JP2001196471A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JP2001196471A
JP2001196471A JP2000010219A JP2000010219A JP2001196471A JP 2001196471 A JP2001196471 A JP 2001196471A JP 2000010219 A JP2000010219 A JP 2000010219A JP 2000010219 A JP2000010219 A JP 2000010219A JP 2001196471 A JP2001196471 A JP 2001196471A
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Takeshi Suzuki
毅 鈴木
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Sony Corp
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  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】トランジスタ特性への影響、露光マスク数の増
大を解消しつつ、ゲート絶縁膜を形成する半導体基板へ
のダメージを与えずに、ゲート絶縁膜の膜厚を作り分け
る半導体装置の製造方法を提供する。 【解決手段】第2領域における半導体基板10に形成さ
れた膜厚の薄い第2ゲート酸化膜は、イオン注入後のス
ルー酸化膜20の除去、およびゲート酸化膜の形成工程
を1度しか経ない。また、レジスト膜R1をマスクとし
て、第1領域のスルー酸化膜20の除去を行うことか
ら、レジスト膜R1を除去した後には、第2領域には、
スルー酸化膜20が残るので、その後の第2領域の半導
体基板10中への、閾値調整用イオン注入等のときに、
このスルー酸化膜20を使用することができる。さら
に、導電性不純物のイオン注入およびイオン注入用スル
ー酸化膜の除去を同一のマスクを用いて行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、特に2種類以上のゲート絶縁膜の膜厚を有
する半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】集積回路では、構成する素子であるトラ
ンジスタやキャパシタに用いられている絶縁膜は微細化
とともに薄膜化しながら、より高い信頼性を実現するこ
とが望まれており、各トランジスタの特性にあわせて異
なる膜厚のゲート絶縁膜を作ることが必要である。
【0003】ここで、従来例1に係る2種類以上のゲー
ト酸化膜の膜厚をもつ半導体装置を、1つの半導体基板
上に形成する方法について、説明する。以下に、簡単の
ため、例えばnチャネルMOSトランジスタ(以下、n
MOSトランジスタという)とpチャネルMOSトラン
ジスタ(以下、pMOSトランジスタという)の膜厚の
異なる2種類のゲート酸化膜を作り分ける方法について
説明する。まず、図53(a)に示すように、例えばp
型シリコン半導体基板10上に、例えば、LOCOS法
により図示しない素子分離絶縁膜を形成し、活性領域と
して、第1領域と第2領域を形成する。各領域は、不図
示の素子分離絶縁膜により、分離されている。
【0004】次に、図53(b)に示すように、例えば
熱酸化法により、シリコン半導体基板10にイオン注入
時のダメージを防止するスルー酸化膜20を形成する。
【0005】次に、図53(c)に示すように、スルー
酸化膜20の上層に、第1領域を開口するパターンのレ
ジスト膜R1をフォトリソグラフィー工程により形成し
た後、レジスト膜R1をマスクとして、スルー酸化膜2
0を通過させて、第1領域のシリコン半導体基板10中
に、As、Pなどの閾値調整用、あるいはnウェル11
形成用の導電性不純物I1をイオン注入する。
【0006】次に、図54(a)に示すように、例えば
有機溶剤を用いて、レジスト膜R1を除去する。
【0007】次に、図54(b)に示すように、スルー
酸化膜20の上層に、第2領域を開口するパターンのレ
ジスト膜R2をフォトリソグラフィー工程により形成し
た後、レジスト膜R2をマスクとして、スルー酸化膜2
0を通過させて、第2領域のシリコン半導体基板10中
に、Bなどの閾値調整用の導電性不純物I2をイオン注
入する。
【0008】次に、図54(c)に示すように、例えば
有機溶剤を用いて、レジスト膜R2を除去する。
【0009】次に、図55(a)に示すように、例えば
フッ酸系のウェットエッチングなどにより、スルー酸化
膜20を除去する。
【0010】次に、図55(b)に示すように、例えば
熱酸化法により、シリコン半導体基板10上に、第1ゲ
ート酸化膜21を形成する。
【0011】次に、図55(c)に示すように、第1ゲ
ート酸化膜21の上層に、第2領域を開口するパターン
のレジスト膜R3を、フォトリソグラフィー工程により
形成する。
【0012】次に、図56(a)に示すように、レジス
ト膜R3をマスクとして、例えばウェットエッチングに
より、第2領域の第1ゲート酸化膜21を除去する。
【0013】次に、図56(b)に示すように、例えば
有機溶剤を用いて、レジスト膜R3を除去する。
【0014】次に、図56(c)に示すように、例えば
熱酸化法により、第2領域の半導体基板10に第2ゲー
ト酸化膜22を形成し、第1領域の第1ゲート酸化膜2
1を厚膜化する。
【0015】上記の従来例1に係るゲート酸化膜厚を作
り分ける方法においては、以下のような問題が生じる。
すなわち、上記のように、イオン注入した後(図53
(c)および図54(b))に、スルー酸化膜20を除
去(図55(a))して、第1ゲート酸化膜21を形成
する場合(図55(b))、半導体基板10に注入した
不純物I1およびI2は,第1ゲート酸化膜21中に拡
散する。その後、膜厚を作り分けるために第2領域の第
1ゲート酸化膜21を除去してしまうと(図56
(a))、この第2領域の第1ゲート酸化膜21中の不
純物I2は失われることになり、再度、熱酸化法によ
り、第2領域に第2ゲート酸化膜22を形成する場合に
(図56(c))、第2領域の第2ゲート酸化膜22中
に半導体基板10中の導電性不純物I2が再度拡散して
しまうので、第2領域の基板不純物濃度が低下してしま
うことになる。したがって、たとえ同じ導電性不純物注
入条件、同じ熱履歴、同じゲート酸化膜厚であっても、
イオン注入後に形成したゲート酸化膜21を1度除去す
るか否かによって、ゲート酸化膜の膜厚を作り分けずに
イオン注入後に、ゲート酸化膜を形成するトランジスタ
と比較して、閾値が大きく異なってしまうこととなる。
【0016】ここで、上記の従来例1に係るゲート酸化
膜厚を作り分ける方法をシュミレーションした結果を図
57に示す。図57は、ゲート酸化膜の膜厚2.2n
m、ゲート長(Lg)6μmのnMOSトランジスタの
不純物分布を示しており、半導体基板にイオン注入後、
2.2nmのゲート酸化膜を形成した場合(図中破線で
示す)と、半導体基板にイオン注入後、4nmのゲート
酸化膜を形成後、当該ゲート酸化膜を除去(剥離)し、
再度2.2nmのゲート酸化膜を形成した場合(図中実
線で示す)の不純物分布を計算した結果の比較である。
縦軸には、ドナー濃度(Nd)とアクセプター濃度(N
a)の差の絶対値である実効的な不純物濃度を表してい
る。図57によれば、イオン注入後、ゲ−ト酸化膜を形
成し、当該ゲ−ト酸化膜を除去した後に再度ゲート酸化
膜を形成する場合におけるゲ−ト酸化膜との接合近辺に
おける不純物濃度のほうが、イオン注入後、ゲ−ト酸化
膜を形成し、除去しない場合におけるゲ−ト酸化膜との
接合近辺における不純物濃度に比べて、小さくなってい
ることがわかる。
【0017】また、この半導体基板における不純物濃度
の分布をもとに、ドレイン電圧(Vd)が0.05Vお
よび1.50Vにおけるドレイン電流−ゲート電圧曲線
を計算した結果を図58に示す。図58によれば、イオ
ン注入後にゲート酸化膜を形成し、除去(剥離)した
後、再度ゲート酸化膜を形成した場合(図において、C
およびD)のほうが、イオン注入後にゲート酸化膜を形
成し、除去しない場合(図においてAおよびB)より
も、nMOSトランジスタの閾値が、約0.1V低くな
っていることがわかる。
【0018】上記の図57および図58の結果は、イオ
ン注入後にゲート酸化膜を形成し、当該ゲート酸化膜を
除去して、再度ゲ−ト酸化膜を形成すると、半導体基板
中の導電性不純物がさらに、ゲ−ト酸化膜に拡散してし
まうために、イオン注入後、ゲ−ト酸化膜を除去しない
場合に比べて、半導体基板のゲ−ト酸化膜との接合近辺
における不純物濃度が小さくなってしまい、閾値が変化
してしまうことを示している。
【0019】したがって、様々な集積回路を製造する場
合にゲート酸化膜の作り分けの有無でトランジスタの不
純物濃度の設計を大きく変更しなければならない。さら
に、上記の従来例1に係る方法では図55(c)のよう
なゲート酸化膜21除去用のマスクおよび、露光工程が
必要になるため、製造コストが増大してしまうという問
題もある。
【0020】一方、上記の問題点を解決するために、イ
オン注入用マスクを用いてゲート酸化膜を除去すること
により、上記の問題点を解決する方法(従来例2)が提
案された。以下に、従来例2に係る方法による2種類以
上のゲート酸化膜の膜厚をもつ半導体装置を、1つの半
導体基板上に形成する方法について、説明する。また、
上記と同様に、簡単のため、例えば、nMOSトランジ
スタとpMOSトランジスタの2種類のゲート酸化膜の
膜厚を作り分ける方法について説明する。まず、図59
(a)に示すように、シリコン半導体基板10上に、例
えば、LOCOS法により図示しない素子分離絶縁膜を
形成し、活性領域として、第1領域と第2領域を形成す
る。各領域は不図示の素子分離絶縁膜で分離されてい
る。
【0021】次に、図59(b)に示すように、例えば
熱酸化法により、シリコン半導体基板10上にイオン注
入時のダメージを防止するスルー酸化膜20を形成す
る。
【0022】次に、図59(c)に示すように、スルー
酸化膜20の上層に、第1領域を開口するパターンのレ
ジスト膜R1をフォトリソグラフィー工程により形成し
た後、レジスト膜R1をマスクとして、スルー酸化膜2
0を通過させて、第1領域のシリコン半導体基板10中
に、As、Pなどの閾値調整用、あるいはnウェル11
形成用の導電性不純物I1をイオン注入する。
【0023】次に、図60(a)に示すように、例えば
有機溶剤を用いて、レジスト膜R1を除去する。
【0024】次に、図60(b)に示すように、例えば
フッ酸系のウェットエッチングなどにより、スルー酸化
膜20を除去する。
【0025】次に、図60(c)に示すように、例えば
熱酸化法により、シリコン半導体基板10に第1ゲート
酸化膜21を形成する。
【0026】次に、図61(a)に示すように、第1ゲ
ート酸化膜21の上層に、第2領域を開口するパターン
のレジスト膜R2をフォトリソグラフィー工程により形
成する。
【0027】次に、図61(b)に示すように、レジス
ト膜R2をマスクとして、第1ゲート酸化膜21を通過
させて、第2領域のシリコン半導体基板10中に、Bな
どの閾値調整用導電性不純物I2をイオン注入する。
【0028】次に、図61(c)に示すように、レジス
ト膜R2をマスクとして、例えばウェットエッチングに
より、第2領域の第1ゲート酸化膜21を除去する。
【0029】次に、図62(a)に示すように、レジス
ト膜R2を除去する。
【0030】次に、図62(b)に示すように、例えば
熱酸化法により、第2領域の半導体基板10に第2ゲー
ト酸化膜22を形成し、第1領域の第1ゲート酸化膜2
1を厚膜化する。
【0031】上記のように形成した場合には、薄いゲー
ト酸化膜形成領域(第2領域)での、イオン注入後のゲ
ート酸化膜形成工程を1度しか経ないため、ゲート酸化
膜形成工程(図62(b))時の基板不純物の変動が少
ないことから、ゲート酸化膜の膜厚を作り分けずにイオ
ン注入後にゲート酸化膜を形成するトランジスタと同じ
不純物条件を用いることが可能となる。
【0032】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
方法では、図61(b)のように数ナノメートル程度の
厚さのゲート酸化膜21をウェル形成用イオン注入や閾
値調整用イオン注入等の透過マスクとして、数百keV
以上の高エネルギーでイオン注入するような場合に、高
温アニール等で解消できるものの、半導体基板10の表
面にダメージが残り、電界効果MOSトランジスタのゲ
ート酸化膜の信頼性に大きな影響を与える可能性が出て
くる。
【0033】また、従来例1でのイオン注入後のゲート
酸化膜の除去による、半導体基板10中の導電性不純物
の再度の拡散を回避するため、以下のような方法も考え
られる。まず、図63(a)に示すように、例えばp型
シリコン半導体基板10上に、例えば、LOCOS法に
より図示しない素子分離絶縁膜を形成し、活性領域とし
て、第1領域と第2領域を形成する。各領域は不図示の
素子分離絶縁膜により分離されている。
【0034】次に、図63(b)に示すように、例えば
熱酸化法により、シリコン半導体基板10上に、イオン
注入時のダメージを防止するスルー酸化膜20を形成す
る。
【0035】次に、図63(c)に示すように、スルー
酸化膜20の上層に、第1領域を開口するパターンのレ
ジスト膜R1をフォトリソグラフィー工程により形成し
た後、レジスト膜R1をマスクとして、スルー酸化膜2
0を通過させて、第1領域のシリコン半導体基板10中
に、As、Pなどの閾値調整用、あるいはnウェル11
形成用の導電性不純物I1をイオン注入する。
【0036】次に、図64(a)に示すように、例えば
有機溶剤を用いて、レジスト膜R1を除去する。
【0037】次に、図64(b)に示すように、例えば
フッ酸系のウェットエッチングなどにより、スルー酸化
膜20を除去する。
【0038】次に、図64(c)に示すように、例えば
熱酸化法により、シリコン半導体基板10に、第1ゲー
ト酸化膜21を形成する。
【0039】次に、図65(a)に示すように、第1ゲ
ート酸化膜21の上層に、第2領域を開口するパターン
のレジスト膜R2を、フォトリソグラフィー工程により
形成する。
【0040】次に、図65(b)に示すように、レジス
ト膜R2をマスクとして、例えばウェットエッチングに
より、第2領域の第1ゲート酸化膜21を除去する。
【0041】次に、図66(a)に示すように、第1ゲ
ート酸化膜21の上層に、第2領域を開口するパターン
のレジスト膜R3をフォトリソグラフィー工程により形
成し、レジスト膜R3をマスクとして、第2領域のシリ
コン半導体基板10中に、Bなどの閾値調整用導電性不
純物I2をイオン注入する。
【0042】次に、図66(b)に示すように、例えば
有機溶剤を用いて、レジスト膜R3を除去する。
【0043】次に、図66(c)に示すように、例えば
熱酸化法により、第2領域の半導体基板10に第2ゲー
ト酸化膜22を形成し、第1領域の第1ゲート酸化膜2
1を厚膜化する。
【0044】上記の方法では、第2領域の第1ゲート酸
化膜21の除去後(図65(b))に、イオン注入を行
い、第2ゲート酸化膜22を形成(図66(c))する
ので、第2領域の半導体基板10中の不純物濃度の変動
も少ないが、この場合、有機素材のレジストが第1領域
の第1ゲート酸化膜21上を2回覆うことになり、第1
ゲート酸化膜21の有機汚染の原因となる。このため、
第1領域の厚いゲート酸化膜21上をレジストが覆う回
数が少なくなるような工程を組む必要がある。また、図
66(a)のように、直接半導体基板10に、数百ke
V以上の高エネルギーでイオン注入することになるた
め、高温アニール等で解消できるものの、半導体基板1
0の表面にダメージが残り、電界効果MOSトランジス
タのゲート酸化膜の信頼性に大きな影響を与える可能性
も出てくる。
【0045】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、トランジスタ特性への影響、露
光マスク数の増大を解消しつつ、ゲート絶縁膜を形成す
る半導体基板へのダメージを与えずにゲート絶縁膜の膜
厚を作り分ける半導体装置の製造方法を提供することに
ある。
【0046】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の半導体装置の製造方法は、活性領域として
複数に区分された領域を有する半導体基板の前記区分さ
れた領域ごとに膜厚の異なるゲート絶縁膜を形成する半
導体装置の製造方法であって、前記半導体基板の活性領
域である第1領域と第2領域において、前記半導体基板
の上層にダメージ防止膜を形成する工程と、前記第1領
域を開口するパターンの第1マスク層を形成する工程
と、前記第1マスク層をマスクとして、前記ダメージ防
止膜を通過させて前記第1領域の前記半導体基板中に導
電性不純物を導入する工程と、前記第1マスク層をマス
クとして、前記第1領域の前記ダメージ防止膜を除去す
る工程と、前記第1マスク層を除去する工程と、前記第
1領域において、前記半導体基板の上層に第1ゲ−ト絶
縁膜を形成する工程と、前記第2領域を開口するパター
ンの第2マスク層を形成する工程と、前記第2マスク層
をマスクとして、前記ダメージ防止膜を通過して前記第
2領域の前記半導体基板中に導電性不純物を導入する工
程と、前記第2マスク層をマスクとして、前記第2領域
の前記ダメージ防止膜を除去する工程と、前記第2マス
ク層を除去する工程と、前記第2領域において、前記半
導体基板の上層に第2ゲ−ト絶縁膜を形成し、前記第1
領域の前記第1ゲート絶縁膜を厚膜化する工程とを有す
る。
【0047】上記の本発明の半導体装置の製造方法によ
れば、半導体基板中に導電性不純物を導入後に、ゲート
絶縁膜を形成し、その後にゲート絶縁膜の除去およびゲ
ート絶縁膜の再形成という工程を経ないことから、半導
体基板中の導電性不純物がさらに、ゲ−ト絶縁膜に拡散
してしまうことによる、半導体基板のゲ−ト絶縁膜との
接合近辺における不純物濃度が、大きく減少してしまう
こともない。したがって、様々な集積回路を製造する際
のゲート絶縁膜の作り分けの有無で、閾値の変化によ
る、トランジスタの不純物濃度の設計変更を回避するこ
とができる。
【0048】また、第1マスク層をマスクとして、第1
領域の半導体基板中への導電性不純物の導入、および第
1領域のダメージ防止膜の除去を行うことから、第1マ
スク層を除去した後には、第2領域には、ダメージ防止
膜が残るので、その後の第2領域の半導体基板中への、
ウェル形成用イオン注入や閾値調整用イオン注入等のと
きに、この厚いダメージ防止膜を使用することができる
ことから、半導体基板表面へのダメージを抑制でき、電
界効果トランジスタのゲート絶縁膜の信頼性を保つこと
が可能となる。
【0049】さらに、第1もしくは第2マスク層をマス
クとして、ダメージ防止膜を通過させて第1領域もしく
は第2領域の半導体基板中にそれぞれ導電性不純物を導
入し、第1領域もしくは第2領域のダメージ防止膜をそ
れぞれ除去することから、新たにダメージ防止膜除去用
のマスクを形成することなく、ダメージ防止膜の除去が
可能なため、トランジスタ製造の際のTAT(Turn Aro
und Time)削減にも役立つ。
【0050】上記の本発明の半導体装置の製造方法は、
好適には、前記半導体基板が、活性領域としてさらに第
3領域を有しており、前記ダメージ防止膜を形成する工
程においては、前記第1領域、前記第2領域および前記
第3領域において前記半導体基板の上層に前記ダメージ
防止膜を形成し、前記第2マスク層を除去する工程の
後、前記半導体基板の上層に第2ゲート絶縁膜を形成
し、前記第1領域の前記第1ゲート絶縁膜を厚膜化する
工程の前に、前記第3領域を開口するパターンの第3マ
スク層を形成する工程と、前記第3マスク層をマスクと
して、前記ダメージ防止膜を通過して前記第3領域の前
記半導体基板中に導電性不純物を導入する工程と、前記
第3マスク層をマスクとして、前記第3領域の前記ダメ
ージ防止膜を除去する工程と、前記第3マスク層を除去
する工程とをさらに有し、前記第2領域において、前記
半導体基板の上層に第2ゲ−ト絶縁膜を形成し、前記第
1領域の前記第1ゲート絶縁膜を厚膜化する工程におい
ては、前記第2領域および前記第3領域において、前記
半導体基板の上層に第2ゲ−ト絶縁膜および第3ゲート
絶縁膜をそれぞれ形成し、前記第1領域の前記第1ゲー
ト絶縁膜を厚膜化する。
【0051】これにより、半導体基板中に3つの膜厚の
異なるゲート絶縁膜を有する半導体装置を形成する場合
にも、上記と同様に、各領域における半導体基板中への
導電性不純物の導入後に、ゲート絶縁膜を形成し、その
後にゲート絶縁膜の除去およびゲート絶縁膜の再形成と
いう工程を経ないことから、各領域における半導体基板
中の導電性不純物がさらに、ゲ−ト絶縁膜に拡散してし
まうことによる、半導体基板のゲ−ト絶縁膜との接合近
辺における不純物濃度が大きく減少してしまうこともな
い。また、第1マスク層を除去した後には、第2領域お
よび第3領域には、ダメージ防止膜が残るので、その後
の第2領域および第3領域の半導体基板中への、ウェル
形成用イオン注入や閾値調整用イオン注入等のときに、
この厚いダメージ防止膜を使用することができることか
ら、半導体基板表面へのダメージを抑制でき、電界効果
トランジスタのゲート絶縁膜の信頼性を保つことが可能
となる。さらに、半導体基板中の各領域にそれぞれ導電
性不純物を導入し、その際用いたマスク層をマスクとし
て、各領域のダメージ防止膜をそれぞれ除去することか
ら、新たに各領域におけるダメージ防止膜除去用のマス
クを形成することなく、ダメージ防止膜の除去が可能な
ため、トランジスタ製造の際のTAT削減にも役立つ。
【0052】上記の本発明の半導体装置の製造方法は、
好適には、前記半導体基板が、活性領域としてさらに第
4領域を有しており、前記ダメージ防止膜を形成する工
程においては、前記第1領域、前記第2領域、前記第3
領域および前記第4領域において前記半導体基板の上層
に前記ダメージ防止膜を形成し、前記第1ゲ−ト絶縁膜
を形成する工程の後、前記第2マスク層を形成する工程
の前に、前記第4領域を開口するパターンの第4マスク
層を形成する工程と、前記第4マスク層をマスクとし
て、前記ダメージ防止膜を通過して前記第4領域の前記
半導体基板中に導電性不純物を導入する工程と、前記第
4マスク層をマスクとして、前記第4領域の前記ダメー
ジ防止膜を除去する工程と、前記第4マスク層を除去す
る工程と、前記第4領域において、前記半導体基板の上
層に第4ゲ−ト絶縁膜を形成し、前記第1領域の前記第
1ゲート絶縁膜を厚膜化する工程とをさらに有し、前記
第2領域および前記第3領域において、前記半導体基板
の上層に第2ゲ−ト絶縁膜および第3ゲート絶縁膜をそ
れぞれ形成し、前記第1領域の前記第1ゲート絶縁膜を
厚膜化する工程においては、前記第2領域および前記第
3領域において、前記半導体基板の上層に第2ゲ−ト絶
縁膜および第3ゲート絶縁膜をそれぞれ形成し、前記第
1領域の前記第1ゲート絶縁膜および前記第4領域の前
記第4ゲート絶縁膜をそれぞれ厚膜化する。これによ
り、上記と同様の理由から、各領域における半導体基板
中の導電性不純物がさらに、ゲ−ト絶縁膜中に拡散して
しまうことによる、半導体基板のゲ−ト絶縁膜との接合
近辺における不純物濃度が大きく減少してしまうことも
なく、半導体基板表面へのダメージを抑制でき、電界効
果トランジスタのゲート絶縁膜の信頼性を保つことが可
能となり、さらに、トランジスタ製造の際のTAT削減
にも役立つ。
【0053】上記の本発明の半導体装置の製造方法は、
好適には、前記ダメージ防止膜を形成する工程におい
て、前記ダメージ防止膜を酸化シリコンにより形成す
る。これにより、不純物を導入する際に、半導体基板の
ダメージを軽減することができる。
【0054】上記の本発明の半導体装置の製造方法は、
好適には、前記第1ゲ−ト絶縁膜を形成する工程および
前記第2ゲ−ト絶縁膜を形成する工程において、前記第
1ゲート絶縁膜および前記第2ゲート絶縁膜を酸化シリ
コンにより形成する。これにより、例えば、熱酸化法に
より、良質の絶縁特性をもつゲート酸化膜を形成するこ
とができる。
【0055】上記の本発明の半導体装置の製造方法は、
好適には、前記第2領域において、前記半導体基板の上
層に第2ゲ−ト絶縁膜を形成し、前記第1領域の前記第
1ゲート絶縁膜を厚膜化する工程の後に、前記第1ゲー
ト絶縁膜および前記第2ゲート絶縁膜の上層にゲート電
極を形成する工程と、前記ゲート電極をマスクとして、
前記ゲート電極の側部領域の前記半導体基板中に導電性
不純物を導入する工程とをさらに有する。これにより、
ゲート電極、ゲート絶縁膜、および半導体基板中の導電
性不純物の拡散層(ソース・ドレイン拡散層)とから、
各領域に電界効果トランジスタを形成することができ
る。
【0056】また、上記の目的を達成するため、本発明
の半導体装置の製造方法は、活性領域として複数に区分
された領域を有する半導体基板の前記区分された領域ご
とに膜厚の異なるゲート絶縁膜を形成する半導体装置の
製造方法であって、前記半導体基板の活性領域である第
1領域、第2領域および第3領域において、前記半導体
基板の上層にダメージ防止膜を形成する工程と、前記第
1領域を開口するパターンの第1マスク層を形成する工
程と、前記第1マスク層をマスクとして、前記ダメージ
防止膜を通過させて前記第1領域の前記半導体基板中に
導電性不純物を導入する工程と、前記第1マスク層をマ
スクとして、前記第1領域の前記ダメージ防止膜を除去
する工程と、前記第1マスク層を除去する工程と、前記
第1領域において、前記半導体基板の上層に第1ゲ−ト
絶縁膜を形成する工程と、前記第2領域を開口するパタ
ーンの第2マスク層を形成する工程と、前記第2マスク
層をマスクとして、前記ダメージ防止膜を通過して前記
第2領域の前記半導体基板中に導電性不純物を導入する
工程と、前記第2マスク層を除去する工程と、前記第3
領域を開口するパターンの第3マスク層を形成する工程
と、前記第3マスク層をマスクとして、前記ダメージ防
止膜を通過して前記第3領域の前記半導体基板中に導電
性不純物を導入する工程と、前記第3マスク層を除去す
る工程と、前記第2領域および前記第3領域を開口する
パターンの第4マスク層を形成する工程と、前記第4マ
スク層をマスクとして、前記第2領域および前記第3領
域の前記ダメージ防止膜を除去する工程と、前記第4マ
スク層を除去する工程と、前記第2領域および前記第3
領域において、前記半導体基板の上層に第2ゲ−ト絶縁
膜および第3ゲート絶縁膜をそれぞれ形成し、前記第1
領域の前記第1ゲート絶縁膜を厚膜化する工程とを有す
る。
【0057】上記の本発明の半導体装置の製造方法によ
れば、半導体基板中に導電性不純物を導入後に、ゲート
絶縁膜を形成し、その後にゲート絶縁膜の除去およびゲ
ート絶縁膜の再形成という工程を経ないことから、半導
体基板中の導電性不純物がさらに、ゲ−ト絶縁膜に拡散
してしまうことによる、半導体基板のゲ−ト絶縁膜との
接合近辺における不純物濃度が大きく減少してしまうこ
ともない。したがって、様々な集積回路を製造する際の
ゲート絶縁膜の作り分けの有無で、閾値の変化による、
トランジスタの不純物濃度の設計変更を回避することが
できる。
【0058】また、第1マスク層をマスクとして、第1
領域の半導体基板中への導電性不純物の導入および第1
領域のダメージ防止膜の除去を行うことから、第1マス
ク層を除去した後には、第2領域および第3領域には、
ダメージ防止膜が残るので、その後の第2領域および第
3領域の半導体基板中への、ウェル形成用イオン注入や
閾値調整用イオン注入等のときに、この厚いダメージ防
止膜を使用することができることから、半導体基板表面
へのダメージを抑制でき、電界効果トランジスタのゲー
ト絶縁膜の信頼性を保つことが可能となる。
【0059】さらに、第2領域および第3領域における
ダメージ防止膜の除去を第4マスク層をマスクとして、
同時に行うことにより、トランジスタ製造の際のTAT
削減にも役立つ。
【0060】上記の本発明の半導体装置の製造方法は、
好適には、前記半導体基板が、活性領域としてさらに第
4領域を有しており、前記ダメージ防止膜を形成する工
程においては、前記第1領域、前記第2領域、前記第3
領域および前記第4領域において前記半導体基板の上層
に前記ダメージ防止膜を形成し、前記第1ゲ−ト絶縁膜
を形成する工程の後、前記第2マスク層を形成する工程
の前に、前記第4領域を開口するパターンの第5マスク
層を形成する工程と、前記第5マスク層をマスクとし
て、前記ダメージ防止膜を通過して前記第4領域の前記
半導体基板中に導電性不純物を導入する工程と、前記第
5マスク層をマスクとして、前記第4領域の前記ダメー
ジ防止膜を除去する工程と、前記第5マスク層を除去す
る工程と、前記第4領域において、前記半導体基板の上
層に第4ゲ−ト絶縁膜を形成し、前記第1領域の前記第
1ゲート絶縁膜を厚膜化する工程とをさらに有し、前記
第2領域および前記第3領域において、前記半導体基板
の上層に前記第2ゲ−ト絶縁膜および前記第3ゲート絶
縁膜をそれぞれ形成し、前記第1領域の前記第1ゲート
絶縁膜を厚膜化する工程においては、前記第2領域およ
び前記第3領域において、前記半導体基板の上層に前記
第2ゲ−ト絶縁膜および前記第3ゲート絶縁膜をそれぞ
れ形成し、前記第1領域の前記第1ゲート絶縁膜および
前記第4領域の前記第4ゲート絶縁膜をそれぞれ厚膜化
する。これにより、上記と同様の理由から、各領域にお
ける半導体基板中の導電性不純物がさらに、ゲ−ト絶縁
膜中に拡散してしまうことによる、半導体基板のゲ−ト
絶縁膜との接合近辺における不純物濃度が大きく減少し
てしまうこともなく、半導体基板表面へのダメージを抑
制でき、電界効果トランジスタのゲート絶縁膜の信頼性
を保つことが可能となり、さらに、トランジスタ製造の
際のTAT削減にも役立つ。
【0061】上記の本発明の半導体装置の製造方法は、
好適には、前記ダメージ防止膜を形成する工程におい
て、前記ダメージ防止膜を酸化シリコンにより形成す
る。これにより、不純物を導入する際に、半導体基板の
ダメージを軽減することができる。
【0062】上記の本発明の半導体装置の製造方法は、
好適には、前記第1ゲ−ト絶縁膜を形成する工程、前記
第2ゲ−ト絶縁膜を形成する工程および前記第3ゲ−ト
絶縁膜を形成する工程において、前記第1ゲート絶縁
膜、前記第2ゲート絶縁膜および前記第3ゲ−ト絶縁膜
を酸化シリコンにより形成する。これにより、例えば、
熱酸化法により、良質の絶縁特性をもつゲート酸化膜を
形成することができる。
【0063】上記の本発明の半導体装置の製造方法は、
好適には、前記第2領域および前記第3領域において、
前記半導体基板の上層に第2ゲ−ト絶縁膜および第3ゲ
ート絶縁膜をそれぞれ形成し、前記第1領域の前記第1
ゲート絶縁膜を厚膜化する工程の後に、前記第1ゲート
絶縁膜、前記第2ゲート絶縁膜および前記第3ゲート絶
縁膜の上層にそれぞれゲート電極を形成する工程と、前
記ゲート電極をマスクとして、前記ゲート電極の側部領
域の前記半導体基板中にそれぞれ導電性不純物を導入す
る工程とをさらに有する。これにより、ゲート電極、ゲ
ート絶縁膜、および半導体基板中の導電性不純物の拡散
層(ソース・ドレイン拡散層)とから、各領域に電界効
果トランジスタを形成することができる。
【0064】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて、図面を参照して説明する。
【0065】第1実施形態 本発明の第1実施形態に係る半導体装置の製造方法によ
り製造した、薄いゲート絶縁膜を有する例えばnMOS
トランジスタおよび厚いゲート絶縁膜を有する例えばp
MOSトランジスタの断面図を図1に示す。例えば、L
OCOS法により形成された図示しない素子分離絶縁膜
により、活性領域として複数に区分された領域を有す
る、例えばp型半導体基板10の第1領域において、n
ウェル11が形成されている。第1領域において、半導
体基板10に第1ゲート絶縁膜21aが形成されてお
り、第2領域において、半導体基板10に第2ゲート絶
縁膜22aがそれぞれ形成されている。各領域のゲート
絶縁膜の上層に、例えばポリシリコンからなるゲ−ト電
極30aがそれぞれ形成されている。第1領域および第
2領域において、ゲート電極30aの両側部の半導体基
板10中には、導電性不純物を含有するソース・ドレイ
ン拡散層12および13がそれぞれ形成されている。
【0066】次に、上記の本発明の第1実施形態に係る
半導体装置の製造方法について説明する。まず、図2
(a)に示すように、例えば、p型シリコン半導体基板
10上に、例えば、LOCOS法により図示しない素子
分離絶縁膜を形成し、活性領域として、第1領域と第2
領域を形成する。各領域は不図示の素子分離絶縁膜によ
り分離されている。
【0067】次に、図2(b)に示すように、例えば熱
酸化法により、p型シリコン半導体基板10にイオン注
入時のダメージを防止するスルー酸化膜20(ダメージ
防止膜)を形成する。このときの、スルー酸化膜20の
膜厚としては例えば、8nmから10nmである。場合
によってはレジスト等を用い、あらかじめ数種類のイオ
ン注入をしておいてもよい。
【0068】次に、図2(c)に示すように、スルー酸
化膜20の上層に、第1領域を開口するパターンのレジ
スト膜R1(第1マスク層)をフォトリソグラフィー工
程により形成した後、レジスト膜R1をマスクとして、
スルー酸化膜20を通過させて、第1領域のシリコン半
導体基板10中に、As、Pなどの導電性不純物I1を
イオン注入し、nウェル11を形成する。
【0069】次に、図3(a)に示すように、レジスト
膜R1をマスクとして、例えばウェットエッチングによ
り第1領域のスルー酸化膜20を除去する。
【0070】次に、図3(b)に示すように、例えば有
機溶剤を用いて、レジスト膜R1を除去する。
【0071】次に、図3(c)に示すように、例えば熱
酸化法により、第1領域のシリコン半導体基板10に第
1ゲート酸化膜21(第1ゲート絶縁膜)を形成する。
第1ゲート酸化膜21の膜厚としては、例えば2nmか
ら3nmである。
【0072】次に、図4(a)に示すように、第1ゲー
ト酸化膜21の上層に第2領域を開口するパターンのレ
ジスト膜R2(第2マスク層)をフォトリソグラフィー
工程により形成する。
【0073】次に、図4(b)に示すように、レジスト
膜R2をマスクとして、スルー酸化膜20を通過させ
て、第2領域の半導体基板10中に、Bなどの閾値調整
用の導電性不純物I2をイオン注入する。
【0074】次に、図4(c)に示すように、レジスト
膜R2をマスクとして、例えばウェットエッチングによ
り第2領域のスルー酸化膜20を除去する。
【0075】次に、図5(a)に示すように、例えば有
機溶剤を用いて、レジスト膜R2を除去する。
【0076】次に、図5(b)に示すように、例えば熱
酸化法により、第2領域においてシリコン半導体基板1
0上に第2ゲート酸化膜22(第2ゲート絶縁膜)を形
成し、同時に第1領域において、第1ゲート酸化膜21
の膜厚を厚膜化する。このときの第2ゲート酸化膜22
の膜厚としては、例えば2nmから3nmであり、厚膜
化後の第1ゲート酸化膜21の膜厚としては、例えば、
5nmから6nmである。
【0077】次に、図5(c)に示すように、例えばC
VD法により、第1領域および第2領域における第1ゲ
ート酸化膜21および第2ゲート酸化膜22の上層を被
覆して、全面に例えばポリシリコンを堆積させ、ゲ−ト
電極用層30を形成し、その上層に、ゲ−ト電極パター
ンを有するレジスト膜R3をフォトリソグラフィー工程
により形成する。
【0078】次に、図6(a)に示すように、例えばR
IE(反応性イオンエッチング)などの異方性エッチン
グを施して、第1ゲート酸化膜21a、第2ゲート酸化
膜22aおよびゲ−ト電極30aをパターニング加工し
た後、レジスト膜R3を除去する。
【0079】次に、図6(b)に示すように、半導体基
板10およびゲート電極30aの上層に第1領域を開口
するパターンのレジスト膜R4をフォトリソグラフィー
工程により形成する。
【0080】次に、図6(c)に示すように、レジスト
膜R4をマスクとして、第1領域の半導体基板10のn
ウェル11中に、Bなどの導電性不純物I3をイオン注
入して、ソース・ドレイン拡散層12を形成する。
【0081】次に、図7(a)に示すように、例えば有
機溶剤を用いて、レジスト膜R4を除去する。
【0082】次に、図7(b)に示すように、半導体基
板10およびゲート電極30aの上層に第2領域を開口
するパターンのレジスト膜R5をフォトリソグラフィー
工程により形成する。
【0083】次に、図7(c)に示すように、レジスト
膜R5をマスクとして、第2領域のp型半導体基板10
中に、As、Pなどの導電性不純物I4をイオン注入し
て、ソース・ドレイン拡散層13を形成する。
【0084】次に、例えば有機溶剤を用いて、レジスト
膜R5を除去し、図1に示す半導体装置に至る。
【0085】上記の本発明の第1実施形態に係る半導体
装置の製造方法によれば、第2領域における半導体基板
10に形成された膜厚の薄い第2ゲート酸化膜22は、
イオン注入後のスルー酸化膜20の除去、およびゲート
酸化膜22の形成工程を1度しか経ないため、ゲート酸
化膜22の形成時における半導体基板10中の導電性不
純物I2のゲート酸化膜22への拡散が少ないことか
ら、ゲート酸化膜の膜厚を作り分けずにイオン注入後に
ゲート酸化膜を形成するトランジスタと同じ不純物条件
を用いることができる。
【0086】また、レジスト膜R1をマスクとして、第
1領域の半導体基板10中への導電性不純物I1のイオ
ン注入および第1領域のスルー酸化膜20の除去を行う
ことから、レジスト膜R1を除去した後には、第2領域
には、スルー酸化膜20が残るので、その後の第2領域
の半導体基板10中への、閾値調整用イオン注入I2の
ときに、このスルー酸化膜20を使用することができる
ことから、半導体基板10の表面へのダメージを抑制で
き、電界効果MOSトランジスタのゲート酸化膜の信頼
性を保つことが可能となる。
【0087】さらに、レジスト膜R1もしくはレジスト
膜R2をマスクとして、スルー酸化膜20を通過させて
第1領域もしくは第2領域の半導体基板10中にそれぞ
れ導電性不純物I1もしくはI2をイオン注入し、第1
領域もしくは第2領域のスルー酸化膜20をそれぞれ除
去することから、新たにスルー酸化膜20を除去するた
めのマスクを形成することなく、スルー酸化膜20の除
去が可能なため、トランジスタ製造の際のTAT削減に
も役立つ。
【0088】本発明の第1実施形態に係る半導体装置の
製造方法は、上記の説明に限定されない。例えば、第1
実施形態として、ゲート酸化膜の膜厚の厚いpチャネル
MOSトランジスタとゲート酸化膜の膜厚の薄いnチャ
ネルMOSトランジスタを形成する方法について説明し
たが、ゲート酸化膜の膜厚の異なる同じnチャネルMO
SトランジスタもしくはpチャネルMOSトランジスタ
を形成することもできる。かかる場合には、ゲート電極
形成後のソース・ドレイン拡散層を形成するためのイオ
ン注入を同時に行うこともできる。また、第1実施形態
では、ゲート絶縁膜として、酸化膜を用いたが、それ以
外にも、窒化酸化膜、窒化膜、高誘電体絶縁膜などを用
いてもよい。また、第1実施形態では、ゲート絶縁膜の
膜厚が異なるnチャネルMOSトランジスタ、pチャネ
ルMOSトランジスタの製造方法について説明したが、
これに限らず、例えばフローティングゲート構造あるい
はMONOS構造などの、EEPROM等のゲート絶縁
膜を有するものであれば何にでも適用することができ
る。また、膜厚の異なるゲート絶縁膜を各トランジスタ
の特性等に応じて形成することができればよいので、本
説明に具体例としてあげたゲート絶縁膜の膜厚に限られ
るわけでない。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で、種々の変更が可能である。
【0089】第2実施形態 本発明の第2実施形態は、第1実施形態に係る半導体装
置の製造方法を用いて、第2領域の薄いゲート酸化膜の
トランジスタで、論理回路用トランジスタを形成し、第
1領域の厚いゲート酸化膜のトランジスタで、入出力ト
ランジスタを形成するMPU(Micro Processing Unit)
、DSP(Digital Signal Processor)およびシステム
LSI等の集積回路である。
【0090】半導体集積回路の中には、低電圧や低消費
電力で動作する論理回路用トランジスタと、集積回路の
外部と信号のやりとりを行い、大電流が流れても壊れな
いような入出力トランジスタから形成されるものがあ
る。通常、入出力トランジスタは、論理回路用トランジ
スタより、半導体基板中の不純物濃度を大きくしたり、
ゲート酸化膜の膜厚を厚くし、論理トランジスタよりも
閾値が高くなるように設定される。第1実施形態に係る
半導体装置の製造方法を用いて、ゲート酸化膜の作り分
けを行うことにより、同一の不純物分布形成条件で、ゲ
ート酸化膜の作り分けの有無にかかわらず、同一の閾値
がえられる上記の集積回路を製造することができ、製造
期間の短縮を実現することもできる。
【0091】第3実施形態 本発明の第3実施形態に係る半導体装置の製造方法によ
り製造した、薄いゲート絶縁膜を有するCMOSトラン
ジスタと厚いゲート絶縁膜を有する例えばDRAMやI
/O用のトランジスタの断面図を図8に示す。例えば、
LOCOS法により形成された図示しない素子分離絶縁
膜により、活性領域として第1領域(DRAMまたはI
/O用トランジスタ形成領域)、第2領域(nチャネル
MOSトランジスタ形成領域)および第3領域(pチャ
ネルMOSトランジスタ形成領域)に区分された領域を
有する、例えばp型半導体基板10がある。p型半導体
基板10の第3領域において、nウェル11が形成され
ている。第1領域において、半導体基板10に第1ゲー
ト絶縁膜21aが形成されており、第2領域および第3
領域において、半導体基板10に第2ゲート絶縁膜22
aおよび第3ゲート絶縁膜23aがそれぞれ形成されて
いる。第1領域、第2領域および第3領域のゲート絶縁
膜にはその上層に例えば、ポリシリコンからなるゲ−ト
電極30aがそれぞれ形成されている。第1領域、第2
領域および第3領域において、ゲート電極30aの両側
部の半導体基板10中には、導電性不純物を含有するソ
ース・ドレイン拡散層12、13および14がそれぞれ
形成されている。
【0092】上記の第3実施形態に係る半導体装置の製
造方法について説明する。まず、図9(a)に示すよう
に、例えばp型シリコン半導体基板10上に、例えば、
LOCOS法により図示しない素子分離絶縁膜を形成
し、活性領域として、第1領域、第2領域および第3領
域を形成する。各領域は、不図示の素子分離絶縁膜によ
り分離されている。
【0093】次に、図9(b)に示すように、例えば熱
酸化法により、p型シリコン半導体基板10にイオン注
入時のダメージを防止するスルー酸化膜20(ダメージ
防止膜)を形成する。このときの、スルー酸化膜20の
膜厚としては、例えば8nmから10nm程度である。
なお、場合によってはレジスト等を用い、あらかじめ数
種類のイオン注入をしておいてもよい。
【0094】次に、図9(c)に示すように、スルー酸
化膜20の上層に、第1領域を開口するパターンのレジ
スト膜R1(第1マスク層)をフォトリソグラフィー工
程により形成する。
【0095】次に、図10(a)に示すように、レジス
ト膜R1をマスクとして、スルー酸化膜20を通過させ
て、第1領域のシリコン半導体基板10中に、Bなどの
閾値調整用の導電性不純物I1をイオン注入する。
【0096】次に、図10(b)に示すように、レジス
ト膜R1をマスクとして、例えばウェットエッチングに
より、第1領域のスルー酸化膜20を除去する。
【0097】次に、10(c)に示すように、例えば有
機溶剤を用いて、レジスト膜R1を除去する。
【0098】次に、図11(a)に示すように、例えば
熱酸化法により、第1領域において、シリコン半導体基
板10に第1ゲート酸化膜(第1ゲート絶縁膜)21を
形成する。このときの、第1ゲート酸化膜21の膜厚
は、例えば、2nmから3nm程度である。
【0099】次に、図11(b)に示すように、第1領
域の第1ゲート酸化膜21および第3領域のスルー酸化
膜20の上層に第2領域を開口するパターンのレジスト
膜R2(第2マスク層)をフォトリソグラフィー工程に
より形成する。
【0100】次に、図11(c)に示すように、レジス
ト膜R2をマスクとして、スルー酸化膜20を通過させ
て、第2領域の半導体基板10中に、Bなどの閾値調整
用の導電性不純物I2をイオン注入する。
【0101】次に、図12(a)に示すように、レジス
ト膜R2をマスクとして、例えばウェットエッチングに
より、第2領域のスルー酸化膜20を除去する。
【0102】次に、図12(b)に示すように、例えば
有機溶剤を用いて、レジスト膜R2を除去する。
【0103】次に、図12(c)に示すように、第1領
域の第1ゲート酸化膜21および第2領域の半導体基板
10の上層に、第3領域を開口するパターンのレジスト
膜R3(第3マスク層)をフォトリソグラフィー工程に
より形成する。
【0104】次に、図13(a)に示すように、レジス
ト膜R3をマスクとして、スルー酸化膜20を通過させ
て、第3領域の半導体基板10中に、As、Pなどの導
電性不純物I3をイオン注入し、nウェル11を形成す
る。
【0105】次に、図13(b)に示すように、レジス
ト膜R3をマスクとして、例えばウェットエッチングに
より、第3領域のスルー酸化膜20を除去する。
【0106】次に、図13(c)に示すように、例えば
有機溶剤を用いて、レジスト膜R3を除去する。
【0107】次に、図14(a)に示すように、例えば
熱酸化法により、第2領域および第3領域において、シ
リコン半導体基板10に第2ゲート酸化膜(第2ゲート
絶縁膜)22および第3ゲート酸化膜(第3ゲート絶縁
膜)23をそれぞれ形成し、同時に第1領域において、
第1ゲート酸化膜21の膜厚を厚膜化する。このとき
の、第2ゲート酸化膜22および第3ゲート酸化膜23
の膜厚としては、例えば2nmから3nm程度であり、
厚膜化した第1ゲート酸化膜21の膜厚としては、例え
ば5nmから6nm程度である。
【0108】次に、図14(b)に示すように、例えば
CVD法により、第1領域、第2領域および第3領域に
おける第1ゲート酸化膜21、第2ゲート酸化膜22お
よび第3ゲート酸化膜23の上層を被覆して、全面に例
えばポリシリコンを堆積させ、ゲ−ト電極用層30を形
成し、その上層に、ゲ−ト電極パターンを有するレジス
ト膜R4をフォトリソグラフィー工程により形成する。
【0109】次に、図14(c)に示すように、例えば
RIE(反応性イオンエッチング)などの異方性エッチ
ングを施して、ゲート絶縁膜21a、22a、23aお
よびゲ−ト電極30aをパターニング加工した後、レジ
スト膜R4を除去する。
【0110】次に、図15(a)に示すように、半導体
基板10およびゲート電極30aの上層に、第1領域を
開口するパターンのレジスト膜R5を、フォトリソグラ
フィー工程により形成する。
【0111】次に、図15(b)に示すように、レジス
ト膜R5をマスクとして、第1領域のp型半導体基板1
0中に、As、Pなどの導電性不純物I4をイオン注入
して、ソース・ドレイン拡散層12を形成する。
【0112】次に、図15(c)に示すように、例えば
有機溶剤を用いて、レジスト膜R5を除去する。
【0113】次に、図16(a)に示すように、半導体
基板10およびゲート電極30aの上層に、第3領域を
開口するパターンのレジスト膜R6を、フォトリソグラ
フィー工程により形成する。
【0114】次に、図16(b)に示すように、レジス
ト膜R6をマスクとして、第3領域のp型半導体基板1
0のnウェル11中に、Bなどの導電性不純物I5をイ
オン注入して、ソース・ドレイン拡散層13を形成す
る。
【0115】次に、図16(c)に示すように、例えば
有機溶剤を用いて、レジスト膜R6を除去する。
【0116】次に、図17(a)に示すように、半導体
基板10およびゲート電極30aの上層に、第2領域を
開口するパターンのレジスト膜R7を、フォトリソグラ
フィー工程により形成する。
【0117】次に、図17(b)に示すように、レジス
ト膜R7をマスクとして、第2領域のp型半導体基板1
0中に、As、Pなどの導電性不純物I6をイオン注入
して、ソース・ドレイン拡散層14を形成する。
【0118】次に、例えば有機溶剤を用いて、レジスト
膜R7を除去し、図8に示す半導体装置に至る。
【0119】上記の本発明の第3実施形態に係る半導体
装置の製造方法によれば、第2領域および第3領域にお
ける半導体基板10に形成された膜厚の薄い第2ゲート
酸化膜22aおよび第3ゲート酸化膜23aは、イオン
注入後のスルー酸化膜20の除去、ゲート酸化膜22お
よび23の形成工程を1度しか経ないため、ゲート酸化
膜22および23の形成時における半導体基板10中の
導電性不純物I2およびI3のゲート酸化膜22および
23への拡散が少ないことから、ゲート酸化膜の膜厚を
作り分けずにイオン注入後にゲート酸化膜を形成するト
ランジスタと同じ不純物条件を用いることができる。
【0120】また、レジスト膜R1をマスクとして、第
1領域の半導体基板10中への導電性不純物I1のイオ
ン注入および第1領域のスルー酸化膜20の除去を行う
ことから、レジスト膜R1を除去した後には、第2領域
および第3領域には、スルー酸化膜20が残るので、そ
の後の第2領域および第3領域の半導体基板10中へ
の、閾値調整用イオン注入I2およびウェル形成用イオ
ン注入I3のときに、このスルー酸化膜20を使用する
ことができることから、半導体基板10の表面へのダメ
ージを抑制でき、電界効果MOSトランジスタのゲート
酸化膜の信頼性を保つことが可能となる。
【0121】さらに、レジスト膜R1、レジスト膜R2
もしくはレジスト膜R3をマスクとして、スルー酸化膜
20を通過させて第1領域、第2領域もしくは第3領域
の半導体基板10中にそれぞれ導電性不純物I1、I2
もしくはI3をイオン注入し、第1領域、第2領域もし
くは第3領域のスルー酸化膜20をそれぞれ除去するこ
とから、新たにスルー酸化膜20を除去するためのマス
クを形成することなく、スルー酸化膜20の除去が可能
なため、トランジスタ製造の際のTAT削減にも役立
つ。
【0122】本発明の第3実施形態に係る半導体装置の
製造方法は、上記の説明に限定されない。例えば、第3
実施形態として、CMOSトランジスタのnMOSトラ
ンジスタとpMOSトランジスタのゲート酸化膜の膜厚
を同一のものとしたが、ゲート酸化膜の膜厚の異なるn
MOSトランジスタとpMOSトランジスタにしてもよ
い。この場合には、第2領域および第3領域のゲート酸
化膜を同時に形成せずに、例えば第2領域のゲート酸化
膜を先に形成し、第3領域のゲート酸化膜の形成の際に
厚膜化することで、ゲート酸化膜の膜厚の異なるnMO
SトランジスタとpMOSトランジスタを製造すること
ができる。また、第3実施形態では、ゲート絶縁膜とし
て、酸化膜を用いたが、それ以外にも、窒化酸化膜、窒
化膜、高誘電体絶縁膜などを用いてもよい。また、第3
実施形態では、ゲート絶縁膜の膜厚が異なるCMOSト
ランジスタ、およびDRAMもしくはI/O用トランジ
スタの製造方法について説明したが、これに限らず、例
えばフローティングゲート構造あるいはMONOS構造
などのEEPROM等の、ゲート絶縁膜を有するもので
あれば何にでも適用することができる。また、膜厚の異
なるゲート絶縁膜を各トランジスタの特性等に応じて形
成することができればよいので、本説明に具体例として
あげたゲート絶縁膜の膜厚に限られるわけでない。その
他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可
能である。
【0123】第4実施形態 本発明の第4実施形態は、第3実施形態に係る半導体装
置の製造方法を用いることにより、薄いゲート酸化膜の
トランジスタで、高速で動作する論理回路用CMOSト
ランジスタを形成し、厚いゲート酸化膜のトランジスタ
で、DRAMもしくはI/O用トランジスタを形成する
MPU、DSPおよびシステムLSI等の集積回路であ
る。
【0124】近年、システムLSIとよばれる半導体チ
ップには、薄いゲート酸化膜をもち高速で動作する論理
回路用CMOSトランジスタと、DRAMメモリ用のゲ
ート酸化膜の膜厚の厚いトランジスタからなるものがあ
る。第3実施形態に係る半導体装置の製造方法を用いる
ことにより、ゲート酸化膜の作り分けの有無にかかわら
ず、同一の不純物形成条件で、同一の閾値を有するMP
U、DSPおよびシステムLSIなどの集積回路を製造
でき、製造期間の短縮を図ることができる。
【0125】第5実施形態 本発明の第5実施形態に係る半導体装置の製造方法によ
り製造した、薄いゲート絶縁膜を有するCMOSトラン
ジスタ、厚いゲート絶縁膜を有する例えばDRAM用ト
ランジスタおよび最も厚いゲート絶縁膜を有する例えば
I/O用のトランジスタを半導体基板上に有する半導体
装置の断面図を図18に示す。
【0126】例えば、LOCOS法により形成された図
示しない素子分離絶縁膜により、活性領域として第1領
域(I/O用トランジスタ形成領域)、第2領域(nチ
ャネルMOSトランジスタ形成領域)、第3領域(pチ
ャネルMOSトランジスタ形成領域)および第4領域
(DRAM形成領域)に区分された領域を有する、例え
ばp型半導体基板がある。p型半導体基板10の第3領
域において、nウェル11が形成されている。第1領域
において、半導体基板10に第1ゲート絶縁膜21aが
形成されており、第2領域、第3領域および第4領域に
おいて、半導体基板10に第2ゲート絶縁膜22a、第
3ゲート絶縁膜23aおよび第4ゲート絶縁膜24aが
それぞれ形成されている。第1領域、第2領域、第3領
域および第4領域のゲート絶縁膜にはその上層に例え
ば、ポリシリコンからなるゲ−ト電極30aがそれぞれ
形成されている。第1領域、第2領域、第3領域および
第4領域において、ゲート電極30aの両側部の半導体
基板10中には、導電性不純物を含有するソース・ドレ
イン拡散層12、15、14、13がそれぞれ形成され
ている。
【0127】上記の半導体装置の製造方法について説明
する。まず、図19(a)に示すように、例えばp型シ
リコン半導体基板10上に、例えば、LOCOS法によ
り図示しない素子分離絶縁膜を形成し、活性領域とし
て、第1領域、第2領域、第3領域および第4領域を形
成する。各領域は、不図示の素子分離絶縁膜により、分
離されている。
【0128】次に、図19(b)に示すように、例えば
熱酸化法により、半導体基板10にイオン注入時のダメ
ージを防止するスルー酸化膜20(ダメージ防止膜)を
形成する。このときの、スルー酸化膜20の膜厚として
は、例えば8nmから10nmである。なお、場合によ
ってはレジスト等を用い、あらかじめ数種類のイオン注
入をしておいてもよい。
【0129】次に、図20(a)に示すように、スルー
酸化膜20の上層に、第1領域を開口するパターンのレ
ジスト膜R1(第1マスク層)をフォトリソグラフィー
工程により形成する。
【0130】次に、図20(b)に示すように、レジス
ト膜R1をマスクとして、スルー酸化膜20を通過させ
て、第1領域の半導体基板10中に、Bなどの閾値調整
用の導電性不純物I1をイオン注入する。
【0131】次に、図21(a)に示すように、レジス
ト膜R1をマスクとして、例えばウェットエッチングに
より第1領域のスルー酸化膜20を除去する。
【0132】次に、21(b)に示すように、例えば有
機溶剤を用いて、レジスト膜R1を除去する。
【0133】次に、図22(a)に示すように、例えば
熱酸化法により、第1領域において、シリコン半導体基
板10に第1ゲート酸化膜21(第1ゲート絶縁膜)を
形成する。このときの、第1ゲート酸化膜21の膜厚と
しては、例えば1nmから2nm程度である。
【0134】次に、図22(b)に示すように、第1領
域の第1ゲート酸化膜21、第2領域および第3領域の
スルー酸化膜20の上層に、第4領域を開口するパター
ンのレジスト膜R4(第4マスク層)を、フォトリソグ
ラフィー工程により形成する。
【0135】次に、図23(a)に示すように、レジス
ト膜R4をマスクとして、スルー酸化膜20を通過させ
て、第4領域のp型シリコン半導体基板10中に、Bな
どの閾値調整用の導電性不純物I4をイオン注入する。
【0136】次に、図23(b)に示すように、レジス
ト膜R4をマスクとして、例えばウェットエッチングに
より、第4領域のスルー酸化膜20を除去する。
【0137】次に、図24(a)に示すように、例えば
有機溶剤を用いて、レジスト膜R4を除去する。
【0138】次に、図24(b)に示すように、例えば
熱酸化法により、第4領域において、シリコン半導体基
板10に第4ゲート酸化膜24(第4ゲート絶縁膜)を
形成し、第1領域の第1ゲート酸化膜21の膜厚を厚膜
化する。このときの、第4ゲート酸化膜24の膜厚とし
ては、例えば2nmから3nm程度であり、厚膜化した
第1ゲート酸化膜21の膜厚としては、例えば、4nm
程度である。
【0139】次に、図25(a)に示すように、第1領
域の第1ゲート酸化膜21、第4領域の第4ゲート酸化
膜24および第3領域のスルー酸化膜20の上層に、第
2領域を開口するパターンのレジスト膜R2(第2マス
ク層)を、フォトリソグラフィー工程により形成する。
【0140】次に、図25(b)に示すように、レジス
ト膜R2をマスクとして、スルー酸化膜20を通過させ
て、第2領域のp型シリコン半導体基板10中に、Bな
どの閾値調整用の導電性不純物I2をイオン注入する。
【0141】次に、図26(a)に示すように、レジス
ト膜R2をマスクとして、例えばウェットエッチングに
より、第2領域のスルー酸化膜20を除去する。
【0142】次に、図26(b)に示すように、例えば
有機溶剤を用いて、レジスト膜R2を除去する。
【0143】次に、図27(a)に示すように、第1領
域の第1ゲート酸化膜21、第4領域の第4ゲート酸化
膜24および第2領域のシリコン半導体基板10の上層
に、第3領域を開口するパターンのレジスト膜R3(第
3マスク層)を、フォトリソグラフィー工程により形成
する。
【0144】次に、図27(b)に示すように、レジス
ト膜R3をマスクとして、スルー酸化膜20を通過させ
て、第2領域のp型シリコン半導体基板10中に、A
s、Pなどの導電性不純物I3をイオン注入し、nウェ
ル11を形成する。
【0145】次に、図28(a)に示すように、レジス
ト膜R3をマスクとして、例えばウェットエッチングに
より、第3領域のスルー酸化膜20を除去する。
【0146】次に、図28(b)に示すように、例えば
有機溶剤を用いて、レジスト膜R3を除去する。
【0147】次に、図29(a)に示すように、例えば
熱酸化法により、第2領域および第3領域において、シ
リコン半導体基板10に第2ゲート酸化膜22(第2ゲ
ート絶縁膜)および第3ゲート酸化膜23(第3ゲート
絶縁膜)をそれぞれ形成し、同時に第1領域および第4
領域において、第1ゲート酸化膜21および第4ゲート
酸化膜24の膜厚をそれぞれ厚膜化する。このときの、
第2ゲート酸化膜22および第3ゲート酸化膜23の膜
厚としては、例えば2nmから3nm程度であり、厚膜
化した第1ゲート酸化膜21の膜厚としては、例えば6
nm程度であり、厚膜化した第4ゲート酸化膜24の膜
厚としては、例えば5nm程度である。
【0148】次に、図29(b)に示すように、例えば
CVD法により、第1ゲート酸化膜21、第2ゲート酸
化膜22、第3ゲート酸化膜23および第4ゲート酸化
膜24の上層を被覆して、全面に例えばポリシリコンを
堆積させ、ゲ−ト電極用層30を形成し、その上層に、
ゲ−ト電極パターンを有するレジスト膜R5をフォトリ
ソグラフィー工程により形成する。
【0149】次に、図30(a)に示すように、例えば
RIE(反応性イオンエッチング)などの異方性エッチ
ングを施して、ゲート酸化膜21a、22a、23a、
24aおよびゲ−ト電極30aをパターニング加工した
後、レジスト膜R5を除去する。
【0150】次に、図30(b)に示すように、半導体
基板10およびゲート電極30aの上層に、第1領域を
開口するパターンのレジスト膜R6を、フォトリソグラ
フィー工程により形成する。
【0151】次に、図31(a)に示すように、レジス
ト膜R6をマスクとして、第1領域のp型半導体基板1
0中に、As、Pなどの導電性不純物I5をイオン注入
して、ソース・ドレイン拡散層12を形成する。
【0152】次に、図31(b)に示すように、例えば
有機溶剤を用いて、レジスト膜R6を除去する。
【0153】次に、図32(a)に示すように、半導体
基板10およびゲート電極30aの上層に、第4領域を
開口するパターンのレジスト膜R7を、フォトリソグラ
フィー工程により形成する。
【0154】次に、図32(b)に示すように、レジス
ト膜R7をマスクとして、第4領域のp型半導体基板1
0中に、As、Pなどの導電性不純物I6をイオン注入
して、ソース・ドレイン拡散層13を形成する。
【0155】次に、図33(a)に示すように、例えば
有機溶剤を用いて、レジスト膜R7を除去する。
【0156】次に、図33(b)に示すように、半導体
基板10およびゲート電極30aの上層に、第3領域を
開口するパターンのレジスト膜R8を、フォトリソグラ
フィー工程により形成する。
【0157】次に、図34(a)に示すように、レジス
ト膜R8をマスクとして、第3領域のp型半導体基板1
0のnウェル11中に、Bなどの導電性不純物I7をイ
オン注入して、ソース・ドレイン拡散層14を形成す
る。
【0158】次に、図34(b)に示すように、例えば
有機溶剤を用いて、レジスト膜R8を除去する。
【0159】次に、図35(a)に示すように、半導体
基板10およびゲート電極30aの上層に、第2領域を
開口するパターンのレジスト膜R9を、フォトリソグラ
フィー工程により形成する。
【0160】次に、図35(b)に示すように、レジス
ト膜R9をマスクとして、第2領域のp型半導体基板1
0中に、As、Pなどの導電性不純物I8をイオン注入
して、ソース・ドレイン拡散層15を形成する。
【0161】次に、例えば有機溶剤を用いて、レジスト
膜R9を除去し、図18に示す半導体装置に至る。
【0162】上記の本発明の第5実施形態に係る半導体
装置の製造方法によれば、第2領域および第3領域にお
ける半導体基板10に形成された膜厚の薄い第2ゲート
酸化膜22aおよび第3ゲート酸化膜23aは、イオン
注入後のスルー酸化膜20の除去、ゲート酸化膜22お
よび23の形成工程を1度しか経ないため、ゲート酸化
膜22および23の形成時における半導体基板10中の
導電性不純物I2およびI3のゲート酸化膜22および
23への拡散が少ないため、ゲート酸化膜の膜厚を作り
分けずにイオン注入後にゲート酸化膜を形成するトラン
ジスタと同じ不純物条件を用いることができる。
【0163】また、レジスト膜R1をマスクとして、第
1領域の半導体基板10中への導電性不純物I1のイオ
ン注入および第1領域のスルー酸化膜20の除去を行う
ことから、レジスト膜R1を除去した後には、第2領
域、第4領域および第3領域には、スルー酸化膜20が
残るので、その後の第2領域、第4領域および第3領域
の半導体基板10中への、閾値調整用イオン注入I2、
I4およびウェル形成用イオン注入I3のときに、この
スルー酸化膜20を使用することができることから、半
導体基板10の表面へのダメージを抑制でき、電界効果
MOSトランジスタのゲート酸化膜の信頼性を保つこと
が可能となる。
【0164】さらに、レジスト膜R1、レジスト膜R
2、レジスト膜R3もしくはレジスト膜R4をマスクと
して、スルー酸化膜20を通過させて第1領域、第2領
域、第3領域もしくは第4領域の半導体基板10中に、
それぞれ導電性不純物I1、I2、I3もしくはI4を
イオン注入し、第1領域、第2領域、第3領域および第
4領域のスルー酸化膜20をそれぞれ除去することか
ら、新たにスルー酸化膜20を除去するためのマスクを
形成することなく、スルー酸化膜20の除去が可能なた
め、トランジスタ製造の際のTAT削減にも役立つ。
【0165】本発明の第5実施形態に係る半導体装置の
製造方法は、上記の説明に限定されない。例えば、第5
実施形態として、CMOSトランジスタのnMOSトラ
ンジスタとpMOSトランジスタのゲート酸化膜の膜厚
を同一のものとしたが、ゲート酸化膜の膜厚の異なるn
MOSトランジスタとpMOSトランジスタにしてもよ
い。この場合には、第2領域および第3領域のゲート酸
化膜を同時に形成せずに、第2領域のゲート酸化膜を先
に形成し、第3領域のゲート酸化膜を形成する際に、第
2領域のゲート酸化膜を厚膜化することでゲート酸化膜
の膜厚の異なるnMOSトランジスタとpMOSトラン
ジスタを製造することができる。また、第5実施形態で
は、ゲート絶縁膜として、酸化膜を用いたが、それ以外
にも、窒化酸化膜、窒化膜、高誘電体絶縁膜などを用い
てもよい。また、第5実施形態では、ゲート絶縁膜の膜
厚が異なるCMOSトランジスタ、DRAMおよびI/
Oトランジスタの製造方法について説明したが、これに
限らず、例えばフローティングゲート構造あるいはMO
NOS構造などの、EEPROM等のゲート絶縁膜を有
するものであれば何にでも適用することができる。ま
た、膜厚の異なるゲート絶縁膜を各トランジスタの特性
等に応じて形成することができればよいので、本説明に
具体例としてあげたゲート絶縁膜の膜厚に限られるわけ
でない。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種
々の変更が可能である。
【0166】第6実施形態 本発明の第6実施形態は、第5実施形態に係る半導体装
置の製造方法を用いて、薄いゲート酸化膜をもち高速で
動作する論理回路用CMOSトランジスタと、DRAM
メモリ用のゲート酸化膜の膜厚の厚いトランジスタ、お
よびゲート酸化膜の膜厚の厚いI/Oトランジスタを形
成するMPU、DSP、システムLSIなどの集積回路
である。
【0167】近年、システムLSIとよばれる半導体チ
ップには、薄いゲート酸化膜をもち高速で動作する論理
回路用CMOSトランジスタと、DRAMメモリ用のゲ
ート酸化膜の膜厚の厚いトランジスタ、およびゲート酸
化膜の膜厚の厚いI/Oトランジスタなるものがある。
第5実施形態に係る半導体装置の製造方法を用いること
により、同一の不純物分布形成条件で、ゲート酸化膜の
作り分けの有無にかかわらず、同一の閾値を有するMP
U、DSPおよびシステムLSIなどの集積回路を製造
することができ、製造期間の短縮を実現することができ
る。
【0168】第7実施形態 本発明の第7実施形態に係る半導体装置の製造方法は、
薄いゲート絶縁膜を有するCMOSトランジスタと、厚
いゲート絶縁膜を有する例えばDRAMもしくはI/O
用のトランジスタを有する半導体装置の第3実施形態と
は異なる製造方法である。第3実施形態に係る半導体装
置の製造方法では、スルー酸化膜(ダメージ防止膜)を
除去するためだけのレジストマスクを使用せず、常に半
導体基板へのイオン注入用マスクおよびスルー酸化膜の
除去のためのマスクとして同一のレジストを用いてい
た。しかし、第7実施形態に係る製造方法では、スルー
酸化膜(ダメージ防止膜)を除去するためだけのレジス
トマスクと、半導体基板へのイオン注入用およびスルー
酸化膜の除去の両方ためのレジストマスクを併用するも
のである。なお、第7実施形態に係る製造方法により製
造した半導体装置は、第3実施形態に係るものと同じた
め(図8)説明は省略する。
【0169】上記の第7実施形態に係る半導体装置の製
造方法について説明する。まず、図36(a)に示すよ
うに、例えばp型シリコン半導体基板10上に、例え
ば、LOCOS法により図示しない素子分離絶縁膜を形
成し、活性領域として、第1領域、第2領域および第3
領域を形成する。各領域は不図示の素子分離絶縁膜によ
り、分離されている。
【0170】次に、図36(b)に示すように、例えば
熱酸化法により、p型シリコン半導体基板10にイオン
注入時のダメージを防止するスルー酸化膜20(ダメー
ジ防止膜)を形成する。このときの、スルー酸化膜20
の膜厚としては、例えば8nmから10nm程度であ
る。なお、場合によってはレジスト等を用い、あらかじ
め数種類のイオン注入をしておいてもよい。
【0171】次に、図36(c)に示すように、スルー
酸化膜20の上層に、第1領域を開口するパターンのレ
ジスト膜R1(第1マスク層)を、フォトリソグラフィ
ー工程により形成する。
【0172】次に、図37(a)に示すように、レジス
ト膜R1をマスクとして、スルー酸化膜20を通過させ
て、第1領域の半導体基板10中に、Bなどの閾値調整
用の導電性不純物I1をイオン注入する。
【0173】次に、図37(b)に示すように、レジス
ト膜R1をマスクとして、例えばウェットエッチングに
より、第1領域のスルー酸化膜20を除去する。
【0174】次に、37(c)に示すように、例えば有
機溶剤を用いて、レジスト膜R1を除去する。
【0175】次に、図38(a)に示すように、例えば
熱酸化法により、第1領域において、シリコン半導体基
板10に第1ゲート酸化膜21(第1ゲート絶縁膜)を
形成する。このときの、第1ゲート酸化膜21の膜厚
は、例えば、2nmから3nm程度である。
【0176】次に、図38(b)に示すように、第1領
域の第1ゲート酸化膜21および第3領域のスルー酸化
膜20の上層に、第2領域を開口するパターンのレジス
ト膜R2(第2マスク層)を、フォトリソグラフィー工
程により形成する。
【0177】次に、図38(c)に示すように、レジス
ト膜R2をマスクとして、スルー酸化膜20を通過させ
て、第2領域のp型シリコン半導体基板10中に、Bな
どの閾値調整用の導電性不純物I2をイオン注入する。
【0178】次に、39(a)に示すように、例えば有
機溶剤などを用いて、レジスト膜R2を除去する。
【0179】次に、図39(b)に示すように、第1領
域の第1ゲート酸化膜21および第2領域のスルー酸化
膜20の上層に、第3領域を開口するパターンのレジス
ト膜R3(第3マスク層)を、フォトリソグラフィー工
程により形成する。
【0180】次に、図39(c)に示すように、レジス
ト膜R3をマスクとして、スルー酸化膜20を通過させ
て、第3領域のp型シリコン半導体基板10中に、A
s、Pなどの導電性不純物I3をイオン注入し、nウェ
ル11を形成する。
【0181】次に、図40(a)に示すように、例えば
有機溶剤を用いて、レジスト膜R3を除去する。
【0182】次に、図40(b)に示すように、第1領
域の第1ゲート酸化膜21の上層に、第2領域および第
3領域を開口するパターンのレジスト膜R4(第4マス
ク層)を、フォトリソグラフィー工程により形成する。
【0183】次に、図40(c)に示すように、レジス
ト膜R4をマスクとして、例えばウェットエッチングに
より第2領域および第3領域のスルー酸化膜20を除去
する。
【0184】次に、図41(a)に示すように、例えば
有機溶剤を用いて、レジスト膜R4を除去する。
【0185】次に、図41(b)に示すように、例えば
熱酸化法により、第2領域および第3領域において、シ
リコン半導体基板10に第2ゲート酸化膜22(第2ゲ
ート絶縁膜)および第3ゲート酸化膜23(第3ゲート
絶縁膜)を形成し、同時に第1領域において、第1ゲー
ト酸化膜21の膜厚を厚膜化する。このときの、第2ゲ
ート酸化膜22および第3ゲート酸化膜23の膜厚とし
ては、例えば2nmから3nm程度であり、厚膜化した
第1ゲート酸化膜21の膜厚としては、例えば5nmか
ら6nm程度である。
【0186】次に、第3実施形態に係る半導体装置の製
造方法と同様に、図14(b)から図17までの工程を
行うことにより、図8に示す半導体装置に至る。
【0187】上記の本発明の第7実施形態に係る半導体
装置の製造方法によれば、第2領域および第3領域にお
ける半導体基板10に形成された、膜厚の薄い第2ゲー
ト酸化膜22aおよび第3ゲート酸化膜23aは、イオ
ン注入後のスルー酸化膜20の除去およびゲート酸化膜
22および23の形成工程を、1度しか経ないため、第
2ゲート酸化膜22および第3ゲート酸化膜23の形成
時における、半導体基板10中の導電性不純物I2およ
びI3の、ゲート酸化膜22および23への拡散が少な
いことから、ゲート酸化膜の膜厚を作り分けずにイオン
注入後にゲート酸化膜を形成するトランジスタと同じ不
純物条件を用いることができる。
【0188】また、レジスト膜R1をマスクとして、第
1領域の半導体基板10中への、導電性不純物I1のイ
オン注入、および第1領域のスルー酸化膜20の除去を
行うことから、レジスト膜R1を除去した後には、第2
領域および第3領域には、スルー酸化膜20が残るの
で、その後の第2領域および第3領域の半導体基板10
中への、閾値調整用イオン注入I2およびウェル形成用
イオン注入I3のときに、このスルー酸化膜20を使用
することができることから、半導体基板10の表面への
ダメージを抑制でき、電界効果MOSトランジスタのゲ
ート酸化膜の信頼性を保つことが可能となる。
【0189】さらに、第3実施形態に係る半導体装置の
製造方法とは異なり、第2領域および第3領域のスルー
酸化膜20を除去するためにのみ使用するレジスト膜R
4が必要であるが、第2領域および第3領域のスルー酸
化膜20を、当該レジスト膜R4により、1度に除去す
るため、従来の別々にスルー酸化膜20を除去するため
にのみ使用するレジスト膜を形成するのに比べて、トラ
ンジスタ製造の際のTAT削減になる。
【0190】本発明の第7実施形態に係る半導体装置の
製造方法は、上記の説明に限定されない。第7実施形態
では、ゲート絶縁膜として、酸化膜を用いたが、それ以
外にも、窒化酸化膜、窒化膜、高誘電体絶縁膜などを用
いてもよい。また、第7実施形態では、ゲート絶縁膜の
膜厚が異なるCMOSトランジスタおよびDRAMの製
造方法について説明したが、これに限らず、例えばフロ
ーティングゲート構造あるいはMONOS構造などの、
EEPROM等のゲート絶縁膜を有するものであれば何
にでも適用することができる。また、膜厚の異なるゲー
ト絶縁膜を各トランジスタの特性等に応じて形成するこ
とができればよいので、本説明に具体例としてあげたゲ
ート絶縁膜の膜厚に限られるわけでない。その他、本発
明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能であ
る。
【0191】第8実施形態 本発明の第8実施形態は、第7実施形態に係る半導体装
置の製造方法を用いることにより、薄いゲート酸化膜の
トランジスタで、高速で動作する論理回路用CMOSト
ランジスタを形成し、厚いゲート酸化膜のトランジスタ
で、DRAMもしくはI/O用トランジスタを形成する
MPU、DSPおよびシステムLSI等の集積回路であ
る。
【0192】近年、システムLSIとよばれる半導体チ
ップには、薄いゲート酸化膜をもち高速で動作する論理
回路用CMOSトランジスタと、DRAMメモリ用のゲ
ート酸化膜の膜厚の厚いトランジスタからなるものがあ
る。第7実施形態に係る半導体装置の製造方法を用いる
ことにより、ゲート酸化膜の作り分けの有無にかかわら
ず、同一の不純物形成条件で、同一の閾値を有するMP
U、DSPおよびシステムLSIなどの集積回路を製造
でき、製造期間の短縮を図ることができる。
【0193】第9実施形態 本発明の第9実施形態は、薄いゲート酸化膜を有するC
MOSトランジスタ、厚いゲート酸化膜を有する例えば
DRAM用トランジスタ、および最も厚い酸化膜を有す
る例えばI/O用トランジスタを、半導体基板上に有す
る半導体装置の、第5実施形態に係る製造方法とは異な
る製造方法である。第5実施形態に係る半導体装置の製
造方法では、スルー酸化膜(ダメージ防止膜)を除去す
るためだけのレジストマスクを使用せず、常に半導体基
板へのイオン注入用マスク、およびスルー酸化膜の除去
のためのマスクとして、同一のレジストを用いていた。
しかし、第9実施形態に係る製造方法では、スルー酸化
膜(ダメージ防止膜)を除去するためだけのレジストマ
スクと、半導体基板へのイオン注入用およびスルー酸化
膜の除去の両方ためのレジストマスクを併用するもので
ある。なお、第9実施形態に係る製造方法により製造し
た半導体装置は、第5実施形態に係るものと同じため
(図18)説明は省略する。
【0194】上記の第9実施形態に係る半導体装置の製
造方法について説明する。まず、図42(a)に示すよ
うに、例えばp型シリコン半導体基板10上に、例え
ば、LOCOS法により図示しない素子分離絶縁膜を形
成し、活性領域として、第1領域、第2領域、第3領域
および第4領域を形成する。各領域は、不図示の素子分
離絶縁膜により、分離されている。
【0195】次に、図42(b)に示すように、例えば
熱酸化法により、p型シリコン半導体基板10に、イオ
ン注入時のダメージを防止するスルー酸化膜20(ダメ
ージ防止膜)を形成する。このときの、スルー酸化膜2
0の膜厚としては、例えば8nmから10nmである。
なお、場合によってはレジスト等を用い、あらかじめ数
種類のイオン注入をしておいてもよい。
【0196】次に、図43(a)に示すように、スルー
酸化膜20の上層に、第1領域を開口するパターンのレ
ジスト膜R1(第1マスク層)をフォトリソグラフィー
工程により形成する。
【0197】次に、図43(b)に示すように、レジス
ト膜R1をマスクとして、スルー酸化膜20を通過させ
て、第1領域のシリコン半導体基板10中に、Bなどの
閾値調整用の導電性不純物I1をイオン注入する。
【0198】次に、図44(a)に示すように、レジス
ト膜R1をマスクとして、例えばウェットエッチングに
より、第1領域のスルー酸化膜20を除去する。
【0199】次に、図44(b)に示すように、例えば
有機溶剤を用いて、レジスト膜R1を除去する。
【0200】次に、図45(a)に示すように、例えば
熱酸化法により、第1領域において、シリコン半導体基
板10に第1ゲート酸化膜21(第1ゲート絶縁膜)を
形成する。このときの、第1ゲート酸化膜21の膜厚と
しては、例えば1nmから2nm程度である。
【0201】次に、図45(b)に示すように、第1領
域の第1ゲート酸化膜21、第2領域および第3領域の
スルー酸化膜20の上層に第4領域を開口するパターン
のレジスト膜R4(第5マスク層)をフォトリソグラフ
ィー工程により形成する。
【0202】次に、図46(a)に示すように、レジス
ト膜R4をマスクとして、スルー酸化膜20を通過させ
て、第4領域のp型半導体基板10中に、Bなどの閾値
調整用の導電性不純物I4をイオン注入する。
【0203】次に、図46(b)に示すように、レジス
ト膜R4をマスクとして、例えばウェットエッチングに
より第4領域のスルー酸化膜20を除去する。
【0204】次に、図47(a)に示すように、例えば
有機溶剤を用いて、レジスト膜R4を除去する。
【0205】次に、図47(b)に示すように、例えば
熱酸化法により、第4領域において、シリコン半導体基
板10に第4ゲート酸化膜24(第4ゲート絶縁膜)を
形成し、第1領域の第1ゲート酸化膜21の膜厚を厚膜
化する。このときの、第4ゲート酸化膜24の膜厚とし
ては、例えば2nmから3nm程度であり、厚膜化した
第1ゲート酸化膜21の膜厚としては、例えば、4nm
程度である。
【0206】次に、図48(a)に示すように、第1領
域の第1ゲート酸化膜21、第4領域の第4ゲート酸化
膜24および第3領域のスルー酸化膜20の上層に第2
領域を開口するパターンのレジスト膜R2(第2マスク
層)をフォトリソグラフィー工程により形成する。
【0207】次に、図48(b)に示すように、レジス
ト膜R2をマスクとして、スルー酸化膜20を通過させ
て、第2領域のp型半導体基板10中に、Bなどの閾値
調整用の導電性不純物I2をイオン注入する。
【0208】次に、図49(a)に示すように、例えば
有機溶剤を用いて、レジスト膜R2を除去する。
【0209】次に、図49(b)に示すように、第1領
域の第1ゲート酸化膜21、第4領域の第4ゲート酸化
膜24および第2領域のスルー酸化膜20の上層に、第
3領域を開口するパターンのレジスト膜R3(第3マス
ク層)をフォトリソグラフィー工程により形成する。
【0210】次に、図50(a)に示すように、レジス
ト膜R3をマスクとして、スルー酸化膜20を通過させ
て、第3領域のp型シリコン半導体基板10中に、A
s、Pなどの導電性不純物I3をイオン注入し、nウェ
ル11を形成する。
【0211】次に、図50(b)に示すように、例えば
有機溶剤を用いて、レジスト膜R3を除去する。
【0212】次に、図51(a)に示すように、第1領
域の第1ゲート酸化膜21および第4領域の第4ゲート
酸化膜24の上層に、第2領域および第3領域を開口す
るパターンのレジスト膜R5(第4マスク層)をフォト
リソグラフィー工程により形成する。
【0213】次に、図51(b)に示すように、レジス
ト膜R5をマスクとして、例えばウェットエッチングに
より第2領域および第3領域のスルー酸化膜20を除去
する。
【0214】次に、図52(a)に示すように、例えば
有機溶剤を用いて、レジスト膜R5を除去する。
【0215】次に、図52(b)に示すように、例えば
熱酸化法により、第2領域および第3領域において、シ
リコン半導体基板10に第2ゲート酸化膜(第2ゲート
絶縁膜)22および第3ゲート酸化膜(第3ゲート絶縁
膜)23を形成し、同時に第1領域および第4領域にお
いて、第1ゲート酸化膜21および第4ゲート酸化膜2
4の膜厚を厚膜化する。
【0216】次に、第5実施形態に係る半導体装置の製
造方法と同様に、図29(b)から図35までの工程を
行うことにより、図18に示す半導体装置に至る。
【0217】上記の本発明の第9実施形態に係る半導体
装置の製造方法によれば、第2領域および第3領域にお
ける半導体基板10に形成された、膜厚の薄い第2ゲー
ト酸化膜22aおよび第3ゲート酸化膜23aは、イオ
ン注入後のスルー酸化膜20の除去、ゲート酸化膜22
および23の形成工程を1度しか経ないため、ゲート酸
化膜22および23の形成時における、半導体基板10
中の導電性不純物I2およびI3のゲート酸化膜22お
よび23への拡散が少ないことから、ゲート酸化膜の膜
厚を作り分けずにイオン注入後にゲート酸化膜を形成す
るトランジスタと同じ不純物条件を用いることができ
る。
【0218】また、レジスト膜R1をマスクとして、第
1領域の半導体基板10中への導電性不純物I1のイオ
ン注入、および第1領域のスルー酸化膜20の除去を行
うことから、レジスト膜R1を除去した後には、第2領
域、第4領域および第3領域には、スルー酸化膜20が
残るので、その後の第2領域、第4領域および第3領域
の半導体基板10中への、閾値調整用イオン注入I2、
I4およびウェル形成用イオン注入I3のときに、この
スルー酸化膜20を使用することができることから、半
導体基板10の表面へのダメージを抑制でき、電界効果
MOSトランジスタのゲート酸化膜の信頼性を保つこと
が可能となる。
【0219】さらに、第5実施形態に係る半導体装置の
製造方法とは異なり、第2領域および第3領域のスルー
酸化膜20を除去するためにのみ使用するレジスト膜R
5が必要であるが、第2領域および第3領域のスルー酸
化膜20をかかるレジスト膜R5により、1度に除去す
るため、従来の別々にスルー酸化膜20を除去するため
にのみ使用するレジスト膜を形成するのに比べて、トラ
ンジスタ製造の際のTAT削減になる。
【0220】本発明の第9実施形態に係る半導体装置の
製造方法は、上記の説明に限定されない。また、第9実
施形態では、ゲート絶縁膜として、酸化膜を用いたが、
それ以外にも、窒化酸化膜、窒化膜、高誘電体絶縁膜な
どを用いてもよい。また、第9実施形態では、ゲート酸
化膜の膜厚が異なるCMOSトランジスタ、DRAMお
よびI/Oトランジスタの製造方法について説明した
が、これに限らず、例えばフローティングゲート構造あ
るいはMONOS構造などの、EEPROM等のゲート
絶縁膜を有するものであれば、何にでも適用することが
できる。また、膜厚の異なるゲート絶縁膜を各トランジ
スタの特性等に応じて形成することができればよいの
で、本説明に具体例としてあげたゲート絶縁膜の膜厚に
限られるわけでない。その他、本発明の要旨を逸脱しな
い範囲で、種々の変更が可能である。
【0221】第10実施形態 本発明の第10実施形態は、第9実施形態に係る半導体
装置の製造方法を用いて、薄いゲート酸化膜をもち高速
で動作する論理回路用CMOSトランジスタと、DRA
Mメモリ用のゲート酸化膜の膜厚の厚いトランジスタ、
およびゲート酸化膜の膜厚の厚いI/Oトランジスタを
形成するMPU、DSP、システムLSIなどの集積回
路である。
【0222】近年、システムLSIとよばれる半導体チ
ップには、薄いゲート酸化膜をもち高速で動作する論理
回路用CMOSトランジスタと、DRAMメモリ用のゲ
ート酸化膜の膜厚の厚いトランジスタ、およびゲート酸
化膜の膜厚の厚いI/Oトランジスタなるものがある。
第9実施形態に係る半導体装置の製造方法を用いること
により、同一の不純物形成条件で、ゲート酸化膜の作り
分けの有無にかかわらず、同一の閾値を有するMPU、
DSPおよびシステムLSIなどの集積回路を製造する
ことができ、製造期間の短縮を図ることができる。
【0223】
【発明の効果】本発明の半導体装置の製造方法によれ
ば、ゲート絶縁膜の膜厚を作り分ける半導体装置の製造
方法において、半導体基板のゲ−ト絶縁膜との接合近辺
における不純物濃度が、大きく減少してしまうこともな
い。したがって、様々な集積回路を製造する際のゲート
絶縁膜の作り分けの有無で、閾値の変化による、トラン
ジスタの不純物濃度の設計変更を回避することができ
る。
【0224】また、ゲート絶縁膜の膜厚を作り分ける半
導体装置の製造方法においても、半導体基板表面へのダ
メージを抑制でき、電界効果トランジスタのゲート絶縁
膜の信頼性を保つことが可能となる。
【0225】さらに、ゲート絶縁膜の膜厚を作り分ける
半導体装置の製造方法におけるトランジスタ製造の際の
TAT削減にも役立つ。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の第1実施形態に係る半導体装置
の製造方法により製造した半導体装置の断面図である。
【図2】図2は本発明の第1実施形態に係る半導体装置
の製造方法の製造工程を示す断面図であり、(a)は半
導体基板上に活性領域である第1領域および第2領域の
形成工程まで、(b)はスルー酸化膜の形成工程まで、
(c)は第1領域の半導体基板へのnウェル形成工程ま
でを示す。
【図3】図3は図2の続きの工程を示し、(a)は第1
領域のスルー酸化膜の除去工程まで、(b)は第1領域
を開口するパターンのレジスト膜の除去工程まで、
(c)は第1ゲート酸化膜形成工程までを示す。
【図4】図4は図3の続きの工程を示し、(a)は第2
領域を開口するパターンのレジスト膜の形成工程まで、
(b)は第2領域の半導体基板中への閾値調整用イオン
注入工程まで、(c)は第2領域のスルー酸化膜の除去
工程までを示す。
【図5】図5は図4の続きの工程を示し、(a)は第2
領域を開口するパターンのレジスト膜の除去工程まで、
(b)は第2ゲート酸化膜の形成および第1ゲート酸化
膜の膜厚の厚膜化工程まで、(c)はゲート電極用層お
よびゲート電極パターンのレジスト膜の形成工程までを
示す。
【図6】図6は図5の続きの工程を示し、(a)はゲー
ト電極のパターン加工工程まで、(b)は第1領域を開
口するパターンのレジスト膜の形成工程まで、(c)は
第1領域の半導体基板中にソース・ドレイン拡散層の形
成工程までを示す。
【図7】図7は図6の続きの工程を示し、(a)は第1
領域を開口するパターンのレジスト膜の除去工程まで、
(b)は第2領域を開口するパターンのレジスト膜の形
成工程まで、(c)は第2領域の半導体基板中にソース
・ドレイン拡散層の形成工程までを示す。
【図8】図8は本発明の第3実施形態および第7実施形
態に係る半導体装置の製造方法により製造した半導体装
置の断面図である。
【図9】図9は本発明の第3実施形態に係る半導体装置
の製造方法の製造工程を示す断面図であり、(a)は半
導体基板上に活性領域である第1領域、第2領域および
第3領域の形成工程まで、(b)はスルー酸化膜の形成
工程まで、(c)は第1領域を開口するパターンのレジ
スト膜の形成工程までを示す。
【図10】図10は図9の続きの工程を示し、(a)は
第1領域の半導体基板中への閾値調整用イオン注入工程
まで、(b)は第1領域のスルー酸化膜の除去工程ま
で、(c)は第1領域を開口するパターンのレジスト膜
の除去工程までを示す。
【図11】図11は図10の続きの工程を示し、(a)
は第1ゲート酸化膜の形成工程まで、(b)は第2領域
を開口するパターンのレジスト膜の形成工程まで、
(c)は第2領域の半導体基板中への閾値調整用イオン
注入工程までを示す。
【図12】図12は図11の続きの工程を示し、(a)
は第2領域のスルー酸化膜の除去工程まで、(b)は第
2領域を開口するパターンのレジスト膜の除去工程ま
で、(c)は第3領域を開口するパターンのレジスト膜
の形成工程までを示す。
【図13】図13は図12の続きの工程を示し、(a)
は第3領域の半導体基板中へのnウェル形成工程まで、
(b)は第3領域のスルー酸化膜の除去工程まで、
(c)は第3領域を開口するパターンのレジスト膜の除
去工程までを示す。
【図14】図14は図13の続きの工程を示し、(a)
は第2ゲート酸化膜と第3ゲート酸化膜の形成および第
1ゲート酸化膜の膜厚の厚膜化工程まで、(b)はゲー
ト電極用層およびゲート電極パターンのレジスト膜の形
成工程まで、(c)はゲート電極のパターン加工工程ま
でを示す。
【図15】図15は図14の続きの工程を示し、(a)
は第1領域を開口するパターンのレジスト膜の形成工程
まで、(b)は第1領域の半導体基板中へのソース・ド
レイン拡散層形成工程まで、(c)は第1領域を開口す
るパターンのレジスト膜の除去工程までを示す。
【図16】図16は図15の続きの工程を示し、(a)
は第3領域を開口するパターンのレジスト膜の形成工程
まで、(b)は第3領域の半導体基板中にソース・ドレ
イン拡散層形成工程まで、(c)は第3領域を開口する
パターンのレジスト膜の除去工程までを示す。
【図17】図17は図16の続きの工程を示し、(a)
は第2領域を開口するパターンのレジスト膜の形成工程
まで、(b)は第2領域の半導体基板中にソース・ドレ
イン拡散層形成工程までを示す。
【図18】図18は本発明の第5実施形態および第9実
施形態に係る半導体装置の製造方法により製造した半導
体装置の断面図である。
【図19】図19は本発明の第5実施形態に係る半導体
装置の製造方法の製造工程を示す断面図であり、(a)
は半導体基板上に活性領域である第1領域、第2領域、
第3領域および第4領域の形成工程まで、(b)はスル
ー酸化膜の形成工程までを示す。
【図20】図20は図19の続きの工程を示し、(a)
は第1領域を開口するパターンのレジスト膜の形成工程
まで、(b)は第1領域の半導体基板中への閾値調整用
イオン注入工程までを示す。
【図21】図21は図20の続きの工程を示し、(a)
は第1領域のスルー酸化膜の除去工程まで、(b)は第
1領域を開口するパターンのレジスト膜の除去工程まで
を示す。
【図22】図22は図21の続きの工程を示し、(a)
は第1ゲート酸化膜の形成工程まで、(b)は第4領域
を開口するパターンのレジスト膜の形成工程までを示
す。
【図23】図23は図22の続きの工程を示し、(a)
は第4領域の半導体基板中への閾値調整用イオン注入工
程まで(b)は第4領域のスルー酸化膜の除去工程まで
を示す。
【図24】図24は図23の続きの工程を示し、(a)
は第4領域を開口するパターンのレジスト膜の除去工程
まで、(b)は第4ゲート酸化膜の形成および第1ゲー
ト酸化膜の膜厚の厚膜化工程までを示す。
【図25】図25は図24の続きの工程を示し、(a)
は第2領域を開口するパターンのレジスト膜の形成工程
まで、(b)は第2領域の半導体基板中への閾値調整用
イオン注入工程までを示す。
【図26】図26は図25の続きの工程を示し、(a)
は第2領域のスルー酸化膜の除去工程まで、(b)は第
2領域を開口するパターンのレジスト膜の除去工程まで
を示す。
【図27】図27は図26の続きの工程を示し、(a)
は第3領域を開口するパターンのレジスト膜の形成工程
まで、(b)は第3領域の半導体基板中にnウェル形成
工程までを示す。
【図28】図28は図27の続きの工程を示し、(a)
は第3領域のスルー酸化膜の除去工程まで、(b)は第
3領域を開口するパターンのレジスト膜の除去工程まで
を示す。
【図29】図29は図28の続きの工程を示し、(a)
は第2ゲート酸化膜と第3ゲート酸化膜の形成および第
1ゲート酸化膜と第4ゲート酸化膜の膜厚の厚膜化工程
まで、(b)はゲート電極用層およびゲ−ト電極パター
ンのレジスト膜の形成工程までを示す。
【図30】図30は図29の続きの工程を示し、(a)
はゲート電極のパターン加工工程まで、(b)は第1領
域を開口するパターンのレジスト膜の形成工程までを示
す。
【図31】図31は図30の続きの工程を示し、(a)
は第1領域の半導体基板中にソース・ドレイン拡散層の
形成工程まで、(b)は第1領域を開口するパターンの
レジスト膜の除去工程までを示す。
【図32】図32は図31の続きの工程を示し、(a)
は第4領域を開口するパターンのレジスト膜の形成工程
まで、(b)は第4領域の半導体基板中にソース・ドレ
イン拡散層の形成工程までを示す。
【図33】図33は図32の続きの工程を示し、(a)
は第4領域を開口するパターンのレジスト膜の除去工程
まで、(b)は第3領域を開口するパターンのレジスト
膜の形成工程までを示す。
【図34】図34は図33の続きの工程を示し、(a)
は第3領域の半導体基板中にソース・ドレイン拡散層の
形成工程まで、(b)は第3領域を開口するパターンの
レジスト膜の除去工程までを示す。
【図35】図35は図34の続きの工程を示し、(a)
は第2領域を開口するパターンのレジスト膜の形成工程
まで、(b)は第2領域の半導体基板中にソース・ドレ
イン拡散層の形成工程までを示す。
【図36】図36は本発明の第7実施形態に係る半導体
装置の製造方法の製造工程を示す断面図であり、(a)
は半導体基板上に活性領域である第1領域、第2領域お
よび第3領域の形成工程まで、(b)はスルー酸化膜の
形成工程まで、(c)は第1領域を開口するパターンの
レジスト膜の形成工程までを示す。
【図37】図37は図36の続きの工程を示し、(a)
は第1領域の半導体基板中への閾値調整用イオン注入工
程まで、(b)は第1領域のスルー酸化膜の除去工程ま
で、(c)は第1領域を開口するパターンのレジスト膜
の除去工程までを示す。
【図38】図38は図37の続きの工程を示し、(a)
は第1ゲート酸化膜の形成工程まで、(b)は第2領域
を開口するパターンのレジスト膜の形成工程まで、
(c)は第2領域の半導体基板中への閾値調整用イオン
注入工程までを示す。
【図39】図39は図38の続きの工程を示し、(a)
は第2領域を開口するパターンのレジスト膜の除去工程
まで、(b)は第3領域を開口するパターンのレジスト
膜の形成工程まで、(c)は第3領域の半導体基板中へ
のnウェル形成工程までを示す。
【図40】図40は図39の続きの工程を示し、(a)
は第3領域を開口するパターンのレジスト膜の除去工程
まで、(b)は第2領域および第3領域を開口するパタ
ーンのレジスト膜の形成工程まで、(c)は第2領域お
よび第3領域のスルー酸化膜の除去工程までを示す。
【図41】図41は図40の続きの工程を示し、(a)
は第2領域および第3領域を開口するパターンのレジス
ト膜の除去工程まで、(b)は第2ゲート酸化膜と第3
ゲート酸化膜の形成、および第1ゲート酸化膜の膜厚の
厚膜化工程までを示す。
【図42】図42は本発明の第9実施形態に係る半導体
装置の製造方法の製造工程を示す断面図であり、(a)
は半導体基板上に活性領域である第1領域、第2領域、
第3領域および第4領域の形成工程まで、(b)はスル
ー酸化膜の形成工程までを示す。
【図43】図43は図42の続きの工程を示し、(a)
は第1領域を開口するパターンのレジスト膜の形成工程
まで、(b)は第1領域の半導体基板中への閾値調整用
イオン注入工程までを示す。
【図44】図44は図43の続きの工程を示し、(a)
は第1領域のスルー酸化膜の除去工程まで、(b)は第
1領域を開口するパターンのレジスト膜の除去工程まで
を示す。
【図45】図45は図44の続きの工程を示し、(a)
は第1ゲート酸化膜の形成工程まで、(b)は第4領域
を開口するパターンのレジスト膜の形成工程までを示
す。
【図46】図46は図45の続きの工程を示し、(a)
は第4領域の半導体基板中への閾値調整用イオン注入工
程まで、(b)は第4領域のスルー酸化膜の除去工程ま
でを示す。
【図47】図47は図46の続きの工程を示し、(a)
は第4領域を開口するパターンのレジスト膜の除去工程
まで、(b)は第4ゲート酸化膜の形成および第1ゲー
ト酸化膜の膜厚の厚膜化工程までを示す。
【図48】図48は図47の続きの工程を示し、(a)
は第2領域を開口するパターンのレジスト膜の形成工程
まで、(b)は第2領域の半導体基板中への閾値調整用
イオン注入工程までを示す。
【図49】図49は図48の続きの工程を示し、(a)
は第2領域を開口するパターンのレジスト膜の除去工程
まで、(b)は第3領域を開口するパターンのレジスト
膜の形成工程までを示す。
【図50】図50は図49の続きの工程を示し、(a)
は第3領域の半導体基板中にnウェル形成工程まで、
(b)は第3領域を開口するパターンのレジスト膜の除
去工程までを示す。
【図51】図51は図50の続きの工程を示し、(a)
は第2領域および第3領域を開口するパターンのレジス
ト膜の形成工程まで、(b)は第2領域および第3領域
のスルー酸化膜の除去工程までを示す。
【図52】図52は図51の続きの工程を示し、(a)
は第2領域および第3領域を開口するパターンのレジス
ト膜の除去工程まで、(b)は第2ゲート酸化膜と第3
ゲート酸化膜の形成、および第1ゲート酸化膜と第4ゲ
ート酸化膜の膜厚の厚膜化工程までを示す。
【図53】図53は従来例1に係る半導体装置の製造方
法の製造工程を示す断面図であり、(a)は半導体基板
上に活性領域である第1領域および第2領域の形成工程
まで、(b)はスルー酸化膜の形成工程まで、(c)は
第1領域の半導体基板中へのnウェル形成工程までを示
す。
【図54】図54は図53の続きの工程を示し、(a)
は第1領域を開口するパターンのレジスト膜の除去工程
まで、(b)は第2領域の半導体基板中への閾値調整用
イオン注入工程まで、(c)は第2領域を開口するパタ
ーンのレジスト膜の除去工程までを示す。
【図55】図55は図54の続きの工程を示し、(a)
はスルー酸化膜の除去工程まで、(b)は第1ゲート酸
化膜の形成工程まで、(c)は第2領域を開口するパタ
ーンのレジスト膜の形成工程までを示す。
【図56】図56は図55の続きの工程を示し、(a)
は第2領域の第1ゲート酸化膜の除去工程まで、(b)
は第2領域を開口するパターンのレジスト膜の除去工程
まで、(c)は第2ゲート酸化膜の形成および第1ゲー
ト酸化膜の膜厚の厚膜化工程までを示す。
【図57】図57は、従来例1に係るゲート酸化膜厚を
作り分ける方法によりゲート酸化膜を形成した場合(図
中実線で示す)と、通常の半導体基板にイオン注入後、
酸化膜を形成した場合(図中破線で示す)との半導体基
板中の不純物分布を計算した結果の比較である。縦軸に
は、ドナー濃度(Nd)とアクセプター濃度(Na)の
差の絶対値である実効的な不純物濃度を表している。
【図58】図58は、図57の半導体基板中における不
純物濃度の分布をもとに、ドレイン電流−ゲート電圧曲
線を計算した結果を示す。イオン注入後にゲート酸化膜
を形成し、除去した後、再度ゲート酸化膜を形成した場
合(図において、CおよびD)とイオン注入後にゲート
酸化膜を形成し、除去しない場合(図においてAおよび
B)について、示してある。
【図59】図59は従来例2に係る半導体装置の製造方
法の製造工程を示す断面図であり、(a)は半導体基板
上に活性領域である第1領域および第2領域の形成工程
まで、(b)はスルー酸化膜の形成工程まで、(c)は
第1領域の半導体基板中へのnウェル形成工程までを示
す。
【図60】図60は図59の続きの工程を示し、(a)
は第1領域を開口するパターンのレジスト膜の除去工程
まで、(b)はスルー酸化膜の除去工程まで、(c)は
第1ゲート酸化膜の形成工程までを示す。
【図61】図61は図60の続きの工程を示し、(a)
は第2領域を開口するパターンのレジスト膜の形成工程
まで、(b)は第2領域の半導体基板中への閾値調整用
イオン注入工程まで、(c)は第2領域の第1ゲート酸
化膜の除去工程までを示す。
【図62】図62は図61の続きの工程を示し、(a)
は第2領域を開口するパターンのレジスト膜の除去工程
まで、(b)は第2ゲート酸化膜の形成および第1ゲー
ト酸化膜の膜厚の厚膜化工程までを示す。
【図63】図63は従来例1の変形に係る半導体装置の
製造方法の製造工程を示す断面図であり、(a)は半導
体基板上に活性領域である第1領域および第2領域の形
成工程まで、(b)はスルー酸化膜の形成工程まで、
(c)は第1領域の半導体基板中へのnウェル形成工程
までを示す。
【図64】図64は図63の続きの工程を示し、(a)
は第1領域を開口するパターンのレジスト膜の除去工程
まで、(b)はスルー酸化膜の除去工程まで、(b)は
第1ゲート酸化膜の形成工程までを示す。
【図65】図65は図64の続きの工程を示し、(a)
は第2領域を開口するパターンのレジスト膜の形成工程
まで、(b)は第2領域の第1ゲート酸化膜の除去およ
び第2領域を開口するパターンのレジスト膜の除去工程
までを示す。
【図66】図66は図65の続きの工程を示し、(a)
は第2領域を開口するパターンのレジスト膜の形成およ
び第2領域の半導体基板中への閾値調整用イオン注入工
程まで、(b)は第2領域を開口するパターンのレジス
ト膜の除去工程まで、(c)は第2ゲート酸化膜の形成
および第1ゲート酸化膜の膜厚の厚膜化工程までを示
す。
【符号の説明】
10…半導体基板、11…nウェル、12、13、1
4、15…ソース・ドレイン拡散層、20…スルー酸化
膜、21、21a…第1ゲート酸化膜(第1ゲート絶縁
膜)、22、22a…第2ゲート酸化膜(第2ゲート絶
縁膜)、23、23a…第3ゲート酸化膜(第3ゲート
絶縁膜)、24、24a…第4ゲート酸化膜(第4ゲー
ト絶縁膜)、30、30a…ゲ−ト電極、I1、I2、
I3、I4、I5、I6、I7、I8…導電性不純物、
R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R
9…レジスト膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 27/088

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】活性領域として複数に区分された領域を有
    する半導体基板の前記区分された領域ごとに膜厚の異な
    るゲート絶縁膜を形成する半導体装置の製造方法であっ
    て、 前記半導体基板の活性領域である第1領域と第2領域に
    おいて、前記半導体基板の上層にダメージ防止膜を形成
    する工程と、 前記第1領域を開口するパターンの第1マスク層を形成
    する工程と、 前記第1マスク層をマスクとして、前記ダメージ防止膜
    を通過させて前記第1領域の前記半導体基板中に導電性
    不純物を導入する工程と、 前記第1マスク層をマスクとして、前記第1領域の前記
    ダメージ防止膜を除去する工程と、 前記第1マスク層を除去する工程と、 前記第1領域において、前記半導体基板の上層に第1ゲ
    −ト絶縁膜を形成する工程と、 前記第2領域を開口するパターンの第2マスク層を形成
    する工程と、 前記第2マスク層をマスクとして、前記ダメージ防止膜
    を通過して前記第2領域の前記半導体基板中に導電性不
    純物を導入する工程と、 前記第2マスク層をマスクとして、前記第2領域の前記
    ダメージ防止膜を除去する工程と、 前記第2マスク層を除去する工程と、 前記第2領域において、前記半導体基板の上層に第2ゲ
    −ト絶縁膜を形成し、前記第1領域の前記第1ゲート絶
    縁膜を厚膜化する工程とを有する半導体装置の製造方
    法。
  2. 【請求項2】前記半導体基板が、活性領域としてさらに
    第3領域を有しており、 前記ダメージ防止膜を形成する工程においては、前記第
    1領域、前記第2領域および前記第3領域において前記
    半導体基板の上層に前記ダメージ防止膜を形成し、 前記第2マスク層を除去する工程の後、前記半導体基板
    の上層に第2ゲート絶縁膜を形成し、前記第1領域の前
    記第1ゲート絶縁膜を厚膜化する工程の前に、 前記第3領域を開口するパターンの第3マスク層を形成
    する工程と、 前記第3マスク層をマスクとして、前記ダメージ防止膜
    を通過して前記第3領域の前記半導体基板中に導電性不
    純物を導入する工程と、 前記第3マスク層をマスクとして、前記第3領域の前記
    ダメージ防止膜を除去する工程と、 前記第3マスク層を除去する工程とをさらに有し、 前記第2領域において、前記半導体基板の上層に第2ゲ
    −ト絶縁膜を形成し、前記第1領域の前記第1ゲート絶
    縁膜を厚膜化する工程においては、前記第2領域および
    前記第3領域において、前記半導体基板の上層に第2ゲ
    −ト絶縁膜および第3ゲート絶縁膜をそれぞれ形成し、
    前記第1領域の前記第1ゲート絶縁膜を厚膜化する請求
    項1記載の半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】前記半導体基板が、活性領域としてさらに
    第4領域を有しており、前記ダメージ防止膜を形成する
    工程においては、前記第1領域、前記第2領域、前記第
    3領域および前記第4領域において前記半導体基板の上
    層に前記ダメージ防止膜を形成し、 前記第1ゲ−ト絶縁膜を形成する工程の後、前記第2マ
    スク層を形成する工程の前に、前記第4領域を開口する
    パターンの第4マスク層を形成する工程と、 前記第4マスク層をマスクとして、前記ダメージ防止膜
    を通過して前記第4領域の前記半導体基板中に導電性不
    純物を導入する工程と、 前記第4マスク層をマスクとして、前記第4領域の前記
    ダメージ防止膜を除去する工程と、 前記第4マスク層を除去する工程と、 前記第4領域において、前記半導体基板の上層に第4ゲ
    −ト絶縁膜を形成し、前記第1領域の前記第1ゲート絶
    縁膜を厚膜化する工程とをさらに有し、 前記第2領域および前記第3領域において、前記半導体
    基板の上層に第2ゲ−ト絶縁膜および第3ゲート絶縁膜
    をそれぞれ形成し、前記第1領域の前記第1ゲート絶縁
    膜を厚膜化する工程においては、前記第2領域および前
    記第3領域において、前記半導体基板の上層に第2ゲ−
    ト絶縁膜および第3ゲート絶縁膜をそれぞれ形成し、前
    記第1領域の前記第1ゲート絶縁膜および前記第4領域
    の前記第4ゲート絶縁膜をそれぞれ厚膜化する請求項2
    記載の半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】前記ダメージ防止膜を形成する工程におい
    て、前記ダメージ防止膜を酸化シリコンにより形成する
    請求項1記載の半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】前記第1ゲ−ト絶縁膜を形成する工程およ
    び前記第2ゲ−ト絶縁膜を形成する工程において、前記
    第1ゲート絶縁膜および前記第2ゲート絶縁膜を酸化シ
    リコンにより形成する請求項1記載の半導体装置の製造
    方法。
  6. 【請求項6】前記第2領域において、前記半導体基板の
    上層に第2ゲ−ト絶縁膜を形成し、前記第1領域の前記
    第1ゲート絶縁膜を厚膜化する工程の後に、 前記第1ゲート絶縁膜および前記第2ゲート絶縁膜の上
    層にゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極をマ
    スクとして、前記ゲート電極の側部領域の前記半導体基
    板中に導電性不純物を導入する工程とをさらに有する請
    求項1記載の半導体装置の製造方法。
  7. 【請求項7】活性領域として複数に区分された領域を有
    する半導体基板の前記区分された領域ごとに膜厚の異な
    るゲート絶縁膜を形成する半導体装置の製造方法であっ
    て、 前記半導体基板の活性領域である第1領域、第2領域お
    よび第3領域において、前記半導体基板の上層にダメー
    ジ防止膜を形成する工程と、 前記第1領域を開口するパターンの第1マスク層を形成
    する工程と、 前記第1マスク層をマスクとして、前記ダメージ防止膜
    を通過させて前記第1領域の前記半導体基板中に導電性
    不純物を導入する工程と、 前記第1マスク層をマスクとして、前記第1領域の前記
    ダメージ防止膜を除去する工程と、 前記第1マスク層を除去する工程と、 前記第1領域において、前記半導体基板の上層に第1ゲ
    −ト絶縁膜を形成する工程と、 前記第2領域を開口するパターンの第2マスク層を形成
    する工程と、 前記第2マスク層をマスクとして、前記ダメージ防止膜
    を通過して前記第2領域の前記半導体基板中に導電性不
    純物を導入する工程と、 前記第2マスク層を除去する工程と、 前記第3領域を開口するパターンの第3マスク層を形成
    する工程と、 前記第3マスク層をマスクとして、前記ダメージ防止膜
    を通過して前記第3領域の前記半導体基板中に導電性不
    純物を導入する工程と、 前記第3マスク層を除去する工程と、 前記第2領域および前記第3領域を開口するパターンの
    第4マスク層を形成する工程と、 前記第4マスク層をマスクとして、前記第2領域および
    前記第3領域の前記ダメージ防止膜を除去する工程と、 前記第4マスク層を除去する工程と、 前記第2領域および前記第3領域において、前記半導体
    基板の上層に第2ゲ−ト絶縁膜および第3ゲート絶縁膜
    をそれぞれ形成し、前記第1領域の前記第1ゲート絶縁
    膜を厚膜化する工程とを有する半導体装置の製造方法。
  8. 【請求項8】前記半導体基板が、活性領域としてさらに
    第4領域を有しており、 前記ダメージ防止膜を形成する工程においては、前記第
    1領域、前記第2領域、前記第3領域および前記第4領
    域において前記半導体基板の上層に前記ダメージ防止膜
    を形成し、 前記第1ゲ−ト絶縁膜を形成する工程の後、前記第2マ
    スク層を形成する工程の前に、 前記第4領域を開口するパターンの第5マスク層を形成
    する工程と、 前記第5マスク層をマスクとして、前記ダメージ防止膜
    を通過して前記第4領域の前記半導体基板中に導電性不
    純物を導入する工程と、 前記第5マスク層をマスクとして、前記第4領域の前記
    ダメージ防止膜を除去する工程と、 前記第5マスク層を除去する工程と、 前記第4領域において、前記半導体基板の上層に第4ゲ
    −ト絶縁膜を形成し、前記第1領域の前記第1ゲート絶
    縁膜を厚膜化する工程とをさらに有し、 前記第2領域および前記第3領域において、前記半導体
    基板の上層に前記第2ゲ−ト絶縁膜および前記第3ゲー
    ト絶縁膜をそれぞれ形成し、前記第1領域の前記第1ゲ
    ート絶縁膜を厚膜化する工程においては、前記第2領域
    および前記第3領域において、前記半導体基板の上層に
    前記第2ゲ−ト絶縁膜および前記第3ゲート絶縁膜をそ
    れぞれ形成し、前記第1領域の前記第1ゲート絶縁膜お
    よび前記第4領域の前記第4ゲート絶縁膜をそれぞれ厚
    膜化する請求項7記載の半導体装置の製造方法。
  9. 【請求項9】前記ダメージ防止膜を形成する工程におい
    て、前記ダメージ防止膜を酸化シリコンにより形成する
    請求項7記載の半導体装置の製造方法。
  10. 【請求項10】前記第1ゲ−ト絶縁膜を形成する工程、
    前記第2ゲ−ト絶縁膜を形成する工程および前記第3ゲ
    −ト絶縁膜を形成する工程において、前記第1ゲート絶
    縁膜、前記第2ゲート絶縁膜および前記第3ゲ−ト絶縁
    膜を酸化シリコンにより形成する請求項7記載の半導体
    装置の製造方法。
  11. 【請求項11】前記第2領域および前記第3領域におい
    て、前記半導体基板の上層に第2ゲ−ト絶縁膜および第
    3ゲート絶縁膜をそれぞれ形成し、前記第1領域の前記
    第1ゲート絶縁膜を厚膜化する工程の後に、 前記第1ゲート絶縁膜、前記第2ゲート絶縁膜および前
    記第3ゲート絶縁膜の上層にそれぞれゲート電極を形成
    する工程と、前記ゲート電極をマスクとして、前記ゲー
    ト電極の側部領域の前記半導体基板中にそれぞれ導電性
    不純物を導入する工程とをさらに有する請求項7記載の
    半導体装置の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2004040093A (ja) * 2002-07-05 2004-02-05 Samsung Electronics Co Ltd Soiウェーハ及びその製造方法
JP2007088494A (ja) * 2001-11-05 2007-04-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体装置の製造方法

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