JP2007067048A - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置の製造方法に関する。特に、本発明は、MIS(Metal Insulator Semiconductor)トランジスタの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device. In particular, the present invention relates to a method of manufacturing a MIS (Metal Insulator Semiconductor) transistor.
近年のMISトランジスタは、ゲート電極端部の下の電界集中を緩和するため、LDD(Lightly Doped Drain)構造を有している。LDD構造を有するMISトランジスタの一般的な製造方法を、図1を参照しながら簡単に説明する。 MIS transistors in recent years have an LDD (Lightly Doped Drain) structure in order to alleviate electric field concentration under the gate electrode end. A general method for manufacturing an MIS transistor having an LDD structure will be briefly described with reference to FIG.
まず、半導体基板101中に、フィールド酸化膜等の素子分離構造102、P型ウェル103、及びN型ウェル104が形成される。また、半導体基板101上に、ゲート絶縁膜105が形成される。次に、ゲート電極材料膜106として、ポリシリコン膜やポリサイド膜、あるいは、ポリメタル膜が形成される。その堆積膜を所望のパターンに応じて加工することによって、ゲート電極107aが形成される。ここで、ゲート加工のために、ゲートマスク絶縁膜107が形成されていてもよい。その後、ゲート電極107aの側面、及び半導体基板101の表面に対して酸化処理が施される。
First, an
次に、イオン注入によって、低濃度N型不純物拡散層108及び低濃度P型不純物拡散層109が半導体基板101中に形成される。ここで、ゲート電極107aが、マスクとして用いられる。また、短チャネル効果を抑制するため、ポケットイオン注入が行われることもある。次に、単層のシリコン窒化膜、または、シリコン窒化膜/シリコン酸化膜の積層膜が、CVD法により全面に堆積される。続いて、異方性ドライエッチングによって、堆積された膜がエッチバックされ、ゲート電極107aの側面にサイドウォール110が形成される。
Next, a low concentration N-type
次に、イオン注入によって、高濃度N型不純物拡散層111および高濃度P型不純物拡散層112が半導体基板101中に形成される。ここで、ゲート電極107aと共に上記サイドウォール110が、マスクとして用いられる。その後、熱処理によって、高濃度不純物拡散層111、112の活性化が行われる。次に、層間絶縁膜113が形成される。その後、ドライエッチングによって、層間絶縁膜113及びゲート絶縁膜105を貫通するようにコンタクトホールが形成される。そして、そのコンタクトホールを導電膜で埋めることによって、高濃度不純物拡散層111、112につながるコンタクト114が形成される。
Next, a high concentration N-type
尚、サイドウォールに関連する技術が、特許文献1に開示されている。その技術によれば、領域によってそれぞれ異なる特性のトランジスタが得られるようにサイドウォールが形成される。具体的には、まず、ある特性を有するトランジスタが形成される領域に、第1サイドウォールが形成される。そして、その第1サイドウォールを利用することによって、不純物イオンの注入が行われる。その後、第1サイドウォールは除去される。次に、別の特性を有するトランジスタが形成される領域に、第1サイドウォールと異なる第2サイドウォールが形成される。 A technique related to the sidewall is disclosed in Patent Document 1. According to the technique, the sidewall is formed so that transistors having different characteristics depending on regions are obtained. Specifically, first, a first sidewall is formed in a region where a transistor having certain characteristics is formed. Then, impurity ions are implanted by utilizing the first sidewall. Thereafter, the first sidewall is removed. Next, a second sidewall different from the first sidewall is formed in a region where a transistor having another characteristic is formed.
本願発明者は、次の点に着目した。MISトランジスタを微細化するためには、隣接するゲート電極107a間の距離を縮小する必要がある。これは、隣接するサイドウォール110間の空間が狭くなることを意味する。その空間が狭くなると、層間絶縁膜113の埋設性が悪化する。更に、層間絶縁膜113の埋設後にコンタクトホールが形成される際、ドライエッチングによって、サイドウォール110を構成しているシリコン窒化膜も削られることになる。このように、MISトランジスタの微細化に伴い、コンタクト114を形成するためのドライエッチングがより困難になる。
The inventor of the present application paid attention to the following points. In order to miniaturize the MIS transistor, it is necessary to reduce the distance between the
コンタクト114の加工を容易にするための方法として、層間絶縁膜113の堆積前に、上述のサイドウォール110(単層のシリコン窒化膜、または、シリコン窒化膜/シリコン酸化膜の積層膜)をウェットエッチングにより除去することが考えられる。そのウェットエッチングには、フッ酸(HF)、リン酸(H3PO4)などが用いられる。しかしながらその場合、フィールド酸化膜(素子分離構造)102、ゲート絶縁膜105、ゲートマスク絶縁膜107といった絶縁膜まで除去されてしまう。特に、ゲート絶縁膜105の一部でも不所望に除去されることは、製造されるMISトランジスタの特性及び信頼性を著しく低下させる。
As a method for facilitating the processing of the
本発明の目的は、MISトランジスタの特性及び信頼性を損なうことなく、コンタクトを容易に形成することができる技術を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a technique capable of easily forming a contact without impairing the characteristics and reliability of a MIS transistor.
本発明の他の目的は、ゲート絶縁膜や素子分離構造に損傷を与えることなく、コンタクトが形成される空間を拡大することができる技術を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a technique capable of expanding a space in which a contact is formed without damaging a gate insulating film and an element isolation structure.
本発明の更に他の目的は、ゲート絶縁膜や素子分離構造に影響を与えることなく選択的に除去され得るサイドウォールを提供することにある。 Still another object of the present invention is to provide a sidewall that can be selectively removed without affecting the gate insulating film and the element isolation structure.
以下に、[発明を実施するための最良の形態]で使用される番号・符号を用いて、[課題を解決するための手段]を説明する。これらの番号・符号は、[特許請求の範囲]の記載と[発明を実施するための最良の形態]との対応関係を明らかにするために括弧付きで付加されたものである。ただし、それらの番号・符号を、[特許請求の範囲]に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。 [Means for Solving the Problems] will be described below using the numbers and symbols used in [Best Mode for Carrying Out the Invention]. These numbers and symbols are added in parentheses in order to clarify the correspondence between the description of [Claims] and [Best Mode for Carrying Out the Invention]. However, these numbers and symbols should not be used for the interpretation of the technical scope of the invention described in [Claims].
本発明に係る半導体装置の製造方法は、(A)半導体基板(201)上にゲート絶縁膜(205)を形成する工程と、(B)ゲート絶縁膜(205)上にゲート電極(207a)を形成する工程と、(C)少なくとも非晶質カーボン膜(210)を表面層として含む保護膜を全面に形成する工程と、(D)エッチバックによりゲート電極(207a)の側面に保護膜からなるサイドウォール(210a)を形成する工程と、(E)非晶質カーボン膜(210)を除去する工程とを有する。 The method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes (A) a step of forming a gate insulating film (205) on a semiconductor substrate (201), and (B) a gate electrode (207a) formed on the gate insulating film (205). A step of forming, (C) a step of forming a protective film including at least an amorphous carbon film (210) as a surface layer, and (D) a protective film on the side surface of the gate electrode (207a) by etch back. Forming a sidewall (210a); and (E) removing the amorphous carbon film (210).
その非晶質カーボン膜(210)は、他の構成材料に対して無限大の選択比で除去され得る。例えば、酸素単独ガスのガスプラズマを用いることによって、非晶質カーボン膜(210)だけを選択的に除去することが可能である。よって、上記(E)工程では、ゲート絶縁膜(205)や素子分離構造(202)に影響を与えることなく、サイドウォール(210a)の少なくとも一部が除去される。すなわち、ゲート絶縁膜(205)や素子分離構造(202)に損傷を与えることなく、コンタクト(215)が形成される空間を拡大することが可能となる。従って、その広がった空間に、層間絶縁膜(213)を埋め込むことが容易になり、また、コンタクト(215)を形成することが容易になる。このように、本発明によれば、MISトランジスタの特性及び信頼性を損なうことなく、コンタクト(215)を容易に形成することが可能になる。 The amorphous carbon film (210) can be removed with an infinite selectivity with respect to other constituent materials. For example, it is possible to selectively remove only the amorphous carbon film (210) by using gas plasma of oxygen alone gas. Therefore, in the step (E), at least a part of the sidewall (210a) is removed without affecting the gate insulating film (205) and the element isolation structure (202). That is, the space in which the contact (215) is formed can be expanded without damaging the gate insulating film (205) and the element isolation structure (202). Therefore, it becomes easy to embed the interlayer insulating film (213) in the expanded space, and it becomes easy to form the contact (215). As described above, according to the present invention, the contact (215) can be easily formed without impairing the characteristics and reliability of the MIS transistor.
そのコンタクト(215)に接続するソース/ドレインとしての高濃度不純物拡散層(211,212)に関しては、上記(D)工程と上記(E)工程の間に形成されればよい。具体的には、上記(D)工程の後、サイドウォール(210a)及びゲート電極(207a)をマスクとして用いるイオン注入が行われる。これにより、半導体基板(201)中に高濃度不純物拡散層(211,212)が自己整合的に形成される。 The high concentration impurity diffusion layers (211 and 212) as the source / drain connected to the contact (215) may be formed between the step (D) and the step (E). Specifically, after the step (D), ion implantation using the sidewall (210a) and the gate electrode (207a) as a mask is performed. As a result, high-concentration impurity diffusion layers (211 and 212) are formed in a self-aligned manner in the semiconductor substrate (201).
また、LDD領域(208,209)に関しては、上記(B)工程と上記(C)工程の間に形成されればよい。具体的には、上記(B)工程の後、ゲート電極(207a)をマスクとして用いるイオン注入が行われる。これにより、半導体基板(201)中にLDD領域(208,209)が自己整合的に形成される。活性領域中のLDDによって、製造されるMISトランジスタの特性が向上する。 The LDD region (208, 209) may be formed between the step (B) and the step (C). Specifically, after the step (B), ion implantation using the gate electrode (207a) as a mask is performed. As a result, LDD regions (208, 209) are formed in a self-aligned manner in the semiconductor substrate (201). The LDD in the active region improves the characteristics of the manufactured MIS transistor.
上述の保護膜は、例えば、単層の非晶質カーボン膜(210)である。その場合、上記(C)工程において、単層の非晶質カーボン膜(210)が保護膜として形成される。また、上述の保護膜は、シリコン窒化膜(310b)と非晶質カーボン膜(310)を含む積層膜であってもよい。その場合、上記(C)工程は、(C1)シリコン窒化膜(310b)を全面に形成する工程と、(C2)非晶質カーボン膜(210)を表面層として形成する工程とを含む。また、上述の保護膜は、シリコン酸化膜(310b)と非晶質カーボン膜(310)を含む積層膜であってもよい。その場合、上記(C)工程は、(C1)シリコン酸化膜(310b)を全面に形成する工程と、(C2)非晶質カーボン膜(310)を表面層として形成する工程とを含む。 The above-described protective film is, for example, a single layer amorphous carbon film (210). In that case, in the step (C), a single-layer amorphous carbon film (210) is formed as a protective film. The protective film described above may be a laminated film including a silicon nitride film (310b) and an amorphous carbon film (310). In that case, the step (C) includes (C1) a step of forming a silicon nitride film (310b) on the entire surface, and (C2) a step of forming an amorphous carbon film (210) as a surface layer. The protective film described above may be a laminated film including a silicon oxide film (310b) and an amorphous carbon film (310). In that case, the step (C) includes (C1) a step of forming a silicon oxide film (310b) on the entire surface, and (C2) a step of forming the amorphous carbon film (310) as a surface layer.
本発明に係るサイドウォールは、少なくとも非晶質カーボン膜を表面層として含んでおり、その非晶質カーボン膜は、他の構成要素に対して無限大の選択比で除去され得る。従って、ゲート絶縁膜や素子分離構造に影響を与えることなく、そのサイドウォールの少なくとも一部を除去することが可能である。すなわち、ゲート絶縁膜や素子分離構造に損傷を与えることなく、コンタクトが形成される空間を拡大することができる。従って、MISトランジスタの特性及び信頼性を損なうことなく、コンタクトを容易に形成することが可能となる。また、層間絶縁膜の埋め込み性が向上する。このように、本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、信頼性の高いMISトランジスタが提供される。 The sidewall according to the present invention includes at least an amorphous carbon film as a surface layer, and the amorphous carbon film can be removed with an infinite selectivity with respect to other components. Therefore, it is possible to remove at least a part of the sidewall without affecting the gate insulating film and the element isolation structure. That is, the space in which the contact is formed can be expanded without damaging the gate insulating film and the element isolation structure. Therefore, it is possible to easily form a contact without impairing the characteristics and reliability of the MIS transistor. In addition, the embedding property of the interlayer insulating film is improved. Thus, according to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a highly reliable MIS transistor is provided.
添付図面を参照して、本発明に係る半導体装置の製造方法を説明する。本実施の形態においては、例として、LDD構造を有するMISトランジスタが製造される。 A method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the present embodiment, as an example, a MIS transistor having an LDD structure is manufactured.
(第1の実施の形態)
図2A〜図2Kは、本発明の第1の実施の形態に係る製造工程を順番に示す断面図である。まず、図2Aに示されるように、半導体基板201中に素子分離構造202が形成される。半導体基板201は、例えば、P型不純物が導入された単結晶シリコン基板である。素子分離構造202は、例えば、STI(Shallow Trench Isolation)構造である。
(First embodiment)
2A to 2K are cross-sectional views sequentially showing manufacturing steps according to the first embodiment of the present invention. First, as illustrated in FIG. 2A, the
次に、図2Bに示されるように、素子分離構造202で囲まれた半導体基板201中の領域に、P型ウェル203及びN型ウェル204が形成される。P型ウェル203は、N型ウェルとなる領域をフォトレジストでマスクし、イオン注入法によりP型不純物(例えば、ボロン(B)やフッ化ボロン(BF2))を注入することにより形成される。同様に、N型ウェル204は、P型ウェル203をフォトレジストでマスクし、イオン注入法によりN型不純物(例えば、リン(P)や砒素(As))を注入することにより形成される。また、半導体基板201に導入された不純物を電気的に活性化させるために、熱処理が行われる。
Next, as shown in FIG. 2B, a P-
次に、図2Cに示されるように、半導体基板201上にゲート絶縁膜205が形成される。このゲート絶縁膜205は、例えば、熱酸化法やISSG酸化(In-Situ Steam Generated Oxidation)法によって形成されるシリコン酸化膜である。また、ゲート絶縁膜205として、酸化シリコン膜よりも誘電率の高いHigh−k膜が使用されてもよい。続いて、ゲート絶縁膜205上に、ゲート電極の材料となる膜206が形成される。そのゲート電極材料膜206としては、単層のポリシリコン膜、ポリシリコン膜とタングステンシリサイド膜の積層膜(ポリサイドゲート膜)、ポリシリコン膜とタングステン膜の積層膜(ポリメタルゲート膜)などが挙げられる。続いて、ゲート電極加工用のゲートマスク絶縁膜207が、CVD法によってゲート電極材料膜206上に形成される。このゲートマスク絶縁膜207としては、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜、または、シリコン窒化膜/シリコン酸化膜の積層膜等が挙げられる。尚、このゲートマスク絶縁膜207は、無くてもよい。
Next, as illustrated in FIG. 2C, a
次に、レジストが全面に塗布され、フォトリソグラフィー技術によって所望のパターンを有するレジストマスクが形成される。そのレジストマスクを用いた異方性ドライエッチングにより、所望のパターンに応じた領域のゲートマスク絶縁膜207及びゲート電極材料膜206が削られる。フォトレジストが除去されると、図2Dに示されるように、ゲート絶縁膜205上に形成されたゲート電極207aが得られる。尚、上記レジストマスクを用いてゲートマスク絶縁膜207を異方性ドライエッチング法により加工した後、そのレジストマスクが酸素ガスプラズマにより除去されてもよい。この場合、加工されたゲートマスク絶縁膜207を次のマスクとして用いることにより、ゲート電極材料膜206が異方性ドライエッチングで加工される。この場合でも、図2Dに示される構造が得られる。
Next, a resist is applied to the entire surface, and a resist mask having a desired pattern is formed by a photolithography technique. By anisotropic dry etching using the resist mask, the gate
次に、図2Eに示されるように、ゲート電極207aをマスクとして用いるイオン注入によって、半導体基板201の表層部にLDD(Lightly Doped Drain)領域208,209が自己整合的に形成される。具体的には、イオン注入法によって、P型ウェル203及びN型ウェル204のそれぞれに、低濃度N型不純物拡散層208及び低濃度P型不純物拡散層209が形成される。イオン注入されるN型不純物としては、例えばリン(P)や砒素(As)が用いられる。また、イオン注入されるP型不純物としては、例えばボロン(B)やフッ化ボロン(BF2)が用いられる。イオン注入が行われた後、不純物を電気的に活性化させるために熱処理が行われてもよい。
Next, as shown in FIG. 2E, LDD (Lightly Doped Drain)
次に、図2Fに示されるように、単層の非晶質カーボン膜210が全面に形成される。この非晶質カーボン膜210は、プラズマ励起のCVD法により堆積され、原料ガスとしてはプロピレンが用いられる。また、非晶質カーボン膜210の膜厚は、MISトランジスタの特性に要求されるLDD構造やサイドウォールのサイズに依存して決定される。
Next, as shown in FIG. 2F, a single-layer
次に、異方性ドライエッチングによって、非晶質カーボン膜210のエッチバックが行われる。その結果、図2Gに示されるように、ゲート電極207aの側面にサイドウォール210aが形成される。非晶質カーボン210に対する異方性ドライエッチングには、例えば、O2/Arの混合ガスが用いられる。形成されるサイドウォール210aは、単層の非晶質カーボン膜210からなり、その表面層も非晶質カーボン膜210である。
Next, the
次に、図2Hに示されるように、ゲート電極207a及び上記サイドウォール210aをマスクとして用いるイオン注入によって、半導体基板201の表層部にソース・ドレイン拡散層211、212が自己整合的に形成される。具体的には、イオン注入法によって、P型ウェル203及びN型ウェル204のそれぞれに、高濃度N型不純物拡散層211及び高濃度P型不純物拡散層212が形成される。イオン注入されるN型不純物としては、例えばリン(P)や砒素(As)が用いられる。また、イオン注入されるP型不純物としては、例えばボロン(B)やフッ化ボロン(BF2)が用いられる。尚、これら高濃度不純物拡散層211,212のそれぞれにおける不純物濃度は、上述の低濃度不純物拡散層208,209における不純物濃度よりも相対的に高い。
Next, as shown in FIG. 2H, source / drain diffusion layers 211 and 212 are formed in a self-aligned manner on the surface layer portion of the
次に、図2Iに示されるように、非晶質カーボン膜210からなるサイドウォール210aが、全面的に除去される。この工程は、非晶質カーボン膜210だけが除去されるように行われる。つまり、非晶質カーボン膜210は、他の構成材料に対して無限大の選択比で除去される。非晶質カーボン膜210だけを選択的に除去するためには、例えば、酸素単独ガスのガスプラズマが用いられればよい。このように、本実施の形態によれば、ゲート絶縁膜205や素子分離構造202に影響を与えることなく、非晶質カーボン膜210だけが除去される。サイドウォール210aは単層の非晶質カーボン膜210から構成されているので、本実施の形態においては、サイドウォール210aが全て除去されることになる。従って、そのサイドウォール210aの分だけ、後にコンタクトが形成される空間が拡大する。尚、非晶質カーボン膜210が除去された後、高濃度不純物拡散層211,212を電気的に活性化させるために、熱処理が行われる場合もある。
Next, as shown in FIG. 2I, the
次に、図2Jに示されるように、薄いシリコン窒化膜214が全面に形成された後、層間絶縁膜213が形成される。この層間絶縁膜213は、シリコン酸化膜であり、例えばCVD法により堆積される。層間絶縁膜213表面の平坦化には、CMP(Chemical Mechanical Polishing)法が使用される。上述の通り、ゲート絶縁膜205や素子分離構造202に損傷を与えることなく、コンタクトが形成される空間は拡大している。そのため、その空間に層間絶縁膜213を埋め込むことが容易になる、すなわち、層間絶縁膜213の“埋め込み性”が向上している。尚、薄いシリコン窒化膜214は、上述のサイドウォール210aの厚さより十分薄くなるように形成されると好適である。
Next, as shown in FIG. 2J, after a thin
次に、ドライエッチングによって、層間絶縁膜213及びゲート絶縁膜205を貫通するようにコンタクトホールが形成される。そして、そのコンタクトホールを導電膜で埋めることにより、図2Kに示されるように、高濃度不純物拡散層211、212につながるコンタクト215が形成される。このようにして、要求されたLDD構造を有するMISトランジスタが製造される。
Next, a contact hole is formed by dry etching so as to penetrate the
以上に説明されたように、本実施の形態に係るサイドウォール210aは、非晶質カーボン膜210を表面層として含んでおり、他の構成要素に対して無限大の選択比で除去される。従って、サイドウォール210a除去時に、ゲート絶縁膜205や素子分離構造202の形状が損なわれることが防止される。このことは、製造されるMISトランジスタの特性や信頼性が劣化することを防止する。
As described above, the
また、サイドウォール210aが除去されるため、コンタクト215が形成される空間が拡大する。従って、層間絶縁膜213の埋め込み性が向上する。そして、サイドウォール210aが残存しないため、コンタクト215が従来のようなシリコン窒化膜やシリコン酸化膜等で形成されたサイドウォールに接することがない。そのため、コンタクト215(コンタクトホール)を形成するためのドライエッチングが容易となる。このように、本実施の形態によれば、MISトランジスタの特性及び信頼性を損なうことなく、コンタクト215を容易に形成することが可能となる。
Further, since the
更に、LDD構造は、MISトランジスタの特性の向上に寄与している。本実施の形態によれば、優れた信頼性を持つMISトランジスタが提供される。 Further, the LDD structure contributes to the improvement of the characteristics of the MIS transistor. According to the present embodiment, an MIS transistor having excellent reliability is provided.
(第2の実施の形態)
サイドウォールの材料は、第1の実施の形態で示された単層の非晶質カーボン膜210に限られない。少なくとも非晶質カーボン膜を表面層として含む保護膜が用いられれば、本発明による効果は得られる。例えば、シリコン窒化膜と非晶質カーボン膜の積層膜が用いられる。あるいは、シリコン酸化膜と非晶質カーボン膜の積層膜が用いられてもよい。いずれの場合においても、非晶質カーボン膜は、積層膜の最上面に形成される。
(Second Embodiment)
The material of the sidewall is not limited to the single-layer
本実施の形態に係るMISトランジスタの製造工程を、図3A〜図3Dを参照しながら以下に説明する。本実施の形態に係る製造工程は、第1の実施の形態で示された製造工程と途中まで同じであり、図2A〜図2Eで示された工程と同じ工程が最初に実行される。その結果、図3Aに示されるように、半導体基板301中に、素子分離構造302、P型ウェル303、N型ウェル304、低濃度不純物拡散層(LDD)308,309が形成されている。また、半導体基板301上に、ゲート絶縁膜305を介してゲート電極307aが形成されている。ゲート電極307aは、ゲート電極材料膜306とゲートマスク絶縁膜307からなる。
A manufacturing process of the MIS transistor according to the present embodiment will be described below with reference to FIGS. 3A to 3D. The manufacturing process according to the present embodiment is the same as the manufacturing process shown in the first embodiment, and the same process as that shown in FIGS. 2A to 2E is executed first. As a result, as shown in FIG. 3A, an
次に、同じく図3Aに示されるように、シリコン窒化膜310bまたはシリコン酸化膜310bが、CVD法によって全面に形成される。以下の説明においては、シリコン窒化膜310bの場合が例として説明される。シリコン酸化膜310aの場合であっても、以下に示される工程は同じである。コンタクトが形成される空間を確保するために、このシリコン窒化膜310bは、できる限り薄く形成されることが望ましい。続いて、非晶質カーボン膜310が、CVD法によりシリコン窒化膜310b上に形成される。後に形成されるサイドウォールのサイズは、シリコン窒化膜310bの膜厚と非晶質カーボン膜310の膜厚の和により決まる。よって、MISトランジスタの要求されるサイドウォールサイズに応じて、非晶質カーボン膜310の膜厚が決定される。
Next, as shown in FIG. 3A, a
次に、異方性ドライエッチングによって、非晶質カーボン膜310及びシリコン窒化膜310bの積層膜のエッチバックが行われる。その結果、図3Bに示されるように、ゲート電極307aの側面にサイドウォール310aが形成される。この異方性ドライエッチングにおいて、まず非晶質カーボン膜310をエッチバックするために、例えばO2/Arの混合ガスが最初に用いられる。そして、下地であるシリコン窒化膜310bが露出した時点で、エッチングガスは、例えばCHF3/CF4/O2/Arの混合ガスに切り替えられる。その混合ガスによって、シリコン窒化膜310bがエッチバックされる。その結果形成されるサイドウォール310aは、シリコン窒化膜310bと非晶質カーボン膜210の積層膜からなり、その表面層は非晶質カーボン膜210である。
Next, etch back of the laminated film of the
次に、第1の実施の形態と同様に、ゲート電極307a及びサイドウォール310aをマスクとして用いるイオン注入によって、半導体基板301の表層部にソース・ドレイン拡散層311、312が自己整合的に形成される。具体的には、イオン注入法によって、P型ウェル303及びN型ウェル304のそれぞれに、高濃度N型不純物拡散層311及び高濃度P型不純物拡散層312が形成される。
Next, as in the first embodiment, source / drain diffusion layers 311 and 312 are formed in a self-aligned manner in the surface layer portion of the
次に、サイドウォール310aの非晶質カーボン膜310だけが選択的に除去される。非晶質カーボン膜310だけを選択的に除去するためには、例えば、酸素単独ガスのガスプラズマが用いられればよい。その結果、図3Cに示されるように、ゲート電極307aの側面には、シリコン窒化膜310bで形成されたサイドウォールのみが残存することになる。そして、除去された非晶質カーボン膜310の分だけ、後にコンタクトが形成される空間が拡大している。
Next, only the
次に、第1の実施の形態と同様に、薄いシリコン窒化膜314が全面に形成された後、層間絶縁膜313が形成される。続いて、層間絶縁膜313及びゲート絶縁膜305を貫通するようにコンタクトホールが形成された後、高濃度不純物拡散層311、312につながるコンタクト315が形成される。このようにして、図3Dに示されるように、LDD構造を有するMISトランジスタが製造される。
Next, as in the first embodiment, after a thin
以上に説明されたように、本実施の形態に係るサイドウォール310aは、非晶質カーボン膜310を表面層として含んでおり、他の構成要素に対して無限大の選択比で除去される。従って、非晶質カーボン膜310除去時に、ゲート絶縁膜305や素子分離構造302の形状が損なわれることが防止される。このことは、製造されるMISトランジスタの特性や信頼性が劣化することを防止する。
As described above, the
また、サイドウォール310aの一部が除去されるため、隣接するサイドウォール310a間の空間、すなわちコンタクト315が形成される空間が拡大する。従って、層間絶縁膜313の埋め込み性が向上し、また、コンタクト315を容易に形成することが可能となる。このように、本実施の形態によれば、MISトランジスタの特性及び信頼性を損なうことなく、コンタクト315を容易に形成することが可能となる。更に、LDD構造は、MISトランジスタの特性の向上に寄与している。本実施の形態によれば、優れた信頼性を持つMISトランジスタが提供される。
In addition, since a part of the
101 半導体基板
102 素子分離構造
103 P型ウェル
104 N型ウェル
105 ゲート絶縁膜
106 ゲート電極材料膜
107 ゲートマスク絶縁膜
107a ゲート電極
108 低濃度N型不純物拡散層
109 低濃度P型不純物拡散層
110 サイドウォール
111 高濃度N型不純物拡散層
112 高濃度P型不純物拡散層
113 層間絶縁膜
114 コンタクト
201 半導体基板
202 素子分離構造
203 P型ウェル
204 N型ウェル
205 ゲート絶縁膜
206 ゲート電極材料膜
207 ゲートマスク絶縁膜
207a ゲート電極
208 低濃度N型不純物拡散層
209 低濃度P型不純物拡散層
210 非晶質カーボン膜
210a サイドウォール
211 高濃度N型不純物拡散層
212 高濃度P型不純物拡散層
213 層間絶縁膜
214 シリコン窒化膜
215 コンタクト
301 半導体基板
302 素子分離構造
303 P型ウェル
304 N型ウェル
305 ゲート絶縁膜
306 ゲート電極材料膜
307 ゲートマスク絶縁膜
307a ゲート電極
308 低濃度N型不純物拡散層
309 低濃度P型不純物拡散層
310 非晶質カーボン膜
310a サイドウォール
310b シリコン窒化膜またはシリコン酸化膜
311 高濃度N型不純物拡散層
312 高濃度P型不純物拡散層
313 層間絶縁膜
314 シリコン窒化膜
315 コンタクト
DESCRIPTION OF
202 Element isolation structure 203 P-type well 204 N-type well 205
310b Silicon nitride film or
Claims (8)
(B)前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、
(C)少なくとも非晶質カーボン膜を表面層として含む保護膜を全面に形成する工程と、
(D)エッチバックにより前記ゲート電極の側面に前記保護膜からなるサイドウォールを形成する工程と
を有する
半導体装置の製造方法。 (A) forming a gate insulating film on the semiconductor substrate;
(B) forming a gate electrode on the gate insulating film;
(C) forming a protective film including at least an amorphous carbon film as a surface layer on the entire surface;
(D) forming a sidewall made of the protective film on a side surface of the gate electrode by etch back. A method for manufacturing a semiconductor device.
更に、(E)前記非晶質カーボン膜だけを除去する工程を有する
半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1,
Furthermore, (E) The manufacturing method of a semiconductor device which has the process of removing only the said amorphous carbon film.
前記(E)工程において、前記非晶質カーボン膜は、酸素単独ガスのガスプラズマを用いることによって除去される
半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2,
In the step (E), the amorphous carbon film is removed by using gas plasma of oxygen-only gas.
更に、(a)前記サイドウォール及び前記ゲート電極をマスクとして用いるイオン注入により、前記半導体基板中に不純物拡散層を形成する工程を有し、
前記(a)工程は、前記(D)工程と前記(E)工程の間に行われる
半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2 or 3,
And (a) forming an impurity diffusion layer in the semiconductor substrate by ion implantation using the sidewall and the gate electrode as a mask,
The step (a) is performed between the step (D) and the step (E). A method of manufacturing a semiconductor device.
更に、(b)前記ゲート電極をマスクとして用いるイオン注入により、前記半導体基板中にLDD(Lightly Doped Drain)領域を形成する工程を有し、
前記(b)工程は、前記(B)工程と前記(C)工程の間に行われる A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1,
And (b) forming an LDD (Lightly Doped Drain) region in the semiconductor substrate by ion implantation using the gate electrode as a mask.
The step (b) is performed between the step (B) and the step (C).
前記(C)工程において、単層の非晶質カーボン膜が前記保護膜として形成される
半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1,
In the step (C), a single-layer amorphous carbon film is formed as the protective film.
前記(C)工程は、
(C1)シリコン窒化膜を全面に形成する工程と、
(C2)前記(C1)工程の後、前記非晶質カーボン膜を前記表面層として形成する工程と
を含む
半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1,
The step (C)
(C1) forming a silicon nitride film on the entire surface;
(C2) A step of forming the amorphous carbon film as the surface layer after the step (C1).
前記(C)工程は、
(C1)シリコン酸化膜を全面に形成する工程と、
(C2)前記(C1)工程の後、前記非晶質カーボン膜を前記表面層として形成する工程と
を含む
半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1,
The step (C)
(C1) forming a silicon oxide film on the entire surface;
(C2) A step of forming the amorphous carbon film as the surface layer after the step (C1).
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Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8084371B2 (en) | 2009-11-23 | 2011-12-27 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Field effect transistors, methods of fabricating a carbon-insulating layer using molecular beam epitaxy and methods of fabricating a field effect transistor |
CN102420186A (en) * | 2011-05-26 | 2012-04-18 | 上海华力微电子有限公司 | Preparation method of CMOS device without side wall |
CN102637603A (en) * | 2012-03-22 | 2012-08-15 | 上海华力微电子有限公司 | Method for improving stress memory effect by removable jamb wall integrating process |
CN103390644A (en) * | 2012-05-08 | 2013-11-13 | 中国科学院微电子研究所 | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
JP2014107456A (en) * | 2012-11-28 | 2014-06-09 | Renesas Electronics Corp | Method of manufacturing semiconductor device |
JP2017204649A (en) * | 2017-07-14 | 2017-11-16 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | Semiconductor device manufacturing method |
JP2022550433A (en) * | 2019-10-02 | 2022-12-01 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | Gate all-around I/O engineering |
-
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Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8084371B2 (en) | 2009-11-23 | 2011-12-27 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Field effect transistors, methods of fabricating a carbon-insulating layer using molecular beam epitaxy and methods of fabricating a field effect transistor |
US8310014B2 (en) | 2009-11-23 | 2012-11-13 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Field effect transistors, methods of fabricating a carbon-insulating layer using molecular beam epitaxy and methods of fabricating a field effect transistor |
CN102420186A (en) * | 2011-05-26 | 2012-04-18 | 上海华力微电子有限公司 | Preparation method of CMOS device without side wall |
CN102637603A (en) * | 2012-03-22 | 2012-08-15 | 上海华力微电子有限公司 | Method for improving stress memory effect by removable jamb wall integrating process |
CN103390644A (en) * | 2012-05-08 | 2013-11-13 | 中国科学院微电子研究所 | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
JP2014107456A (en) * | 2012-11-28 | 2014-06-09 | Renesas Electronics Corp | Method of manufacturing semiconductor device |
JP2017204649A (en) * | 2017-07-14 | 2017-11-16 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | Semiconductor device manufacturing method |
JP2022550433A (en) * | 2019-10-02 | 2022-12-01 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | Gate all-around I/O engineering |
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