專利名稱：半導(dǎo)體裝置的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置的制造方法，特別涉及具有柵絕緣膜等絕緣膜的半導(dǎo)體裝置的制造方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著ULSI(Ultra Large Scale Integrated circuit，超特大規(guī)模硅集成電路)電路的高密度化·高集成化，元件的尺寸也日趨微小，要使元件的尺寸更加微小，在縮小元件本身尺寸的同時，元件隔離區(qū)域的微小化也日趨重要。為此提出了種種縮小元件隔離區(qū)域的方法，特別是提出了STI法(ShallowTrench Isolation法，淺槽隔離法)以代替現(xiàn)有的選擇氧化法(LOCOS法；LocalOxidation of Silicon)。
還有，含MOS型晶體管的半導(dǎo)體裝置中，在半導(dǎo)體基板的元件隔離區(qū)域所包圍的元件集成區(qū)域的表面形成柵絕緣膜。這種柵絕緣膜一般采用硅氧化膜和氮化硅膜等，硅氧化膜是在氧化氛圍氣中對硅基板進行熱處理形成的，氮化硅膜是在含有氮原子的氧化氛圍氣中對硅基板進行熱處理形成的。這種情況下，以往的做法是在氧化速度較慢的約700℃～約850℃的溫度下進行熱處理形成柵絕緣膜，以便較準(zhǔn)確地控制膜厚度。例如，在特開2000-223488號公報中所揭示的，在850℃以下的溫度下通過氧化形成柵絕緣膜。
圖15～23是用于說明現(xiàn)有的含MOS型晶體管的半導(dǎo)體裝置的制造過程的剖面圖。圖24是表示現(xiàn)有MOS型晶體管的柵絕緣膜的形成條件的圖。以下，參照圖15～圖24說明現(xiàn)有的半導(dǎo)體裝置的制造過程。
首先，如圖15所示，在硅基板101上依次堆積由硅氧化膜構(gòu)成的襯底氧化膜102及氮化硅膜103，在襯底氧化膜102及氮化硅膜103上形成圖案后，以已形成圖案的襯底氧化膜102及氮化硅膜103為掩蔽層，腐蝕硅基板101上作為元件隔離區(qū)域的部分，形成槽(元件隔離槽)150。
接著，如圖16所示，在約1000℃～約1200℃的溫度下進行熱處理，在元件隔離槽150表面形成由硅氧化膜構(gòu)成的圓形襯底氧化膜104。
接著，如圖17所示，用高密度等離子CVD法堆積硅氧化膜105，填埋元件隔離槽150。然后用CMP(Chemical Mechanical Polishing，化學(xué)機械拋光)法，以氮化硅膜103為阻擋層，研磨·除去硅氧化膜105，實現(xiàn)圖18所示的平滑狀態(tài)。
接著，通過使用了磷酸的濕式腐蝕法除去氮化硅膜103后，采用使用了稀氟酸的濕式腐蝕法除去襯底氧化膜102，如圖19所示，露出硅基板101的活性區(qū)域(元件集成區(qū)域)。還有，用濕式腐蝕法除去襯底氧化膜102時，在硅氧化膜105的上面及側(cè)面也有一定程度的腐蝕，這樣就在元件隔離槽150的內(nèi)部形成了元件隔離區(qū)域，在該元件隔離區(qū)域埋入了由硅氧化膜105構(gòu)成的元件隔離絕緣膜。
接著，如圖20所示，在露出的元件集成區(qū)域的表面，用熱氧化法形成由硅氧化膜構(gòu)成的保護性氧化膜106。從硅基板101的上方，通過保護性氧化膜106分別離子注入n型雜質(zhì)111和p型雜質(zhì)112形成n型阱111和p型阱112。然后，用稀氟酸除去保護性氧化膜6，如圖7所示露出硅基板101的元件集成區(qū)域。
接著，如圖22所示，用熱氧化法以約750℃的溫度，在硅基板101的露出的元件集成區(qū)域的表面，由硅氧化膜形成柵絕緣膜107。具體的過程如圖24所示，在氮氛圍氣下進行升溫和降溫的同時，在約750℃的溫度條件下，在含氧氣和氫氣各約50vol％的濕氧化氛圍氣中進行熱處理，由硅氧化膜形成柵絕緣膜107。
最后，如圖23所示，在硅氧化膜105上由多硅形成柵電極108，并使之與柵絕緣膜107的上面接觸。接著以柵電極108為掩蔽層，離子注入雜質(zhì)，在n型阱111和p型阱112分別形成源區(qū)(無圖示)及漏區(qū)(無圖示)。為覆蓋全部表面，形成由硅氧化膜或氮化硅膜構(gòu)成的層間絕緣膜109后，在層間絕緣膜109所覆蓋的區(qū)域形成接觸孔109a，接著形成由鋁合金構(gòu)成的電極110，使其通過109a分別和源區(qū)、漏區(qū)及柵電極108通電連接，這樣就制得了現(xiàn)有的含MOS型晶體管的半導(dǎo)體裝置。
上述現(xiàn)有半導(dǎo)體裝置的制造方法中，在圖16所示的由硅氧化膜構(gòu)成的圓形襯底氧化膜104的形成工序中，在圓形襯底氧化膜104和硅基板101的界面，由于氧原子進入到硅原子間，產(chǎn)生體積膨脹，因此在硅基板101和圓形襯底氧化膜104的界面上會產(chǎn)生源于體積膨脹的內(nèi)部應(yīng)力，特別是在元件隔離槽150的上部彎角處150a，因存在起耐氧化掩蔽層作用的氮化硅膜103，所以阻礙了向上的體積膨脹，由此會產(chǎn)生很強的應(yīng)力。按照現(xiàn)有方法，在后面的柵絕緣膜107的形成工序(參照圖22)中形成柵絕緣膜107，覆蓋殘存較強應(yīng)力的元件隔離槽150的上部彎角處150a。現(xiàn)有的制造方法中，形成由硅氧化膜構(gòu)成的柵絕緣膜107的溫度約為750℃(約750℃～約850℃)，較低，因此在形成柵絕緣膜107時，難以釋放元件隔離槽150的上部彎角處150a的較強的應(yīng)力，由此會產(chǎn)生一些問題，即為覆蓋殘存較強應(yīng)力的元件隔離槽150的上部彎角處150a而形成的柵絕緣膜107的可靠性下降，特別是作為評價柵絕緣膜可靠性的標(biāo)準(zhǔn)的經(jīng)時絕緣膜破壞(TDDB)特性會劣化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標(biāo)之一是提供一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，這種半導(dǎo)體裝置的制造方法可以提高柵絕緣膜等絕緣膜的可靠性或者可以抑制可靠性的下降。
為達到上述目標(biāo)，本發(fā)明1的半導(dǎo)體制造方法是具有利用熱處理在半導(dǎo)體層的主表面上形成柵絕緣膜的工序的方法，形成柵絕緣膜的工序包括在含氧化性氣體的氛圍氣中，以能使柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以上的溫度進行熱處理，在半導(dǎo)體層的主表面上形成柵絕緣膜的工序。本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體層是一個廣義的概念，不僅僅是普通的半導(dǎo)體層，也包括半導(dǎo)體基板。
本發(fā)明1的半導(dǎo)體制造方法中，如上所述通過在含氧化性氣體的氛圍氣中，以能使柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以上的溫度進行熱處理，在半導(dǎo)體層的主表面上形成柵絕緣膜，使柵絕緣膜成為粘彈性體。這樣就能夠使柵絕緣膜發(fā)生粘性流動，釋放在形成元件隔離區(qū)域時產(chǎn)生的內(nèi)部應(yīng)力。由此，能夠緩和形成元件隔離區(qū)域時產(chǎn)生的內(nèi)部應(yīng)力，從而提高柵絕緣膜的可靠性。
在上述本發(fā)明1的半導(dǎo)體制造方法中，形成柵絕緣膜的工序最好分第1次熱處理工序和第2次熱處理工序，第1次熱處理工序是在含氧化性氣體的氛圍氣中，以能使柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以下的溫度對半導(dǎo)體層的主表面進行熱處理；第2次熱處理工序是在完成第1次熱處理工序后，在含氧化性氣體的氛圍氣中，以能使柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以上的溫度再進行熱處理。如果采用這樣的工藝，由于在高溫下的第2次熱處理時，經(jīng)低溫下的第1次熱處理已預(yù)先形成了柵絕緣膜的一部分，因此在高溫下的第2次熱處理時，能夠抑制阱(溝槽區(qū)域)的雜質(zhì)從半導(dǎo)體基板的露出表面向外部擴散，由此能夠抑制阱(溝槽區(qū)域)的雜質(zhì)向外擴散使雜質(zhì)濃度不均一所造成的每個器件閾值電壓分散等缺陷，從而能夠得到穩(wěn)定的元件特性。而且，在以氧化速度較慢的低溫下進行第1次熱處理而形成柵絕緣膜的一部分的情況，與在能使柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以上的氧化速度較快的高溫下形成全部柵絕緣膜的情況相比，可以提高膜厚度的控制性。還有，在能使柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以下的溫度進行第1次熱處理后，再在能夠使柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以上的溫度進行第2次熱處理，能夠防止一次升溫到能夠使柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以上的溫度進行第2次熱處理時容易產(chǎn)生的晶片周邊部分的滑動位移。
在上述本發(fā)明1的半導(dǎo)體制造方法中，最好在形成柵絕緣膜之前還具有在半導(dǎo)體層的主表面形成元件隔離槽的工序、氧化元件隔離槽的表面形成氧化膜的工序、以及形成絕緣物填埋已形成氧化膜的元件隔離槽的工序。形成柵絕緣膜的工序包括在元件隔離槽的上部彎角處附近露出的半導(dǎo)體層的主表面上形成柵絕緣膜的工序。采用這種工藝，能夠通過柵絕緣膜的粘性流動，緩和在元件隔離槽的表面形成氧化膜時產(chǎn)生于元件隔離槽上部彎角處的應(yīng)力。
上述本發(fā)明1的半導(dǎo)體制造方法中，能使柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以上的溫度約為1000℃以上，如果在1000℃以上的溫度形成柵絕緣膜，則易于使柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動。
本發(fā)明2的半導(dǎo)體制造方法是具有利用熱處理在半導(dǎo)體層的主表面上形成柵絕緣膜的工序的方法，形成柵絕緣膜的工序包括第1次熱處理工序和第2次熱處理工序，第1次熱處理工序是在含氧化性氣體的氛圍氣中，以能使柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以下的溫度，對半導(dǎo)體層的主表面進行熱處理；第2次熱處理工序是在完成第1次熱處理工序后，在含氧化性氣體的氛圍氣中，以能使柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以上的溫度再進行熱處理。
如上所述，本發(fā)明2的半導(dǎo)體制造方法中，在能使柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以下的溫度進行第1次熱處理后，在能夠使柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以上的溫度進行第2次熱處理，由于在高溫下的第2次熱處理時，經(jīng)低溫下的第1次熱處理已預(yù)先形成了柵絕緣膜的一部分，因此在高溫下的第2次熱處理時能夠抑制阱(溝槽區(qū)域)的雜質(zhì)從半導(dǎo)體基板的露出表面向外部擴散，由此能夠抑制阱(溝槽區(qū)域)的雜質(zhì)向外擴散使雜質(zhì)濃度不均一所造成的每個器件閾值電壓分散等缺陷，從而能夠得到穩(wěn)定的元件特性。而且，在以氧化速度較慢的低溫下進行第1次熱處理形成柵絕緣膜的一部分的情況，與在能使柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以上的氧化速度較快的高溫形成全部柵絕緣膜的情況相比，可以提高膜厚度的控制性。還有，在能使柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以下的溫度進行第1次熱處理后，再在能使柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以上的溫度進行第2次熱處理，能夠防止一次升溫到能使柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以上的溫度進行第2次熱處理時產(chǎn)生的晶片周邊部分的滑動位移。
還有，在本發(fā)明2的半導(dǎo)體制造方法中，如上所述通過在含氧化性氣體的氛圍氣中，以能使柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以上的溫度進行第2次熱處理，使柵絕緣膜成為粘彈性體，這樣就能夠使柵絕緣膜發(fā)生粘性流動，以釋放在形成元件分離區(qū)域時產(chǎn)生的內(nèi)部應(yīng)力。由此，能夠緩和形成元件分離區(qū)域時產(chǎn)生的內(nèi)部應(yīng)力，從而提高柵絕緣膜的可靠性。
在上述本發(fā)明2的半導(dǎo)體制造方法中，形成柵絕緣膜的工序還可以包括經(jīng)第1次熱處理形成厚度小于柵絕緣膜一半厚度的膜1后，再經(jīng)第2次熱處理形成厚度大于柵絕緣膜一半厚度的膜2的工序。采用這種工藝，能使在柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以上的溫度下的第2次熱處理的時間延長，能夠增大粘性流動所起的緩和應(yīng)力的效果。
在上述本發(fā)明2的半導(dǎo)體制造方法中，形成柵絕緣膜的工序還可以包括經(jīng)第1次熱處理形成厚度大于柵絕緣膜一半厚度的膜3后，再經(jīng)第2次熱處理形成厚度小于柵絕緣膜一半厚度的膜4的工序。采用這種工藝，能使在氧化速度較快的溫度下的第2次熱處理的時間縮短，能夠提高柵絕緣膜的膜厚的控制性。還有，能夠縮短高溫下的第2次熱處理的時間，從而進一步抑制雜質(zhì)的向外擴散。
在上述本發(fā)明2的半導(dǎo)體制造方法中，最好在形成柵絕緣膜之前還具有使半導(dǎo)體層的表面露出的工序。通過在真空中進行使半導(dǎo)體層的表面露出的工序及形成柵絕緣膜的工序，可形成厚度在2.5nm以下的柵絕緣膜。采用這種工藝，在半導(dǎo)體表面露出后至形成柵絕緣膜前，能夠防止在半導(dǎo)體層的表面形成自然氧化膜，從而容易形成厚度在2.5nm以下的柵絕緣膜。
在上述本發(fā)明2的半導(dǎo)體制造方法中，在形成柵絕緣膜之前最好還具有在半導(dǎo)體層的主表面形成元件隔離槽的工序、氧化元件隔離槽的表面形成氧化膜的工序、以及形成絕緣物填埋已形成氧化膜的元件隔離槽的工序。形成柵絕緣膜的工序包括在元件隔離槽上部彎角處附近露出的半導(dǎo)體層的主表面上形成柵絕緣膜的工序。采用這種工藝，易于通過柵絕緣膜的粘性流動，緩和在元件隔離槽的表面形成氧化膜時產(chǎn)生于元件隔離槽上部彎角處的應(yīng)力。
在上述本發(fā)明2的半導(dǎo)體制造方法中，最好還具備第1次熱處理后，在非氧化性氛圍氣下從第1次熱處理的能使柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以下的溫度分階段地升溫至進行第2次熱處理的能使柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以上的溫度的工序。采用這種工藝，能夠防止一次升溫到能使柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以上的溫度進行第2次熱處理時產(chǎn)生的晶片周邊部分的滑動位移。
在上述本發(fā)明2的半導(dǎo)體制造方法中，第2次熱處理中的氧化性氣體的含有率最好比第1次熱處理中的氧化性氣體的含有率小。采用這種方式，能夠減緩容易加快氧化速度的高溫下的第2次熱處理的氧化速度，從而可以進一步提高柵絕緣膜的膜厚控制性。
在上述本發(fā)明2的半導(dǎo)體制造方法中，第1次熱處理工序中最好包括在含氧化性氣體的氛圍氣中，在能使柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以下的溫度范圍內(nèi)，邊升溫邊通過第1次熱處理進行氧化的工序。采用這種工藝，能夠同時進行升溫工序和通過第1次熱處理進行的氧化工序，從而縮短氧化過程的時間。
在上述本發(fā)明2的半導(dǎo)體制造方法中，第2次熱處理工序最好包括在含氧化性氣體的氛圍氣中，在能使柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以上的溫度范圍內(nèi)，邊升溫邊通過第2次熱處理進行氧化的工序。采用這種工藝，能夠同時進行升溫工序和通過第2次熱處理進行的氧化工序，從而縮短氧化過程的時間。還有，如果組合權(quán)利要求項9和權(quán)利要求項10，就可以同時進行升溫工序和通過第1及第2次熱處理進行的氧化工序，從而進一步縮短氧化過程的時間。
在上述本發(fā)明2的半導(dǎo)體制造方法中，第1次熱處理工序最好包括在含氧化性氣體的氛圍氣中，在能使柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以下的溫度范圍內(nèi)，邊升溫邊通過第1次熱處理進行氧化的工序。第2次熱處理工序最好包括在含氧化性氣體的氛圍氣中，在能使柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以上的溫度范圍內(nèi)，邊升溫邊通過第2次熱處理進行氧化的工序。采用這種工藝，能夠同時進行升溫工序和通過第1及第2次熱處理進行的氧化工序，從而縮短氧化過程的時間。
在上述本發(fā)明2的半導(dǎo)體制造方法中，能夠使柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以上的溫度最好是約1000℃以上，如果在1000℃以上的溫度形成柵絕緣膜，則容易使柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動。
本發(fā)明3的半導(dǎo)體制造方法是具有利用熱處理在半導(dǎo)體層的主表面上形成絕緣膜的工序的方法。形成絕緣膜的工序包括第1次熱處理工序和第2次熱處理工序，第1次熱處理工序是在含氧化性氣體的氛圍氣中，以能使絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以下的溫度，對半導(dǎo)體層的主表面進行熱處理；第2次熱處理工序是在完成第1次熱處理工序后，在含氧化性氣體的氛圍氣中，以能使絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以上的溫度進行熱處理。
在本發(fā)明3的半導(dǎo)體制造方法中，如上所述在能使絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以下的溫度進行第1次熱處理后，再在能使絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以上的溫度進行第2次熱處理，這樣在高溫下的第2次熱處理時，經(jīng)低溫下的第1次熱處理已預(yù)先形成了絕緣膜的一部分，因此在高溫下的第2次熱處理時，能夠在元件隔離槽上部彎角處露出的結(jié)構(gòu)中防止露出的元件隔離槽的上部彎角處的表面呈凹凸?fàn)?。即，如果在基板表面露出的狀態(tài)下或形成了1nm以下的自然氧化膜的狀態(tài)下，在氧稀少的氛圍氣中升溫到高溫，則表面會呈凹凸?fàn)?。本發(fā)明中，在低溫下的第1次熱處理已預(yù)先形成了絕緣膜的一部分，所以能夠抑制元件隔離槽上部彎角處的表面呈凹凸?fàn)?，由此可以抑制由上部彎角處的表面的凹凸形狀造成在上部彎角處的表面形成的絕緣膜的可靠性降低等缺陷。而且，再經(jīng)過在能使絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以上的溫度進行的第2次熱處理，就能夠在具有元件隔離槽的結(jié)構(gòu)中，通過粘性流動緩和產(chǎn)生于元件隔離槽的上部彎角處附近的應(yīng)力。由此能夠抑制應(yīng)力引起的絕緣膜的可靠性的降低。
本發(fā)明3中，在氧化速度較慢的低溫下進行第1次熱處理形成絕緣膜的一部分的情況，與在能使絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以上的氧化速度較快的高溫下形成全部的絕緣膜相比，能夠提高膜厚控制性。而且，在能使絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以下的溫度進行第1次熱處理后，再在能夠使絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以上的溫度進行第2次熱處理，能夠防止一次升溫到能使絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以上的溫度進行第2次熱處理時產(chǎn)生的晶片周邊部分的滑動位移。
在本發(fā)明3的半導(dǎo)體制造方法中，在形成絕緣膜之前最好還具備在半導(dǎo)體層的主表面形成元件隔離槽的工序。形成絕緣膜的工序包括在元件隔離槽的上部彎角處附近露出的半導(dǎo)體層的主表面上形成絕緣膜的工序。采用這種工藝，易于通過絕緣膜的粘性流動緩和在元件隔離槽的上部彎角處附近產(chǎn)生的應(yīng)力。
在本發(fā)明3的半導(dǎo)體制造方法中，形成絕緣膜的工序還可以包括經(jīng)第1次熱處理形成厚度不到絕緣膜一半厚度的膜1后，再經(jīng)第2次熱處理形成厚度大于絕緣膜一半厚度的膜2的工序。采用這種工藝，能使在絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以上的溫度下的第2次熱處理的時間延長，能夠增大粘性流動所起的緩和應(yīng)力的效果。
在本發(fā)明3的半導(dǎo)體制造方法中，形成絕緣膜的工序還可以包括經(jīng)第1次熱處理形成厚度大于絕緣膜一半厚度的膜3后，再經(jīng)第2次熱處理形成厚度小于絕緣膜一半厚度的膜4的工序。采用這種工藝，能使在氧化速度較快的溫度下的第2次熱處理的時間縮短，能夠提高絕緣膜的膜厚控制性。
在本發(fā)明3的半導(dǎo)體制造方法中，在形成絕緣膜之前最好還具備使半導(dǎo)體層表面露出的工序。通過在真空中進行使半導(dǎo)體層的表面露出的工序及形成絕緣膜的工序，可形成厚度在2.5nm以下的絕緣膜。采用這種工藝，在半導(dǎo)體層的表面露出后至形成絕緣膜前，能夠防止在半導(dǎo)體層的表面層形成自然氧化膜，由此易于形成厚度在2.5nm以下的絕緣膜。
在本發(fā)明3的半導(dǎo)體制造方法中，最好還具有第1次熱處理后，在非氧化性氛圍氣下從第1次熱處理的能使絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以下的溫度分階段地升溫至進行第2次熱處理的能使絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以上的溫度的工序。采用這種工藝，能夠更加有效地防止一次升溫到能使絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以上的溫度進行第2次熱處理時產(chǎn)生的晶片周邊部分的滑動位移。
在本發(fā)明3的半導(dǎo)體制造方法中，第2次熱處理中的氧化性氣體的含有率最好比第1次熱處理中的氧化性氣體的含有率小。采用這種工藝，能夠減緩容易加快氧化速度的高溫下的第2次熱處理的氧化速度，從而可以進一步提高絕緣膜的膜厚控制性。
在本發(fā)明3的半導(dǎo)體制造方法中，第1次熱處理工序最好包括在含氧化性氣體的氛圍氣中，在能使絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以下的溫度范圍內(nèi)，邊升溫邊通過第1次熱處理進行氧化的工序。采用這種工藝，能夠同時進行升溫工序和通過第1次熱處理進行的氧化工序，從而縮短氧化過程的時間。
在本發(fā)明3的半導(dǎo)體制造方法中，第2次熱處理工序最好包括在含氧化性氣體的氛圍氣中，在能使絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以上的溫度范圍內(nèi)，邊升溫邊通過第2次熱處理進行氧化的工序。采用這種工藝，能夠同時進行升溫工序和通過第2次熱處理進行的氧化工序，從而縮短氧化過程的時間。
在本發(fā)明3的半導(dǎo)體制造方法中，最好是第1次熱處理工序包括在含氧化性氣體的氛圍氣中，在能使絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以下的溫度范圍內(nèi)，邊升溫邊通過第1次熱處理進行氧化的工序；第2次熱處理工序包括在含氧化性氣體的氛圍氣中，在能使絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以上的溫度范圍內(nèi)，邊升溫邊通過第2次熱處理進行氧化的工序。采用這種工藝，能夠同時進行升溫工序和通過第1及第2次熱處理進行的氧化工序，從而縮短氧化過程的時間。


圖1～圖9是說明本發(fā)明實施方式1的含MOS型晶體管的半導(dǎo)體裝置的制造過程的剖面圖。
圖10是表示實施方式1的MOS型晶體管的柵絕緣膜的形成條件的時序圖。
圖11是表示實施方式2的MOS型晶體管的柵絕緣膜的形成條件的時序圖。
圖12是表示實施方式3的MOS型晶體管的柵絕緣膜的形成條件的時序圖。
圖13是表示實施方式4的MOS型晶體管的柵絕緣膜的形成條件的時序圖。
圖14是表示實施方式4的變形例的MOS型晶體管的柵絕緣膜的形成條件的時序圖。
圖15～23是說明現(xiàn)有的含MOS型晶體管的半導(dǎo)體裝置的制造過程的剖面圖。
圖24是表示現(xiàn)有的MOS型晶體管的柵絕緣膜的形成條件的時序圖。
具體實施例方式
以下，根據(jù)

本發(fā)明的具體實施方式
。
(實施方式1)參照圖1～圖10，說明實施方式1的半導(dǎo)體裝置的制造過程。
首先如圖1所示，用熱氧化法在硅基板1上形成厚約10nm的硅氧化膜2后，再用CVD法形成厚約150nm的氮化硅膜3。在硅氧化膜2及氮化硅膜3形成圖案后，以已形成圖案的硅氧化膜2及氮化硅膜3為掩蔽層，干法腐蝕厚約300nm厚的硅基板1的作為元件隔離區(qū)域的部分，形成元件隔離槽50。硅基板1是本發(fā)明的半導(dǎo)體層的一個實例。
接著如圖2所示，在約1000℃～約1200℃的溫度進行熱處理，在元件隔離槽50的表面形成厚約20nm的硅氧化膜構(gòu)成的圓形襯底氧化膜4。這種情況與現(xiàn)有技術(shù)一樣，在元件隔離槽50的上部彎角處50a附近，由于氧化引起的體積膨脹和起耐氧化掩蔽層作用的氮化硅膜3的存在，會產(chǎn)生較強的應(yīng)力。
接著如圖3所示，用高密度等離子CVD法堆積厚約600nm的硅氧化膜5以填埋元件隔離槽50。然后用CMP法，以氮化硅膜為阻擋層，研磨·除去硅氧化膜5，形成圖4所示的平滑狀態(tài)。
接著，采用使用了磷酸的濕式腐蝕法除去氮化硅膜3后，再采用使用了稀氟酸的濕式腐蝕法除去硅氧化膜2，如圖5所示，露出了硅基板1的活性區(qū)域(元件集成區(qū)域)。還有，用濕式腐蝕法除去硅氧化膜2時，在硅氧化膜5的上面及側(cè)面也有一定程度的腐蝕，由此，在元件隔離槽50的內(nèi)部形成元件隔離區(qū)域，并在該元件隔離區(qū)域50內(nèi)部埋入了由硅氧化膜構(gòu)成的元件分離絕緣膜。
接著，如圖6所示，在含約10vol％氧氣的約800℃的濕氧化氛圍氣中，在露出的元件集成區(qū)域的表面用熱氧化法進行熱處理，形成由硅氧化膜構(gòu)成的保護性氧化膜6。從硅基板1的上方，通過保護性氧化膜6分別離子注入n型雜質(zhì)和p型雜質(zhì)，形成n型阱11和p型阱12。然后用稀氟酸除去保護性氧化膜6，如圖7所示露出硅基板1的元件集成區(qū)域。
之后，在實施方式1中如圖8所示，用熱氧化法，在約1000℃的高溫條件下，在硅基板1上露出的元件集成區(qū)域的表面，形成由硅氧化膜構(gòu)成的柵絕緣膜7。具體的過程是，如圖10所示，在作為非氧化性氛圍氣的氮氛圍氣下，進行升溫和降溫工序，同時以約1000℃的高溫，在含約10vol％氧氣、約10vol％氫氣和約80vol％氮氣的濕氧化氛圍氣中進行熱處理，形成厚約7nm的由硅氧化膜構(gòu)成的柵絕緣膜7。這樣，在約1000℃的高溫形成柵絕緣膜7，柵絕緣膜7就成為可粘性流動的粘彈性體，柵絕緣膜7是本發(fā)明所涉及的柵絕緣膜的一個實例。
最后，如圖9所示，在硅氧化膜5上形成由多硅構(gòu)成的柵電極8，并使之與柵絕緣膜7的上面接觸，接著以柵電極8為掩蔽層，離子注入雜質(zhì)，在n型阱11和p型阱12分別形成源區(qū)(無圖示)及漏區(qū)(無圖示)。為覆蓋全部表面，形成由硅氧化膜或氮化硅膜構(gòu)成的層間絕緣膜9后，在層間絕緣膜9所覆蓋的區(qū)域形成接觸孔9a，接著形成由鋁合金構(gòu)成的電極10，使其通過該接觸孔9a，分別和源區(qū)、漏區(qū)及柵電極8在電氣上連通，這樣就制得了實施方式1的含MOS型晶體管的半導(dǎo)體裝置。
在實施方式1中，如上所述在含氧化性氣體(O2)的氛圍氣中，在能使柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以上的溫度(約1000℃)進行熱處理，形成柵絕緣膜7，使柵絕緣膜7成為粘彈性體，因此可以使柵絕緣膜7粘性流動(移動)，以釋放在形成圓形襯底氧化膜4時產(chǎn)生在元件隔離槽50的上部彎角處50a附近區(qū)域的較強的應(yīng)力，從而提高為覆蓋上部彎角處50a而形成的柵絕緣膜7的可靠性，特別是能夠抑制作為評價柵絕緣膜可靠性的標(biāo)準(zhǔn)的經(jīng)時絕緣膜破壞(TDDB)特性的劣化。
(實施方式2)實施方式2與上述實施方式1不同，參照圖11說明在含氧化性氣體的氛圍氣中以能使柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以下的溫度進行第1次熱處理后，再在含氧化性氣體的氛圍氣中以能使柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以上的溫度進行第2次熱處理的例子，實施方式2的其他制造過程與實施方式1相同。
即在實施方式2中，采用與圖1～圖7所示的實施方式1相同的流程，形成圖7所示的結(jié)構(gòu)。接著，在實施方式2中，在圖11所示的條件下，進行圖8所示的實施方式1的柵絕緣膜7的形成工序，具體的過程是，如圖11所示，首先在作為非氧化性氛圍氣的氮氛圍氣下升溫至能使柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以下的溫度(約750℃)，在約750℃的溫度下，在含約50vol％氧氣和約50vol％氫氣的濕氧化氛圍氣中進行較低溫度下的第1次熱處理，形成厚約4nm的由硅氧化膜構(gòu)成的柵絕緣膜的一部分。然后，在作為非氧化性氛圍氣的氮氛圍氣下升溫至能使柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以上的溫度(約1000℃)，在約1000℃的溫度下，在含約10vol％氧氣、約10vol％氫氣和約80vol％氮氣的濕氧化氛圍氣中進行高溫下的第2次熱處理，形成厚約3nm的由硅氧化膜構(gòu)成的柵絕緣膜的剩余部分，由此在元件集成區(qū)域形成總厚度約7nm的由硅氧化膜構(gòu)成的實施方式2的柵絕緣膜。該實施方式2的柵絕緣膜是本發(fā)明所涉及的柵絕緣膜及絕緣膜的一個實例。
接著，用與圖9所示的實施方式1相同的流程，制得實施方式2的含MOS型晶體管的半導(dǎo)體裝置。
這里，如果在約1000℃以上的溫度形成柵絕緣膜，阱的雜質(zhì)會從硅基板1上露出的表面向外部擴散，使阱(溝槽區(qū)域)的雜質(zhì)濃度不均一。在實施方式2中，如上所述，通過在能使柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以下的溫度(約750℃)進行第1次熱處理后，再在能夠使柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以上的溫度(約1000℃)進行第2次熱處理，在高溫下的第2次熱處理時，經(jīng)低溫下的第1次熱處理已預(yù)先形成了柵絕緣膜的一部分，因此在高溫下的第2次熱處理時能夠抑制阱(溝槽區(qū)域)的雜質(zhì)從半導(dǎo)體基板上露出的表面向外部擴散，由此能夠抑制阱(溝槽區(qū)域)的雜質(zhì)向外擴散使雜質(zhì)濃度不均一所產(chǎn)生的每個器件閾值電壓分散的缺陷。
在實施方式2中，如上所述，通過在能使柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以下的溫度(約750℃)進行第1次熱處理后，再在能使柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以上的溫度(約1000℃)進行第2次熱處理，在高溫下的第2次熱處理時，經(jīng)低溫下的第1次熱處理已預(yù)先形成了柵絕緣膜的一部分，因此在高溫下的第2次熱處理時能夠抑制元件隔離槽50上部彎角處露出的表面呈凹凸?fàn)?。即，如果在基板表面露出的狀態(tài)下或形成了1nm以下的自然氧化膜的狀態(tài)下，在氧氣稀少的氛圍氣中升溫到高溫，則表面會呈凹凸?fàn)?。在實施方?中，由于在低溫下的第1次熱處理已預(yù)先形成了柵絕緣膜的一部分，所以能夠抑制元件隔離槽50的上部彎角處露出的表面呈凹凸?fàn)睢Ｓ纱四軌蛞种粕喜繌澖翘幈砻娴陌纪剐螤钤斐傻脑谏喜繌澖翘幍谋砻嫘纬傻慕^緣膜的可靠性差等缺陷。
在實施方式2中，如上所述，以氧化速度較慢的低溫(約750℃)下的第1次熱處理形成柵絕緣膜的一部分的情況，與利用氧化速度較快的高溫(約1000℃)下的熱處理一次形成全部柵絕緣膜的實施方式1相比，可以提高膜厚度的控制性。
在實施方式2中，如上所述，在能使柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以下的溫度(約750℃)進行第1次熱處理后，再在能使柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以上的溫度(約1000℃)進行第2次熱處理，能夠防止一次就升溫至能使柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以上的溫度(約1000℃)進行熱處理時容易產(chǎn)生的在晶片周邊部的滑動位移。
在實施方式2中，如上所述，在含氧化性氣體的氛圍氣中以能夠使柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以上的溫度(約1000℃)進行第2次熱處理，因此和實施方式1一樣，柵絕緣膜為粘彈性體，這樣就可以使柵絕緣膜粘性流動(移動)，以釋放在形成圓形襯底氧化膜4時產(chǎn)生在元件隔離槽的上部彎角處的較強的應(yīng)力，從而能夠提高為覆蓋上部彎角處所形成的柵絕緣膜的TDDB特性等可靠性。
在實施方式2中，如上所述，經(jīng)第1次熱處理形成厚度大于柵絕緣膜總厚度(約7nm)的一半約4nm的硅氧化膜后，再經(jīng)第2次熱處理形成厚度小于柵絕緣膜總厚度(約7nm)的一半約3nm的硅氧化膜。這樣可使在氧化速度較快的溫度下的第2次熱處理的時間縮短，提高柵絕緣膜的膜厚控制性。還有，由于能夠縮短高溫下的第2次熱處理的時間，所以能夠進一步抑制雜質(zhì)的向外擴散。
在實施方式2中，如上所述，由于在第2次熱處理中的氧化性氣體(O2)的含有率(10vol％)比在第1次熱處理中的氧化性氣體(O2)的含有率(50vol％)小，所以能夠減緩容易加快氧化速度的高溫下的第2次熱處理的氧化速度，從而可以進一步提高柵絕緣膜的膜厚控制性。
(實施方式3)參照圖12，說明在含氧化性氣體的氛圍氣中以能使柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以下的溫度進行第1次熱處理后，分階段地升溫，然后在含氧化性氣體的氛圍氣中以能使柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以上的溫度進行第2次熱處理的例子，實施方式3的其他制造過程與實施方式1相同。
即，在實施方式3中，采用與圖1～圖7所示的實施方式1相同的流程，形成圖7所示的結(jié)構(gòu)。然后，在實施方式3，在圖12所示的條件下，進行圖8所示的實施方式1的柵絕緣膜7的形成工序，具體的過程是，如圖12所示，首先在氮氛圍氣下升溫至能使柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以下的溫度(約750℃)。
然后，在約750℃的溫度下，在含約50vol％氧氣和約50vol％氫氣的濕氧化氛圍氣中進行較低溫度下的第1次熱處理，形成厚約4nm的由硅氧化膜構(gòu)成的柵絕緣膜的一部分，然后在作為非氧化性氛圍氣的氮氛圍氣下分3個階段升溫至能使柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以上的溫度(約1000℃)。在約1000℃的溫度下，在含約10vol％氧氣、約10vol％氫氣和約80vol％氮氣的濕氧化氛圍氣中進行高溫下的第2次熱處理，形成厚約3nm的由硅氧化膜構(gòu)成的柵絕緣膜的剩余部分，由此在元件集成區(qū)域形成總厚度約7nm的由硅氧化膜構(gòu)成的實施方式3的柵絕緣膜。該實施方式3的柵絕緣膜是本發(fā)明所涉及的柵絕緣膜及絕緣膜的一個實例。
在實施方式3中，如上所述，由于在作為非氧化性氛圍氣的氮氛圍氣下從第1次熱處理的能使柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以下的溫度(約750℃)分階段地升溫至進行第2次熱處理的能夠使柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以上的溫度(約1000℃)，所以可以更加有效地防止一次就升溫至能夠使柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以上的溫度(約1000℃)進行熱處理時所容易產(chǎn)生的在晶片周邊部的滑動位移。
實施方式3的其他的效果與上述實施方式2相同。
(實施方式4)在實施方式4中，參照圖13說明在含氧化性氣體的氛圍氣中邊升溫邊以能使柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以下的溫度進行第1次熱處理后，再在含氧化性氣體的氛圍氣中以能夠使柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以上的溫度進行第2次熱處理的例子，實施方式4的其他制造過程與實施方式1相同。
即在實施方式4中，采用與圖1～圖7所示的實施方式1相同的流程，形成圖7所示的結(jié)構(gòu)，在實施方式4，在圖13所示的條件下，進行圖8所示的實施方式1的柵絕緣膜7的形成工序。具體的過程是，如圖13所示，首先在氮氛圍氣下升溫至能夠使柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以下的溫度(約600℃)。
然后，在實施方式4中，一邊將溫度從600℃升至800℃，一邊在含約50vol％氧氣和約50vol％氫氣的濕氧化氛圍氣中進行較低溫度下的第1次熱處理，形成厚約4nm的由硅氧化膜構(gòu)成的柵絕緣膜的一部分。然后，在作為非氧化性氛圍氣的氮氛圍氣下升溫至能使柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以上的溫度(約1000℃)。接著，在約1000℃的溫度下，在含約10vol％氧氣、約10vol％氫氣和約80vol％氮氣的濕氧化氛圍氣中進行高溫下的第2次熱處理，形成厚約3nm的由硅氧化膜構(gòu)成的柵絕緣膜的剩余部分，由此在元件集成區(qū)域形成總厚度約7nm的由硅氧化膜構(gòu)成的實施方式4的柵絕緣膜。該實施方式4的柵絕緣膜是本發(fā)明所涉及的柵絕緣膜及絕緣膜的一個實例。
接著，采用與圖9所示的實施方式1相同的流程，制得實施方式4的含MOS型晶體管的半導(dǎo)體裝置。
在實施方式4中，如上所述，由于在能使柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以下的溫度范圍內(nèi)，一邊將溫度從600℃升至800℃，一邊進行第1次熱處理的氧化過程，所以能夠同時進行升溫工序和第1次熱處理的氧化工序，這樣與上述實施方式2、實施方式3相比，可以縮短氧化過程的時間。
實施方式4的其他的效果與上述實施方式2相同。
此外，本文揭示的實施方式可以認(rèn)為在所有點上都是示例，而不是一種限制。本發(fā)明的范圍不是上述實施方式中所作的說明，而是包含權(quán)利要求書所示的、特別是和權(quán)利要求書相同意義及范圍內(nèi)的所有變化。
例如，在上述實施方式中說明了制造含帶柵絕緣膜的MOS型晶體管的半導(dǎo)體裝置的情況，但本發(fā)明并不限于此，也適用于制造含帶柵絕緣膜的其他半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體裝置。
還有，在上述實施方式中說明了利用STI法在元件隔離區(qū)域所包圍的元件集成區(qū)域形成MOS晶體管的情況，但本發(fā)明并不限于此，也適用于利用其他方法在元件隔離區(qū)域所包圍的元件集成區(qū)域形成MOS晶體管的情況，或者也可以用于不進行元件隔離的半導(dǎo)體裝置。
還有，在上述實施方式1～4中說明了通過濕式腐蝕露出元件集成區(qū)域后，在該元件集成區(qū)域形成厚約7nm的柵絕緣膜的情況，但本發(fā)明并不限于此，還可以適用于形成厚約2.5nm以下的膜厚度較小的柵絕緣膜。形成厚約2.5nm以下的膜厚度較小的柵絕緣膜時，最好在真空狀態(tài)下連續(xù)進行元件集成區(qū)域的露出工序及柵絕緣膜的形成工序，這樣通過在真空狀態(tài)下連續(xù)進行元件集成區(qū)域的露出工序及柵絕緣膜的形成工序，可以防止在硅基板上元件集成區(qū)域的表面露出后至柵絕緣膜形成前，在硅基板表面形成自然氧化膜。例如，可以在真空狀態(tài)下完成元件集成區(qū)域的露出工序后，連續(xù)進行約750℃的第1次熱處理形成厚約1.2nm的硅氧化膜，然后進行約1000℃的第2次熱處理形成厚約0.8nm的硅氧化膜，由此形成總厚約2.0nm的膜厚度較小的柵絕緣膜。
在上述實施方式中，氧化性氣體采用含H2、O2和N2的氧化性氣體，但本發(fā)明并不限于此，可以采用其他的氧化性氣體，例如，可采用含氧氣(O2)、一氧化氮(NO)、一氧化二氮(N2O)、過氧化氫(H2O2)、臭氧(O3)、二氧化硫(SO2)、氯氣(Cl2)、氟(F2)及它們的化合物中的至少一種的氣體。再有，本發(fā)明中的氧化不僅僅指由氧引起的氧化，還泛指從元素及離子奪取電子的這種廣義的氧化。
在上述實施方式1中的熱處理或者實施方式2～4中的第2次熱處理是在約1000℃溫度進行熱處理形成柵絕緣膜或柵絕緣膜的一部分，但本發(fā)明不限于此，只要是能使柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以上的熱處理溫度即可。
還有，上述實施方式2、實施方式3、實施方式4中的第1次熱處理是在約750℃或約600℃～約800℃進行熱處理形成柵絕緣膜或柵絕緣膜的一部分，但本發(fā)明不限于此，只要是在氧化膜形成時不發(fā)生柵絕緣膜的粘性流動的熱處理溫度即可。
還有，在上述實施方式2、實施方式3、實施方式4中經(jīng)過約750℃或約600℃～約800℃的第1次熱處理，形成厚度大于柵絕緣膜總厚度(約7nm)的一半約4nm的膜的一部分后，在約1000℃的第2次熱處理形成厚度小于柵絕緣膜總厚度(約7nm)的一半的約3nm的柵絕緣膜的膜的另一部分，但本發(fā)明并不限于此，可以在低溫下的第1次熱處理形成小于柵絕緣膜厚度的一半的膜的一部分后，再在高溫下的第2次熱處理形成大于柵絕緣膜厚度的一半的膜的另一部分。例如，可以在低溫下的第1次熱處理形成約3nm的膜厚，再在高溫下的第2次熱處理形成約4nm的膜厚，由此，形成總厚度為約7nm的柵絕緣膜。這樣，能使在柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以上的溫度的第2次熱處理的時間延長，能夠增大粘性流動所起的減緩應(yīng)力的效果。
還有，在上述實施方式4中，介紹了在能使柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以下的溫度范圍內(nèi)，一邊將溫度從600℃升至800℃，一邊進行第1次熱處理的示例。但本發(fā)明并不限于此，如圖14所示的實施方式4的變形例，不僅是第1次熱處理，在能夠使柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以上的溫度進行的第2次熱處理也可以邊升溫邊進行。
其具體的過程是，如圖14所示，一邊將溫度從600℃升至800℃，一邊在含約50vol％氧氣和約50vol％氫氣的濕氧化氛圍氣中進行較低溫度下的第1次熱處理，形成厚約4nm的由硅氧化膜構(gòu)成的柵絕緣膜的一部分。然后，在作為非氧化性氛圍氣的氮氛圍氣下升溫至能夠使柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以上的溫度(約1000℃)。一邊將溫度從1000℃升至約1100℃，一邊在含約10vol％氧氣、約10vol％氫氣和約80vol％氮氣的濕氧化氛圍氣中進行高溫下的第2次熱處理，形成厚約3nm的由硅氧化膜構(gòu)成的柵絕緣膜的剩余部分，由此在元件集成區(qū)域形成總厚度約7nm的由硅氧化膜構(gòu)成的柵絕緣膜。這樣，由于可以邊升溫邊進行第1次熱處理及第2次熱處理，因此與實施方式4相比，可以進一步縮短氧化過程的時間。
還有，在上述實施方式2～4中，揭示了本發(fā)明的分第1次熱處理及第2次熱處理二個階段的熱處理方式形成絕緣膜的方法應(yīng)用于形成柵絕緣膜的工序的示例。但本發(fā)明并不限于此，也可以適用于其他絕緣膜形成工序，例如，形成保護性氧化膜的工序及形成圓形襯底氧化膜的工序等。
還有，在上述實施方式1～4中，說明了在硅基板(半導(dǎo)體層)的主表面形成柵絕緣膜(絕緣膜)的情況，但本發(fā)明并不限于此，也可以在形成于基板上的硅層(半導(dǎo)體層)的主表面上形成柵絕緣膜(絕緣膜)。這時硅層相當(dāng)于本發(fā)明的半導(dǎo)體層，即本發(fā)明的半導(dǎo)體層是一個廣義的概念，它包括半導(dǎo)體基板及在基板上形成的半導(dǎo)體層。
權(quán)利要求
1.半導(dǎo)體裝置的制造方法，所述方法具有利用熱處理在半導(dǎo)體層的主表面上形成柵絕緣膜的工序，其特征在于，形成上述柵絕緣膜的工序包括在含氧化性氣體的氛圍氣中，以能使上述柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以上的溫度進行熱處理，在上述半導(dǎo)體層的主表面上形成上述柵絕緣膜的工序。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征還在于，形成上述柵絕緣膜的工序包括第1次熱處理工序和第2次熱處理工序，第1次熱處理工序是在含氧化性氣體的氛圍氣中，以能使上述柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以下的溫度對上述半導(dǎo)體層的主表面進行熱處理，第2次熱處理工序是在上述第1次熱處理后，在含氧化性氣體的氛圍氣中，以能使上述柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以上的溫度進行熱處理。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征還在于，形成上述柵絕緣膜之前還具備在上述半導(dǎo)體層的主表面形成元件隔離槽的工序、氧化上述元件隔離槽的表面形成氧化膜的工序、以及形成絕緣物填埋已形成上述氧化膜的元件隔離槽的工序；形成上述柵絕緣膜的工序包括在上述元件隔離槽的上部彎角處附近露出的上述半導(dǎo)體層的主表面上形成上述柵絕緣膜的工序。
4.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征還在于，能使上述柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以上的溫度約為1000℃以上。
5.半導(dǎo)體裝置的制造方法，所述方法是具有利用熱處理在半導(dǎo)體層的主表面上形成柵絕緣膜的工序的方法，其特征在于，形成上述柵絕緣膜的工序包括第1次熱處理工序和第2次熱處理工序，第1次熱處理工序是在含氧化性氣體的氛圍氣中，以能使上述柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以下的溫度對上述半導(dǎo)體層的主表面進行熱處理，第2次熱處理工序是在上述第1次熱處理后，在含氧化性氣體的氛圍氣中，以能使上述柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以上的溫度進行熱處理。
6.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征還在于，形成上述柵絕緣膜的工序包括經(jīng)上述第1次熱處理形成厚度小于上述柵絕緣膜厚度的一半的膜1后，再經(jīng)上述第2次熱處理形成厚度大于上述柵絕緣膜厚度的一半的膜2。
7.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征還在于，形成上述柵絕緣膜的工序包括經(jīng)上述第1次熱處理形成厚度大于上述柵絕緣膜厚度的一半的膜3后，再經(jīng)上述第2次熱處理形成厚度小于上述柵絕緣膜厚度的一半的膜4。
8.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征還在于，形成上述柵絕緣膜之前還具備使上述半導(dǎo)體層的表面露出的工序，通過在真空狀態(tài)下進行使上述半導(dǎo)體層的表面露出的工序及形成上述柵絕緣膜的工序，形成厚約2.5nm以下的上述柵絕緣膜。
9.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征還在于，形成上述柵絕緣膜之前還具備在上述半導(dǎo)體層的主表面形成元件隔離槽的工序、氧化上述元件隔離槽的表面形成氧化膜的工序、以及形成絕緣物填埋已形成上述氧化膜的元件隔離槽的工序；形成上述柵絕緣膜的工序包括在上述元件隔離槽的上部彎角處附近露出的上述半導(dǎo)體層的主表面上形成上述柵絕緣膜的工序。
10.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征還在于，還具備在上述第1次熱處理后，在非氧化性氛圍氣下從上述第1次熱處理的能使上述柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以下的溫度分階段地升溫至進行上述第2次熱處理的能使上述柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以上的溫度的工序。
11.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征還在于，上述第2次熱處理中的上述氧化性氣體的含有率比上述第1次熱處理中的上述氧化性氣體的含有率小。
12.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征還在于，上述第1次熱處理工序包括在含上述氧化性氣體的氛圍氣中，在能使上述柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以下的溫度范圍內(nèi)，邊升溫邊通過上述第1次熱處理進行氧化的工序。
13.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征還在于，上述第2次熱處理工序包括在含上述氧化性氣體的氛圍氣中，在能使上述柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以上的溫度范圍內(nèi)，邊升溫邊通過上述第2次熱處理進行氧化的工序。
14.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征還在于，上述第1次熱處理工序包括在含上述氧化性氣體的氛圍氣中，在能使上述柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以下的溫度范圍內(nèi)，邊升溫邊通過上述第1次熱處理進行氧化的工序；上述第2次熱處理工序包括在含上述氧化性氣體的氛圍氣中，在能使上述柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以上的溫度范圍內(nèi)，邊升溫邊通過上述第2次熱處理進行氧化的工序。
15.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征還在于，能夠使上述柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以上的溫度約為1000℃以上。
16.半導(dǎo)體裝置的制造方法，所述方法是具有利用熱處理在半導(dǎo)體層的主表面上形成絕緣膜的工序，其特征在于，形成上述絕緣膜的工序包括第1次熱處理工序和第2次熱處理工序，第1次熱處理工序是在含氧化性氣體的氛圍氣中，以能使上述絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以下的溫度對上述半導(dǎo)體層的主表面進行熱處理；第2次熱處理工序是在上述第1次熱處理后，在含氧化性氣體的氛圍氣中，以能使上述絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以上的溫度進行熱處理。
17.如權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征還在于，形成上述絕緣膜之前還具備在上述半導(dǎo)體層的主表面形成元件隔離槽的工序，形成上述絕緣膜的工序包括在上述元件隔離槽的上部彎角處附近露出的上述半導(dǎo)體層的主表面上形成上述絕緣膜的工序。
18.如權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征還在于，形成上述絕緣膜的工序包括經(jīng)上述第1次熱處理形成厚度小于上述絕緣膜厚度的一半的膜1后，再經(jīng)上述第2次熱處理形成厚度大于上述絕緣膜厚度的一半的膜2。
19.如權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征還在于，形成上述絕緣膜的工序包括經(jīng)上述第1次熱處理形成厚度大于上述絕緣膜厚度的一半的膜3后，再經(jīng)上述第2次熱處理形成厚度小于上述絕緣膜厚度的一半的膜4。
20.如權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征還在于，形成上述絕緣膜之前還具備使上述半導(dǎo)體層的表面露出的工序，通過在真空狀態(tài)下進行使上述半導(dǎo)體層的表面露出的工序及形成上述絕緣膜的工序，形成厚約2.5nm以下的上述絕緣膜。
21.如權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征還在于，具備在上述第1次熱處理后，在非氧化性氛圍氣下從上述第1次熱處理的能使上述絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以下的溫度分階段地升溫至進行上述第2次熱處理的能使上述絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以上的溫度的工序。
22.如權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征還在于，上述第2次熱處理中的上述氧化性氣體的含有率比上述第1次熱處理中的上述氧化性氣體的含有率小。
23.如權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征還在于，上述第1次熱處理工序包括在含上述氧化性氣體的氛圍氣中，在能使上述絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以下的溫度范圍內(nèi)，邊升溫邊通過上述第1次熱處理進行氧化的工序。
24.如權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征還在于，上述第2次熱處理工序包括在含上述氧化性氣體的氛圍氣中，在能使上述絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以上的溫度范圍內(nèi)，邊升溫邊通過上述第2次熱處理進行氧化的工序。
25.如權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征還在于，上述第1次熱處理工序包括在含上述氧化性氣體的氛圍氣中，在能使上述絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以下的溫度范圍內(nèi)，邊升溫邊通過上述第1次熱處理進行氧化的工序；上述第2次熱處理工序包括在含上述氧化性氣體的氛圍氣中，在能使上述絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以上的溫度范圍內(nèi)，邊升溫邊通過上述第2次熱處理進行氧化的工序。
全文摘要
本發(fā)明提供了可提高柵絕緣膜的可靠性的半導(dǎo)體裝置的制造方法。該半導(dǎo)體裝置的制造方法是具有利用熱處理在半導(dǎo)體層的主表面上形成柵絕緣膜的工序的方法，該形成柵絕緣膜的工序包括在含氧化性氣體的氛圍氣中，以能使柵絕緣膜產(chǎn)生粘性流動的溫度以上的溫度進行熱處理，在半導(dǎo)體層的主表面上形成柵絕緣膜的工序。
文檔編號H01L21/762GK1469441SQ03141280
公開日2004年1月21日 申請日期2003年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月3日
發(fā)明者中里真弓, 泉誠, 笹田一弘, 小田真弘, 壇徹, 弘 申請人:三洋電機株式會社