JP2000243752A

JP2000243752A - シリコン窒化酸化膜の形成方法及びｐ形半導体素子の製造方法

Info

Publication number: JP2000243752A
Application number: JP11038482A
Authority: JP
Inventors: Akihide Kashiwagi; 章秀柏木
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1999-02-17
Filing date: 1999-02-17
Publication date: 2000-09-08

Abstract

(57)【要約】【課題】優れた特性を有する薄いシリコン窒化酸化膜を
安定して形成することができ、しかも、ｐ形半導体素子
におけるゲート電極からのボロン原子の拡散を確実に抑
制することを可能にするシリコン窒化酸化膜の形成方法
を提供する。【解決手段】シリコン窒化酸化膜の形成方法は、（イ）
酸性水溶液にシリコン層４０を浸漬することによって、
該シリコン層４０の表面にシリコン酸化膜４２を形成す
る工程と、（ロ）該シリコン酸化膜４２を窒化処理する
ことによって、シリコン窒化酸化膜４２Ａを得る工程か
ら成る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン窒化酸化
膜の形成方法、及び、かかるシリコン窒化酸化膜の形成
方法をゲート絶縁膜の形成に適用したｐ形半導体素子の
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、シリコン半導体基板を基にした
ＭＯＳ型半導体装置の製造においては、シリコン酸化膜
から成るゲート絶縁膜をシリコン半導体基板の表面に形
成する必要がある。また、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
の製造においても、絶縁性基板の上に設けられたシリコ
ン層の表面にシリコン酸化膜から成るゲート絶縁膜を形
成する必要がある。このようなシリコン酸化膜は、半導
体装置の信頼性を担っているといっても過言ではない。
従って、シリコン酸化膜には、常に、高い絶縁破壊耐圧
及び長期信頼性が要求される。

【０００３】半導体装置の高集積化に伴い、ＭＯＳ型半
導体装置のゲート絶縁膜も薄膜化されつつあり、ゲート
長０．１μｍ世代の半導体装置におけるゲート絶縁膜の
厚さは４ｎｍ程度あるいはそれ以下になると予想されて
いる。シリコン酸化膜の形成方法は、大きくは、乾燥酸
素を酸化種として用いる乾燥酸化法と、水蒸気を酸化種
として用いる加湿酸化法の２つに分類される。乾燥酸化
法は、加熱されたシリコン半導体基板に十分乾燥した酸
素を供給することによってシリコン半導体基板の表面に
シリコン酸化膜を形成する方法である。また、加湿酸化
法は、水蒸気を含む高温の酸化性雰囲気中でシリコン半
導体基板の表面にシリコン酸化膜を形成する方法であ
る。

【０００４】近年、ＣＭＯＳ半導体素子においては、低
消費電力化のために低電圧化が図られており、そのため
に、ＰＭＯＳ半導体素子とＮＭＯＳ半導体素子に対し
て、十分に低く、しかも対称な閾値電圧が要求される。
このような要求に対処するために、ＰＭＯＳ半導体素子
においては、これまでのｎ形不純物を含むポリシリコン
層から構成されたゲート電極に替わり、ｐ形不純物を含
むポリシリコン層から構成されたゲート電極が用いられ
るようになっている。ところが、通常用いられるｐ形不
純物であるボロン原子（Ｂ）は、ゲート電極形成後の半
導体装置製造工程における各種の熱処理によってゲート
電極からゲート絶縁膜を通過し、シリコン半導体基板に
まで到達し、ＰＭＯＳ半導体素子の閾値電圧を変動させ
ることがある。このような現象は、低電圧化のためにゲ
ート絶縁膜を一層薄くした場合、一層顕著に現れる。

【０００５】このようなボロン原子（Ｂ）のシリコン半
導体基板への拡散に起因したＰＭＯＳ半導体素子の閾値
電圧の変動を抑制するために、窒素原子をシリコン酸化
膜中に導入する方法が試みられており、ボロン原子拡散
抑制の効果も確認されている。尚、窒素原子が導入され
たシリコン酸化膜をシリコン窒化酸化膜と呼ぶ。

【０００６】窒素原子をシリコン酸化膜中に導入する方
法として、窒素イオンをイオン注入したシリコン半導体基板を
熱酸化する方法（第１の方法）シリコン半導体基板表面に形成されたシリコン酸化
膜をアンモニア雰囲気中で熱処理した後、再びシリコン
半導体基板を酸化する方法（第２の方法）シリコン半導体基板表面に形成されたシリコン酸化
膜をＮＯ雰囲気中あるいはＮ₂Ｏ雰囲気中で熱処理する
方法（第３の方法）シリコン半導体基板をＮＯ又はＮ₂Ｏ雰囲気中で熱
処理する方法（第４の方法）を挙げることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第１の
方法では、イオン注入に起因してシリコン酸化膜に損傷
が発生し、シリコン窒化酸化膜の信頼性が低下するとい
った問題がある。第２の方法では、アンモニア雰囲気中
での熱処理によってシリコン窒化酸化膜中に−Ｈ、−Ｏ
Ｈ等の形態で水素が取り込まれる。かかる−Ｈ、Ｓｉ−
ＯＨ基は電子トラップの源となるので、シリコン窒化酸
化膜に取り込まれた水素をシリコン窒化酸化膜から追い
出す必要がある。そのために、再度の酸化処理が必要と
され、その結果、シリコン窒化酸化膜の膜厚が厚くなる
といった問題がある。

【０００８】ＮＯガスやＮ₂Ｏガスは酸化性ガスである
が故に、第４の方法のように、直接、シリコン半導体基
板を酸窒化する方法もあるが、この方法には、次のよう
な問題がある。即ち、例えばＮ₂Ｏガスは、高温雰囲気
で分解してＮ₂、Ｏ₂、ＮＯガスが生成するが、この分解
が均一に起こらないと、形成されるシリコン窒化酸化膜
の膜厚均一性が低下する。また、分解して酸素を生成す
るＮ₂Ｏガスと異なり、ＮＯガスは酸化能力が低いた
め、３〜４ｎｍのシリコン窒化酸化膜を形成する場合、
不純物プロファイル維持に対するサーマル・バジェット
の点で不利である。更に、Ｎ₂Ｏガス、ＮＯガスのいず
れも、直接、シリコン半導体基板と反応するため、シリ
コン半導体基板側に窒素原子が入り易い。シリコン半導
体基板側に導入された窒素原子はキャリアの散乱要因と
して働くため、電流駆動能力の低下を招く。

【０００９】従って、本発明の目的は、優れた特性を有
する薄いシリコン窒化酸化膜を安定して形成することが
でき、しかも、ｐ形半導体素子におけるゲート電極から
のボロン原子の拡散を確実に抑制することを可能にする
シリコン窒化酸化膜の形成方法、及び、かかるシリコン
窒化酸化膜の形成方法をゲート絶縁膜の形成に適用した
ｐ形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】上記の目的を達成するた
めの本発明の第１の態様に係るシリコン窒化酸化膜の形
成方法は、（イ）酸性水溶液にシリコン層を浸漬するこ
とによって、該シリコン層の表面にシリコン酸化膜を形
成する工程と、（ロ）該シリコン酸化膜を窒化処理する
ことによって、シリコン窒化酸化膜を得る工程、から成
ることを特徴とする。

【００１１】上記の目的を達成するためのｐ形半導体素
子の製造方法は、（Ａ）シリコン層の表面にゲート絶縁
膜を形成する工程と、（Ｂ）該ゲート絶縁膜上にｐ形不
純物を含むシリコン層から成るゲート電極を形成する工
程、を含むｐ形半導体素子の製造方法であって、工程
（Ａ）は、（イ）酸性水溶液にシリコン層を浸漬するこ
とによって、該シリコン層の表面にシリコン酸化膜を形
成する工程と、（ロ）該シリコン酸化膜を窒化処理する
ことによって、シリコン窒化酸化膜を得る工程、から成
ることを特徴とする。

【００１２】本発明のｐ形半導体素子の製造方法におい
ては、ｐ形不純物を含むシリコン層（例えばポリシリコ
ン層やアモルファスシリコン層）から成るゲート電極の
形成方法として、例えば、ｐ形不純物（例えば、ボロ
ン）を含むシリコン層をＣＶＤ法に基づき製膜した後に
かかるシリコン層をパターニングする方法、不純物を含
まないシリコン層をＣＶＤ法にて形成した後にｐ形不純
物（例えばボロンやＢＦ ₂）をイオン注入法にてシリコ
ン層に注入し、次いでシリコン層をパターニングする方
法、不純物を含まないシリコン層をＣＶＤ法にて形成し
た後にパターニングを行い、次いで、ｐ形不純物（例え
ばボロンやＢＦ₂）をイオン注入法にてシリコン層に注
入する方法を挙げることができる。尚、工程（Ｂ）にお
いて、ｐ形不純物を含むシリコン層を形成した後、この
シリコン層上にシリサイド層を形成し、次いで、シリサ
イド層及びシリコン層をパターニングすることによっ
て、ポリサイド構造を有するゲート電極を形成してもよ
い。あるいは又、工程（Ｂ）において、ｐ形不純物を含
むシリコン層を形成した後、このシリコン層上にタング
ステン等の高融点金属材料層を形成し、次いで、高融点
金属材料層及びシリコン層をパターニングすることによ
って２層構造を有するゲート電極を形成してもよい。

【００１３】本発明の第１の態様に係るシリコン窒化酸
化膜の形成方法あるいはｐ形半導体素子の製造方法にお
いては、酸性水溶液は、過酸化水素、オゾン、硫酸及び
硝酸から成る群から選択された少なくとも１種の物質を
含有していることが好ましい。また、工程（ロ）におけ
る窒化処理雰囲気は、ＮＯガス及び／又はＮ₂Ｏガス雰
囲気から成ることが好ましい。

【００１４】更には、本発明の第１の態様に係るシリコ
ン窒化酸化膜の形成方法あるいはｐ形半導体素子の製造
方法においては、所望の膜厚を有するシリコン窒化酸化
膜を形成するために、工程（ロ）の後、（ハ）シリコン
窒化酸化膜を更に熱酸化する工程を更に含めることがで
きる。尚、工程（ハ）における熱酸化雰囲気を、乾燥酸
素ガス雰囲気としてもよいが、一層高い信頼性を有する
シリコン窒化酸化膜を形成するために、水蒸気を含む酸
化性雰囲気とすることが望ましい。また、工程（ロ）に
おける窒化処理雰囲気は、ＮＯガス、Ｎ₂Ｏガス及びＮ
Ｈ₃ガスから成る群から選択された少なくとも１種のガ
ス雰囲気から成ることが好ましい。尚、工程（ハ）を実
行するので、ＮＨ₃ガスを用いた場合であっても、シリ
コン窒化酸化膜中に導入された水素原子をシリコン窒化
酸化膜から追い出すことができる。

【００１５】本発明の第１の態様に係るシリコン窒化酸
化膜の形成方法あるいはｐ形半導体素子の製造方法にお
いては、工程（イ）に先立ち、シリコン層の表面をＲＣ
Ａ法に基づき洗浄した後、希フッ酸を用いてシリコン層
表面を洗浄する工程を更に含むことが好ましい。

【００１６】上記の目的を達成するための本発明の第２
の態様に係るシリコン窒化酸化膜の形成方法は、（イ）
シリコン層の表面に第１のシリコン酸化膜を形成する工
程と、（ロ）第１のシリコン酸化膜の一部を除去し、第
１のシリコン酸化膜が残された第１のシリコン層領域
と、第１のシリコン酸化膜が除去され、シリコン層表面
が露出した第２のシリコン層領域とを形成する工程と、
（ハ）酸性水溶液にシリコン層を浸漬することによっ
て、該第２のシリコン層領域の表面に第２のシリコン酸
化膜を形成する工程と、（ニ）第１及び第２のシリコン
酸化膜を窒化処理することによって、第１及び第２のシ
リコン窒化酸化膜を得る工程、から成ることを特徴とす
る。

【００１７】このように、膜厚の異なる第１及び第２の
シリコン窒化酸化膜を形成すれば、例えばロジック回路
を構成するトランジスタ素子とメモリを構成するトラン
ジスタ素子のためのゲート絶縁膜を一連のプロセス中で
形成することができる。この場合、膜厚の厚い第１のシ
リコン窒化酸化膜を、メモリを構成するトランジスタ素
子のためのゲート絶縁膜とし、膜厚の薄い第２のシリコ
ン窒化酸化膜を、ロジック回路を構成するトランジスタ
素子のためのゲート絶縁膜とすればよい。

【００１８】本発明の第２の態様に係るシリコン窒化酸
化膜の形成方法においても、酸性水溶液は、過酸化水
素、オゾン、硫酸及び硝酸から成る群から選択された少
なくとも１種の物質を含有していることが好ましい。ま
た、工程（ニ）における窒化処理雰囲気は、ＮＯガス及
び／又はＮ₂Ｏガス雰囲気から成ることが好ましい。

【００１９】更には、本発明の第２の態様に係るシリコ
ン窒化酸化膜の形成方法においては、工程（ニ）の後、
（ホ）第１及び第２のシリコン窒化酸化膜を熱酸化する
ことによって、所望の膜厚を有する第１のシリコン窒化
酸化膜を第１のシリコン層領域に形成し、且つ、該第１
のシリコン窒化酸化膜と膜厚の異なる、所望の膜厚を有
する第２のシリコン窒化酸化膜を第２のシリコン層領域
に形成する工程を更に含んでいてもよい。尚、工程
（イ）におけるシリコン層の表面への第１のシリコン酸
化膜の形成、あるいは、工程（ホ）における熱酸化雰囲
気を、乾燥酸素ガス雰囲気としてもよいが、一層高い信
頼性を有するシリコン窒化酸化膜を形成するために、水
蒸気を含む酸化性雰囲気とすることが望ましい。また、
工程（ニ）における窒化処理雰囲気は、ＮＯガス、Ｎ₂
Ｏガス及びＮＨ₃ガスから成る群から選択された少なく
とも１種のガス雰囲気から成ることが好ましい。尚、工
程（ホ）を実行するので、ＮＨ₃ガスを用いた場合であ
っても、シリコン窒化酸化膜中に導入された水素原子を
シリコン窒化酸化膜から追い出すことができる。

【００２０】尚、本発明の第２の態様に係るシリコン窒
化酸化膜の形成方法をｐ形半導体素子の製造方法に適用
することができる。即ち、（Ａ）シリコン層の表面にゲ
ート絶縁膜を形成する工程と、（Ｂ）該ゲート絶縁膜上
にｐ形不純物を含むシリコン層から成るゲート電極を形
成する工程を含むｐ形半導体素子の製造方法において、
工程（Ａ）を上記の本発明の第２の態様に係るシリコン
窒化酸化膜の形成方法から構成することができる。

【００２１】水蒸気を生成させる方法として、パイロジ
ェニック法、純水の加熱により水蒸気を生成させる方
法、酸素ガス又は不活性ガスによって加熱純水をバブリ
ングすることで水蒸気を生成させる方法、水素ガス及び
酸素ガスに電磁波（例えば周波数２．４５ＧＨｚのマイ
クロ波）を照射することによって水蒸気を生成させる方
法、触媒（例えば、ＮｉＯ等のＮｉ系触媒、ＰｔやＰｔ
Ｏ₂等のＰｔ系触媒、ＰｄやＰｄＯ等のＰｄ系触媒、Ｉ
ｒ系触媒、ＲｕやＲｕＯ₂等のＲｕ系触媒、ＡｇやＡｇ₂
Ｏ等のＡｇ系触媒、Ａｕ系触媒、ＣｕＯ等のＣｕ系触
媒、ＭｎＯ₂等のＭｎ系触媒、Ｃｏ₃Ｏ₄等のＣｏ系触
媒）を用いた触媒作用に基づく水素ガスと酸化性ガスと
の反応によって水蒸気を生成させる方法、これらの生成
方法を併用した方法とすることができる。

【００２２】本発明の第１の態様に係るシリコン窒化酸
化膜の形成方法あるいはｐ形半導体素子の製造方法に工
程（ハ）が含まれる場合、工程（ロ）及び工程（ハ）を
同一の処理室内で行うことが、装置構成の簡素化、ある
いはシリコン窒化酸化膜やゲート絶縁膜の形成時間の短
縮化の面から好ましいが、これに限定するものではな
く、工程（ロ）と工程（ハ）とを異なる処理室で行って
もよい。工程（ロ）及び工程（ハ）のそれぞれを、バッ
チ式にて行ってもよいし、枚葉式にて行ってもよい。

【００２３】また、本発明の第２の態様に係るシリコン
窒化酸化膜の形成方法において工程（ホ）が含まれる場
合、工程（ニ）及び工程（ホ）を同一の処理室内で行う
ことが、装置構成の簡素化、あるいはシリコン窒化酸化
膜やゲート絶縁膜の形成時間の短縮化の面から好ましい
が、これに限定するものではなく、工程（ニ）と工程
（ホ）とを異なる処理室で行ってもよい。工程（ニ）及
び工程（ホ）のそれぞれを、バッチ式にて行ってもよい
し、枚葉式にて行ってもよい。

【００２４】形成されたシリコン窒化酸化膜の特性を一
層向上させるために、本発明の第１の態様に係るシリコ
ン窒化酸化膜の形成方法あるいはｐ形半導体素子の製造
方法においては、工程（ロ）の完了後（工程（ハ）を含
む場合には工程（ハ）の完了後）、本発明の第２の態様
に係るシリコン窒化酸化膜の形成方法においては、工程
（ニ）の完了後（工程（ホ）を含む場合には工程（ホ）
の完了後）、形成されたシリコン窒化酸化膜に不活性ガ
ス雰囲気で熱処理を施してもよい。熱処理における不活
性ガスとしては、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガ
スを例示することができる。熱処理の温度は、７００〜
１２００゜Ｃ、好ましくは７００〜１０００゜Ｃ、更に
好ましくは７００〜９５０゜Ｃである。また、熱処理の
時間は、１〜６０分、好ましくは１０〜４０分、更に好
ましくは２０〜３０分とすることが望ましいが、これら
に限定するものではない。尚、熱処理の雰囲気を、ハロ
ゲン元素を含有する不活性ガス雰囲気としてもよい。ハ
ロゲン元素を含有する不活性ガス雰囲気中で酸化膜を熱
処理することによって、タイムゼロ絶縁破壊（ＴＺＤ
Ｂ）特性及び経時絶縁破壊（ＴＤＤＢ）特性に優れた酸
化膜を得ることができる。ハロゲン元素として、塩素、
臭素、フッ素を挙げることができるが、なかでも塩素で
あることが望ましい。不活性ガス中に含有されるハロゲ
ン元素の形態としては、例えば、塩化水素（ＨＣｌ）、
ＣＣｌ₄、Ｃ₂ＨＣｌ₃、Ｃｌ₂、ＨＢｒ、ＮＦ₃を挙げる
ことができる。不活性ガス中のハロゲン元素の含有率
は、分子又は化合物の形態を基準として、０．００１〜
１０容量％、好ましくは０．００５〜１０容量％、更に
好ましくは０．０２〜１０容量％である。例えば塩化水
素ガスを用いる場合、不活性ガス中の塩化水素ガス含有
率は０．０２〜１０容量％であることが望ましい。

【００２５】シリコン層としては、シリコン単結晶ウエ
ハといったシリコン半導体基板だけでなく、半導体基板
上に形成されたエピタキシャルシリコン層、ポリシリコ
ン層、あるいはアモルファスシリコン層、更には、シリ
コン半導体基板やこれらの層に半導体素子が形成された
もの等、シリコン窒化酸化膜を形成すべき下地を意味す
る。シリコン層にシリコン窒化酸化膜を形成するとは、
半導体基板等の上若しくは上方に形成されたシリコン層
にシリコン窒化酸化膜を形成する場合だけでなく、半導
体基板の表面にシリコン窒化酸化膜を形成する場合を含
む。尚、シリコン単結晶ウエハは、ＣＺ法、ＭＣＺ法、
ＤＬＣＺ法、ＦＺ法等、如何なる方法で作製されたウエ
ハであってもよく、また、予め水素アニールが加えられ
たものでもよい。また、シリコン層にはＳｉ−Ｇｅ混晶
系も包含される。

【００２６】本発明のシリコン窒化酸化膜の形成方法
は、例えばＮＭＯＳ型やＰＭＯＳ型ＦＥＴのゲート絶縁
膜、トップゲート型若しくはボトムゲート型薄膜トラン
ジスタ（ＴＦＴ）のゲート絶縁膜の形成、フラッシュメ
モリのトンネル絶縁膜の形成等、各種半導体装置におけ
る絶縁膜の形成に適用することができる。

【００２７】本発明の第１の態様に係るシリコン窒化酸
化膜の形成方法あるいはｐ形半導体素子の製造方法にあ
っては、工程（イ）において、酸性水溶液にシリコン層
を浸漬することによって、シリコン層の表面にシリコン
酸化膜を形成する。また、本発明の第２の態様に係るシ
リコン窒化酸化膜の形成方法にあっては、工程（ハ）に
おいて、酸性水溶液にシリコン層を浸漬することによっ
て、第２のシリコン層領域の表面に第２のシリコン酸化
膜を形成する。これらの工程においては、酸性水溶液の
濃度や液温にも依存するが、例えば１．５ｎｍ以下、好
ましくは１．０ｎｍ以下の膜厚を有するシリコン酸化膜
（若しくは第２のシリコン酸化膜）を確実に形成するこ
とができる。また、シリコン原子の酸化は、シリコン層
の最表面から始まる。そして、酸性水溶液に基づき形成
されたシリコン酸化膜は、熱酸化法にて形成されるシリ
コン酸化膜に比べて構造的に歪みや欠陥の多いシリコン
酸化膜であるため、このシリコン酸化膜を窒化処理する
と、窒素原子は、シリコン酸化膜とシリコン層表面との
界面近傍だけでなく、シリコン酸化膜表面側にも分布す
る。また、窒素原子の導入によって、界面近傍のシリコ
ン半導体基板中に界面準位が生成したり、シリコン窒化
酸化膜中に固定準位が生成することを阻止することがで
きる。更には、形成されるシリコン窒化酸化膜の膜厚を
極めて薄くすることができるので、シリコン窒化酸化膜
を更に熱酸化しても、極薄のシリコン窒化酸化膜を得る
ことができる。

【００２８】

【実施例】以下、図面を参照して、実施例に基づき本発
明を説明する。

【００２９】（実施例１）実施例１は、本発明の第１の
態様に係るシリコン窒化酸化膜の形成方法及びｐ形半導
体素子の製造方法に関する。実施例１の窒化処理にて用
いた処理装置の概念図を図１に示す。窒化処理を行い、
あるいは又、パイロジェニック酸化法によってシリコン
窒化酸化膜を更に酸化するための縦型方式の処理装置
は、垂直方向に保持された石英製の二重管構造の処理室
１０と、処理室１０へ水蒸気等を導入するためのガス導
入部１２と、処理室１０からガスを排気するガス排気部
１３と、ＳｉＣから成る円筒状の均熱管１６を介して処
理室１０内を所定の雰囲気温度に保持するためのヒータ
１４と、基板搬入出部２０と、基板搬入出部２０へ窒素
ガスを導入するためのガス導入部２１と、基板搬入出部
２０からガスを排気するガス排気部２２と、処理室１０
と基板搬入出部２０とを仕切るシャッター１５と、シリ
コン半導体基板４０を処理室１０内に搬入出するための
エレベータ機構２３から構成されている。エレベータ機
構２３には、シリコン半導体基板４０を載置するための
石英ボート２４が取り付けられている。また、燃焼室３
０に供給された水素ガスを酸素ガスと、燃焼室３０内で
高温にて混合し、燃焼させることによって、水蒸気を生
成させる。かかる水蒸気は、配管３１、ガス流路１１及
びガス導入部１２を介して処理室１０内に導入される。
尚、ガス流路１１は、二重管構造の処理室１０の内壁及
び外壁の間の空間に相当する。

【００３０】実施例１においては、シリコン層としてシ
リコン半導体基板を用い、過酸化水素ガスによって純水
をバブリングすることで生成させた過酸化水素水を酸性
水溶液として用いる。また、窒化処理雰囲気をＮ₂Ｏガ
ス雰囲気とする。以下、実施例１のシリコン窒化酸化膜
の形成方法及びｐ形半導体素子（具体的には、Ｐチャネ
ル型ＭＯＳＦＥＴ）の製造方法を、図１及び図２を参
照して説明する。

【００３１】［工程−１００］先ず、リンをドープした
直径８インチのＮ型シリコンウエハ（ＣＺ法にて作製）
であるシリコン半導体基板４０に、公知の方法でＬＯＣ
ＯＳ構造を有する素子分離領域４１を形成し、次いで、
公知の乾燥酸化法で厚さ８ｎｍのシリコン酸化膜をシリ
コン半導体基板４０の表面に形成した後、ウエルイオン
注入、チャネルストップイオン注入、閾値調整イオン注
入を行った後、シリコン酸化膜をフッ酸を用いて除去す
る。尚、素子分離領域はトレンチ構造を有していてもよ
いし、ＬＯＣＯＳ構造とトレンチ構造の組み合わせであ
ってもよい。その後、ＲＣＡ洗浄［ＮＨ₄ＯＨ：Ｈ
₂Ｏ₂：Ｈ₂Ｏ＝０．５：１：５０の混合液（液温７０゜
Ｃ）を用いたＳＣ１洗浄、次いで、ＨＣｌ：Ｈ₂Ｏ₂：Ｈ
₂Ｏ＝１：１：５の混合液（液温７０゜Ｃ）を用いたＳ
Ｃ２洗浄］により、シリコン半導体基板４０の表面の微
粒子の除去及び金属不純物の除去を行い、次いで、０．
１％フッ化水素酸水溶液及び純水によるシリコン半導体
基板４０の表面洗浄を行い、シリコン半導体基板４０の
表面を露出させる（図２の（Ａ）参照）。尚、シリコン
半導体基板４０の表面は大半が水素で終端しており、極
一部がフッ素で終端されている。

【００３２】［工程−１１０］その後、酸性水溶液にシ
リコン層であるシリコン半導体基板４０を浸漬すること
によって、シリコン層の表面（シリコン半導体基板４０
の表面）にシリコン酸化膜４２を形成する。具体的に
は、過酸化水素ガスによって純水をバブリングすること
で生成させた過酸化水素水（Ｈ₂Ｏ₂濃度：１０％）を酸
性水溶液として用い、温度７０゜Ｃのかかる酸性水溶液
にシリコン半導体基板４０を浸漬することによって厚さ
１．０ｎｍのシリコン酸化膜４２を形成する（図２の
（Ｂ）参照）。

【００３３】［工程−１２０］次いで、シリコン半導体
基板４０を、図１に示した処理装置の基板搬入出部２０
に図示しない扉から搬入し、石英ボート２４に載置す
る。尚、処理室１０へガス導入部１２から窒素ガスを導
入し、処理室１０内を窒素ガス等の不活性ガス雰囲気と
し（減圧雰囲気であってもよい）、且つ、均熱管１６を
介してヒータ１４によって処理室１０内の雰囲気温度を
７００゜Ｃに保持する。尚、この状態においては、シャ
ッター１５は閉じておく。そして、基板搬入出部２０へ
のシリコン半導体基板４０の搬入が完了した後、図示し
ない扉を閉め、基板搬入出部２０にガス導入部２１から
窒素ガスを導入し、ガス排気部２２から排出し、基板搬
入出部２０内を窒素ガス雰囲気とする。尚、基板搬入出
部２０内の酸素ガス濃度をモニターし、酸素ガス濃度が
例えば１００ｐｐｍ以下となったならば、基板搬入出部
２０内が十分に窒素ガス雰囲気となったと判断する。そ
の後、シャッター１５を開き、エレベータ機構２３を作
動させて石英ボート２４を上昇させ、シリコン半導体基
板４０を石英製の二重管構造の処理室１０内に搬入す
る。エレベータ機構２３が最上昇位置に辿り着くと、石
英ボート２４の基部によって処理室１０と基板搬入出部
２０との間は連通しなくなる。

【００３４】［工程−１３０］そして、シリコン酸化膜
４２を窒化処理することによって、シリコン窒化酸化膜
４２Ａを得る。具体的には、処理室１０の雰囲気温度が
７００゜Ｃで安定した後、処理室１０内の雰囲気温度を
８００゜Ｃに昇温し、処理室１０内の雰囲気温度が安定
したならば、処理室１０内への不活性ガスの導入を中止
し、シリコン窒化酸化膜の膜厚が３．０ｎｍとなるま
で、Ｎ₂Ｏガス（流量：５．０ＳＬＭ）を、配管３３、
燃焼室３０、配管３１、ガス流路１１及びガス導入部１
２を介して処理室１０内に導入する（図２の（Ｃ）参
照）。

【００３５】以上により、シリコン半導体基板４０の表
面におけるシリコン窒化酸化膜４２Ａ（ゲート絶縁膜）
の形成が完了するので、以降、処理室１０内を窒素ガス
等の不活性ガス雰囲気とし、処理室１０内の雰囲気温度
を７００゜Ｃまで降温させた後、エレベータ機構２３を
動作させて石英ボート２４を下降させ、次いで、図示し
ない扉を開き、シリコン半導体基板４０を搬出する。

【００３６】［工程−１４０］その後、公知のＣＶＤ装
置にシリコン層（具体的には、シリコン半導体基板４
０）を搬入する。そして、全面に不純物を含んでいない
シリコン層（実施例１においてはポリシリコン層）をＣ
ＶＤ法にて製膜する。次いで、フォトリソグラフィ技術
及びドライエッチング技術に基づきシリコン層をパター
ニングする。そして、シリコン層及びシリコン半導体基
板４０にボロンイオンをイオン注入法にて注入する。こ
れによって、ゲート絶縁膜上にｐ形不純物を含むシリコ
ン層（具体的にはポリシリコン層）から成るゲート電極
４３を形成することができ、併せて、ＬＤＤ構造を形成
することができる（図２の（Ｄ）参照）。

【００３７】［工程−１５０］次に、全面に絶縁膜を形
成し、異方性ドライエッチング技術に基づき絶縁膜をエ
ッチングして、ゲート電極４３の側壁にサイドウオール
４４を形成する。次いで、ソース／ドレイン領域４５を
形成するために、シリコン半導体基板４０にボロンイオ
ンをイオン注入法にて注入した後、イオン注入された不
純物の活性化熱処理を行う。その後、全面に絶縁層４６
をＣＶＤ法にて製膜し、ソース／ドレイン領域４５の上
方の絶縁層４６に開口部を設け、かかる開口部内を含む
絶縁層４６の上に配線材料層をスパッタ法にて形成し、
配線材料層をパターニングすることによって配線４７を
形成し、図２の（Ｅ）に模式的な一部断面図を示すｐ形
半導体素子（具体的には、Ｐチャネル型ＭＯＳＦＥ
Ｔ）を得ることができる。

【００３８】（実施例２）実施例２は実施例１の変形で
ある。実施例２においては、窒化工程の後、熱処理工程
を実行する。実施例２においても、シリコン層としてシ
リコン半導体基板を用い、パイロジェニック法にて生成
された水蒸気に基づきシリコン窒化酸化膜を更に熱酸化
することによって、所望の膜厚を有するシリコン窒化酸
化膜を形成する。また、ＮＯガス雰囲気中で窒化処理を
行う。以下、実施例２のシリコン窒化酸化膜の形成方法
及びｐ形半導体素子（具体的には、Ｐチャネル型ＭＯＳ
ＦＥＴ）の製造方法を説明する。

【００３９】［工程−２００］先ず、実施例１の［工程
−１００］と同様にして、素子分離領域４１、ウエルイ
オン注入、チャネルストップイオン注入、閾値調整イオ
ン注入、シリコン半導体基板４０の表面洗浄を行う。

【００４０】［工程−２１０］その後、実施例１の［工
程−１１０］と同様にして、酸性水溶液にシリコン層で
あるシリコン半導体基板４０を浸漬することによって、
シリコン層の表面（シリコン半導体基板４０の表面）に
シリコン酸化膜４２を形成する。

【００４１】［工程−２２０］次に、実施例１の［工程
−１２０］及び［工程−１３０］と同様にして、処理室
１０内でシリコン酸化膜を窒化処理することによって、
シリコン窒化酸化膜を得る。尚、［工程−１３０］と同
様の工程において、Ｎ₂Ｏガスの代わりにＮＯガスを用
いた。

【００４２】［工程−２３０］その後、ＮＯガスの処理
室１０への導入を中止し、シリコン窒化酸化膜を更に熱
酸化することによって、所望の膜厚のシリコン窒化酸化
膜を形成する。具体的には、雰囲気温度を８００゜Ｃに
保持し、パイロジェニック法によってシリコン層（シリ
コン半導体基板４０）の表面に形成されたシリコン窒化
酸化膜４２Ａを更に酸化する。実施例２においては、配
管３２，３３を介して燃焼室３０内に酸素ガス（ガス流
量：７．５ＳＬＭ）及び水素ガス（ガス流量：２．５Ｓ
ＬＭ）を供給し、燃焼室３０内で生成させた水蒸気を配
管３１、ガス流路１１及びガス導入部１２を介して処理
室１０内に導入し、シリコン半導体基板４０の表面に最
終的に厚さ３．５ｎｍのシリコン窒化酸化膜４２Ａを得
た。これによって、シリコン窒化酸化膜４２Ａ中の窒素
濃度は、シリコン窒化酸化膜４２Ａとシリコン半導体基
板４０の界面だけでなく、シリコン窒化酸化膜４２Ａの
表面側にも分布したプロファイルとなる。

【００４３】以上により、シリコン半導体基板４０の表
面におけるシリコン窒化酸化膜４２Ａ（ゲート絶縁膜）
の形成が完了するので、以降、処理室１０内を窒素ガス
等の不活性ガス雰囲気とし、エレベータ機構２３を動作
させて石英ボート２４を下降させ、次いで、図示しない
扉を開き、シリコン半導体基板４０を搬出する。その
後、実施例１の［工程−１４０］及び［工程−１５０］
を実行することによって、ｐ形半導体素子（具体的に
は、Ｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴ）を得ることができ
る。

【００４４】（実施例３）実施例３は実施例２の変形で
ある。実施例２においては、［工程−２３０］を縦型方
式の処理装置の処理室１０内で行った。一方、実施例３
においては、枚葉式の処理装置を用いたＲＴＰ（Rapid
Thermal Processing）法に基づき［工程−２３０］と同
様の工程を実行する。

【００４５】［工程−２３０］の実行に適した横型の処
理装置の一例の模式図を、図３に示す。この処理装置
は、処理室５０と、シリコン層を加熱するための加熱手
段である抵抗加熱ヒータ５１とを備えている。処理室５
０は石英炉心管から成り、シリコン層を熱酸化するため
にその内部にシリコン層（具体的には、例えばシリコン
半導体基板４０）を収納する。加熱手段である抵抗加熱
ヒータ５１は、処理室５０の外側に配設されており、且
つ、シリコン層の表面と略平行に配設されている。シリ
コン層（例えばシリコン半導体基板４０）は、ウエハ台
５２に載置され、処理室５０の一端に設けられたゲート
バルブ５３を介して、処理室５０内に搬入出される。処
理装置には、処理室５０へ水蒸気及び／又はガスを導入
するためのガス導入部５４と、処理室５０から水蒸気及
び／又はガスを排気するガス排気部５５が更に備えられ
ている。シリコン層（具体的には、例えばシリコン半導
体基板４０）の温度は、図示しない熱電対によって測定
することができる。尚、実施例２と同様に、燃焼室に供
給された水素ガスを酸素ガスと、燃焼室内で高温にて混
合し、燃焼させることによって、水蒸気を生成させる。
かかる水蒸気は、配管及びガス導入部５４を介して処理
室５０内に導入される。燃焼室及び配管の図示は省略し
た。

【００４６】あるいは又、図４に模式図を示す形式の横
型の処理装置を用いることもできる。この図４に示した
横型の処理装置においては、加熱手段は、赤外線若しく
は可視光を発する複数のランプ５１Ａから構成されてい
る。また、図示しないパイロメータによってシリコン半
導体基板４０の温度を測定する。その他の構造は、基本
的には、図３に示した処理装置と同様とすることができ
るので、詳細な説明は省略する。

【００４７】実施例３においては、実施例２の［工程−
２２０］と同様の工程を完了した後、処理室１０内を窒
素ガス等の不活性ガス雰囲気とし、エレベータ機構２３
を動作させて石英ボート２４を下降させ、次いで、図示
しない扉を開き、シリコン半導体基板４０を搬出する。

【００４８】その後、図３に示した処理装置の処理室５
０（雰囲気は窒素ガス雰囲気とする）内にシリコン半導
体基板４０を搬入し、処理室５０の雰囲気温度を８００
゜Ｃとする。次いで、配管及びガス導入部５４を介して
処理室５０内に水蒸気を導入し、厚さ３．５ｎｍのシリ
コン窒化酸化膜を形成する。以上により、シリコン半導
体基板４０の表面におけるシリコン窒化酸化膜４２Ａ
（ゲート絶縁膜）の形成が完了するので、以降、処理室
５０内を窒素ガス等の不活性ガス雰囲気とし、シリコン
半導体基板４０を搬出する。その後、実施例１の［工程
−１４０］及び［工程−１５０］を実行することによっ
て、ｐ形半導体素子（具体的には、Ｐチャネル型ＭＯＳ
ＦＥＴ）を得ることができる。

【００４９】（実施例４）実施例４は実施例３の変形で
ある。実施例３においては、シリコン酸化膜の窒化処理
を処理室１０内で行った。一方、実施例４においては、
シリコン酸化膜の窒化処理及びシリコン窒化酸化膜の熱
酸化処理を枚葉式の処理装置の処理室５０内で行う。

【００５０】実施例４においては、実施例２の［工程−
２１０］と同様の工程を完了した後、図３に示した処理
装置の処理室５０（雰囲気は窒素ガス雰囲気とする）内
にシリコン半導体基板４０を搬入し、処理室５０の雰囲
気温度を８００゜Ｃとする。次いで、処理室５０内にＮ
Ｈ₃ガス（流量：２．０ＳＬＭ）を導入し、シリコン酸
化膜を窒化処理する。その後、処理室５０内の雰囲気を
窒素ガス雰囲気とし、処理室５０の雰囲気温度を８５０
゜Ｃまで昇温する。次いで、乾燥した酸素ガス（流量：
２．０ＳＬＭ）を処理室５０内に導入し、厚さ３．０ｎ
ｍのシリコン窒化酸化膜を形成する。尚、この熱酸化工
程において、ＮＨ₃ガスを用いることによってシリコン
窒化酸化膜中に導入された水素原子をシリコン窒化酸化
膜から追い出すことができる。

【００５１】以上により、シリコン半導体基板４０の表
面におけるシリコン窒化酸化膜４２Ａ（ゲート絶縁膜）
の形成が完了するので、以降、処理室５０内を窒素ガス
等の不活性ガス雰囲気とし、シリコン半導体基板４０を
搬出する。その後、実施例１の［工程−１４０］及び
［工程−１５０］を実行することによって、ｐ形半導体
素子（具体的には、Ｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴ）を得
ることができる。

【００５２】（実施例５）実施例５は、本発明の第２の
態様に係るシリコン窒化酸化膜の形成方法に関する。実
施例５においては、膜厚の異なる第１及び第２のシリコ
ン窒化酸化膜を一連のプロセス中で形成する。即ち、実
施例５のシリコン窒化酸化膜の形成方法は、メモリ（Ｄ
ＲＡＭ）とロジック回路（ＡＳＩＣ）を混載したシステ
ムＬＳＩの製造に適用することができる。ここで、膜厚
の厚い第１のシリコン窒化酸化膜を、メモリ（ＤＲＡ
Ｍ）を構成するトランジスタ素子のためのゲート絶縁膜
とし、膜厚の薄い第２のシリコン窒化酸化膜を、ロジッ
ク回路（ＡＳＩＣ）を構成するトランジスタ素子のため
のゲート絶縁膜とする。実施例５においても、シリコン
層としてシリコン半導体基板を用い、過酸化水素と硫酸
を含有する水溶液を酸性水溶液として用いる。更には、
窒化処理雰囲気をＮ₂Ｏガス雰囲気とする。また、窒化
工程の後、熱処理工程を実行する。実施例５において
も、図１に示した処理装置を用いる。以下、実施例５の
シリコン窒化酸化膜の形成方法を図５及び図６を参照し
て説明する。尚、図５の（Ａ−１），（Ｂ−１）及び図
６の（Ａ−１），（Ｂ−１）はＤＲＡＭを形成すべきシ
リコン半導体基板の領域の模式的な一部断面図であり、
図５の（Ａ−２），（Ｂ−２）及び図６の（Ａ−２），
（Ｂ−２）はロジック回路を形成すべきシリコン半導体
基板の領域の模式的な一部断面図である。

【００５３】［工程−５００］先ず、実施例１の［工程
−１００］と同様にして、素子分離領域４１、ウエルイ
オン注入、チャネルストップイオン注入、閾値調整イオ
ン注入、シリコン半導体基板４０の表面洗浄を行う。

【００５４】［工程−５１０］次いで、シリコン層の表
面に第１のシリコン酸化膜を形成する。具体的には、シ
リコン半導体基板４０の表面に、パイロジェニック法に
基づき膜厚４ｎｍの第１のシリコン酸化膜６０を形成す
る（図５の（Ａ−１）及び（Ａ−２）参照）。尚、この
工程で形成した第１のシリコン酸化膜６０が最終的に窒
化処理及び熱酸化処理されて、ＤＲＡＭ用のゲート絶縁
膜となる。

【００５５】［工程−５２０］その後、第１のシリコン
酸化膜６０の一部を除去し、第１のシリコン酸化膜６０
が残された第１のシリコン層領域（実施例５において
は、ＤＲＡＭを形成すべきシリコン半導体基板４０の領
域）と、第１のシリコン酸化膜６０が除去され、シリコ
ン層であるシリコン半導体基板４０の表面が露出した第
２のシリコン層領域（実施例５においては、ロジック回
路を形成すべきシリコン半導体基板４０の領域）とを形
成する。具体的には、ＤＲＡＭを形成すべきシリコン半
導体基板４０の領域が被覆され、ロジック回路を形成す
べきシリコン半導体基板４０の領域が露出するように、
リソグラフィ技術を用いてレジスト６１を形成する（図
５の（Ａ−２）及び（Ｂ−２）参照）。次いで、公知の
ドライエッチング技術に基づき、ロジック回路を形成す
べきシリコン半導体基板４０の領域の表面に形成された
シリコン酸化膜６０を除去する（図６の（Ａ−１）及び
（Ｂ−１）参照）。

【００５６】［工程−５３０］次に、酸性水溶液にシリ
コン層であるシリコン半導体基板４０を浸漬することに
よって、第２のシリコン層領域であるロジック回路を形
成すべきシリコン半導体基板の領域４０の表面に第２の
シリコン酸化膜６２を形成する。具体的には、シリコン
半導体基板４０を、過酸化水素と硫酸を含有する温度１
００゜Ｃの酸性水溶液（過酸化水素と硫酸の体積比１：
３）に浸漬して、厚さ１．０ｎｍの第２のシリコン酸化
膜６２を形成する（図６の（Ａ−２）及び（Ｂ−２）参
照）。

【００５７】［工程−５４０］その後、第１及び第２の
シリコン酸化膜６０，６２を窒化処理することによっ
て、第１及び第２のシリコン窒化酸化膜を得る。具体的
には、実施例１の［工程−１２０］及び［工程−１３
０］を実行し、更に、実施例２の［工程−２３０］を実
行する。こうして、メモリを構成するトランジスタ素子
のためのゲート絶縁膜として、厚さ５．５ｎｍの第１の
シリコン窒化酸化膜を得ることができ、一方、ロジック
回路を構成するトランジスタ素子のためのゲート絶縁膜
として、厚さ２．５ｎｍの第２のシリコン窒化酸化膜を
得ることができる。尚、シリコン窒化酸化膜中の窒素濃
度は、シリコン窒化酸化膜とシリコン半導体基板４０の
界面だけでなく、シリコン窒化酸化膜の表面側にも分布
したプロファイルとなる。その後、基本的に、実施例１
の［工程−１４０］及び［工程−１５０］を実行するこ
とによって、ｐ形半導体素子（具体的には、Ｐチャネル
型ＭＯＳＦＥＴ）を得ることができる。

【００５８】尚、［工程−５３０］において、シリコン
半導体基板４０を、濃度３０ｐｐｍのオゾン水（温度２
５゜Ｃ）に浸漬させて、レジスト６１を除去させると同
時に、ロジック回路を形成すべきシリコン半導体基板４
０の領域の表面に厚さ１．０ｎｍの第２のシリコン酸化
膜６２を形成することができる。また、実施例１にて説
明した窒化処理を実施例５に適用することができるし、
実施例３や実施例４にて説明した窒化処理や熱酸化処理
を実施例５の窒化処理に適用することができる。

【００５９】以上、本発明を好ましい実施例に基づき説
明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。実施例にて説明した各種の条件や処理装置の構
造は例示であり、適宜変更することができる。また、使
用した酸性水溶液、窒化処理に用いたガス雰囲気、処理
装置の組み合わせも例示であり、適宜変更することがで
きる。

【００６０】実施例においては、専らシリコン半導体基
板の表面にシリコン窒化酸化膜を形成したが、本発明の
シリコン窒化酸化膜の形成方法に基づき、基板の上に製
膜されたエピタキシャルシリコン層にシリコン窒化酸化
膜を形成することもできるし、基板の上に形成された絶
縁層の上に製膜されたポリシリコン層あるいはアモルフ
ァスシリコン層等の表面にシリコン窒化酸化膜を形成す
ることもできる。あるいは又、ＳＯＩ構造におけるシリ
コン層の表面にシリコン窒化酸化膜を形成してもよい
し、半導体素子や半導体素子の構成要素が形成された基
板やこれらの上に製膜されたシリコン層の表面にシリコ
ン窒化酸化膜を形成してもよい。更には、半導体素子や
半導体素子の構成要素が形成された基板やこれらの上に
製膜された下地絶縁層の上に形成されたシリコン層の表
面にシリコン窒化酸化膜を形成してもよい。

【００６１】

【発明の効果】本発明においては、酸性水溶液にシリコ
ン層を浸漬することによってシリコン層の表面にシリコ
ン酸化膜を形成するので、極薄のシリコン酸化膜（若し
くは第２のシリコン酸化膜）を確実に形成することがで
きる。そして、シリコン酸化膜中に導入された窒素原子
に起因して界面近傍のシリコン半導体基板中に界面準位
が生成したり、シリコン窒化酸化膜中に固定準位が生成
することが無く、高い信頼性を有するシリコン窒化酸化
膜あるいはゲート絶縁膜を形成することができる。ま
た、形成されるシリコン窒化酸化膜の膜厚が極めて薄い
ので、シリコン窒化酸化膜の形成後、再度、酸化処理を
行った場合であっても、極薄のシリコン窒化酸化膜を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】縦型方式の処理装置の概念図である。

【図２】実施例１のシリコン窒化酸化膜の形成方法を説
明するためのシリコン半導体基板等の模式的な一部断面
図である。

【図３】横型の処理装置の概念図である。

【図４】図３とは若干構造が異なる、横型の処理装置の
概念図である。

【図５】実施例５のシリコン窒化酸化膜の形成方法を説
明するためのシリコン半導体基板等の模式的な一部断面
図である。

【図６】図５に引き続き、実施例５のシリコン窒化酸化
膜の形成方法を説明するためのシリコン半導体基板等の
模式的な一部断面図である。

【符号の説明】

１０・・・処理室、１１・・・ガス流路、１２・・・ガ
ス導入部、１３・・・ガス排気部、１４・・・ヒータ、
１５・・・シャッター、１６・・・均熱管、２０・・・
基板搬入出部、２１・・・ガス導入部、２２・・・ガス
排気部、２３・・・エレベータ機構、２４・・・石英ボ
ート、３０・・・燃焼室、３１・・・配管、４０・・・
シリコン半導体基板、４１・・・素子分離領域、４２・
・・シリコン酸化膜、４２Ａ・・・シリコン窒化酸化膜
（ゲート絶縁膜）、４３・・・ゲート電極、４４・・・
サイドウオール、４５・・・ソース／ドレイン領域、４
６・・・絶縁層、４７・・・配線、５０・・・処理室、
５１・・・抵抗加熱ヒータ、５１Ａ・・・ランプ、５２
・・・ウエハ台、５３・・・ゲートバルブ、５４・・・
ガス導入部、５５・・・ガス排気部、６０・・・第１の
シリコン酸化膜、６１・・・レジスト、６２・・・第２
のシリコン酸化膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（イ）酸性水溶液にシリコン層を浸漬する
ことによって、該シリコン層の表面にシリコン酸化膜を
形成する工程と、（ロ）該シリコン酸化膜を窒化処理することによって、
シリコン窒化酸化膜を得る工程、から成ることを特徴と
するシリコン窒化酸化膜の形成方法。
【請求項２】酸性水溶液は、過酸化水素、オゾン、硫酸
及び硝酸から成る群から選択された少なくとも１種の物
質を含有していることを特徴とする請求項１に記載のシ
リコン窒化酸化膜の形成方法。
【請求項３】工程（ロ）における窒化処理雰囲気は、Ｎ
Ｏガス及び／又はＮ ₂Ｏガス雰囲気から成ることを特徴
とする請求項１に記載のシリコン窒化酸化膜の形成方
法。
【請求項４】工程（ロ）の後、（ハ）シリコン窒化酸化膜を更に熱酸化することによっ
て、所望の膜厚を有するシリコン窒化酸化膜を形成する
工程、を更に含むことを特徴とする請求項１に記載のシ
リコン窒化酸化膜の形成方法。
【請求項５】工程（ハ）における熱酸化雰囲気は、水蒸
気を含む酸化性雰囲気であることを特徴とする請求項４
に記載のシリコン窒化酸化膜の形成方法。
【請求項６】工程（ロ）における窒化処理雰囲気は、Ｎ
Ｏガス、Ｎ₂Ｏガス及びＮＨ₃ガスから成る群から選択さ
れた少なくとも１種のガス雰囲気から成ることを特徴と
する請求項４に記載のシリコン窒化酸化膜の形成方法。
【請求項７】工程（イ）に先立ち、シリコン層の表面を
ＲＣＡ法に基づき洗浄した後、希フッ酸を用いてシリコ
ン層表面を洗浄する工程を更に含むことを特徴とする請
求項１に記載のシリコン窒化酸化膜の形成方法。
【請求項８】（Ａ）シリコン層の表面にゲート絶縁膜を
形成する工程と、（Ｂ）該ゲート絶縁膜上にｐ形不純物を含むシリコン層
から成るゲート電極を形成する工程、を含むｐ形半導体
素子の製造方法であって、工程（Ａ）は、（イ）酸性水溶液にシリコン層を浸漬することによっ
て、該シリコン層の表面にシリコン酸化膜を形成する工
程と、（ロ）該シリコン酸化膜を窒化処理することによって、
シリコン窒化酸化膜を得る工程、から成ることを特徴と
するｐ形半導体素子の製造方法。
【請求項９】酸性水溶液は、過酸化水素、オゾン、硫酸
及び硝酸から成る群から選択された少なくとも１種の物
質を含有していることを特徴とする請求項８に記載のｐ
形半導体素子の製造方法。
【請求項１０】工程（ロ）における窒化処理雰囲気は、
ＮＯガス及び／又はＮ₂Ｏガス雰囲気から成ることを特
徴とする請求項８に記載のｐ形半導体素子の製造方法。
【請求項１１】工程（ロ）の後、（ハ）シリコン窒化酸化膜を更に熱酸化することによっ
て、所望の膜厚を有するシリコン窒化酸化膜を形成する
工程、を更に含むことを特徴とする請求項８に記載のｐ
形半導体素子の製造方法。
【請求項１２】工程（ハ）における熱酸化雰囲気は、水
蒸気を含む酸化性雰囲気であることを特徴とする請求項
１１に記載のｐ形半導体素子の製造方法。
【請求項１３】工程（ロ）における窒化処理雰囲気は、
ＮＯガス、Ｎ₂Ｏガス及びＮＨ₃ガスから成る群から選択
された少なくとも１種のガス雰囲気から成ることを特徴
とする請求項１１に記載のｐ形半導体素子の製造方法。
【請求項１４】工程（イ）に先立ち、シリコン層の表面
をＲＣＡ法に基づき洗浄した後、希フッ酸を用いてシリ
コン層表面を洗浄する工程を更に含むことを特徴とする
請求項８に記載のｐ形半導体素子の製造方法。
【請求項１５】（イ）シリコン層の表面に第１のシリコ
ン酸化膜を形成する工程と、（ロ）第１のシリコン酸化膜の一部を除去し、第１のシ
リコン酸化膜が残された第１のシリコン層領域と、第１
のシリコン酸化膜が除去され、シリコン層表面が露出し
た第２のシリコン層領域とを形成する工程と、（ハ）酸性水溶液にシリコン層を浸漬することによっ
て、該第２のシリコン層領域の表面に第２のシリコン酸
化膜を形成する工程と、（ニ）第１及び第２のシリコン酸化膜を窒化処理するこ
とによって、第１及び第２のシリコン窒化酸化膜を得る
工程、から成ることを特徴とするシリコン窒化酸化膜の
形成方法。
【請求項１６】酸性水溶液は、過酸化水素、オゾン、硫
酸及び硝酸から成る群から選択された少なくとも１種の
物質を含有していることを特徴とする請求項１５に記載
のシリコン窒化酸化膜の形成方法。
【請求項１７】工程（ニ）における窒化処理雰囲気は、
ＮＯガス及び／又はＮ₂Ｏガス雰囲気から成ることを特
徴とする請求項１５に記載のシリコン窒化酸化膜の形成
方法。
【請求項１８】工程（ニ）の後、（ホ）第１及び第２のシリコン窒化酸化膜を熱酸化する
ことによって、所望の膜厚を有する第１のシリコン窒化
酸化膜を第１のシリコン層領域に形成し、且つ、該第１
のシリコン窒化酸化膜と膜厚の異なる、所望の膜厚を有
する第２のシリコン窒化酸化膜を第２のシリコン層領域
に形成する工程、を更に含むことを特徴とする請求項１
５に記載のシリコン窒化酸化膜の形成方法。
【請求項１９】工程（ホ）における熱酸化雰囲気は、水
蒸気を含む酸化性雰囲気であることを特徴とする請求項
１８に記載のシリコン窒化酸化膜の形成方法。
【請求項２０】工程（ニ）における窒化処理雰囲気は、
ＮＯガス、Ｎ₂Ｏガス及びＮＨ₃ガスから成る群から選択
された少なくとも１種のガス雰囲気から成ることを特徴
とする請求項１８に記載のシリコン窒化酸化膜の形成方
法。