JP2001319972A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、詳しくは窒化シリコン膜を用いた半導体装
置の製造方法に関する。The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method for manufacturing a semiconductor device using a silicon nitride film.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の半導体装置として、例えばＮチャ
ネルＭＯＳＦＥＴ（ＮＭＯＳＦＥＴ）とＰチャネルＭＯ
ＳＦＥＴ（ＰＭＯＳＦＥＴ）との両者で構成されるＣｏ
ｎｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ＭＯＳＦＥＴ（ＣＭＯＳＦＥ
Ｔ）や、バイポーラトランジスタ等が知られている。こ
れらの半導体装置では、タングステンシリサイド（ＷＳ
ｉx ）とポリシリコンとの積層構造で形成したＷ−ポリ
サイド配線構造が低抵抗でかつ熱的安定性に優れている
ために広く採用されている。特に、ＭＯＳＦＥＴでは、
ゲート酸化膜の信頼性を確保しながら、しきい値電圧
（Ｖth）制御に優れていることからゲート電極として用
いられることが多い。2. Description of the Related Art Conventional semiconductor devices include, for example, an N-channel MOSFET (NMOSFET) and a P-channel MOSFET.
Co composed of both SFET (PMOSFET)
nmplementary MOSFET (CMOSFE
T) and bipolar transistors are known. In these semiconductor devices, tungsten silicide (WS
i x) to have a stacked structure of a polysilicon W- polycide wiring structure is widely adopted because of excellent and thermal stability and low resistance. In particular, MOSFET
The gate oxide film is often used as a gate electrode because of its excellent control of the threshold voltage (Vth) while ensuring the reliability of the gate oxide film.
【０００３】従来のＣＭＯＳＦＥＴでは、いずれの配線
構造を採用する場合においても、ポリシリコンに高濃度
の不純物を導入することが可能であり、かつ熱的に安定
である等の理由から、リン（Ｐ）やヒ素（Ａｓ）等のＮ
型不純物を導入したＮ+ 型ゲート電極が用いられてい
る。ＮＭＯＳＦＥＴ、ＰＭＯＳＦＥＴともにＮ+ 型ゲー
ト電極で形成するこの構造は、シングルゲート型と呼ば
れている。しかしながら、シングルゲート型のＣＭＯＳ
ＦＥＴではＰＭＯＳＦＥＴが埋め込みチャネル型となる
ので、素子が微細化された場合やＭＯＳＦＥＴを低いＶ
th領域で動作させる場合に短チャネル効果を抑制するこ
とが困難である。そのため、ＮＭＯＳＦＥＴのゲート電
極をＮ+ 型とし、ＰＭＯＳＦＥＴのゲート電極にはホウ
素（Ｂ）をドーピングし表面チャネル型となるＰ+ 型と
するデュアルゲート型の適用が始まっている。[0003] In the conventional CMOSFET, no matter which wiring structure is employed, phosphorus (P) is used because it is possible to introduce a high concentration of impurities into polysilicon and it is thermally stable. ) And N such as arsenic (As)
An N + type gate electrode into which a type impurity is introduced is used. This structure in which both the NMOSFET and the PMOSFET are formed by N + type gate electrodes is called a single gate type. However, single gate type CMOS
In the FET, the PMOSFET is of a buried channel type.
When operating in the th region, it is difficult to suppress the short channel effect. For this reason, dual gate type applications have been started in which the gate electrode of the NMOSFET is an N + type, and the gate electrode of the PMOSFET is a P + type which becomes a surface channel type by doping boron (B).
【０００４】デュアルゲート型のＣＭＯＳＦＥＴを製造
するには、例えばゲート電極をＷ−ポリサイド構造とす
る場合、まずシリコン（Ｓｉ）基板上にポリシリコン膜
を成膜する。次いで、イオン注入法によって、ＮＭＯＳ
ＦＥＴ形成予定領域の例えばポリシリコン膜にＮ型不純
物を高濃度にドーピングし、またＰＭＯＳＦＥＴ形成予
定領域の例えばポリシリコン膜にＰ型不純物を高濃度に
ドーピングする。その後、アニーリング等の高温熱処理
を行うことによって、ドーピングした不純物を各領域の
ポリシリコン膜中に拡散させた後、タングステンシリサ
イド（ＷＳｉx）膜を成膜する。In order to manufacture a dual gate type CMOSFET, for example, when a gate electrode has a W-polycide structure, a polysilicon film is first formed on a silicon (Si) substrate. Then, by ion implantation, the NMOS
For example, a polysilicon film in a region where an FET is to be formed is heavily doped with an N-type impurity, and a polysilicon film in a region where a PMOSFET is to be formed is heavily doped with a P-type impurity. Thereafter, by performing the high temperature heat treatment of annealing, etc., after the doped impurity is diffused into the polysilicon film in each region, depositing a tungsten silicide (WSi x) layer.
【０００５】デュアルゲート型のＣＭＯＳＦＥＴの上層
層間絶縁膜は、減圧熱ＣＶＤ（ＣＶＤはChemical Vapor
Deposition の略であり化学的気相成長を意味する）法
によって、成膜した窒化シリコン膜を介して酸化シリコ
ンからなる層間絶縁膜を設けるように構成されているの
が一般的である。An upper interlayer insulating film of a dual-gate type CMOSFET is formed by low-pressure thermal CVD (CVD is Chemical Vapor).
In general, an interlayer insulating film made of silicon oxide is provided through a formed silicon nitride film by a method (deposition is an abbreviation and means chemical vapor deposition).
【０００６】上記層間絶縁膜に用いられる酸化シリコン
膜は、例えば成膜ガスにオゾン（Ｏ 3 ）−テトラエトキ
シシラン（ＴＥＯＳ）系のガスを用いたＣＶＤ法によっ
て成膜される。その成膜の際に、酸化シリコン膜からの
脱離ガスや脱離する水分等によって、シリサイド層が酸
化されて抵抗が上昇する。Silicon oxide used for the interlayer insulating film
The film is formed, for example, by using ozone (O Three) -Tetraethoxy
CVD method using Sisilane (TEOS) gas
Is formed. During the film formation, the silicon oxide film
The silicide layer may become acidic due to desorbed gas or
And the resistance rises.
【０００７】そこで、層間絶縁膜にコンタクトホールを
形成する際には、拡散層上および自己整合シリサイド上
でのエッチングストッパとするために、一般的にデュア
ルゲート型のＣＭＯＳＦＥＴ上や自己整合シリサイド上
には、減圧ＣＶＤ法によって、窒化シリコン膜を成膜
し、その窒化シリコン膜上に酸化シリコンからなる層間
絶縁膜を形成した構成が採用されている。Therefore, when forming a contact hole in an interlayer insulating film, a contact hole is generally formed on a dual-gate type CMOSFET or a self-aligned silicide in order to serve as an etching stopper on the diffusion layer and on the self-aligned silicide. Employs a structure in which a silicon nitride film is formed by a low pressure CVD method, and an interlayer insulating film made of silicon oxide is formed on the silicon nitride film.
【０００８】半導体装置の層間絶縁膜を上記のような構
成にすることによって、減圧熱ＣＶＤ法で成膜された緻
密な膜質を有する窒化シリコン膜によって、上記層間絶
縁膜から拡散される水分を遮断して素子が形成される半
導体基板表面に水分が供給されることのを防止し、また
層間絶縁膜にコンタクトホールを形成する時に拡散層や
シリサイド層がオーバエッチングされるのを防いでい
る。[0008] By forming the interlayer insulating film of the semiconductor device as described above, moisture diffused from the interlayer insulating film is blocked by the dense silicon nitride film formed by the low pressure thermal CVD method. This prevents moisture from being supplied to the surface of the semiconductor substrate on which the element is formed, and prevents the diffusion layer and the silicide layer from being over-etched when a contact hole is formed in the interlayer insulating film.
【０００９】上記半導体装置を製造するには、例えば素
子が形成された半導体基板の表面に、成膜時の圧力雰囲
気を減圧状態に保った減圧熱ＣＶＤ法によって、成膜温
度を７６０℃程度の一定温度に保ちながら、膜厚が１０
０ｎｍ程度の窒化シリコン膜を成膜する。その後、この
窒化シリコン膜上に酸化シリコン膜からなる上記層間絶
縁膜を成膜する。In order to manufacture the above semiconductor device, for example, a film formation temperature of about 760 ° C. is formed on a surface of a semiconductor substrate on which elements are formed by a reduced pressure thermal CVD method in which a pressure atmosphere during film formation is kept in a reduced pressure state. While maintaining a constant temperature,
A silicon nitride film having a thickness of about 0 nm is formed. Thereafter, the above-mentioned interlayer insulating film made of a silicon oxide film is formed on the silicon nitride film.
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、デュア
ルゲート型のＣＭＯＳＦＥＴのＰＭＯＳＦＥＴにおい
て、ポリシリコン膜にドーピングしたホウ素（Ｂ）は、
その後の熱処理工程によって、シリコン基板へ突き抜け
ること〔応用物理学会予稿集（１９９８年秋）１８ａ−
ＺＬ−９〕や、窒化シリコン膜中の水素に起因してホウ
素（Ｂ）がシリコン基板中に突き抜けること〔応用物理
学会予稿集（１９９８年秋）１６ｐ−Ｐ１０−１０〕等
が報告されている。However, in a dual-gate type CMOSFET PMOSFET, boron (B) doped into the polysilicon film is
Penetration into the silicon substrate by a subsequent heat treatment process [Preprints of the Japan Society of Applied Physics (Autumn 1998) 18a-
ZL-9] and boron (B) penetrating into a silicon substrate due to hydrogen in a silicon nitride film [Preprints of the Japan Society of Applied Physics (Fall 1998) 16p-P10-10].
【００１１】この問題を解決する方法として、ゲート酸
化膜に数％の窒素を添加して窒化酸化シリコン（ＳｉＯ
Ｎ）化する方法〔応用物理学会予稿集（１９９８年秋）
１８ａ−ＺＬ−１２参照〕が提案されているが、この方
法では、窒素添加量を増やすと電子移動度が低下するこ
とにより、トランジスタ特性を劣化させる。また、ホウ
素（Ｂ）の基板への突き抜けに対しても十分な効果は得
られていないのが現状である。As a method of solving this problem, silicon nitride oxide (SiO 2) is added by adding several percent of nitrogen to a gate oxide film.
N) Method of conversion [Preprints of the Japan Society of Applied Physics (Fall 1998)
18a-ZL-12] has been proposed, but in this method, when the amount of added nitrogen is increased, the electron mobility is reduced, thereby deteriorating the transistor characteristics. Further, at present, a sufficient effect has not been obtained with respect to penetration of boron (B) into the substrate.
【００１２】従来のＰＭＯＳＦＥＴには不純物としてホ
ウ素（Ｂ）をドーピングする場合が多い。しかし、Ｐ型
電極中のホウ素（Ｂ）はその後の熱処理によって再分布
し、一部はゲート酸化膜を突き抜けて基板側へ拡散し、
トランジスタ特性を劣化させる。また、ホウ素（Ｂ）の
突き抜けの程度は、窒素雰囲気中での熱処理よりも減圧
ＣＶＤ装置によって窒化シリコン膜を形成する場合のほ
うが顕著であることも明らかになった。そのときの減圧
ＣＶＤ装置による窒化シリコン膜の成膜条件を以下に示
す。Conventional PMOSFETs are often doped with boron (B) as an impurity. However, the boron (B) in the P-type electrode is redistributed by the subsequent heat treatment, and a part of the boron (B) penetrates through the gate oxide film and diffuses toward the substrate.
Deteriorates transistor characteristics. It has also been found that the degree of penetration of boron (B) is more remarkable when a silicon nitride film is formed by a low-pressure CVD apparatus than when heat treatment is performed in a nitrogen atmosphere. The conditions for forming the silicon nitride film by the reduced pressure CVD apparatus at that time are shown below.
【００１３】上記成膜条件としては、反応ガスに、ジク
ロロシラン（Ｓｉ2 Ｈ2 Ｃｌ2 ）（供給流量：１０ｃｍ
3 ／ｍｉｎ〜１００ｃｍ3 ／ｍｉｎ）と、アンモニア
（ＮＨ 3 ）（供給流量：１００ｃｍ3 ／ｍｉｎ〜５００
０ｃｍ3 ／ｍｉｎ）を用い、成膜雰囲気の温度を７６０
℃〜８００℃、成膜雰囲気の圧力を１０Ｐａ〜１００Ｐ
ａに設定した。The film forming conditions include a reaction gas,
Lorosilane (SiTwoHTwoClTwo) (Supply flow rate: 10cm
Three/ Min ~ 100cmThree/ Min) and ammonia
(NH Three) (Supply flow rate: 100cmThree/ Min ~ 500
0cmThree/ Min) and the temperature of the film formation atmosphere is 760.
℃ ~ 800 ℃, pressure of film formation atmosphere 10Pa ~ 100P
a.
【００１４】上記成膜条件で減圧ＣＶＤ装置によって、
窒化シリコン膜を形成する場合には、例えば下記化学反
応式に示す化学反応となる。Under the above film forming conditions, a low pressure CVD apparatus
When a silicon nitride film is formed, for example, a chemical reaction represented by the following chemical reaction formula is performed.
【００１５】３Ｓｉ2 Ｈ2 Ｃｌ2 ＋４ＮＨ3 →Ｓｉ3 Ｎ
4 ＋６ＨＣｌ＋６Ｈ2 3Si 2 H 2 Cl 2 + 4NH 3 → Si 3 N
4 + 6HCl + 6H 2
【００１６】上記化学反応式に示す通り、反応の過程に
おいて多量の水素（Ｈ2 ）が副生成物として発生する。
また成膜時の温度は７６０℃〜８００℃と高い。そのた
め、水素雰囲気中で熱処理を行っているのと同様の状態
になり、ホウ素（Ｂ）の基板側への突き抜けが促進され
る。As shown in the above chemical reaction formula, a large amount of hydrogen (H 2 ) is generated as a by-product in the course of the reaction.
The temperature during film formation is as high as 760 ° C. to 800 ° C. Therefore, a state similar to that in which the heat treatment is performed in a hydrogen atmosphere is obtained, and penetration of boron (B) to the substrate side is promoted.
【００１７】最近の半導体装置では、セル面積を縮小す
るために自己整合コンタクト技術が一般的に適用されて
いる。そして、窒化シリコン膜は、コンタクトホールの
ドライエッチング時に酸化シリコン膜に対する選択比が
高いためエッチングストッパ膜として一般的に採用され
ている。そのため、オフセット絶縁膜やサイドウォール
絶縁膜に窒化シリコン膜を適用している。しかしなが
ら、窒化シリコン膜の形成時に生じる水素のためにホウ
素（Ｂ）が基板側へ突き抜けるという問題が起こり、ト
ランジスタ特性を著しく劣化させるという問題があっ
た。In recent semiconductor devices, a self-aligned contact technique is generally applied to reduce the cell area. The silicon nitride film is generally used as an etching stopper film because of its high selectivity to the silicon oxide film during dry etching of the contact hole. Therefore, a silicon nitride film is used for the offset insulating film and the sidewall insulating film. However, there is a problem that boron (B) penetrates to the substrate side due to hydrogen generated at the time of forming the silicon nitride film, and there is a problem that transistor characteristics are significantly deteriorated.
【００１８】なお、窒化シリコン膜を低温化した成膜技
術で形成した場合、上記課題は解決されるが、従来のジ
クロロシランとアンモニアとを反応ガスに用いた成膜プ
ロセスでは成膜速度が非常に遅くなり、生産性を悪化さ
せてしまう。またその他の成膜方法として、例えばモノ
シランとアンモニアとを反応ガスに用いて減圧ＣＶＤ法
によって成膜する窒化シリコン膜や、プラズマＣＶＤ法
によって成膜される窒化シリコン膜ではカバリッジが極
端に悪化するという問題が発生する。したがって、サイ
ドウォール絶縁膜やエッチングストッパ膜等に上記成膜
方法を適用することは困難である。When the silicon nitride film is formed by a film forming technique at a low temperature, the above-mentioned problems can be solved. However, the conventional film forming process using dichlorosilane and ammonia as a reaction gas has a very high film forming rate. And slows productivity. As another film formation method, for example, coverage is extremely deteriorated in a silicon nitride film formed by a low-pressure CVD method using monosilane and ammonia as a reaction gas or a silicon nitride film formed by a plasma CVD method. Problems arise. Therefore, it is difficult to apply the above film forming method to a sidewall insulating film, an etching stopper film, and the like.
【００１９】[0019]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされた半導体装置の製造方法である。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is a method for manufacturing a semiconductor device which has been made to solve the above-mentioned problems.
【００２０】本発明の第１の半導体装置の製造方法は、
セルフアラインコンタクトを形成する際に用いるオフセ
ット絶縁膜を窒化シリコン膜で形成する工程を備えた半
導体装置の製造方法において、オフセット絶縁膜を形成
する前に、オフセット絶縁膜の成膜表面に水素ストッパ
層を形成する工程を備えた製造方法である。The first method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises:
In a method for manufacturing a semiconductor device, comprising a step of forming an offset insulating film used for forming a self-aligned contact from a silicon nitride film, a hydrogen stopper layer is formed on a surface of the offset insulating film before the offset insulating film is formed. Is a manufacturing method including a step of forming
【００２１】上記第１の半導体装置の製造方法では、窒
化シリコン膜からなるオフセット絶縁膜を成膜する前
に、オフセット絶縁膜の成膜表面に水素ストッパ層を形
成することから、その後に通常の方法によって、窒化シ
リコン膜からなるオフセット絶縁膜を成膜しても、その
成膜反応において発生した水素は水素ストッパ層により
さえぎられて水素ストッパ層より下部側に移動しない。
そのため、オフセット絶縁膜を形成する下地膜にホウ素
が導入されていてもその下地膜が形成されている基板側
へホウ素が拡散することはない。In the first method for manufacturing a semiconductor device, a hydrogen stopper layer is formed on the surface of the offset insulating film before the offset insulating film made of a silicon nitride film is formed. Even if an offset insulating film made of a silicon nitride film is formed by the method, hydrogen generated in the film forming reaction is blocked by the hydrogen stopper layer and does not move below the hydrogen stopper layer.
Therefore, even if boron is introduced into the base film for forming the offset insulating film, boron does not diffuse to the substrate side on which the base film is formed.
【００２２】本発明の第２の半導体装置の製造方法は、
ゲート電極の側壁にサイドウォール絶縁膜を窒化シリコ
ン膜で形成する工程を備えた半導体装置の製造方法にお
いて、サイドウォール絶縁膜を形成するための窒化シリ
コン膜を成膜する前に、窒化シリコン膜の成膜表面に水
素ストッパ層を形成する工程を備えた製造方法である。According to a second method of manufacturing a semiconductor device of the present invention,
In the method for manufacturing a semiconductor device, the method further includes a step of forming a sidewall insulating film with a silicon nitride film on a side wall of a gate electrode, before forming the silicon nitride film for forming the sidewall insulating film. This is a manufacturing method including a step of forming a hydrogen stopper layer on a film formation surface.
【００２３】上記第２の半導体装置の製造方法では、サ
イドウォール絶縁膜を形成するための窒化シリコン膜を
成膜する前に、窒化シリコン膜の成膜表面に水素ストッ
パ層を形成することから、その後に通常の方法によっ
て、サイドウォール絶縁膜を形成するための窒化シリコ
ン膜を成膜しても、その成膜反応において発生した水素
は水素ストッパ層によりさえぎられて水素ストッパ層よ
り下部側に移動しない。そのため、水素ストッパ層が形
成される下地膜にホウ素が導入されていてもその下地膜
が形成されている半導体基板側へホウ素が拡散すること
はない。In the second method for manufacturing a semiconductor device, the hydrogen stopper layer is formed on the surface of the silicon nitride film before the silicon nitride film for forming the sidewall insulating film is formed. After that, even if a silicon nitride film for forming a sidewall insulating film is formed by a normal method, hydrogen generated in the film formation reaction is blocked by the hydrogen stopper layer and moves to a lower side than the hydrogen stopper layer. do not do. Therefore, even if boron is introduced into the base film on which the hydrogen stopper layer is formed, boron does not diffuse to the semiconductor substrate on which the base film is formed.
【００２４】[0024]
【発明の実施の形態】自己整合コンタクトホールを形成
する際のオフセット絶縁膜、サイドウォール絶縁膜、エ
ッチングストッパ層としては、加工の容易さから、窒化
シリコン膜が最適である。本発明の半導体装置の製造方
法では、窒化シリコン膜を形成する前に、窒化シリコン
膜の形成時に発生する水素の拡散を抑制する水素ストッ
パ層を形成することを特徴としている。本発明の第１の
半導体装置の製造方法に係る第１の実施の形態を、図１
の製造工程断面図によって説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS As an offset insulating film, a side wall insulating film, and an etching stopper layer for forming a self-aligned contact hole, a silicon nitride film is optimal because of its easy processing. The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is characterized in that before forming the silicon nitride film, a hydrogen stopper layer for suppressing diffusion of hydrogen generated when the silicon nitride film is formed is formed. FIG. 1 shows a first embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
This will be described with reference to the manufacturing process sectional views of FIG.
【００２５】図１の（１）に示すように、シリコン基板
１１上にゲート絶縁膜１２を形成し、さらにポリシリコ
ン膜１３、タングステンシリサイド膜１４を順に成膜し
てゲート電極形成膜１５を形成する。上記ポリシリコン
膜１３にはホウ素がドーピングされている。As shown in FIG. 1A, a gate insulating film 12 is formed on a silicon substrate 11, a polysilicon film 13 and a tungsten silicide film 14 are sequentially formed to form a gate electrode forming film 15. I do. The polysilicon film 13 is doped with boron.
【００２６】次いで、図１の（２）に示すように、上記
タングステンシリサイド膜１４上に水素ストッパ層１６
を形成する。この水素ストッパ層１６は、窒化シリコン
膜が成膜される温度以上でかつ成膜時に発生する水素に
よるホウ素の拡散が起こらない温度以下の温度雰囲気で
成膜した窒化シリコン膜で形成される。その窒化シリコ
ン膜の成膜条件の一例としては、反応ガスに、ジクロロ
シラン（Ｓｉ2 Ｈ2 Ｃｌ2 ）（供給流量：１０ｃｍ3 ／
ｍｉｎ〜１００ｃｍ3 ／ｍｉｎ）と、アンモニア（ＮＨ
3 ）（供給流量：１００ｃｍ3 ／ｍｉｎ〜５０００ｃｍ
3 ／ｍｉｎ）を用い、成膜雰囲気の温度を６００℃〜６
８０℃、成膜雰囲気の圧力を１０Ｐａ〜１００Ｐａに設
定する。そして、上記成膜条件により、窒化シリコン膜
からなる水素ストッパ層１６を１ｎｍ〜２０ｎｍの厚さ
に形成する。例えば、１０ｎｍの厚さに成膜するのに必
要な時間はおよそ１０分であった。Next, as shown in FIG. 1B, a hydrogen stopper layer 16 is formed on the tungsten silicide film 14.
To form The hydrogen stopper layer 16 is formed of a silicon nitride film formed in an atmosphere at a temperature equal to or higher than the temperature at which the silicon nitride film is formed and equal to or lower than the temperature at which boron generated by hydrogen generated during film formation does not diffuse. As an example of the conditions for forming the silicon nitride film, dichlorosilane (Si 2 H 2 Cl 2 ) (supply flow rate: 10 cm 3 /
min to 100 cm 3 / min) and ammonia (NH
3 ) (Supply flow rate: 100 cm 3 / min to 5000 cm)
3 / min) and the temperature of the film formation atmosphere is 600 ° C. to 6 ° C.
At 80 ° C., the pressure of the film formation atmosphere is set to 10 Pa to 100 Pa. Then, the hydrogen stopper layer 16 made of a silicon nitride film is formed to a thickness of 1 nm to 20 nm under the above film forming conditions. For example, the time required to form a film with a thickness of 10 nm was about 10 minutes.
【００２７】上記水素ストッパ層１６となる窒化シリコ
ン膜の成膜工程では、反応副生成物として、水素を発生
するが、成膜雰囲気が６００℃〜７００℃と低温になっ
ているため、ホウ素（Ｂ）の基板側への突き抜けは起こ
らない。ホウ素（Ｂ）の基板側への突き抜けは、水素雰
囲気とある程度の高温（例えば７５０℃以上）の温度雰
囲気とが共存した場合に生じるためである。この工程に
よって形成される窒化シリコン膜は、次の工程で成膜さ
れるオフセット絶縁膜となる窒化シリコン膜の形成時に
発生する水素のストッパ層となり、ホウ素（Ｂ）の基板
側への突き抜けを防止する。In the step of forming the silicon nitride film serving as the hydrogen stopper layer 16, hydrogen is generated as a reaction by-product. However, since the film formation atmosphere is as low as 600 ° C. to 700 ° C., boron (B) is used. B) does not penetrate to the substrate side. This is because boron (B) penetrates into the substrate side when a hydrogen atmosphere and a certain high temperature (for example, 750 ° C. or higher) temperature atmosphere coexist. The silicon nitride film formed in this step becomes a stopper layer for hydrogen generated at the time of forming the silicon nitride film to be an offset insulating film formed in the next step, and prevents boron (B) from penetrating to the substrate side. I do.
【００２８】次に、図１の（３）に示すように、上記水
素ストッパ層１６上に窒化シリコン膜１７を形成する。
この場合、従来の窒化シリコン膜を形成する成膜条件を
用いることが可能になる。その成膜条件の一例として
は、反応ガスに、ジクロロシラン（Ｓｉ2 Ｈ2 Ｃｌ2 ）
（供給流量：１０ｃｍ3 ／ｍｉｎ〜１００ｃｍ3 ／ｍｉ
ｎ）と、アンモニア（ＮＨ3 ）（供給流量：１００ｃｍ
3 ／ｍｉｎ〜５０００ｃｍ3 ／ｍｉｎ）を用い、成膜雰
囲気の温度を７６０℃〜８００℃、成膜雰囲気の圧力を
１０Ｐａ〜１００Ｐａに設定した。Next, as shown in FIG. 1C, a silicon nitride film 17 is formed on the hydrogen stopper layer 16.
In this case, it is possible to use the conventional film forming conditions for forming a silicon nitride film. As an example of the film forming conditions, dichlorosilane (Si 2 H 2 Cl 2 ) is used as a reaction gas.
(Supply flow rate: 10 cm 3 / min to 100 cm 3 / mi
n) and ammonia (NH 3 ) (supply flow rate: 100 cm)
3 / min to 5000 cm 3 / min), the temperature of the film formation atmosphere was set to 760 ° C. to 800 ° C., and the pressure of the film formation atmosphere was set to 10 Pa to 100 Pa.
【００２９】なお、先に形成した窒化シリコン膜からな
る水素ストッパ層１６と、従来の成膜方法によって成膜
した窒化シリコン膜１７とを合わせた膜厚がオフセット
絶縁膜１８の設計膜厚(狙いの膜厚)となるように、上記
窒化シリコン膜１７を成膜する。通常、オフセット絶縁
膜１８は、１００ｎｍ〜３００ｎｍ程度の膜厚に形成す
るのが一般的である。The combined thickness of the previously formed hydrogen stopper layer 16 made of a silicon nitride film and the silicon nitride film 17 formed by a conventional film forming method is equal to the designed thickness of the offset insulating film 18 (target thickness). The silicon nitride film 17 is formed so that Usually, the offset insulating film 18 is generally formed to a thickness of about 100 nm to 300 nm.
【００３０】上記図１によって説明した製造方法では、
オフセット絶縁膜１８を構成する窒化シリコン膜１７を
成膜する前に、窒化シリコン膜１７の成膜表面に水素ス
トッパ層１６を形成することから、その後に通常の方法
によって、窒化シリコン膜１７を成膜しても、その成膜
反応において発生した水素は水素ストッパ層１６により
さえぎられて水素ストッパ層１６より下部側に移動しな
い。そのため、オフセット絶縁膜１８を形成する下地膜
（上記例ではポリシリコン膜１３に相当）にホウ素が導
入されていてもポリシリコン膜１３が形成されているシ
リコン基板１１側へホウ素が拡散することはない。した
がって、上記製造方法によってＰＭＯＳトランジスタの
ホウ素（Ｂ）の突き抜けを防止して、オフセット絶縁膜
１８を窒化シリコン膜で形成することが可能になる。In the manufacturing method described with reference to FIG.
Before the silicon nitride film 17 forming the offset insulating film 18 is formed, the hydrogen stopper layer 16 is formed on the surface on which the silicon nitride film 17 is formed. Thereafter, the silicon nitride film 17 is formed by an ordinary method. Even if the film is formed, the hydrogen generated in the film formation reaction is blocked by the hydrogen stopper layer 16 and does not move below the hydrogen stopper layer 16. Therefore, even if boron is introduced into the underlying film (corresponding to the polysilicon film 13 in the above example) on which the offset insulating film 18 is formed, the boron does not diffuse toward the silicon substrate 11 on which the polysilicon film 13 is formed. Absent. Therefore, the offset insulating film 18 can be formed of a silicon nitride film while preventing the penetration of boron (B) of the PMOS transistor by the above manufacturing method.
【００３１】上記低温成膜による窒化シリコン膜と従来
の成膜方法による窒化シリコン膜とは、同一チャンバで
成膜することも可能であり、またいわゆるマルチチャン
バ方式の成膜装置で成膜することも可能であり、また別
個の成膜装置で成膜することも可能である。特に、同一
チャンバで成膜方法、およびマルチチャンバ方式の成膜
装置で成膜する方法では、低温成膜により成膜された窒
化シリコン膜表面を大気にさらすことなく、従来の成膜
方法で窒化シリコン膜を成膜することができるので、膜
特性の向上が図れる。The silicon nitride film formed by the low-temperature film formation and the silicon nitride film formed by the conventional film formation method can be formed in the same chamber, and can be formed by a so-called multi-chamber film formation apparatus. It is also possible to form a film using a separate film forming apparatus. In particular, in the case of forming a film in the same chamber and a method of forming a film in a multi-chamber film forming apparatus, the surface of the silicon nitride film formed by low-temperature film forming is not exposed to the atmosphere, but is formed by a conventional film forming method. Since a silicon film can be formed, film characteristics can be improved.
【００３２】次に、本発明の第１の半導体装置の製造方
法における第２の実施の形態を、図２の製造工程断面図
によって説明する。Next, a second embodiment of the first method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described with reference to the cross-sectional views of the manufacturing process shown in FIG.
【００３３】本実施の形態では、窒化シリコン膜を形成
する前に、窒化シリコン膜の形成時に発生する水素の拡
散を抑制する水素ストッパ層を形成することを特徴とし
ている。水素ストッパ層の形成としては、まず、減圧Ｃ
ＶＤ装置を用いて、ポリシリコンを成膜する。次いでＲ
ＴＮ（急速加熱窒化）装置によって、ポリシリコン膜を
窒化することによって、窒化シリコンからなる水素スト
ッパ層を形成することを特徴としている。以下、詳細を
説明する。This embodiment is characterized in that, before forming a silicon nitride film, a hydrogen stopper layer for suppressing diffusion of hydrogen generated when forming a silicon nitride film is formed. In forming the hydrogen stopper layer, first, the decompression C
A polysilicon film is formed using a VD apparatus. Then R
It is characterized in that a hydrogen stopper layer made of silicon nitride is formed by nitriding a polysilicon film with a TN (rapid heating nitridation) device. Hereinafter, the details will be described.
【００３４】図２の（１）に示すように、シリコン基板
１１上にゲート絶縁膜１２を形成し、さらにポリシリコ
ン膜１３、タングステンシリサイド膜１４を順に成膜し
てゲート電極形成膜１５を形成する。上記ポリシリコン
膜１３にはホウ素がドーピングされている。As shown in FIG. 2A, a gate insulating film 12 is formed on a silicon substrate 11, a polysilicon film 13 and a tungsten silicide film 14 are sequentially formed to form a gate electrode forming film 15. I do. The polysilicon film 13 is doped with boron.
【００３５】次いで、上記タングステンシリサイド膜１
４上に水素ストッパ層１６を形成するためのポリシリコ
ン膜２１を、例えば１ｎｍ〜２ｎｍの厚さに成膜する。
上記ポリシリコン膜２１の成膜条件の一例としては、反
応ガスにモノシラン（流量：１０ｃｍ3 ／ｍｉｎ〜５０
００ｃｍ3 ／ｍｉｎ）を用い、成膜雰囲気の温度を５０
０℃〜６５０℃、成膜雰囲気の圧力を１Ｐａ〜１００Ｐ
ａに設定する。そして、上記成膜条件により、上記ポリ
シリコン膜２１を１ｎｍ〜２ｎｍの厚さに形成する。Next, the tungsten silicide film 1
A polysilicon film 21 for forming the hydrogen stopper layer 16 is formed on the substrate 4 to a thickness of, for example, 1 nm to 2 nm.
As an example of the conditions for forming the polysilicon film 21, monosilane (flow rate: 10 cm 3 / min to 50
00 cm 3 / min) and the temperature of the film formation atmosphere is 50
0 ° C to 650 ° C, pressure of film formation atmosphere is 1Pa to 100P
Set to a. Then, the polysilicon film 21 is formed to a thickness of 1 nm to 2 nm under the above film forming conditions.
【００３６】次に、図２の（２）に示すように、上記ポ
リシリコン膜２１を例えばＲＴＮ（急速加熱窒化）によ
って窒化処理する。この窒化処理であるＲＴＮ条件の一
例としては、反応ガスにアンモニア（流量：１０ｃｍ3
／ｍｉｎ〜５０００ｃｍ3 ／ｍｉｎ）を用い、窒化雰囲
気の温度を７５０℃〜１０５０℃、窒化時間を３０ｓｅ
ｃ〜１２０ｓｅｃに設定する。そして、上記窒化条件に
より、ポリシリコン膜２１を窒化して２ｎｍ〜３ｎｍの
厚さの窒化シリコン膜からなる水素ストッパ層２２が形
成される。Next, as shown in FIG. 2B, the polysilicon film 21 is nitrided by, for example, RTN (rapid heating nitridation). As an example of RTN conditions for this nitriding treatment, ammonia (flow rate: 10 cm 3)
/ Min-5000 cm 3 / min), the temperature of the nitriding atmosphere is 750 ° C.-1050 ° C., and the nitriding time is 30 seconds.
Set to c to 120 sec. Then, the polysilicon film 21 is nitrided under the above-mentioned nitriding conditions, and a hydrogen stopper layer 22 made of a silicon nitride film having a thickness of 2 nm to 3 nm is formed.
【００３７】上記窒化シリコン膜からなる水素ストッパ
層２２の形成プロセスでは、ポリシリコン膜２１の形成
時およびＲＴＮ時には、反応副生成物として水素は発生
しない。したがって、この工程では、ポリシリコン膜１
３中のホウ素（Ｂ）の基板側への突き抜けは起こらな
い。また、上記窒化シリコン膜２２は、次の工程で成膜
されるオフセット絶縁膜の窒化シリコン膜の形成時に発
生する水素のストッパ層となり、ホウ素（Ｂ）の基板側
への突き抜けを防止する。In the process of forming the hydrogen stopper layer 22 made of the silicon nitride film, no hydrogen is generated as a reaction by-product at the time of forming the polysilicon film 21 and at the time of RTN. Therefore, in this step, the polysilicon film 1
No penetration of boron (B) in 3 toward the substrate occurs. The silicon nitride film 22 serves as a stopper layer for hydrogen generated at the time of forming the silicon nitride film of the offset insulating film formed in the next step, and prevents boron (B) from penetrating to the substrate side.
【００３８】次に、図２の（３）に示すように、上記水
素ストッパ層２２上に窒化シリコン膜１７を形成する。
この場合、従来の窒化シリコン膜を形成する成膜条件を
用いることが可能になる。その成膜条件の一例として
は、反応ガスに、ジクロロシラン（Ｓｉ2 Ｈ2 Ｃｌ2 ）
（供給流量：１０ｃｍ3 ／ｍｉｎ〜１００ｃｍ3 ／ｍｉ
ｎ）と、アンモニア（ＮＨ3 ）（供給流量：１００ｃｍ
3 ／ｍｉｎ〜５０００ｃｍ3 ／ｍｉｎ）を用い、成膜雰
囲気の温度を７６０℃〜８００℃、成膜雰囲気の圧力を
１０Ｐａ〜１００Ｐａに設定した。Next, as shown in FIG. 2C, a silicon nitride film 17 is formed on the hydrogen stopper layer 22.
In this case, it is possible to use the conventional film forming conditions for forming a silicon nitride film. As an example of the film forming conditions, dichlorosilane (Si 2 H 2 Cl 2 ) is used as a reaction gas.
(Supply flow rate: 10 cm 3 / min to 100 cm 3 / mi
n) and ammonia (NH 3 ) (supply flow rate: 100 cm)
3 / min to 5000 cm 3 / min), the temperature of the film formation atmosphere was set to 760 ° C. to 800 ° C., and the pressure of the film formation atmosphere was set to 10 Pa to 100 Pa.
【００３９】なお、先に形成した窒化シリコン膜からな
る水素ストッパ層２２と、従来の成膜方法によって成膜
した窒化シリコン膜１７とを合わせた膜厚がオフセット
絶縁膜１８の設計膜厚(狙いの膜厚)となるように、上記
窒化シリコン膜１７を成膜する。通常、オフセット絶縁
膜１８は、１００ｎｍ〜３００ｎｍ程度の膜厚に形成す
るのが一般的である。The combined thickness of the previously formed hydrogen stopper layer 22 made of a silicon nitride film and the silicon nitride film 17 formed by a conventional film forming method is equal to the designed thickness of the offset insulating film 18 (target thickness). The silicon nitride film 17 is formed so that Usually, the offset insulating film 18 is generally formed to a thickness of about 100 nm to 300 nm.
【００４０】上記図２によって説明した製造方法では、
オフセット絶縁膜１８を構成する窒化シリコン膜１７を
成膜する前に、窒化シリコン膜１７の成膜表面に水素ス
トッパ層２２を形成することから、その後に通常の方法
によって、窒化シリコン膜１７を成膜しても、その成膜
反応において発生した水素は水素ストッパ層２２により
さえぎられて水素ストッパ層２２より下部側に移動しな
い。そのため、オフセット絶縁膜１８を形成する下地膜
（上記例ではポリシリコン膜１３に相当）にホウ素が導
入されていてもポリシリコン膜１３が形成されているシ
リコン基板１１側へホウ素が拡散することはない。した
がって、上記製造方法によってＰＭＯＳトランジスタの
ホウ素（Ｂ）の突き抜けを防止して、オフセット絶縁膜
１８を窒化シリコン膜で形成することが可能になる。In the manufacturing method described with reference to FIG.
Before the silicon nitride film 17 forming the offset insulating film 18 is formed, the hydrogen stopper layer 22 is formed on the surface on which the silicon nitride film 17 is formed. Thereafter, the silicon nitride film 17 is formed by an ordinary method. Even if the film is formed, hydrogen generated in the film forming reaction is blocked by the hydrogen stopper layer 22 and does not move below the hydrogen stopper layer 22. Therefore, even if boron is introduced into the underlying film (corresponding to the polysilicon film 13 in the above example) on which the offset insulating film 18 is formed, the boron does not diffuse toward the silicon substrate 11 on which the polysilicon film 13 is formed. Absent. Therefore, the offset insulating film 18 can be formed of a silicon nitride film while preventing the penetration of boron (B) of the PMOS transistor by the above manufacturing method.
【００４１】上記ポリシリコン膜の窒化により形成した
窒化シリコン膜と従来の成膜方法による窒化シリコン膜
とは、いわゆるマルチチャンバ方式の成膜装置で成膜す
ることも可能であり、また別個の成膜装置で成膜するこ
とも可能である。特に、マルチチャンバ方式の成膜装置
で成膜する方法では、窒化により形成された窒化シリコ
ン膜表面を大気にさらすことなく、従来の成膜方法で窒
化シリコン膜を成膜することができるので、膜特性の向
上が図れる。The silicon nitride film formed by nitriding the polysilicon film and the silicon nitride film formed by the conventional film forming method can be formed by a so-called multi-chamber type film forming apparatus. It is also possible to form a film with a film device. In particular, in a method in which a silicon nitride film is formed by a multi-chamber type film formation apparatus, a silicon nitride film can be formed by a conventional film formation method without exposing a surface of the silicon nitride film formed by nitriding to the atmosphere. The film characteristics can be improved.
【００４２】次に、本発明の第２の半導体装置の製造方
法に係る実施の形態を以下に説明する。Next, an embodiment according to a second method of manufacturing a semiconductor device of the present invention will be described below.
【００４３】第２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介して形成したゲート電極の側壁
にサイドウォール絶縁膜を窒化シリコン膜で形成する製
造方法である。すなわち、半導体基板上にゲート絶縁膜
を介して形成したゲート電極側の全面に水素ストッパ層
を形成する。水素ストッパ層の形成方法は、第１の半導
体装置の製造方法に係る第１、第２の実施の形態で説明
したのと同様の方法による。それによって、サイドウォ
ール絶縁膜を形成するための窒化シリコン膜を従来の成
膜方法で形成することが可能になる。The second method of manufacturing a semiconductor device is a method of forming a side wall insulating film of a silicon nitride film on a side wall of a gate electrode formed on a semiconductor substrate via a gate insulating film. That is, a hydrogen stopper layer is formed on the entire surface on the gate electrode side formed over the semiconductor substrate via the gate insulating film. The method for forming the hydrogen stopper layer is the same as that described in the first and second embodiments of the method for manufacturing the first semiconductor device. This makes it possible to form a silicon nitride film for forming a sidewall insulating film by a conventional film forming method.
【００４４】上記プロセスによってＰＭＯＳトランジス
タのホウ素（Ｂ）の突き抜けを防止して、オフセット絶
縁膜を窒化シリコン膜で形成することが可能になる。The above process makes it possible to prevent the penetration of boron (B) of the PMOS transistor and to form the offset insulating film with a silicon nitride film.
【００４５】本発明の半導体装置の製造方法のように、
窒化シリコン膜を成膜する前に、窒化シリコン膜の成膜
表面に水素ストッパ層を形成するプロセスは、窒化シリ
コン膜からなるエッチングストッパ層の形成プロセスに
も適用することが可能である。As in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention,
The process of forming the hydrogen stopper layer on the surface of the silicon nitride film before the silicon nitride film is formed can also be applied to the process of forming the etching stopper layer made of the silicon nitride film.
【００４６】次に、本発明の製造方法を用いてセルフア
ラインコンタクトを形成する製造方法を図３の製造工程
断面図によって説明する。Next, a manufacturing method of forming a self-aligned contact by using the manufacturing method of the present invention will be described with reference to a manufacturing process sectional view of FIG.
【００４７】図３の（１）に示すように、半導体基板
(シリコン基板)１１の表面にゲート絶縁膜１２を成膜し
た後、ポリサイド構造を有するゲート電極３１を形成す
る。なお、ゲート電極３１の上面には、前記図１によっ
て、もしくは前記図２によって説明した製造方法によっ
て、窒化シリコン膜からなるオフセット絶縁膜１８を形
成しておく。その際、上記窒化シリコン膜からなるオフ
セット絶縁膜１８を形成する前に、オフセット絶縁膜１
８の成膜表面に上記説明した水素ストッパ層（図示せ
ず）を形成しておく。As shown in FIG. 3A, the semiconductor substrate
After a gate insulating film 12 is formed on the surface of (silicon substrate) 11, a gate electrode 31 having a polycide structure is formed. The offset insulating film 18 made of a silicon nitride film is formed on the upper surface of the gate electrode 31 by the manufacturing method described with reference to FIG. 1 or FIG. At this time, before forming the offset insulating film 18 made of the silicon nitride film, the offset insulating film 1 is formed.
The hydrogen stopper layer (not shown) described above is formed on the film formation surface of No. 8.
【００４８】その後、不純物のイオン注入を行うことに
よって、ゲート電極３１の両側におけるシリコン基板１
１に低濃度不純物領域３２を形成する。After that, ion implantation of impurities is performed, so that the silicon substrate 1 on both sides of the gate electrode 31 is formed.
In FIG. 1, a low concentration impurity region 32 is formed.
【００４９】次いで、ゲート電極３１の側壁にサイドウ
ォール絶縁膜３３を形成するための窒化シリコン膜を形
成する。その際、上記サイドウォール絶縁膜３３を形成
するための窒化シリコン膜を形成する前に、窒化シリコ
ン膜の成膜表面に上記説明した水素ストッパ層（図示せ
ず）を形成しておく。Next, a silicon nitride film for forming a sidewall insulating film 33 on the side wall of the gate electrode 31 is formed. At this time, before forming the silicon nitride film for forming the sidewall insulating film 33, the above-described hydrogen stopper layer (not shown) is formed on the surface on which the silicon nitride film is formed.
【００５０】その後、異方性エッチングによって窒化シ
リコン膜をエッチバックして、ゲート電極３１の側壁に
窒化シリコン膜からなるサイドウォール絶縁膜３３を形
成する。次いで、オフセット絶縁膜１８およびサイドウ
ォール絶縁膜３３をマスクに用いてシリコン基板１１に
不純物をイオン注入し、ソース・ドレイン領域３４を形
成する。After that, the silicon nitride film is etched back by anisotropic etching to form a sidewall insulating film 33 made of the silicon nitride film on the side wall of the gate electrode 31. Next, using the offset insulating film 18 and the sidewall insulating film 33 as a mask, impurities are ion-implanted into the silicon substrate 11 to form source / drain regions 34.
【００５１】次に、ゲート電極３１が形成されている側
の全面に窒化シリコン膜からなるエッチングストッパ層
３５を堆積させる。その際、窒化シリコン膜を成膜する
前に、上記説明した水素ストッパ層（図示せず）を形成
する。その後、例えば酸化シリコンからなる絶縁膜３６
をエッチングストッパ層３５上に形成する。Next, an etching stopper layer 35 made of a silicon nitride film is deposited on the entire surface on the side where the gate electrode 31 is formed. At this time, before the silicon nitride film is formed, the above-described hydrogen stopper layer (not shown) is formed. Thereafter, the insulating film 36 made of, for example, silicon oxide
Is formed on the etching stopper layer 35.
【００５２】次いで、絶縁膜３６上にレジスト膜３７を
形成し、リソグラフィー技術によって、コンタクトホー
ルを形成すべき部分上のレジスト膜３７に開口部３８を
形成する。このようにパターニングされたレジスト膜３
７をマスクして、絶縁膜３６を選択的にエッチングし
て、絶縁膜３６にコンタクトホール３９を形成する。こ
の絶縁膜３６のエッチングは、エッチングストッパ層３
５によって停止される。（１）の図では、この状態を示
している。Next, a resist film 37 is formed on the insulating film 36, and an opening 38 is formed in the resist film 37 on a portion where a contact hole is to be formed by a lithography technique. The resist film 3 thus patterned
7, the insulating film 36 is selectively etched to form a contact hole 39 in the insulating film 36. The etching of the insulating film 36 is performed by the etching stopper layer 3.
5 to stop. FIG. 1A shows this state.
【００５３】なお、開口部３９の中心とソース・ドレイ
ン領域３４（３４ａ）の中心とが一致していない。この
ような状態は、コンタクトホール３９を形成する際のリ
ソグラフィー工程で合わせずれが発生した場合である。
もしくは、半導体素子の縮小化を図るために、コンタク
トホール３９が下方のゲート電極３１と垂直方向にオー
バラップするように、コンタクトホール３９を形成する
ことを意図する場合にも生じる。The center of the opening 39 does not coincide with the center of the source / drain region 34 (34a). Such a state is when misalignment occurs in a lithography process when forming the contact hole 39.
Alternatively, this also occurs when it is intended to form the contact hole 39 such that the contact hole 39 vertically overlaps the lower gate electrode 31 in order to reduce the size of the semiconductor element.
【００５４】次に、図３の(２)に示すように、コンタク
トホール３９底部のエッチングストッパ層３５をエッチ
ングし、コンタクトホール３９底部にソース・ドレイン
領域３４ａを露出させる。その際、オフセット絶縁膜１
８の一部およびサイドウォール絶縁膜３３の一部もエッ
チングされる。Next, as shown in FIG. 3B, the etching stopper layer 35 at the bottom of the contact hole 39 is etched to expose the source / drain region 34a at the bottom of the contact hole 39. At that time, the offset insulating film 1
8 and a part of the sidewall insulating film 33 are also etched.
【００５５】その後、レジスト膜３７を除去する。そし
て図３の（３）に示すように、絶縁膜３６上に配線層４
１を形成する。この配線層４１はコンタクトホール３９
の側壁から底部へと延びる。これによって、コンタクト
ホール３９の底部に露出したソース・ドレイン領域３４
ａと、絶縁膜３６上の配線層４１とが電気的に接続さ
れ、コンタクト構造が完成する。After that, the resist film 37 is removed. Then, as shown in FIG. 3C, the wiring layer 4 is formed on the insulating film 36.
Form one. This wiring layer 41 has a contact hole 39
Extending from the side wall to the bottom. As a result, the source / drain region 34 exposed at the bottom of the contact hole 39 is formed.
a and the wiring layer 41 on the insulating film 36 are electrically connected to complete the contact structure.
【００５６】上記水素ストッパ層の形成方法は、前記各
実施の形態で説明したように、低温度で窒化シリコン膜
の成膜することによって形成してもよく、もしくはポリ
シリコン膜を窒化して形成してもよい。As described in the above embodiments, the hydrogen stopper layer may be formed by forming a silicon nitride film at a low temperature, or by forming a polysilicon film by nitriding. May be.
【００５７】[0057]
【発明の効果】以上、説明したように本発明の第１の半
導体装置の製造方法によれば、窒化シリコン膜からなる
オフセット絶縁膜を成膜する前に、オフセット絶縁膜の
成膜表面に水素ストッパ層を形成するので、その後に通
常の方法によって、窒化シリコン膜からなるオフセット
絶縁膜を成膜しても、その成膜反応において発生した水
素は水素ストッパ層によりさえぎられて水素ストッパ層
より下部側に移動するのを防ぐことができる。そのた
め、オフセット絶縁膜を形成する下地膜にホウ素が導入
されていてもその下地膜が形成されている基板側へホウ
素が拡散することはない。したがって、ＰＭＯＳトラン
ジスタのホウ素（Ｂ）の突き抜けによるしきい値変動を
防止し、また生産性を低下させることなくゲート電極上
に形成されるオフセット絶縁膜やゲート電極側壁に形成
されるサイドウォール絶縁膜を窒化シリコン膜で形成す
ることが可能になる。よって、ＰＭＯＳトランジスタの
トランジスタ特性の向上が図れる。As described above, according to the first method for fabricating a semiconductor device of the present invention, before the offset insulating film made of a silicon nitride film is formed, hydrogen is deposited on the surface on which the offset insulating film is formed. Since the stopper layer is formed, even if an offset insulating film made of a silicon nitride film is formed by a normal method thereafter, hydrogen generated in the film forming reaction is blocked by the hydrogen stopper layer, and the hydrogen is formed below the hydrogen stopper layer. Moving to the side can be prevented. Therefore, even if boron is introduced into the base film for forming the offset insulating film, boron does not diffuse to the substrate side on which the base film is formed. Therefore, it is possible to prevent the threshold value fluctuation due to the penetration of boron (B) of the PMOS transistor, and to form the offset insulating film formed on the gate electrode and the sidewall insulating film formed on the side wall of the gate electrode without lowering the productivity. Can be formed of a silicon nitride film. Therefore, the transistor characteristics of the PMOS transistor can be improved.
【００５８】本発明の第２の半導体装置の製造方法によ
れば、サイドウォール絶縁膜を形成するための窒化シリ
コン膜を成膜する前に、窒化シリコン膜の成膜表面に水
素ストッパ層を形成するので、その後に通常の方法によ
って、窒化シリコン膜からなるサイドウォール絶縁膜を
形成しても、その成膜反応において発生した水素は水素
ストッパ層によりさえぎられて水素ストッパ層より下部
側に移動するのを防ぐことができる。そのため、サイド
ウォール絶縁膜を形成する下地膜にホウ素が導入されて
いてもその下地膜が形成されている基板側へホウ素が拡
散することはない。したがって、ＰＭＯＳトランジスタ
のホウ素（Ｂ）の突き抜けによるしきい値変動を防止
し、また生産性を低下させることなくゲート電極上に形
成されるオフセット絶縁膜やゲート電極側壁に形成され
るサイドウォール絶縁膜を窒化シリコン膜で形成するこ
とが可能になる。よって、ＰＭＯＳトランジスタのトラ
ンジスタ特性の向上が図れる。According to the second method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, before forming a silicon nitride film for forming a sidewall insulating film, a hydrogen stopper layer is formed on the surface on which the silicon nitride film is formed. Therefore, even if a sidewall insulating film made of a silicon nitride film is formed by a normal method thereafter, hydrogen generated in the film forming reaction is blocked by the hydrogen stopper layer and moves to a lower side than the hydrogen stopper layer. Can be prevented. Therefore, even if boron is introduced into the base film for forming the sidewall insulating film, the boron does not diffuse toward the substrate on which the base film is formed. Therefore, it is possible to prevent the threshold value fluctuation due to the penetration of boron (B) of the PMOS transistor, and to form the offset insulating film formed on the gate electrode and the sidewall insulating film formed on the side wall of the gate electrode without lowering the productivity. Can be formed of a silicon nitride film. Therefore, the transistor characteristics of the PMOS transistor can be improved.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図１】本発明の第１の半導体装置の製造方法に係る第
１の実施の形態を示す製造工程断面図である。FIG. 1 is a manufacturing process sectional view showing a first embodiment of a method for manufacturing a first semiconductor device of the present invention.
【図２】本発明の第１の半導体装置の製造方法に係る第
２の実施の形態を示す製造工程断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a manufacturing process showing a second embodiment of the method for manufacturing a first semiconductor device of the present invention.
【図３】本発明の水素ストッパ層を形成するトランジス
タ構造の製造方法を示す製造工程断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a manufacturing process illustrating a method for manufacturing a transistor structure for forming a hydrogen stopper layer according to the present invention.
１６…水素ストッパ層、１７…窒化シリコン膜、１８…
オフセット絶縁膜16 hydrogen stopper layer 17 silicon nitride film 18
Offset insulation film
───────────────────────────────────────────────────── 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 27/092 Ｈ０１Ｌ 27/08 ３２１Ｄ 29/78 29/78 ３０１Ｇ 21/336 ３０１Ｙ Ｆターム(参考） 4M104 BB01 BB40 CC01 CC05 DD02 DD07 DD16 DD17 EE05 EE09 EE17 FF14 HH04 5F033 HH04 HH28 LL04 MM07 NN40 QQ09 QQ16 QQ23 QQ31 QQ37 QQ78 RR04 RR06 SS01 SS02 SS13 TT02 TT08 VV06 XX28 5F040 DA06 DB03 DC01 EC01 EC07 EC13 EC28 EF02 EH08 FA03 FA07 FA18 FB02 FC19 FC21 5F048 AC03 BB05 BB06 BB08 BB12 BC06 BF16 DA27 5F058 BA20 BC08 BD09 BF52 BF64 BJ02 BJ05 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 27/092 H01L 27/08 321D 29/78 29/78 301G 21/336 301Y F-term (Reference) 4M104 BB01 BB40 CC01 CC05 DD02 DD07 DD16 DD17 EE05 EE09 EE17 FF14 HH04 5F033 HH04 HH28 LL04 MM07 NN40 QQ09 QQ16 QQ23 QQ31 QQ37 QQ78 RR04 RR06 SS01 SS02 SS13 TT02 TT08 VV06 XX28 5F01 EC03 DB03 EC03 EC03 EC02 AC03 BB05 BB06 BB08 BB12 BC06 BF16 DA27 5F058 BA20 BC08 BD09 BF52 BF64 BJ02 BJ05
Claims (6)
に用いるオフセット絶縁膜を窒化シリコン膜で形成する
工程を備えた半導体装置の製造方法において、 前記オフセット絶縁膜を形成する前に、前記オフセット
絶縁膜の成膜表面に水素ストッパ層を形成する工程を備
えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。1. A method of manufacturing a semiconductor device comprising a step of forming a silicon nitride film as an offset insulating film used when forming a self-aligned contact, wherein the offset insulating film is formed before forming the offset insulating film. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising a step of forming a hydrogen stopper layer on a film formation surface.
生する水素によるホウ素の拡散が起こらない温度以下の
温度雰囲気で成膜した窒化シリコン膜で形成されること
を特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。2. The method according to claim 1, wherein the hydrogen stopper layer is formed of a silicon nitride film formed in an atmosphere at a temperature higher than a temperature at which the silicon nitride film is formed and at a temperature lower than a temperature at which boron generated by the hydrogen does not diffuse during the film formation. 2. The method according to claim 1, wherein the method is performed.
膜する工程と、 前記ポリシリコン膜を窒化して窒化シリコン膜に形成す
る工程とを備えたことを特徴とする請求項１記載の半導
体装置の製造方法。3. The step of forming the hydrogen stopper layer includes: a step of forming a polysilicon film on a film forming surface of the offset insulating film; and a step of nitriding the polysilicon film to form a silicon nitride film. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising:
膜を窒化シリコン膜で形成する工程を備えた半導体装置
の製造方法において、 前記サイドウォール絶縁膜を形成するための窒化シリコ
ン膜を成膜する前に、前記窒化シリコン膜の成膜表面に
水素ストッパ層を形成する工程を備えたことを特徴とす
る半導体装置の製造方法。4. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising a step of forming a side wall insulating film with a silicon nitride film on a side wall of a gate electrode, before forming a silicon nitride film for forming the side wall insulating film. Forming a hydrogen stopper layer on the surface of the silicon nitride film.
で形成されることを特徴とする請求項４記載の半導体装
置の製造方法。5. The method according to claim 4, wherein the hydrogen stopper layer is formed of a silicon nitride film formed at a temperature at which hydrogen does not diffuse.
膜する工程と、 前記ポリシリコン膜を窒化して窒化シリコン膜に形成す
る工程とを備えたことを特徴とする請求項４記載の半導
体装置の製造方法。6. The step of forming the hydrogen stopper layer includes: forming a polysilicon film on a surface on which the offset insulating film is formed; and nitriding the polysilicon film to form a silicon nitride film. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 4, further comprising:
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000139483A JP2001319972A (en) | 2000-05-12 | 2000-05-12 | Method for manufacturing semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| Publication Number | Publication Date |
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| JP2001319972A true JP2001319972A (en) | 2001-11-16 |
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ID=18646919
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| JP2000139483A Pending JP2001319972A (en) | 2000-05-12 | 2000-05-12 | Method for manufacturing semiconductor device |
Country Status (1)
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| JP (1) | JP2001319972A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008506262A (en) * | 2004-07-06 | 2008-02-28 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | Silicon nitride film with stress control |
-
2000
- 2000-05-12 JP JP2000139483A patent/JP2001319972A/en active Pending
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