JPH11121634A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacture thereof

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JPH11121634A
JPH11121634A JP10228427A JP22842798A JPH11121634A JP H11121634 A JPH11121634 A JP H11121634A JP 10228427 A JP10228427 A JP 10228427A JP 22842798 A JP22842798 A JP 22842798A JP H11121634 A JPH11121634 A JP H11121634A
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JP
Japan
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forming
semiconductor device
oxide film
film
gate
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JP10228427A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshiyuki Kishi
敏幸 岸
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Citizen Watch Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To control shifting of a threshold of a MOS semiconductor device in a radiation environment, by forming a two-layered gate insulating film consisting of a gate oxide film, i.e., a silicon dioxide film and a gate silicon nitride film. SOLUTION: In a complementary MOS semiconductor device, each of gate insulating films 62 of an NMOS semiconductor device 11 and a PMOS semiconductor device 12 is formed of a two-layered film consisting of a gate oxide film 2, which is made of a silicon dioxide film, and a gate silicon nitride film 61. As a result, from the problem of matching the interface between the films 2 and 61, an interface level having charges at the interface occurs. In order to match the interface level, the concentration of a well is controlled so as to control the threshold. Therefore, when the semiconductor device is used in a radiation environment, positive charges generated by a radiation of gamma rays are reduced by the interface level. Hence, changes in the threshold can be controlled and consequently a stable characteristic can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体装置およ
びその製造方法に関し、特に共通の半導体基板あるいは
SOI基板上に、Nチャネル型MOS型半導体装置とP
チャネル型MOS半導体装置、あるいはさらにMONO
S型半導体装置をも備えた半導体装置の構造と、その製
造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to an N-channel MOS type semiconductor device and a P-type semiconductor device on a common semiconductor substrate or SOI substrate.
Channel type MOS semiconductor device, or even MONO
The present invention relates to a structure of a semiconductor device including an S-type semiconductor device and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】MOS(Metal-Oxide-Semiconductor )
型半導体装置としては、シリコンからなる半導体基板を
用いるものと、支持基板に形成した絶縁膜上に半導体層
を有する半導体基板、いわゆるSOI(Silicon on Ins
ulator)基板を用いるものとが知られている。
2. Description of the Related Art MOS (Metal-Oxide-Semiconductor)
As a type semiconductor device, a semiconductor substrate made of silicon and a semiconductor substrate having a semiconductor layer on an insulating film formed on a supporting substrate, so-called SOI (Silicon on Ins) are used.
ulator) using a substrate.

【0003】まずはじめに、シリコンからなる半導体基
板を用いた従来のMOS型半導体装置の構造例を、図6
9の模式的な断面図を用いて説明する。この図69に示
すMOS型半導体装置は、シリコンからなる半導体基板
1を用い、Nチャネル型MOS半導体装置11とPチャ
ネル型MOS半導体装置12とを形成し、コンプリメン
タリMOS型半導体装置を構成している。
First, a structure example of a conventional MOS type semiconductor device using a semiconductor substrate made of silicon is shown in FIG.
This will be described with reference to the schematic sectional view of FIG. In the MOS semiconductor device shown in FIG. 69, an N-channel MOS semiconductor device 11 and a P-channel MOS semiconductor device 12 are formed using a semiconductor substrate 1 made of silicon, and constitute a complementary MOS semiconductor device. .

【0004】Nチャネル型MOS半導体装置11は、半
導体基板1中にP型不純物層により設けたPウェル4上
の半導体基板1の表面に、ゲート酸化膜2とゲート電極
3とを設け、ゲート電極3と整合した半導体基板1の表
面には、N型の高濃度不純物層により形成したソース6
とドレイン7とを設けている。
In an N-channel MOS semiconductor device 11, a gate oxide film 2 and a gate electrode 3 are provided on a surface of a semiconductor substrate 1 on a P well 4 provided by a P-type impurity layer in the semiconductor substrate 1, and a gate electrode 3 is formed. On the surface of the semiconductor substrate 1 aligned with the semiconductor substrate 3, a source 6 formed of an N-type high-concentration impurity layer is formed.
And a drain 7.

【0005】Pチャネル型MOS半導体装置12は、半
導体基板1中にN型不純物層により設けたNウェル5上
の半導体基板1の表面に、ゲート酸化膜2とゲート電極
3とを設け、ゲート電極3と整合した半導体基板1の表
面には、P型の高濃度不純物層により形成したソース1
6とドレイン17とを設けている。
In a P-channel type MOS semiconductor device 12, a gate oxide film 2 and a gate electrode 3 are provided on a surface of a semiconductor substrate 1 on an N well 5 provided by an N type impurity layer in the semiconductor substrate 1, and a gate electrode 3 is provided. The source 1 formed by a P-type high concentration impurity layer
6 and a drain 17 are provided.

【0006】このNチャネル型MOS半導体装置11と
Pチャネル型MOS半導体装置12とは、半導体基板1
の表面に形成したフィールド酸化膜13により素子分離
されている。
The N channel type MOS semiconductor device 11 and the P channel type MOS semiconductor device 12
Are separated by a field oxide film 13 formed on the surface of the element.

【0007】そして、半導体基板1の全面に層間絶縁膜
8を形成し、その層間絶縁膜8に形成されたコンタクト
ホール9を介して、それぞれNチャネル型MOS半導体
装置11のゲート電極3,ソース6,およびドレイン
7、Pチャネル型MOS半導体装置12のゲート電極
3,ソース17,およびドレイン17に一端を接続した
配線10(ゲート電極3,3と接続する配線10は、図
69に示した断面とは異なる断面位置に設けられてい
る)により、半導体基板1上に設けられた他のMOS型
半導体装置と接続される。
Then, an interlayer insulating film 8 is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 1, and the gate electrode 3, the source 6 and the source 6 of the N-channel type MOS semiconductor device 11 are respectively formed through contact holes 9 formed in the interlayer insulating film 8. , And the drain 7, the wiring 10 having one end connected to the gate electrode 3, the source 17, and the drain 17 of the P-channel type MOS semiconductor device 12 (the wiring 10 connected to the gate electrodes 3, 3 has a cross section shown in FIG. 69). Are provided at different cross-sectional positions), thereby being connected to another MOS type semiconductor device provided on the semiconductor substrate 1.

【0008】つぎに、SOI基板を用いた、従来のMO
S型半導体装置の構造例を図70の模式的な断面図を用
いて説明する。この図70に示すMOS型半導体装置
は、支持基板20と絶縁膜21と複数の島状の半導体層
22a,22bとからなるSOI基板23を用いる。そ
して、そのSOI基板の各半導体層22a,22bの上
にゲート酸化膜2とゲート電極3とを設け、Nチャネル
型MOS半導体装置11とPチャネル型MOS半導体装
置12とからなる半導体装置を構成している。
Next, a conventional MO using an SOI substrate is used.
An example of the structure of the S-type semiconductor device will be described with reference to a schematic sectional view of FIG. The MOS type semiconductor device shown in FIG. 70 uses an SOI substrate 23 including a support substrate 20, an insulating film 21, and a plurality of island-shaped semiconductor layers 22a and 22b. Then, a gate oxide film 2 and a gate electrode 3 are provided on each of the semiconductor layers 22a and 22b of the SOI substrate to constitute a semiconductor device including an N-channel MOS semiconductor device 11 and a P-channel MOS semiconductor device 12. ing.

【0009】そのNチャネル型MOS半導体装置11
は、半導体層22aのゲート電極3に整合した領域に、
N型の高濃度不純物層からなるソース6とドレイン7と
を設けている。同様に、Pチャネル型MOS半導体装置
12は、半導体層22bのゲート電極3に整合した領域
に、P型の高濃度不純物層からなるソース16とドレイ
ン17とを設けている。
The N-channel type MOS semiconductor device 11
Is located in a region of the semiconductor layer 22a aligned with the gate electrode 3.
A source 6 and a drain 7 made of an N-type high concentration impurity layer are provided. Similarly, the P-channel type MOS semiconductor device 12 has a source 16 and a drain 17 made of a P-type high-concentration impurity layer in a region of the semiconductor layer 22b that matches the gate electrode 3.

【0010】このNチャネル型MOS半導体装置11と
Pチャネル型MOS半導体装置12とは、層間絶縁膜8
と絶縁膜21とによって完全に絶縁分離されている。そ
して、その層間絶縁膜8に形成された各コンタクトホー
ル9を介して、それぞれNチャネル型MOS半導体装置
11のゲート電極3,ソース6,およびドレイン7、P
チャネル型MOS半導体装置12のゲート電極3,ソー
ス17,およびドレイン17に一端を接続した配線10
(ゲート電極3,3と接続する配線10は、図70に示
した断面とは異なる断面位置に設けられている)によ
り、SOI基板23上に設けられた他のMOS型半導体
装置と接続される。
The N-channel MOS semiconductor device 11 and the P-channel MOS semiconductor device 12 are
And the insulating film 21 are completely insulated and separated. Then, through each contact hole 9 formed in the interlayer insulating film 8, the gate electrode 3, the source 6, the drain 7, and the P
Wiring 10 having one end connected to gate electrode 3, source 17, and drain 17 of channel type MOS semiconductor device 12.
(The wiring 10 connected to the gate electrodes 3, 3 is provided at a cross-sectional position different from the cross-section shown in FIG. 70), and is connected to another MOS type semiconductor device provided on the SOI substrate 23. .

【0011】つぎに、図69に示した半導体装置にMO
NOS型半導体装置をも設けた従来の半導体装置の構造
例を、図71によって説明する。この図71に示す半導
体装置は、シリコンからなる共通の半導体基板1上に、
Nチャネル型MOS半導体装置11とPチャネル型MO
S半導体装置12とMONOS型半導体装置35とを形
成している。
Next, the semiconductor device shown in FIG.
An example of the structure of a conventional semiconductor device provided with a NOS type semiconductor device will be described with reference to FIG. The semiconductor device shown in FIG. 71 is provided on a common semiconductor substrate 1 made of silicon.
N-channel type MOS semiconductor device 11 and P-channel type MO
The S semiconductor device 12 and the MONOS type semiconductor device 35 are formed.

【0012】Nチャネル型MOS半導体装置11は、半
導体基板1中にP型不純物層により設けたPウェル4上
の半導体基板1の表面に、ゲート酸化膜2とゲート電極
3とを設け、ゲート電極3と整合した半導体基板1の表
面には、N型の高濃度不純物層により形成したソース6
とドレイン7とを設けている。
In an N-channel MOS semiconductor device 11, a gate oxide film 2 and a gate electrode 3 are provided on a surface of a semiconductor substrate 1 on a P well 4 provided by a P-type impurity layer in the semiconductor substrate 1; On the surface of the semiconductor substrate 1 aligned with the semiconductor substrate 3, a source 6 formed of an N-type high-concentration impurity layer is formed.
And a drain 7.

【0013】Pチャネル型MOS半導体装置12は、半
導体基板1中にN型不純物層により設けたNウェル5上
の半導体基板1の表面に、ゲート酸化膜2とゲート電極
3とを設け、ゲート電極3と整合した半導体基板1の表
面には、P型の高濃度不純物層により形成したソース1
6とドレイン17とを設けている。
In a P-channel type MOS semiconductor device 12, a gate oxide film 2 and a gate electrode 3 are provided on a surface of a semiconductor substrate 1 on an N well 5 provided by an N-type impurity layer in the semiconductor substrate 1. The source 1 formed by a P-type high concentration impurity layer
6 and a drain 17 are provided.

【0014】MONOS型半導体装置35は、半導体基
板1中にP型不純物層により設けたPウェル4上の半導
体基板1の表面に、メモリ酸化膜31とメモリ窒化膜3
2とトップ酸化膜33とからなるメモリ絶縁膜34と、
メモリゲート電極50とを設け、メモリゲート電極50
と整合した半導体基板1の表面には、N型の高濃度不純
物層により形成したソース7(Nチャネル型MOS半導
体装置11のドレイン7と共通)とドレイン18とを設
けている。
The MONOS type semiconductor device 35 includes a memory oxide film 31 and a memory nitride film 3 on a surface of the semiconductor substrate 1 on a P well 4 provided by a P type impurity layer in the semiconductor substrate 1.
A memory insulating film 34 composed of a second oxide film 2 and a top oxide film 33;
A memory gate electrode 50;
A source 7 (common with the drain 7 of the N-channel type MOS semiconductor device 11) and a drain 18 formed of an N-type high-concentration impurity layer are provided on the surface of the semiconductor substrate 1 matched with the semiconductor substrate 1.

【0015】このPチャネル型MOS半導体装置12
と、Nチャネル型MOS半導体装置11およびMONO
S型半導体装置35とは、半導体基板1の表面に形成し
たフィールド酸化膜13により素子分離されている。そ
して、半導体基板1の全面に層間絶縁膜8を形成し、そ
の層間絶縁膜8に形成されたコンタクトホール9を介し
て、それぞれ各半導体装置11,12,35の各ゲート
電極3,ソース6,16,およびドレイン7,17,1
8に一端を接続した配線10によって、半導体基板1上
に設けられた他の半導体装置に接続している。
This P-channel type MOS semiconductor device 12
And N-channel type MOS semiconductor device 11 and MONO
The element is separated from the S-type semiconductor device 35 by the field oxide film 13 formed on the surface of the semiconductor substrate 1. Then, an interlayer insulating film 8 is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 1, and each gate electrode 3, source 6, and source 6 of each of the semiconductor devices 11, 12, 35 are respectively formed through contact holes 9 formed in the interlayer insulating film 8. 16, and drains 7, 17, 1
A wiring 10 having one end connected to 8 connects to another semiconductor device provided on the semiconductor substrate 1.

【0016】この図71に示した半導体装置の製造方法
を図72〜図76の各工程を示す断面図を用いて説明す
る。この半導体装置の製造工程の前半は、この発明によ
る半導体装置の製造方法の第3の実施形態の説明におい
て、図29から図34を用いて説明する各工程と同じで
あるから、その各工程の図示は省略し、図72のみによ
って説明する。
A method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 71 will be described with reference to cross-sectional views showing respective steps of FIGS. 72 to 76. The first half of the manufacturing process of the semiconductor device is the same as each process described with reference to FIGS. 29 to 34 in the description of the third embodiment of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention. The illustration is omitted, and description will be made only with reference to FIG.

【0017】まず、シリコンからなる半導体基板1を酸
化雰囲気で酸化することにより、表面に酸化膜を形成す
る。つぎに、その酸化膜の全面に感光性樹脂であるフォ
トレジストを回転塗布法により形成し、Nチャネル型M
OS半導体装置とMONOS型半導体装置とを形成する
領域であるNチャネル領域を開口するように所定のマス
クを使用して露光および現像することにより、フォトレ
ジストをパターン形成する。その後、このフォトレジス
トをエッチングマスクにして、酸化膜をエッチングす
る。
First, an oxide film is formed on the surface by oxidizing a semiconductor substrate 1 made of silicon in an oxidizing atmosphere. Next, a photoresist, which is a photosensitive resin, is formed on the entire surface of the oxide film by a spin coating method.
A photoresist is patterned by exposing and developing using a predetermined mask so as to open an N-channel region which is a region for forming the OS semiconductor device and the MONOS type semiconductor device. Thereafter, the oxide film is etched using the photoresist as an etching mask.

【0018】そして、半導体基板1を酸化雰囲気で酸化
し、第1のバッファ酸化膜を形成する。その後、Pウェ
ルを形成するためのP型の不純物であるボロンをイオン
注入する。これにより、酸化膜厚が薄い第1のバッファ
酸化膜のあるNチャネル領域42の半導体基板1の表面
領域にボロンが注入される。
Then, the semiconductor substrate 1 is oxidized in an oxidizing atmosphere to form a first buffer oxide film. After that, boron, which is a P-type impurity for forming a P-well, is ion-implanted. As a result, boron is implanted into the surface region of the semiconductor substrate 1 in the N-channel region 42 having the first buffer oxide film having a small oxide film thickness.

【0019】つぎに、上記酸化膜と第1のバッファ酸化
膜とを除去した後、酸化雰囲気で酸化して第2のバッフ
ァ酸化膜を全面に形成し、Pチャネル型MOS半導体装
置を形成する領域であるPチャネル領域43を開口する
ように、フォトレジストを形成する。このフォトレジス
トをイオン注入マスクにして、N型の不純物であるリン
をPチャネル領域43にイオン注入する。その後、第2
のバッファ酸化膜を除去する。
Next, after removing the oxide film and the first buffer oxide film, the substrate is oxidized in an oxidizing atmosphere to form a second buffer oxide film over the entire surface, and a region for forming a P-channel type MOS semiconductor device is formed. A photoresist is formed so as to open the P channel region 43, which is the above. Using this photoresist as an ion implantation mask, phosphorus, which is an N-type impurity, is ion-implanted into the P-channel region 43. Then the second
Of the buffer oxide film is removed.

【0020】そして、微少酸化雰囲気で酸化および熱処
理することにより、イオン注入した不純物を活性化し、
Pウェル4とNウェル5とを形成するとともに、半導体
基板1の表面にパッド酸化膜を形成する。
Then, by performing oxidation and heat treatment in a minute oxidation atmosphere, the ion-implanted impurities are activated,
A P well 4 and an N well 5 are formed, and a pad oxide film is formed on the surface of the semiconductor substrate 1.

【0021】つぎに、化学気相成長法によりシリコン窒
化膜からなるナイトライド膜を全面に形成し、Nチャネ
ル型MOS半導体装置とPチャネル型MOS半導体装置
とMONOS型半導体装置との素子形成領域にフォトレ
ジストを形成する。このフォトレジストをエッチングマ
スクにして、上記ナイトライド膜をエッチングする。
Next, a nitride film made of a silicon nitride film is formed on the entire surface by a chemical vapor deposition method, and is formed in an element formation region of an N-channel type MOS semiconductor device, a P-channel type MOS semiconductor device, and a MONOS type semiconductor device. A photoresist is formed. Using the photoresist as an etching mask, the nitride film is etched.

【0022】その後、酸化雰囲気で選択酸化を行うこと
により、図72に示すフィールド酸化膜13を形成し、
上記ナイトライド膜とパッド酸化膜を除去する。つぎ
に、酸化雰囲気で酸化して図72に示すようにゲート酸
化膜2を形成し、このゲート酸化膜2の上に第1のゲー
ト電極材料48を形成する。
Thereafter, by performing selective oxidation in an oxidizing atmosphere, a field oxide film 13 shown in FIG. 72 is formed.
The nitride film and the pad oxide film are removed. Next, oxidation is performed in an oxidizing atmosphere to form a gate oxide film 2 as shown in FIG. 72, and a first gate electrode material 48 is formed on the gate oxide film 2.

【0023】そして、ゲート電極を形成する領域にフォ
トレジスト113を形成する。このフォトレジスト11
3をエッチングマスクにして、第1のゲート電極材料4
8をエッチングし、図73に示すようにゲート電極3を
形成する。さらに、ゲート電極3の下部にある部分以外
のゲート酸化膜2を除去する。
Then, a photoresist 113 is formed in a region where a gate electrode is to be formed. This photoresist 11
3 as an etching mask, the first gate electrode material 4
8 is etched to form a gate electrode 3 as shown in FIG. Further, the gate oxide film 2 other than the portion under the gate electrode 3 is removed.

【0024】その後、酸化雰囲気で酸化して図74に示
すメモリ酸化膜31を形成する。つぎに、アンモニア雰
囲気で熱処理し、メモリ酸化膜31を窒化酸化膜とす
る。
Thereafter, oxidation is performed in an oxidizing atmosphere to form a memory oxide film 31 shown in FIG. Next, heat treatment is performed in an ammonia atmosphere to turn the memory oxide film 31 into a nitrided oxide film.

【0025】このアンモニア雰囲気での熱処理におい
て、すでに形成してあるMOS型半導体装置を構成する
ゲート酸化膜2中にアンモニアおよび水素が拡散し、ゲ
ート酸化膜2中とゲート酸化膜2と半導体基板1との界
面に正電荷が誘起されるという問題が発生する。この正
電荷が工程終了まで回復することなく残るため、MOS
型半導体装置のしきい値電圧の変化をもたらすという問
題がある。
In this heat treatment in an ammonia atmosphere, ammonia and hydrogen diffuse into the gate oxide film 2 constituting the already formed MOS type semiconductor device, so that the gate oxide film 2, the gate oxide film 2 and the semiconductor substrate 1 The problem arises that a positive charge is induced at the interface with the substrate. Since this positive charge remains without recovering until the end of the process, the MOS
There is a problem that the threshold voltage of the semiconductor device is changed.

【0026】つぎに、メモリ酸化膜31の全面にメモリ
窒化膜32、トップ酸化膜33、第2のゲート電極材料
49を順次形成する。その後、MONOS型半導体装置
のメモリゲート電極の形成領域にフォトレジスト114
を形成する。
Next, a memory nitride film 32, a top oxide film 33, and a second gate electrode material 49 are sequentially formed on the entire surface of the memory oxide film 31. Thereafter, a photoresist 114 is formed in a region for forming a memory gate electrode of the MONOS type semiconductor device.
To form

【0027】このフォトレジスト114をエッチングマ
スクに使用して、第2のゲート電極材料49とトップ酸
化膜33とメモリ窒化膜32とメモリ酸化膜31とをエ
ッチングし、図75に示すようにメモリゲート電極50
を形成する。その後、Nチャネル領域42の半導体基板
1の表面に、N型の不純物である砒素をゲート電極3と
メモリゲート電極50に整合してイオン注入し、図76
に示す高濃度不純物層であるソース6とドレイン7とを
形成する。
Using this photoresist 114 as an etching mask, the second gate electrode material 49, the top oxide film 33, the memory nitride film 32 and the memory oxide film 31 are etched, and as shown in FIG. Electrode 50
To form Thereafter, arsenic, which is an N-type impurity, is ion-implanted into the surface of the semiconductor substrate 1 in the N-channel region 42 so as to match the gate electrode 3 and the memory gate electrode 50.
A source 6 and a drain 7 which are high concentration impurity layers shown in FIG.

【0028】つぎに、図75におけるPチャネル領域4
3の半導体基板1の表面に、P型の不純物であるボロン
をゲート電極3に整合してイオン注入し、図76に示す
高濃度不純物層であるソース16とドレイン17とを形
成し、その後、不純物の活性化のための熱処理を行う。
Next, the P channel region 4 in FIG.
On the surface of the semiconductor substrate 1, boron as a P-type impurity is ion-implanted in alignment with the gate electrode 3 to form a source 16 and a drain 17 as high-concentration impurity layers shown in FIG. A heat treatment for activating the impurities is performed.

【0029】さらに、図76に示すように、全面に層間
絶縁膜8を形成し、その層間絶縁膜8に図71に示した
コンタクトホール9を開口し、配線10を形成する。こ
のようにして、シリコンからなる半導体基板1を用いた
Nチャネル型MOS半導体装置11とPチャネル型MO
S半導体装置12とMONOS型半導体装置35を同一
半導体基板1上に形成した半導体装置を製造する。
Further, as shown in FIG. 76, an interlayer insulating film 8 is formed on the entire surface, a contact hole 9 shown in FIG. 71 is opened in the interlayer insulating film 8, and a wiring 10 is formed. Thus, the N-channel type MOS semiconductor device 11 using the semiconductor substrate 1 made of silicon and the P-channel type
A semiconductor device in which the S semiconductor device 12 and the MONOS type semiconductor device 35 are formed on the same semiconductor substrate 1 is manufactured.

【0030】[0030]

【発明が解決しようとする課題】上述したような構造の
MOS型半導体装置を、宇宙空間に打ち上げられる人工
衛星の制御装置や原子炉の制御装置などに使用する場合
がある。しかしながら、このようなガンマ線などの放射
線が照射される環境下で、上述した従来の半導体装置を
使用した場合には、ゲート酸化膜中あるいは半導体基板
とゲート酸化膜との界面に正電荷が発生し、Nチャネル
型MOS半導体装置のしきい値電圧が低下し、リーク電
流が発生する。一方、Pチャネル型MOS半導体装置の
しきい値電圧は上昇し、動作不能になる。
In some cases, the MOS type semiconductor device having the above-described structure is used as a control device for an artificial satellite or a nuclear reactor which is launched into outer space. However, when the above-described conventional semiconductor device is used in an environment where such gamma rays are irradiated, positive charges are generated in the gate oxide film or at the interface between the semiconductor substrate and the gate oxide film. , The threshold voltage of the N-channel MOS semiconductor device decreases, and a leak current occurs. On the other hand, the threshold voltage of the P-channel type MOS semiconductor device rises and becomes inoperable.

【0031】また、シリコンからなる半導体基板上にN
チャネル型MOS半導体装置とPチャネル型MOS半導
体装置とMONOS型半導体装置とを設けた半導体装置
を製造する場合、MONOS型半導体装置の書き込み消
去特性を向上するために、メモリ酸化膜をアンモニア雰
囲気中で熱処理して窒化酸化膜とする。その際、前述し
たように、アンモニアおよび水素の反応によりゲート酸
化膜中とゲート酸化膜と半導体基板との界面に正電荷が
誘起され、しきい値電圧のシフトによる不良が発生して
いた。
In addition, N on a semiconductor substrate made of silicon
When manufacturing a semiconductor device provided with a channel type MOS semiconductor device, a P-channel type MOS semiconductor device and a MONOS type semiconductor device, in order to improve the write / erase characteristics of the MONOS type semiconductor device, the memory oxide film is formed in an ammonia atmosphere. Heat treatment is performed to form a nitrided oxide film. At that time, as described above, a positive charge is induced in the gate oxide film and at the interface between the gate oxide film and the semiconductor substrate due to the reaction of ammonia and hydrogen, and a failure due to a shift in threshold voltage has occurred.

【0032】この発明は、これらの問題を解決して、放
射線環境下でのMOS型半導体装置のしきい値のシフト
を抑制すること、および同一半導体基板上にMOS型半
導体装置とMONOS型半導体装置とを設けた半導体装
置の製造工程において、アンモニア雰囲気中での熱処理
時に発生するMOS型半導体装置のしきい値のシフトを
抑制することを目的とする。
The present invention solves these problems and suppresses the shift of the threshold value of a MOS type semiconductor device under a radiation environment. Further, the present invention provides a MOS type semiconductor device and a MONOS type semiconductor device on the same semiconductor substrate. It is an object of the present invention to suppress a shift in the threshold value of a MOS type semiconductor device which occurs during a heat treatment in an ammonia atmosphere in a manufacturing process of a semiconductor device provided with the above.

【0033】[0033]

【課題を解決するための手段】この発明による半導体装
置は、上記目的を達成するために、次のように構成す
る。半導体基板上に設けたゲート絶縁膜とそのゲート絶
縁膜上に設けたゲート電極とをそれぞれ有するNチャネ
ル型MOS半導体装置とPチャネル型MOS半導体装置
とを備えており、そのゲート絶縁膜を、二酸化シリコン
膜からなるゲート酸化膜とゲートシリコン窒化膜との2
層膜で構成した。
A semiconductor device according to the present invention has the following configuration to achieve the above object. An N-channel MOS semiconductor device and a P-channel MOS semiconductor device each having a gate insulating film provided on a semiconductor substrate and a gate electrode provided on the gate insulating film are provided. A gate oxide film made of a silicon film and a gate silicon nitride film
It was composed of a layer film.

【0034】あるいは、上記Nチャネル型MOS半導体
装置のゲート絶縁膜は、二酸化シリコン膜からなるゲー
ト酸化膜で構成し、上記Pチャネル型MOS半導体装置
のゲート絶縁膜は、二酸化シリコン膜からなるゲート酸
化膜とゲートシリコン窒化膜との2層膜で構成するよう
にしてもよい。
Alternatively, the gate insulating film of the N-channel type MOS semiconductor device is constituted by a gate oxide film composed of a silicon dioxide film, and the gate insulating film of the P-channel type MOS semiconductor device is constituted by a gate oxide film composed of a silicon dioxide film. A two-layer film of a film and a gate silicon nitride film may be used.

【0035】これらの半導体装置においてさらに、上記
半導体基板上に設けたメモリ酸化膜とメモリ窒化膜とト
ップ酸化膜とからなるメモリ絶縁膜と、そのメモリ絶縁
膜上に設けたメモリゲート電極とを有するMONOS型
半導体装置を設けることができる。
These semiconductor devices further include a memory insulating film comprising a memory oxide film, a memory nitride film, and a top oxide film provided on the semiconductor substrate, and a memory gate electrode provided on the memory insulating film. A MONOS type semiconductor device can be provided.

【0036】また、支持基板と絶縁膜と島状の半導体層
からなるSOI基板と、その半導体層上に設けたゲート
絶縁膜とそのゲート絶縁膜上に設けたゲート電極とをそ
れぞれ有するNチャネル型MOS半導体装置とPチャネ
ル型MOS半導体装置とを備えた半導体装置であって
も、上記ゲート絶縁膜を、二酸化シリコン膜からなるゲ
ート酸化膜とゲートシリコン窒化膜との2層膜で構成す
るとよい。
An N-channel type having an SOI substrate comprising a supporting substrate, an insulating film and an island-shaped semiconductor layer, a gate insulating film provided on the semiconductor layer, and a gate electrode provided on the gate insulating film, respectively. Even in a semiconductor device including a MOS semiconductor device and a P-channel type MOS semiconductor device, it is preferable that the gate insulating film is formed of a two-layer film of a gate oxide film made of a silicon dioxide film and a gate silicon nitride film.

【0037】この場合も、Nチャネル型MOS半導体装
置のゲート絶縁膜は、二酸化シリコン膜からなるゲート
酸化膜で構成し、Pチャネル型MOS半導体装置のゲー
ト絶縁膜は、二酸化シリコン膜からなるゲート酸化膜と
ゲートシリコン窒化膜との2層膜で構成するようにして
もよい。
Also in this case, the gate insulating film of the N-channel type MOS semiconductor device is constituted by a gate oxide film made of a silicon dioxide film, and the gate insulating film of the P-channel type MOS semiconductor device is made of a gate oxide film made of a silicon dioxide film. A two-layer film of a film and a gate silicon nitride film may be used.

【0038】これらの半導体装置においてもさらに、上
記半導体層上に設けたメモリ酸化膜とメモリ窒化膜とト
ップ酸化膜とからなるメモリ絶縁膜と、そのメモリ絶縁
膜上に設けたメモリゲート電極とを有するMONOS型
半導体装置を設けることができる。
In these semiconductor devices, a memory insulating film comprising a memory oxide film, a memory nitride film and a top oxide film provided on the semiconductor layer and a memory gate electrode provided on the memory insulating film are further provided. MONOS-type semiconductor device can be provided.

【0039】この発明による半導体装置の製造方法は、
上記目的を達成するために、次の(1)から(17)の各工程
を有する。 (1) 半導体基板を酸化雰囲気中で酸化し、半導体基板全
面に酸化膜を形成する工程、(2) 上記半導体基板上のN
チャネル型MOS半導体装置を形成するNチャネル領域
の上記酸化膜をエッチングする工程、
The method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises:
In order to achieve the above object, the method includes the following steps (1) to (17). (1) a step of oxidizing the semiconductor substrate in an oxidizing atmosphere to form an oxide film on the entire surface of the semiconductor substrate;
Etching the oxide film in the N-channel region forming the channel type MOS semiconductor device;

【0040】(3)上記Nチャネル領域にP型の不純物を
導入するための第1のバッファ酸化膜を形成する工程、
(4) 上記半導体基板のNチャネル領域にP型の不純物を
導入する工程、(5) 上記半導体基板全面の酸化膜をエッ
チングした後、その半導体基板の全面に第2のバッファ
酸化膜を形成する工程、
(3) forming a first buffer oxide film for introducing a P-type impurity into the N-channel region;
(4) a step of introducing a P-type impurity into the N-channel region of the semiconductor substrate; and (5) forming a second buffer oxide film on the entire surface of the semiconductor substrate after etching the oxide film on the entire surface of the semiconductor substrate. Process,

【0041】(6) 上記半導体基板上のPチャネル型MO
S半導体装置を形成するPチャネル領域に、感光性樹脂
をマスクにしてN型の不純物を導入する工程と、(7) 上
記第2のバッファ酸化膜をエッチングし、導入した各不
純物の活性化を酸化雰囲気で行った後、上記半導体基板
全面にパッド酸化膜を形成する工程、(8) そのパッド酸
化膜上にシリコン窒化膜からなるナイトライド膜を形成
する工程、
(6) P-channel type MO on the semiconductor substrate
A step of introducing an N-type impurity into the P-channel region forming the S semiconductor device using a photosensitive resin as a mask; and (7) etching the second buffer oxide film to activate each of the introduced impurities. After performing in an oxidizing atmosphere, forming a pad oxide film on the entire surface of the semiconductor substrate, (8) forming a nitride film made of a silicon nitride film on the pad oxide film,

【0042】(9) 上記半導体基板のフィールド酸化膜を
形成する領域のナイトライド膜をエッチングする工程、
(10)選択酸化法により上記半導体基板上にフィールド酸
化膜を形成して、上記Nチャネル領域とPチャネル領域
の素子分離を行った後、上記ナイトライド膜とパッド酸
化膜を除去する工程、
(9) etching the nitride film in the region of the semiconductor substrate where the field oxide film is to be formed;
(10) forming a field oxide film on the semiconductor substrate by selective oxidation, performing element isolation of the N-channel region and the P-channel region, and then removing the nitride film and the pad oxide film;

【0043】(11)上記半導体基板のNチャネル領域とP
チャネル領域の全面に酸化雰囲気中にてゲート酸化膜を
形成し、そのゲート酸化膜の全面にゲートシリコン窒化
膜を形成し、そのゲートシリコン窒化膜の全面にゲート
電極材料を形成する工程、(12)上記ゲート電極材料とゲ
ートシリコン窒化膜をエッチングし、ゲート電極を形成
する工程、
(11) The N channel region of the semiconductor substrate and P
Forming a gate oxide film in an oxidizing atmosphere on the entire surface of the channel region, forming a gate silicon nitride film on the entire surface of the gate oxide film, and forming a gate electrode material on the entire surface of the gate silicon nitride film; A) forming the gate electrode by etching the gate electrode material and the gate silicon nitride film;

【0044】(13)感光性樹脂をイオン注入マスクとして
用いて、上記半導体基板のNチャネル領域におけるソー
スおよびドレイン形成領域に、N型の高濃度不純物層を
形成する工程、(14)感光性樹脂をイオン注入マスクとし
て用いて、上記半導体基板のPチャネル領域におけるソ
ースおよびドレイン形成領域に、P型の高濃度不純物層
を形成する工程、
(13) a step of forming an N-type high-concentration impurity layer in the source and drain formation regions in the N-channel region of the semiconductor substrate using the photosensitive resin as an ion implantation mask; Forming a P-type high-concentration impurity layer in the source and drain formation regions in the P-channel region of the semiconductor substrate by using as an ion implantation mask;

【0045】(15)上記半導体基板上の全面に二酸化シリ
コン膜を主体とする層間絶縁膜を形成する工程、(16)熱
処理により上記N型およびP型の高濃度不純物層を活性
化する工程、上記層間絶縁膜にホトエッチングによって
複数のコンタクトホールを形成する工程、(17)そのコン
タクトホールを介して、Nチャネル型MOS半導体装置
とPチャネル型MOS半導体装置の各ゲート電極,ソー
ス,およびドレインにそれぞれ接続する配線を形成する
工程、
(15) a step of forming an interlayer insulating film mainly composed of a silicon dioxide film on the entire surface of the semiconductor substrate; (16) a step of activating the N-type and P-type high concentration impurity layers by heat treatment; Forming a plurality of contact holes in the interlayer insulating film by photoetching, (17) via the contact holes to the respective gate electrodes, sources, and drains of the N-channel MOS semiconductor device and the P-channel MOS semiconductor device; A step of forming wiring to be connected to each;

【0046】また、上記(11)と(12)の各工程に代えて、
次の工程を有するようにしてもよい。上記半導体基板の
Nチャネル領域とPチャネル領域の全面に酸化雰囲気中
にてゲート酸化膜を形成し、該ゲート酸化膜の全面にゲ
ートシリコン窒化膜を形成する工程と、ホトエッチング
により、上記Nチャネル領域のゲートシリコン窒化膜を
残すように、そのゲートシリコン窒化膜を除去する工程
と、上記半導体基板全面にゲート電極材料を形成する工
程と、そのゲート電極材料をエッチングしてゲート電極
を形成する工程、
Further, instead of the above steps (11) and (12),
The following steps may be provided. Forming a gate oxide film in an oxidizing atmosphere over the entire surface of the N-channel region and the P-channel region of the semiconductor substrate, and forming a gate silicon nitride film over the entire surface of the gate oxide film; Removing the gate silicon nitride film so as to leave the gate silicon nitride film in the region, forming a gate electrode material over the entire semiconductor substrate, and forming the gate electrode by etching the gate electrode material ,

【0047】さらに、MONOS型半導体装置も備えた
半導体装置を製造する場合には、上記(11)と(12)の各工
程に代えて、次の工程を有するようにする。上記半導体
基板のNチャネル領域とPチャネル領域の全面に酸化雰
囲気中にてゲート酸化膜を形成し、そのゲート酸化膜の
全面にゲートシリコン窒化膜を形成する工程と、そのゲ
ートシリコン窒化膜の全面に第1のゲート電極材料を形
成し、ホトエッチングによりゲート電極を形成する工程
と、
Further, when manufacturing a semiconductor device also provided with a MONOS type semiconductor device, the following steps are performed instead of the steps (11) and (12). Forming a gate oxide film in an oxidizing atmosphere on the entire surface of the N-channel region and the P-channel region of the semiconductor substrate, forming a gate silicon nitride film on the entire surface of the gate oxide film; Forming a first gate electrode material and forming a gate electrode by photoetching;

【0048】上記半導体基板全面を酸化雰囲気中で酸化
してメモリ酸化膜を形成し、アンモニア雰囲気中で熱処
理して、該メモリ酸化膜を窒化酸化膜とする工程と、そ
のメモリ酸化膜上にメモリ窒化膜を形成し、そのメモリ
窒化膜を酸化雰囲気中で酸化してトップ酸化膜を形成
し、該トップ酸化膜の全面に第2のゲート電極材料を形
成する工程と、
A step of forming a memory oxide film by oxidizing the entire surface of the semiconductor substrate in an oxidizing atmosphere, and performing a heat treatment in an ammonia atmosphere to turn the memory oxide film into a nitrided oxide film; Forming a nitride film, oxidizing the memory nitride film in an oxidizing atmosphere to form a top oxide film, and forming a second gate electrode material on the entire surface of the top oxide film;

【0049】ホトエッチングにより、前記第2のゲート
電極材料とトップ酸化膜とメモリ窒化膜とメモリ酸化膜
をエッチングし、メモリゲート電極を形成する工程、そ
して、上記(17)の工程において、コンタクトホールを介
して、Nチャネル型MOS半導体装置とPチャネル型M
OS半導体装置とMONOS型半導体装置の各ゲート電
極,ソース,およびドレインにそれぞれ接続する配線を
形成する。
In the step of etching the second gate electrode material, the top oxide film, the memory nitride film and the memory oxide film by photoetching to form a memory gate electrode, and in the step (17), a contact hole is formed. Through an N-channel type MOS semiconductor device and a P-channel type
Wirings respectively connected to the gate electrodes, the source, and the drain of the OS semiconductor device and the MONOS type semiconductor device are formed.

【0050】また、支持基板と絶縁膜と半導体層からな
るSOI基板を用いる場合には、次の(1)から(14)の各
工程を有する。 (1) SOI基板の半導体層上に感光性樹脂を形成し、そ
の感光性樹脂をエッチングマスクに用いて上記半導体層
をエッチングして、Nチャネル型MOS半導体装置を形
成する島状の第1の半導体層と、Pチャネル型MOS半
導体装置を形成する島状の第2の半導体層とを形成する
工程、
When an SOI substrate composed of a support substrate, an insulating film and a semiconductor layer is used, the following steps (1) to (14) are included. (1) A photosensitive resin is formed on a semiconductor layer of an SOI substrate, and the semiconductor layer is etched using the photosensitive resin as an etching mask to form an island-shaped first semiconductor device for forming an N-channel MOS semiconductor device. Forming a semiconductor layer and an island-shaped second semiconductor layer forming a P-channel MOS semiconductor device;

【0051】(2) その第1,第2の各半導体層を酸化雰
囲気で酸化して、その各半導体層の表面にゲート酸化膜
を形成する工程、(3) 感光性樹脂をイオン注入マスクと
して用い、上記第1の半導体層の領域にP型のチャネル
不純物層を形成する工程、(4) 感光性樹脂をイオン注入
マスクとして用い、上記第2の半導体層の領域にN型の
チャネル不純物層を形成する工程、
(2) a step of oxidizing each of the first and second semiconductor layers in an oxidizing atmosphere to form a gate oxide film on the surface of each semiconductor layer; and (3) using a photosensitive resin as an ion implantation mask. Forming a P-type channel impurity layer in the region of the first semiconductor layer using (4) using a photosensitive resin as an ion implantation mask and forming an N-type channel impurity layer in the region of the second semiconductor layer; Forming a,

【0052】(5) 感光性樹脂をイオン注入マスクとして
用い、上記第1の半導体層の境界領域にP型の反転防止
不純物層を形成する工程、(6) 感光性樹脂をイオン注入
マスクとして用い、上記第2の半導体層の境界領域にN
型の反転防止不純物層を形成する工程、(7) 上記各半導
体層の表面の上記ゲート酸化膜上にゲートシリコン窒化
膜を形成し、そのゲートシリコン窒化膜上にゲート電極
材料を形成する工程、(8) そのゲート電極材料とゲート
シリコン窒化膜をエッチングして、ゲート電極を形成す
る工程と、
(5) a step of forming a P-type inversion preventing impurity layer in the boundary region of the first semiconductor layer by using a photosensitive resin as an ion implantation mask; and (6) a step of using the photosensitive resin as an ion implantation mask. , N in the boundary region of the second semiconductor layer
(7) forming a gate silicon nitride film on the gate oxide film on the surface of each semiconductor layer, and forming a gate electrode material on the gate silicon nitride film; (8) etching the gate electrode material and the gate silicon nitride film to form a gate electrode;

【0053】(9) 感光性樹脂をイオン注入マスクとして
用い、上記第1の半導体層におけるソースおよびドレイ
ン形成領域に、N型の高濃度不純物層を形成する工程、
(10)感光性樹脂をイオン注入マスクとして用い、上記第
2の半導体層におけるソースおよびドレイン形成領域
に、P型の高濃度不純物層を形成する工程、(11)上記半
導体層上の全面に二酸化シリコン膜を主体とする層間絶
縁膜を形成する工程と、
(9) forming an N-type high-concentration impurity layer in the source and drain formation regions of the first semiconductor layer using a photosensitive resin as an ion implantation mask;
(10) a step of forming a P-type high-concentration impurity layer in the source and drain formation regions of the second semiconductor layer using a photosensitive resin as an ion implantation mask; Forming an interlayer insulating film mainly composed of a silicon film;

【0054】(12)熱処理によりN型およびP型の高濃度
不純物層を活性化する工程、(13)上記層間絶縁膜にホト
エッチングによって複数のコンタクトホールを形成する
工程、(14)そのコンタクトホールを介して、Nチャネル
型MOS半導体装置とPチャネル型MOS半導体装置の
各ゲート電極,ソース,およびドレインにそれぞれ接続
する配線を形成する工程、
(12) a step of activating the N-type and P-type high-concentration impurity layers by heat treatment, (13) a step of forming a plurality of contact holes in the interlayer insulating film by photoetching, and (14) a contact hole. Forming wirings respectively connected to the gate electrode, source and drain of the N-channel MOS semiconductor device and the P-channel MOS semiconductor device through

【0055】また、上記(7)と(8)の各工程に代えて、次
の工程を有するようにしてもよい。上記各半導体層の表
面のゲート酸化膜上にゲートシリコン窒化膜を形成する
工程と、ホトエッチングにより、上記第1の半導体層の
領域のゲートシリコン窒化膜を残し、それ以外の領域の
上記ゲートシリコン窒化膜を除去する工程と、上記半導
体層の全面にゲート電極材料を形成する工程と、そのゲ
ート電極材料をエッチングしてゲート電極を形成する工
程、
Further, the following steps may be provided instead of the steps (7) and (8). Forming a gate silicon nitride film on the gate oxide film on the surface of each of the semiconductor layers, and leaving the gate silicon nitride film in the region of the first semiconductor layer by photoetching, and leaving the gate silicon nitride film in the other region Removing the nitride film, forming a gate electrode material on the entire surface of the semiconductor layer, etching the gate electrode material to form a gate electrode,

【0056】さらに、支持基板と絶縁膜と半導体層から
なるSOI基板を用いて、MOS半導体装置とMONO
S型半導体装置とを備えた半導体装置を製造する場合に
は、次の(1)から(16)の各工程を有する。 (1) SOI基板の半導体層上に感光性樹脂を形成し、そ
の感光性樹脂をエッチングマスクに用いて前記半導体層
をエッチングして、Nチャネル型MOS半導体装置を形
成する島状の第1の半導体層と、Pチャネル型MOS半
導体装置を形成する島状の第2の半導体層と、MONO
S型半導体装置を形成する島状の第3の半導体層とを形
成する工程、
Further, a MOS semiconductor device and a MONO device are formed by using an SOI substrate comprising a support substrate, an insulating film and a semiconductor layer.
When a semiconductor device including the S-type semiconductor device is manufactured, each of the following steps (1) to (16) is performed. (1) A photosensitive resin is formed on a semiconductor layer of an SOI substrate, and the semiconductor layer is etched using the photosensitive resin as an etching mask to form an island-shaped first semiconductor device for forming an N-channel MOS semiconductor device. A semiconductor layer, a second island-shaped semiconductor layer forming a P-channel type MOS semiconductor device,
Forming an island-shaped third semiconductor layer forming an S-type semiconductor device;

【0057】(2) その第1乃至第3の各半導体層を酸化
雰囲気で酸化して、その各半導体層の表面にゲート酸化
膜を形成する工程、(3) 感光性樹脂をイオン注入マスク
として用い、上記第1の半導体層と第3の半導体層の領
域にP型のチャネル不純物層を形成する工程、(4) 感光
性樹脂をイオン注入マスクとして用い、上記第2の半導
体層の領域にN型のチャネル不純物層を形成する工程
と、
(2) a step of oxidizing each of the first to third semiconductor layers in an oxidizing atmosphere to form a gate oxide film on the surface of each semiconductor layer; and (3) using a photosensitive resin as an ion implantation mask. Forming a P-type channel impurity layer in a region of the first semiconductor layer and the third semiconductor layer by using (4) using a photosensitive resin as an ion implantation mask; Forming an N-type channel impurity layer;

【0058】(5) 感光性樹脂をイオン注入マスクとして
用い、上記第1の半導体層および第3の半導体層の境界
領域にP型の反転防止不純物層を形成する工程と、(6)
感光性樹脂をイオン注入マスクとして用い、上記第2の
半導体層の境界領域にN型の反転防止不純物層を形成す
る工程と、(7) 上記半導体基板の全面にゲートシリコン
窒化膜を形成する工程と、(8) そのゲートシリコン窒化
膜の全面に第1のゲート電極材料を形成し、ホトエッチ
ングによりゲート電極を形成する工程、
(5) forming a P-type inversion preventing impurity layer in a boundary region between the first semiconductor layer and the third semiconductor layer using a photosensitive resin as an ion implantation mask; (6)
Forming an N-type inversion prevention impurity layer in the boundary region of the second semiconductor layer using a photosensitive resin as an ion implantation mask; and (7) forming a gate silicon nitride film on the entire surface of the semiconductor substrate. (8) forming a first gate electrode material on the entire surface of the gate silicon nitride film and forming a gate electrode by photoetching;

【0059】(9) 上記半導体基板の全面を酸化雰囲気中
で酸化してメモリ酸化膜を形成した後、アンモニア雰囲
気中で熱処理して、メモリ酸化膜を窒化酸化膜とする工
程、(10)そのメモリ酸化膜上にメモリ窒化膜を形成し、
そのメモリ窒化膜を酸化雰囲気中で酸化してトップ酸化
膜を形成し、そのトップ酸化膜上に第2のゲート電極材
料を形成する工程、(11)ホトエッチングにより、上記第
2のゲート電極材料とトップ酸化膜とメモリ窒化膜とメ
モリ酸化膜をエッチングして、メモリゲート電極を形成
する工程、
(9) A step of forming a memory oxide film by oxidizing the entire surface of the semiconductor substrate in an oxidizing atmosphere and then performing a heat treatment in an ammonia atmosphere to turn the memory oxide film into a nitrided oxide film; (10) Forming a memory nitride film on the memory oxide film,
Oxidizing the memory nitride film in an oxidizing atmosphere to form a top oxide film, and forming a second gate electrode material on the top oxide film; (11) photoetching the second gate electrode material Forming a memory gate electrode by etching the top oxide film, the memory nitride film, and the memory oxide film,

【0060】(12)感光性樹脂をイオン注入マスクとして
用いて、上記第1および第3の半導体層におけるソース
およびドレイン形成領域に、N型の高濃度不純物層を形
成する工程、(12)感光性樹脂をイオン注入マスクとして
用いて、上記第2の半導体層におけるソースおよびドレ
イン形成領域に、P型の高濃度不純物層を形成する工
程、(13)上記半導体層上の全面に二酸化シリコン膜を主
体とする層間絶縁膜を形成する工程、
(12) forming an N-type high-concentration impurity layer in the source and drain formation regions of the first and third semiconductor layers using a photosensitive resin as an ion implantation mask; Forming a P-type high-concentration impurity layer in the source and drain formation regions of the second semiconductor layer using a conductive resin as an ion implantation mask; (13) forming a silicon dioxide film on the entire surface of the semiconductor layer; Forming an interlayer insulating film as a main component,

【0061】(14)熱処理により上記N型およびP型の高
濃度不純物層を活性化する工程、(15)上記層間絶縁膜に
ホトエッチングによって複数のコンタクトホールを形成
する工程、(16)そのコンタクトホールを介して、Nチャ
ネル型MOS半導体装置とPチャネル型MOS半導体装
置、およびMONOS型半導体装置の各ゲート電極,ソ
ース,およびドレインにそれぞれ接続する配線を形成す
る工程、
(14) a step of activating the N-type and P-type high-concentration impurity layers by a heat treatment; (15) a step of forming a plurality of contact holes in the interlayer insulating film by photoetching; Forming wirings connected to the respective gate electrodes, sources, and drains of the N-channel type MOS semiconductor device, the P-channel type MOS semiconductor device, and the MONOS type semiconductor device through the holes;

【0062】このように、この発明の半導体装置および
その製造方法においては、Nチャネル型MOS半導体装
置とPチャネル型MOS半導体装置とのゲート絶縁膜、
あるいは、Pチャネル型MOS半導体装置のゲート絶縁
膜だけを二酸化シリコン膜からなるゲート酸化膜とゲー
トシリコン窒化膜との2層膜にする。
As described above, in the semiconductor device and the method of manufacturing the same according to the present invention, the gate insulating film between the N-channel type MOS semiconductor device and the P-channel type MOS semiconductor device,
Alternatively, only the gate insulating film of the P-channel type MOS semiconductor device is formed as a two-layer film of a gate oxide film made of a silicon dioxide film and a gate silicon nitride film.

【0063】そのため、アンモニア雰囲気中での熱処理
などの製造工程中の処理において、反応ガスであるアン
モニアや水素などの拡散をゲート絶縁膜を構成する緻密
な膜であるゲートシリコン窒化膜が抑制する。したがっ
て、ゲート酸化膜や、ゲート酸化膜と半導体基板での反
応が抑制でき、この領域での正電荷の発生を防ぐ作用が
得られ、しきい値電圧の変化を抑制できる。
Therefore, in the processing during the manufacturing process such as the heat treatment in an ammonia atmosphere, the diffusion of the reaction gas such as ammonia and hydrogen is suppressed by the gate silicon nitride film which is a dense film constituting the gate insulating film. Therefore, a reaction between the gate oxide film and the gate oxide film and the semiconductor substrate can be suppressed, an action of preventing generation of positive charges in this region can be obtained, and a change in threshold voltage can be suppressed.

【0064】さらに、ゲート絶縁膜を二酸化シリコン膜
からなるゲート酸化膜とゲートシリコン窒化膜との2層
膜から構成することにより、このゲート酸化膜とゲート
シリコン窒化膜との界面の整合性の問題から、この界面
で電荷を持った界面準位が発生する。
Further, since the gate insulating film is composed of a two-layer film of a silicon dioxide film and a gate oxide film and a gate silicon nitride film, there is a problem of matching at the interface between the gate oxide film and the gate silicon nitride film. Therefore, an interface state having a charge is generated at this interface.

【0065】この発明によるMOS型半導体装置では、
この界面準位に対応するため、ウェルの濃度を制御し、
しきい値電圧を制御している。したがって、この半導体
装置を放射線照射環境下で使用した場合、ガンマ線など
の照射により発生する正電荷がこの界面準位により減少
すし、しきい値電圧の変化を抑制する。
In the MOS type semiconductor device according to the present invention,
In order to respond to this interface state, the well concentration is controlled,
Controls the threshold voltage. Therefore, when this semiconductor device is used in a radiation irradiation environment, the positive charge generated by irradiation with gamma rays or the like is reduced by the interface state, and a change in threshold voltage is suppressed.

【0066】[0066]

【発明の実施の形態】以下図面を用いてこの発明による
半導体装置の構造およびその製造方法を実施するための
最適な形態を詳細に説明する。まず、この発明による半
導体装置の第1から第6の実施形態を、それぞれ図1か
ら図6によって説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Referring to the drawings, a structure of a semiconductor device according to the present invention and an optimum mode for carrying out a method of manufacturing the same will be described in detail. First, first to sixth embodiments of the semiconductor device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6, respectively.

【0067】〔半導体装置の第1の実施の形態:図1〕
この発明による半導体装置の第1の実施形態の構造を、
図1の模式的な断面図を用いて説明する。図1の半導体
装置は、シリコンからなる半導体基板を用い、その半導
体基板1上に、Nチャネル型MOS半導体装置11とP
チャネル型MOS半導体装置12とを形成し、コンプリ
メンタリMOS型半導体装置を構成している。
[First Embodiment of Semiconductor Device: FIG. 1]
The structure of the first embodiment of the semiconductor device according to the present invention
This will be described with reference to the schematic sectional view of FIG. The semiconductor device of FIG. 1 uses a semiconductor substrate made of silicon, and an N-channel MOS semiconductor device 11 and a P-type
The channel type MOS semiconductor device 12 is formed to constitute a complementary MOS type semiconductor device.

【0068】Nチャネル型MOS半導体装置11は、半
導体基板1中にP型不純物層により設けたPウェル4上
の半導体基板1の表面に、ゲート絶縁膜62とゲート電
極3とを設け、ゲート電極3と整合した半導体基板1の
表面には、N型の高濃度不純物層により形成したソース
6とドレイン7とを設けている。そのゲート絶縁膜62
は、二酸化シリコン膜からなるゲート酸化膜2とゲート
シリコン窒化膜61との2層膜で構成している。
In the N-channel type MOS semiconductor device 11, a gate insulating film 62 and a gate electrode 3 are provided on the surface of the semiconductor substrate 1 on a P well 4 provided by a P-type impurity layer in the semiconductor substrate 1, On the surface of the semiconductor substrate 1 aligned with 3, a source 6 and a drain 7 formed of an N-type high concentration impurity layer are provided. The gate insulating film 62
Is composed of a two-layer film of a gate oxide film 2 made of a silicon dioxide film and a gate silicon nitride film 61.

【0069】Pチャネル型MOS半導体装置12は、半
導体基板1中にN型不純物層により設けたNウェル5上
の半導体基板1の表面に、ゲート絶縁膜62とゲート電
極3とを設け、ゲート電極3と整合した半導体基板1の
表面には、P型の高濃度不純物層により形成したソース
16とドレイン17とを設けている。
In the P-channel type MOS semiconductor device 12, a gate insulating film 62 and a gate electrode 3 are provided on the surface of the semiconductor substrate 1 on an N well 5 provided by an N-type impurity layer in the semiconductor substrate 1, The source 16 and the drain 17 formed of a P-type high-concentration impurity layer are provided on the surface of the semiconductor substrate 1 aligned with the semiconductor substrate 3.

【0070】そのゲート絶縁膜62も、二酸化シリコン
膜からなるゲート酸化膜2とゲートシリコン窒化膜61
との2層膜で構成している。このNチャネル型MOS半
導体装置11とPチャネル型MOS半導体装置12と
は、半導体基板1の表面に形成したフィールド酸化膜1
3により素子分離されている。
The gate insulating film 62 is also formed of a gate oxide film 2 made of a silicon dioxide film and a gate silicon nitride film 61.
And a two-layer film. The N-channel type MOS semiconductor device 11 and the P-channel type MOS semiconductor device 12 are composed of a field oxide film 1 formed on a surface of a semiconductor substrate 1.
3 separates elements.

【0071】そして、この半導体基板1の全面に層間絶
縁膜8を形成し、その層間絶縁膜8に形成したコンタク
トホール9を介して、各半導体装置11,12のゲート
電極3,3、ソース6,16、およびドレイン7,17
にそれぞ一端を接続した配線10(ゲート電極3,3と
接続する配線10は図1に示した断面とは異なる位置に
設けられている)により、半導体基板1上に設けられた
他のMOS型半導体装置に接続されている。
Then, an interlayer insulating film 8 is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 1, and the gate electrodes 3, 3 and the source 6 of each of the semiconductor devices 11 and 12 are formed through the contact holes 9 formed in the interlayer insulating film 8. , 16 and drains 7, 17
The other MOS provided on the semiconductor substrate 1 by the wiring 10 having one end connected thereto (the wiring 10 connected to the gate electrodes 3 and 3 is provided at a position different from the cross section shown in FIG. 1). Connected to the semiconductor device.

【0072】この半導体装置は、Nチャネル型MOS半
導体装置11とPチャネル型MOS半導体装置12のゲ
ート絶縁膜62を、二酸化シリコン膜からなるゲート酸
化膜2とゲートシリコン窒化膜61との2層膜にしたた
め、このゲート酸化膜とゲートシリコン窒化膜との界面
の整合性の問題から、この界面で電荷を持った界面準位
が発生する。
In this semiconductor device, the gate insulating film 62 of the N-channel type MOS semiconductor device 11 and the P-channel type MOS semiconductor device 12 is replaced with a two-layer film of a gate oxide film 2 made of a silicon dioxide film and a gate silicon nitride film 61. Therefore, due to the problem of matching at the interface between the gate oxide film and the gate silicon nitride film, an interface state having charges is generated at this interface.

【0073】この界面準位に対応するため、ウェルの濃
度を制御してしきい値電圧を制御している。したがっ
て、この半導体装置を放射線照射環境下で使用した場
合、ガンマ線などの照射により発生する正電荷が、この
界面準位により減少する。それによって、しきい値電圧
の変化を抑制することができる。
To cope with this interface state, the threshold voltage is controlled by controlling the concentration of the well. Therefore, when this semiconductor device is used in a radiation irradiation environment, positive charges generated by irradiation with gamma rays or the like are reduced by the interface states. Thereby, a change in the threshold voltage can be suppressed.

【0074】〔半導体装置の第2の実施形態:図2〕次
に、この発明の半導体装置の第2の実施形態の構造を、
図2の模式的な断面図を用いて説明する。この図2に示
す半導体装置は、支持基板20と絶縁膜21と複数の島
状の半導体層22a,22bとからなるSOI基板23
を用いる。
[Second Embodiment of Semiconductor Device: FIG. 2] Next, the structure of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention will be described.
This will be described with reference to the schematic sectional view of FIG. The semiconductor device shown in FIG. 2 has an SOI substrate 23 including a support substrate 20, an insulating film 21, and a plurality of island-shaped semiconductor layers 22a and 22b.
Is used.

【0075】そして、そのSOI基板23の各半導体層
22a,22bの上にゲート絶縁膜62とゲート電極3
とを設け、Nチャネル型MOS半導体装置11とPチャ
ネル型MOS半導体装置12からなる半導体装置を構成
している。そのゲート絶縁膜62は、二酸化シリコン膜
からなるゲート酸化膜2とゲートシリコン窒化膜61と
の2層膜で構成している。
Then, a gate insulating film 62 and a gate electrode 3 are formed on each of the semiconductor layers 22a and 22b of the SOI substrate 23.
Are provided to constitute a semiconductor device including an N-channel MOS semiconductor device 11 and a P-channel MOS semiconductor device 12. The gate insulating film 62 is composed of a two-layer film of a gate oxide film 2 made of a silicon dioxide film and a gate silicon nitride film 61.

【0076】このNチャネル型MOS半導体装置11
は、ゲート電極3に整合した領域の半導体層22aに、
N型の高濃度不純物層からなるソース6とドレイン7と
を設けている。同様に、Pチャネル型MOS半導体装置
12は、ゲート電極3に整合した半導体層22bに、P
型の高濃度不純物層からなるソース16とドレイン17
とを設けている。
This N-channel type MOS semiconductor device 11
Is applied to the semiconductor layer 22a in a region aligned with the gate electrode 3.
A source 6 and a drain 7 made of an N-type high concentration impurity layer are provided. Similarly, the P-channel type MOS semiconductor device 12 includes a P-type MOS semiconductor device
16 and drain 17 composed of high-concentration impurity layers
Are provided.

【0077】このNチャネル型MOS半導体装置11と
Pチャネル型MOS半導体装置12とは、層間絶縁膜8
と絶縁膜21とによって完全に絶縁分離されている。そ
して、その層間絶縁膜8に形成された各コンタクトホー
ル9を介して、それぞれ各半導体装置11,12のゲー
ト電極3,3、ソース6,16、ドレイン7,17に一
端を接続する配線10を設けている(ゲート電極3,3
と接続する配線10は図2に示した断面とは異なる位置
に設けている)。
The N channel type MOS semiconductor device 11 and the P channel type MOS semiconductor device 12 are
And the insulating film 21 are completely insulated and separated. Then, a wiring 10 for connecting one end to each of the gate electrodes 3 and 3, the sources 6 and 16, and the drains 7 and 17 of each of the semiconductor devices 11 and 12 via the contact holes 9 formed in the interlayer insulating film 8. (Gate electrodes 3 and 3
The wiring 10 connected to the wiring is provided at a position different from the cross section shown in FIG. 2).

【0078】この半導体装置も、Nチャネル型MOS半
導体装置11とPチャネル型MOS半導体装置12のゲ
ート絶縁膜62を、二酸化シリコン膜からなるゲート酸
化膜2とゲートシリコン窒化膜61との2層膜にしたた
め、このゲート酸化膜とゲートシリコン窒化膜との界面
で電荷を持った界面準位が発生する。したがって、この
半導体装置を放射線照射環境下で使用した場合、ガンマ
線などの照射により発生する正電荷が、この界面準位に
より減少する。それによって、しきい値電圧の変化を抑
制することができる。
Also in this semiconductor device, the gate insulating film 62 of the N-channel type MOS semiconductor device 11 and the P-channel type MOS semiconductor device 12 is replaced with a two-layer film of a gate oxide film 2 made of a silicon dioxide film and a gate silicon nitride film 61. Therefore, an interface state having electric charge is generated at the interface between the gate oxide film and the gate silicon nitride film. Therefore, when this semiconductor device is used in a radiation irradiation environment, positive charges generated by irradiation with gamma rays or the like are reduced by the interface states. Thereby, a change in the threshold voltage can be suppressed.

【0079】〔半導体装置の第3の実施形態:図3〕次
に、この発明による半導体装置の第3の実施形態の構造
を、図3の模式的な断面図を用いて説明する。
[Third Embodiment of Semiconductor Device: FIG. 3] Next, the structure of a third embodiment of the semiconductor device according to the present invention will be described with reference to a schematic sectional view of FIG.

【0080】図3は、シリコンからなる半導体基板を用
いて、Nチャネル型MOS半導体装置11とPチャネル
型MOS半導体装置12とMONOS型半導体装置35
を同一半導体基板1上に形成した半導体装置の構造を示
している。Nチャネル型MOS半導体装置11とPチャ
ネル型MOS半導体装置12の構造は、図1によって説
明した第1の実施形態と同様であるから説明を省略す
る。
FIG. 3 shows an N channel type MOS semiconductor device 11, a P channel type MOS semiconductor device 12, and a MONOS type semiconductor device 35 using a semiconductor substrate made of silicon.
1 shows the structure of a semiconductor device formed on the same semiconductor substrate 1. The structures of the N-channel MOS semiconductor device 11 and the P-channel MOS semiconductor device 12 are the same as in the first embodiment described with reference to FIG.

【0081】MONOS型半導体装置35は、半導体基
板1中にP型不純物層により設けたPウェル4上の半導
体基板1の表面に、メモリ酸化膜31とメモリ窒化膜3
2とトップ酸化膜33とからなるメモリ絶縁膜34を設
け、そのトップ酸化膜33上にメモリゲート電極50を
設けている。そして、そのメモリゲート電極50と整合
した半導体基板1の表面に、N型の高濃度不純物層によ
り形成したソース7(Nチャネル型MOS半導体装置1
1のドレイン7と共通)とドレイン18とを設けてい
る。
In the MONOS type semiconductor device 35, the memory oxide film 31 and the memory nitride film 3 are formed on the surface of the semiconductor substrate 1 on the P well 4 provided by the P type impurity layer in the semiconductor substrate 1.
2 and a top oxide film 33 are provided, and a memory gate electrode 50 is provided on the top oxide film 33. Then, on the surface of the semiconductor substrate 1 aligned with the memory gate electrode 50, a source 7 (an N-channel MOS semiconductor device 1) formed of an N-type high-concentration impurity layer is formed.
1 and a drain 18).

【0082】このPチャネル型MOS半導体装置12
と、Nチャネル型MOS半導体装置11およびMONO
S型半導体装置35とは、半導体基板1の表面に形成し
たフィールド酸化膜13により素子分離されている。
This P-channel type MOS semiconductor device 12
And N-channel type MOS semiconductor device 11 and MONO
The element is separated from the S-type semiconductor device 35 by the field oxide film 13 formed on the surface of the semiconductor substrate 1.

【0083】このように、MONOS型半導体装置を備
えた半導体装置においても、Nチャネル型MOS半導体
装置とPチャネル型MOS半導体装置とのゲート絶縁膜
を、二酸化シリコン膜からなるゲート酸化膜とゲートシ
リコン窒化膜との2層膜にすることにより、ゲート酸化
膜とゲートシリコン窒化膜との界面で電荷を持った界面
準位が発生する。それによって、この半導体装置を放射
線照射環境下で使用した場合、ガンマ線などの照射によ
り発生する正電荷が、この界面準位により減少する。
As described above, also in the semiconductor device provided with the MONOS type semiconductor device, the gate insulating films of the N-channel type MOS semiconductor device and the P-channel type MOS semiconductor device are replaced with a gate oxide film made of a silicon dioxide film and a gate silicon film. By forming a two-layered film with a nitride film, an interface state having charges is generated at the interface between the gate oxide film and the gate silicon nitride film. Accordingly, when the semiconductor device is used in a radiation irradiation environment, positive charges generated by irradiation with gamma rays or the like are reduced by the interface states.

【0084】また、アンモニア雰囲気中での熱処理など
の製造工程中の処理において、反応ガスであるアンモニ
アや水素などの拡散をゲート絶縁膜を構成する緻密な膜
であるゲートシリコン窒化膜が抑制する。したがって、
ゲート酸化膜や、ゲート酸化膜と半導体基板での反応が
抑制でき、この領域での正電荷の発生を防止する。これ
らによって、しきい値電圧の変化を抑制することができ
る。
In a process during a manufacturing process such as a heat treatment in an ammonia atmosphere, the diffusion of a reaction gas such as ammonia or hydrogen is suppressed by the gate silicon nitride film, which is a dense film constituting the gate insulating film. Therefore,
The gate oxide film and the reaction between the gate oxide film and the semiconductor substrate can be suppressed, and the generation of positive charges in this region is prevented. Thus, a change in threshold voltage can be suppressed.

【0085】〔半導体装置の第4の実施形態:図4〕次
に、この発明による半導体装置の第4の実施形態の構造
を、図4の模式的な断面図を用いて説明する。この図4
に示す半導体装置は、支持基板20と絶縁膜21と複数
の島状の半導体層22a,22b,22cとからなるS
OI基板23を用いる。
[Fourth Embodiment of Semiconductor Device: FIG. 4] Next, the structure of a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to a schematic sectional view of FIG. This figure 4
The semiconductor device shown in FIG. 1 includes a support substrate 20, an insulating film 21, and a plurality of island-shaped semiconductor layers 22a, 22b, and 22c.
An OI substrate 23 is used.

【0086】そして、そのSOI基板23のそれぞれの
半導体層22a,22b,22cの上に、Nチャネル型
MOS半導体装置11とPチャネル型MOS半導体装置
12とMONOS型半導体装置35を設けている。Nチ
ャネル型MOS半導体装置11とPチャネル型MOS半
導体装置12の構造は、図2によって説明した第2の実
施形態と同様であるので、説明を省略する。
The N-channel MOS semiconductor device 11, the P-channel MOS semiconductor device 12, and the MONOS semiconductor device 35 are provided on the respective semiconductor layers 22a, 22b, 22c of the SOI substrate 23. The structures of the N-channel MOS semiconductor device 11 and the P-channel MOS semiconductor device 12 are the same as in the second embodiment described with reference to FIG.

【0087】MONOS型半導体装置35は、半導体層
22cの表面に、メモリ酸化膜31とメモリ窒化膜32
とトップ酸化膜33とからなるメモリ絶縁膜34と、メ
モリゲート電極50とを設け、半導体層22cにメモリ
ゲート電極50と整合してN型の高濃度不純物層により
形成したソース26とドレイン27とを設けている。
In the MONOS type semiconductor device 35, the memory oxide film 31 and the memory nitride film 32 are formed on the surface of the semiconductor layer 22c.
A memory insulating film 34 consisting of a top oxide film 33 and a memory gate electrode 50; and a source 26 and a drain 27 formed of an N-type high concentration impurity layer in the semiconductor layer 22c in alignment with the memory gate electrode 50. Is provided.

【0088】このNチャネル型MOS半導体装置11と
Pチャネル型MOS半導体装置12とMONOS型半導
体装置35とは、層間絶縁膜8と絶縁膜21とにより完
全に絶縁分離されている。
The N-channel type MOS semiconductor device 11, the P-channel type MOS semiconductor device 12, and the MONOS type semiconductor device 35 are completely insulated and separated by the interlayer insulating film 8 and the insulating film 21.

【0089】そして、この層間絶縁膜8にコンタクトホ
ール9が形成され、その各コンタクトホール9を介し
て、各半導体装置11,12,35のゲート電極3,
3,50、ソース6,16,26、ドレイン7,17,
27にそれぞれ一端を接続した配線10(各ゲート電極
に3,3,50に接続される配線10は、図4に示した
断面とは異なる位置に設けられている)により、このS
OI基板23上に設けられた他の半導体装置に接続され
ている。この第4の実施形態による作用・効果は、前述
の第3の実施形態の場合と同様である。
Then, a contact hole 9 is formed in the interlayer insulating film 8, and the gate electrode 3 of each of the semiconductor devices 11, 12 and 35 is formed through the contact hole 9.
3,50, source 6,16,26, drain 7,17,
27 (the wirings 10 connected to the gate electrodes 3, 3, and 50 are provided at positions different from the cross section shown in FIG. 4).
It is connected to another semiconductor device provided on the OI substrate 23. The operation and effects of the fourth embodiment are the same as those of the third embodiment.

【0090】〔半導体装置の第5の実施形態:図5〕こ
の発明による半導体装置の第5の実施形態の構造を、図
5の模式的な断面図を用いて説明する。この図5に示す
半導体装置は、シリコンからなる半導体基板1を用い、
その半導体基板1上にNチャネル型MOS半導体装置1
1とPチャネル型MOS半導体装置12とを形成し、コ
ンプリメンタリMOS型半導体装置を構成している。
[Fifth Embodiment of Semiconductor Device: FIG. 5] The structure of a fifth embodiment of the semiconductor device according to the present invention will be described with reference to the schematic sectional view of FIG. The semiconductor device shown in FIG. 5 uses a semiconductor substrate 1 made of silicon,
An N-channel MOS semiconductor device 1 is provided on the semiconductor substrate 1.
1 and a P-channel type MOS semiconductor device 12 to form a complementary MOS type semiconductor device.

【0091】この半導体装置は、Nチャネル型MOS半
導体装置11のゲート絶縁膜が、二酸化シリコン膜から
なるゲート酸化膜2のみで構成されていることを除け
ば、図1に示した第1の実施形態と同様の構成である。
This semiconductor device is similar to the first embodiment shown in FIG. 1 except that the gate insulating film of the N-channel type MOS semiconductor device 11 is constituted only by the gate oxide film 2 made of a silicon dioxide film. The configuration is the same as that of the embodiment.

【0092】この第5の実施形態では、Nチャネル型M
OS半導体装置11のゲート絶縁膜は、ゲート酸化膜2
のみで構成し、Pチャネル型MOS半導体装置12のゲ
ート絶縁膜62は、ゲート酸化膜2とゲートシリコン窒
化膜61との2層膜で構成している。このように構成し
ても、放射線照射環境下で半導体装置を使用する場合の
しきい値電圧の変化を抑制することができる。
In the fifth embodiment, the N-channel type M
The gate insulating film of the OS semiconductor device 11 is a gate oxide film 2
The gate insulating film 62 of the P-channel type MOS semiconductor device 12 is formed of a two-layer film of the gate oxide film 2 and the gate silicon nitride film 61. Even with such a configuration, a change in threshold voltage when the semiconductor device is used in a radiation irradiation environment can be suppressed.

【0093】この半導体装置のNチャネル型MOS半導
体装置11とPチャネル型MOS半導体装置12とは、
半導体基板1の表面に形成したフィールド酸化膜13に
より素子分離されている。そして、半導体基板1の全面
に層間絶縁膜8を形成し、その層間絶縁膜8に形成され
たコンタクトホール8を介して、各半導体装置11,1
2の各電極に一端を接続した配線10により、半導体基
板1上に設けられた他のMOS型半導体装置に接続して
いる。
The N-channel MOS semiconductor device 11 and the P-channel MOS semiconductor device 12 of this semiconductor device are:
Elements are separated by a field oxide film 13 formed on the surface of the semiconductor substrate 1. Then, an interlayer insulating film 8 is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 1, and each of the semiconductor devices 11, 1 is connected through a contact hole 8 formed in the interlayer insulating film 8.
2 is connected to another MOS type semiconductor device provided on the semiconductor substrate 1 by a wiring 10 having one end connected to each electrode.

【0094】〔半導体装置の第6の実施形態:図6〕次
に、この発明による半導体装置の第6の実施形態の構造
を、図6の模式的な断面図を用いて説明する。この図6
に示す半導体装置は、Nチャネル型MOS半導体装置1
1のゲート絶縁膜62が、二酸化シリコン膜からなるゲ
ート酸化膜2のみで構成していることを除けば、図2に
示した第2の実施形態と同様の構成である。
[Sixth Embodiment of Semiconductor Device: FIG. 6] Next, the structure of a sixth embodiment of the semiconductor device according to the present invention will be described with reference to the schematic sectional view of FIG. This figure 6
Is an N-channel MOS semiconductor device 1
The configuration is the same as that of the second embodiment shown in FIG. 2 except that one gate insulating film 62 is composed only of the gate oxide film 2 made of a silicon dioxide film.

【0095】この第6の実施の形態では、Nチャネル型
MOS半導体装置11のゲート絶縁膜は、ゲート酸化膜
2のみで構成し、Pチャネル型MOS半導体装置12の
ゲート絶縁膜62は、ゲート酸化膜2とゲートシリコン
窒化膜61との2層膜で構成している。このように構成
しても、放射線照射環境下で半導体装置を使用する場合
のしきい値電圧の変化を抑制することができる。
In the sixth embodiment, the gate insulating film of the N-channel type MOS semiconductor device 11 is constituted only by the gate oxide film 2, and the gate insulating film 62 of the P-channel type MOS semiconductor device 12 is formed by the gate oxide film. It is composed of a two-layer film of a film 2 and a gate silicon nitride film 61. Even with such a configuration, a change in threshold voltage when the semiconductor device is used in a radiation irradiation environment can be suppressed.

【0096】このNチャネル型MOS半導体装置11と
Pチャネル型MOS半導体装置12とは、層間絶縁膜8
と絶縁膜21とによって完全に絶縁分離されている。そ
して、その層間絶縁膜8に形成された各コンタクトホー
ル9を介して、それぞれ各半導体装置11,12の各電
極に一端を接続した配線10を設けている。
The N-channel type MOS semiconductor device 11 and the P-channel type MOS semiconductor device 12 are
And the insulating film 21 are completely insulated and separated. Then, a wiring 10 having one end connected to each electrode of each of the semiconductor devices 11 and 12 is provided through each contact hole 9 formed in the interlayer insulating film 8.

【0097】〔製造方法の第1の実施形態:図7〜図1
8と図1〕次に、図1によって説明したこの発明による
半導体装置(第1の実施形態)を製造する方法を、製造
方法の第1の実施形態として説明する。図7〜図14
は、その製造方法の各工程における半導体装置又はその
材料を示す模式的な断面図である。これらの各図と完成
状態を示す図1とを用いて、半導体装置の製造方法の第
1の実施形態を説明する。
[First Embodiment of Manufacturing Method: FIGS. 7 to 1]
8 and FIG. 1] Next, a method of manufacturing the semiconductor device (first embodiment) according to the present invention described with reference to FIG. 1 will be described as a first embodiment of the manufacturing method. 7 to 14
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a semiconductor device or its material in each step of the manufacturing method. The first embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device will be described with reference to these drawings and FIG. 1 showing a completed state.

【0098】まず図7に示すように、導電型がN型の半
導体基板1を水蒸気酸化雰囲気中で酸化処理を行い、厚
さ550nmの二酸化シリコン膜からなる酸化膜41を
全面に形成する。
First, as shown in FIG. 7, an oxidation process is performed on a semiconductor substrate 1 of N-type conductivity in a steam oxidation atmosphere to form an oxide film 41 of a 550 nm thick silicon dioxide film on the entire surface.

【0099】つぎに、その酸化膜41の全面に感光性樹
脂であるフォトレジストを形成し、所定のフォトマスク
を用いて露光および現像処理を行い、Nチャネル型MO
S半導体装置を形成する領域であるNチャネル領域42
を開口するように、フォトレジスト91をパターン形成
する。そして、このフォトレジスト91をエッチングマ
スクとして、酸化膜41をフッ酸緩衝液によりエッチン
グする。その後、エッチングマスクとして用いたフォト
レジスト91を除去する。
Next, a photoresist, which is a photosensitive resin, is formed on the entire surface of the oxide film 41, and exposure and development are performed using a predetermined photomask to form an N-channel type MO.
N channel region 42 which is a region for forming an S semiconductor device
The photoresist 91 is patterned so as to open the openings. Then, using this photoresist 91 as an etching mask, the oxide film 41 is etched with a hydrofluoric acid buffer. After that, the photoresist 91 used as the etching mask is removed.

【0100】つぎに、酸素と窒素との混合気体中で酸化
処理を行い、図8に示すように、厚さ80nmの二酸化
シリコン膜からなる第1のバッファ酸化膜44を形成す
る。その結果、Pチャネル型MOS半導体装置を形成す
る領域であるPチャネル領域43は厚い酸化膜である酸
化膜41が半導体基板1の表面に形成され、Nチャネル
領域42は酸化膜41より薄い酸化膜である第1のバッ
ファ酸化膜44が半導体基板1の表面に形成される。
Next, an oxidation process is performed in a mixed gas of oxygen and nitrogen to form a first buffer oxide film 44 of a silicon dioxide film having a thickness of 80 nm as shown in FIG. As a result, a thick oxide film 41 is formed on the surface of the semiconductor substrate 1 in the P channel region 43 which is a region for forming the P channel type MOS semiconductor device, and an oxide film thinner than the oxide film 41 is formed in the N channel region 42. Is formed on the surface of the semiconductor substrate 1.

【0101】その後、P型の不純物であるボロンを加速
エネルギー60KeV、イオン注入量2.0×1013at
oms/cm2程度でイオン注入する。このイオン注入は、酸
化膜の膜厚が薄いNチャネル領域42の半導体基板1中
のみになされる。その後、酸化膜41と第1のバッファ
酸化膜44とをフッ酸緩衝液で全面エッチングして除去
する。
Thereafter, boron, which is a P-type impurity, is subjected to an acceleration energy of 60 KeV and an ion implantation amount of 2.0 × 10 13 at.
Ions are implanted at about oms / cm 2 . This ion implantation is performed only in the semiconductor substrate 1 in the N-channel region 42 where the thickness of the oxide film is small. Thereafter, the oxide film 41 and the first buffer oxide film 44 are removed by etching the entire surface with a hydrofluoric acid buffer.

【0102】そして、酸素と窒素との混合気体中で酸化
処理を行い、図9に示すように、半導体基板1の全面に
厚さ40nmの二酸化シリコン膜からなる第2のバッフ
ァ酸化膜45を形成する。その後、全面にフォトレジス
トを形成し、所定のフォトマスクを用いて露光および現
像処理を行い、Pチャネル領域43を開口するように、
フォトレジスト92をパターン形成する。
Then, an oxidation process is performed in a mixed gas of oxygen and nitrogen to form a second buffer oxide film 45 made of a silicon dioxide film having a thickness of 40 nm on the entire surface of the semiconductor substrate 1 as shown in FIG. I do. Thereafter, a photoresist is formed on the entire surface, and exposure and development are performed using a predetermined photomask, so that the P channel region 43 is opened.
A photoresist 92 is patterned.

【0103】そして、このフォトレジスト92をイオン
注入マスクとして使用して、導電型がN型の不純物であ
るリンを、加速エネルギーが100KeV、イオン注入
量が8.0×1012atoms/cm2程度の条件で、Pチャネ
ル領域43の半導体基板1中にイオン注入する。その
後、フォトレジスト92を除去し、さらに第2のバッフ
ァ酸化膜45をフッ酸緩衝液で全面エッチングする。
Then, using this photoresist 92 as an ion implantation mask, phosphorus, which is an N-type impurity, is implanted at an acceleration energy of 100 KeV and an ion implantation amount of about 8.0 × 10 12 atoms / cm 2. Under the conditions described above, ions are implanted into the semiconductor substrate 1 in the P-channel region 43. Thereafter, the photoresist 92 is removed, and the entire surface of the second buffer oxide film 45 is etched with a hydrofluoric acid buffer.

【0104】つぎに、この半導体基板1を酸素と窒素と
の混合気体中で熱処理する。この熱処理により、イオン
注入した不純物が活性化され、図10に示すようにNチ
ャネル領域42にはPウェル4を、Pチャネル領域43
にはNウェル5を形成する。さらに、この熱処理により
厚さ20nmの二酸化シリコン膜からなるパッド酸化膜
46をこの半導体基板1の全面に形成する。
Next, the semiconductor substrate 1 is heat-treated in a mixed gas of oxygen and nitrogen. This heat treatment activates the ion-implanted impurities. As shown in FIG. 10, the P well 4 is formed in the N channel region 42 and the P channel region 43 is formed.
An N well 5 is formed. Further, a pad oxide film 46 made of a silicon dioxide film having a thickness of 20 nm is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 1 by this heat treatment.

【0105】ついで、このバッド酸化膜46上の全面
に、ジクロルシラン(SiH2Cl2)とアンモニア(N
3)のガスを用いて、温度740℃で化学気相成長法
(以下「CVD法」と称す)によって、窒化シリコン膜
からなるナイトライド膜47を、膜厚120nm程度に
形成する。
Then, dichlorosilane (SiH 2 Cl 2 ) and ammonia (N
Using a gas of H 3 ), a nitride film 47 made of a silicon nitride film is formed to a thickness of about 120 nm by a chemical vapor deposition method (hereinafter referred to as “CVD method”) at a temperature of 740 ° C.

【0106】その後、そのナイトライド膜47の全面に
感光性樹脂であるフォトレジストを形成し、所定のフォ
トマスクを用いて露光および現像処理を行い、図11に
示すように、素子領域の周囲のフィールド領域を開口す
るようにフォトレジスト93を形成する。
Thereafter, a photoresist, which is a photosensitive resin, is formed on the entire surface of the nitride film 47, and is exposed and developed using a predetermined photomask, and as shown in FIG. A photoresist 93 is formed so as to open the field region.

【0107】そして、このフォトレジスト93をエッチ
ングマスクとして使用して、ナイトライド膜47をエッ
チング除去する。このナイトライド膜47のエッチング
は、SF6とCHF3とHeとの混合ガスを用いてドライ
エッチング法により行う。
Then, using the photoresist 93 as an etching mask, the nitride film 47 is removed by etching. The etching of the nitride film 47 is performed by a dry etching method using a mixed gas of SF 6 , CHF 3 and He.

【0108】そして、素子領域の周囲のフィールド領域
を、ナイトライド膜47の耐酸化膜をマスクにして酸化
する、いわゆる選択酸化処理により、図12に示すよう
に、フィールド酸化膜13を700nmの厚さで形成す
る。この選択酸化処理は、水蒸気酸化雰囲気中で、温度
1000℃で酸化処理することにより行う。
Then, as shown in FIG. 12, a field region around the element region is oxidized using the oxidation-resistant film of the nitride film 47 as a mask. It is formed with. This selective oxidation treatment is performed by performing oxidation treatment at a temperature of 1000 ° C. in a steam oxidation atmosphere.

【0109】つぎに、180℃に加熱した熱燐酸(H3
PO4)を用いて、ナイトライド膜47を除去し、さら
に、フッ酸緩衝液によりパッド酸化膜46をエッチング
除去する。図12はその除去後の状態を示している。
Next, hot phosphoric acid (H 3 H) heated to 180 ° C.
Using PO 4 ), the nitride film 47 is removed, and the pad oxide film 46 is removed by etching with a hydrofluoric acid buffer. FIG. 12 shows the state after the removal.

【0110】その後、酸素と窒素との混合気体中で酸化
処理を行い、図12に示すように、厚さ10nm程度を
有する二酸化シリコン膜からなるゲート酸化膜2を、半
導体基板1のNチャネル領域42とPチャネル領域43
の全面に形成する。ついで、このゲート酸化膜2上を含
む半導体基板1の全面にCVD法により、窒化シリコン
膜からなるゲートシリコン窒化膜61を5nm程度の厚
さで形成する。
Thereafter, an oxidation process is performed in a mixed gas of oxygen and nitrogen to form a gate oxide film 2 made of a silicon dioxide film having a thickness of about 10 nm on the N channel region of the semiconductor substrate 1 as shown in FIG. 42 and P channel region 43
Formed over the entire surface of the substrate. Then, a gate silicon nitride film 61 made of a silicon nitride film is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 1 including the gate oxide film 2 by a CVD method to a thickness of about 5 nm.

【0111】このゲートシリコン窒化膜61は、ジクロ
ルシラン(SiH2Cl2)とアンモニア(NH3)のガ
スを用いて、温度700℃でCVD法によって形成す
る。このゲートシリコン窒化膜61とゲート酸化膜2と
の2層膜により、ゲート絶縁膜62を構成する。その
後、モノシラン(SiH4)のガスを用いて、温度600
℃でCVD法によって、多結晶シリコン膜からなるゲー
ト電極材料48を450nm程度の厚さで全面に形成す
る。
The gate silicon nitride film 61 is formed by a CVD method at a temperature of 700 ° C. using a gas of dichlorosilane (SiH 2 Cl 2 ) and ammonia (NH 3 ). The two-layer film of the gate silicon nitride film 61 and the gate oxide film 2 forms a gate insulating film 62. Thereafter, using a gas of monosilane (SiH 4 ), a temperature of 600
A gate electrode material 48 made of a polycrystalline silicon film is formed on the entire surface by CVD at a temperature of about 450 nm.

【0112】つぎに、全面にフォトレジストを形成し、
所定のフォトマスクを用いて露光および現像処理を行
い、ゲート電極を形成する領域にフォトレジスト94を
パターン形成する。そして、このフォトレジスト94を
エッチングマスクとして、ゲート電極材料48とゲート
シリコン窒化膜61とを、SF6とO2との混合気体をエ
ッチングガスとして用いるドライエッチング法によりエ
ッチングし、一対のゲート電極3を形成する。その後、
このフォトレジスト94を除去する。
Next, a photoresist is formed on the entire surface,
Exposure and development are performed using a predetermined photomask, and a photoresist 94 is patterned in a region where a gate electrode is to be formed. Then, using the photoresist 94 as an etching mask, the gate electrode material 48 and the gate silicon nitride film 61 are etched by a dry etching method using a mixed gas of SF 6 and O 2 as an etching gas to form a pair of gate electrodes 3. To form afterwards,
The photoresist 94 is removed.

【0113】その結果、図13に示すように、半導体基
板1上に形成したゲート酸化膜2とゲートシリコン窒化
膜61との2層膜から構成するゲート絶縁膜62と、こ
のゲート絶縁膜62上に形成したゲート電極材料48
が、Nチャネル領域42とPチャネル領域43上のMO
S型半導体装置を構成する部分(ゲート電極3のある部
分)のみを残して除去される。
As a result, as shown in FIG. 13, a gate insulating film 62 composed of a two-layer film of a gate oxide film 2 and a gate silicon nitride film 61 formed on the semiconductor substrate 1, and a gate insulating film 62 Gate electrode material 48 formed in
Is the MO on the N channel region 42 and the P channel region 43
It is removed leaving only the part (the part with the gate electrode 3) constituting the S-type semiconductor device.

【0114】次に、この半導体基板1の全面に感光性樹
脂であるフォトレジストを形成し、所定のフォトマスク
を用いて露光および現像処理を行い、図14に示すよう
に、Nチャネル領域42を開口するようにフォトレジス
ト95をパターン形成する。そして、このフォトレジス
ト95をイオン注入のマスクとして用いて、N型の不純
物である砒素を加速エネルギー60KeV、イオン注入
量3.0×1015atoms/cm2程度でイオン注入する。そ
の後、イオン注入のマスクとして用いたフォトレジスト
95を除去する。
Next, a photoresist, which is a photosensitive resin, is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 1, and is exposed and developed using a predetermined photomask, thereby forming an N-channel region 42 as shown in FIG. A photoresist 95 is patterned so as to open. Then, using this photoresist 95 as a mask for ion implantation, arsenic as an N-type impurity is ion-implanted at an acceleration energy of 60 KeV and an ion implantation amount of about 3.0 × 10 15 atoms / cm 2 . After that, the photoresist 95 used as a mask for ion implantation is removed.

【0115】その後、再び半導体基板1の全面に感光性
樹脂であるフォトレジストを形成し、所定のフォトマス
クを用いて露光および現像処理を行い、図16に示すよ
うに、Pチャネル領域43を開口するようにフォトレジ
スト97をパターン形成する。このフォトレジスト97
をイオン注入のマスクとして用いて、P型の不純物であ
るボロンを、加速エネルギー40KeV、イオン注入量
3.0×1015atoms/cm2程度でイオン注入する。その
後、フォトレジストを除去する。
Thereafter, a photoresist, which is a photosensitive resin, is formed again on the entire surface of the semiconductor substrate 1, exposed and developed using a predetermined photomask, and the P channel region 43 is opened as shown in FIG. The photoresist 97 is patterned in such a manner as to be performed. This photoresist 97
Is used as a mask for ion implantation, boron as a P-type impurity is ion-implanted at an acceleration energy of 40 KeV and an ion implantation amount of about 3.0 × 10 15 atoms / cm 2 . After that, the photoresist is removed.

【0116】つぎに、図17に示すように、全面に二酸
化シリコン膜を主体とする層間絶縁膜8を形成する。そ
して、イオン注入した不純物の活性化と層間絶縁膜8の
リフローを兼ねて、窒素雰囲気中で、温度900℃の熱
処理を行う。その結果、Nチャネル型MOS半導体装置
11のN型の高濃度不純物層からなるソース6とドレイ
ン7、およびPチャネル型MOS半導体装置12のP型
の高濃度不純物層からなるソース16とドレイン17と
が形成される。
Next, as shown in FIG. 17, an interlayer insulating film 8 mainly composed of a silicon dioxide film is formed on the entire surface. Then, a heat treatment at a temperature of 900 ° C. is performed in a nitrogen atmosphere to activate the implanted impurities and reflow the interlayer insulating film 8. As a result, the source 6 and the drain 7 composed of the N-type high-concentration impurity layer of the N-channel type MOS semiconductor device 11 and the source 16 and the drain 17 composed of the P-type high-concentration impurity layer of the P-channel type MOS semiconductor device 12 are formed. Is formed.

【0117】その後、この層間絶縁膜8の全面にフオト
レジスト96を形成し、所定のフォトマスクを用いて露
光および現像処理を行って、図17に示すように、接続
孔であるコンタクトホールを形成する部分に開口96a
を形成する。
Thereafter, a photoresist 96 is formed on the entire surface of the interlayer insulating film 8, and is exposed and developed using a predetermined photomask to form a contact hole as a connection hole as shown in FIG. Opening 96a
To form

【0118】そして、このフォトレジスト96をエッチ
ングマスクにして層間絶縁膜8をエッチングし、図18
に示すようにコンタクトホール9を形成する。このコン
タクトホール9を形成するためのエッチングは、C26
とHeとCHF3 との混合気体をエッチングガスとして
用いるドライエッチング法により行う。その後、エッチ
ングマスクとして使用したフォトレジスト96を除去す
る。
Then, the interlayer insulating film 8 is etched using the photoresist 96 as an etching mask.
A contact hole 9 is formed as shown in FIG. Etching for forming the contact hole 9 is performed by C 2 F 6
It is performed by a dry etching method using a mixed gas of He, CH and CHF 3 as an etching gas. After that, the photoresist 96 used as the etching mask is removed.

【0119】つぎに、アルミニウムを主体とする配線材
料を層間絶縁膜8の全面(コンタクトホール9内も)に
形成し、その上に配線を形成するためのフォトレジスト
を形成する。そして、そのフォトレジストをエッチング
マスクにして配線材料をエッチングし、図1に示した配
線10を設ける。
Next, a wiring material mainly composed of aluminum is formed on the entire surface of the interlayer insulating film 8 (including the inside of the contact hole 9), and a photoresist for forming wiring is formed thereon. Then, using the photoresist as an etching mask, the wiring material is etched to provide the wiring 10 shown in FIG.

【0120】この配線材料のエッチングは、BCl3
CHCl3とCl2とN2との混合気体をエッチングガス
として用いるドライエッチング法により行う。これによ
り、図1に示したNチャネル型MOS半導体装置11と
Pチャネル型MOS半導体装置12とを備えた半導体装
置が完成する。
The etching of the wiring material is performed by a dry etching method using a mixed gas of BCl 3 , CHCl 3 , Cl 2 and N 2 as an etching gas. Thus, a semiconductor device including the N-channel MOS semiconductor device 11 and the P-channel MOS semiconductor device 12 shown in FIG. 1 is completed.

【0121】〔製造方法の第2の実施形態の:図19〜
図28と図2〕次に、図2を用いて説明したこの発明に
よる半導体装置(第2の実施形態)を製造する方法を、
製造方法の第2の実施形態として説明する。図19〜図
28は、その製造方法の各工程における半導体装置又は
その材料を示す模式的な断面図である。これらの各図と
完成状態を示す図2とを用いて、半導体装置の製造方法
の第2の実施形態を説明する。
[Second Embodiment of Manufacturing Method: FIGS.
FIG. 28 and FIG. 2] Next, a method of manufacturing the semiconductor device (second embodiment) according to the present invention described with reference to FIG.
The manufacturing method will be described as a second embodiment. 19 to 28 are schematic sectional views showing a semiconductor device or its material in each step of the manufacturing method. The second embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device will be described with reference to these drawings and FIG. 2 showing a completed state.

【0122】この実施形態では、図19に示すように、
支持基板20と絶縁膜21と半導体層22とからなるS
OI基板23を用いる。このSOI基板23の全面にフ
ォトレジストを形成する。そして、所定のフォトマスク
を用いて露光および現像処理を行い、Nチャネル型MO
S半導体装置を形成する領域であるNチャネル領域42
上と、Pチャネル型MOS半導体装置を形成する領域で
あるPチャネル領域43上とにフォトレジスト101を
パターン形成する。
In this embodiment, as shown in FIG.
S composed of a supporting substrate 20, an insulating film 21, and a semiconductor layer 22
An OI substrate 23 is used. A photoresist is formed on the entire surface of the SOI substrate 23. Then, exposure and development are performed using a predetermined photomask, and an N-channel MO
N channel region 42 which is a region for forming an S semiconductor device
A photoresist 101 is pattern-formed on the upper portion and on a P-channel region 43 which is a region for forming a P-channel type MOS semiconductor device.

【0123】そして、このフォトレジスト101をエッ
チングマスクに使用して、半導体層22をエッチングす
る。この半導体層22のエッチングは、SF6とO2との
混合気体をエッチングガスとして用いるドライエッチン
グ法によりエッチングする。その後、エッチングマスク
として用いたフォトレジスト101を除去する。
Then, using the photoresist 101 as an etching mask, the semiconductor layer 22 is etched. The etching of the semiconductor layer 22 is performed by a dry etching method using a mixed gas of SF 6 and O 2 as an etching gas. After that, the photoresist 101 used as the etching mask is removed.

【0124】それによって、図20に示すように、SO
I基板23の半導体層22が、Nチャネル領域42上の
島状の第1の半導体層22aと、Pチャネル領域43上
の島状の第2の半導体層22bとになる。ついで、この
SOI基板に対して酸素と窒素との混合気体中で酸化処
理を行い、図21に示すように、厚さ10nm程度を有
する二酸化シリコン膜からなるゲート酸化膜2を第1,
第2の半導体層22a,22bの全面に形成する。
As a result, as shown in FIG.
The semiconductor layer 22 of the I-substrate 23 becomes an island-shaped first semiconductor layer 22 a on the N-channel region 42 and an island-shaped second semiconductor layer 22 b on the P-channel region 43. Next, the SOI substrate is oxidized in a mixed gas of oxygen and nitrogen to form a gate oxide film 2 made of a silicon dioxide film having a thickness of about 10 nm as shown in FIG.
It is formed over the entire surface of the second semiconductor layers 22a and 22b.

【0125】その後、このSOI基板の全面にフォトレ
ジストを形成し、所定のフォトマスクを使用して、露光
および現像処理を行ない、Nチャネル領域42を開口す
るようにフォトレジスト102をパターン形成する。
Thereafter, a photoresist is formed on the entire surface of the SOI substrate, and exposure and development are performed using a predetermined photomask to pattern the photoresist 102 so as to open the N-channel region 42.

【0126】そして、このフォトレジスト102をイオ
ン注入のマスクとして用い、導電型がP型の不純物であ
るボロンを、加速エネルギーが25KeV、イオン注入
量が2.0×1013atoms/cm2程度の条件で、Nチャネ
ル領域42の半導体層22aにイオン注入する。その
後、イオン注入マスクとして用いたフォトレジスト10
2を除去する。
Using this photoresist 102 as a mask for ion implantation, boron, which is a P-type impurity, is implanted with an acceleration energy of 25 KeV and an ion implantation amount of about 2.0 × 10 13 atoms / cm 2 . Under the conditions, ions are implanted into the semiconductor layer 22a of the N channel region 42. Thereafter, the photoresist 10 used as an ion implantation mask
Remove 2.

【0127】つぎに、再びこのSOI基板の全面にフォ
トレジストを形成し、所定のフォトマスクを用いて露光
処理および現像処理を行い、図22に示すように、Pチ
ャネル領域43を開口するように、フォトレジスト10
3をパターン形成する。そして、このフォトレジスト1
03をイオン注入マスクとして、N型の不純物であるリ
ンを、加速エネルギー30KeV、イオン注入量8.0
×1012atoms/cm2 程度で、Pチャネル領域43の半
導体層22bにイオン注入する。その後、イオン注入マ
スクとして用いたフォトレジスト103を除去する。
Next, a photoresist is formed again on the entire surface of the SOI substrate, and exposure processing and development processing are performed using a predetermined photomask, and as shown in FIG. , Photoresist 10
3 is patterned. And this photoresist 1
03 is used as an ion implantation mask, phosphorus as an N-type impurity is implanted at an acceleration energy of 30 KeV and an ion implantation amount of 8.0.
At about × 10 12 atoms / cm 2 , ions are implanted into the semiconductor layer 22b of the P channel region 43. After that, the photoresist 103 used as the ion implantation mask is removed.

【0128】ついで、このSOI基板の全面にフォトレ
ジストを形成し、所定のフォトマスクを用いて露光およ
び現像処理を行い、図23に示すように、Nチャネル型
MOS半導体装置を形成する領域であるNチャネル領域
42の半導体層22aの両端部を開口するようにフォト
レジスト104を形成する。
Next, a photoresist is formed on the entire surface of the SOI substrate, and exposure and development are performed using a predetermined photomask to form an N-channel MOS semiconductor device as shown in FIG. A photoresist 104 is formed so as to open both ends of the semiconductor layer 22a in the N channel region 42.

【0129】そして、このフォトレジスト104をマス
クとして用いて、P型の不純物であるボロンを、加速エ
ネルギー25KeV、イオン注入量6.0×1013atom
s/cm2 程度で、Nチャネル領域42の半導体層22a
の両端部にイオン注入する。その後、マスクとして用い
たフォトレジスト104を除去する。
Using this photoresist 104 as a mask, boron, which is a P-type impurity, is implanted with an acceleration energy of 25 KeV and an ion implantation amount of 6.0 × 10 13 atoms.
The semiconductor layer 22a of the N channel region 42 is about s / cm 2.
Ions are implanted into both ends of the. After that, the photoresist 104 used as the mask is removed.

【0130】つぎに、再びSOI基板の全面にフォトレ
ジストを形成し、所定のフォトマスクを用いて露光およ
び現像処理を行い、図24に示すように、Pチャネル型
MOS半導体装置を形成する領域であるPチャネル領域
43の半導体層22bの両端部を開口するように、フォ
トレジスト105をパターン形成する。
Next, a photoresist is formed again on the entire surface of the SOI substrate, and exposure and development are performed using a predetermined photomask. As shown in FIG. 24, in a region where a P-channel MOS semiconductor device is to be formed. The photoresist 105 is patterned so as to open both ends of the semiconductor layer 22b in a certain P channel region 43.

【0131】そして、このフォトレジスト105をイオ
ン注入マスクとして、N型の不純物であるリンを加速エ
ネルギー30KeV、イオン注入量2.0×1013atom
s/cm2 程度で、Pチャネル領域43の半導体層22b
の両端部にイオン注入する。その後、フォトレジスト1
05を除去する。この半導体層22aおよび22bの端
部へイオン注入を行うことにより、反転防止用不純物層
を形成し、この部分に形成される寄生MOSのしきい値
電圧を上げ、寄生MOSの関与を防止できる。
Using the photoresist 105 as an ion implantation mask, phosphorus, which is an N-type impurity, is accelerated at an energy of 30 KeV and an ion implantation amount is 2.0 × 10 13 atoms.
s / cm 2 , the semiconductor layer 22 b of the P-channel region 43.
Ions are implanted into both ends of the. Then, photoresist 1
05 is removed. By implanting ions into the ends of the semiconductor layers 22a and 22b, an inversion preventing impurity layer is formed, the threshold voltage of the parasitic MOS formed in this portion is increased, and the involvement of the parasitic MOS can be prevented.

【0132】つぎに、図25に示すように、半導体層2
2a,22bの全面に形成されたゲート酸化膜2上の全
面にCVD法により、窒化シリコン膜からなるゲートシ
リコン窒化膜61を5nm程度の厚さで形成する。この
ゲートシリコン窒化膜61の形成は、ジクロルシラン
(SiH2Cl2)とアンモニア(NH3)のガスを用い
て、温度700℃でCVD法により形成する。このゲー
トシリコン窒化膜61とゲート酸化膜2との2層膜によ
り、ゲート絶縁膜62を構成している。
Next, as shown in FIG.
A gate silicon nitride film 61 made of a silicon nitride film is formed on the entire surface of the gate oxide film 2 formed on the entire surfaces of the gate oxide films 2a and 22b by a CVD method to a thickness of about 5 nm. The gate silicon nitride film 61 is formed by a CVD method at a temperature of 700 ° C. using a gas of dichlorosilane (SiH 2 Cl 2 ) and ammonia (NH 3 ). A gate insulating film 62 is constituted by a two-layer film of the gate silicon nitride film 61 and the gate oxide film 2.

【0133】その後、モノシラン(SiH4)のガスを用
いて、温度600℃でCVD法によって、多結晶シリコ
ン膜からなるゲート電極材料48を、450nm程度の
厚さでゲート絶縁膜62の全面に形成する。つぎに、こ
のゲート電極材料48の全面にフォトレジストを形成
し、所定のフォトマスクを用いて露光処理および現像処
理を行い、ゲート電極を形成する領域上にのみフォトレ
ジスト106をパターン形成する。
Thereafter, a gate electrode material 48 made of a polycrystalline silicon film is formed on the entire surface of the gate insulating film 62 to a thickness of about 450 nm by a CVD method at a temperature of 600 ° C. using a gas of monosilane (SiH 4 ). I do. Next, a photoresist is formed on the entire surface of the gate electrode material 48, exposure processing and development processing are performed using a predetermined photomask, and the photoresist 106 is pattern-formed only on the region where the gate electrode is to be formed.

【0134】そして、フォトレジスト106をエッチン
グマスクとして使用して、ゲート電極材料48とゲート
シリコン窒化膜61とを、SF6とO2との混合気体をエ
ッチングガスとして用いるドライエッチング法によりエ
ッチングする。その後、このエッチングマスクとして使
用したフォトレジスト106を除去する。
Then, using the photoresist 106 as an etching mask, the gate electrode material 48 and the gate silicon nitride film 61 are etched by a dry etching method using a mixed gas of SF 6 and O 2 as an etching gas. Thereafter, the photoresist 106 used as the etching mask is removed.

【0135】その結果、図26に示すように、Nチャネ
ル領域42上の半導体層22aとPチャネル領域43上
の半導体層22b上に、それぞれ形成したゲート酸化膜
2とゲートシリコン窒化膜61との2層膜から構成する
ゲート絶縁膜62と、そのゲート絶縁膜62上に形成し
たゲート電極3とから、2個のMOS型半導体装置を構
成する。
As a result, as shown in FIG. 26, the gate oxide film 2 and the gate silicon nitride film 61 are formed on the semiconductor layer 22a on the N channel region 42 and the semiconductor layer 22b on the P channel region 43, respectively. A gate insulating film 62 composed of a two-layer film and the gate electrode 3 formed on the gate insulating film 62 constitute two MOS type semiconductor devices.

【0136】つぎに、全面にフォトレジスト107を形
成し、所定のフォトマスクを用いて露光および現像処理
を行い、図27に示すように、Nチャネル領域42を開
口するようにフォトレジスト107を形成する。このフ
ォトレジスト107をイオン注入のマスクとして使用し
て、導電型がN型の不純物である砒素を、加速エネルギ
ーが40KeV、イオン注入量3.0×1015atoms/c
m2 程度で半導体層22aの露出部分にイオン注入す
る。その後、フォトレジスト107を除去する。
Next, a photoresist 107 is formed on the entire surface, and exposure and development are performed using a predetermined photomask. As shown in FIG. 27, the photoresist 107 is formed so as to open the N-channel region 42. I do. Using this photoresist 107 as a mask for ion implantation, arsenic, which is an N-type impurity, is implanted with an acceleration energy of 40 KeV and an ion implantation amount of 3.0 × 10 15 atoms / c.
Ions are implanted into the exposed portion of the semiconductor layer 22a at about m 2 . After that, the photoresist 107 is removed.

【0137】その後、図示は省略するが再び全面にフォ
トレジストを形成し、所定のフォトマスクを用いて露光
処理および現像処理を行い、Pチャネル領域43を開口
するようにフォトレジストを形成する。このフォトレジ
ストをイオン注入のマスクとして用いて、P型の不純物
であるボロンを、加速エネルギー30KeV、イオン注
入量3.0×1015atoms/cm2程度で半導体層22bの
露出部分にイオン注入する。その後、フォトレジストを
除去する。
Thereafter, although not shown, a photoresist is formed again on the entire surface, and exposure and development are performed using a predetermined photomask to form a photoresist so as to open the P-channel region 43. Using this photoresist as a mask for ion implantation, boron, which is a P-type impurity, is ion-implanted into the exposed portion of the semiconductor layer 22b at an acceleration energy of 30 KeV and an ion implantation amount of about 3.0 × 10 15 atoms / cm 2. . After that, the photoresist is removed.

【0138】つぎに、図28に示すように、全面に二酸
化シリコン膜を主体とする層間絶縁膜8を形成する。そ
して、イオン注入した不純物の活性化と層間絶縁膜8の
リフローを兼ねて、窒素雰囲気中で、温度900℃の熱
処理を行う。
Next, as shown in FIG. 28, an interlayer insulating film 8 mainly composed of a silicon dioxide film is formed on the entire surface. Then, a heat treatment at a temperature of 900 ° C. is performed in a nitrogen atmosphere to activate the implanted impurities and reflow the interlayer insulating film 8.

【0139】その結果、Nチャネル領域の半導体層22
aに、Nチャネル型半導体装置11のN型の高濃度不純
物層からなるソース6とドレイン7とが形成される。ま
た、Pチャネル領域の半導体層22bに、Pチャネル型
半導体装置12のP型の高濃度不純物層からなるソース
16とドレイン17とが形成される。
As a result, the semiconductor layer 22 in the N channel region
The source 6 and the drain 7 made of the N-type high-concentration impurity layer of the N-channel type semiconductor device 11 are formed in a. Further, a source 16 and a drain 17 made of a P-type high-concentration impurity layer of the P-channel semiconductor device 12 are formed in the P-channel semiconductor layer 22b.

【0140】その後、層間絶縁膜8に上に接続孔である
コンタクトホール9を開口するためのフォトレジスト
(図示を省略)をパターン形成する。そして、そのフォ
トレジストをエッチングマスクにして、図2に示したコ
ンタクトホール9を、各ゲート電極3、ソース6,1
6、およびドレイン7,17にそれぞれ対応する位置に
設ける。
Thereafter, a photoresist (not shown) for forming a contact hole 9 as a connection hole is formed on the interlayer insulating film 8 by patterning. Then, using the photoresist as an etching mask, the contact holes 9 shown in FIG.
6 and the drains 7 and 17 are provided at corresponding positions.

【0141】このコンタクトホール9を形成するための
エッチング処理は、C26とHeとCHF3 との混合気
体をエッチングガスとして用いるドライエッチング法に
より行う。その後、フォトレジストを除去する。つぎ
に、アルミニウムを主体とする配線材料を半導体基板全
面に設け、その上に配線を形成するためのフォトレジス
トをパターン形成する。
The etching process for forming the contact hole 9 is performed by a dry etching method using a mixed gas of C 2 F 6 , He and CHF 3 as an etching gas. After that, the photoresist is removed. Next, a wiring material mainly composed of aluminum is provided on the entire surface of the semiconductor substrate, and a photoresist for forming wiring is pattern-formed thereon.

【0142】その後、このフォトレジストをエッチング
マスクにして、配線材料をエッチングし、図2に示した
配線10を設ける。この配線材料のエッチングは、BC
3とCHCl3とCl2とN2との混合気体をエッチング
ガスとして用いるドライエッチング法により行う。これ
により、図2に示したSOI基板23上にNチャネル型
半導体装置11とPチャネル型半導体装置12とを設け
た半導体装置が完成する。
Thereafter, using the photoresist as an etching mask, the wiring material is etched to provide the wiring 10 shown in FIG. The etching of this wiring material is performed by BC
Dry etching is performed using a mixed gas of l 3 , CHCl 3 , Cl 2, and N 2 as an etching gas. Thus, a semiconductor device in which the N-channel semiconductor device 11 and the P-channel semiconductor device 12 are provided on the SOI substrate 23 shown in FIG. 2 is completed.

【0143】〔製造方法の第3の実施形態:図29〜図
40と図3〕次に、図3を用いて説明したこの発明によ
る半導体装置(第3の実施形態)を製造する方法を、製
造方法の第3の実施形態として説明する。図29〜図4
0は、その製造方法の各工程における半導体装置又はそ
の材料を示す模式的な断面図である。これらの各図と完
成状態を示す図3とを用いて半導体装置の製造方法の第
3の実施形態を説明する。
[Third Embodiment of Manufacturing Method: FIGS. 29 to 40 and FIG. 3] Next, the method of manufacturing the semiconductor device (third embodiment) according to the present invention described with reference to FIG. This will be described as a third embodiment of the manufacturing method. FIG. 29 to FIG.
0 is a schematic sectional view showing a semiconductor device or its material in each step of the manufacturing method. A third embodiment of the method of manufacturing a semiconductor device will be described with reference to these drawings and FIG. 3 showing a completed state.

【0144】まず図29に示すように、導電型がN型の
半導体基板1を水蒸気酸化雰囲気中で酸化処理を行い、
厚さ550nmの二酸化シリコン膜からなる酸化膜41
を全面に形成する。
First, as shown in FIG. 29, an oxidation treatment is performed on the N-type semiconductor substrate 1 in a steam oxidation atmosphere.
Oxide film 41 made of a silicon dioxide film having a thickness of 550 nm
Is formed on the entire surface.

【0145】つぎに、その酸化膜41の全面にフォトレ
ジストを形成し、所定のフォトマスクを用いて露光およ
び現像処理を行い、Nチャネル型MOS半導体装置を形
成する領域であるNチャネル領域42を開口するよう
に、フォトレジスト110をパターン形成する。
Next, a photoresist is formed on the entire surface of the oxide film 41, exposure and development are performed using a predetermined photomask, and an N channel region 42 for forming an N channel type MOS semiconductor device is formed. The photoresist 110 is patterned so as to open.

【0146】そして、このフォトレジスト110をエッ
チングマスクとして、酸化膜41をフッ酸緩衝液により
エッチングする。その後、エッチングマスクとして用い
たフォトレジスト110を除去する。
Then, using this photoresist 110 as an etching mask, oxide film 41 is etched with a hydrofluoric acid buffer. After that, the photoresist 110 used as the etching mask is removed.

【0147】つぎに、酸素と窒素との混合気体中で酸化
処理を行い、図30に示すように厚さ80nmの二酸化
シリコン膜からなる第1のバッファ酸化膜44を形成す
る。その結果、Pチャネル型MOS半導体装置を形成す
る領域であるPチャネル領域43は厚い酸化膜である酸
化膜41が半導体基板1の表面に形成され、Nチャネル
領域42は酸化膜41より薄い酸化膜である第1のバッ
ファ酸化膜44が半導体基板1表面に形成される。
Next, an oxidation process is performed in a mixed gas of oxygen and nitrogen to form a first buffer oxide film 44 made of a silicon dioxide film having a thickness of 80 nm as shown in FIG. As a result, a thick oxide film 41 is formed on the surface of the semiconductor substrate 1 in the P channel region 43 which is a region for forming the P channel type MOS semiconductor device, and an oxide film thinner than the oxide film 41 is formed in the N channel region 42. Is formed on the surface of the semiconductor substrate 1.

【0148】その後、P型の不純物であるボロンを加速
エネルギー60KeV、イオン注入量2.0×1013at
oms/cm2程度でイオン注入する。このイオン注入は、酸
化膜の膜厚が薄いNチャネル領域42の半導体基板1中
のみになされる。その後、酸化膜41と第1のバッファ
酸化膜44とをフッ酸緩衝液で全面エッチングして除去
する。
Thereafter, boron, which is a P-type impurity, was implanted with an acceleration energy of 60 KeV and an ion implantation amount of 2.0 × 10 13 at.
Ions are implanted at about oms / cm 2 . This ion implantation is performed only in the semiconductor substrate 1 in the N-channel region 42 where the thickness of the oxide film is small. Thereafter, the oxide film 41 and the first buffer oxide film 44 are removed by etching the entire surface with a hydrofluoric acid buffer.

【0149】そして、酸素と窒素との混合気体中で酸化
処理を行い、図31に示すように、半導体基板1の全面
に厚さ40nmの二酸化シリコン膜からなる第2のバッ
ファ酸化膜45を形成する。その後、全面にフォトレジ
ストを形成し、所定のフォトマスクを用いて露光および
現像処理を行い、Pチャネル領域43を開口するよう
に、フォトレジスト111をパターン形成する。
Then, an oxidation treatment is performed in a mixed gas of oxygen and nitrogen to form a second buffer oxide film 45 made of a silicon dioxide film having a thickness of 40 nm on the entire surface of the semiconductor substrate 1 as shown in FIG. I do. Thereafter, a photoresist is formed on the entire surface, exposure and development are performed using a predetermined photomask, and a pattern of the photoresist 111 is formed so as to open the P-channel region 43.

【0150】そして、このフォトレジスト111をイオ
ン注入マスクとして使用して、導電型がN型の不純物で
あるリンを、加速エネルギーが100KeV、イオン注
入量が8.0×1012atoms/cm2程度の条件で、Pチャ
ネル領域43の半導体基板1中にイオン注入する。その
後、フォトレジスト111を除去し、さらに第2のバッ
ファ酸化膜45をフッ酸緩衝液で全面エッチングする。
Using this photoresist 111 as an ion implantation mask, phosphorus, which is an N-type impurity, is implanted with an acceleration energy of 100 KeV and an ion implantation amount of about 8.0 × 10 12 atoms / cm 2. Under the conditions described above, ions are implanted into the semiconductor substrate 1 in the P-channel region 43. Thereafter, the photoresist 111 is removed, and the entire surface of the second buffer oxide film 45 is etched with a hydrofluoric acid buffer.

【0151】つぎに、この半導体基板1を酸素と窒素と
の混合気体中で熱処理する。この熱処理により、イオン
注入した不純物が活性化され、図32に示すようにNチ
ャネル領域42にはPウェル4を、Pチャネル領域43
にはNウェル5を形成する。さらに、この熱処理により
厚さ20nmの二酸化シリコン膜からなるパッド酸化膜
46をこの半導体基板1の全面に形成する。
Next, the semiconductor substrate 1 is heat-treated in a mixed gas of oxygen and nitrogen. By this heat treatment, the ion-implanted impurities are activated. As shown in FIG.
An N well 5 is formed. Further, a pad oxide film 46 made of a silicon dioxide film having a thickness of 20 nm is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 1 by this heat treatment.

【0152】これらの各工程は、図7から図10を用い
て説明した半導体装置の製造方法の第1の実施形態の場
合と殆ど同じである。しかし、この第3の実施形態の場
合には、Nチャネル領域42がPチャネル領域43より
充分大きく、したがって、Pウェル4がNウェル5より
も大きい。そして、そのNチャネル領域42のPウェル
4上に、図3に示したPチャネル型MOS半導体装置1
1とMONOS型半導体装置35とを作り込めるように
している。
These steps are almost the same as those in the first embodiment of the method of manufacturing a semiconductor device described with reference to FIGS. However, in the case of the third embodiment, the N channel region 42 is sufficiently larger than the P channel region 43, and therefore, the P well 4 is larger than the N well 5. Then, the P-channel MOS semiconductor device 1 shown in FIG.
1 and the MONOS type semiconductor device 35 can be manufactured.

【0153】ついで、この図32に示すバッド酸化膜4
6上の全面に、ジクロルシラン(SiH2Cl2)とアン
モニア(NH3)のガスを用いて、温度740℃で化学気
相成長法(以下「CVD法」と称す)によって、窒化シ
リコン膜からなるナイトライド膜47を、膜厚120n
m程度に形成する。
Then, the bad oxide film 4 shown in FIG.
6, a silicon nitride film is formed on the entire surface by chemical vapor deposition (hereinafter referred to as "CVD") at a temperature of 740 ° C. using a gas of dichlorosilane (SiH 2 Cl 2 ) and ammonia (NH 3 ). The nitride film 47 has a thickness of 120 n.
m.

【0154】その後、そのナイトライド膜47の全面に
感光性樹脂であるフォトレジストを形成し、所定のフォ
トマスクを用いて露光および現像処理を行い、図33に
示すように、素子領域の周囲のフィールド領域を開口す
るようにフォトレジスト112を形成する。
Thereafter, a photoresist, which is a photosensitive resin, is formed on the entire surface of the nitride film 47, and is exposed and developed using a predetermined photomask, and as shown in FIG. A photoresist 112 is formed so as to open a field region.

【0155】そして、このフォトレジスト112をエッ
チングマスクとして使用して、ナイトライド膜47をエ
ッチングする。このナイトライド膜47のエッチング
は、SF6とCHF3とHeとの混合ガスを用いてドライ
エッチング法により行う。
Then, using the photoresist 112 as an etching mask, the nitride film 47 is etched. The etching of the nitride film 47 is performed by a dry etching method using a mixed gas of SF 6 , CHF 3 and He.

【0156】そして、素子領域の周囲のフィールド領域
を、ナイトライド膜47の耐酸化膜をマスクにして酸化
する、いわゆる選択酸化処理により、図34に示すよう
に、フィールド酸化膜13を700nmの厚さで形成す
る。この選択酸化処理は、水蒸気酸化雰囲気中で、温度
1000℃で酸化処理することにより行う。
Then, the field region around the element region is oxidized by using the oxidation-resistant film of the nitride film 47 as a mask, that is, as shown in FIG. It is formed with. This selective oxidation treatment is performed by performing oxidation treatment at a temperature of 1000 ° C. in a steam oxidation atmosphere.

【0157】つぎに、180℃に加熱した熱燐酸(H3
PO4)を用いて、ナイトライド膜47を除去し、さら
に、フッ酸緩衝液によりパッド酸化膜46をエッチング
除去する。図34はその除去後の状態を示している。
Next, hot phosphoric acid (H 3 H) heated to 180 ° C.
Using PO 4 ), the nitride film 47 is removed, and the pad oxide film 46 is removed by etching with a hydrofluoric acid buffer. FIG. 34 shows a state after the removal.

【0158】その後、酸素と窒素との混合気体中で酸化
処理を行い、図35に示すように、厚さ10nm程度を
有する二酸化シリコン膜からなるゲート酸化膜2を、半
導体基板1のNチャネル領域42とPチャネル領域43
の全面に形成する。ついで、このゲート酸化膜2上を含
む半導体基板1の全面にCVD法により、窒化シリコン
膜からなるゲートシリコン窒化膜61を5nm程度の厚
さで形成する。
Thereafter, an oxidation process is performed in a mixed gas of oxygen and nitrogen to form a gate oxide film 2 made of a silicon dioxide film having a thickness of about 10 nm on the N channel region of the semiconductor substrate 1 as shown in FIG. 42 and P channel region 43
Formed over the entire surface of the substrate. Then, a gate silicon nitride film 61 made of a silicon nitride film is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 1 including the gate oxide film 2 by a CVD method to a thickness of about 5 nm.

【0159】このゲートシリコン窒化膜61は、ジクロ
ルシラン(SiH2Cl2)とアンモニア(NH3)のガ
スを用いて、温度700℃でCVD法によって形成す
る。このゲートシリコン窒化膜61とゲート酸化膜2と
の2層膜により、ゲート絶縁膜62を構成する。その
後、モノシラン(SiH4)のガスを用いて、温度600
℃でCVD法によって、多結晶シリコン膜からなる第1
のゲート電極材料48を450nm程度の厚さで全面に
形成する。
The gate silicon nitride film 61 is formed by a CVD method at a temperature of 700 ° C. using a gas of dichlorosilane (SiH 2 Cl 2 ) and ammonia (NH 3 ). The two-layer film of the gate silicon nitride film 61 and the gate oxide film 2 forms a gate insulating film 62. Thereafter, using a gas of monosilane (SiH 4 ), a temperature of 600
A first film made of a polycrystalline silicon film by a CVD method
Is formed over the entire surface with a thickness of about 450 nm.

【0160】つぎに、この第1のゲート電極材料48の
全面にフォトレジストを形成し、所定のフォトマスクを
用いて露光および現像を行なって、一対のMOS半導体
装置のゲート電極を形成する領域に、図35に示すよう
にフォトレジスト113をパターン形成する。そして、
このフォトレジスト113をエッチングマスクとして使
用して、第1のゲート電極材料48とゲートシリコン窒
化膜61とを、SF6とO2との混合気体をエッチングガ
スとして用いるドライエッチング法によりエッチング
し、図36に示すように、一対のゲート電極3を形成す
る。
Next, a photoresist is formed on the entire surface of the first gate electrode material 48, and exposure and development are performed using a predetermined photomask, so that the photoresist is formed in a region where a gate electrode of a pair of MOS semiconductor devices is formed. Then, a photoresist 113 is patterned as shown in FIG. And
Using the photoresist 113 as an etching mask, the first gate electrode material 48 and the gate silicon nitride film 61 are etched by a dry etching method using a mixed gas of SF 6 and O 2 as an etching gas. As shown at 36, a pair of gate electrodes 3 is formed.

【0161】さらに、このゲート電極3に整合したゲー
ト酸化膜2を除去する。このゲート酸化膜2のエッチン
グはフッ酸緩衝液により行う。その後、フォトレジスト
113を除去する。
Further, the gate oxide film 2 matched with the gate electrode 3 is removed. The etching of the gate oxide film 2 is performed using a hydrofluoric acid buffer. After that, the photoresist 113 is removed.

【0162】その結果、半導体基板1上に形成したゲー
ト酸化膜2とゲートシリコン窒化膜61との2層膜から
構成するゲート絶縁膜62と、このゲート絶縁膜62上
に形成した第1のゲート電極材48が、図36に示すよ
うに、Nチャネル領域42とPチャネル領域43上のM
OS半導体装置を構成する部分(ゲート電極3のある部
分)のみを残して除去される。
As a result, the gate insulating film 62 composed of a two-layer film of the gate oxide film 2 and the gate silicon nitride film 61 formed on the semiconductor substrate 1 and the first gate formed on the gate insulating film 62 As shown in FIG. 36, the electrode material 48 is formed on the N channel region 42 and the M
The portion is removed except for a portion constituting the OS semiconductor device (a portion having the gate electrode 3).

【0163】次に、酸素と窒素との混合気体中で酸化処
理を行って、図37に示すように、厚さ2.2nm程度
の二酸化シリコンからなるメモリ酸化膜31を、この半
導体基板1の全面に形成する。さらに、このメモリ酸化
膜31を、温度950℃のアンモニア(NH3)雰囲気中
で窒化処理を行い、メモリ酸化膜31をシリコン窒化酸
化膜とする。
Next, an oxidation process is performed in a mixed gas of oxygen and nitrogen to form a memory oxide film 31 made of silicon dioxide having a thickness of about 2.2 nm, as shown in FIG. Formed over the entire surface. Further, the memory oxide film 31 is subjected to a nitriding treatment in an ammonia (NH 3 ) atmosphere at a temperature of 950 ° C., to make the memory oxide film 31 a silicon nitride oxide film.

【0164】この窒化処理は、不揮発性メモリ装置であ
るMONOS型半導体装置のデータの書き込み消去特性
を高速化するために行う。この窒化処理時に、反応性の
高いNH3やH2がMOS型半導体装置のゲート酸化膜中
へ拡散して、正電荷を発生することが問題となってい
た。しかし、この実施形態においては、ゲート絶縁膜6
2をゲート酸化膜2と緻密な膜であるゲートシリコン窒
化膜61との2層膜で構成しているため、NH3 やH2
の拡散を抑制することができ、正電荷の発生を抑えるこ
とができる。
This nitriding process is performed to increase the data write / erase characteristics of the MONOS type semiconductor device which is a nonvolatile memory device. During the nitriding process, there has been a problem that highly reactive NH 3 and H 2 diffuse into the gate oxide film of the MOS type semiconductor device to generate positive charges. However, in this embodiment, the gate insulating film 6
Due to the configuration 2 with two-layered film of the gate silicon nitride film 61 is dense film as a gate oxide film 2, NH 3 or H 2
Can be suppressed, and the generation of positive charges can be suppressed.

【0165】つぎに、このメモリ酸化膜31上を含む全
面にCVD法により、窒化シリコン膜からなるメモリ窒
化膜32を12nm程度の厚さで形成する。このメモリ
窒化膜32の形成は、ジクロルシラン(SiH2Cl2
とアンモニア(NH3)との混合ガスを用いて、温度70
0℃でCVD法によって形成する。
Next, a memory nitride film 32 made of a silicon nitride film is formed on the entire surface including the memory oxide film 31 by a CVD method to a thickness of about 12 nm. This memory nitride film 32 is formed by dichlorosilane (SiH 2 Cl 2 ).
At a temperature of 70 using a mixed gas of water and ammonia (NH 3 ).
It is formed at 0 ° C. by a CVD method.

【0166】さらに、温度950℃、水蒸気酸化雰囲気
中で酸化処理を行い、メモリ窒化膜32を酸化して、こ
のメモリ窒化膜32上に二酸化シリコン膜からなるトッ
プ酸化膜33を形成する。この酸化処理により、メモリ
窒化膜32の膜厚は9nm程度となり、トップ酸化膜3
3の膜厚は4nm程度となる。
Further, an oxidation treatment is performed in a steam oxidation atmosphere at a temperature of 950 ° C. to oxidize the memory nitride film 32 and form a top oxide film 33 made of a silicon dioxide film on the memory nitride film 32. By this oxidation treatment, the thickness of the memory nitride film 32 becomes about 9 nm, and the top oxide film 3
The film thickness of No. 3 is about 4 nm.

【0167】つぎに、モノシラン(SiH4)のガスを用
いて、温度600℃でCVD法によって、多結晶シリコ
ンからなる第2のゲート電極材料49を450nm程度
の厚さで全面に形成する。その後、全面にフォトレジス
トを形成して、所定のフォトマスクを用いて露光および
現像処理を行い、MONOS型半導体装置のメモリゲー
ト電極を形成する領域に、図37に示すようにフォトレ
ジスト114をパターン形成する。
Next, a second gate electrode material 49 made of polycrystalline silicon is formed on the entire surface by a CVD method at a temperature of 600 ° C. using a gas of monosilane (SiH 4 ) at a thickness of about 450 nm. Thereafter, a photoresist is formed on the entire surface, and exposure and development are performed using a predetermined photomask, and a photoresist 114 is patterned in a region where a memory gate electrode of the MONOS type semiconductor device is to be formed as shown in FIG. Form.

【0168】そして、このフォトレジスト114をエッ
チングマスクとして、第2のゲート電極材料49である
多結晶シリコン膜を、SF6とO2との混合気体をエッチ
ングガスとして用いるドライエッチング法によりエッチ
ングし、図38に示すメモリゲート電極50を形成す
る。
Then, using the photoresist 114 as an etching mask, the polycrystalline silicon film as the second gate electrode material 49 is etched by a dry etching method using a mixed gas of SF 6 and O 2 as an etching gas. The memory gate electrode 50 shown in FIG. 38 is formed.

【0169】つぎに、同様にフォトレジスト114をエ
ッチングマスクとして、トップ酸化膜33とメモリ窒化
膜32とメモリ酸化膜31とを、CF4とHeとCBr3
とO2 との混合気体をエッチングガスとして用いるドラ
イエッチング法により、エッチングする。その後、エッ
チングマスクとして使用したフォトレジスト114を除
去する。
Next, similarly, using the photoresist 114 as an etching mask, the top oxide film 33, the memory nitride film 32, and the memory oxide film 31 are removed using CF 4 , He, and CBr 3.
Etching is performed by a dry etching method using a mixed gas of O 2 and O 2 as an etching gas. After that, the photoresist 114 used as the etching mask is removed.

【0170】さらに、この半導体基板1の全面にフォト
レジストを形成し、所定のフォトマスクを用いて露光お
よび現像処理を行い、Nチャネル領域42を開口するよ
うにフォトレジスト115をパターン形成する。このフ
ォトレジスト115をイオン注入のマスクとして使用し
て、導電型がN型の不純物である砒素を、加速エネルギ
ーが60KeV、イオン注入量が3.0×1015atoms
/cm2程度で、Nチャネル領域42のPウェル4にイオ
ン注入する。その後、フォトレジスト115を除去す
る。
Further, a photoresist is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 1, exposed and developed using a predetermined photomask, and a photoresist 115 is pattern-formed so as to open the N-channel region 42. Using the photoresist 115 as a mask for ion implantation, arsenic, an N-type impurity, is implanted with an acceleration energy of 60 KeV and an ion implantation amount of 3.0 × 10 15 atoms.
/ Cm 2 , ions are implanted into the P well 4 in the N channel region 42. After that, the photoresist 115 is removed.

【0171】図示は省略するが、再び半導体基板1の全
面にフォトレジストを形成し、所定のフォトマスクを用
いて露光および現像処理を行い、Pチャネル領域43を
開口するようにフォトレジストを形成する。このフォト
レジストをイオン注入のマスクとして用いて、P型の不
純物であるボロンを、加速エネルギー40KeV、イオ
ン注入量3.0×1015atoms/cm2程度でイオン注入す
る。その後、フォトレジストを除去する。
Although not shown, a photoresist is again formed on the entire surface of the semiconductor substrate 1, exposure and development are performed using a predetermined photomask, and a photoresist is formed so as to open the P channel region 43. . Using this photoresist as a mask for ion implantation, boron as a P-type impurity is ion-implanted at an acceleration energy of 40 KeV and an ion implantation amount of about 3.0 × 10 15 atoms / cm 2 . After that, the photoresist is removed.

【0172】つぎに図39に示すように、全面に二酸化
シリコン膜を主体とする層間絶縁膜8を形成する。その
後、イオン注入した不純物の活性化と層間絶縁膜8のリ
フローを兼ねて、窒素雰囲気中で、温度900℃の熱処
理を行う。
Next, as shown in FIG. 39, an interlayer insulating film 8 mainly composed of a silicon dioxide film is formed on the entire surface. Thereafter, a heat treatment at a temperature of 900 ° C. is performed in a nitrogen atmosphere for both activation of the ion-implanted impurities and reflow of the interlayer insulating film 8.

【0173】その結果、Nチャネル型MOS半導体装置
11及びMONOS型半導体装置35のN型の高濃度不
純物層からなるソース6とドレイン(ソース)7,18
と、Pチャネル型MOS半導体装置12のP型の高濃度
不純物層からなるソース16とドレイン17を形成でき
る。
As a result, the source 6 and the drains (sources) 7 and 18 of the N-channel type MOS semiconductor device 11 and the MONOS type semiconductor device 35 composed of the N-type high concentration impurity layer are formed.
Then, the source 16 and the drain 17 of the P-type high-concentration impurity layer of the P-channel type MOS semiconductor device 12 can be formed.

【0174】ついで、図示は省略するが、層間絶縁膜8
上にコンタクトホール9を開口するためのフォトレジス
トをパターン形成する。そして、そのフォトレジストを
エッチングマスクにして層間絶縁膜8をエッチングし
て、図40に示すように、各半導体装置11,12,3
5のゲート3,50、ソース6,16、およびドレイン
7,17,18に対応する位置にコンタクトホール9を
設ける。
Next, although not shown, the interlayer insulating film 8
A photoresist for opening the contact hole 9 is patterned on the upper surface. Then, using the photoresist as an etching mask, the interlayer insulating film 8 is etched, and as shown in FIG.
The contact holes 9 are provided at positions corresponding to the gates 3 and 50, the sources 6 and 16, and the drains 7, 17 and 18 of FIG.

【0175】このコンタクトホール9を形成するための
エッチング処理は、C26とHeとCHF3 との混合気
体をエッチングガスとして用いるドライエッチング法に
より行う。その後、フォトレジストを除去する。
The etching process for forming the contact hole 9 is performed by a dry etching method using a mixed gas of C 2 F 6 , He and CHF 3 as an etching gas. After that, the photoresist is removed.

【0176】つぎに、アルミニウムを主体とする配線材
料を、層間絶縁膜8の全面(コンタクトホール9内も含
む)に設け、その配線材料上に配線を形成するためのフ
ォトレジストをパターン形成する。そして、そのフォト
レジストをマスクに使用して配線材料をエッチングし、
図3に示した各配線10を設ける。
Next, a wiring material mainly composed of aluminum is provided on the entire surface of the interlayer insulating film 8 (including the inside of the contact hole 9), and a photoresist for forming wiring is patterned on the wiring material. Then, using the photoresist as a mask, the wiring material is etched,
Each wiring 10 shown in FIG. 3 is provided.

【0177】この配線材料のエッチングは、BCl3
CHCl3とCl2とN2との混合気体をエッチングガス
として用いるドライエッチング法により行う。これによ
り、図3に示したNチャネル型MOS半導体装置11
と、Pチャネル型MOS半導体装置12と、MONOS
型半導体装置35とを同一の半導体基板1上に設けた半
導体装置が完成する。
This wiring material is etched by a dry etching method using a mixed gas of BCl 3 , CHCl 3 , Cl 2 and N 2 as an etching gas. Thereby, the N-channel MOS semiconductor device 11 shown in FIG.
, P-channel type MOS semiconductor device 12 and MONOS
A semiconductor device in which the mold semiconductor device 35 and the semiconductor device 35 are provided on the same semiconductor substrate 1 is completed.

【0178】〔製造方法の第4実施形態:図41〜図5
0と図4〕次に、図4を用いて説明したこの発明による
半導体装置(第4の実施形態)を製造する方法を、製造
方法の第4の実施形態として説明する。図41〜図50
は、その製造方法の各工程における半導体装置又はその
材料を示す模式的な断面図である。これらの各図と完成
状態を示す図4とを用いて半導体装置の製造方法の第4
の実施形態を説明する。
[Fourth Embodiment of Manufacturing Method: FIGS. 41 to 5]
0 and FIG. 4] Next, a method of manufacturing the semiconductor device (fourth embodiment) according to the present invention described with reference to FIG. 4 will be described as a fourth embodiment of the manufacturing method. 41 to 50
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a semiconductor device or its material in each step of the manufacturing method. Using these drawings and FIG. 4 showing a completed state, a fourth method of manufacturing a semiconductor device will be described.
An embodiment will be described.

【0179】この半導体装置は、図41に示すように、
支持基板20と絶縁膜21と半導体層22とからなるS
OI基板23を用いる。このSOI基板23の全面にフ
ォトレジストを形成し、所定のフォトマスクを用いて露
光処理および現像処理を行い、Nチャネル型MOS半導
体装置を形成する領域であるNチャネル領域42と、P
チャネル型MOS半導体装置を形成する領域であるPチ
ャネル領域43と、MONOS型半導体装置を形成する
MONOS領域35aとに、図41に示すようにそれぞ
れフォトレジスト120をパターン形成する。
This semiconductor device, as shown in FIG.
S composed of a supporting substrate 20, an insulating film 21, and a semiconductor layer 22
An OI substrate 23 is used. Photoresist is formed on the entire surface of the SOI substrate 23, exposure processing and development processing are performed using a predetermined photomask, and an N-channel region 42 for forming an N-channel type MOS semiconductor device;
As shown in FIG. 41, a photoresist 120 is pattern-formed on a P-channel region 43 which is a region where a channel type MOS semiconductor device is formed and on a MONOS region 35a where a MONOS type semiconductor device is formed.

【0180】このフォトレジスト120をエッチングマ
スクに使用して、半導体層22をエッチングし、図42
に示すようにNチャネル領域42に島状の第1の半導体
層22aを、Pチャネル領域43に島状の第2の半導体
層22bを、MONOS領域35aに島状の第3の半導
体層22cをそれぞれ残し、それ以外の部分を除去す
る。この半導体層22のエッチングは、SF6とO2との
混合気体をエッチングガスとして用いるドライエッチン
グ法により行う。その後、エッチングマスクとして用い
たフォトレジスト120を除去する。
Using this photoresist 120 as an etching mask, the semiconductor layer 22 is etched, and FIG.
As shown in FIG. 7, the island-shaped first semiconductor layer 22a is formed in the N-channel region 42, the island-shaped second semiconductor layer 22b is formed in the P-channel region 43, and the island-shaped third semiconductor layer 22c is formed in the MONOS region 35a. Leave each part and remove the other parts. The etching of the semiconductor layer 22 is performed by a dry etching method using a mixed gas of SF 6 and O 2 as an etching gas. After that, the photoresist 120 used as the etching mask is removed.

【0181】つぎに、酸素と窒素との混合気体中で酸化
処理を行い、図43に示す厚さ10nm程度を有する二
酸化シリコン膜からなるゲート酸化膜2を、各島状の半
導体層22a,22b,22cの全面に形成する。その
後、このSOI基板の全面にフォトレジストを形成し、
所定のフォトマスクを用いて露光および現像処理を行
い、図43に示すようにNチャネル領域42とMONO
S領域35aとを開口するようにフォトレジスト121
をパターン形成する。
Next, an oxidation treatment is performed in a mixed gas of oxygen and nitrogen to form a gate oxide film 2 made of a silicon dioxide film having a thickness of about 10 nm shown in FIG. , 22c. After that, a photoresist is formed on the entire surface of the SOI substrate,
Exposure and development processing are performed using a predetermined photomask, and as shown in FIG.
The photoresist 121 is opened so as to open the S region 35a.
Is patterned.

【0182】そして、このフォトレジスト121をマス
クとして用いて、P型の不純物であるボロンを、加速エ
ネルギー25KeV、イオン注入量2.0×1013atom
s/cm2程度で、第1の半導体層22aと第3の半導体層
22cにイオン注入する。その後、マスクとして用いた
フォトレジスト121を除去する。
Using this photoresist 121 as a mask, boron, which is a P-type impurity, is implanted with an acceleration energy of 25 KeV and an ion implantation amount of 2.0 × 10 13 atoms.
At about s / cm 2 , ions are implanted into the first semiconductor layer 22a and the third semiconductor layer 22c. After that, the photoresist 121 used as the mask is removed.

【0183】その後、再びこのSOI基板の全面にフォ
トレジストを形成し、所定のフォトマスクを用いて露光
処理および現像処理を行い、図44に示すように、Pチ
ャネル領域43を開口するようにフォトレジスト122
をパターン形成する。そして、このフォトレジスト12
2をマスクとして用いて、N型の不純物であるリンを、
加速エネルギー30KeV、イオン注入量8.0×10
12atoms/cm2程度で、第2の半導体層22bにイオン注
入する。その後、フォトレジスト122を除去する。
Thereafter, a photoresist is again formed on the entire surface of the SOI substrate, and exposure and development are performed using a predetermined photomask, and as shown in FIG. Resist 122
Is patterned. Then, this photoresist 12
2 as a mask, phosphorus as an N-type impurity is
Acceleration energy 30 KeV, ion implantation amount 8.0 × 10
At about 12 atoms / cm 2 , ions are implanted into the second semiconductor layer 22b. After that, the photoresist 122 is removed.

【0184】つぎに、再びこのSOI基板の全面にフォ
トレジストを形成し、所定のフォトマスクを用いて露光
および現像処理を行い、図45に示すように、Nチャネ
ル領域42の第1の半導体層22aの両端部と、MON
OS領域35aの第3の半導体層22cの両端部とを開
口するようにフォトレジスト123をパターン形成す
る。
Next, a photoresist is formed again on the entire surface of the SOI substrate, and exposure and development are performed using a predetermined photomask. As shown in FIG. 45, the first semiconductor layer in the N-channel region 42 is formed. 22a and MON
Photoresist 123 is patterned to open both ends of third semiconductor layer 22c in OS region 35a.

【0185】そして、このフォトレジスト123をマス
クとして用い、P型の不純物であるボロンを、加速エネ
ルギー25KeV、イオン注入量6.0×1013atoms
/cm2程度で、第1の半導体層22aの両端部と第3の
半導体層22cの両端部にイオン注入する。その後、マ
スクとして用いたフォトレジスト123を除去する。
Then, using this photoresist 123 as a mask, boron as a P-type impurity is implanted with an acceleration energy of 25 KeV and an ion implantation amount of 6.0 × 10 13 atoms.
/ Cm 2 at both ends of the first semiconductor layer 22a and both ends of the third semiconductor layer 22c. After that, the photoresist 123 used as the mask is removed.

【0186】つぎに、再びこのSOI基板の全面にフォ
トレジストを形成し、所定のフォトマスクを用いて露光
および現像処理を行い、図46に示すように、Pチャネ
ル領域43の第2の半導体層22bの両端部を開口する
ように、フォトレジスト124をパターン形成する。
Next, a photoresist is formed again on the entire surface of the SOI substrate, and exposure and development are performed using a predetermined photomask. As shown in FIG. 46, the second semiconductor layer in the P-channel region 43 is formed. A photoresist 124 is patterned so as to open both ends of 22b.

【0187】そして、このフォトレジスト124をマス
クとして用い、N型の不純物であるリンを、加速エネル
ギー30KeV、イオン注入量2.0×1013atoms/c
m2程度で、第2の半導体層22bの両端部にイオン注入
する。その後、フォトレジスト124を除去する。
Using this photoresist 124 as a mask, phosphorus as an N-type impurity is implanted at an acceleration energy of 30 KeV and an ion implantation amount of 2.0 × 10 13 atoms / c.
At about m 2 , ions are implanted into both ends of the second semiconductor layer 22b. After that, the photoresist 124 is removed.

【0188】このように、各半導体層22a,22b,
および22cの端部へのイオン注入を行うことにより、
この部分に形成される寄生MOSのしきい値電圧を上
げ、寄生MOSの関与を防止できる。
As described above, each of the semiconductor layers 22a, 22b,
By performing ion implantation at the ends of
The threshold voltage of the parasitic MOS formed in this portion can be increased, and the involvement of the parasitic MOS can be prevented.

【0189】その後、各半導体層22a,22b,22
cの全面に形成されたゲート酸化膜2上の全面に、図4
7に示す窒化シリコン膜からなるゲートシリコン窒化膜
61を5nm程度の厚さで形成する。このゲートシリコ
ン窒化膜61の形成は、ジクロルシラン(SiH2
2)とアンモニア(NH3)のガスを用いて、温度70
0℃でCVD法によって行う。
Thereafter, each of the semiconductor layers 22a, 22b, 22
4C, the entire surface of the gate oxide film 2 formed on the entire surface of FIG.
7, a gate silicon nitride film 61 made of a silicon nitride film is formed with a thickness of about 5 nm. This gate silicon nitride film 61 is formed by dichlorosilane (SiH 2 C).
l 2 ) and ammonia (NH 3 ) gas at a temperature of 70
This is performed at 0 ° C. by a CVD method.

【0190】このゲートシリコン窒化膜61とゲート酸
化膜2との2層膜により、ゲート絶縁膜62を構成して
いる。
A gate insulating film 62 is constituted by a two-layer film of the gate silicon nitride film 61 and the gate oxide film 2.

【0191】その後、モノシラン(SiH4)のガスを用
いて、温度600℃でCVD法によって、図47に示す
ように、多結晶シリコン膜からなる第1のゲート電極材
料48を450nm程度の厚さで全面に形成する。
Thereafter, using a monosilane (SiH 4 ) gas at a temperature of 600 ° C. by a CVD method, as shown in FIG. 47, a first gate electrode material 48 made of a polycrystalline silicon film is formed to a thickness of about 450 nm. To form the entire surface.

【0192】つぎに、その第1のゲート電極材料48上
の全面にフォトレジストを形成し、所定のフォトマスク
を用いて露光処理および現像処理を行い、図47に示す
ように、一対のMOS半導体装置の各ゲート電極を形成
する領域上にのみフォトレジスト125をパターン形成
する。
Next, a photoresist is formed on the entire surface of the first gate electrode material 48, exposure and development are performed using a predetermined photomask, and a pair of MOS semiconductors are formed as shown in FIG. Photoresist 125 is patterned only on the region where each gate electrode of the device is to be formed.

【0193】そして、このフォトレジスト125をエッ
チングマスクとして使用し、ゲート電極材料48とゲー
トシリコン窒化膜61とを、SF6とO2との混合気体を
エッチングガスとして用いるドライエッチング法により
エッチングし、図48に示す一対のゲート電極3,3を
形成する。
Then, using the photoresist 125 as an etching mask, the gate electrode material 48 and the gate silicon nitride film 61 are etched by a dry etching method using a mixed gas of SF 6 and O 2 as an etching gas. A pair of gate electrodes 3 and 3 shown in FIG. 48 are formed.

【0194】その後、この各ゲート電極3の下に整合し
た部分以外のゲート酸化膜2を除去する。このゲート酸
化膜2のエッチングはフッ酸緩衝液により行う。その
後、フォトレジスト125を除去する。
Thereafter, the gate oxide film 2 other than the portion aligned under each gate electrode 3 is removed. The etching of the gate oxide film 2 is performed using a hydrofluoric acid buffer. After that, the photoresist 125 is removed.

【0195】この結果、第1の半導体層22aおよび第
2の半導体層22b上にそれぞれ形成したゲート酸化膜
2とゲートシリコン窒化膜61との2層膜で構成するゲ
ート絶縁膜62と、その各ゲート絶縁膜62上に形成し
たゲート電極3とによって、一対のMOS型半導体装置
を構成する。
As a result, a gate insulating film 62 composed of a two-layer film of the gate oxide film 2 and the gate silicon nitride film 61 formed on the first semiconductor layer 22a and the second semiconductor layer 22b, respectively, The gate electrode 3 formed on the gate insulating film 62 forms a pair of MOS type semiconductor devices.

【0196】つぎに、酸素と窒素との混合気体中で酸化
処理を行い、図48に示すように、厚さ2.2nm程度
の二酸化シリコンからなるメモリ酸化膜31を全面に形
成する。さらに、このメモリ酸化膜31を、温度950
℃のアンモニア(NH3)雰囲気中で窒化処理を行い、メ
モリ酸化膜31をシリコン窒化酸化膜とする。
Next, an oxidation process is performed in a mixed gas of oxygen and nitrogen to form a memory oxide film 31 made of silicon dioxide having a thickness of about 2.2 nm on the entire surface as shown in FIG. Further, the memory oxide film 31 is heated to a temperature of 950.
A nitridation process is performed in an ammonia (NH 3 ) atmosphere at a temperature of 0 ° C., and the memory oxide film 31 is changed to a silicon nitride oxide film.

【0197】この窒化処理は、不揮発性メモリ装置であ
るMONOS型半導体装置のデータの書き込み消去特性
を高速化するために行う。この窒化処理時に、反応性の
高いNH3やH2がMOS型半導体装置のゲート酸化膜中
へ拡散し、正電荷を発生して問題となっていた。しか
し、この発明の製造方法においては、ゲート絶縁膜62
をゲート酸化膜2と緻密な膜であるゲートシリコン窒化
膜61との2層膜で構成しているため、NH3やH2の拡
散を抑制することができ、正電荷の発生を抑えることが
できる。
This nitriding process is performed to speed up the data write / erase characteristics of the MONOS type semiconductor device which is a nonvolatile memory device. During the nitriding process, highly reactive NH 3 and H 2 diffuse into the gate oxide film of the MOS type semiconductor device and generate a positive charge, which has been a problem. However, in the manufacturing method of the present invention, the gate insulating film 62
Is composed of a two-layer film of the gate oxide film 2 and the dense gate silicon nitride film 61, the diffusion of NH 3 and H 2 can be suppressed, and the generation of positive charges can be suppressed. it can.

【0198】つぎに、このメモリ酸化膜31上を含む全
面にCVD法により、窒化シリコン膜からなるメモリ窒
化膜32を12nm程度の厚さで形成する。このメモリ
窒化膜32の形成は、ジクロルシラン(SiH2Cl2
とアンモニア(NH3)とのガスを用いて、温度700℃
でCVD法によって行う。
Next, a memory nitride film 32 of a silicon nitride film is formed on the entire surface including the memory oxide film 31 by a CVD method to a thickness of about 12 nm. This memory nitride film 32 is formed by dichlorosilane (SiH 2 Cl 2 ).
Temperature of 700 ° C. using a gas of hydrogen and ammonia (NH 3 )
By the CVD method.

【0199】さらに、温度950℃、水蒸気酸化雰囲気
中で酸化処理を行い、メモリ窒化膜32を酸化して、こ
のメモリ窒化膜32上に二酸化シリコン膜からなるトッ
プ酸化膜33を形成する。この酸化処理により、メモリ
窒化膜32の膜厚は9nm程度となり、トップ酸化膜3
3の膜厚は4nm程度となる。
Further, an oxidation treatment is performed in a steam oxidation atmosphere at a temperature of 950 ° C. to oxidize the memory nitride film 32 and form a top oxide film 33 made of a silicon dioxide film on the memory nitride film 32. By this oxidation treatment, the thickness of the memory nitride film 32 becomes about 9 nm, and the top oxide film 3
The film thickness of No. 3 is about 4 nm.

【0200】つぎに、モノシラン(SiH4)のガスを用
いて、温度600℃でCVD法によって、図48に示す
ように、多結晶シリコンからなる第2のゲート電極材料
49を450nm程度の厚さで全面に形成する。
Next, using a monosilane (SiH 4 ) gas at a temperature of 600 ° C. by a CVD method, as shown in FIG. 48, a second gate electrode material 49 made of polycrystalline silicon is deposited to a thickness of about 450 nm. To form the entire surface.

【0201】その後、図示は省略するが、この第2のゲ
ート電極材料49上の全面にフォトレジストを形成し
て、所定のフォトマスクを用いて露光および現像処理を
行い、MONOS型半導体装置のメモリゲート電極を形
成する領域のみにフォトレジストをパターン形成する。
Thereafter, although not shown, a photoresist is formed on the entire surface of the second gate electrode material 49, exposure and development are performed using a predetermined photomask, and the memory of the MONOS type semiconductor device is formed. A photoresist is patterned only in a region where a gate electrode is to be formed.

【0202】そして、そのフォトレジストをエッチング
のマスクとして、第2のゲート電極材料49である多結
晶シリコン膜を、SF6とO2との混合気体をエッチング
ガスとして用いるドライエッチング法によりエッチング
し、図49に示すメモリゲート電極50を形成する。
Then, using the photoresist as an etching mask, the polycrystalline silicon film as the second gate electrode material 49 is etched by a dry etching method using a mixed gas of SF 6 and O 2 as an etching gas. The memory gate electrode 50 shown in FIG. 49 is formed.

【0203】つぎに、同様にそのフォトレジストをエッ
チングのマスクとして、トップ酸化膜33とメモリ窒化
膜32とメモリ酸化膜31とを、CF4とHeとCBr3
とO2 との混合気体をエッチングガスとして用いるドラ
イエッチング法によりエッチングし、図49に示すよう
に、メモリゲート電極50の下に整合する部分以外の部
分を全て除去する。その後、エッチングマスクとして使
用したフォトレジストを除去する。
Next, similarly, using the photoresist as an etching mask, the top oxide film 33, the memory nitride film 32, and the memory oxide film 31 are removed using CF 4 , He, and CBr 3.
And a mixed gas of O 2 is etched by a dry etching method is used as an etching gas, as shown in FIG. 49, to remove any portions other than the portion to be aligned under the memory gate electrode 50. After that, the photoresist used as the etching mask is removed.

【0204】次に、このSOI基板の全面にフォトレジ
ストを形成し、所定のフォトマスクを用いて露光および
現像処理を行い、図49に示すように、Nチャネル領域
42とMONOS領域35aとを開口するようにフォト
レジスト127をパターン形成する。
Next, a photoresist is formed on the entire surface of the SOI substrate, and exposure and development are performed using a predetermined photomask. As shown in FIG. 49, the N channel region 42 and the MONOS region 35a are opened. The photoresist 127 is patterned so as to perform the above.

【0205】そして、このフォトレジスト127をイオ
ン注入のマスクとして使用して、N型の不純物である砒
素を、加速エネルギーが60KeV、イオン注入量が
3.0×1015atoms/cm2程度で、第1の半導体層22
aと第3の半導体層22cの露出部分にイオン注入す
る。その後、フォトレジスト127を除去する。
Then, using this photoresist 127 as a mask for ion implantation, arsenic, which is an N-type impurity, is implanted with an acceleration energy of 60 KeV and an ion implantation amount of about 3.0 × 10 15 atoms / cm 2 . First semiconductor layer 22
a and the exposed portions of the third semiconductor layer 22c are implanted. After that, the photoresist 127 is removed.

【0206】その後、図示は省略するが、再びこのSO
I基板の全面にフォトレジストを形成し、所定のフォト
マスクを用いて露光および現像処理を行い、Pチャネル
領域43を開口するようにフォトレジストをパターン形
成する。
Thereafter, although not shown, this SO
A photoresist is formed on the entire surface of the I-substrate, exposed and developed using a predetermined photomask, and the photoresist is patterned so as to open the P-channel region 43.

【0207】そして、そのフォトレジストをイオン注入
のマスクとして使用して、P型の不純物であるボロン
を、加速エネルギーが40KeV、イオン注入量が3.
0×1015atoms/cm2程度で、第2の半導体層22bの
露出部分にイオン注入する。その後、マスクに使用した
フォトレジストを除去する。
Then, using the photoresist as a mask for ion implantation, boron as a P-type impurity is accelerated at an energy of 40 KeV and an ion implantation amount of 3.
At about 0 × 10 15 atoms / cm 2 , ions are implanted into the exposed portion of the second semiconductor layer 22b. After that, the photoresist used for the mask is removed.

【0208】つぎに、図50に示す二酸化シリコン膜を
主体とする層間絶縁膜8を全面形成した後、イオン注入
した不純物の活性化と層間絶縁膜8のリフローを兼ね
て、窒素雰囲気中で、温度900℃の熱処理を行う。そ
の結果、Nチャネル型MOS半導体装置11とMONO
S型半導体装置35のそれぞれN型の高濃度不純物層か
らなるソース6,26とドレイン7,27、およびPチ
ャネル型MOS半導体装置12のP型の高濃度不純物層
からなるソース16とドレイン17とを形成できる。
Next, after an interlayer insulating film 8 mainly composed of a silicon dioxide film shown in FIG. 50 is formed over the entire surface, the activation of the ion-implanted impurities and the reflow of the interlayer insulating film 8 are performed. A heat treatment at a temperature of 900 ° C. is performed. As a result, the N-channel type MOS semiconductor device 11 and the MONO
Sources 6 and 26 and drains 7 and 27 each of which is an N-type high-concentration impurity layer of the S-type semiconductor device 35, and a source 16 and a drain 17 which each include a P-type high-concentration impurity layer of the P-channel MOS semiconductor device 12 Can be formed.

【0209】その後、層間絶縁膜8にコンタクトホール
9を開口するためのフォトレジストを層間絶縁膜8上に
パターン形成する。そして、そのフォトレジストをエッ
チングマスクにして層間絶縁膜8をエッチングし、各半
導体装置11,12,35の各ゲート3,50、ソース
6,16,26、およびドレイン7,17,27にそれ
ぞれ対応する位置にコンタクトホール9を形成する。
Thereafter, a photoresist for forming a contact hole 9 in the interlayer insulating film 8 is patterned on the interlayer insulating film 8. Then, using the photoresist as an etching mask, the interlayer insulating film 8 is etched to correspond to the gates 3, 50, the sources 6, 16, 26, and the drains 7, 17, 27 of the semiconductor devices 11, 12, 35, respectively. A contact hole 9 is formed at a position where the contact hole 9 is to be formed.

【0210】このコンタクトホール9を形成するための
エッチング処理は、C26とHeとCHF3 との混合気
体をエッチングガスとして用いるドライエッチング法に
より行う。その後、エッチングマスクとして用いたフォ
トレジストを除去する。
The etching process for forming the contact hole 9 is performed by a dry etching method using a mixed gas of C 2 F 6 , He and CHF 3 as an etching gas. After that, the photoresist used as the etching mask is removed.

【0211】つぎに、アルミニウムを主体とする配線材
料を層間絶縁膜8の全面(コンタクトホール9内も含
む)に設け、その上面に配線を形成するためのフォトレ
ジストをパターン形成する。
Next, a wiring material mainly composed of aluminum is provided on the entire surface of the interlayer insulating film 8 (including the inside of the contact hole 9), and a photoresist for forming wiring is patterned on the upper surface.

【0212】そした、そのフォトレジストをマスクにし
て配線材料をエッチングして、図4に示した各配線10
を設ける。この配線材料のエッチングは、BCl3とC
HCl3とCl2とN2との混合気体をエッチングガスと
して用いるドライエッチング法により行う。これによ
り、図4に示したNチャネル型MOS半導体装置11
と、Pチャネル型MOS半導体装置12と、MONOS
型半導体装置35とを、SOI基板23上に設けた半導
体装置を完成する。
Then, using the photoresist as a mask, the wiring material is etched to form each wiring 10 shown in FIG.
Is provided. This wiring material is etched by BCl 3 and C
Dry etching is performed using a mixed gas of HCl 3 , Cl 2, and N 2 as an etching gas. Thereby, the N-channel MOS semiconductor device 11 shown in FIG.
, P-channel type MOS semiconductor device 12 and MONOS
The semiconductor device provided with the mold semiconductor device 35 on the SOI substrate 23 is completed.

【0213】〔製造方法の第5実施形態:図51〜図5
6と図5〕次に、図5を用いて説明したこの発明による
半導体装置(第5の実施形態)を製造する方法を、製造
方法の第5の実施形態として説明する。図51〜図56
は、その製造方法の各工程における半導体装置又はその
材料を示す模式的な断面図である。これらの各図と完成
状態を示す図5とを用いて半導体装置の製造方法の第5
の実施形態を説明する。
[Fifth Embodiment of Manufacturing Method: FIGS. 51 to 5]
6 and FIG. 5] Next, a method of manufacturing the semiconductor device (fifth embodiment) according to the present invention described with reference to FIG. 5 will be described as a fifth embodiment of the manufacturing method. 51 to 56
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a semiconductor device or its material in each step of the manufacturing method. Using these drawings and FIG. 5 showing a completed state, a fifth method of manufacturing the semiconductor device will be described.
An embodiment will be described.

【0214】この第5の実施形態の半導体装置の製造方
法は、半導体基板を使用する。そして、図51に示すよ
うに、半導体基板1のNチャネル領域42にPウェル4
をPチャネル領域43にNウェル5を形成した後、その
表面に窒化シリコン膜を形成し、それをマスクに選択酸
化処理を行なってフィールド酸化膜13を形成するまで
の工程は、製造方法の第1の実施形態において図7から
図12によって説明した各工程と同じである。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the fifth embodiment, a semiconductor substrate is used. Then, as shown in FIG. 51, the P well 4 is formed in the N channel region 42 of the semiconductor substrate 1.
After the N well 5 is formed in the P channel region 43, a process up to forming a field oxide film 13 by forming a silicon nitride film on the surface thereof and performing a selective oxidation process using the silicon nitride film as a mask is described in the first embodiment of the manufacturing method. This is the same as the steps described with reference to FIGS. 7 to 12 in the embodiment.

【0215】この実施形態では図12に示した状態か
ら、酸素と窒素との混合気体中で酸化処理を行い、図5
1に示すように、厚さ10nm程度を有する二酸化シリ
コン膜からなるゲート酸化膜2をNチャネル領域42と
Pチャネル領域43の全面に形成する。その後、このゲ
ート酸化膜2上の全面にCVD法により、窒化シリコン
膜からなるゲートシリコン窒化膜61を5nm程度の厚
さで形成する。このゲートシリコン窒化膜61の形成
は、ジクロルシラン(SiH2Cl2)とアンモニア(N
3)のガスを用いて、温度700℃でCVD法によっ
て行う。
In this embodiment, the oxidation treatment is performed in the mixed gas of oxygen and nitrogen from the state shown in FIG.
As shown in FIG. 1, a gate oxide film 2 made of a silicon dioxide film having a thickness of about 10 nm is formed on the entire surface of the N channel region 42 and the P channel region 43. Thereafter, a gate silicon nitride film 61 made of a silicon nitride film is formed on the entire surface of the gate oxide film 2 by a CVD method to a thickness of about 5 nm. The gate silicon nitride film 61 is formed by dichlorosilane (SiH 2 Cl 2 ) and ammonia (N
H 3 ) gas is used at a temperature of 700 ° C. by a CVD method.

【0216】つぎに、このゲートシリコン窒化膜61の
全面にフォトレジストを形成し、所定のフォトマスクを
用いて露光および現像処理を行い、図52に示すよう
に、Nチャネル領域42を開口するフォトレジスト13
3をパターン形成する。そして、このフォトレジスト1
33をエッチングマスクとして使用し、ゲートシリコン
窒化膜61をエッチングする。このゲートシリコン窒化
膜61のエッチングは、SF6とCHF3とHeとの混合
ガスを用いてドライエッチング法により行う。その後、
このフォトレジスト133を除去する。
Next, a photoresist is formed on the entire surface of the gate silicon nitride film 61, and is exposed and developed using a predetermined photomask, and as shown in FIG. Resist 13
3 is patterned. And this photoresist 1
The gate silicon nitride film 61 is etched using 33 as an etching mask. The etching of the gate silicon nitride film 61 is performed by a dry etching method using a mixed gas of SF 6 , CHF 3 and He. afterwards,
The photoresist 133 is removed.

【0217】これにより図53に示すように、Nチャネ
ル領域42のゲートシリコン窒化膜61は除去され、ゲ
ート酸化膜2のみになる。したがって、Nチャネル領域
42のゲート絶縁膜62はゲート酸化膜2のみで構成さ
れ、Pチャネル領域43のゲート絶縁膜62は、ゲート
酸化膜2とゲートシリコン窒化膜61との2層膜で構成
されることになる。
As a result, as shown in FIG. 53, gate silicon nitride film 61 in N channel region 42 is removed, leaving only gate oxide film 2. Therefore, the gate insulating film 62 in the N-channel region 42 is composed of only the gate oxide film 2, and the gate insulating film 62 in the P-channel region 43 is composed of the two-layer film of the gate oxide film 2 and the gate silicon nitride film 61. Will be.

【0218】その後、モノシラン(SiH4)のガスを
用いて、温度600℃でCVD法によって、多結晶シリ
コン膜からなるゲート電極材料48を450nm程度の
厚さで全面に形成する。つぎに、このゲート電極材料4
8上の全面にフォトレジスト形成し、所定のフォトマス
クを用いて露光および現像処理を行い、一対のMOS半
導体装置の各ゲート電極を形成する領域にのみフォトレ
ジスト134(図53)をパターン形成する。
Thereafter, a gate electrode material 48 made of a polycrystalline silicon film is formed on the entire surface by a CVD method at a temperature of 600 ° C. using a monosilane (SiH 4 ) gas at a thickness of about 450 nm. Next, the gate electrode material 4
Photoresist is formed on the entire surface on the substrate 8, and exposure and development are performed using a predetermined photomask, and a photoresist 134 (FIG. 53) is pattern-formed only in a region where each gate electrode of the pair of MOS semiconductor devices is formed. .

【0219】そして、このフォトレジスト134をエッ
チングマスクとして用いて、ゲート電極材料48とゲー
トシリコン窒化膜61とを、SF6とO2との混合気体を
エッチングガスとして用いるドライエッチング法により
エッチングする。その後、エッチングマスクとして用い
たフォトレジスト134を除去する。
Then, using the photoresist 134 as an etching mask, the gate electrode material 48 and the gate silicon nitride film 61 are etched by a dry etching method using a mixed gas of SF 6 and O 2 as an etching gas. After that, the photoresist 134 used as the etching mask is removed.

【0220】この結果、図54に示すように、Pチャネ
ル領域43では、半導体基板1上に設けたゲート酸化膜
2とゲートシリコン窒化膜61との2層膜で構成するゲ
ート絶縁膜62と、このゲート絶縁膜62上に設けたゲ
ート電極3とからMOS型半導体装置を構成し、Nチャ
ネル領域42では、半導体基板1上に設けたゲート酸化
膜2とゲート電極3とからMOS型半導体装置を構成す
る。
As a result, as shown in FIG. 54, in the P channel region 43, a gate insulating film 62 composed of a two-layer film of the gate oxide film 2 and the gate silicon nitride film 61 provided on the semiconductor substrate 1 is formed. The gate electrode 3 provided on the gate insulating film 62 constitutes a MOS type semiconductor device. In the N-channel region 42, the MOS type semiconductor device is constituted by the gate oxide film 2 provided on the semiconductor substrate 1 and the gate electrode 3. Constitute.

【0221】その後、この半導体基板1の全面にフォト
レジストを形成し、所定のフォトマスクを用いて露光処
理および現像処理を行い、図55に示すように、Nチャ
ネル領域42を開口するフォトレジスト135をパター
ン形成する。
Thereafter, a photoresist is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 1 and exposed and developed using a predetermined photomask to form a photoresist 135 for opening the N-channel region 42 as shown in FIG. Is patterned.

【0222】そして、このフォトレジスト135をイオ
ン注入のマスクとして使用して、N型の不純物である砒
素を、加速エネルギーが60KeV、イオン注入量3.
0×1015atoms/cm2程度で、Nチャネル領域42のP
ウエル4にイオン注入する。その後、フォトレジスト1
35を除去する。
Then, using this photoresist 135 as a mask for ion implantation, arsenic, which is an N-type impurity, has an acceleration energy of 60 KeV and an ion implantation amount of 3.
At about 0 × 10 15 atoms / cm 2 , the P
Ions are implanted into well 4. Then, photoresist 1
35 is removed.

【0223】ついで、再びこの半導体基板1の全面にフ
ォトレジストを形成し、所定のフォトマスクを用いて露
光および現像処理を行い、図56に示すようにPチャネ
ル領域43を開口するフォトレジスト136をパターン
形成する。
Next, a photoresist is formed again on the entire surface of the semiconductor substrate 1, and exposure and development are performed using a predetermined photomask, and a photoresist 136 for opening the P channel region 43 is formed as shown in FIG. Form a pattern.

【0224】そして、このフォトレジスト136をイオ
ン注入のマスクとして使用して、P型の不純物であるボ
ロンを、加速エネルギー40KeV、イオン注入量3.
0×1015atoms/cm2程度で、Pチャネル領域43のN
ウエル5にイオン注入する。その後、フォトレジストを
除去する。
Then, using this photoresist 136 as a mask for ion implantation, boron as a P-type impurity is accelerated at an energy of 40 KeV and an ion implantation amount of 3.
At about 0 × 10 15 atoms / cm 2 , the N
Ions are implanted into well 5. After that, the photoresist is removed.

【0225】その後は、第1の実施形態において図17
および図18を用いて説明したのと同様に、この半導体
基板1の全面に二酸化シリコン膜を主体とする層間絶縁
膜を形成し、イオン注入した不純物の活性化と層間絶縁
膜のリフローを兼ねて、窒素雰囲気中で、温度900℃
の熱処理を行う。この結果、図5に示したNチャネル型
MOS半導体装置11のN型の高濃度不純物層からなる
ソース6とドレイン7と、Pチャネル型MOS半導体装
置12のP型の高濃度不純物層からなるソース16とド
レイン17とを形成できる。
Thereafter, in the first embodiment, FIG.
In the same manner as described with reference to FIG. 18, an interlayer insulating film mainly composed of a silicon dioxide film is formed on the entire surface of semiconductor substrate 1 to activate the ion-implanted impurities and reflow the interlayer insulating film. 900 ° C in a nitrogen atmosphere
Is performed. As a result, the source 6 and the drain 7 composed of the N-type high-concentration impurity layer of the N-channel type MOS semiconductor device 11 shown in FIG. 16 and the drain 17 can be formed.

【0226】その後、層間絶縁膜8にコンタクトホール
9を形成し、そこにアルミニウムを主体とする配線材料
によって各配線10を形成する。これにより、図5に示
したNチャネル型MOS半導体装置11とPチャネル型
MOS半導体装置12を同一の半導体基板1上に設けた
半導体装置を完成する。
Thereafter, a contact hole 9 is formed in the interlayer insulating film 8, and each wiring 10 is formed therefrom using a wiring material mainly composed of aluminum. Thus, a semiconductor device in which the N-channel MOS semiconductor device 11 and the P-channel MOS semiconductor device 12 shown in FIG. 5 are provided on the same semiconductor substrate 1 is completed.

【0227】〔製造方法の第6実施形態:図57〜図6
6と図6〕次に、図6を用いて説明したこの発明による
半導体装置(第6の実施形態)を製造する方法を、製造
方法の第6の実施形態として説明する。図57〜図66
は、その製造方法の各工程における半導体装置又はその
材料を示す模式的な断面図である。これらの各図と完成
状態を示す図6とを用いて半導体装置の製造方法の第6
の実施形態を説明する。
[Sixth Embodiment of Manufacturing Method: FIGS. 57 to 6]
6 and FIG. 6] Next, a method of manufacturing the semiconductor device (sixth embodiment) according to the present invention described with reference to FIG. 6 will be described as a sixth embodiment of the manufacturing method. FIGS. 57 to 66
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a semiconductor device or its material in each step of the manufacturing method. Using these drawings and FIG. 6 showing a completed state, a sixth method of manufacturing a semiconductor device will be described.
An embodiment will be described.

【0228】この実施形態では、第2の実施形態と同様
に、支持基板20と絶縁板21と半導体層22とからな
るSOI基板23を使用する。そして、このSOI基板
上に図57に示すようにフォトレジスト140をパター
ン形成し、そのフォトレジスト140をエッチングマス
クに使用して、半導体層22をエッチングする。それに
よって、絶縁板21上にNチャネル領域42の島状の第
1の半導体層22aと、Pチャネル領域43の島状の第
2の半導体層22bを形成する。
In this embodiment, as in the second embodiment, an SOI substrate 23 composed of a support substrate 20, an insulating plate 21, and a semiconductor layer 22 is used. Then, a photoresist 140 is patterned on the SOI substrate as shown in FIG. 57, and the semiconductor layer 22 is etched using the photoresist 140 as an etching mask. Thus, the island-shaped first semiconductor layer 22a of the N-channel region 42 and the island-shaped second semiconductor layer 22b of the P-channel region 43 are formed on the insulating plate 21.

【0229】その後、この各半導体層22a,22bの
全面にゲート酸化膜2を形成する。そして、図58に示
すようにNチャネル領域42を開口するフォトレジスト
141をパターン形成して、このフォトレジスト141
をマスクにして、N型の不純物であるボロンを第1の半
導体層22aにイオン注入す。同様に、図59に示すよ
うにPチャネル領域43を開口するフォトレジスト14
をパターン形成して、それをマスクに使用して、P型の
不純物であるリンを第2の半導体層22bにイオン注入
する。
Thereafter, gate oxide film 2 is formed on the entire surface of each of semiconductor layers 22a and 22b. Then, as shown in FIG. 58, a photoresist 141 having an opening in the N-channel region 42 is formed by patterning.
Is used as a mask, boron as an N-type impurity is ion-implanted into the first semiconductor layer 22a. Similarly, as shown in FIG. 59, the photoresist 14 opening the P-channel region 43 is formed.
Is used as a mask, and phosphorus, which is a P-type impurity, is ion-implanted into the second semiconductor layer 22b using the mask as a mask.

【0230】さらに、図60に示すようにフォトレジス
ト143をパターン形成して、N型の不純物であるボロ
ンをNチャネル領域に再びイオン注入する。それによっ
て、第1の半導体層22aに反転防止用不純物層を形成
する。また、図61に示すようにフォトレジスト144
をパターン形成して、P型の不純物であるボロンをPチ
ャネル領域に再びイオン注入する。それによって、第2
の半導体層22bに反転防止用不純物層を形成する。こ
れらの各工程は、第2の実施形態について、図19から
図24によって説明した各工程と同じであるから、その
詳細な説明は省略する。
Further, as shown in FIG. 60, a photoresist 143 is formed in a pattern, and boron, which is an N-type impurity, is ion-implanted again into the N-channel region. Thus, an inversion preventing impurity layer is formed in the first semiconductor layer 22a. Further, as shown in FIG.
Is formed, and boron, which is a P-type impurity, is ion-implanted again into the P-channel region. Thereby, the second
An impurity layer for preventing inversion is formed in the semiconductor layer 22b. These steps are the same as the steps described in the second embodiment with reference to FIGS. 19 to 24, and thus detailed description thereof will be omitted.

【0231】その後図62に示すように、ゲート酸化膜
2上の全面にCVD法により、窒化シリコン膜からなる
ゲートシリコン窒化膜61を5nm程度の厚さで形成す
る。このゲートシリコン窒化膜61の形成は、ジクロル
シラン(SiH2Cl2)とアンモニア(NH3)のガスを
用いて、温度700℃でCVD法によって形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 62, a gate silicon nitride film 61 made of a silicon nitride film is formed on the entire surface of the gate oxide film 2 by CVD at a thickness of about 5 nm. This gate silicon nitride film 61 is formed by a CVD method at a temperature of 700 ° C. using a gas of dichlorosilane (SiH 2 Cl 2 ) and ammonia (NH 3 ).

【0232】つぎに、全面に感光性樹脂であるフォトレ
ジストを形成し、所定のフォトマスクを用いて露光およ
び現像処理を行い、Nチャネル領域42を開口するよう
にフォトレジスト145をパターン形成する。その後、
このフォトレジスト145をエッチングマスクとして、
ゲートシリコン窒化膜61をエッチングする。このゲー
トシリコン窒化膜61のエッチング処理は、SF6とC
HF3とHeとの混合ガスを用いてドライエッチング法
によりエッチングする。その後、このフォトレジスト1
45を除去する。
Next, a photoresist, which is a photosensitive resin, is formed on the entire surface, exposed and developed using a predetermined photomask, and a photoresist 145 is patterned to open the N-channel region. afterwards,
Using this photoresist 145 as an etching mask,
The gate silicon nitride film 61 is etched. This gate silicon nitride film 61 is etched by SF 6 and C
Etching is performed by a dry etching method using a mixed gas of HF 3 and He. Then, this photoresist 1
Remove 45.

【0233】これにより、Nチャネル領域42のゲート
絶縁膜はゲート酸化膜2のみで構成し、Pチャネル領域
43のゲート絶縁膜62はゲート酸化膜2とゲートシリ
コン窒化膜61との2層膜により構成することになる。
Thus, the gate insulating film of N channel region 42 is constituted only by gate oxide film 2, and gate insulating film 62 of P channel region 43 is formed of a two-layer film of gate oxide film 2 and gate silicon nitride film 61. Will be configured.

【0234】つぎに図63に示すように、モノシラン
(SiH4)の反応ガスを用いて、温度600℃でCVD
法によって、多結晶シリコン膜からなるゲート電極材料
48を450nm程度の厚さで全面に形成する。
Next, as shown in FIG.
CVD at a temperature of 600 ° C. using a reaction gas of (SiH 4 )
A gate electrode material 48 made of a polycrystalline silicon film is formed on the entire surface by a method with a thickness of about 450 nm.

【0235】さらに、そのゲート電極材料48の全面に
フォトレジストを形成し、所定のフォトマスクを用いて
露光処理および現像処理を行い、一対のMOS半導体装
置のゲート電極を形成する領域にのみフォトレジスト1
46をパターン形成する。
Further, a photoresist is formed on the entire surface of the gate electrode material 48, exposure processing and development processing are performed using a predetermined photomask, and the photoresist is formed only in a region where a gate electrode of a pair of MOS semiconductor devices is formed. 1
46 is patterned.

【0236】そして、このフォトレジスト146をエッ
チングマスクとして使用し、ゲート電極材料48とゲー
トシリコン窒化膜61とを、SF6とO2との混合気体を
エッチングガスとして用いるドライエッチング法により
エッチングする。その後、このフォトレジスト146を
除去する。
Then, using the photoresist 146 as an etching mask, the gate electrode material 48 and the gate silicon nitride film 61 are etched by a dry etching method using a mixed gas of SF 6 and O 2 as an etching gas. After that, the photoresist 146 is removed.

【0237】その結果、図64に示すように、Pチャネ
ル領域43では、半導体層22b上に設けたゲート酸化
膜2とゲートシリコン窒化膜61との2層膜から構成す
るゲート絶縁膜62と、このゲート絶縁膜62上に設け
たゲート電極3とからMOS型半導体装置を構成し、N
チャネル領域42では、半導体層22a上に設けたゲー
ト酸化膜2とゲート電極3とからMOS型半導体装置を
構成する。
As a result, as shown in FIG. 64, in the P channel region 43, a gate insulating film 62 composed of a two-layer film of the gate oxide film 2 and the gate silicon nitride film 61 provided on the semiconductor layer 22b, A MOS type semiconductor device is constituted by the gate electrode 3 provided on the gate insulating film 62 and N
In the channel region 42, a MOS type semiconductor device is constituted by the gate oxide film 2 and the gate electrode 3 provided on the semiconductor layer 22a.

【0238】つぎに、このSOI基板の全面にフォトレ
ジストを形成し、所定のフォトマスクを用いて露光およ
び現像処理を行い、図65に示すように、Nチャネル領
域42を開口するフォトレジスト147をパターン形成
する。
Next, a photoresist is formed on the entire surface of the SOI substrate, and exposure and development are performed using a predetermined photomask. As shown in FIG. 65, a photoresist 147 for opening the N-channel region 42 is formed. Form a pattern.

【0239】そして、このフォトレジスト147をイオ
ン注入のマスクとして使用して、N型の不純物である砒
素を、加速エネルギー40KeV、イオン注入量3.0
×1015atoms/cm2程度で、第1の半導体層22aの露
出部分にイオン注入する。その後、フォトレジスト14
7を除去する。
Using this photoresist 147 as a mask for ion implantation, arsenic, which is an N-type impurity, is implanted with an acceleration energy of 40 KeV and an ion implantation amount of 3.0.
At about × 10 15 atoms / cm 2 , ions are implanted into the exposed portion of the first semiconductor layer 22a. Then, the photoresist 14
7 is removed.

【0240】その後、図示は省略するが、再びこのSO
I基板の全面にフォトレジストを形成し、所定のフォト
マスクを用いて露光および現像処理を行い、Pチャネル
領域43を開口するようにフォトレジストをパターン形
成する。
Thereafter, although not shown, this SO
A photoresist is formed on the entire surface of the I-substrate, exposed and developed using a predetermined photomask, and the photoresist is patterned so as to open the P-channel region 43.

【0241】そして、そのフォトレジストをイオン注入
のマスクとして用いて、P型の不純物であるボロンを、
加速エネルギー30KeV、イオン注入量3.0×10
15atoms/cm2程度で、第2の半導体層22bの露出部分
にイオン注入する。その後、フォトレジストを除去す
る。
Then, using the photoresist as a mask for ion implantation, boron as a P-type impurity is
Acceleration energy 30 KeV, ion implantation amount 3.0 × 10
At about 15 atoms / cm 2 , ions are implanted into the exposed portion of the second semiconductor layer 22b. After that, the photoresist is removed.

【0242】つぎに、図66に示すように、全面に二酸
化シリコン膜を主体とする層間絶縁膜8を全面に形成す
る。そして、イオン注入した不純物の活性化と層間絶縁
膜8のリフローを兼ねて、窒素雰囲気中で、温度900
℃の熱処理を行う。その結果、Nチャネル型をMOS半
導体装置11のN型の高濃度不純物層からなるソース6
とドレイン7と、Pチャネル型をMOS半導体装置12
のP型の高濃度不純物層からなるソース16とドレイン
17とを形成できる。
Next, as shown in FIG. 66, an interlayer insulating film 8 mainly composed of a silicon dioxide film is formed on the entire surface. Then, at a temperature of 900 in a nitrogen atmosphere, the activation of the ion-implanted impurities and the reflow of the interlayer insulating film 8 are performed.
A heat treatment at ℃ is performed. As a result, the N channel type source 6 made of the N type high concentration impurity layer of the MOS semiconductor device 11 is used.
, Drain 7 and P-channel type MOS semiconductor device 12
The source 16 and the drain 17 composed of the P type high concentration impurity layer can be formed.

【0243】その後、層間絶縁膜8に図6に示したコン
タクトホール9を形成し、そこにアルミニウムを主体と
する配線材料による各配線10を形成して、図6に示し
たNチャネルMOS半導体装置11とPチャネルMOS
半導体装置12とを同一のSOI基板23上に設けた半
導体装置を完成する。
Thereafter, the contact hole 9 shown in FIG. 6 is formed in the interlayer insulating film 8, and each wiring 10 made of a wiring material mainly composed of aluminum is formed therein, thereby forming the N-channel MOS semiconductor device shown in FIG. 11 and P channel MOS
A semiconductor device in which the semiconductor device 12 and the semiconductor device 12 are provided on the same SOI substrate 23 is completed.

【0244】[特性図による説明]以上説明したこの発
明による半導体装置を放射線環境下で使用した場合の、
しきい値電圧変化を図67の特性図で説明する。図67
は、この発明の半導体装置と従来の半導体装置とを放射
線照射環境下で使用した場合を比較しており、各半導体
装置にガンマ線を照射した場合のしきい値電圧の変化を
示している。
[Description with Characteristic Diagram] When the semiconductor device according to the present invention described above is used in a radiation environment,
The change in threshold voltage will be described with reference to the characteristic diagram of FIG. Figure 67
Shows a comparison between a case where the semiconductor device of the present invention and a conventional semiconductor device are used in a radiation irradiation environment, and shows a change in threshold voltage when each semiconductor device is irradiated with gamma rays.

【0245】図67の横軸はゲート絶縁膜の膜厚を示
し、縦軸はガンマ線を1×107 RAD照射した場合の
しきい値電圧の変化量を示している。図中の△と▲印
は、従来のゲート絶縁膜がゲート酸化膜のみで構成され
た半導体装置の場合の測定結果を示し、▲印はNチャネ
ル型MOS半導体装置の特性を、△印はPチャネル型M
OS半導体装置の特性をそれぞれ示す。
The horizontal axis of FIG. 67 indicates the thickness of the gate insulating film, and the vertical axis indicates the amount of change in threshold voltage when gamma rays are irradiated with 1 × 10 7 RAD. In the figure, the triangles and triangles indicate the measurement results in the case of a conventional semiconductor device in which the gate insulating film is constituted only by the gate oxide film, the triangle indicates the characteristics of the N-channel MOS semiconductor device, and the triangle indicates the characteristics of the P-channel MOS semiconductor device. Channel type M
The characteristics of the OS semiconductor device are shown.

【0246】○と●印は、この発明による半導体装置の
場合の測定結果を示しており、同様に●印はNチャネル
型MOS半導体装置の特性を、○印はPチャネル型MO
S半導体装置の特性を示す。しきい値電圧の変化は、ゲ
ート絶縁膜の膜厚が厚いほどガンマ線照射による正電荷
発生量が多くなるため大きくなる。
○ and ● show the measurement results in the case of the semiconductor device according to the present invention. Similarly, ● shows the characteristics of the N channel type MOS semiconductor device, and ○ shows the P channel type MO semiconductor device.
5 shows characteristics of an S semiconductor device. The change in the threshold voltage increases as the thickness of the gate insulating film increases, because the amount of positive charges generated by gamma ray irradiation increases.

【0247】この発明による半導体装置の結果であるゲ
ート絶縁膜の膜厚が15nmの場合で、従来のものと比
較すると、Pチャネル型MOS半導体装置でのしきい値
電圧変化に対する抑制効果が大きいことが解る。
In the case where the thickness of the gate insulating film is 15 nm, which is the result of the semiconductor device according to the present invention, the effect of suppressing the change in threshold voltage in the P-channel MOS semiconductor device is greater than that of the conventional device. I understand.

【0248】そのため、本発明の実施形態で示したよう
に、Nチャネル型MOS半導体装置およびPチャネル型
MOS半導体装置のいずれのゲート絶縁膜をもゲート酸
化膜とゲートシリコン窒化膜との2層膜で構成するもの
に限らず、Nチャネル型MOS半導体装置のゲート絶縁
膜はゲート酸化膜のみで構成し、Pチャネル型MOS半
導体装置のゲート絶縁膜をゲート酸化膜とゲートシリコ
ン窒化膜との2層膜で構成するようにしてもよい。
Therefore, as shown in the embodiment of the present invention, the gate insulating film of each of the N-channel type MOS semiconductor device and the P-channel type MOS semiconductor device is formed of a two-layer film of a gate oxide film and a gate silicon nitride film. The gate insulating film of the N-channel type MOS semiconductor device is constituted only by the gate oxide film, and the gate insulating film of the P-channel type MOS semiconductor device is composed of two layers of a gate oxide film and a gate silicon nitride film. It may be constituted by a film.

【0249】これにより、放射線環境下での正電荷発生
に伴うしきい値電圧の変化を抑制することができる。ま
た、この発明の半導体装置は、Nチャネル型MOS半導
体装置とPチャネル型MOS半導体装置とMONOS型
半導体装置とを同一基板上に構成する場合に、アンモニ
ア雰囲気中での熱処理工程において生ずる半導体装置の
しきい値電圧の変化をも抑制することができる。
As a result, it is possible to suppress a change in the threshold voltage due to the generation of positive charges in a radiation environment. Further, when the N-channel MOS semiconductor device, the P-channel MOS semiconductor device and the MONOS type semiconductor device are formed on the same substrate, the semiconductor device according to the present invention can be formed by a heat treatment step in an ammonia atmosphere. A change in threshold voltage can also be suppressed.

【0250】このアンモニア雰囲気中での熱処理による
しきい値電圧の変化と、この発明による半導体装置の特
性を図68の特性図を用いて説明する。図68は、Pチ
ャネル型MOS半導体装置のゲート電圧とドレイン電流
との相関を示している。
The change in the threshold voltage due to the heat treatment in the ammonia atmosphere and the characteristics of the semiconductor device according to the present invention will be described with reference to the characteristic diagram of FIG. FIG. 68 shows the correlation between the gate voltage and the drain current of a P-channel type MOS semiconductor device.

【0251】図68の横軸にはPチャネル型MOS半導
体装置のゲート電極に加えるゲート電圧を示し、縦軸に
はそのゲート電圧に起因して流れるドレイン電流量を対
数で示している。図中の実線はこの発明によるPチャネ
ル型MOS半導体装置の特性を示し、破線は従来のPチ
ャネル型MOS半導体装置の特性を示している。
The abscissa of FIG. 68 shows the gate voltage applied to the gate electrode of the P-channel MOS semiconductor device, and the ordinate shows the logarithm of the drain current flowing due to the gate voltage. The solid line in the figure shows the characteristics of the P-channel MOS semiconductor device according to the present invention, and the broken line shows the characteristics of the conventional P-channel MOS semiconductor device.

【0252】この図68に示すように、従来のPチャネ
ル型MOS半導体装置は、製造途中の工程でのアンモニ
ア雰囲気中での熱処理工程により、しきい値電圧が高い
方向へシフトする。これは、アンモニア雰囲気中での処
理により、アンモニアや水素がゲート酸化膜中あるい
は、ゲート酸化膜と半導体基板との界面に拡散し、反応
することにより正電荷を発生するために生じる。
As shown in FIG. 68, in the conventional P-channel type MOS semiconductor device, the threshold voltage shifts to a higher value due to the heat treatment in an ammonia atmosphere in the course of manufacturing. This is because ammonia or hydrogen diffuses in the gate oxide film or at the interface between the gate oxide film and the semiconductor substrate due to the treatment in the ammonia atmosphere, and generates a positive charge by reacting.

【0253】これに対して、この発明のPチャネル型M
OS半導体装置は、ゲート絶縁膜をゲート酸化膜とゲー
トシリコン窒化膜との2層膜で構成している。そのた
め、緻密な膜であるゲートシリコン窒化膜がアンモニア
および水素の拡散を低減し、正電荷の発生量を抑えてい
る。したがって、しきい値電圧の変化がなく設計通りの
特性が得られる。
On the other hand, the P-channel type M of the present invention
In the OS semiconductor device, the gate insulating film is composed of a two-layer film of a gate oxide film and a gate silicon nitride film. Therefore, the dense gate silicon nitride film reduces the diffusion of ammonia and hydrogen and suppresses the amount of positive charges generated. Therefore, the characteristics as designed can be obtained without a change in the threshold voltage.

【0254】[0254]

【発明の効果】以上説明してきたように、この発明によ
る半導体装置およびその製造方法によれば、半導体基板
およびSOI基板を用いた半導体装置で問題であった放
射線環境下でのしきい値電圧変化を抑えることが可能に
なり、放射線環境下で安定した特性を得ることができ
る。
As described above, according to the semiconductor device and the method of manufacturing the same according to the present invention, the threshold voltage change under a radiation environment, which has been a problem in the semiconductor device using the semiconductor substrate and the SOI substrate, has been described. Can be suppressed, and stable characteristics can be obtained in a radiation environment.

【0255】さらに、Nチャネル型MOS半導体装置と
Pチャネル型MOS半導体装置とMONOS型半導体装
置とを同一半導体基板あるいは同一SOI基板上に構成
する場合に、アンモニア雰囲気中での熱処理工程による
半導体装置のしきい値電圧の変化も抑制することができ
る。
Further, when the N-channel type MOS semiconductor device, the P-channel type MOS semiconductor device and the MONOS type semiconductor device are formed on the same semiconductor substrate or the same SOI substrate, the semiconductor device is subjected to a heat treatment in an ammonia atmosphere. A change in threshold voltage can also be suppressed.

【0256】すなわち、少なくともPチャネル型MOS
半導体装置のゲート絶縁膜をゲート酸化膜とゲートシリ
コン窒化膜との2層膜で構成することにより、緻密な膜
であるゲートシリコン窒化膜がアンモニアおよび水素の
拡散を低減し、正電荷の発生量を抑え、しきい値電圧の
変化を抑制できる。
That is, at least a P-channel type MOS
By forming the gate insulating film of a semiconductor device with a two-layer film of a gate oxide film and a gate silicon nitride film, the dense gate silicon nitride film reduces the diffusion of ammonia and hydrogen, and generates a positive charge. And a change in threshold voltage can be suppressed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明による半導体装置の第1の実施形態の
構造を示す模式的な断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing the structure of a first embodiment of a semiconductor device according to the present invention.

【図2】この発明による半導体装置の第2の実施形態の
構造を示す模式的な断面図である。
FIG. 2 is a schematic sectional view showing a structure of a second embodiment of the semiconductor device according to the present invention;

【図3】この発明による半導体装置の第3の実施形態の
構造を示す模式的な断面図である。
FIG. 3 is a schematic sectional view showing the structure of a third embodiment of the semiconductor device according to the present invention.

【図4】この発明による半導体装置の第4の実施形態の
構造を示す模式的な断面図である。
FIG. 4 is a schematic sectional view showing the structure of a fourth embodiment of the semiconductor device according to the present invention;

【図5】この発明による半導体装置の第5の実施形態の
構造を示す模式的な断面図である。
FIG. 5 is a schematic sectional view showing the structure of a fifth embodiment of the semiconductor device according to the present invention.

【図6】この発明による半導体装置の第6の実施形態の
構造を示す模式的な断面図である。
FIG. 6 is a schematic sectional view showing the structure of a sixth embodiment of the semiconductor device according to the present invention.

【図7】この発明による半導体装置の製造方法の第1の
実施形態の工程を示す模式的な断面図である。
FIG. 7 is a schematic sectional view showing a step of the first embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図8】この発明による半導体装置の製造方法の第1の
実施形態の工程を示す模式的な断面図である。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a step of the first embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図9】この発明による半導体装置の製造方法の第1の
実施形態の工程を示す模式的な断面図である。
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a step in the first embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図10】この発明による半導体装置の製造方法の第1
の実施形態の工程を示す模式的な断面図である。
FIG. 10 shows a first method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
It is a typical sectional view showing a process of an embodiment.

【図11】この発明による半導体装置の製造方法の第1
の実施形態の工程を示す模式的な断面図である。
FIG. 11 is a first view illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention;
It is a typical sectional view showing a process of an embodiment.

【図12】この発明による半導体装置の製造方法の第1
の実施形態の工程を示す模式的な断面図である。
FIG. 12 is a first view illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention;
It is a typical sectional view showing a process of an embodiment.

【図13】この発明による半導体装置の製造方法の第1
の実施形態の工程を示す模式的な断面図である。
FIG. 13 is a first view illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention;
It is a typical sectional view showing a process of an embodiment.

【図14】この発明による半導体装置の製造方法の第1
の実施形態の工程を示す模式的な断面図である。
FIG. 14 is a first view illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention;
It is a typical sectional view showing a process of an embodiment.

【図15】この発明による半導体装置の製造方法の第1
の実施形態の工程を示す模式的な断面図である。
FIG. 15 is a first view illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention;
It is a typical sectional view showing a process of an embodiment.

【図16】この発明による半導体装置の製造方法の第1
の実施形態の工程を示す模式的な断面図である。
FIG. 16 shows a first example of a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
It is a typical sectional view showing a process of an embodiment.

【図17】この発明による半導体装置の製造方法の第1
の実施形態の工程を示す模式的な断面図である。
FIG. 17 is a first view illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention;
It is a typical sectional view showing a process of an embodiment.

【図18】この発明による半導体装置の製造方法の第1
の実施形態の工程を示す模式的な断面図である。
FIG. 18 shows a first example of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
It is a typical sectional view showing a process of an embodiment.

【図19】この発明による半導体装置の製造方法の第2
の実施形態の工程を示す模式的な断面図である。
FIG. 19 is a second view illustrating the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention;
It is a typical sectional view showing a process of an embodiment.

【図20】この発明による半導体装置の製造方法の第2
の実施形態の工程を示す模式的な断面図である。
FIG. 20 is a view showing a second step of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention;
It is a typical sectional view showing a process of an embodiment.

【図21】この発明による半導体装置の製造方法の第2
の実施形態の工程を示す模式的な断面図である。
FIG. 21 is a second view of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention;
It is a typical sectional view showing a process of an embodiment.

【図22】この発明による半導体装置の製造方法の第2
の実施形態の工程を示す模式的な断面図である。
FIG. 22 is a second view illustrating the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention;
It is a typical sectional view showing a process of an embodiment.

【図23】この発明による半導体装置の製造方法の第2
の実施形態の工程を示す模式的な断面図である。
FIG. 23 is a second view illustrating the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention;
It is a typical sectional view showing a process of an embodiment.

【図24】この発明による半導体装置の製造方法の第2
の実施形態の工程を示す模式的な断面図である。
FIG. 24 is a second view of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention;
It is a typical sectional view showing a process of an embodiment.

【図25】この発明による半導体装置の製造方法の第2
の実施形態の工程を示す模式的な断面図である。
FIG. 25 is a second view of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention;
It is a typical sectional view showing a process of an embodiment.

【図26】この発明による半導体装置の製造方法の第2
の実施形態の工程を示す模式的な断面図である。
FIG. 26 is a second view of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention;
It is a typical sectional view showing a process of an embodiment.

【図27】この発明による半導体装置の製造方法の第2
の実施形態の工程を示す模式的な断面図である。
FIG. 27 is a second view of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention;
It is a typical sectional view showing a process of an embodiment.

【図28】この発明による半導体装置の製造方法の第2
の実施形態の工程を示す模式的な断面図である。
FIG. 28 is a second view of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention;
It is a typical sectional view showing a process of an embodiment.

【図29】この発明による半導体装置の製造方法の第3
の実施形態の工程を示す模式的な断面図である。
FIG. 29 is a third view of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention;
It is a typical sectional view showing a process of an embodiment.

【図30】この発明による半導体装置の製造方法の第3
の実施形態の工程を示す模式的な断面図である。
FIG. 30 is a third view of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention;
It is a typical sectional view showing a process of an embodiment.

【図31】この発明による半導体装置の製造方法の第3
の実施形態の工程を示す模式的な断面図である。
FIG. 31 is a third view of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention;
It is a typical sectional view showing a process of an embodiment.

【図32】この発明による半導体装置の製造方法の第3
の実施形態の工程を示す模式的な断面図である。
FIG. 32 shows a third method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention;
It is a typical sectional view showing a process of an embodiment.

【図33】この発明による半導体装置の製造方法の第3
の実施形態の工程を示す模式的な断面図である。
FIG. 33 is a third view of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention;
It is a typical sectional view showing a process of an embodiment.

【図34】この発明による半導体装置の製造方法の第3
の実施形態の工程を示す模式的な断面図である。
FIG. 34 shows a third method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
It is a typical sectional view showing a process of an embodiment.

【図35】この発明による半導体装置の製造方法の第3
の実施形態の工程を示す模式的な断面図である。
FIG. 35 is a third view of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention;
It is a typical sectional view showing a process of an embodiment.

【図36】この発明による半導体装置の製造方法の第3
の実施形態の工程を示す模式的な断面図である。
FIG. 36 shows a third method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention;
It is a typical sectional view showing a process of an embodiment.

【図37】この発明による半導体装置の製造方法の第3
の実施形態の工程を示す模式的な断面図である。
FIG. 37 shows a third method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention;
It is a typical sectional view showing a process of an embodiment.

【図38】この発明による半導体装置の製造方法の第3
の実施形態の工程を示す模式的な断面図である。
FIG. 38 shows a third method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention;
It is a typical sectional view showing a process of an embodiment.

【図39】この発明による半導体装置の製造方法の第3
の実施形態の工程を示す模式的な断面図である。
FIG. 39 is a third view illustrating the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention;
It is a typical sectional view showing a process of an embodiment.

【図40】この発明による半導体装置の製造方法の第3
の実施形態の工程を示す模式的な断面図である。
FIG. 40 is a third view of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention;
It is a typical sectional view showing a process of an embodiment.

【図41】この発明による半導体装置の製造方法の第4
の実施形態の工程を示す模式的な断面図である。
FIG. 41 is a fourth view of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention;
It is a typical sectional view showing a process of an embodiment.

【図42】この発明による半導体装置の製造方法の第4
の実施形態の工程を示す模式的な断面図である。
FIG. 42 is a fourth step of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention;
It is a typical sectional view showing a process of an embodiment.

【図43】この発明による半導体装置の製造方法の第4
の実施形態の工程を示す模式的な断面図である。
FIG. 43 is a fourth view of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention;
It is a typical sectional view showing a process of an embodiment.

【図44】この発明による半導体装置の製造方法の第4
の実施形態の工程を示す模式的な断面図である。
FIG. 44 is a fourth view of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention;
It is a typical sectional view showing a process of an embodiment.

【図45】この発明による半導体装置の製造方法の第4
の実施形態の工程を示す模式的な断面図である。
FIG. 45 is a fourth view of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention;
It is a typical sectional view showing a process of an embodiment.

【図46】この発明による半導体装置の製造方法の第4
の実施形態の工程を示す模式的な断面図である。
FIG. 46 is a fourth view of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention;
It is a typical sectional view showing a process of an embodiment.

【図47】この発明による半導体装置の製造方法の第4
の実施形態の工程を示す模式的な断面図である。
FIG. 47 is a fourth view of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention;
It is a typical sectional view showing a process of an embodiment.

【図48】この発明による半導体装置の製造方法の第4
の実施形態の工程を示す模式的な断面図である。
FIG. 48 is a fourth view of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention;
It is a typical sectional view showing a process of an embodiment.

【図49】この発明による半導体装置の製造方法の第4
の実施形態の工程を示す模式的な断面図である。
FIG. 49 is a fourth step of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention;
It is a typical sectional view showing a process of an embodiment.

【図50】この発明による半導体装置の製造方法の第4
の実施形態の工程を示す模式的な断面図である。
FIG. 50 is a fourth step of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention;
It is a typical sectional view showing a process of an embodiment.

【図51】この発明による半導体装置の製造方法の第5
の実施形態の工程を示す模式的な断面図である。
FIG. 51 is a fifth view of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention;
It is a typical sectional view showing a process of an embodiment.

【図52】この発明による半導体装置の製造方法の第5
の実施形態の工程を示す模式的な断面図である。
FIG. 52 is a fifth view of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention;
It is a typical sectional view showing a process of an embodiment.

【図53】この発明による半導体装置の製造方法の第5
の実施形態の工程を示す模式的な断面図である。
FIG. 53 is a fifth view of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention;
It is a typical sectional view showing a process of an embodiment.

【図54】この発明による半導体装置の製造方法の第5
の実施形態の工程を示す模式的な断面図である。
FIG. 54 is a fifth view of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention;
It is a typical sectional view showing a process of an embodiment.

【図55】この発明による半導体装置の製造方法の第5
の実施形態の工程を示す模式的な断面図である。
FIG. 55 is a fifth view of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention;
It is a typical sectional view showing a process of an embodiment.

【図56】この発明による半導体装置の製造方法の第5
の実施形態の工程を示す模式的な断面図である。
FIG. 56 is a fifth view of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention;
It is a typical sectional view showing a process of an embodiment.

【図57】この発明による半導体装置の製造方法の第6
の実施形態の工程を示す模式的な断面図である。
FIG. 57 is a sixth view of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention;
It is a typical sectional view showing a process of an embodiment.

【図58】この発明による半導体装置の製造方法の第6
の実施形態の工程を示す模式的な断面図である。
FIG. 58 is a sixth view of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention;
It is a typical sectional view showing a process of an embodiment.

【図59】この発明による半導体装置の製造方法の第6
の実施形態の工程を示す模式的な断面図である。
FIG. 59 is a sixth view of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention;
It is a typical sectional view showing a process of an embodiment.

【図60】この発明による半導体装置の製造方法の第6
の実施形態の工程を示す模式的な断面図である。
FIG. 60 is a sixth view of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention;
It is a typical sectional view showing a process of an embodiment.

【図61】この発明による半導体装置の製造方法の第6
の実施形態の工程を示す模式的な断面図である。
FIG. 61 is a sixth view of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention;
It is a typical sectional view showing a process of an embodiment.

【図62】この発明による半導体装置の製造方法の第6
の実施形態の工程を示す模式的な断面図である。
FIG. 62 is a sixth view of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention;
It is a typical sectional view showing a process of an embodiment.

【図63】この発明による半導体装置の製造方法の第6
の実施形態の工程を示す模式的な断面図である。
FIG. 63 is a sixth view of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention;
It is a typical sectional view showing a process of an embodiment.

【図64】この発明による半導体装置の製造方法の第6
の実施形態の工程を示す模式的な断面図である。
FIG. 64 is a sixth view of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention;
It is a typical sectional view showing a process of an embodiment.

【図65】この発明による半導体装置の製造方法の第6
の実施形態の工程を示す模式的な断面図である。
FIG. 65 is a sixth view of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention;
It is a typical sectional view showing a process of an embodiment.

【図66】この発明による半導体装置の製造方法の第6
の実施形態の工程を示す模式的な断面図である。
FIG. 66 is a sixth view of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention;
It is a typical sectional view showing a process of an embodiment.

【図67】この発明および従来のNチャネル型MOS半
導体装置およびPチャネル型MOS半導体装置のゲート
絶縁膜膜厚と放射線照射によるしきい値電圧の変化量と
の相関を示す線図である。
FIG. 67 is a diagram showing the correlation between the thickness of the gate insulating film of the present invention and the conventional N-channel type MOS semiconductor device and the conventional P-channel type MOS semiconductor device and the amount of change in the threshold voltage due to radiation irradiation.

【図68】この発明および従来のPチャネル型MOS半
導体装置のゲート電圧とドレイン電流との相関を示す線
図である。
FIG. 68 is a diagram showing a correlation between a gate voltage and a drain current of the present invention and a conventional P-channel type MOS semiconductor device.

【図69】従来の半導体装置の構造の一例を示す模式的
な断面図である。
FIG. 69 is a schematic sectional view showing an example of the structure of a conventional semiconductor device.

【図70】従来の半導体装置の構造の他の例を示す模式
的な断面図である。
FIG. 70 is a schematic sectional view showing another example of the structure of the conventional semiconductor device.

【図71】従来の半導体装置の構造のさらに他の例を示
す模式的な断面図である。
FIG. 71 is a schematic sectional view showing still another example of the structure of the conventional semiconductor device.

【図72】図71に示した半導体装置を製造するための
従来の半導体装置の製造方法の工程を示す模式的な断面
図である。
FIG. 72 is a schematic cross-sectional view showing a step of a conventional semiconductor device manufacturing method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 71.

【図73】同じくその次の工程を示す模式的な断面図で
ある。
FIG. 73 is a schematic cross-sectional view showing the next step in the same manner.

【図74】同じくその次の工程を示す模式的な断面図で
ある。
FIG. 74 is a schematic sectional view showing the next step in the same manner.

【図75】同じくその次の工程を示す模式的な断面図で
ある。
FIG. 75 is a schematic cross-sectional view showing the next step in the same manner.

【図76】同じくその次の工程を示す模式的な断面図で
ある。
FIG. 76 is a schematic cross-sectional view showing the next step in the same manner.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:半導体基板 2:ゲート酸化膜 3:ゲート電極 4:Pウェル 5:Nウェル 6:NチャネルMOS半導体装置のソース 7:NチャネルMOS半導体装置のドレイン 8:層間絶縁膜 9:コンタクトホール 10:配線 11:Nチャネル型MOS半導体装置 12:Pチャネル型MOS半導体装置 13:フィールド酸化膜 16:Pチャネル型MOS半導体装置のソース 17:Pチャネル型MOS半導体装置のドレイン 18:MONOS型半導体装置のドレイン 20:支持基盤 21:絶縁膜 22:半導体層 22a〜22c:第1〜第3の半導体層 23:SOI基板 26:MONOS型半導体装置のソース 27:MONOS型半導体装置のドレイン 31:メモリ酸化膜 32:メモリ窒化膜 33:トップ酸化膜 34:メモリ絶縁膜 35:MONOS型半導体装置 35a:MONOS領域 41:酸化 42:Nチャネル領域 43:Pチャネル型領域 44:第1のバッファ酸化膜 45:第2のバッファ酸化膜 48:第1のゲート電極材料 49:第2のゲート電極材料 46:パッド酸化膜 47:ナイトライド膜 50:メモリゲート電極 61:ゲートシリコン窒化膜 62:ゲート絶縁膜 1: Semiconductor substrate 2: Gate oxide film 3: Gate electrode 4: P well 5: N well 6: Source of N channel MOS semiconductor device 7: Drain of N channel MOS semiconductor device 8: Interlayer insulating film 9: Contact hole 10: Wiring 11: N-channel type MOS semiconductor device 12: P-channel type MOS semiconductor device 13: Field oxide film 16: Source of P-channel type MOS semiconductor device 17: Drain of P-channel type MOS semiconductor device 18: Drain of MONOS type semiconductor device Reference Signs List 20: support base 21: insulating film 22: semiconductor layer 22a to 22c: first to third semiconductor layers 23: SOI substrate 26: source of MONOS type semiconductor device 27: drain of MONOS type semiconductor device 31: memory oxide film 32 : Memory nitride film 33: top oxide film 34: memory insulating film 35: ONOS type semiconductor device 35a: MONOS region 41: Oxidation 42: N-channel region 43: P-channel region 44: First buffer oxide film 45: Second buffer oxide film 48: First gate electrode material 49: Second Gate electrode material 46: pad oxide film 47: nitride film 50: memory gate electrode 61: gate silicon nitride film 62: gate insulating film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 29/78 627F ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI H01L 29/78 627F

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板と、該半導体基板上に設けた
ゲート絶縁膜と該ゲート絶縁膜上に設けたゲート電極と
をそれぞれ有するNチャネル型MOS半導体装置とPチ
ャネル型MOS半導体装置とを備え、 前記ゲート絶縁膜を、二酸化シリコン膜からなるゲート
酸化膜とゲートシリコン窒化膜との2層膜で構成したこ
とを特徴とする半導体装置。
1. An N-channel MOS semiconductor device and a P-channel MOS semiconductor device each having a semiconductor substrate, a gate insulating film provided on the semiconductor substrate, and a gate electrode provided on the gate insulating film. A semiconductor device, wherein the gate insulating film is formed of a two-layer film of a gate oxide film and a gate silicon nitride film made of a silicon dioxide film.
【請求項2】 請求項1に記載の半導体装置において、 前記半導体基板上に設けたメモリ酸化膜とメモリ窒化膜
とトップ酸化膜とからなるメモリ絶縁膜と、該メモリ絶
縁膜上に設けたメモリゲート電極とを有するMONOS
型半導体装置をさらに備えたことを特徴とする半導体装
置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein a memory insulating film including a memory oxide film, a memory nitride film, and a top oxide film provided on the semiconductor substrate, and a memory provided on the memory insulating film. MONOS having gate electrode
A semiconductor device further comprising a semiconductor device.
【請求項3】 半導体基板と、該半導体基板上に設けた
ゲート絶縁膜と該ゲート絶縁膜上に設けたゲート電極と
をそれぞれ有するNチャネル型MOS半導体装置とPチ
ャネル型MOS半導体装置とを備え、 前記Nチャネル型MOS半導体装置の前記ゲート絶縁膜
は、二酸化シリコン膜からなるゲート酸化膜で構成し、 前記Pチャネル型MOS半導体装置のゲート絶縁膜は、
二酸化シリコン膜からなるゲート酸化膜とゲートシリコ
ン窒化膜との2層膜で構成したことを特徴とする半導体
装置。
3. An N-channel MOS semiconductor device and a P-channel MOS semiconductor device each having a semiconductor substrate, a gate insulating film provided on the semiconductor substrate, and a gate electrode provided on the gate insulating film. The gate insulating film of the N-channel MOS semiconductor device is constituted by a gate oxide film made of a silicon dioxide film, and the gate insulating film of the P-channel MOS semiconductor device is
A semiconductor device comprising a two-layer film of a gate oxide film and a gate silicon nitride film made of a silicon dioxide film.
【請求項4】 支持基板と絶縁膜と島状の半導体層から
なるSOI基板と、 前記半導体層上に設けたゲート絶縁膜と該ゲート絶縁膜
上に設けたゲート電極とをそれぞれ有するNチャネル型
MOS半導体装置とPチャネル型MOS半導体装置とを
備え、 前記ゲート絶縁膜を、二酸化シリコン膜からなるゲート
酸化膜とゲートシリコン窒化膜との2層膜で構成したこ
とを特徴とする半導体装置。
4. An N-channel type including an SOI substrate including a supporting substrate, an insulating film, and an island-shaped semiconductor layer, a gate insulating film provided on the semiconductor layer, and a gate electrode provided on the gate insulating film. A semiconductor device comprising a MOS semiconductor device and a P-channel type MOS semiconductor device, wherein the gate insulating film is formed of a two-layer film of a gate oxide film and a gate silicon nitride film made of a silicon dioxide film.
【請求項5】 請求項4に記載の半導体装置において、 前記半導体層上に設けたメモリ酸化膜とメモリ窒化膜と
トップ酸化膜とからなるメモリ絶縁膜と、該メモリ絶縁
膜上に設けたメモリゲート電極とを有するMONOS型
半導体装置をさらに備えたことを特徴とする半導体装
置。
5. The semiconductor device according to claim 4, wherein a memory insulating film including a memory oxide film, a memory nitride film, and a top oxide film provided on the semiconductor layer, and a memory provided on the memory insulating film. A semiconductor device further comprising a MONOS type semiconductor device having a gate electrode.
【請求項6】 支持基板と絶縁膜と島状の半導体層から
なるSOI基板と、 前記半導体層上に設けたゲート絶縁膜と該ゲート絶縁膜
上に設けたゲート電極とをそれぞれ有するNチャネル型
MOS半導体装置とPチャネル型MOS半導体装置とを
備え、 前記Nチャネル型MOS半導体装置のゲート絶縁膜は、
二酸化シリコン膜からなるゲート酸化膜で構成し、 前記Pチャネル型MOS半導体装置のゲート絶縁膜は、
二酸化シリコン膜からなるゲート酸化膜とゲートシリコ
ン窒化膜との2層膜で構成したことを特徴とする半導体
装置。
6. An N-channel type having an SOI substrate including a supporting substrate, an insulating film and an island-shaped semiconductor layer, a gate insulating film provided on the semiconductor layer, and a gate electrode provided on the gate insulating film. The semiconductor device includes a MOS semiconductor device and a P-channel type MOS semiconductor device.
The gate insulating film of the P-channel type MOS semiconductor device is constituted by a gate oxide film made of a silicon dioxide film.
A semiconductor device comprising a two-layer film of a gate oxide film and a gate silicon nitride film made of a silicon dioxide film.
【請求項7】 半導体基板を酸化雰囲気中で酸化し、該
半導体基板全面に酸化膜を形成する工程と、 前記半導体基板上のNチャネル型MOS半導体装置を形
成するNチャネル領域の前記酸化膜をエッチングする工
程と、 前記Nチャネル領域にP型の不純物を導入するための第
1のバッファ酸化膜を形成する工程と、 前記半導体基板の前記Nチャネル領域にP型の不純物を
導入する工程と、 前記半導体基板全面の酸化膜をエッチングした後、その
半導体基板の全面に第2のバッファ酸化膜を形成する工
程と、 前記半導体基板上のPチャネル型MOS半導体装置を形
成するPチャネル領域に、感光性樹脂をマスクにしてN
型の不純物を導入する工程と、 前記第2のバッファ酸化膜をエッチングし、前記導入し
た各不純物の活性化を酸化雰囲気で行った後、前記半導
体基板全面にパッド酸化膜を形成する工程と、 そのパッド酸化膜上にシリコン窒化膜からなるナイトラ
イド膜を形成する工程と、 前記半導体基板のフィールド酸化膜を形成する領域の前
記ナイトライド膜をエッチングする工程と、 選択酸化法により前記半導体基板上に前記フィールド酸
化膜を形成して、前記Nチャネル領域とPチャネル領域
の素子分離を行った後、前記ナイトライド膜とパッド酸
化膜を除去する工程と、 前記半導体基板のNチャネル領域とPチャネル領域の全
面に酸化雰囲気中にてゲート酸化膜を形成し、該ゲート
酸化膜の全面にゲートシリコン窒化膜を形成し、該ゲー
トシリコン窒化膜の全面にゲート電極材料を形成する工
程と、 前記ゲート電極材料とゲートシリコン窒化膜をエッチン
グし、ゲート電極を形成する工程と、 感光性樹脂をイオン注入マスクとして用いて、前記半導
体基板のNチャネル領域におけるソースおよびドレイン
形成領域に、N型の高濃度不純物層を形成する工程と、 感光性樹脂をイオン注入マスクとして用いて、前記半導
体基板のPチャネル領域におけるソースおよびドレイン
形成領域に、P型の高濃度不純物層を形成する工程と、 前記半導体基板上の全面に二酸化シリコン膜を主体とす
る層間絶縁膜を形成する工程と、 熱処理により前記N型およびP型の高濃度不純物層を活
性化する工程と、前記層間絶縁膜にホトエッチングによ
って複数のコンタクトホールを形成する工程と、 そのコンタクトホールを介して、Nチャネル型MOS半
導体装置とPチャネル型MOS半導体装置の各ゲート電
極,ソース,およびドレインにそれぞれ接続する配線を
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。
7. A step of oxidizing a semiconductor substrate in an oxidizing atmosphere to form an oxide film on the entire surface of the semiconductor substrate; and forming an oxide film in an N-channel region for forming an N-channel MOS semiconductor device on the semiconductor substrate. Etching, forming a first buffer oxide film for introducing a P-type impurity into the N-channel region, and introducing a P-type impurity into the N-channel region of the semiconductor substrate; Forming a second buffer oxide film on the entire surface of the semiconductor substrate after etching the oxide film on the entire surface of the semiconductor substrate; and exposing a P-channel region on the semiconductor substrate to form a P-channel type MOS semiconductor device. N with a conductive resin as a mask
Forming a pad oxide film on the entire surface of the semiconductor substrate after etching the second buffer oxide film and activating each of the introduced impurities in an oxidizing atmosphere; Forming a nitride film made of a silicon nitride film on the pad oxide film; etching the nitride film in a region of the semiconductor substrate where a field oxide film is to be formed; Forming the field oxide film on the N channel region and separating the N channel region and the P channel region, and then removing the nitride film and the pad oxide film; Forming a gate oxide film on the entire surface of the region in an oxidizing atmosphere, forming a gate silicon nitride film on the entire surface of the gate oxide film; Forming a gate electrode material on the entire surface of the silicon nitride film, etching the gate electrode material and the gate silicon nitride film to form a gate electrode, and using a photosensitive resin as an ion implantation mask to form the semiconductor substrate. Forming an N-type high-concentration impurity layer in the source and drain formation regions in the N-channel region, and using a photosensitive resin as an ion implantation mask to form a source and drain formation region in the P-channel region of the semiconductor substrate Forming a P-type high-concentration impurity layer; forming an interlayer insulating film mainly composed of a silicon dioxide film over the entire surface of the semiconductor substrate; and heat-treating the N-type and P-type high-concentration impurity layers. Activating; and forming a plurality of contact holes in the interlayer insulating film by photo-etching; Forming a wiring connected to each gate electrode, source, and drain of the N-channel MOS semiconductor device and the P-channel MOS semiconductor device via a contact hole. .
【請求項8】 半導体基板を酸化雰囲気中で酸化し、該
半導体基板全面に酸化膜を形成する工程と、 前記半導体基板上のNチャネル型MOS半導体装置を形
成するNチャネル領域の前記酸化膜をエッチングする工
程と、 前記Nチャネル領域にP型の不純物を導入するための第
1のバッファ酸化膜を形成する工程と、 前記半導体基板の前記Nチャネル領域にP型の不純物を
導入する工程と、 前記半導体基板全面の酸化膜をエッチングした後、その
半導体基板の全面に第2のバッファ酸化膜を形成する工
程と、 前記半導体基板上のPチャネル型MOS半導体装置を形
成するPチャネル領域に、感光性樹脂をマスクにしてN
型の不純物を導入する工程と、 前記第2のバッファ酸化膜をエッチングし、前記導入し
た各不純物の活性化を酸化雰囲気で行った後、パッド酸
化膜を形成する工程と、 そのパッド酸化膜上にシリコン窒化膜からなるナイトラ
イド膜を形成する工程と、 前記半導体基板のフィールド酸化膜を形成する領域のナ
イトライド膜をエッチングする工程と、 選択酸化法により前記半導体基板上に前記フィールド酸
化膜を形成して、前記Nチャネル領域とPチャネル領域
の素子分離を行った後、前記ナイトライド膜とパッド酸
化膜を除去する工程と、 前記半導体基板のNチャネル領域とPチャネル領域の全
面に酸化雰囲気中にてゲート酸化膜を形成し、該ゲート
酸化膜の全面にゲートシリコン窒化膜を形成する工程
と、 該ゲートシリコン窒化膜の全面に第1のゲート電極材料
を形成し、ホトエッチングによりゲート電極を形成する
工程と、 前記半導体基板全面を酸化雰囲気中で酸化してメモリ酸
化膜を形成し、アンモニア雰囲気中で熱処理して、該メ
モリ酸化膜を窒化酸化膜とする工程と、 そのメモリ酸化膜上にメモリ窒化膜を形成し、そのメモ
リ窒化膜を酸化雰囲気中で酸化してトップ酸化膜を形成
し、該トップ酸化膜の全面に第2のゲート電極材料を形
成する工程と、 ホトエッチングにより、前記第2のゲート電極材料とト
ップ酸化膜とメモリ窒化膜とメモリ酸化膜をエッチング
し、メモリゲート電極を形成する工程と、 感光性樹脂をイオン注入マスクとして用いて、前記半導
体基板のNチャネル領域におけるソースおよびドレイン
形成領域に、N型の高濃度不純物層を形成する工程と、 感光性樹脂をイオン注入マスクとして用いて、前記半導
体基板のPチャネル領域におけるソースおよびドレイン
形成領域に、P型の高濃度不純物層を形成する工程と、 前記半導体基板上の全面に二酸化シリコン膜を主体とす
る層間絶縁膜を形成する工程と、 熱処理により前記N型およびP型の高濃度不純物層を活
性化する工程と、 前記層間絶縁膜にホトエッチングによって複数のコンタ
クトホールを形成する工程と、 そのコンタクトホールを介して、Nチャネル型MOS半
導体装置とPチャネル型MOS半導体装置とMONOS
型半導体装置の各ゲート電極,ソース,およびドレイン
にそれぞれ接続する配線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。
8. A step of oxidizing a semiconductor substrate in an oxidizing atmosphere to form an oxide film on the entire surface of the semiconductor substrate; and forming the oxide film on an N-channel type MOS semiconductor device on the semiconductor substrate. Etching, forming a first buffer oxide film for introducing a P-type impurity into the N-channel region, and introducing a P-type impurity into the N-channel region of the semiconductor substrate; Forming a second buffer oxide film on the entire surface of the semiconductor substrate after etching the oxide film on the entire surface of the semiconductor substrate; and exposing a P-channel region on the semiconductor substrate to form a P-channel type MOS semiconductor device. N with a conductive resin as a mask
Introducing a mold impurity, etching the second buffer oxide film, activating each of the introduced impurities in an oxidizing atmosphere, and then forming a pad oxide film; and forming a pad oxide film on the pad oxide film. Forming a nitride film made of a silicon nitride film on the semiconductor substrate, etching a nitride film in a region of the semiconductor substrate where a field oxide film is to be formed, and forming the field oxide film on the semiconductor substrate by selective oxidation. Forming and isolating the N-channel region and the P-channel region, and then removing the nitride film and the pad oxide film; and forming an oxidizing atmosphere over the N-channel region and the P-channel region of the semiconductor substrate. Forming a gate oxide film therein and forming a gate silicon nitride film on the entire surface of the gate oxide film; Forming a first gate electrode material and forming a gate electrode by photoetching; oxidizing the entire surface of the semiconductor substrate in an oxidizing atmosphere to form a memory oxide film; Forming a nitride film on the oxide film; forming a memory nitride film on the memory oxide film; oxidizing the memory nitride film in an oxidizing atmosphere to form a top oxide film; Forming a second gate electrode material, etching the second gate electrode material, the top oxide film, the memory nitride film, and the memory oxide film by photo-etching to form a memory gate electrode; Forming an N-type high-concentration impurity layer in a source and drain formation region in an N-channel region of the semiconductor substrate using a resin as an ion implantation mask; Forming a P-type high-concentration impurity layer in a source and drain formation region in a P-channel region of the semiconductor substrate using a photosensitive resin as an ion implantation mask; and forming a silicon dioxide film on the entire surface of the semiconductor substrate. Forming an interlayer insulating film mainly composed of: a step of activating the N-type and P-type high-concentration impurity layers by heat treatment; and a step of forming a plurality of contact holes in the interlayer insulating film by photoetching. Through the contact hole, the N-channel MOS semiconductor device, the P-channel MOS semiconductor device and the MONOS
Forming wirings respectively connected to each gate electrode, source, and drain of the semiconductor device.
【請求項9】 半導体基板を酸化雰囲気中で酸化し、該
半導体基板全面に酸化膜を形成する工程と、 前記半導体基板上のNチャネル型MOS半導体装置を形
成するNチャネル領域の前記酸化膜をエッチングする工
程と、 前記Nチャネル領域にP型の不純物を導入するための第
1のバッファ酸化膜を形成する工程と、 前記半導体基板の前記Nチャネル領域にP型の不純物を
導入する工程と、 前記半導体基板全面の酸化膜をエッチングした後、その
半導体基板の全面に第2のバッファ酸化膜を形成する工
程と、 前記半導体基板上のPチャネル型MOS半導体装置を形
成するPチャネル領域に、感光性樹脂をマスクにしてN
型の不純物を導入する工程と、 前記第2のバッファ酸化膜をエッチングし、前記導入し
た各不純物の活性化を酸化雰囲気で行った後、前記半導
体基板全面にパッド酸化膜を形成する工程と、 そのパッド酸化膜上にシリコン窒化膜からなるナイトラ
イド膜を形成する工程と、 前記半導体基板のフィールド酸化膜を形成する領域の前
記ナイトライド膜をエッチングする工程と、 選択酸化法により前記半導体基板上に前記フィールド酸
化膜を形成して、前記Nチャネル領域とPチャネル領域
の素子分離を行った後、前記ナイトライド膜とパッド酸
化膜を除去する工程と、 前記半導体基板のNチャネル領域とPチャネル領域の全
面に酸化雰囲気中にてゲート酸化膜を形成し、該ゲート
酸化膜の全面にゲートシリコン窒化膜を形成する工程
と、 ホトエッチングにより、前記Nチャネル領域のゲートシ
リコン窒化膜を残すように、該ゲートシリコン窒化膜を
除去する工程と、 前記半導体基板全面にゲート電極材料を形成する工程
と、 そのゲート電極材料をエッチングしてゲート電極を形成
する工程と、 感光性樹脂をイオン注入マスクとして用いて、前記半導
体基板のNチャネル領域におけるソースおよびドレイン
形成領域に、N型の高濃度不純物層を形成する工程と、 感光性樹脂をイオン注入マスクとして用いて、前記半導
体基板のPチャネル領域におけるソースおよびドレイン
形成領域に、P型の高濃度不純物層を形成する工程と、 前記半導体基板上の全面に二酸化シリコン膜を主体とす
る層間絶縁膜を形成する工程と、 熱処理により前記N型およびP型の高濃度不純物層を活
性化する工程と、 前記層間絶縁膜にホトエッチングによって複数のコンタ
クトホールを形成する工程と、 そのコンタクトホールを介して、Nチャネル型MOS半
導体装置とPチャネル型MOS半導体装置の各ゲート電
極,ソース,およびドレインにそれぞれ接続する配線を
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。
9. A step of oxidizing a semiconductor substrate in an oxidizing atmosphere to form an oxide film on the entire surface of the semiconductor substrate; and forming the oxide film in an N-channel region for forming an N-channel MOS semiconductor device on the semiconductor substrate Etching, forming a first buffer oxide film for introducing a P-type impurity into the N-channel region, and introducing a P-type impurity into the N-channel region of the semiconductor substrate; Forming a second buffer oxide film on the entire surface of the semiconductor substrate after etching the oxide film on the entire surface of the semiconductor substrate; and exposing a P-channel region on the semiconductor substrate to form a P-channel type MOS semiconductor device. N with a conductive resin as a mask
Forming a pad oxide film on the entire surface of the semiconductor substrate after etching the second buffer oxide film and activating each of the introduced impurities in an oxidizing atmosphere; Forming a nitride film made of a silicon nitride film on the pad oxide film; etching the nitride film in a region of the semiconductor substrate where a field oxide film is to be formed; Forming the field oxide film on the N channel region and separating the N channel region and the P channel region, and then removing the nitride film and the pad oxide film; Forming a gate oxide film in an oxidizing atmosphere over the entire surface of the region, forming a gate silicon nitride film over the entire surface of the gate oxide film; Removing the gate silicon nitride film so as to leave the gate silicon nitride film in the N-channel region by etching; forming a gate electrode material on the entire surface of the semiconductor substrate; and etching the gate electrode material. Forming a gate electrode; forming an N-type high-concentration impurity layer in a source and drain formation region in an N-channel region of the semiconductor substrate using the photosensitive resin as an ion implantation mask; Forming a P-type high-concentration impurity layer in a source and drain formation region in a P-channel region of the semiconductor substrate by using as an ion implantation mask; and forming a silicon dioxide film over the entire surface of the semiconductor substrate. Forming an interlayer insulating film; and activating the N-type and P-type high-concentration impurity layers by heat treatment. Forming a plurality of contact holes in the interlayer insulating film by photoetching; and, via the contact holes, respective gate electrodes, sources, and drains of an N-channel MOS semiconductor device and a P-channel MOS semiconductor device. Forming a wiring to be connected to each of the semiconductor devices.
【請求項10】 支持基板と絶縁膜と半導体層からなる
SOI基板の半導体層上に感光性樹脂を形成し、その感
光性樹脂をエッチングマスクに用いて前記半導体層をエ
ッチングして、Nチャネル型MOS半導体装置を形成す
る島状の第1の半導体層と、Pチャネル型MOS半導体
装置を形成する島状の第2の半導体層とを形成する工程
と、 その第1,第2の各半導体層を酸化雰囲気で酸化して、
その各半導体層の表面にゲート酸化膜を形成する工程
と、 感光性樹脂をイオン注入マスクとして用い、前記第1の
半導体層の領域にP型のチャネル不純物層を形成する工
程と、 感光性樹脂をイオン注入マスクとして用い、前記第2の
半導体層の領域にN型のチャネル不純物層を形成する工
程と、 感光性樹脂をイオン注入マスクとして用い、前記第1の
半導体層の境界領域にP型の反転防止不純物層を形成す
る工程と、 感光性樹脂をイオン注入マスクとして用い、前記第2の
半導体層の境界領域にN型の反転防止不純物層を形成す
る工程と、 前記各半導体層の表面の前記ゲート酸化膜上にゲートシ
リコン窒化膜を形成し、そのゲートシリコン窒化膜上に
ゲート電極材料を形成する工程と、 そのゲート電極材料とゲートシリコン窒化膜をエッチン
グして、ゲート電極を形成する工程と、 感光性樹脂をイオン注入マスクとして用い、前記第1の
半導体層におけるソースおよびドレイン形成領域に、N
型の高濃度不純物層を形成する工程と、 感光性樹脂をイオン注入マスクとして用い、前記第2の
半導体層におけるソースおよびドレイン形成領域に、P
型の高濃度不純物層を形成する工程と、 前記半導体層上の全面に二酸化シリコン膜を主体とする
層間絶縁膜を形成する工程と、 熱処理により前記N型およびP型の高濃度不純物層を活
性化する工程と、 前記層間絶縁膜にホトエッチングによって複数のコンタ
クトホールを形成する工程と、 そのコンタクトホールを介して、Nチャネル型MOS半
導体装置とPチャネル型MOS半導体装置の各ゲート電
極,ソース,およびドレインにそれぞれ接続する配線を
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。
10. An N-channel type, wherein a photosensitive resin is formed on a semiconductor layer of an SOI substrate including a supporting substrate, an insulating film, and a semiconductor layer, and the semiconductor layer is etched using the photosensitive resin as an etching mask. Forming a first island-shaped semiconductor layer forming a MOS semiconductor device and a second island-shaped semiconductor layer forming a P-channel MOS semiconductor device; and first and second semiconductor layers thereof Is oxidized in an oxidizing atmosphere,
Forming a gate oxide film on the surface of each of the semiconductor layers; forming a P-type channel impurity layer in the region of the first semiconductor layer using a photosensitive resin as an ion implantation mask; Forming an N-type channel impurity layer in the region of the second semiconductor layer by using as an ion implantation mask; and forming a P-type impurity in a boundary region of the first semiconductor layer by using a photosensitive resin as an ion implantation mask. Forming an N-type inversion prevention impurity layer in a boundary region of the second semiconductor layer using a photosensitive resin as an ion implantation mask; and forming a surface of each of the semiconductor layers. Forming a gate silicon nitride film on the gate oxide film, forming a gate electrode material on the gate silicon nitride film, and etching the gate electrode material and the gate silicon nitride film. And ring, and forming a gate electrode using a photosensitive resin as an ion implantation mask, the source and drain formation region in the first semiconductor layer, N
Forming a high-concentration impurity layer of a mold type; using a photosensitive resin as an ion implantation mask, forming P and P regions in the source and drain formation regions of the second semiconductor layer.
Forming an N-type and P-type high-concentration impurity layer by heat treatment; forming an interlayer insulating film mainly composed of a silicon dioxide film on the entire surface of the semiconductor layer; Forming a plurality of contact holes in the interlayer insulating film by photo-etching; and, through the contact holes, the gate electrode, the source, and the source electrode of the N-channel MOS semiconductor device and the P-channel MOS semiconductor device. Forming a wiring connected to the drain and the drain, respectively.
【請求項11】 支持基板と絶縁膜と半導体層からなる
SOI基板の半導体層上に感光性樹脂を形成し、その感
光性樹脂をエッチングマスクに用いて前記半導体層をエ
ッチングして、Nチャネル型MOS半導体装置を形成す
る島状の第1の半導体層と、Pチャネル型MOS半導体
装置を形成する島状の第2の半導体層と、MONOS型
半導体装置を形成する島状の第3の半導体層とを形成す
る工程と、 その第1乃至第3の各半導体層を酸化雰囲気で酸化し
て、その各半導体層の表面にゲート酸化膜を形成する工
程と、 感光性樹脂をイオン注入マスクとして用い、前記第1の
半導体層と第3の半導体層の領域にP型のチャネル不純
物層を形成する工程と、 感光性樹脂をイオン注入マスクとして用い、前記第2の
半導体層の領域にN型のチャネル不純物層を形成する工
程と、 感光性樹脂をイオン注入マスクとして用い、前記第1の
半導体層および第3の半導体層の境界領域にP型の反転
防止不純物層を形成する工程と、 感光性樹脂をイオン注入マスクとして用い、前記第2の
半導体層の境界領域にN型の反転防止不純物層を形成す
る工程と、 前記半導体基板の全面にゲートシリコン窒化膜を形成す
る工程と、 そのゲートシリコン窒化膜の全面に第1のゲート電極材
料を形成し、ホトエッチングによりゲート電極を形成す
る工程と、 前記半導体基板の全面を酸化雰囲気中で酸化してメモリ
酸化膜を形成した後、アンモニア雰囲気中で熱処理し
て、メモリ酸化膜を窒化酸化膜とする工程と、 そのメモリ酸化膜上にメモリ窒化膜を形成し、そのメモ
リ窒化膜を酸化雰囲気中で酸化してトップ酸化膜を形成
し、そのトップ酸化膜上に第2のゲート電極材料を形成
する工程と、 ホトエッチングにより、前記第2のゲート電極材料とト
ップ酸化膜とメモリ窒化膜とメモリ酸化膜をエッチング
して、メモリゲート電極を形成する工程と、 感光性樹脂をイオン注入マスクとして用いて、前記第1
および第3の半導体層におけるソースおよびドレイン形
成領域に、N型の高濃度不純物層を形成する工程と、 感光性樹脂をイオン注入マスクとして用いて、前記第2
の半導体層におけるソースおよびドレイン形成領域に、
P型の高濃度不純物層を形成する工程と、 前記半導体層上の全面に二酸化シリコン膜を主体とする
層間絶縁膜を形成する工程と、 熱処理により前記N型およびP型の高濃度不純物層を活
性化する工程と、 前記層間絶縁膜にホトエッチングによって複数のコンタ
クトホールを形成する工程と、 そのコンタクトホールを介して、Nチャネル型MOS半
導体装置とPチャネル型MOS半導体装置、およびMO
NOS型半導体装置の各ゲート電極,ソース,およびド
レインにそれぞれ接続する配線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。
11. An N-channel type by forming a photosensitive resin on a semiconductor layer of an SOI substrate including a supporting substrate, an insulating film, and a semiconductor layer, and etching the semiconductor layer using the photosensitive resin as an etching mask. An island-shaped first semiconductor layer forming a MOS semiconductor device, an island-shaped second semiconductor layer forming a P-channel type MOS semiconductor device, and an island-shaped third semiconductor layer forming a MONOS type semiconductor device Forming a gate oxide film on a surface of each of the first to third semiconductor layers by oxidizing the first to third semiconductor layers in an oxidizing atmosphere; and using a photosensitive resin as an ion implantation mask. Forming a P-type channel impurity layer in a region of the first semiconductor layer and the third semiconductor layer; and using a photosensitive resin as an ion implantation mask, forming an N-type channel impurity region in a region of the second semiconductor layer. channel Forming an impurity layer, using a photosensitive resin as an ion implantation mask, forming a P-type inversion preventing impurity layer in a boundary region between the first semiconductor layer and the third semiconductor layer; Forming an N-type inversion-preventing impurity layer in a boundary region of the second semiconductor layer by using as an ion implantation mask; forming a gate silicon nitride film on the entire surface of the semiconductor substrate; Forming a first gate electrode material over the entire surface of the film and forming a gate electrode by photoetching; oxidizing the entire surface of the semiconductor substrate in an oxidizing atmosphere to form a memory oxide film; Heat-treating the memory oxide film into a nitrided oxide film, forming a memory nitride film on the memory oxide film, and oxidizing the memory nitride film in an oxidizing atmosphere to top Forming an oxide film, forming a second gate electrode material on the top oxide film, and etching the second gate electrode material, the top oxide film, the memory nitride film, and the memory oxide film by photoetching. Forming a memory gate electrode, and using the photosensitive resin as an ion implantation mask to form the first gate.
Forming an N-type high-concentration impurity layer in source and drain formation regions of the third semiconductor layer; and forming the second semiconductor layer using a photosensitive resin as an ion implantation mask.
In the source and drain formation regions in the semiconductor layer of
A step of forming a P-type high-concentration impurity layer, a step of forming an interlayer insulating film mainly composed of a silicon dioxide film over the entire surface of the semiconductor layer, and a step of heat-treating the N-type and P-type high-concentration impurity layers. Activating, forming a plurality of contact holes in the interlayer insulating film by photoetching, an N-channel MOS semiconductor device, a P-channel MOS semiconductor device, and an MO through the contact holes.
Forming a wiring connected to each of the gate electrode, source, and drain of the NOS type semiconductor device.
【請求項12】 支持基板と絶縁膜と半導体層からなる
SOI基板の半導体層上に感光性樹脂を形成し、感光性
樹脂をエッチングマスクに用いて半導体層をエッチング
して、Nチャネル型MOS半導体装置を形成する島状の
第1の半導体層と、Pチャネル型MOS半導体装置を形
成する第2の半導体層とを形成する工程と、 前記第1,第2の各半導体層を酸化雰囲気で酸化し、該
各半導体層の表面にゲート酸化膜を形成する工程と、 感光性樹脂をイオン注入マスクとして用い、前記第1の
半導体層の領域にP型のチャネル不純物層を形成する工
程と、 感光性樹脂をイオン注入マスクとして用い、前記第2の
半導体層の領域にN型のチャネル不純物層を形成する工
程と、 感光性樹脂をイオン注入マスクとして用い、前記第1の
半導体層の境界領域にP型の反転防止不純物層を形成す
る工程と、 感光性樹脂をイオン注入マスクとして用い、前記第2の
半導体層の境界領域にN型の反転防止不純物層を形成す
る工程と、 前記各半導体層の表面の前記ゲート酸化膜上にゲートシ
リコン窒化膜を形成する工程と、 ホトエッチングにより、前記第1の半導体層の領域の前
記ゲートシリコン窒化膜を残し、それ以外の領域の前記
ゲートシリコン窒化膜を除去する工程と、 前記半導体層の全面にゲート電極材料を形成する工程
と、 前記ゲート電極材料をエッチングしてゲート電極を形成
する工程と、 感光性樹脂をイオン注入マスクとして用いて、前記第1
の半導体層におけるソースおよびドレイン形成領域にN
型の高濃度不純物層を形成する工程と、 感光性樹脂をイオン注入マスクとして用いて、前記第2
の半導体層におけるソースおよびドレイン形成領域にP
型の高濃度不純物層を形成する工程と、 前記半導体層上の全面に二酸化シリコン膜を主体とする
層間絶縁膜を形成する工程と、 熱処理により前記N型およびP型の高濃度不純物層を活
性化する工程と、 前記層間絶縁膜にホトエッチングによって複数のコンタ
クトホールを形成する工程と、 そのコンタクトホールを介して、Nチャネル型MOS半
導体装置とPチャネル型MOS半導体装置の各ゲート電
極,ソース,およびドレインにそれぞれ接続する配線を
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。
12. An N-channel MOS semiconductor, wherein a photosensitive resin is formed on a semiconductor layer of an SOI substrate including a support substrate, an insulating film, and a semiconductor layer, and the semiconductor layer is etched using the photosensitive resin as an etching mask. Forming an island-shaped first semiconductor layer forming a device and a second semiconductor layer forming a P-channel MOS semiconductor device; and oxidizing the first and second semiconductor layers in an oxidizing atmosphere. Forming a gate oxide film on the surface of each semiconductor layer; forming a P-type channel impurity layer in a region of the first semiconductor layer using a photosensitive resin as an ion implantation mask; Forming an N-type channel impurity layer in a region of the second semiconductor layer using a photosensitive resin as an ion implantation mask; and forming a boundary between the first semiconductor layer using a photosensitive resin as an ion implantation mask. Forming a P-type anti-inversion impurity layer in the region; forming an N-type anti-inversion impurity layer in a boundary region of the second semiconductor layer using a photosensitive resin as an ion implantation mask; Forming a gate silicon nitride film on the gate oxide film on the surface of the semiconductor layer, and leaving the gate silicon nitride film in the region of the first semiconductor layer by photoetching, and leaving the gate silicon nitride film in the other region Removing the nitride film, forming a gate electrode material over the entire surface of the semiconductor layer, etching the gate electrode material to form a gate electrode, using a photosensitive resin as an ion implantation mask, The first
N in the source and drain formation regions in the semiconductor layer of
Forming a high-concentration impurity layer of a mold; and using the photosensitive resin as an ion implantation mask,
P in the source and drain formation regions in the semiconductor layer
Forming an N-type and P-type high-concentration impurity layer by heat treatment; forming an interlayer insulating film mainly composed of a silicon dioxide film over the entire surface of the semiconductor layer; Forming a plurality of contact holes in the interlayer insulating film by photo-etching; and, via the contact holes, the gate electrode, source, and source electrode of the N-channel MOS semiconductor device and the P-channel MOS semiconductor device. Forming a wiring connected to the drain and the drain, respectively.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2005276903A (en) * 2004-03-23 2005-10-06 Seiko Epson Corp Semiconductor device and manufacturing method thereof

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