JP2000269488A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JP2000269488A
JP2000269488A JP11068485A JP6848599A JP2000269488A JP 2000269488 A JP2000269488 A JP 2000269488A JP 11068485 A JP11068485 A JP 11068485A JP 6848599 A JP6848599 A JP 6848599A JP 2000269488 A JP2000269488 A JP 2000269488A
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JP
Japan
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film
silicon
insulating film
epitaxial growth
semiconductor substrate
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JP11068485A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Sugaya
弘幸 菅谷
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To substantially remove the influence of the facet occurring in the silicon epitaxial growth film which is the sacrificial layer of a metal silicon film made on a source/drain region. SOLUTION: This manufacturing method makes the sidewall insulating film provided at the flank of a polysilicon gate electrode 23 provided on a semiconductor substrate 21 into a laminated structure of a silicon oxide film 25 and a silicon nitride film 24 from the top, and causes a silicon epitaxial growth film 28 to selectively grow on the exposed semiconductor substrate, and causes a polysilicon film 29 to grow on the silicon nitride film 24, and causes a silicon epitaxial growth film to grow selectively on the semiconductor substrate exposed on such growth condition so as not to cause a silicon film to grow on the silicon oxide film 25. By this method, the polyslicon film 29 joins the facet face made at the flank of the growth film, and the facet form of the growth film substantially ceases to appear.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION 【発明の属する技術分野】TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

【0001】本発明は、選択エピタキシャル成長技術を
用いて拡散領域及びゲート電極を低抵抗化したMOSト
ランジスタを有する半導体装置の製造方法に関する。
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device having a MOS transistor in which a diffusion region and a gate electrode are reduced in resistance using a selective epitaxial growth technique.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来低い拡散層抵抗と浅い接合は、相い
れない条件である。そこでこの条件に近付けるために金
属あるいはシリサイドを拡散層上に貼り付けることが知
られている。この方法は、金属を全面に形成し、シリコ
ン上の金属のみをシリサイド化し、シリコン酸化膜上の
金属は酸でエッチング除去する方法と、CVD法でシリ
コン上にのみ金属を形成する方法とがある。前者は、ポ
リシリコンからなるゲート電極が形成された半導体基板
上の全面にCVD法によりモリブデンなどの金属膜を形
成し、これを熱処理してシリコン表面をシリサイド化す
るものである。しかしこの方法では、ソース/ドレイン
領域自体をシリサイド化するのでこの領域が薄くなり、
この部分で半導体基板とのジャンクションリ−クが発生
する。これを回避する方法として、シリコンエピタキシ
ャル成長膜を犠牲層としてソース/ドレイン領域上に形
成し、この部分をシリサイド化する方法が提案されてい
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, low diffusion layer resistance and shallow junction are incompatible conditions. Therefore, it is known to attach metal or silicide on the diffusion layer in order to approach this condition. This method includes a method in which a metal is formed on the entire surface, only a metal on silicon is silicidized, and a metal on a silicon oxide film is removed by etching with an acid, and a method in which a metal is formed only on silicon by a CVD method. . In the former method, a metal film such as molybdenum is formed by a CVD method on the entire surface of a semiconductor substrate on which a gate electrode made of polysilicon is formed, and this is heat-treated to silicide the silicon surface. However, in this method, since the source / drain regions themselves are silicided, this region becomes thin,
At this portion, a junction leak with the semiconductor substrate occurs. As a method for avoiding this, a method has been proposed in which a silicon epitaxial growth film is formed as a sacrificial layer on source / drain regions and this portion is silicided.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】図11及び至図12を
参照して選択エピタキシャル成長膜を犠牲層として用い
ソース/ドレイン領域表面をシリサイド化する従来の方
法を説明する。図は、いずれもシリサイド化方法を示す
半導体装置の製造工程断面図である。まず、素子分離構
造(図示せず)を形成した、例えば、n型シリコン半導
体基板上1に、ゲ−ト酸化膜(SiO2 )2を形成す
る。そして、CVD(ChemicalVepour Deposition)法、
イオン注入法、PEP(Photo Engraving Process) 、R
IE(Reactive Ion Etching)法によりポリシリコン膜を
堆積させ、エッチングしてゲ−ト電極3を形成する(図
11(a))。次に、シリコン窒化膜(SiN)をCV
D法により堆積させ、この膜をRIE法により異方向エ
ッチングを行って、ゲ−ト電極3側面に側壁絶縁膜(S
iN)4を形成する。そして、このゲ−ト電極3をマス
クにして、リンなどの不純物をイオン注入してシリコン
半導体基板表面付近にソ−ス領域5及びドレイン領域6
を形成する(図11(b))。次に、ソース/ドレイン
領域5、6表面のゲ−ト酸化膜2を除去し、シリコン面
上にのみ選択的にエピタキシャル成長膜7を形成する。
このときソース/ドレイン領域5、6上に形成される選
択エピタキシャル成長膜7にはファセット(a)が形成
される。
A conventional method for silicidizing the surface of a source / drain region using a selective epitaxial growth film as a sacrificial layer will be described with reference to FIGS. Each of the drawings is a cross-sectional view of a manufacturing process of a semiconductor device showing a silicidation method. First, a gate oxide film (SiO 2 ) 2 is formed on an n-type silicon semiconductor substrate 1 on which an element isolation structure (not shown) is formed. And CVD (Chemical Vepour Deposition) method,
Ion implantation, PEP (Photo Engraving Process), R
A polysilicon film is deposited by an IE (Reactive Ion Etching) method and etched to form a gate electrode 3 (FIG. 11A). Next, the silicon nitride film (SiN) is
D is deposited by the D method, and this film is etched in a different direction by the RIE method to form a sidewall insulating film (S) on the side surface of the gate electrode 3.
iN) 4 is formed. Using the gate electrode 3 as a mask, an impurity such as phosphorus is ion-implanted to form a source region 5 and a drain region 6 near the surface of the silicon semiconductor substrate.
Is formed (FIG. 11B). Next, the gate oxide film 2 on the surface of the source / drain regions 5 and 6 is removed, and an epitaxial growth film 7 is selectively formed only on the silicon surface.
At this time, a facet (a) is formed in the selective epitaxial growth film 7 formed on the source / drain regions 5 and 6.

【0004】また、この時ゲ−ト電極3上部にも同時に
ポリシリコン層8が形成される(図11(c))。次
に、選択エピタキシャル成長膜の約30%の厚さのタン
グステンなどの金属膜9を堆積させ、これをアニ−ルす
ることによって、シリコンと金属膜が接触している部分
のみ金属シリサイド膜10を形成する。このとき、金属
シリサイド膜厚は、選択エピタキシャル成長膜7の約1
70%になる。選択エピタキシャル成長膜7は、全てが
金属シリサイド膜10になるようにする。側壁絶縁膜4
上の金属膜9は、シリサイド化されずそのままの状態で
残る(図12(a))。次に、金属シリサイド膜10に
対して選択的に、金属膜9のみを除去する(図12
(b))。次に、CVD法などによりSiO2 などの層
間絶縁膜11を堆積させる。この層間絶縁膜11は、表
面が平坦化され、その後RIE法により電極引き出し開
口部が形成される。そしてその開口部中にアルミニウム
などの接続配線層12が形成される。平坦化された層間
絶縁膜11の上にはアルミニウムなどの金属膜が形成さ
れる。金属膜は、パタ−ンニングされて接続配線層12
に電気的に接続される金属配線層13a、13b、13
cが形成される。その後の処理工程を経てMOSトラン
ジスタが完成する(図12(c))。
At this time, a polysilicon layer 8 is simultaneously formed on the gate electrode 3 (FIG. 11C). Next, a metal film 9 of tungsten or the like having a thickness of about 30% of the selective epitaxial growth film is deposited and annealed to form a metal silicide film 10 only in a portion where the silicon and the metal film are in contact. I do. At this time, the thickness of the metal silicide is about 1
70%. The selective epitaxial growth film 7 is entirely made to be the metal silicide film 10. Side wall insulating film 4
The upper metal film 9 remains without being silicided (FIG. 12A). Next, only the metal film 9 is selectively removed from the metal silicide film 10 (FIG. 12).
(B)). Next, an interlayer insulating film 11 such as SiO 2 is deposited by a CVD method or the like. The surface of the interlayer insulating film 11 is flattened, and then an electrode lead-out opening is formed by RIE. Then, a connection wiring layer 12 of aluminum or the like is formed in the opening. On the flattened interlayer insulating film 11, a metal film such as aluminum is formed. The metal film is patterned to form the connection wiring layer 12.
Wiring layers 13a, 13b, 13 electrically connected to
c is formed. Through the subsequent processing steps, the MOS transistor is completed (FIG. 12C).

【0005】この従来方法を用いると、ソース/ドレイ
ン領域上に形成される選択エピタキシャル成長膜にファ
セットが形成されてしまう。その角度は、結晶方位(1
00)のシリコン基板の場合45度程度である。そのた
め、この部分に金属膜を積層して選択エピタキシャル成
長膜をシリサイド化する際に、選択エピタキシャル成長
膜先端のファセット部分が、図12(c)中のb部分に
示すように、シリサイド化され、このシリサイド化が半
導体基板内部のソース/ドレイン領域内部にまで及んで
しまう。その結果この部分で半導体基板とのジャンクシ
ョンリ−クが発生してしまう。この傾向は、半導体装置
の微細化が進み、その結果としてソース/ドレイン領域
などが浅くなるに連れて一層著しくなる。本発明は、こ
の様な事情によりなされたものであり、ソース/ドレイ
ン領域上に形成される金属シリサイド膜の犠牲層である
シリコンエピタキシャル成長膜に生じるファセットの影
響を実質的に無くすことができる半導体装置の製造方法
を提供する。
When this conventional method is used, a facet is formed in a selective epitaxial growth film formed on a source / drain region. The angle depends on the crystal orientation (1
00) is about 45 degrees. Therefore, when a selective epitaxial growth film is silicided by laminating a metal film on this portion, the facet portion at the tip of the selective epitaxial growth film is silicided as shown by a portion b in FIG. This extends to the inside of the source / drain region inside the semiconductor substrate. As a result, a junction leak with the semiconductor substrate occurs at this portion. This tendency becomes more remarkable as the miniaturization of the semiconductor device progresses, and as a result, the source / drain regions and the like become shallower. The present invention has been made in view of such circumstances, and a semiconductor device capable of substantially eliminating the influence of facets generated in a silicon epitaxial growth film that is a sacrificial layer of a metal silicide film formed on a source / drain region. And a method for producing the same.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、シリコン単結
晶からなる露出した半導体基板上に設けられたポリシリ
コンゲート電極の側面に形成される側壁絶縁膜を上から
シリコン酸化膜(SiO2 )、シリコン窒化膜(Si
N)の積層構造にし、露出した半導体基板上に選択的に
シリコンエピタキシャル成長膜を成長させ、シリコン窒
化膜上にはポリシリコン膜を成長させ、シリコン酸化膜
上にはシリコン膜を成長させない成長条件で露出した半
導体基板上に選択的にシリコンエピタキシャル成長膜を
成長させることを特徴とする。この方法により、シリコ
ンエピタキシャル成長膜の側面に形成されるファセット
面にポリシリコン膜が接合し、シリコンエピタキシャル
成長膜のファセット形状が実質的に現れなくなる。この
ようなシリコンエピタキシャル成長膜をMOSトランジ
スタのソース/ドレイン領域上に形成し、これを金属シ
リサイド膜の犠牲層にすることによって、その後シリコ
ンエピタキシャル成長膜をシリサイド化する際に金属シ
リサイド膜がソース/ドレイン領域内に形成されるのを
防ぐことができる。
According to the present invention, a side wall insulating film formed on a side surface of a polysilicon gate electrode provided on an exposed semiconductor substrate made of silicon single crystal is formed from a silicon oxide film (SiO 2 ). , Silicon nitride film (Si
N), a silicon epitaxial growth film is selectively grown on the exposed semiconductor substrate, a polysilicon film is grown on the silicon nitride film, and a silicon film is not grown on the silicon oxide film. A silicon epitaxial growth film is selectively grown on the exposed semiconductor substrate. According to this method, the polysilicon film is bonded to the facet surface formed on the side surface of the silicon epitaxial growth film, and the facet shape of the silicon epitaxial growth film does not substantially appear. Such a silicon epitaxial growth film is formed on a source / drain region of a MOS transistor, and is used as a sacrificial layer of the metal silicide film. It can be prevented from being formed inside.

【0007】すなわち、本発明の半導体装置の製造方法
は、半導体基板上にゲート絶縁膜を形成し、このゲート
絶縁膜上にポリシリコンゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極側面及びこの側面に接する前記ゲート絶
縁膜上に第1の側壁絶縁膜を形成する工程と、前記第1
の側壁絶縁膜の前記ゲート電極の側壁に形成された第1
の領域及びこの領域に連続して前記ゲート絶縁膜上に形
成された第2の領域上に第2の側壁絶縁膜を形成する工
程と、前記ゲート電極、第1及び第2の側壁絶縁膜をマ
スクとして不純物を前記半導体基板に注入し、このゲー
ト電極の下の領域を挟んで対向するソース/ドレイン領
域を前記半導体基板に形成する工程と、前記半導体基板
のソース/ドレイン領域が形成された領域上及び前記ゲ
ート電極の上面にシリコンエピタキシャル成長膜を選択
的に形成し、前記第1の側壁絶縁膜の露出している領域
と前記ソース/ドレイン領域が形成された領域上の前記
シリコンエピタキシャル成長膜側面に形成されたファセ
ット部分との間に両者に接してポリシリコン膜を成長さ
せる工程と、前記シリコンエピタキシャル成長膜及び前
記ポリシリコン膜上に金属膜を形成し、これらをアニー
ルして両者を金属シリサイド膜に変える工程とを備えて
いることを特徴とする半導体装置の製造方法。前記第1
の側壁絶縁膜は、シリコン窒化膜からなり、前記第2の
側壁絶縁膜は、シリコン酸化膜からなるようにしても良
い。
That is, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises the steps of forming a gate insulating film on a semiconductor substrate and forming a polysilicon gate electrode on the gate insulating film;
Forming a first sidewall insulating film on the gate electrode side surface and the gate insulating film in contact with the side surface;
A first side wall formed on the side wall of the gate electrode in the side wall insulating film
Forming a second sidewall insulating film on the second region formed on the gate insulating film in a region continuous with the region, and forming the gate electrode, the first and second sidewall insulating films on the second region. Implanting an impurity into the semiconductor substrate as a mask, forming source / drain regions opposed to each other across the region below the gate electrode in the semiconductor substrate, and forming a region in the semiconductor substrate where the source / drain regions are formed A silicon epitaxial growth film is selectively formed on the upper side and the upper surface of the gate electrode, and a silicon epitaxial growth film is formed on an exposed region of the first sidewall insulating film and a side surface of the silicon epitaxial growth film on a region where the source / drain regions are formed. Growing a polysilicon film in contact with the formed facet portion and contacting the both, the silicon epitaxial growth film and the polysilicon film The method of manufacturing a semiconductor device which metal film is formed, characterized in that it comprises the step of changing both by annealing them to the metal silicide film. The first
The sidewall insulating film may be made of a silicon nitride film, and the second sidewall insulating film may be made of a silicon oxide film.

【0008】前記金属シリサイド膜を形成する工程にお
いて、前記半導体基板のソース/ドレイン領域は、シリ
サイド化しないようにしても良い。前記シリコンエピタ
キシャル成長膜を形成する工程において前記第1の側壁
絶縁膜上には前記ポリシリコン膜を成長させ、前記第2
の側壁絶縁膜上にはシリコン膜を成長させないようにエ
ピタキシャル成長条件を設定しても良い。前記シリコン
エピタキシャル成長膜の厚さは、前記ゲート絶縁膜の厚
さと前記第1の側壁絶縁膜の厚さとの和に等しくしても
良い。これらを等しくすると、ポリシリコン膜がファセ
ット部分に形成されたときに、その部分はシリコンエピ
タキシャル成長膜の他の部分とほぼ同じ厚さにすること
ができる。
In the step of forming the metal silicide film, the source / drain regions of the semiconductor substrate may not be silicided. Forming a polysilicon film on the first sidewall insulating film in the step of forming the silicon epitaxial growth film;
The epitaxial growth conditions may be set so that a silicon film is not grown on the sidewall insulating film. The thickness of the silicon epitaxial growth film may be equal to the sum of the thickness of the gate insulating film and the thickness of the first sidewall insulating film. When these are made equal, when the polysilicon film is formed in the facet portion, that portion can be made to have substantially the same thickness as the other portions of the silicon epitaxial growth film.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して発明の実施
の形態を説明する。まず、図1乃至図10を参照して選
択エピタキシャル成長膜をソース/ドレイン領域上の金
属シリサイド膜を形成する際の犠牲層に使用するMOS
トランジスタの製造方法を説明する。図1乃至図3は、
MOSトランジスタの製造工程断面図及び平面図、図4
乃至図8は、MOSトランジスタの製造工程断面図、図
9は、臨界ガス(分子)総数の温度依存性を示す特性
図、図10は、シリコン半導体基板の平面図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, referring to FIGS. 1 to 10, a MOS in which a selective epitaxial growth film is used as a sacrificial layer when forming a metal silicide film on source / drain regions.
A method for manufacturing a transistor will be described. 1 to 3
FIG. 4 is a sectional view and a plan view of a manufacturing process of a MOS transistor,
8 are cross-sectional views of a manufacturing process of a MOS transistor, FIG. 9 is a characteristic diagram showing the temperature dependence of the total number of critical gases (molecules), and FIG. 10 is a plan view of a silicon semiconductor substrate.

【0010】半導体基板21の主面にはSTI(Shallow
Trench Isolation)などの素子分離構造35が形成さ
れ、これが素子領域を区画している。半導体基板21
は、例えば、n型シリコン半導体からなる(図10)。
次に、半導体基板21主面に、厚さが20オングストロ
ーム(2nm)程度のゲ−ト酸化膜(SiO2 )22を
形成する。そしてCVDによりポリシリコン膜を堆積さ
せ、イオン注入により不純物を導入し、PEP、RIE
によりこれをパターニングしてゲ−ト電極23を形成さ
せる。このパタ−ンニングでは、ソース/ドレイン領域
が形成される方向のみ最終寸法になるようにする(図1
(a)、図1(b))。次に、シリコン窒化膜(Si
N)をCVDにより半導体基板21全面に厚さ48nm
程度堆積させ、この膜をRIEにより異方向エッチング
を行って、ゲ−ト電極23側面及びこの側面端部から所
定の距離だけ離れた位置までゲート酸化膜22上を延在
するようにパターニングして第1の側壁絶縁膜(Si
N)24を形成する(図2(a)、図2(b))。次
に、CVDによりシリコン酸化膜(SiO2 )を堆積さ
せ、RIEによりゲ−トポリシリコン電極により突出し
た部分の側壁のみシリコン酸化膜を残すようにして第2
の側壁絶縁膜25を形成する。
The main surface of the semiconductor substrate 21 has an STI (Shallow
An element isolation structure 35 such as Trench Isolation is formed, which defines an element region. Semiconductor substrate 21
Is made of, for example, an n-type silicon semiconductor (FIG. 10).
Next, a gate oxide film (SiO 2 ) 22 having a thickness of about 20 Å (2 nm) is formed on the main surface of the semiconductor substrate 21. Then, a polysilicon film is deposited by CVD, impurities are introduced by ion implantation, and PEP, RIE
This is patterned to form a gate electrode 23. In this patterning, the final dimensions are set only in the direction in which the source / drain regions are formed (FIG. 1).
(A), FIG. 1 (b)). Next, a silicon nitride film (Si
N) is applied to the entire surface of the semiconductor substrate 21 by CVD to a thickness of 48 nm.
This film is etched in a different direction by RIE, and is patterned so as to extend on the gate oxide film 22 to a position separated by a predetermined distance from the side surface of the gate electrode 23 and the end of the side surface. First sidewall insulating film (Si
N) 24 are formed (FIGS. 2A and 2B). Next, a silicon oxide film (SiO 2 ) is deposited by CVD, and the second silicon oxide film is left by RIE so that only the side wall of the portion protruded by the gate polysilicon electrode is left.
Is formed.

【0011】さらに、第2の側壁絶縁膜25をマスクに
してシリコン窒化膜24をエッチングしてゲート電極2
3上に堆積されている部分を含めて不要な部分を除去す
る。さらに、ゲ−ト電極23をマスクにして、イオン注
入により半導体基板21表面領域にソ−ス領域26及び
ドレイン領域27を形成する。その後ゲ−ト酸化膜22
もエッチングして、ソース/ドレイン領域26、27の
シリコンを露出させる(図3(a)、図3(b))。次
に、ソース/ドレイン領域26、27上に、例えば、5
0nm厚のシリコンの選択エピタキシャル成長膜28を
形成する。このとき、第2の側壁絶縁膜(SiO2 )2
5上には何も堆積させずに第1の側壁絶縁膜(SiN)
24上にはポリシリコンが堆積するように成長条件を設
定する。これは、シリコン酸化膜(SiO2 )とシリコ
ン窒化膜(SiN)に対して、選択エピタキシャル成長
が可能な臨界ガス分子総数と成長温度の関係を求める
と、図9のようになり、図中のXの範囲の条件を使用す
ることにより可能となる。図9は、縦軸が臨界ガス(分
子)総数(atom比)を表わし、横軸は、成長温度を
表わしている。この条件でシリコンを堆積させることに
より、ゲ−ト電極23の側壁に形成されている第1の側
壁絶縁膜(SiN)24の露出部からも、同時にポリシ
リコン膜29が成長し、選択エピタキシャル成長膜28
のファセット部にこれが接合する。
Further, the silicon nitride film 24 is etched using the second side wall insulating film 25 as a mask to form the gate electrode 2.
Unnecessary portions including the portion deposited on 3 are removed. Further, using the gate electrode 23 as a mask, a source region 26 and a drain region 27 are formed in the surface region of the semiconductor substrate 21 by ion implantation. Thereafter, the gate oxide film 22 is formed.
Is also etched to expose the silicon of the source / drain regions 26 and 27 (FIGS. 3A and 3B). Next, on the source / drain regions 26 and 27, for example, 5
A 0 nm-thick selective epitaxial growth film 28 of silicon is formed. At this time, the second side wall insulating film (SiO 2 ) 2
5 without depositing anything on the first sidewall insulating film (SiN)
The growth conditions are set so that polysilicon is deposited on 24. FIG. 9 shows the relationship between the total number of critical gas molecules capable of performing selective epitaxial growth and the growth temperature of the silicon oxide film (SiO 2 ) and the silicon nitride film (SiN). This is made possible by using conditions in the range of In FIG. 9, the vertical axis represents the total number of critical gases (molecules) (atom ratio), and the horizontal axis represents the growth temperature. By depositing silicon under these conditions, a polysilicon film 29 is simultaneously grown from an exposed portion of the first sidewall insulating film (SiN) 24 formed on the sidewall of the gate electrode 23, and a selective epitaxial growth film is formed. 28
This is joined to the facet part of.

【0012】つまり、選択エピタキシャル成長膜28の
ファセットによって生じる空間にポリシリコン膜29が
充填されることになるので、ファセットは、領域cに示
されるように、実質的に抑制されることになる。またこ
の際、これと同時にポリシリコンのゲ−ト電極23上部
にもポリシリコン膜30が成長する(図4)。選択エピ
タキシャル成長膜28の厚さは、実質的にゲート酸化膜
22と第1の側壁絶縁膜の厚さの和に等しくするのが適
当である。この様にすれば、ファセット部の欠けた部分
をポリシリコン膜29が過不足なく補うことができ、こ
の部分は、他の部分とほぼ同じ厚みを維持することがで
きる。次に、選択エピタキシャル成長膜の約30%の厚
さで、例えば、タングステン、モリブデン、タンタル、
チタンなどから選ばれた金属膜31を選択エピタキシャ
ル成長膜28、ポリシリコン膜29、ポリシリコン膜3
0、第2の側壁絶縁膜25の上に堆積させる(図5)。
That is, since the polysilicon film 29 fills the space created by the facet of the selective epitaxial growth film 28, the facet is substantially suppressed as shown in the region c. At this time, a polysilicon film 30 also grows on the polysilicon gate electrode 23 at the same time (FIG. 4). It is appropriate that the thickness of the selective epitaxial growth film 28 is substantially equal to the sum of the thicknesses of the gate oxide film 22 and the first sidewall insulating film. By doing so, the portion lacking the facet portion can be compensated for by the polysilicon film 29 without any excess and deficiency, and this portion can maintain substantially the same thickness as the other portions. Next, at a thickness of about 30% of the selective epitaxial growth film, for example, tungsten, molybdenum, tantalum,
A metal film 31 selected from titanium or the like is selectively epitaxially grown 28, polysilicon film 29, polysilicon film 3
0, deposited on the second sidewall insulating film 25 (FIG. 5).

【0013】次に、このシリコンと金属の積層膜をアニ
−ルすることによって、シリコン膜28、29、30と
金属膜とが接触している部分のみ金属シリサイド膜32
が形成される。このとき、ソース/ドレインやゲートの
電極となる金属シリサイド膜32の膜厚は、選択エピタ
キシャル成長膜の約170%になり、選択エピタキシャ
ル成長膜の全てが金属シリサイド膜になる。第2の側壁
絶縁膜25上の金属膜31は、シリサイド化しないので
金属膜のまま残される(図6)。次に、金属シリサイド
膜32は、そのままにして、第2の側壁絶縁膜25上の
金属膜のみをエッチングにより選択的に除去する(図
7)。次に、CVD法などによりSiO2 などの層間絶
縁膜33を堆積させる。この層間絶縁膜33は、表面
が、例えば、CMP(Chemical Mechanical Polishing)
などにより平坦化され、その後、RIE法により電極引
き出し開口部が形成される。層間絶縁膜33に形成され
る電極引き出し用開口部は、MOSトランジスタの各領
域(ソース/ドレイン領域及びゲート)上に形成され、
内部に各領域が露出されている。この開口部に埋め込む
ように、例えば、アルミニウムなどの金属膜を層間絶縁
膜33上に堆積させる。
Next, by annealing the laminated film of silicon and metal, the metal silicide film 32 is formed only at the portions where the silicon films 28, 29 and 30 are in contact with the metal film.
Is formed. At this time, the thickness of the metal silicide film 32 serving as a source / drain or gate electrode is about 170% of the selective epitaxial growth film, and the entire selective epitaxial growth film is a metal silicide film. Since the metal film 31 on the second side wall insulating film 25 is not silicided, it is left as a metal film (FIG. 6). Next, leaving the metal silicide film 32 as it is, only the metal film on the second sidewall insulating film 25 is selectively removed by etching (FIG. 7). Next, an interlayer insulating film 33 such as SiO 2 is deposited by a CVD method or the like. The surface of the interlayer insulating film 33 is, for example, a CMP (Chemical Mechanical Polishing).
After that, an electrode lead-out opening is formed by RIE. An electrode lead-out opening formed in the interlayer insulating film 33 is formed on each region (source / drain region and gate) of the MOS transistor.
Each area is exposed inside. A metal film such as aluminum is deposited on the interlayer insulating film 33 so as to be embedded in the opening.

【0014】そしてこの金属膜をCMP法などによりポ
リッシングして開口部以外の金属を除去し、開口部にM
OSトランジスタのゲート電極23、ソース/ドレイン
領域26、27などに電気的に接続された接続配線層3
4を埋め込み形成する。平坦化された層間絶縁膜33の
上にはアルミニウムなどの金属膜が形成される。この金
属膜は、パタ−ンニングされて接続配線層34に電気的
に接続された金属配線層36a、36b、36cが形成
される。その後の処理工程を経てMOSトランジスタが
完成する(図8)。この方法を用いると、ソース/ドレ
イン領域上に形成される選択エピタキシャル成長膜にフ
ァセットが形成されても第1の側壁絶縁膜の露出部分か
ら成長するポリシリコン膜が補って、ファセット部分の
厚みをほぼ均一にしてしまう。そのため、この部分に金
属膜を積層して選択エピタキシャル成長膜をシリサイド
化する際に、選択エピタキシャル成長膜先端のファセッ
ト部分が存在してもシリサイド化が半導体基板内部のソ
ース/ドレイン領域内部にまで及ぶことはない。その結
果従来この部分で半導体基板とのジャンクションリ−ク
が発生しがちであったのにこの傾向は著しく減少する。
Then, the metal film is polished by a CMP method or the like to remove the metal other than the opening, and the M
Connection wiring layer 3 electrically connected to gate electrode 23, source / drain regions 26, 27, etc. of the OS transistor
4 is buried. On the planarized interlayer insulating film 33, a metal film such as aluminum is formed. This metal film is patterned to form metal wiring layers 36a, 36b and 36c electrically connected to the connection wiring layer 34. Through the subsequent processing steps, the MOS transistor is completed (FIG. 8). By using this method, even if a facet is formed in the selective epitaxial growth film formed on the source / drain region, the polysilicon film growing from the exposed portion of the first sidewall insulating film makes up for the thickness of the facet portion. Make it even. Therefore, when a selective epitaxial growth film is silicided by laminating a metal film on this portion, even if there is a facet at the tip of the selective epitaxial growth film, silicidation does not extend to the source / drain regions inside the semiconductor substrate. Absent. As a result, this tendency is remarkably reduced, although a junction leak with the semiconductor substrate tends to occur in this portion in the past.

【0015】本発明では次のような効果が認められる。
シリコン半導体基板の露出した主面に形成されたゲート
電極の側面上の側壁絶縁膜を下から第1の側壁絶縁膜で
あるシリコン窒化膜(SiN)及びその上の第2の側壁
絶縁膜であるシリコン酸化膜(SiO2 )から構成され
た積層構造にし、エピタキシャル成長を行う際は、シリ
コン酸化膜には成長させず、シリコン基板、シリコン膜
に対して選択的にシリコンエピタキシャル成長膜を成長
させる条件を用いることにより、シリコンエピタキシャ
ル成長膜の側面に形成されるファセット面にシリコン窒
化膜表面から成長されたポリシリコン膜が接合し、シリ
コンエピタキシャル成長膜のファセット部分を補う形に
なってファセットの影響を相殺するようになる。このよ
うにしてシリコンエピタキシャル成長膜をシリサイド化
する際に金属シリサイド膜がソース/ドレイン領域内に
形成されることを防ぐことができるので半導体基板との
ジャンクションリークが抑制される。
The following effects are recognized in the present invention.
The side wall insulating film on the side surface of the gate electrode formed on the exposed main surface of the silicon semiconductor substrate is a silicon nitride film (SiN) as a first side wall insulating film and a second side wall insulating film thereover from the bottom. When the epitaxial growth is performed by forming a laminated structure composed of a silicon oxide film (SiO 2 ), a condition is used in which the silicon epitaxial film is grown selectively on the silicon substrate and the silicon film without growing on the silicon oxide film. As a result, the polysilicon film grown from the surface of the silicon nitride film is joined to the facet surface formed on the side surface of the silicon epitaxial growth film, and the facet portion of the silicon epitaxial growth film is complemented to offset the effect of the facet. Become. In this manner, the formation of the metal silicide film in the source / drain regions when the silicon epitaxial growth film is silicided can be prevented, so that the junction leak with the semiconductor substrate is suppressed.

【0016】[0016]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、エピタキ
シャルSi成長膜の側面に形成されるファセット面にポ
リシリコン膜が接合し、シリコンエピタキシャル成長膜
のファセット形状の影響が相殺される。その結果、シリ
コンエピタキシャル成長膜をMOSトランジスタのソー
ス/ドレイン領域上に形成し、金属シリサイドの犠牲膜
にすることによって、その後成長膜をシリサイド化する
際に金属シリサイド膜が半導体基板のソース/ドレイン
領域に形成されるのを防ぐことができる。半導体基板と
のジャンクションリークを抑制することが可能になる。
As described above, according to the present invention, the polysilicon film is bonded to the facet surface formed on the side surface of the epitaxial Si growth film, and the influence of the facet shape of the silicon epitaxial growth film is cancelled. As a result, the silicon epitaxial growth film is formed on the source / drain region of the MOS transistor and is used as a sacrificial film of the metal silicide. When the growth film is subsequently silicided, the metal silicide film is formed on the source / drain region of the semiconductor substrate. It can be prevented from being formed. It is possible to suppress junction leak with the semiconductor substrate.

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

【図1】本発明の半導体装置の製造工程を示す断面図。FIG. 1 is a sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor device of the present invention.

【図2】本発明の半導体装置の製造工程を示す断面図。FIG. 2 is a sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor device of the present invention.

【図3】本発明の半導体装置の製造工程を示す断面図。
面図。
FIG. 3 is a sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor device of the present invention.
Area view.

【図4】本発明の半導体装置の製造工程を示す断面図。FIG. 4 is a sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor device of the present invention.

【図5】本発明の半導体装置の製造工程を示す断面図。FIG. 5 is a sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor device of the present invention.

【図6】本発明の半導体装置の製造工程を示す断面図。FIG. 6 is a sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor device of the present invention.

【図7】本発明の半導体装置の製造工程を示す断面図。FIG. 7 is a sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor device of the present invention.

【図8】本発明の半導体装置の製造工程を示す断面図。FIG. 8 is a sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor device of the present invention.

【図9】本発明の半導体装置の製造工程を示す断面図。FIG. 9 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor device of the present invention.

【図10】本発明の半導体装置に用いる半導体基板の平
面図。
FIG. 10 is a plan view of a semiconductor substrate used for a semiconductor device of the present invention.

【図11】従来の半導体装置の製造工程を示す断面図。FIG. 11 is a sectional view showing a manufacturing process of a conventional semiconductor device.

【図12】従来の半導体装置の製造工程を示す断面図。FIG. 12 is a sectional view showing a manufacturing process of a conventional semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、21・・・シリコン半導体基板、 2、22・・
・ゲート酸化膜、3、23・・・ポリシリコンゲート電
極、 4・・・側壁絶縁膜、5、26・・・ソース領
域、 6、27・・・ドレイン領域、7、28・・・
選択エピタキシャル成長膜、8、29、30・・・ポリ
シリコン膜、 9、31・・・金属膜、10、32・
・・金属シリサイド膜、 11、33・・・層間絶縁
膜、12、34・・・接続配線層、13a、13b、1
3c、36a、36b、36c・・・金属配線層、24
・・・第1の側壁絶縁膜(SiN膜)、25・・・第2
の側壁絶縁膜(SiO2 膜)。
1, 21,... Silicon semiconductor substrate, 2, 22,.
· Gate oxide film, 3, 23 ··· polysilicon gate electrode, 4 ··· sidewall insulating film, 5, 26 ··· source region, 6, 27 ··· drain region, 7, 28 ···
Selective epitaxial growth film, 8, 29, 30 ... polysilicon film, 9, 31 ... metal film, 10, 32
..Metal silicide films, 11, 33 ... interlayer insulating films, 12, 34 ... connection wiring layers, 13a, 13b, 1
3c, 36a, 36b, 36c... Metal wiring layer, 24
... First sidewall insulating film (SiN film), 25.
Sidewall insulating film (SiO 2 film).

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上にゲート絶縁膜を形成し、
このゲート絶縁膜上にポリシリコンゲート電極を形成す
る工程と、前記ゲート電極側面及びこの側面に接する前
記ゲート絶縁膜上に第1の側壁絶縁膜を形成する工程
と、前記第1の側壁絶縁膜の前記ゲート電極の側壁に形
成された第1の領域及びこの領域に連続して前記ゲート
絶縁膜上に形成された第2の領域上に第2の側壁絶縁膜
を形成する工程と、前記ゲート電極、第1及び第2の側
壁絶縁膜をマスクとして不純物を前記半導体基板に注入
し、このゲート電極の下の領域を挟んで対向するソース
/ドレイン領域を前記半導体基板に形成する工程と、前
記半導体基板のソース/ドレイン領域が形成された領域
上及び前記ゲート電極の上面にシリコンエピタキシャル
成長膜を選択的に形成し、前記第1の側壁絶縁膜の露出
している領域と前記ソース/ドレイン領域が形成された
領域上の前記シリコンエピタキシャル成長膜側面に形成
されたファセット部分との間に両者に接してポリシリコ
ン膜を成長させる工程と、前記シリコンエピタキシャル
成長膜及び前記ポリシリコン膜上に金属膜を形成し、こ
れらをアニールして金属シリサイド膜に変える工程とを
備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
A gate insulating film formed on a semiconductor substrate;
Forming a polysilicon gate electrode on the gate insulating film, forming a first side wall insulating film on the side surface of the gate electrode and the gate insulating film in contact with the side surface, and forming the first side wall insulating film Forming a second side wall insulating film on a first region formed on a side wall of the gate electrode and a second region formed on the gate insulating film contiguous to the first region; Implanting impurities into the semiconductor substrate using the electrodes, the first and second sidewall insulating films as masks, and forming opposing source / drain regions on the semiconductor substrate with the region under the gate electrode interposed therebetween; A silicon epitaxial growth film is selectively formed on the region of the semiconductor substrate where the source / drain regions are formed and on the upper surface of the gate electrode, and a region where the first sidewall insulating film is exposed and Growing a polysilicon film in contact with a facet portion formed on a side surface of the silicon epitaxial growth film on a region where the source / drain region is formed; and forming a polysilicon film on the silicon epitaxial growth film and the polysilicon film. Forming a metal film on the substrate and annealing the film to convert the film to a metal silicide film.
【請求項2】 前記第1の側壁絶縁膜は、シリコン窒化
膜からなり、前記第2の側壁絶縁膜は、シリコン酸化膜
からなることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置
の製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the first sidewall insulating film is made of a silicon nitride film, and the second sidewall insulating film is made of a silicon oxide film. .
【請求項3】 前記金属シリサイド膜を形成する工程に
おいて、前記半導体基板のソース/ドレイン領域は、シ
リサイド化しないようにすることを特徴とする請求項1
又は請求項2に記載の半導体装置の製造方法。
3. The method according to claim 1, wherein in the step of forming the metal silicide film, the source / drain regions of the semiconductor substrate are not silicided.
A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2.
【請求項4】 前記シリコンエピタキシャル成長膜を形
成する工程において、前記第1の側壁絶縁膜上には前記
ポリシリコン膜を成長させ、前記第2の側壁絶縁膜上に
はシリコン膜を成長させないようにエピタキシャル成長
条件を設定することを特徴とする請求項1乃至請求項3
のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
4. In the step of forming the silicon epitaxial growth film, the polysilicon film is grown on the first sidewall insulating film, and the silicon film is not grown on the second sidewall insulating film. 4. An epitaxial growth condition is set.
The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of the above.
【請求項5】 前記シリコンエピタキシャル成長膜の厚
さは、前記ゲート絶縁膜の厚さと前記第1の側壁絶縁膜
の厚さとの和に等しくすることを特徴とする請求項1乃
至請求項4のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein a thickness of the silicon epitaxial growth film is equal to a sum of a thickness of the gate insulating film and a thickness of the first sidewall insulating film. 13. A method for manufacturing a semiconductor device according to
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100363097B1 (en) * 2001-01-06 2002-12-05 삼성전자 주식회사 Contact structure reduced contact resistance between substrate and contact pad
KR100607817B1 (en) * 2002-12-12 2006-08-02 매그나칩 반도체 유한회사 Method of manufacturing a semiconductor device

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