JP2001085683A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JP2001085683A
JP2001085683A JP25769299A JP25769299A JP2001085683A JP 2001085683 A JP2001085683 A JP 2001085683A JP 25769299 A JP25769299 A JP 25769299A JP 25769299 A JP25769299 A JP 25769299A JP 2001085683 A JP2001085683 A JP 2001085683A
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Yukiaki Yogo
幸明 余郷
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 STI膜を素子分離絶縁膜として用いたサリ
サイド構造の絶縁ゲート型トランジスタにおいて、シリ
サイドリークの発生を防止する。 【解決手段】 STI膜3を素子分離絶縁膜として用い
たサリサイド構造を有するMOSFETであって、ST
I膜3上にSiN膜等の保護膜10を形成した。このこ
とにより、後の工程でSTI膜3の部分がエッチングさ
れなくなり、STI膜3の沈下がなくなり、金属シリサ
イド膜9がソース7・ドレイン8の部分においてその表
面にのみ形成されるため、シリサイドリークの発生を抑
えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属シリサイド膜
をソース、ドレインの表面に形成するいわゆるサリサイ
ド構造を有する半導体装置及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】近
年、CMOS等の半導体装置において、寄生抵抗を低減
する目的で、ゲート電極やソース・ドレインの上面に金
属シリサイド膜を形成するサリサイド技術が用いられて
いる。これは、電極をとるSi(シリコン)またはPo
liSi(ポリシリコン)上にTi、Coなどの金属膜
を堆積し、熱処理によって合金化する技術で、素子の高
速化を阻害する寄生抵抗を低くすることができる。但
し、ドレイン・ソース部分の金属シリサイド膜は、ソー
ス・ドレインのN+またはP+上に形成されるが、金属シ
リサイド膜がN+又はP+とウェルとの間の接合部分にま
で入り込み、接合リーク(以下、シリサイドリークとい
う)が生じないように合わせ込む必要がある。
【0003】一方、素子分離絶縁膜として、従来のLO
COS酸化膜より狭い面積で素子分離を行えるSTI
(Sallow Trench Insulator)膜がある。このSTI膜
は、基板上にエッチング等で溝を掘り、その中に絶縁膜
を埋め込むことによって形成されるもので、従来のLO
COS酸化膜より深く、厚い素子分離絶縁膜となる。図
5に、素子分離絶縁膜としてSTI膜を用いたサリサイ
ド構造のMOSFETの断面構成を示す。
【0004】図において、シリコン基板1にウェル領域
2が形成され、STI膜3によりウェル領域2内の素子
形成領域が他の素子形成領域から絶縁分離されるように
なっている。素子形成領域において、ウェル2領域の上
には、ゲート酸化膜4を介してポリシリコンによるゲー
ト電極5が形成され、ゲート電極5の側壁には、側壁酸
化膜(サイドウォール)6が形成されている。ウェル領
域2内にはソース7、ドレイン8が形成され、ゲート電
極6、ソース7、ドレイン8の上面には金属シリサイド
膜9が形成されている。
【0005】このようなSTI膜3を用いたサリサイド
構造のMOSFETにおいて、本発明者の検討によれ
ば、STI膜3が途中のエッチング工程等により薄くな
り、基板表面に対して沈下することがあり、この状態で
シリサイドを実施すると、STI膜3の溝の側面付近に
まで金属シリサイド膜9が入り込み、ソース7・ドレイ
ン8とウェル2領域の接合部分から接合リークが生じる
という問題があることが分かった。
【0006】以下、上記した問題が生じることを、MO
SFETの概略の製造工程を示す図6〜図8を参照して
説明する。
【0007】シリコン基板1上にSiN膜21をCVD
にて1500Å程度形成し、素子分離絶縁膜を形成する
箇所を開口した後、SiN膜21をマスクとしてエッチ
ングを行い、STI用の溝を300〜600nm程度形
成し、熱酸化膜を数十〜数百Å形成した後、CVD装置
などで03TEOS等の酸化膜22を堆積する(図6
(a))。
【0008】この後、CMPにてSiN膜21の表面の
酸化膜を取り除き(図6(b))、次にSiN膜21を
燐酸のウエットエッチング等によって取り除く(図6
(c))。このことにより、約450〜750nm程度
の厚さを持つ素子分離絶縁膜としてのSTI膜3が完成
する。
【0009】この後、ウェル領域2を形成するため、イ
オンインプラと熱処理を加え、熱処理によってできた表
面の数十〜数百Åの酸化膜をエッチングによって除去す
る(図6(d))。このとき、STI膜3の表面も同時
にエッチングされるため、STI膜3は薄くなる。
【0010】次に、酸化膜23を50〜200Å形成
し、ポリシリコン24を約2000Å堆積した(図7
(a))後、トランジスタのゲート電極となる部分をエ
ッチングする(図7(b))。このことによって、ゲー
ト酸化膜4、ゲート電極5が形成される。
【0011】この後、ウエハ全面に酸化膜25を100
〜200Å程度堆積し(図7(c))、エッチングを行
ってサイドウォール6を形成する(図7(d))。そし
て、ソース7・ドレイン8を形成するためにイオンイン
プラと熱処理を加え、熱処理時に形成された数十〜数百
Åの表面酸化膜を除去するためにエッチングを行う(図
8(a))。これらのエッチング工程においても、ST
I膜3表面はエッチングされるため、STI膜3は薄く
なり、基板表面に対して沈下する。
【0012】このような状態で、金属シリサイド膜9を
形成する(図8(b))と、図5に示すように、金属シ
リサイド膜9がSTI膜3の溝の側面付近にまで入り込
み、ソース7・ドレイン8とウェル2領域の接合部分か
らシリサイドリークが生じる。
【0013】また、STI膜3の沈下が図5ほどには大
きくない場合においても、図9のようにSTI膜3の側
壁部分が抉られ、この部分でシリサイドリークを起こす
可能性がある。
【0014】本発明は上記問題に鑑みたもので、STI
膜を素子分離絶縁膜として用いたサリサイド構造の絶縁
ゲート型トランジスタにおいて、シリサイドリークの発
生を防止することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1に記載の発明では、STI膜を素子分離絶
縁膜として用いたサリサイド構造を有する半導体装置に
おいて、STI膜(3)に保護膜(10)を設け、この
保護膜(10)によって、金属シリサイド膜(9)が、
ソース(7)、ドレイン(8)においてその表面にのみ
形成されるようにしたことを特徴としている。
【0016】この発明によれば、金属シリサイド膜
(9)が(7)、ドレイン(8)の部分においてその表
面にのみ形成されるため、シリサイドリークの発生を抑
えることができる。
【0017】なお、請求項2に記載の発明のように、保
護膜(10)をSTI膜(3)の上面に形成すれば、エ
ッチングによるSTI膜(3)の沈下を防止して、請求
項1の効果を得ることができる。また、請求項3に記載
の発明のように、保護膜(10)をSTI膜(3)の側
面に形成すれば、STI膜(3)の側壁部分が抉られる
のを防止して、請求項1の効果を得ることができる。
【0018】また、保護膜(10)としては、請求項4
に記載の発明のようにSiN膜を用いるのが好ましい。
【0019】請求項5〜7に記載の発明では、上記した
半導体装置を製造するのに適した製造方法を提供するこ
とができる。
【0020】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すも
のである。
【0021】
【発明の実施の形態】図1に、本発明の一実施形態にか
かる、STI膜3を用いたサリサイド構造のMOSFE
Tの断面構成を示す。なお、この実施形態において、図
5〜図8に示すものと同一符号を付したものは、同一も
しくは均等のものであることを示している。
【0022】この実施形態に示すMOSFETにおいて
は、STI膜3上にチッ化膜等の保護膜10が形成され
ている。この保護膜10の形成によって、後の工程でS
TI膜3の部分がエッチングされなくなる。従って、S
TI膜3の沈下がなくなり、金属シリサイド膜9がソー
ス7・ドレイン8の部分においてその表面にのみ形成さ
れるため、シリサイドリークの発生を抑えることができ
る。なお、保護膜10としては、図9のようにSTI膜
3の側壁部分が抉られるのを防ぐため、STI膜3の上
面のみならず側面にまで形成することが望ましい。
【0023】以下、図1に示すMOSFETの製造方法
について図2、図3に示す工程図を参照して説明する。
【0024】まず、図6(a)〜(c)と同じ工程で、
基板1にSTI膜3を形成する(この状態を図2(a)
に示す)。そして、保護膜10を形成するための膜26
をウエハ全面にわたって形成し(図2(b))、この
後、ホト工程にてレジスト27を被せ、CF4ガス等を
用いたドライエッチング、または、燐酸等によるウエッ
トエッチング、または、その両方を行うことによって、
STI膜3上面および側面だけを残して、他の領域の膜
26を除去する(図2(c))。その後、レジスト27
を除去することで保護膜10を形成する(図2
(d))。
【0025】この保護膜10は、この後の途中工程にお
ける、シリコンやSiO2を除去するエッチングに対し
て除去されない、または除去されにくい材質が必要とさ
れ、一般的にはSiN等が望ましいが、SiN以外でも
シリコン、SiO2に対してエッチングの選択比が大き
くエッチングされにくい材料であれば良い。但し、ST
I膜3の上面だけでなく、側面まで含めて保護すること
を考慮すれば、STI膜3の側面にも均一な膜を形成で
きるCVDによるSiN等が適当である。
【0026】また、STI膜3部分の段差が大きくなり
すぎると、配線工程において断線等の問題が発生した
り、層間絶縁膜等を形成する際に段差部分で膜を堆積で
きなくなる等の問題が発生する可能性がある。このた
め、保護膜10の膜厚は、途中工程のシリコンやSiO
2のエッチングに対して、侵食されない範囲で、なるべ
く薄く製作すべきであるが、この膜厚は、エッチングし
ようとする膜と、保護膜10とのエッチング選択比によ
って決定される。SiNを例にとると、SiO2、ポリ
シリコン膜とのエッチング選択比を3:1〜5:1程度
であるとすれば、除去するSiO2、ポリシリコン膜の
1/3〜1/5の膜厚で設定するのが適当である。
【0027】なお、STI膜3の沈下がSTI膜3の上
面については問題なく、図9のようにSTI膜3の側面
で抉られるのを防止する場合には、図2(b)のように
保護膜10を形成するための膜26を形成した後、レジ
スト27を塗布せずに、エッチバックを行い、図4に示
すように側面にのみ保護膜10を残すようにしてもよ
い。
【0028】このようにしてSTI膜3上に保護膜10
を形成した後、図6(d)、図7(a)〜(d)、図8
(a)、(b)と同じ工程を実施し、図1に示す構造の
ものを得る。なお、STI膜3上に保護膜10を形成し
ておくことにより、それらの工程で、STI膜3の部分
がエッチングされることはない。
【0029】さらに、図1に示す構造のものを得た後、
TEOS、BPSGなどの層間膜28を堆積する(図3
(a))。一般には、これ以降STI膜3の沈下が起こ
る工程は加えない。STI膜3用の保護膜は、後の工程
に問題が無いようであれば、そのまま残しておいてよ
い。もし、後の配線工程等でSTI膜3の段差が問題と
なる場合には、図3(a)の層間膜28を形成する前に
保護膜10を除去する。例えば、サイドウォール6の形
成後、または、サリサイドを形成した後に、保護膜10
のみを除去する。
【0030】層間膜28を堆積した後は、ホトエッチン
グ工程にて、コンタクト形成部分のみをエッチングし
(図3(b))、Ti/TiNなどのバリアメタルを数
十〜数百Å堆積した後さらにW等を堆積し、これらW、
Ti/TiN等の金属29により、図3(b)にて形成
した穴を埋める(図3(c))。さらに、表面のW、T
i/TiN等の金属29を、エッチングまたはCMPに
よって除去し、下地の層間膜28をむき出しにし(図3
(d))、Alなどを主成分とする金属膜を堆積した
後、ホトエッチング工程にて、金属膜を部分的にエッチ
ングし、配線30とする(図3(e))。このようにし
てSTI膜3を用いたサリサイド構造のMOSFETが
完成する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態にかかる、STI膜3を用
いたサリサイド構造のMOSFETの断面構成を示す図
である。
【図2】図1に示すMOSFETの製造方法を示す工程
図である。
【図3】図2に続く製造工程を示す工程図である。
【図4】STI膜3の側面にのみ保護膜10を形成した
状態を示す図である。
【図5】本発明者が検討した、STI膜3を用いたサリ
サイド構造のMOSFETの断面構成を示す図である。
【図6】図5に示すMOSFETの製造方法を示す工程
図である。
【図7】図6に続く製造工程を示す工程図である。
【図8】図7に続く製造工程を示す工程図である。
【図9】図5に示すMOSFETに対し、STI膜3の
側壁部分が抉られた状態を示す図である。
【符号の説明】
1…シリコン基板、2…ウェル領域、3…STI膜、4
…ゲート酸化膜、5…ゲート電極、6…サイドウォー
ル、7…ソース、8…ドレイン、9…金属シリサイド
膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 29/43 H01L 29/78 301R Fターム(参考) 4M104 AA01 BB01 BB14 BB19 BB20 BB25 CC05 DD02 DD04 DD16 DD19 EE15 FF13 FF14 FF17 FF18 GG09 HH12 HH16 HH20 5F032 AA34 AA44 CA03 CA17 DA02 DA23 DA24 DA28 DA30 DA33 DA43 DA74 5F033 HH04 HH08 HH25 JJ18 JJ19 JJ33 KK01 MM07 NN03 QQ08 QQ09 QQ37 QQ48 RR04 RR15 SS04 TT02 VV06 XX00 XX09 XX10 5F040 DA14 EC01 EC07 EC13 EH01 EH02 EK00 EK05 FA05 FC10 FC19 FC21 FC22 FC28

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板(1)と、 前記半導体基板に形成された素子分離用のSTI膜
    (3)と、 前記STI膜によって素子分離された素子形成領域の上
    に形成されたゲート絶縁膜(4)と、 前記ゲート絶縁膜の上に形成されたゲート電極(5)
    と、 前記ゲート電極の両側の前記素子形成領域内に形成され
    たソース(7)、ドレイン(8)と、 前記ソース、ドレインの表面に形成された金属シリサイ
    ド膜(9)と、 前記STI膜を保護する保護膜(10)と、を備え、 前記保護膜によって、前記金属シリサイド膜が、前記ソ
    ース、ドレインにおいてその表面にのみ形成されるよう
    になっていることを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記保護膜は、前記STI膜の上面に形
    成されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体
    装置。
  3. 【請求項3】 前記保護膜は、前記STI膜の側面に形
    成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の
    半導体装置。
  4. 【請求項4】 前記保護膜は、SiN膜であることを特
    徴とする請求項1乃至3に記載の半導体装置。
  5. 【請求項5】 半導体基板にSTI膜を形成する工程
    と、 前記STI膜に保護膜を形成する工程と、 前記STI膜によって素子分離された素子形成領域の上
    に、ゲート絶縁膜(5)を介してゲート電極(6)を形
    成する工程と、 前記ゲート電極の両側の前記素子形成領域内にソース
    (7)、ドレイン(8)を形成する工程と、 前記ソース、ドレインの表面に金属シリサイド膜(9)
    を形成する工程と、を有し、 前記保護膜を形成したことにより、前記金属シリサイド
    膜(9)を形成する工程において、前記金属シリサイド
    膜が、前記ソース、ドレインにおいてその表面にのみ形
    成されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  6. 【請求項6】 前記保護膜を前記STI膜の上面に形成
    し、前記金属シリサイド膜(9)を形成する工程までに
    おいて、前記STI膜がエッチングされるのを前記保護
    膜により防止することを特徴とする請求項5に記載の半
    導体装置の製造方法。
  7. 【請求項7】 前記保護膜を前記STI膜の側面に形成
    し、前記金属シリサイド膜(9)を形成する工程までに
    おいて、前記STI膜と前記半導体基板の間がエッチン
    グにより抉られるのを前記保護膜による防止することを
    特徴とする請求項5に記載の半導体装置の製造方法。
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