JP2012080076A - 半導体装置とその製造方法 - Google Patents

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Abstract


【課題】DSB基板の表面領域上に少なくとも3つの異なるゲート酸化膜厚を有する半導体装置とその製造方法を提供する。
【解決手段】Si(100)面方位領域と、Si(110)面方位領域を基板の同一表面に具備する直接シリコン接合基板(Direct Silicon Bonded 基板:DSB基板)を設け、前記直接シリコン接合基板の表面にゲート酸化膜を形成するため、第1の酸化プロセスを行ない、前記直接シリコン接合基板のSi(110)面方位領域に形成された前記ゲート酸化膜は、前記直接シリコン接合基板のSi(100)面方位領域上に形成されたゲート酸化膜より厚く、前記DSB基板の表面の一部から前記ゲート酸化膜を除去し、前記DSB基板上に追加のゲート酸化膜を形成するため、第2の酸化プロセスを行なうという2回の酸化工程により異なる3つのゲート酸化膜厚領域を有するDSB基板を形成することを特徴とする。
【選択図】図1

Description

本発明の実施形態は、半導体直接シリコン接合(ダイレクト・シリコン・ボンディド:DSB)基板の領域上に形成された最低3つの異なるゲート酸化膜厚を有する半導体装置とその製造方法に関する。
近時、半導体装置は、個々の集積回路内に数種のタイプの半導体装置を形成するため複雑化する特徴を有している。このため、処理工程及びコストが増加する。
電界効果トランジスタ(FET)デバイスの形成において、ゲート絶縁膜は、ゲート電極と基板内にドーピングにより形成されたソース・ドレイン間に形成されたチャネルを有する基板との間に存在する。単一のウェハ基板上に異なるゲート絶縁膜の膜厚を有するFETデバイスを形成するが、このゲート絶縁膜厚は所望の機能が得られるように最適化される。異なるゲート絶縁膜の膜厚を有するFETデバイスを単一シリコンウェハ上に形成するために、絶縁膜が形成された表面上にフォトリソグラフィ工程を行い、所望の領域のみエッチングを行った後、再び酸化工程を施す。さらに、もう1つの異なるゲート絶縁膜の膜厚を有するFETが所望の集積回路を形成するために必要な場合においては更なる処理及びコストの増加を伴う。
ゲート酸化物と呼ばれるゲート絶縁膜の厚さは、形成されたトランジスタのいくつかの特性に影響する。そのため、数種の異なるゲートの厚みを有するFETデバイスは、現在の半導体装置の要求において増加している。例えば薄いゲート酸化膜FETデバイス、中間の厚みのゲート酸化膜FETデバイス、及び厚いゲート酸化膜FETデバイスのような種々のFETデバイスは、全て最適な特性用の異なるゲート酸化膜厚を要求する。
特表2008−539593号公報 特開2009−70971号公報 特開2009−105129号公報 米国特許出願公開2009/0173967A1号明細書
M.Hamaguchi et al. "Higher hole mobility induced by twisted Direct Silicon Bonding (DSB)", VLSI Tech. Dig. p. 178 (2008)
本実施形態は、DSB基板の表面領域上に少なくとも3つの異なるゲート酸化膜厚を有する半導体装置とその製造方法を提供しようとするものである。
本実施形態の半導体装置の製造方法によれば、Si(100)面方位領域と、Si(110)面方位領域を基板の同一表面に具備する直接シリコン接合基板(Direct Silicon Bonded 基板:DSB基板)を設け、前記直接シリコン接合基板の表面にゲート酸化膜を形成するため、第1の酸化プロセスを行ない、前記直接シリコン接合基板のSi(110)面方位領域に形成された前記ゲート酸化膜は、前記直接シリコン接合基板のSi(100)面方位領域上に形成されたゲート酸化膜より厚く、前記DSB基板の表面の一部から前記ゲート酸化膜を除去し、前記DSB基板上に追加のゲート酸化膜を形成するため、第2の酸化プロセスを行なうという2回の酸化工程により異なる3つのゲート酸化膜厚領域を有するDSB基板を形成する。
3つの膜厚のゲート酸化膜を有する半導体基板を形成するためのプロセスの例を示す図。 ダイレクト・シリコン・ボンディド基板を用いてその表面にSi(100)領域とSi(110)領域の二種類の面方位を表面に持つSi基板を形成するためのプロセスの例を示す図。 3つの異なる膜厚のゲート酸化膜を備えた半導体基板を形成するためのプロセスの例を示す図。 異なる酸化膜厚を有する三種類のFETデバイスが形成されたダイレクト・シリコン・ボンディド基板の例を示す図。 3つの異なる膜厚のゲート酸化膜を有する基板を形成するための方法を示すフローチャート。
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
一実施形態によれば、半導体構造は半導体基板の上方に形成されたゲート酸化物を有する半導体構造が形成される。ゲート酸化物は、各領域においてゲート酸化物の平均膜厚が異なることを特徴とする3つの異なる領域を有するように形成される。第1の酸化プロセスは、Si(110)及びSi(100)オリエンテーション(以下、面方位とも言う)領域の両方を有する半導体基板上で行なわれる。ゲート酸化膜は、(100)面方位に比べてSi基板の(110)面方位でより速い速度で形成される。ゲート酸化物の一部は選択的に除去され、第2の酸化プロセスが追加のゲート酸化物を形成するために行なわれる。ここで本発明における3種類の異なるゲート酸化膜厚を有する半導体基板は、通常のプロセスと比較し少ない処理工程数で形成される。
半導体構造は、DSB基板を使用して形成される。例えば、DSBを有する基板は、ハイブリッド・オリエンテーション技術を使用することができ、シリコン・オン・インシュレータ(SOI)構造を持たない。DSB基板は、SOI基板と異なり埋め込み酸化物(BOX)を持たない。このため、理想的に、異なる面方位(結晶方向)を有するシリコン層が互いに接合される境界上にシリコン以外の何も設けられない。例えば、Si(110)面方位ウェハはSi(100)基板に接合される。直接シリコン接合(Direct Silicon Bonded:DSB)は、シリコン表面において高い電子及び正孔移動度を実現することが可能なバルク・CMOS・ハイブリッド・オリエンテーション技術である。ここに示された技術革新は、DSBウェハ上の異なるゲート酸化膜厚を有する三種類のデバイスを製造するための有利な方法である。
SiOは、Si(110)及びSi(100)面方位領域の両方を備えた基板の表面上に形成される。SiOの形成は、時間に依存する酸化プロセスであり、形成されたSiOの厚さは処理時間に応じて増加する。SiOの成長は、Si(100)領域に比べて基板上のSi(110)領域上においてより大きな速度で進む。規定時間後、基板上のSi(110)領域は、SiOの第1の厚みを有し、基板上のSi(100)領域は、SiOの第2の厚みを有し、第1の厚みは第2の厚みより厚い。基板上に形成された第1の厚みのSiOを有する領域と第2の厚みのSiOを有する領域の一部は、レジストによりマスクされ、ウェハのマスクで覆われていない残りの領域においては、形成されたSiOを除去するためにエッチングされる。その後、第2のSiO酸化プロセスがDSBウェハの全面上で行なわれる。第2のSiO酸化プロセスの後、ウェハのSi(110)領域は、ウェハのSi(100)領域上に形成されたどのSiOコーティングの厚さより厚いSiOのコーティングを有している。さらに、ウェハのSi(100)面方位領域は、その上に形成されたSiOの異なる厚さを有する少なくとも2つの小領域を有している。このため、DSBウェハの表面では、少なくとも3つのSiO膜厚の異なる領域を有している。
ここに示された3つのSiO膜厚の異なる領域を備えたDSB基板を形成する方法は、ゲート酸化膜に使用することができる。3つの異なるSiO膜厚は、異なるシリコン面方位上の異なる酸化速度を利用することによる第1のSiO形成後、DSB基板上に1度のレジストマスキング、パターニング、及びエッチングを用いることにより達成される。伝統的な方法は、少なくとも2回のレジストマスキング、パターニング、及びエッチングを必要とする。このため、本実施形態の方法は、少なくとも3つの異なるSiO膜厚を有するDSBウェハを製造するに必要な処理工程数を低減し、より経済的に生産することが可能である。
基板表面上の異なる領域に異なる膜厚のゲート酸化膜を形成することは、フォトレジスト又はマスクを用いる複合パターニングや除去エッチングを要求する。
図1(A)は、シャロートレンチアイソレーション(STI)109により少なくとも3つの領域103、105及び107に分離されたウェハ基板101を示している。ウェハ基板101は、ウェハ基板101の表面上に、ゲート酸化膜111、一般的にはSiOを形成するための酸化プロセスに設けられる。酸化プロセスは周知であり、一般的には、濃縮酸素雰囲気及び高温にウェハ基板が晒される。
図1(B)において、ゲート酸化膜111の第1の領域を保護するため、マスク又はフォトレジスト113が塗布又は供給されてパターニングされ、ゲート酸化膜111の非保護領域は、エッチングによって除去される。例えば、第1の領域103上に形成されたゲート酸化膜111は、領域105及び107から酸化物が除去されると適所に残存される。
その後、ウェハ101は、第2の酸化プロセスが行われる。第2の酸化プロセス中、図1(C)に示すように、ゲート酸化膜厚はウェハ基板101の全てのエリアにおいて増加する。領域103上に形成されたゲート酸化膜111は、領域105及び107上に最初に形成された酸化物が除去されていることにより、領域105及び107上に形成されたゲート酸化膜121より厚い。
図1(C)において、ウェハ基板101上に形成された異なる厚みを特徴とする構造は、2つの異なるゲート酸化膜領域111及び121を有している。3つの異なるゲート酸化膜厚を有する構造を形成するため、追加のマスク・パタニング及びエッチングが行なわれる。図1(D)に示すように、フォトレジスト又はマスク113は、ウェハ基板101の領域103及び105上に形成されたゲート酸化膜111及び121を保護するために配置されパターニングされる。その後、領域107上に形成された酸化物は周知のエッチング・プロセスを用いて除去される。次いで、ウェハ基板101の全ての領域上のゲート酸化膜厚を増加させる第3の酸化プロセスが行なわれる。図1(E)に示すように、ウェハ基板101に少なくとも3つの異なる厚みを有するゲート酸化膜111、121及び131が形成される。
本実施形態は、図面を参照して記述され、同一部分には同一符号が付されている。以下の記述において、説明の目的のため、多数の実施例が本実施形態についての完全な理解を提供するために述べられる。しかし、本実施形態はこれら特定の実施例なしで実行されることが明白であろう。他の実施例において、周知の構造及び装置は、発明の記述を容易にするため、ブロックダイヤグラムを示す。
当業者であれば、堆積材料、マスク、フォトリソグラフィ、エッチング及びインプランティングを含む周知の半導体製造技術が、記述されたデバイスや構造を形成するために有用であることを認識できる。半導体構造を形成するための材料の堆積は、減圧化学気相堆積法、化学気相堆積法、原子層堆積などにより行うことができる。参照として図に用いられている数字は、構造を形成する要素を特定するものであり説明上参照されている数字と一致する。
本技術革新に従う特定の実施形態について説明する。図2は、本技術革新を実行するために有用なDSBウェハ基板201の処理を示している。DSBウェハ基板201は、Si(100)面方位ウェハ200をSi(110)面方位ウェハ210に直接接合することにより形成され、半導体デバイス構造がウェハ210の表面上に形成される。図2(A)に示すように、ウェハ210の領域の一部に、Geイオン注入を表す205が施され、アモルファス化されてSi(100)面方位に変換される。Si(110)面方位を有するように残すためのウェハ210の領域は、パターニングされたマスクやフォトレジスト215によって保護され、残りの非保護領域は205のGeイオン注入によりアモルファス化される。図2(B)に示すように、ウェハのアモルファス化された領域はアニールされることにより再結晶され、固相エピタキシー(SPE)によりSi(100)面方位に変換される。ウェハ210の変換された領域は、ウェハ200のSi(100)面方位と機能的に連続である。一般的には、Si(100)面方位に変換された領域とウェハ210のオリジナルのSi(110)面方位領域の間の接合部は、欠陥源である。そのため、STI213は、このような接合部に配置される。追加のSTI213もウェハ上に形成される個々のデバイスを分離するために配置される。
図3(A)に示すように、1つ以上のSi(110)面方位領域305及びSi(100)面方位領域307を有するDSBウェハ301は、ここに示された技術革新に従って更なる処理やゲート酸化膜の形成のために用いられる。図3(B)に示すように、DSBウェハ301は、ゲート酸化膜をその上に形成するため第1の酸化プロセスが行われ、このときのゲート酸化膜形成法は一般的に用いられているものである。−実施例において、ゲート酸化膜はSiOである。ウェハ301上に形成されるゲート酸化膜303の膜厚は、その酸化工程の時間により制御される。Si(110)面方位領域305上のゲート酸化膜の形成速度は、ウェハ301のSi(100)面方位領域307と比較して速い。そのため、Si(110)面方位領域305上に形成されたゲート酸化膜310の領域は、Si(100)面方位領域307上に形成されたゲート酸化膜312の領域と比較して厚い。すなわち、ウェハ301上の1回の酸化プロセスの実行により、ゲート酸化膜310及び312の2つの領域が形成され、それぞれの領域におけるゲート酸化膜は、平均膜厚の差が特徴とされる。
図3(C)に示すように、レジスト320がゲート酸化膜303上に塗布される。このレジスト320により、ゲート酸化膜303の一部が保護され、一部はレジスト320によって保護されないようにパターニングされる。レジストの形成及びパターニング方法は、フォトリソグラフィ技術を含めて既知のものである。図3(C)に示すように、レジスト320によって保護されないゲート酸化膜303の部分は除去される。ゲート酸化膜303の一部の除去は、周知のウェットエッチング及び/又はドライエッチング技術で行うことができる。当業者であれば、基板のSi(100)面方位領域上のエリアからゲート酸化膜303を除去することが実用上有利なことを認識できる。
図3(D)において、ゲート酸化膜303が形成されたウェハ301は、第2の酸化プロセスが行われる。第2の酸化プロセスの実行は、ウェハ301の全面上のゲート酸化膜303の厚みを増加させ、ゲート酸化膜が予め除去された領域に対応する追加のゲート酸化膜314の形成を含む。第2の酸化プロセスの実行後、平均膜厚の差に特徴を有する3つのゲート酸化膜の領域がウェハ301上に形成される。ウェハ301のSi(110)面方位領域305上に形成されたゲート酸化膜領域310は、Si(110)面方位領域305の酸化速度がより高いため、ゲート酸化膜303が最も厚い領域である。ゲート酸化膜領域312及び314は、ウェハ301のSi(100)面方位領域307上に形成される。ゲート酸化膜領域312は、ゲート酸化膜領域314より厚い。これは第1、第2の酸化プロセス実行の間、領域314に対応するエリアからゲート酸化膜312が除去されているためである。3つの異なるゲート酸化膜厚を有するウェハ301は、三種類のゲート酸化膜厚を持つDSB基板と呼ぶことができる。
一実施例において、ウェハ又は基板は、ゲート酸化膜の平均膜厚を特徴とする少なくとも3つの異なる領域を有している。一実施例において、第1の領域は、第2の領域よりゲート酸化膜の平均膜厚が少なくとも約10%大きく、第2の領域は、第3の領域よりゲート酸化膜の平均膜厚が少なくとも約10%大きい。別の実施例において、第1の領域は、第2の領域よりゲート酸化膜の平均膜厚が少なくとも約15%大きく、第2の領域は、第3の領域よりゲート酸化膜の平均膜厚が少なくとも約10%大きい。さらに、別の実施例において、第1の領域は、第2の領域よりゲート酸化膜の平均膜厚が少なくとも約15%大きく、第2の領域は、第3の領域よりゲート酸化膜の平均膜厚が少なくとも約15%大きい。さらに、別の実施例において、第1の領域は第2の領域よりゲート酸化膜の平均膜厚が少なくとも約20%大きく、第2の領域は、第3の領域よりゲート酸化膜の平均膜厚が少なくとも約20%大きい。
一実施例において、ウェハ又は基板は、ゲート酸化膜の平均膜厚を特徴とする少なくとも3つの異なる領域を有し、領域のうちの1つは、次に厚い領域よりゲート酸化膜の平均膜厚が少なくとも約10%大きい。別の実施例において、ウェハ又は基板は、ゲート酸化膜の平均膜厚を特徴とする少なくとも3つの異なる領域を有し、領域のうちの1つは、次に厚い領域よりゲート酸化膜の平均膜厚が少なくとも約15%大きい。また、別の実施例において、ウェハ又は基板は、ゲート酸化膜の平均膜厚が特徴付けられた少なくとも3つの異なる領域を有し、領域のうちの1つは、次に厚い領域よりゲート酸化膜の平均膜厚が少なくとも約20%大きい。さらに、別の実施例において、ウェハ又は基板は、ゲート酸化膜の平均膜厚を特徴とする少なくとも3つの異なる領域を有し、領域のうちの1つは、次に厚い領域よりゲート酸化膜の平均膜厚が少なくとも約25%大きい。
異なるゲート酸化膜厚の少なくとも3つの領域がここに示された実施形態中の基板又はウェハに形成される。ゲート酸化膜の領域は一定の平均膜厚を有することにより定義される。一実施例において、一定の平均膜厚を有するゲート酸化膜の領域は、ゲート酸化膜厚のために約10%以下の相対標準偏差を有する領域によって定義される。一実施例において、一定の平均膜厚を有するゲート酸化膜の領域は、ゲート酸化膜厚のために多くとも5%の相対標準偏差を有する領域によって定義される。一実施例において、一定の平均膜厚を有するゲート酸化膜の領域は、ゲート酸化膜厚のために多くとも1%の相対標準偏差を有する領域によって定義される。ゲート酸化膜厚は、基板の平面に垂直な方角に測定される。
一実施例において、ウェハ又は基板は、ゲート酸化膜の平均膜厚を特徴とする少なくとも3つの異なる領域を有しており、第1の領域は、約60から約110オングストロームのゲート酸化膜の平均膜厚を有し、第2の領域は、約30から約95オングストロームのゲート酸化膜の平均膜厚を有し、第3の領域は、約15から約25オングストロームのゲート酸化膜の平均膜厚を有している。別の実施例において、ウェハ又は基板は、ゲート酸化膜の平均膜厚を特徴とする少なくとも3つの異なる領域を有しており、第1の領域は、約70から約100オングストロームのゲート酸化膜の平均膜厚を有し、第2の領域は、約50から約90オングストロームのゲート酸化膜の平均膜厚を有し、第3の領域は、約25から約30オングストロームのゲート酸化膜の平均膜厚を有している。
本実施形態を用いることにより、ゲート酸化膜の少なくとも3つの異なる膜厚を有するウェハ又は基板は、プロセス数を削減することができる。本実施形態によれば、1回のパターニングと除去処理だけが、基板上に形成されたゲート酸化膜に実行される。完全なパターニングと除去処理は、少なくとも次の処理を要求する。1)レジスト又はマスクが、ゲート酸化膜に塗布され、レジスト又はマスクはフォトリソグラフィなどによって、パターニングされる。2)パターニングされたレジスト又はマスクにより保護されないゲート酸化膜の領域は、除去される。1回のパターニングと除去処理が、ゲート酸化膜を生成するため、第1の酸化処理と第2の酸化処理の間で実行される。本方法の有利な効果は、少なくとも異なる膜厚のゲート酸化膜を有する基板又はウェハが、基板又はウェハ上に形成されたゲート酸化膜に1回だけパターニングと除去処理を実行した後に形成されることである。
さらに、本方法の有利な特徴は、ゲート酸化膜を形成するための2回の酸化プロセスを実行するだけで、少なくとも三つの異なる膜厚のゲート酸化膜を有する基板又はウェハを形成することができることである。ウェハ又は基板上にゲート酸化膜を形成する速度が、基板のSi(100)面方位領域とSi(110)面方位領域とで異なるため、2回の酸化プロセスを実行するだけで、3つの異なる膜厚を有するゲート酸化膜を形成することができる。このため、伝統的な方法において要求された3回以上の酸化プロセスは、必要としない。上述したように、2回の酸化プロセスの1回目は、完全なパターニング及び除去処理に先行して行なわれる。上述したように、2回の酸化プロセスの2回目は完全なパターニング及び除去処理の後に行なわれる。
具体的には、少なくとも異なる膜厚のゲート酸化膜を有する基板又はウェハは、基板又はウェハ上に形成されたゲート酸化膜に対する1回のフォトレジスト又はマスクの塗布によって製造される。そのため、異なるゲート酸化膜の平均膜厚を有する3つの所要の領域を得るために、1回のフォトリソグラフィとエッチングのプロセスだけがゲート酸化膜に実行される。第2の酸化プロセスの実行の後、少なくとも異なる膜厚のゲート酸化膜を有する基板又はウェハは、第2の酸化プロセスの実行後に、追加のフォトレジストの塗布なく、ゲート酸化膜のうちのいずれかの除去なしで形成される。
形成されたウェハ又は基板は、ウェハ表面上に半導体デバイスを形成するための後工程処理に使用される。ウェハを製造するための処理工程が僅かであるため、コストを削減することができる。特に、形成されたトリプル酸化基板上に、周知の技術を用いて、電界効果トランジスタを形成することができる。図3(D)に示すように、3種の異なる酸化膜厚を持つこの基板は、Si(100)及びSi(110)面方位領域の両方を有するため、様々なタイプのn(ネガティブ)チャネル電界効果トランジスタ(nFET)やp(ポジティブ)チャネル電界効果トランジスタ(pFET)を単一のウェハ上に形成することができる。
図4に示すように、異なるFETデバイスをトリプル酸化基板上に形成することができる。厚膜FETデバイス410は、ゲート酸化膜402の最も厚い領域に形成できる。中膜厚FETデバイス412は、ゲート酸化膜404の中間の厚さの領域に形成できる。薄膜厚FETデバイス414は、ゲート酸化膜406の最も薄い領域に形成できる。当業者であれば、上記三種類の酸化膜を持つ基板を他の半導体デバイスの製造に使用可能であり、そのウェハ上に形成される異なるタイプの半導体デバイスのゲート酸化膜の変更が必要であることを認識できる。如何なるFETデバイス又は他の半導体デバイスも形成において、ゲート酸化膜が機能絶縁層としてFETデバイス又は他の半導体デバイスに組み込まれる。
具体的には、厚膜ゲート電界効果トランジスタはN型、P型ともにSi(110)面方位領域に形成され、中厚膜ゲート電界効果トランジスタはN型、P型ともにSi(100)面方位領域に形成され、薄膜ゲート電界効果トランジスタは、N型、P型ともにSi(110)面方位領域とSi(100)面方位領域のいずれの領域にも形成される。
本技術革新が明らかにしたことを完全に説明するため、ここに、プラズマを使用しない高付着力を有するキャップ層を形成するためのステップを、図5を参照して説明する。ステップ502において、Si(110)面方位を有するウェハは、DSB基板を形成するためにSi(100)面方位を有するウェハに接合される。ステップ504において、Si(110)面方位ウェハの一部は、Geイオン注入によりアモルファス化され、アニール工程による再結晶及び固相エピタキシーによりSi(100)に変換される。ステップ506において、第1の酸化プロセスがDSB基板上にゲート酸化膜を形成するために行なわれる。DSB基板のSi(100)面方位領域に比べてDSB基板のSi(110)面方位領域上に、より大きな厚みのゲート酸化膜が形成される。ステップ508において、レジスト又はマスクは、ゲート酸化膜上に配置され、ゲート酸化膜の一部を保護し、非保護のゲート酸化膜の別の部分を除去するためにパターニングされる。パターニングされたレジストによりゲート酸化膜の保護されない部分は除去される。ステップ510において、第2の酸化プロセスは、前工程で除去された領域にゲート酸化膜を形成させるために行なわれる。よってステップ512において、ゲート酸化膜の平均膜厚を特徴とする少なくとも3つの異なる領域を有するDSB基板が形成される。3つの異なるゲート酸化膜厚を有するDSB基板は、DSB基板上のゲート酸化膜上にレジスト又はマスクを塗布する処理とエッチングによる部分的な酸化膜除去そしてその後の酸化工程という一連の工程の流れにより形成される。
その他、本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
101…ウェハ基板、103、105,107…領域、111、121、131…ゲート酸化膜、113…マスク又はフォトレジスト。

Claims (7)

  1. Si(100)面方位領域と、Si(110)面方位領域を基板の同一表面に具備する直接シリコン接合基板(Direct Silicon Bonded 基板:DSB基板)を設け、
    前記直接シリコン接合基板の表面にゲート酸化膜を形成するため、第1の酸化プロセスを行ない、前記直接シリコン接合基板のSi(110)面方位領域に形成された前記ゲート酸化膜は、前記直接シリコン接合基板のSi(100)面方位領域上に形成されたゲート酸化膜より厚く、
    前記DSB基板の表面の一部から前記ゲート酸化膜を除去し、
    前記DSB基板上に追加のゲート酸化膜を形成するため、第2の酸化プロセスを行なうという2回の酸化工程により異なる3つのゲート酸化膜厚領域を有するDSB基板を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. ゲート酸化膜の第1の領域は、ゲート酸化膜の第2の領域の平均膜厚より少なくとも約10%大きく、ゲート酸化膜の第2の領域は、ゲート酸化膜の第3の領域の平均膜厚より少なくとも約10%大きいことを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
  3. 前記異なる3つのゲート酸化膜厚を有するDSB基板を形成する前に、1回だけゲート酸化膜を除去することを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
  4. 前記異なる3つのゲート酸化膜厚を有するDSB基板において、厚膜ゲート電界効果トランジスタはN型、P型ともにSi(110)面方位領域に形成され、中厚膜ゲート電界効果トランジスタはN型、P型ともにSi(100)面方位領域に形成され、薄膜ゲート電界効果トランジスタは、N型、P型ともにSi(110)面方位領域とSi(100)面方位領域のいずれの領域にも形成されることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
  5. 表面にSi(110)面方位領域とSi(100)面方位領域の両方を有する半導体基板上にゲート酸化膜を形成するため、第1の酸化プロセスを行なうこと、前記半導体基板上のSi(110)面方位領域上に形成されたゲート酸化膜は、Si(100)面方位領域上に形成されたゲート酸化膜より厚い、
    前記半導体基板上に形成されたゲート酸化膜の一部を選択的に除去すること、
    前記半導体基板上に追加のゲート酸化膜を形成するため、第2の酸化プロセスを行なうこと、
    ゲート酸化膜が異なる平均膜厚を有する少なくとも3つの領域を含む半導体基板を形成すること、
    前記ゲート酸化膜の領域のうちの1つは、次に厚いゲート酸化膜の領域より平均膜厚が少なくとも約10%大きいことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  6. 前記異なる3つのゲート酸化膜厚を有する半導体基板を形成する前に、前記ゲート酸化膜の一部を選択的に除去する1回の処理だけが行なわれることを特徴とする請求項5記載の半導体装置の製造方法。
  7. Si(110)面方位領域とSi(100)面方位領域を有する半導体基板と、
    前記半導体基板の表面に形成され、異なる平均膜厚を有する少なくとも3つの領域を含むゲート酸化膜と、
    前記ゲート酸化膜の第1の領域は、前記ゲート酸化膜の第2の領域の平均膜厚より少なくとも約10%大きく、ゲート酸化膜の前記第2の領域は、ゲート酸化膜の第3の領域の平均膜厚より少なくとも約10%大きく、前記第1の領域は、前記Si(110)面方位領域上に形成されることを特徴とする半導体装置。
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