いで、シリコン窒化膜３８及びシリコン酸化膜３６をエッチングにより除去する（図５（ｃ））。
【００３５】
次いで、例えば、ＳｉＨ４、有機ヒドラジン、及びＯ２を原料ガスとするＭＯＣＶＤ法により、全面に、シリコン窒化酸化膜２５を形成する。なお、シリコン窒化酸化膜２５を形成する際の窒素源として、有機ヒドラジンの代わりに、一酸化二窒素、一酸化窒素、アンモニア等を用いてもよい。
【００３６】
次いで、例えばＭＯＣＶＤ法により、全面に、所定の含有率となるように窒素が添加された厚さ約３．５ｎｍの酸化アルミニウム膜２６を形成する。成膜条件としては、例えば、成膜温度を５００℃、成膜圧力を６５Ｐａとし、原料ガスとして、流量０．０５ｓｃｃｍのＡｌ（Ｃ２Ｈ５）３（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌａｌｍｉｎｕｍ）、流量１〜２０ｓｃｃｍの（ＣＨ３）２ＮＮＨ２（非対称ｄｉｍｅｔｈｙｌｈｙｄｒａｚｉｎｅ）、及び流量５００ｓｃｃｍのＯ２を、キャリアガスのＮ２と合わせて総流量１５００ｓｃｃｍで成膜装置の成膜室に導入し、８４０秒間成膜を行う。
【００３７】
次いで、例えばＣＶＤ法により、酸化アルミニウム膜２６上に、ゲート電極２８となる厚さ約１５０ｎｍのポリシリコン膜を形成する。
【００３８】
次いで、例えばＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ　Ｉｏｎ　Ｅｔｃｈｉｎｇ）法により、ポリシリコン膜、酸化アルミニウム膜２６及びシリコン窒化酸化膜２５を順次パターニングする。こうして、ｐ型シリコン基板１８の素子領域において、シリコン窒化酸化膜２５と酸化アルミニウム膜２６との積層膜からなるゲート絶縁膜２７と、ＭＩＳトランジスタのゲート電極２８を形成する（図５（ｄ））。
【００３９】
次いで、ゲート電極２８をマスクとしてイオン注入を行い、ゲート電極２８の両側のｐ型シリコン基板１８内に、ソース／ドレイン拡散層２２、２４を形成する（図６（ａ））。例えばＰ＋イオンを１５ｋｅＶ、ドーズ量を４×１０１５ｃｍ−２として注入する。
【００４０】
次いで、全面に、例えばシリコン窒化膜等からなる絶縁膜を形成した後、それをＲＩＥ法により異方性エッチングし、ゲート電極２８の側壁にサイドウォール絶縁膜（図示せず）を形成する。
【００４１】
次いで、例えばＣＶＤ法により、全面に、厚さ約２００ｎｍのシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜３０を形成する。次いで、リソグラフィー及びエッチング技術により、ソース／ドレイン拡散層２２、２４に達するコンタクトホール３２を層間絶縁膜３０に形成する（図６（ｂ））。
【００４２】
次いで、層間絶縁膜３０上に、コンタクトホール３２を介してソース／ドレイン拡散層２２、２４と電気的に接続される金属配線３４を形成する（図６（ｃ））。
【００４３】
こうして、本実施形態による半導体装置が製造される。
【００４４】
このように、本実施形態によれば、所定の含有率となるように窒素が添加された酸化アルミニウム膜２６を含むゲート絶縁膜２７を形成するので、フラットバンド電圧のシフト、ヒステリシスの両者をともに小さく抑えることができる。これにより、デバイス特性に優れたＭＩＳトランジスタを実現することができる。
【００４５】
［変形実施形態］
本発明の上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
【００４６】
例えば、上記実施形態では、ゲート絶縁膜２７における窒素を含有する酸化アルミニウム膜２６を形成する際の窒素源として、（ＣＨ３）２ＮＮＨ２を用いたが、窒素源はこれに限定されるものではない。例えば、ＣＨ３ＮＨＮＨＣＨ３（対称ｄｉｍｅｔｈｙｌｈｙｄｒａｚｉｎｅ）、ＣＨ３ＮＨＮＨ２（ｍｅｔｈｙｌｈｙｄｒａｚｉｎｅ）等の他の有機ヒドラジンを窒素源として用いることができる。また、有機ヒドラジンのみならず、一酸化二窒素、一酸化窒素、アンモニア等も窒素源として用いることができる。
【００４７】
また、上記実施形態では、ｐ型シリコン基板１８上に、シリコン窒化酸化膜２５と、窒素を含有する酸化アルミニウム膜２６とを順次形成し、これらの積層膜をゲート絶縁膜２７としたが、これに限定されるものではない。例えば、ｐ型シリコン基板１８表面に形成した熱酸化膜やケミカルオキサイド膜等の他の絶縁膜と、窒素を含有する酸化アルミニウム膜２６との積層膜をゲート絶縁膜２７としてもよい。熱酸化膜はｐ型シリコン基板１８を熱処理することにより、また、ケミカルオキサイド膜はｐ型シリコン基板１８を例えば塩酸と過酸化水素の混合液等の酸化性の薬液で処理することにより、それぞれｐ型シリコン基板１８表面に形成することができる。
【００４８】
また、図７に示すように、窒素を含有する酸化アルミニウム膜２６をｐ型シリコン基板１８上に直接形成し、形成した酸化アルミニウム膜２６を単独でゲート絶縁膜２７として用いてもよい。
【００４９】
また、上記実施形態では、ポリシリコン膜からなるゲート電極２８を形成したが、ゲート電極２８の構造はこれに限定されるものではない。例えば、ポリシリコン膜上に、金属シリサイドを積層し、ゲート電極２８をポリサイド構造としてもよい。また、ポリシリコン膜上に金属膜を積層し、ゲート電極２８をポリメタル構造としてもよい。また、ポリシリコン膜の代わりに、ゲート絶縁膜２７上に、窒化チタン、窒化タンタル等からなる金属膜を形成し、ゲート電極２８をメタルゲートとしてもよい。
【００５０】
（付記１）　半導体基板と、前記半導体基板上に形成され、０．０３〜３％の窒素を含有する酸化アルミニウム膜を含むゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極とを有することを特徴とする半導体装置。
【００５１】
（付記２）　付記１記載の半導体装置において、前記酸化アルミニウム膜は、０．１〜２％の窒素を含有することを特徴とする半導体装置。
【００５２】
（付記３）　付記２記載の半導体装置において、前記酸化アルミニウム膜は、０．１〜１％の窒素を含有することを特徴とする半導体装置。
【００５３】
（付記４）　半導体基板と、前記半導体基板上に形成され、窒素源に有機ヒドラジンを用いて形成された窒素を含有する酸化アルミニウム膜を含むゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極とを有することを特徴とする半導体装置。
【００５４】
（付記５）　付記１乃至４のいずれかに記載の半導体装置において、前記ゲート絶縁膜は、前記半導体基板上に形成された少なくとも１層の絶縁膜と、前記絶縁膜上に形成された前記酸化アルミニウム膜との積層膜からなることを特徴とする半導体装置。
【００５５】
（付記６）　付記５記載の半導体装置において、前記絶縁膜は、熱酸化膜又はケミカルオキサイド膜であることを特徴とする半導体装置。
【００５６】
（付記７）　付記５記載の半導体装置において、前記絶縁膜は、シリコン窒化酸化膜であることを特徴とする半導体装置。
【００５７】
（付記８）　半導体基板上に、０．０３〜３％の窒素を含有する酸化アルミニウム膜を含むゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜上に、ゲート電極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。
【００５８】
（付記９）　付記８記載の半導体装置の製造方法において、前記ゲート絶縁膜を形成する工程では、０．１〜２％の窒素を含有する前記酸化アルミニウム膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【００５９】
（付記１０）　付記９記載の半導体装置の製造方法において、前記ゲート絶縁膜を形成する工程では、０．１〜１％の窒素を含有する前記酸化アルミニウム膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【００６０】
（付記１１）　付記８乃至１０のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、前記酸化アルミニウム膜を形成する工程では、前記酸化アルミニウム膜に窒素を添加するための窒素源として、有機ヒドラジンを用いることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【００６１】
（付記１２）　半導体基板上に、窒素源として有機ヒドラジンを用いて窒素を含有する酸化アルミニウム膜を含むゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜上に、ゲート電極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。
【００６２】
（付記１３）　付記１１又は１２記載の半導体装置の製造方法において、前記酸化アルミニウム膜を形成する工程では、前記有機ヒドラジンとして、（ＣＨ３）２ＮＮＨ２、ＣＨ３ＮＨＮＨＣＨ３、又はＣＨ３ＮＨＮＨ２を用いることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【００６３】
（付記１４）　付記８乃至１０のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、前記酸化アルミニウム膜を形成する工程では、前記酸化アルミニウム膜に窒素を添加するための窒素源として、アンモニア、一酸化二窒素、又は一酸化窒素を用いることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【００６４】
（付記１５）　付記８乃至１４のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、前記ゲート絶縁膜を形成する工程は、前記半導体基板上に少なくとも１層の絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜上に前記酸化アルミニウム膜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。
【００６５】
（付記１６）　付記１５記載の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では、前記半導体基板を熱処理することにより、前記絶縁膜として前記半導体基板表面に熱酸化膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【００６６】
（付記１７）　付記１５記載の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では、前記半導体基板を酸化性の薬液で処理することにより、前記絶縁膜として前記半導体基板表面にケミカルオキサイド膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【００６７】
（付記１８）　付記１５記載の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では、前記絶縁膜としてシリコン窒化酸化膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【００６８】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、半導体基板と、半導体基板上に形成され、窒素を含有する酸化アルミニウム膜を含むゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極とを有するので、フラットバンド電圧のシフト、ヒステリシスの両者をともに抑制することができる。これにより、デバイス特性に優れたＭＩＳトランジスタを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】窒素が添加された酸化アルミニウム膜のＣ−Ｖ特性の測定に用いたＭＩＳキャパシタの構造を示す断面図である。
【図２】窒素が添加された酸化アルミニウム膜のＣ−Ｖ特性の測定に用いたＭＩＳキャパシタの製造方法を示す工程断面図である。
【図３】窒素が添加された酸化アルミニウム膜のＣ−Ｖ特性におけるフラットバンド電圧のシフト及びヒステリシスと酸化アルミニウム膜中の窒素の含有率との関係を示すグラフである。
【図４】本発明の一実施形態による半導体装置の構造を示す断面図である。
【図５】本発明の一実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その１）である。
【図６】本発明の一実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その２）である。
【図７】本発明の変形例による半導体装置の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１０…ｐ型シリコン基板
１２…ケミカルオキサイド膜
１４…酸化アルミニウム膜
１６…白金電極
１８…ｐ型シリコン基板
２０…素子分離膜
２２…ソース拡散層
２４…ドレイン拡散層
２５…シリコン窒化酸化膜
２６…酸化アルミニウム膜
２７…ゲート絶縁膜
２８…ゲート電極
３０…層間絶縁膜
３２…コンタクトホール
３４…金属配線
３６…シリコン酸化膜
３８…シリコン窒化膜
【図１】
2004006477.tif 000003
【図２】
2004006477.tif 000004
【図３】
2004006477.tif 000005
【図４】
2004006477.tif 000006
【図５】
2004006477.tif 000007
【図６】
2004006477.tif 000008
【図７】
2004006477.tif 000009