JP2001326351A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents

Semiconductor device and its manufacturing method

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JP2001326351A JP2001045208A JP2001045208A JP2001326351A JP 2001326351 A JP2001326351 A JP 2001326351A JP 2001045208 A JP2001045208 A JP 2001045208A JP 2001045208 A JP2001045208 A JP 2001045208A JP 2001326351 A JP2001326351 A JP 2001326351A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device capable of realizing a phenomenon of a channel resistance without deteriorating characteristics of transistors even from 0.1 μm generation, and to provide its manufacturing method. SOLUTION: After a gate electrode is formed, a semiconductor film has once selectively been formed in a source region and a drain region. An angle θmade between a side face 120 opposite to a gate electrode 103 of these source semiconductor layer and drain semiconductor layer 105, and a face 121 coming into contact with a semiconductor substrate 101 of the source semiconductor layer and drain semiconductor layer 105 is an acute angle. A recess part is formed on an upper face of the source semiconductor layer and drain semiconductor layer 105, and a source electrode and drain electrode 108 are embedded in this recess part, respectively.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置及び半導
体装置の製造方法、特にMISトランジスタの構造及び
その製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the semiconductor device, and more particularly to a structure of a MIS transistor and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】電界効果トランジスタの微細化はとどま
る所を知らず、既に0.1μmのゲート長を目の前にし
ている。これは微細化により素子の高速化を図り、さら
に消費電力を少なくするという縮小則が成り立っている
ためである。また微細化そのものが素子の占有面積を縮
小し、同じチップ面積に、より多くの素子を搭載できる
ことからLSIそのものを高集積化し多機能化を果た
す。
2. Description of the Related Art The miniaturization of a field effect transistor is not known to end, and a gate length of 0.1 .mu.m has already been approached. This is because the miniaturization achieves a high-speed operation of the element, and the reduction rule of further reducing the power consumption is established. Further, miniaturization itself reduces the area occupied by elements, and more elements can be mounted on the same chip area, so that the LSI itself is highly integrated and multifunctional.

【0003】しかしながら上記縮小則は0.1μmを境
に大きな壁にぶつかることが予想されている。その壁と
は素子を微細化していっても素子の寄生抵抗が高くなる
ために素子の駆動力が上昇せず、高速化できないという
問題である。
However, the above-mentioned reduction rule is expected to hit a large wall at a boundary of 0.1 μm. The wall is a problem that even if the element is miniaturized, the parasitic resistance of the element increases, so that the driving force of the element does not increase and the speed cannot be increased.

【0004】従来この問題を解決するためにセルフアラ
インシリサイド(Self−aligned Silicide:SALICIDE)
やソース、ドレイン、ゲートに選択的に金属を堆積した
構造が用いられてきた。
Conventionally, in order to solve this problem, self-aligned silicide (SALICIDE) has been proposed.
In addition, a structure in which a metal is selectively deposited on a source, a drain, and a gate has been used.

【0005】図26はSALICIDEを用いたときの
MISFETの断面図である。このMISFETは、シ
リコン基板1101上に形成されたゲート絶縁膜110
2と、このゲート絶縁膜1102上に形成されたゲート
電極1103と、このゲート電極1103の側壁に形成
されたゲート絶縁側壁1104と、シリコン基板110
1中に形成されたドレイン領域1105と、このドレイ
ン領域1105上にセルフアラインに形成された金属並
みに抵抗率の低い材料であるシリサイド1106とから
構成されている。ここでドレイン領域1105はシリコ
ン基板1101中に不純物を拡散して形成されている。
例えばシリコン基板1101がp型の場合ドレイン領域
1105はn型である。そしてドレイン領域1105と
シリコン基板1101の界面1200に空乏層を挟んで
pn接合が形成されている。ここではドレイン領域につ
いて説明したがソース領域についても同様である。
FIG. 26 is a cross-sectional view of a MISFET using SALICIDE. This MISFET has a gate insulating film 110 formed on a silicon substrate 1101.
2, a gate electrode 1103 formed on the gate insulating film 1102, a gate insulating side wall 1104 formed on the side wall of the gate electrode 1103, and a silicon substrate 110
1 and a silicide 1106 which is a material having a resistivity as low as metal formed on the drain region 1105 in a self-aligned manner. Here, the drain region 1105 is formed by diffusing impurities into the silicon substrate 1101.
For example, when the silicon substrate 1101 is p-type, the drain region 1105 is n-type. A pn junction is formed at an interface 1200 between the drain region 1105 and the silicon substrate 1101 with a depletion layer interposed therebetween. Here, the drain region has been described, but the same applies to the source region.

【0006】このような構成によりソース電極及びドレ
イン電極の抵抗を下げることができる。しかしながらp
n接合1200とシリサイド1106との間の距離が狭
くなる(約100nm以下)とpn接合の整流性が劣化
し、リーク電流が流れはじめるという欠点が指摘されて
いる。この問題が起こるとDRAMでは記憶の保持特性
が悪化し、LOGICでは消費電力が上昇する。ひどく
なるとトランジスタ動作しない。
[0006] With this configuration, the resistance of the source electrode and the drain electrode can be reduced. However, p
It has been pointed out that when the distance between the n-junction 1200 and the silicide 1106 is reduced (about 100 nm or less), the rectification of the pn-junction deteriorates and a leak current starts to flow. When this problem occurs, the memory retention characteristics of the DRAM deteriorate, and the power consumption of the LOGIC increases. When it gets worse, the transistor does not work.

【0007】これを解決しようとしてpn接合を深くす
ると今度は短チャネル効果がおこり、しきい値がばらつ
きながら減少するという問題点が発生する。つまりソー
ス領域及びドレイン領域はpn接合を浅く保ちながら抵
抗を下げる必要がある。
If the pn junction is deepened to solve this problem, a short channel effect will occur this time, causing a problem that the threshold value varies and decreases. That is, it is necessary to reduce the resistance of the source region and the drain region while keeping the pn junction shallow.

【0008】上記のようにソース領域及びドレイン領域
を、pn接合を浅く保ちながら抵抗を下げるために、一
旦SEG(Selective Epitaxial Growth)等の方法に
よりソース領域及びドレイン領域を厚く成長しておき、
この上にシリサイドを形成することで実質的にシリサイ
ドとpn接合間の距離を長く取る施策が取られている。
In order to lower the resistance of the source and drain regions while keeping the pn junction shallow as described above, the source and drain regions are grown thickly by a method such as SEG (Selective Epitaxial Growth).
A measure has been taken to form a silicide thereon to substantially increase the distance between the silicide and the pn junction.

【0009】図27は、このようにして形成された電界
効果トランジスタの断面図である。
FIG. 27 is a cross-sectional view of the field effect transistor formed as described above.

【0010】この電界効果トランジスタは、シリコン基
板1201上にゲート絶縁膜1202を介して形成され
たゲート電極1203と、このゲート電極1203の側
壁に形成されたゲート絶縁側壁1204と、シリコン基
板1201上に成長形成されたドレイン領域1205
と、このドレイン領域1205上に形成されたシリサイ
ド1206とから構成される。ここでドレイン領域12
05はシリコン基板1201上に膜成長して形成されて
いる。例えばシリコン基板1201がp型の場合ドレイ
ン領域1205はn型である。そしてドレイン領域12
05とシリコン基板1201の界面1200に空乏層を
挟んでpn接合が形成されている。ここではドレイン領
域について説明したがソース領域についても同様であ
る。
This field-effect transistor includes a gate electrode 1203 formed on a silicon substrate 1201 via a gate insulating film 1202, a gate insulating side wall 1204 formed on the side wall of the gate electrode 1203, and a gate electrode 1203 formed on the silicon substrate 1201. Drain region 1205 formed by growth
And a silicide 1206 formed on the drain region 1205. Here, the drain region 12
05 is formed by growing a film on a silicon substrate 1201. For example, when the silicon substrate 1201 is p-type, the drain region 1205 is n-type. And the drain region 12
A pn junction is formed at an interface 1200 between the substrate 05 and the silicon substrate 1201 with a depletion layer interposed therebetween. Here, the drain region has been described, but the same applies to the source region.

【0011】このような電界効果トランジスタでは、今
後ゲート長が0.1μm以下のトランジスタを考えたと
き図27に示すように、ドレイン領域1205が約0.
1μmと異常に厚く形成できる。したがって上述したよ
うにpn接合1200とシリサイド1206との間の距
離を長くできるが、ゲート絶縁側壁1204の薄膜化も
あいまってドレイン領域1205とゲート電極1203
間の寄生容量が大きくなり結局LSIのスピードとして
の高速化が得られないという問題が起こることが容易に
予測できる。
In such a field-effect transistor, when a transistor having a gate length of 0.1 μm or less is considered in the future, as shown in FIG.
It can be formed as an extraordinarily thick 1 μm. Therefore, as described above, the distance between the pn junction 1200 and the silicide 1206 can be increased, but the drain region 1205 and the gate electrode 1203 can be combined with the thinning of the gate insulating side wall 1204.
It can be easily predicted that the problem that the parasitic capacitance between them becomes large and the high speed as the LSI speed cannot be obtained eventually occurs.

【0012】以上述べたように、ソース領域及びドレイ
ン領域或いはゲートの低抵抗化は、0.1μm世代以
降、他のトランジスタ特性(短チャネル効果、寄生容量
の増加、pn接合のリーク特性)を悪化させることなく
行うことが困難になってきている。またトランジスタの
スケーリングによるチャネル抵抗の減少はより低い寄生
抵抗しか許さない。
As described above, lowering the resistance of the source and drain regions or the gate deteriorates other transistor characteristics (short channel effect, increase in parasitic capacitance, leak characteristics of pn junction) after the 0.1 μm generation. It is becoming more difficult to do without them. Also, the reduction in channel resistance due to transistor scaling allows for lower parasitic resistance.

【0013】また、従来のサリサイド工程は、金属の選
択成長を用いて行われていた。しかしながら金属の選択
成長では、選択性を高めるための条件が厳しく、成長し
てはいけない絶縁膜上にも一部金属が形成されてしまう
ことがある。こうした場合ソース電極及びドレイン電極
間でショートが生じてしまい、装置の歩留まりを低下さ
せる原因にもなっている。このような問題は、素子が微
細化されるほど顕著になってきている。また、金属の選
択成長法では、シリコンとの選択性を高めるために用い
ることのできる金属が制限されるという問題もある。
Further, the conventional salicide process has been performed using selective growth of metal. However, in the selective growth of a metal, conditions for enhancing the selectivity are severe, and a metal may be partially formed on an insulating film which is not allowed to grow. In such a case, a short circuit occurs between the source electrode and the drain electrode, which causes a reduction in the yield of the device. Such a problem becomes more remarkable as the element is miniaturized. In addition, the metal selective growth method has a problem that a metal that can be used to enhance selectivity with silicon is limited.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】本発明はこの課題を解
決するためになされたものであり、0.1μm世代以降
でも、トランジスタの特性を悪化させることなくチャネ
ル抵抗の現象を実現できる半導体装置及び、ソース及び
ドレイン、ゲートも十分に低いコンタクト抵抗を有する
半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve this problem, and has been made in view of the above circumstances. A semiconductor device capable of realizing a channel resistance phenomenon without deteriorating transistor characteristics even in the 0.1 μm generation or later. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor device in which the source, drain, and gate have sufficiently low contact resistance.

【0015】また、本発明は、金属の選択成長法を用い
ることなく任意の金属をソース電極、ドレイン電極及び
ゲート電極に用いることが可能な半導体装置の製造方法
を提供することを目的とする。
Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device in which any metal can be used for a source electrode, a drain electrode, and a gate electrode without using a metal selective growth method.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、半導体基板と、前記半導体基板上に形成されたゲー
ト絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電
極と、前記ゲート絶縁膜下に形成されたチャネル領域
と、前記半導体中に互いに離間されて形成され、それら
の間に前記チャネル領域が位置するように設けられたソ
ース領域及びドレイン領域と、前記ソース領域上に形成
されたソース半導体層と、前記ドレイン領域上に形成さ
れたドレイン半導体層と、前記ソース半導体層上に形成
されたソース電極と、前記ドレイン半導体層上に形成さ
れたドレイン電極とを具備し、前記ソース半導体層及び
前記ドレイン半導体層の前記ゲート電極と対向する側面
と、前記ソース半導体層及び前記ドレイン半導体層と前
記半導体基板との接する面とのなす角が鋭角をなし、前
記ソース半導体層及び前記ドレイン半導体層の上部に形
成された凹部に前記ソース電極及び前記ドレイン電極が
形成されていることを特徴とする半導体装置を提供す
る。
In order to achieve the above object, a semiconductor substrate, a gate insulating film formed on the semiconductor substrate, a gate electrode formed on the gate insulating film, A channel region formed under the film, a source region and a drain region formed apart from each other in the semiconductor, and provided such that the channel region is located therebetween, and a channel region formed on the source region. A source semiconductor layer, a drain semiconductor layer formed on the drain region, a source electrode formed on the source semiconductor layer, and a drain electrode formed on the drain semiconductor layer. A side surface of the semiconductor layer and the drain semiconductor layer facing the gate electrode, and a contact between the source semiconductor layer and the drain semiconductor layer and the semiconductor substrate. The source electrode and the drain electrode are formed in concave portions formed above the source semiconductor layer and the drain semiconductor layer. .

【0017】このとき、前記半導体装置がnチャネルM
IS電界効果トランジスタ及びpチャネルMIS電界効
果トランジスタで構成され、前記nチャネルMIS電界
効果トランジスタの前記ソース電極及び前記ドレイン電
極が、前記pチャネルMIS電界効果トランジスタの前
記ソース電極及び前記ドレイン電極と異なることが好ま
しい。こうすることでnチャネルMIS電界効果トラン
ジスタ、pチャネルMIS電界効果トランジスタのそれ
ぞれの電極に対して、ショットキー障壁が低い材料を選
ぶことで、トランジスタの特性を向上させることができ
る。
At this time, the semiconductor device is an n-channel M
The source electrode and the drain electrode of the n-channel MIS field-effect transistor are different from the source electrode and the drain electrode of the p-channel MIS field-effect transistor. Is preferred. Thus, by selecting a material having a low Schottky barrier for each electrode of the n-channel MIS field-effect transistor and the p-channel MIS field-effect transistor, the characteristics of the transistor can be improved.

【0018】また、前記半導体装置がnチャネルMIS
電界効果トランジスタ及びpチャネルMIS電界効果ト
ランジスタで構成され、前記nチャネルMIS電界効果
トランジスタの前記ゲート電極が、前記pチャネルMI
S電界効果トランジスタの前記ゲート電極と異なること
が好ましい。nチャネルMIS電界効果トランジスタ、
pチャネルMIS電界効果トランジスタのゲート電極で
それぞれショットキー障壁が低い材料を選ぶことで、ト
ランジスタの特性を向上できる。
The semiconductor device is an n-channel MIS.
A field-effect transistor and a p-channel MIS field-effect transistor, wherein the gate electrode of the n-channel MIS field-effect transistor is
Preferably, it is different from the gate electrode of the S field effect transistor. an n-channel MIS field-effect transistor,
By selecting a material having a low Schottky barrier for each of the gate electrodes of the p-channel MIS field-effect transistor, the characteristics of the transistor can be improved.

【0019】また、前記なす角が10°以上、80°以
下であることがこのましい。より好ましくは前記なす角
が20°以上、70°以下である。
It is preferable that the angle is 10 ° or more and 80 ° or less. More preferably, the angle is not less than 20 ° and not more than 70 °.

【0020】また、前記ゲート絶縁膜が、金属酸化物か
らなることが好ましい。
It is preferable that the gate insulating film is made of a metal oxide.

【0021】また、前記ソース半導体層及び前記ドレイ
ン半導体層の前記ゲート電極と対向する側面はファセッ
トを形成していることが好ましい。
It is preferable that a side face of the source semiconductor layer and the drain semiconductor layer facing the gate electrode forms a facet.

【0022】また、前記ソース半導体層及び前記ドレイ
ン半導体層とそれぞれ前記ソース電極及びドレイン電極
領域とが接する面が異方性エッチングにより形成された
ことが好ましい。
It is preferable that a surface where the source semiconductor layer and the drain semiconductor layer are in contact with the source electrode and the drain electrode region, respectively, is formed by anisotropic etching.

【0023】また、前記ソース半導体層及び前記ドレイ
ン半導体層とそれぞれ前記ソース電極及びドレイン電極
領域とが接する面が等方性エッチングにより形成された
ことが好ましい。
Further, it is preferable that a surface where the source semiconductor layer and the drain semiconductor layer are in contact with the source electrode and the drain electrode region, respectively, is formed by isotropic etching.

【0024】また、本発明は、半導体基板上に第1の絶
縁膜を形成する工程と、前記第1の絶縁膜上に第1の半
導体層を堆積する工程と前記第1の絶縁膜及び前記第1
の半導体層をパターニングする工程と、前記半導体基板
の主表面に第1及び第2の導電型の第2の半導体層を形
成する工程と、前記第1の絶縁膜、前記第1の半導体層
及び第2の半導体層上に第2の絶縁膜を堆積する工程
と、前記第2の絶縁膜を前記第1の半導体層と前記第2
の半導体層の上面が現れるまで除去する工程と、前記第
1の半導体層及び前記第2の半導体層を少なくとも前記
第2の半導体層の一部が残るように除去する工程と、前
記第2の半導体層上に金属或いはシリサイドを堆積する
工程とを具備することを特徴とする半導体装置の製造方
法を提供する。
The present invention also provides a step of forming a first insulating film on a semiconductor substrate, a step of depositing a first semiconductor layer on the first insulating film, and the steps of: First
Patterning a semiconductor layer, forming a second semiconductor layer of first and second conductivity types on a main surface of the semiconductor substrate, and forming the first insulating film, the first semiconductor layer, Depositing a second insulating film on a second semiconductor layer; and providing the second insulating film with the first semiconductor layer and the second semiconductor layer.
Removing the first semiconductor layer and the second semiconductor layer so that at least a part of the second semiconductor layer remains; and removing the second semiconductor layer until the upper surface of the second semiconductor layer appears. Depositing a metal or a silicide on a semiconductor layer.

【0025】このとき、前記第1及び第2の導電型の第
2の半導体層を堆積する際、n型電界効果トランジスタ
及びp型電界効果トランジスタのうち、いずれか一方の
FET形成領域を、炭素を含む膜で覆うことが好まし
い。
At this time, when depositing the second semiconductor layers of the first and second conductivity types, one of the n-type field effect transistor and the p-type field effect transistor is formed with carbon. Is preferably covered with a film containing

【0026】また、前記第1及び第2の導電型の第2の
半導体層を堆積する際、n型電界効果トランジスタ及び
p型電界効果トランジスタのうち、いずれか一方の電界
効果トランジスタ形成領域を、窒素を含む膜で覆うこと
が好ましい。
In depositing the second semiconductor layers of the first and second conductivity types, one of the n-type field effect transistor and the p-type field effect transistor is formed by: It is preferable to cover with a film containing nitrogen.

【0027】また、本発明は、半導体基板上に第1の絶
縁膜を形成する工程と、前記第1の絶縁膜上に第1の半
導体層を堆積する工程と、前記第1の絶縁膜及び前記第
1の半導体層をパターニングする工程と、前記半導体基
板の主表面に第1及び第2の導電型の第2の半導体層を
形成する工程と、前記第2の半導体層上に前記第2の半
導体層とは異なる組成からなる第1及び第2の導電型の
第3の半導体層を形成する工程と、前記第1の絶縁膜、
前記第1の半導体層、前記第2の半導体層及び前記第3
の半導体層上に第2の絶縁膜を堆積する工程と、前記第
2の絶縁膜を前記第1の半導体層及び前記第3の半導体
層の上面が現れるまで除去する工程と、前記第1の半導
体層及び前記第3の半導体層を前記第2の半導体層の上
面が現れるまで除去する工程と、前記第2の半導体層の
上面に金属或いはシリサイドを堆積する工程とを具備す
ることを特徴とする半導体装置の製造方法を提供する。
Further, the present invention provides a step of forming a first insulating film on a semiconductor substrate, a step of depositing a first semiconductor layer on the first insulating film, Patterning the first semiconductor layer, forming first and second conductivity-type second semiconductor layers on a main surface of the semiconductor substrate, and forming the second semiconductor layer on the second semiconductor layer. Forming a third semiconductor layer of first and second conductivity types having a composition different from that of the first insulating film;
The first semiconductor layer, the second semiconductor layer, and the third
Depositing a second insulating film on the first semiconductor layer, removing the second insulating film until the upper surfaces of the first semiconductor layer and the third semiconductor layer appear, Removing the semiconductor layer and the third semiconductor layer until the upper surface of the second semiconductor layer appears, and depositing a metal or silicide on the upper surface of the second semiconductor layer. To provide a method of manufacturing a semiconductor device.

【0028】このとき、前記第1及び第2の導電型の第
2の半導体層を堆積する際、n型電界効果トランジスタ
及びp型電界効果トランジスタのうち、いずれか一方の
電界効果トランジスタ形成領域を、炭素を含む膜で覆う
ことが好ましい。
At this time, when depositing the first and second conductive type second semiconductor layers, one of the n-type field effect transistor and the p-type field effect transistor is formed in the field effect transistor forming region. It is preferable to cover with a film containing carbon.

【0029】また、前記第1及び第2の導電型の第2の
半導体層を堆積する際、n型電界効果トランジスタ及び
p型電界効果トランジスタのうち、いずれか一方の電界
効果トランジスタ形成領域を、窒素を含む膜で覆うこと
が好ましい。
When depositing the first and second conductive type second semiconductor layers, one of the n-type field effect transistor and the p-type field effect transistor is formed in a field-effect transistor forming region. It is preferable to cover with a film containing nitrogen.

【0030】また、本発明は、半導体基板上に第1の絶
縁膜を形成する工程と、前記第1の絶縁膜上に第1の半
導体層を堆積する工程と、前記第1の絶縁膜及び前記第
1の半導体層をパターニングする工程と、前記半導体基
板の主表面に第1及び第2の導電型の第2の半導体層を
形成する工程と、前記第1の絶縁膜、前記第1の半導体
層及び前記第2の半導体層上に第2の絶縁膜を堆積する
工程と、前記第2の絶縁膜を前記第1の半導体層及び前
記第2の半導体層の上面が現れるまで除去する工程と、
前記第1の半導体層及び前記第2の半導体層を少なくと
も第2の半導体層の一部が残るように酸化する工程と、
前記第1の半導体層及び前記第2の半導体層の酸化され
た部分を除去する工程と、前記第2の半導体層上に金属
或いはシリサイドを堆積する工程を含むことを特徴とす
る半導体装置の製造方法を提供する。
Further, the present invention provides a step of forming a first insulating film on a semiconductor substrate, a step of depositing a first semiconductor layer on the first insulating film, Patterning the first semiconductor layer, forming first and second conductivity-type second semiconductor layers on a main surface of the semiconductor substrate; and forming the first insulating film and the first insulating film on the main surface. Depositing a second insulating film on the semiconductor layer and the second semiconductor layer, and removing the second insulating film until upper surfaces of the first semiconductor layer and the second semiconductor layer are exposed; When,
Oxidizing the first semiconductor layer and the second semiconductor layer so that at least a part of the second semiconductor layer remains;
Manufacturing a semiconductor device, comprising: removing an oxidized portion of the first semiconductor layer and the second semiconductor layer; and depositing a metal or a silicide on the second semiconductor layer. Provide a way.

【0031】このとき、前記第1及び第2の導電型の第
2の半導体層を堆積する際、n型電界効果トランジスタ
及びp型電界効果トランジスタのうち、いずれか一方の
電界効果トランジスタ形成領域を、炭素を含む膜で覆う
ことが好ましい。
At this time, when depositing the second semiconductor layers of the first and second conductivity types, one of the n-type field effect transistor and the p-type field effect transistor is formed in the field effect transistor formation region. It is preferable to cover with a film containing carbon.

【0032】また、前記第1及び第2の導電型の第2の
半導体層を堆積する際、n型電界効果トランジスタ及び
p型電界効果トランジスタのうち、いずれか一方の電界
効果トランジスタ形成領域を、窒素を含む膜で覆うこと
が好ましい。
In depositing the second semiconductor layers of the first and second conductivity types, one of the n-type field effect transistor and the p-type field effect transistor is formed by It is preferable to cover with a film containing nitrogen.

【0033】また、本発明は、半導体基板上に第1の絶
縁膜を形成する工程と、前記第1の絶縁膜上に第1の半
導体層を堆積する工程と、前記第1の絶縁膜及び前記第
1の半導体層をパターニングする工程と、前記半導体基
板の主表面に第1及び第2の導電型の第2の半導体層を
形成する工程と、前記第2の半導体層上に前記第2の半
導体層とは異なる組成からなる第1及び第2の導電型の
第3の半導体層を形成する工程と、前記第1の絶縁膜、
前記第1の半導体層、前記第2の半導体層及び前記第3
の半導体層上に第2の絶縁膜を堆積する工程と、前記第
2の絶縁膜を前記第1の半導体層及び前記第3の半導体
層の上面が現れるまで除去する工程と、前記第1の半導
体層及び前記第3の半導体層を酸化する工程と、前記第
2の半導体層の上面が現れるまで前記第1の半導体層及
び前記第3の半導体層の酸化膜を除去する工程と、前記
第2の半導体層上に金属或いはシリサイドを堆積する工
程とを具備することを特徴とする半導体装置の製造方法
を提供する。
Also, the present invention provides a step of forming a first insulating film on a semiconductor substrate, a step of depositing a first semiconductor layer on the first insulating film, Patterning the first semiconductor layer, forming first and second conductivity-type second semiconductor layers on a main surface of the semiconductor substrate, and forming the second semiconductor layer on the second semiconductor layer. Forming a third semiconductor layer of first and second conductivity types having a composition different from that of the first insulating film;
The first semiconductor layer, the second semiconductor layer, and the third
Depositing a second insulating film on the first semiconductor layer, removing the second insulating film until the upper surfaces of the first semiconductor layer and the third semiconductor layer appear, Oxidizing the semiconductor layer and the third semiconductor layer; removing the oxide films of the first semiconductor layer and the third semiconductor layer until the upper surface of the second semiconductor layer appears; And a step of depositing a metal or a silicide on the second semiconductor layer.

【0034】このとき、前記第1及び第2の導電型の第
2の半導体層を堆積する際、n型電界効果トランジスタ
及びp型電界効果トランジスタのうち、いずれか一方の
電界効果トランジスタ形成領域を、炭素を含む膜で覆う
ことが好ましい。
At this time, when depositing the second semiconductor layers of the first and second conductivity types, one of the n-type field effect transistor and the p-type field effect transistor is formed in the field effect transistor forming region. It is preferable to cover with a film containing carbon.

【0035】また、前記第1及び第2の導電型の第2の
半導体層を堆積する際、n型電界効果トランジスタ及び
p型電界効果トランジスタのうち、いずれか一方の電界
効果トランジスタ形成領域を、窒素を含む膜で覆うこと
が好ましい。
In depositing the second semiconductor layers of the first and second conductivity types, one of the n-type field-effect transistor and the p-type field-effect transistor is formed by: It is preferable to cover with a film containing nitrogen.

【0036】本発明では、第2の半導体層を気相成長さ
せることによって前記ゲート電極に対向する側面にファ
セットを形成することができる。このとき半導体基板の
成長面をの面方位を選ぶことでファセットの傾きを調整
できる。
In the present invention, a facet can be formed on the side surface facing the gate electrode by growing the second semiconductor layer by vapor phase growth. At this time, the inclination of the facet can be adjusted by selecting the plane orientation of the growth surface of the semiconductor substrate.

【0037】本発明では、他のトランジスタ特性(短チ
ャネル効果、寄生容量の増加、pn接合のリーク特性)
に悪影響を与えることなく寄生抵抗を下げることが可能
となる。
In the present invention, other transistor characteristics (short channel effect, increase in parasitic capacitance, pn junction leak characteristics)
Parasitic resistance can be reduced without adversely affecting the resistance.

【0038】本発明では、ソース電極、ドレイン電極及
びゲート電極を、凹部を形成し、金属を全面に形成して
これをエッチバックすることで形成している。したがっ
て従来のような金属の選択成長法を用いていないので、
金属の選択成長性に規制されることがなく、またソース
電極及びドレイン電極間のショートといった問題がな
い。したがって歩留まり向上を図ることができる。
In the present invention, the source electrode, the drain electrode, and the gate electrode are formed by forming a recess, forming a metal on the entire surface, and etching back the metal. Therefore, since the conventional selective growth method of metal is not used,
There is no problem of being restricted by the selective growth of the metal, and there is no problem such as a short circuit between the source electrode and the drain electrode. Therefore, the yield can be improved.

【0039】[0039]

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態について図面を用いて説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0040】図1は本発明により形成されたMISFE
Tの断面図を示すものである。
FIG. 1 shows a MISFE formed according to the present invention.
FIG. 3 shows a cross-sectional view of T.

【0041】図1に示すように、このMISFETは、
シリコン等からなる半導体基板101と、この半導体基
板101上に形成されたシリコンオキサイド等からなる
ゲート絶縁膜102と、このゲート絶縁膜102上に形
成されたゲート電極103と、このゲート絶縁膜103
を挟む位置の半導体基板101中に形成されたソース領
域107A及びドレイン領域107Bと、このソース領
域107A及び前記ドレイン領域107B上に形成され
たそれぞれソース半導体層105A及びドレイン半導体
層105Bと、このソース半導体層105A及びドレイ
ン半導体層105B上に形成されたそれぞれソース電極
108A及びドレイン電極108Bとを具備している。
以下符号のA、Bを省略して記載場合、それぞれ独立し
た部分を示す。
As shown in FIG. 1, this MISFET
A semiconductor substrate 101 made of silicon or the like; a gate insulating film 102 made of silicon oxide or the like formed on the semiconductor substrate 101; a gate electrode 103 formed on the gate insulating film 102;
A source region 107A and a drain region 107B formed in the semiconductor substrate 101 at a position sandwiching the source region, a source semiconductor layer 105A and a drain semiconductor layer 105B formed on the source region 107A and the drain region 107B, respectively, The semiconductor device includes a source electrode 108A and a drain electrode 108B formed over the layer 105A and the drain semiconductor layer 105B, respectively.
In the following description, when A and B are omitted, independent portions are shown.

【0042】ソース半導体層及びドレイン半導体層10
5のゲート電極103に対向する側面120と、ソース
半導体層及びドレイン半導体層105の半導体基板10
1に接する面121のなす角θが鋭角をなしている。ソ
ース半導体層及びドレイン半導体層105の上面は凹部
が形成されており、この凹部内にはそれぞれソース電極
及びドレイン電極領域108が埋め込まれている。符号
106は層間絶縁膜である。符号104は、ゲートの側
壁部を絶縁するために形成された絶縁物からなるゲート
側壁である。ソース半導体層及びドレイン半導体層10
5は、ゲート側壁104によって、ゲート側壁104の
膜厚aだけ、ゲート絶縁膜102から若干離れて形成さ
れている。こうすることでソース半導体層及びドレイン
半導体層105と、ゲート電極103との間でリーク電
流を防ぐことができる。
Source and drain semiconductor layers 10
5, a side surface 120 facing the gate electrode 103, and the semiconductor substrate 10 of the source semiconductor layer and the drain semiconductor layer 105.
1 forms an acute angle. A concave portion is formed on the upper surface of the source semiconductor layer and the drain semiconductor layer 105, and a source electrode and a drain electrode region 108 are respectively buried in the concave portion. Reference numeral 106 denotes an interlayer insulating film. Reference numeral 104 denotes a gate sidewall made of an insulator formed to insulate the gate sidewall. Source semiconductor layer and drain semiconductor layer 10
Reference numeral 5 is formed by the gate sidewall 104 so as to be slightly away from the gate insulating film 102 by the thickness a of the gate sidewall 104. Thus, leakage current between the source and drain semiconductor layers 105 and the gate electrode 103 can be prevented.

【0043】このMISFETは、ソース半導体層及び
ドレイン半導体層105のゲート電極103に対向する
側面120と、半導体基板101との界面121とが図
内θのように鋭角をなしているために、ソース半導体層
及びドレイン半導体層105とゲート電極間103は、
距離が離れて寄生容量を低減できる。
In this MISFET, since the side surface 120 of the source and drain semiconductor layers 105 facing the gate electrode 103 and the interface 121 with the semiconductor substrate 101 form an acute angle as shown in FIG. 103 between the semiconductor layer and the drain semiconductor layer 105 and the gate electrode,
The distance is large and the parasitic capacitance can be reduced.

【0044】このなす角θは、寄生抵抗を低くするため
には10°以上が好ましい。さらに20°以上が好まし
い。また、このなす角θは、寄生容量を低くするために
は80°以下が好ましい。さらに70°以下が好まし
い。
The angle θ is preferably 10 ° or more in order to reduce the parasitic resistance. Further, the angle is preferably 20 ° or more. Is preferably 80 ° or less in order to reduce the parasitic capacitance. Further, the angle is preferably 70 ° or less.

【0045】またソース半導体層及びドレイン半導体層
105の上面には凹部が形成されており、この凹部がソ
ース電極及びドレイン電極108によって埋め込まれて
いる。したがってソース電極及びドレイン電極108と
ソース半導体層及びドレイン半導体層105とは接触面
積を大きく取ることができるので、コンタクト抵抗を低
減できる。
A concave portion is formed on the upper surface of the source semiconductor layer and the drain semiconductor layer 105, and the concave portion is filled with the source electrode and the drain electrode. Therefore, the contact area between the source and drain electrodes 108 and the source and drain semiconductor layers 105 can be increased, so that the contact resistance can be reduced.

【0046】また、ソース領域及びドレイン領域107
は浅く形成され、その上にソース半導体及びドレイン電
極105が形成されている。したがってpn接合面13
0とソース電極及びドレイン電極108との距離は長く
なっている。
The source and drain regions 107
Is formed shallowly, and a source semiconductor and a drain electrode 105 are formed thereon. Therefore, the pn junction surface 13
The distance between 0 and the source and drain electrodes 108 is long.

【0047】したがって短チャネル効果が起こらないよ
うな浅いpn接合であり、このpn接合は金属の堆積に
よりリーク特性が悪くならない。
Accordingly, the pn junction is a shallow pn junction where the short channel effect does not occur, and the leakage characteristics of the pn junction do not deteriorate due to metal deposition.

【0048】また、図1に示すMISFETは、ソース
電極及びドレイン電極108を埋め込むために、ソース
半導体層及びドレイン半導体層105をRIE(リアク
ティブイオンエッチング)等の異方性エッチングで一部
を除去したものである。したがってソース半導体層及び
ドレイン半導体層105とソース電極及びドレイン電極
108の接触する側面は、ほぼ垂直にエッチングされた
構造である。
In the MISFET shown in FIG. 1, a part of the source and drain semiconductor layers 105 is removed by anisotropic etching such as RIE (reactive ion etching) to bury the source and drain electrodes 108. It was done. Therefore, the side surfaces where the source and drain semiconductor layers 105 and the source and drain electrodes 108 are in contact with each other are substantially vertically etched.

【0049】一方図2に示すMISFETは、図1に示
すMISFETにおいて、ソース半導体層及びドレイン
半導体層105をプラズマエッチング等の等方性エッチ
ングにより除去したものである。したがってソース半導
体層及びドレイン半導体層105は、等方的にエッチン
グされ、ソース半導体層及びドレイン半導体層105上
面に形成された凹部はU型構造となっている。また、ソ
ース半導体層及びドレイン半導体層105のゲート電極
103に対向する側面120と、半導体基板101の一
主面121とのなす角θは鋭角となっている。またこの
ときソース電極及びドレイン電極108はソース半導体
層及びドレイン半導体層105の凹部に埋め込まれ、さ
らにその上にまでも形成されている。そしてソース電極
及びドレイン電極108のゲート電極103に対向する
側面123は、ソース半導体層及びドレイン半導体層1
05の前記側面120と同様の角度を持ってゲート電極
103と対向している。またこれら側面120及び側面
123は滑らかに同一面を形成している。
On the other hand, the MISFET shown in FIG. 2 is obtained by removing the source semiconductor layer and the drain semiconductor layer 105 from the MISFET shown in FIG. 1 by isotropic etching such as plasma etching. Therefore, the source semiconductor layer and the drain semiconductor layer 105 are isotropically etched, and the concave portions formed on the upper surfaces of the source semiconductor layer and the drain semiconductor layer 105 have a U-shaped structure. The angle θ between the side surface 120 of the source and drain semiconductor layers 105 facing the gate electrode 103 and the one main surface 121 of the semiconductor substrate 101 is an acute angle. At this time, the source electrode and the drain electrode 108 are buried in the concave portions of the source semiconductor layer and the drain semiconductor layer 105, and are formed thereover. Then, the side surface 123 of the source electrode and the drain electrode 108 facing the gate electrode 103 is formed by the source semiconductor layer and the drain semiconductor layer 1.
05, facing the gate electrode 103 at the same angle as the side surface 120. The side surfaces 120 and 123 form the same surface smoothly.

【0050】ソース半導体層及びドレイン半導体層10
5のゲート電極103に対向する側面と、半導体基板1
01の一主面とのなす角が鋭角θとなるように形成して
いるので、ソース半導体層及びドレイン半導体層105
やソース電極及びドレイン電極108とゲート電極10
3とは距離が離れ寄生容量を低減できる。
Source and drain semiconductor layers 10
5 facing the gate electrode 103 and the semiconductor substrate 1
01 is formed so as to form an acute angle θ with one main surface of the source semiconductor layer 105 and the drain semiconductor layer 105.
And the source and drain electrodes 108 and the gate electrode 10
3, and the parasitic capacitance can be reduced.

【0051】ここで図2に示すMISFETにおいて、
図1に示すMISFETと同一個所は同一符号を付して
その詳しい説明を省略する。
Here, in the MISFET shown in FIG.
The same parts as those of the MISFET shown in FIG.

【0052】図2に示すMISFETの場合においても
ソース半導体層及びドレイン半導体層105の上面には
凹部が形成され、ソース電極及びドレイン電極108が
埋め込まれている。したがってソース電極及びドレイン
電極108とソース半導体及びドレイン半導体105と
の接触面積を大きくとることができ、コンタクト抵抗を
低減できる。
Also in the case of the MISFET shown in FIG. 2, a concave portion is formed on the upper surface of the source semiconductor layer and the drain semiconductor layer 105, and the source electrode and the drain electrode 108 are buried. Therefore, the contact area between the source and drain electrodes 108 and the source and drain semiconductors 105 can be increased, and the contact resistance can be reduced.

【0053】また、ソース領域及びドレイン領域107
は浅く形成され、その上にソース半導体及びドレイン電
極105が形成されている。したがってpn接合面13
0とソース電極及びドレイン電極108との距離は長く
なっている。
Further, the source region and the drain region 107
Is formed shallowly, and a source semiconductor and a drain electrode 105 are formed thereon. Therefore, the pn junction surface 13
The distance between 0 and the source and drain electrodes 108 is long.

【0054】したがって短チャネル効果が起こらないよ
うな浅いpn接合であり、このpn接合は金属の堆積に
よりリーク特性が悪くならない。
Therefore, the pn junction is a shallow pn junction where the short channel effect does not occur, and the leakage characteristics of the pn junction do not deteriorate due to metal deposition.

【0055】以下に、(1)図1及び図2に示す本発明
の電界効果トランジスタ、(2)図26に示すサリサイ
ド工程により形成された電界効果トランジスタ及び
(3)図27に示すエレベイティッドソースドレイン構
造及びサリサイド工程によって形成された電界効果トラ
ンジスタのデバイス起因の寄生容量(parasitic capaci
tance)Ctot、寄生抵抗(parasitic resistance)Rsd、ゲ
ート遅延時間(gate delay)を示す。
The following are (1) the field effect transistor of the present invention shown in FIGS. 1 and 2, (2) the field effect transistor formed by the salicide process shown in FIG. 26, and (3) the elevated shown in FIG. Device-induced parasitic capacitance of the field effect transistor formed by the source / drain structure and the salicide process
tance) Ctot, parasitic resistance Rsd, and gate delay time.

【0056】 (1)Ctot[fF/μm]=5.9 Rsd[ohm(S/D)]=120 Tpd[ps]=5.5 (2)Ctot[fF/μm]=5.1 Rsd[ohm(S/D)]=440 Tpd[ps]=7.3 (3)Ctot[fF/μm]=11.1 Rsd[ohm(S/D)]=200 Tpd[ps]=11.5 以上に示すように、(2)のトランジスタでは、寄生容
量は小さいが寄生抵抗が大きくなっている。また(3)
のトランジスタでは、反対に寄生抵抗は小さいが寄生容
量が大きくなっている。これに対して本発明の(1)の
トランジスタでは、寄生容量及び寄生抵抗も共に低くな
っており、ゲート遅延時間は(2)及び(3)のトラン
ジスタよりも速くなっていることが分かる。
(1) Ctot [fF / μm] = 5.9 Rsd [ohm (S / D)] = 120 Tpd [ps] = 5.5 (2) Ctot [fF / μm] = 5.1 Rsd [ ohm (S / D)] = 440 Tpd [ps] = 7.3 (3) Ctot [fF / μm] = 11.1 Rsd [ohm (S / D)] = 200 Tpd [ps] = 11.5 or more As shown in (2), the transistor (2) has a small parasitic capacitance but a large parasitic resistance. Also (3)
On the other hand, the transistor has a small parasitic resistance but a large parasitic capacitance. On the other hand, in the transistor (1) of the present invention, the parasitic capacitance and the parasitic resistance are both low, and the gate delay time is faster than the transistors (2) and (3).

【0057】また、本発明ではゲート絶縁膜として、高
誘電率を有するTiO等の金属酸化膜を用いたトラン
ジスタについてより効力を発揮する。なぜならば金属酸
化膜は高誘電率を有するので、一般にゲート膜厚が大き
くなる。したがってソース半導体及びドレイン半導体の
側面がゲート膜と接触する面積が大きくなるので寄生容
量が大きくなりやすい。しかしながら本発明ではソース
半導体層及びドレイ半導体層の側面が前述した角度の範
囲内にあるので、ゲート絶縁膜との接触が少なくなり寄
生容量を低減できるからである。
In the present invention, a transistor using a metal oxide film such as TiO 2 having a high dielectric constant as a gate insulating film is more effective. Because the metal oxide film has a high dielectric constant, the gate film thickness is generally large. Therefore, the area where the side surfaces of the source semiconductor and the drain semiconductor are in contact with the gate film is increased, so that the parasitic capacitance is likely to be increased. However, in the present invention, since the side surfaces of the source semiconductor layer and the drain semiconductor layer are within the above-mentioned angle range, the contact with the gate insulating film is reduced and the parasitic capacitance can be reduced.

【0058】次に、図3から図10を用いて、本発明の
半導体装置の製造方法を説明する。
Next, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described with reference to FIGS.

【0059】先ず、図3に示すように、Si基板(半導
体基板)の主面上に素子分離領域201を形成するため
に、Si基板にSTI(Shallow Trench Isolation)用
の溝を深さ約0.4μm掘った後、SiOをCVD法
により全面堆積し、CMP(ケミカルメカニカルポリッ
シング)により全面を平坦化する。図3ではSTI20
1よりも深い部分は直接本発明の説明に無関係であるの
で省略してある。このことはこの図以降も同じである。
First, as shown in FIG. 3, in order to form an element isolation region 201 on the main surface of a Si substrate (semiconductor substrate), a trench for STI (Shallow Trench Isolation) having a depth of about 0 is formed in the Si substrate. After digging 4 μm, SiO 2 is entirely deposited by a CVD method, and the entire surface is flattened by CMP (chemical mechanical polishing). In FIG. 3, STI20
Parts deeper than 1 are omitted because they are not directly relevant to the description of the present invention. This is the same in and after this figure.

【0060】次に、フォトリソグラフィ工程によりpチ
ャネルトランジスタ形成領域とnチャネルトランジスタ
形成領域の部分をそれぞれマスクした後にイオン注入を
行いn型ウェル203、p型ウェル202をそれぞれ形
成する。
Next, after the p-channel transistor formation region and the n-channel transistor formation region are respectively masked by a photolithography process, ion implantation is performed to form an n-type well 203 and a p-type well 202, respectively.

【0061】次に、トランジスタのしきい値を調節する
ためにそれぞれのチャネル部にイオン注入を行う。
Next, ions are implanted into each channel to adjust the threshold value of the transistor.

【0062】次に、Si基板(半導体基板)上にゲート
絶縁膜(第1の絶縁膜)204となるTiO膜204
をTPT(tetra-iso-propyltitanate)(Ti(OC
)と酸素の混合ガスを380℃で反応させ全面
に厚さ20nm堆積する。
Next, a TiO 2 film 204 serving as a gate insulating film (first insulating film) 204 is formed on a Si substrate (semiconductor substrate).
To TPT (tetra-iso-propyltitanate) (Ti (OC 3
A mixed gas of H 7 ) 4 ) and oxygen is reacted at 380 ° C. to deposit 20 nm in thickness on the entire surface.

【0063】次に、ゲート絶縁膜204上に多結晶Si
(第1の半導体層)を厚さ50nm全面に堆積する。堆
積方法はCVD(ケミカルベイパーディポジッション)
やスパッタ等いずれの方法をとってもよい。
Next, polycrystalline Si is formed on the gate insulating film 204.
(First semiconductor layer) is deposited on the entire surface with a thickness of 50 nm. The deposition method is CVD (Chemical Vapor Deposition)
Any method such as sputtering or sputtering may be used.

【0064】次に、フォトリソグラフィ工程によりpチ
ャネル形成領域とnチャネル形成領域をそれぞれマスク
した後にP(リン)、B(ボロン)のイオン注入を1×
10 15cm−2程度行う。
Next, a p-type photolithography process is performed.
Mask channel formation region and n-channel formation region respectively
After that, ion implantation of P (phosphorus) and B (boron) is performed 1 ×.
10 Fifteencm-2Do about.

【0065】次に、SiO膜207を厚さ20nm全
面に堆積する。堆積方法はCVDやスパッタ等いずれの
方法をとってもよい。
Next, a SiO 2 film 207 is deposited on the entire surface to a thickness of 20 nm. The deposition method may be any method such as CVD and sputtering.

【0066】次に、多結晶Si中の不純物はアニール
(800℃ N中 30分)を行うことにより活性化
され、nチャネル形成領域上はn型Siゲート電極2
05、pチャネル形成領域上はp型Siゲート電極2
06が形成される。
Next, the impurities in the polycrystalline Si are activated by annealing (at 800 ° C. for 30 minutes in N 2 ), and the n + -type Si gate electrode 2 is formed on the n-channel formation region.
05, p + type Si gate electrode 2 on p channel formation region
06 is formed.

【0067】次に、反応性イオンエッチングRIE(リ
アクティブイオンエッチング)を用いてゲート絶縁膜
(第1の絶縁膜)204、多結晶Si膜ゲート電極20
5、206及びSiO膜207をゲート形状に加工す
る。
Next, the gate insulating film (first insulating film) 204 and the polycrystalline Si film gate electrode 20 are formed using reactive ion etching (RIE).
5, 206 and the SiO 2 film 207 are processed into a gate shape.

【0068】次に、全面にCVD法によりSiO膜を
厚さ10nm堆積させた後、RIE工程により、ゲート
電極(第1の半導体層)205、206の側面にゲート
側壁208を形成する。このゲート側壁208の厚さ
は、ゲート電極205、206の側面から約10nmで
ある。
Next, after depositing a SiO 2 film to a thickness of 10 nm on the entire surface by the CVD method, a gate sidewall 208 is formed on the side surfaces of the gate electrodes (first semiconductor layers) 205 and 206 by an RIE process. The thickness of the gate side wall 208 is about 10 nm from the side surfaces of the gate electrodes 205 and 206.

【0069】次に、図4に示すように、SiN膜を厚さ
50nm全面堆積した後フォトリソグラフィ工程を用い
てpチャネルトランジスタ形成領域上のみにSiN膜2
09を残置するようにエッチングをする。
Next, as shown in FIG. 4, an SiN film is deposited over the entire surface to a thickness of 50 nm, and then the SiN film 2 is formed only on the p-channel transistor forming region by using a photolithography process.
Etching is performed so as to leave 09.

【0070】次に、SiHとPHとHClの混合ガ
ス中600℃で気相成長することにより、リンが1×1
20cm−3含有したSiソース半導体層及びドレイ
ン半導体層(第1導電型の第2の半導体層)210を選
択的に半導体基板の露出している部分(nチャネルトラ
ンジスタ形成領域)にのみ70nm堆積する。この際ゲ
ート電極205上はSiO膜207が存在するので、
Si層が堆積されることがなく多結晶Siゲート電極2
05とSiソース半導体層及びドレイン半導体層210
の表面高さはほぼ一致する。
Next, phosphorus is grown at a temperature of 600 ° C. in a mixed gas of SiH 4 , PH 3 and HCl at 600 ° C.
The Si source semiconductor layer and the drain semiconductor layer (the second semiconductor layer of the first conductivity type) 210 containing 0 20 cm −3 are selectively formed to a thickness of 70 nm only on the exposed portion (the n-channel transistor formation region) of the semiconductor substrate. accumulate. At this time, since the SiO 2 film 207 exists on the gate electrode 205,
No polycrystalline Si gate electrode 2 without depositing Si layer
05 and Si source semiconductor layer and drain semiconductor layer 210
Have almost the same surface height.

【0071】また、堆積温度を600℃以上にすること
で堆積されるSiソース半導体層及びドレイン半導体層
210は単結晶である。そのためにソース半導体層及び
ドレイン半導体層210のゲート側壁208に対向する
面は{111}或いは{311}面となりファセットを
形成する。このファセットの面方位は形成条件に依存す
るが、ソース半導体層及びドレイン半導体層210の側
面と半導体基板との界面のなす角が鋭角となるように制
御する。この後熱リン酸或いはドライエッチング法によ
りpチャネルトランジスタ形成領域上のSiN膜209
を除去する。
The Si source semiconductor layer and the drain semiconductor layer 210 deposited by setting the deposition temperature to 600 ° C. or higher are single crystals. Therefore, the surfaces of the source semiconductor layer 210 and the drain semiconductor layer 210 facing the gate side wall 208 become {111} or {311} planes to form facets. Although the face orientation of the facet depends on the formation conditions, the facet is controlled so that the angle formed by the interface between the side surfaces of the source semiconductor layer and the drain semiconductor layer 210 and the semiconductor substrate is an acute angle. Then, the SiN film 209 on the p-channel transistor formation region is formed by hot phosphoric acid or dry etching.
Is removed.

【0072】次に、図5に示すようにSiN膜を厚さ5
0nm全面堆積した後フォトリソグラフィ工程を用いて
nチャネルトランジスタ形成領域上のみにSiN膜21
1を残置するようにエッチングをする。
Next, as shown in FIG.
After the entire surface is deposited to a thickness of 0 nm, the SiN film 21 is formed only on the n-channel transistor formation region by using a photolithography process.
Etching is performed so that 1 is left.

【0073】次に、SiHとBとHClの混合
ガス中600℃で気相成長することにより、B(ボロ
ン)が1×1020cm―3含有したSiソース半導体
層及びドレイン半導体層(第2導電型の第2の半導体
層)212を選択的に半導体基板の露出している部分
(pチャネルトランジスタ形成領域)にのみ厚さ70n
m堆積する。この際ゲート電極206上はSiO膜2
07が存在するので、Si層が堆積することがなく多結
晶Siゲート電極206とSiソース半導体層及びドレ
イン半導体層212の表面高さはほぼ一致する。
Next, a Si source semiconductor layer and a drain semiconductor layer containing 1 × 10 20 cm −3 of B (boron) are grown by vapor phase growth at 600 ° C. in a mixed gas of SiH 4 , B 2 H 6 and HCl. The layer (second semiconductor layer of the second conductivity type) 212 is selectively formed only on the exposed portion (p-channel transistor formation region) of the semiconductor substrate to a thickness of 70 n.
m. At this time, the SiO 2 film 2 is formed on the gate electrode 206.
07, the Si layer is not deposited, and the surface heights of the polycrystalline Si gate electrode 206 and the Si source semiconductor layer and the drain semiconductor layer 212 are almost the same.

【0074】また、堆積温度を600℃以上にすること
で堆積されるSiソース半導体層及びドレイン半導体層
212は単結晶である。そのためにソース半導体層及び
ドレイン半導体層212のゲート側壁208に対向する
面は{111}或いは{311}面となりファセットを
形成する。このファセットの面方位は形成条件に依存す
るが、ソース半導体層及びドレイン半導体層212の側
面と半導体基板との界面のなす角が鋭角となるように制
御する。この後熱リン酸或いはドライエッチング法によ
りnチャネルトランジスタ形成領域上のSiN膜211
を除去する。
The Si source semiconductor layer and the drain semiconductor layer 212 deposited by setting the deposition temperature to 600 ° C. or higher are single crystals. Therefore, the surfaces of the source semiconductor layer 212 and the drain semiconductor layer 212 facing the gate side wall 208 become {111} or {311} planes to form facets. The plane orientation of the facet depends on the formation conditions, but is controlled so that the angle formed by the interface between the side surface of the source semiconductor layer and the drain semiconductor layer 212 and the semiconductor substrate is an acute angle. Then, the SiN film 211 on the n-channel transistor formation region is formed by hot phosphoric acid or dry etching.
Is removed.

【0075】次に、図6に示すように、600℃、Ar
雰囲気中60分の熱処理を行うことによりn型Siソー
ス半導体及びドレイン半導体210を介してリンを、ま
たp型Siソース半導体及びドレイン半導体212を介
してB(ボロン)をそれぞれ半導体基板中に拡散させる
ことによって、それぞれn型ソース領域及びドレイン領
域213、p型ソース領域及びドレイン領域214を形
成する。このソース領域及びドレイン領域213、21
4の深さは半導体基板中約10nm〜20nmと非常に
浅いためにトランジスタの短チャネル効果を十分に抑制
できる。
Next, as shown in FIG.
By performing heat treatment in an atmosphere for 60 minutes, phosphorus is diffused into the semiconductor substrate via the n-type Si source semiconductor and the drain semiconductor 210, and B (boron) is diffused through the p-type Si source semiconductor and the drain semiconductor 212, respectively. Thereby, an n-type source and drain region 213 and a p-type source and drain region 214 are formed, respectively. The source and drain regions 213 and 21
Since the depth of 4 is as shallow as about 10 nm to 20 nm in the semiconductor substrate, the short channel effect of the transistor can be sufficiently suppressed.

【0076】次に、図7に示すように、全面にSiO
膜(第2の絶縁膜)215を厚さ100nm堆積する。
[0076] Next, as shown in FIG. 7, SiO 2 on the entire surface
A film (second insulating film) 215 is deposited to a thickness of 100 nm.

【0077】次に、CMP(ケミカルメカニカルポリッ
シング)工程を用いてnチャネルトランジスタ形成領域
及びpチャネルトランジスタ形成領域ともにゲート電極
(第1の半導体層)205、206とソース半導体層及
びドレイン半導体層(第2の半導体層)210、212
の上面が現れるまでSiO膜215を除去する。
Next, the gate electrodes (first semiconductor layers) 205 and 206, the source semiconductor layer and the drain semiconductor layer (first semiconductor layer) are formed in both the n-channel transistor formation region and the p-channel transistor formation region by using a CMP (chemical mechanical polishing) process. 2 semiconductor layers) 210, 212
The SiO 2 film 215 is removed until the upper surface of the substrate appears.

【0078】次に、図8に示すように、フォトリソグラ
フィ工程によりnチャネルトランジスタ形成領域上にの
みレジスト(図示せず)を残置した後、RIE工程によ
りソース半導体層及びドレイン半導体層(第2の半導体
層)212の一部及びSiゲート電極(第1の半導体
層)206を削り込む。
Next, as shown in FIG. 8, after a resist (not shown) is left only on the n-channel transistor formation region by a photolithography process, a source semiconductor layer and a drain semiconductor layer (the second semiconductor layer) are formed by an RIE process. Part of the semiconductor layer 212 and the Si gate electrode (first semiconductor layer) 206 are cut away.

【0079】この際に注意すべきはゲート部の多結晶S
i206は全て除去するのに対し、ソース半導体層ドレ
イン半導体層212の単結晶Siは底面に一部が残るよ
うにエッチングすることである。
At this time, it should be noted that the polycrystalline S
While i206 is completely removed, single-crystal Si of the source semiconductor layer / drain semiconductor layer 212 is etched so that a part thereof remains on the bottom surface.

【0080】このエッチングのエンドポイントはエッチ
ングガスにTi(チタン)化合物例えばTiFxやTi
Clxが混じることにより容易に検知できる。このTi
(チタン)化合物はゲート絶縁膜204から発生する。
この例では理想的には元々のソース領域及びドレイン領
域214の表面よりも約20nm高いところまで底面が
くるまでエッチングする。その後レジストを除去して、
エッチングしたところのみが凹形状として残るようにす
る。
The end point of this etching is that a Ti (titanium) compound such as TiFx or Ti
Clx can be easily detected by being mixed. This Ti
The (titanium) compound is generated from the gate insulating film 204.
In this example, ideally, the etching is performed until the bottom surface comes to a position about 20 nm higher than the surface of the original source region and drain region 214. Then remove the resist,
Only the etched portion is left as a concave shape.

【0081】次に、図9に示すように、ソース電極、ド
レイン電極、ゲート電極として金属或いはシリサイド、
特にp型Siに対しショットキー障壁(Schottky Barr
ierHeight:SBH)が低い材料例えばPt、PtSi、P
dを全面堆積する。この堆積はCVD、スパッタ或いは
その他の一般的な全面堆積法いずれをも用いることがで
きる。
Next, as shown in FIG. 9, metal or silicide is used as a source electrode, a drain electrode, and a gate electrode.
In particular, for p-type Si, Schottky Barr
ierHeight: SBH), for example, Pt, PtSi, P
d is deposited on the entire surface. This deposition can be performed by any of CVD, sputtering and other general deposition methods.

【0082】次に、CMPによりSiO膜215が検
知されるまで全面エッチングすることにより凹部すなわ
ちゲート絶縁膜204上にゲート電極216及びソース
半導体層及びドレイン半導体層(第2の半導体層)21
2上にソース電極及びドレイン電極(金属或いはシリサ
イド)216を形成する。
Next, the entire surface is etched until the SiO 2 film 215 is detected by CMP, so that the gate electrode 216 and the source and drain semiconductor layers (second semiconductor layers) 21
2, a source electrode and a drain electrode (metal or silicide) 216 are formed.

【0083】次に、図10に示すように、フォトリソグ
ラフィ工程によりpチャネルトランジスタ上にのみレジ
スト(図示せず)を残置した後、RIE工程によりソー
ス半導体層及びドレイン半導体層(第2の半導体層)2
10の一部及びSiゲート電極(第1の半導体層)20
5を削り込む。
Next, as shown in FIG. 10, after a resist (not shown) is left only on the p-channel transistor by a photolithography process, a source semiconductor layer and a drain semiconductor layer (second semiconductor layer) are formed by an RIE process. ) 2
10 and Si gate electrode (first semiconductor layer) 20
Cut 5

【0084】この際に注意すべきはゲート部の多結晶S
i205は全て除去するのに対し、ソース半導体層及び
ドレイン半導体層210の単結晶Siは底面に一部が残
るようにエッチングすることである。
At this time, it should be noted that the polycrystalline S
While i205 is entirely removed, the single-crystal Si of the source semiconductor layer and the drain semiconductor layer 210 is etched so that a part thereof remains on the bottom surface.

【0085】このエッチングのエンドポイントはエッチ
ングガスにTiの化合物例えばTiFxやTiClxが
混じることにより容易に検知できる。この例では理想的
には元々のソース領域及びドレイン領域213の表面よ
りも約20nm高いところまで底面がくるまでエッチン
グする。その後レジストを除去して、エッチングしたと
ころのみが凹形状として残るようにする。
The end point of the etching can be easily detected by mixing a Ti compound such as TiFx or TiClx into the etching gas. In this example, ideally, the etching is performed until the bottom surface comes to a position higher than the surface of the original source region and drain region 213 by about 20 nm. Thereafter, the resist is removed so that only the etched portion remains as a concave shape.

【0086】次に、ソース電極、ドレイン電極、ゲート
電極として金属或いはシリサイド、特にn型Siに対し
てショットキー障壁(Schottky Barrier Height:SB
H)が低い材料例えばErSiを全面堆積する。この
堆積はCVD、スパッタ或いはその他の一般的な全面堆
積法いずれをも用いることができる。
Next, Schottky Barrier Height (SB) is used as a source electrode, a drain electrode, and a gate electrode against metal or silicide, particularly n-type Si.
A material having a low H), for example, ErSi 2 is deposited on the entire surface. This deposition can be performed by any of CVD, sputtering and other general deposition methods.

【0087】次に、CMPによりSiO膜215が検
知されるまで全面エッチングする。こうして、第2の半
導体層210に形成した凹部に、ソース電極及びドレイ
ン電極(金属或いはシリサイド)217を形成すること
ができる。このとき同時にゲート絶縁膜204上に形成
した凹部にはゲート電極216を形成することができ
る。
Next, the entire surface is etched by CMP until the SiO 2 film 215 is detected. Thus, the source electrode and the drain electrode (metal or silicide) 217 can be formed in the concave portion formed in the second semiconductor layer 210. At this time, the gate electrode 216 can be formed in the recess formed on the gate insulating film 204 at the same time.

【0088】次に、SiO膜(図示せず)を全面堆積
しコンタクト孔(図示せず)をあけ配線(図示せず)を
施すという通常の工程をとることによりLSIを形成す
る。
Next, an LSI is formed by performing a usual process of depositing a SiO 2 film (not shown) on the entire surface, making a contact hole (not shown), and providing a wiring (not shown).

【0089】本実施例では、ゲート絶縁膜204の例と
して高誘電体のTiOを用いたが、これに限定される
こと無くTa、Al、Y、Zr
、(Ba,Sr)TiO膜等を用いることができ
る。
In this embodiment, high dielectric TiO 2 is used as an example of the gate insulating film 204. However, the present invention is not limited to this. Ta 2 O 5 , Al 2 O 3 , Y 2 O 3 , Zr
O 2 , (Ba, Sr) TiO 3 film or the like can be used.

【0090】また、TiOゲート絶縁膜204をMO
CVD法により形成しているが、スパッタ法を用いても
よい。
Further, the TiO 2 gate insulating film 204 is
Although formed by the CVD method, a sputtering method may be used.

【0091】また、TiOゲート絶縁膜を堆積する際
に堆積装置の窓を通してウエハ(半導体基板)全面に波
長300nmの近紫外光を照射させるように200W
(ワット)のXe(キセノン)ランプを動作させてもよ
い。ランプは堆積ガスを流す前から動作させ、堆積が終
了するまで照射し続ける。こうすることにより有機ソー
スガスからのC(カーボン)やH(プロトン)の混入を
排除することができ、組成が完全にTiOとなる膜を
堆積することができる。
When depositing a TiO 2 gate insulating film, the entire surface of a wafer (semiconductor substrate) was irradiated with 200 W light through a window of a deposition apparatus so as to emit near-ultraviolet light having a wavelength of 300 nm.
A (watt) Xe (xenon) lamp may be operated. The lamp is operated before the deposition gas flows, and continues to irradiate until the deposition is completed. By doing so, the incorporation of C (carbon) and H (proton) from the organic source gas can be eliminated, and a film whose composition is completely TiO 2 can be deposited.

【0092】また、MOCVD堆積の原料ガスは上の組
み合わせに限られることは無く、TET(Ethyltitanat
e)(Ti(OC2H5)4)やTTIP(Titanium-tetrakis-isopr
opoxide)と酸素の混合ガスを用いてもよい。また、T
TIPの場合には酸素を混合しなくても、TiOを形
成することが可能である。また有機ソースではなくTi
Clのような無機ソースで堆積してもよい。ただしこ
の場合には反応温度を少し高く、例えば600℃程度に
設定することが望ましい。
The source gas for MOCVD deposition is not limited to the above combination, but may be TET (Ethyltitanat).
e) (Ti (OC 2 H 5 ) 4 ) or TTIP (Titanium-tetrakis-isopr
A mixed gas of opoxide) and oxygen may be used. Also, T
In the case of TIP, TiO 2 can be formed without mixing oxygen. Also, instead of organic source, Ti
An inorganic source may be deposited, such as Cl 4. However, in this case, it is desirable to set the reaction temperature slightly higher, for example, about 600 ° C.

【0093】また、ゲート絶縁膜204は上記のような
高誘電体膜である必要は必ずしもなく、SiOやSi
Nを用いてもよい。
The gate insulating film 204 does not necessarily need to be a high dielectric film as described above, but may be formed of SiO 2 or Si.
N may be used.

【0094】また、ゲート絶縁膜204は、最初に堆積
した絶縁膜を用いなくても良い。例えば図8でゲート部
の多結晶Si206を除去した後に一旦絶縁膜204を
除去してあらたに別の材料(SiO、SiN、高誘電
体膜、強誘電体膜等)を堆積しゲート絶縁膜として使用
してもよい。
The gate insulating film 204 does not have to use the insulating film deposited first. For example, in FIG. 8, after removing the polycrystalline Si 206 in the gate portion, the insulating film 204 is once removed, and another material (SiO 2 , SiN, a high dielectric film, a ferroelectric film, or the like) is newly deposited to form a gate insulating film. You may use as.

【0095】また、このときもちろんゲート絶縁膜20
4の一部を残してもよい。たとえば図8の工程でソース
領域及びドレイン領域214上にソース半導体層及びド
レイン半導体層212を厚さ20nmではなく厚さ40
nm残したい場合、TiO膜を厚さ40nmにしてお
けばエッチングのエンドポイントが検知される。しかし
ながらゲート絶縁膜として厚さ40nmは厚すぎる場合
があるが、その時には20nm削り込む処理を行えばよ
い。
At this time, of course, the gate insulating film 20
4 may be left partially. For example, in the process of FIG. 8, the source semiconductor layer and the drain semiconductor layer 212 are formed on the source region and the drain region 214 in a thickness of 40 nm instead of 20 nm.
If the TiO 2 film is to be left with a thickness of 40 nm, the etching end point can be detected. However, a thickness of 40 nm may be too thick as a gate insulating film, but in that case, a process of reducing the thickness by 20 nm may be performed.

【0096】また、ゲート絶縁膜204とゲート電極材
料の間の反応を防止する為の層として例えばTiO
ート絶縁膜204の上にTiN層を設置してもいい。
As a layer for preventing a reaction between the gate insulating film 204 and the gate electrode material, for example, a TiN layer may be provided on the TiO 2 gate insulating film 204.

【0097】また、図8のエッチングは必ずしもゲート
部の多結晶Si206をすべて除去する必要はない。こ
の際には図11に示すように、ゲート電極は金属30
1、303と多結晶Si302、304との積層構造と
なり、ゲート電極は金属による低抵抗化を享受しつつ、
n型Si及びp型Siによるnチャネルトランジスタ及
びpチャネルトランジスタの表面チャネル化を行うこと
が可能である。もちろんこの場合でもn、pに設置され
る金属は別々に仕事関数を設定できるので多結晶Si3
02、304と金属301、303間のコンタクト抵抗
も極小にできる。
In the etching shown in FIG. 8, it is not always necessary to remove all the polycrystalline Si 206 in the gate portion. In this case, as shown in FIG.
1, 303 and polycrystalline Si 302, 304, and the gate electrode enjoys low resistance by metal.
Surface channelization of an n-channel transistor and a p-channel transistor using n-type Si and p-type Si can be performed. Of course, even in this case, the work functions of the metals provided for n and p can be set separately, so that the polycrystalline Si3
02, 304 and the metal 301, 303 can be minimized.

【0098】一方、図8のエッチングで多結晶Si20
6をすべて除去する場合には、別々の不純物を含む多結
晶Si205、206は1種類の不純物(例えばリン拡
散多結晶Si)或いは不純物を含まなくてもよい。ただ
し、この際には図8のエッチングで不純物含有Siと同
じレートに制御することが難しくなるため、同じ不純物
を含有する方が望ましい。
On the other hand, in the etching shown in FIG.
When all 6 are removed, the polycrystalline Si 205 and 206 containing different impurities may not include one kind of impurity (for example, phosphorus-diffused polycrystalline Si) or the impurity. However, in this case, it is difficult to control the same rate as the impurity-containing Si by the etching in FIG.

【0099】また、SEG(セレクティブエピタキシャ
ルグロース)工程で堆積される単結晶Si層210、2
12はCVD中にドープされることに限定されない。例
えば図4の工程においてnチャネルトランジスタ形成領
域及びpチャネルトランジスタ形成領域のSi露出部分
にあらかじめ不純物を含まない単結晶Siを選択的に堆
積し、後にイオン注入により含有不純物を作り分けても
よい。このイオン注入は単結晶Si形成直後に行っても
よいし図7に示すように絶縁膜215のCMPの後に行
ってもよい。ただしイオン注入による点欠陥の存在が後
の不純物拡散制御を難しくする関係上pn接合を基板内
10nm〜20nmと精密に制御できない。したがって
CVD同時ドープ法の方が望ましい。もちろん、CVD
によるドープ法において不純物量はSiの厚さ方向に一
様でなくとも良い。例えばSi基板に近い側は濃度が高
く、遠いところでは濃度が低いといったバリエーション
が考えられる。
The single-crystal Si layers 210 and 2 deposited in the SEG (selective epitaxial growth) process
12 is not limited to being doped during CVD. For example, in the step of FIG. 4, single-crystal Si containing no impurity may be selectively deposited in advance on the exposed Si portions of the n-channel transistor formation region and the p-channel transistor formation region, and the impurities may be separately formed by ion implantation. This ion implantation may be performed immediately after the formation of the single crystal Si, or may be performed after the CMP of the insulating film 215 as shown in FIG. However, the pn junction cannot be precisely controlled to 10 nm to 20 nm in the substrate because the presence of point defects due to ion implantation makes it difficult to control impurity diffusion later. Therefore, the CVD simultaneous doping method is more preferable. Of course, CVD
In the doping method according to the above, the impurity amount may not be uniform in the thickness direction of Si. For example, a variation is conceivable in which the concentration is high near the Si substrate and low when far away.

【0100】また、単結晶Siを堆積するまえにイオン
注入を行いあらかじめnチャネルトランジスタ形成領域
及びpチャネルトランジスタ形成領域のpn接合を形成
しておいてもよい。
Further, before depositing single-crystal Si, ions may be implanted to form pn junctions in the n-channel transistor formation region and the p-channel transistor formation region in advance.

【0101】また、単結晶Siの選択堆積に際して、そ
の選択性を高いものに保持するために、例えばCVD装
置内でのHアニール或いは真空アニールを800℃前
後の温度で行うことが望ましい。このことにより露出S
iの表面上の自然酸化膜を除去でき、Si上に確実に結
晶性の良いSiが形成できる。
In order to keep the selectivity high at the time of selective deposition of single-crystal Si, it is desirable to perform H 2 annealing or vacuum annealing in a CVD apparatus at a temperature of about 800 ° C., for example. As a result, the exposure S
The natural oxide film on the surface of i can be removed, and Si with good crystallinity can be reliably formed on Si.

【0102】また、堆積単結晶Siの結晶性は、図8の
エッチングの再現性を左右するのみならず、金属とのコ
ンタクト抵抗の再現性という形で素子の特性に効いてく
る。
The crystallinity of the deposited single-crystal Si not only affects the reproducibility of the etching shown in FIG. 8, but also affects the characteristics of the device in the form of reproducibility of the contact resistance with the metal.

【0103】また、ソース半導体層及びドレイン半導体
層210、212を選択CVDで形成する前に形成した
ゲート側面の絶縁膜208は、CVDとRIEにより形
成したが、半導体層205、206を酸化或いは窒化さ
せることにより形成してもよい。
The insulating film 208 on the side surface of the gate formed before the source and drain semiconductor layers 210 and 212 are formed by selective CVD is formed by CVD and RIE, but the semiconductor layers 205 and 206 are oxidized or nitrided. It may be formed by performing the above.

【0104】また、ゲート側面の絶縁膜208を形成せ
ず、ゲート絶縁膜204により半導体層205、206
とソース半導体層及びドレイン半導体層210、212
との絶縁をとることも可能である。例えば絶縁層106
によって絶縁できる。
Also, without forming the insulating film 208 on the side surface of the gate, the semiconductor layers 205 and 206 are formed by the gate insulating film 204.
And source and drain semiconductor layers 210 and 212
It is also possible to insulate it from. For example, the insulating layer 106
Can be insulated.

【0105】また、SEG工程のマスクとして用いた物
質209、211はSiNに限定されるものではなく炭
素膜や、SiO、Siと選択的に容易に除去できるこ
とが可能な物質ならよい。ただし炭素膜を用いる場合に
は炭素膜加工用のレジストの除去にアッシング技術は用
いることができない為に、湿式の処理(例えば硫酸と過
酸化水素水の混合液)を用いることが必要である。もち
ろんマスク209、211を炭素膜で形成した場合、こ
れを除去するにあたっては、アッシングにより容易に除
去することが可能である。もちろん炭素膜はここではア
ッシングにより簡単に除去できる膜として代表させてい
るものであり、炭素を含有する物質であって、主成分炭
素にSiやGe等他の元素を用いることも可能である。
The materials 209 and 211 used as masks in the SEG process are not limited to SiN, and may be any material that can be easily removed selectively from a carbon film or SiO 2 or Si. However, when a carbon film is used, an ashing technique cannot be used for removing the resist for processing the carbon film, and therefore, it is necessary to use a wet treatment (for example, a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution). Needless to say, when the masks 209 and 211 are formed of a carbon film, they can be easily removed by ashing in removing them. Of course, the carbon film is represented here as a film that can be easily removed by ashing, and is a substance containing carbon. It is also possible to use another element such as Si or Ge as main component carbon.

【0106】また、ソース電極及びドレイン電極或いは
ゲート電極を低抵抗化するために、金属材料216、2
17をnチャネルトランジスタ、pチャネルトランジス
タで別々のものを用いていたが、同一のものを用いても
かまわない。この場合、金属埋め込みのための凹部をn
チャネルトランジスタ及びpチャネルトランジスタ別々
に形成する必要が無いので工程を短縮化できる。この場
合金属或いはシリサイドとしてはn型Si、p型Siと
のSBHがほとんど同じ物を用いることが望ましい。
In order to reduce the resistance of the source electrode and the drain electrode or the gate electrode, metal materials 216,
Although 17 uses an n-channel transistor and a p-channel transistor separately, the same transistor may be used. In this case, the recess for embedding the metal is n
Since it is not necessary to separately form a channel transistor and a p-channel transistor, the number of steps can be reduced. In this case, as the metal or the silicide, it is desirable to use the same SBH as the n-type Si and the p-type Si.

【0107】また、金属層216、217は1層である
必要はない。たとえばn型Si、p型SiとそれぞれS
BHの低い材料を配置した後、抵抗率の低い材料例えば
AlやWや貴金属をその上に設置してソース電極及びド
レイン電極或いはゲート電極を低抵抗化できる。
The metal layers 216 and 217 need not be a single layer. For example, n-type Si, p-type Si and S
After disposing a material having a low BH, a material having a low resistivity, for example, Al, W, or a noble metal is provided thereon, so that the resistance of the source electrode, the drain electrode, or the gate electrode can be reduced.

【0108】また、Siと直接接する金属シリサイドの
形成にあたってはサリサイド工程を用いてもよいが、サ
リサイドを行うとその下のpn接合までに、ある厚さの
Si層が必要になってくる関係上、シリサイドは非常に
薄く形成するなどの施策によりこのSi層の厚さを極力
薄くすることが、ゲート電極とソース電極及びドレイン
間の寄生容量の上昇を押さえ、素子の高速化を実現する
ために有効である。
A salicide process may be used to form a metal silicide that is in direct contact with Si. However, when salicide is performed, a certain thickness of a Si layer is required before a pn junction thereunder. In order to reduce the thickness of the Si layer as much as possible by measures such as forming the silicide very thin, the rise of the parasitic capacitance between the gate electrode, the source electrode and the drain is suppressed, and the speeding up of the element is realized. It is valid.

【0109】また、図8で示されているエッチングはR
IE等の異方性エッチングに限るものではなく、等方性
の例えばCFを含有するプラズマエッチングでもよい
し、フッ硝酸のような液を使ったものでもよい。
The etching shown in FIG.
The method is not limited to anisotropic etching such as IE, but may be isotropic plasma etching containing, for example, CF 4 , or may use a liquid such as hydrofluoric nitric acid.

【0110】また、異方性エッチングと等方性エッチン
グを使用した場合では最終的な金属とソース電極及びド
レイン電極のコンタクト面の形状は図1及び図2に示す
ように異なる。
When the anisotropic etching and the isotropic etching are used, the final shapes of the contact surfaces of the metal and the source electrode and the drain electrode are different as shown in FIGS.

【0111】また、nチャネルトランジスタ及びpチャ
ネルトランジスタを作り分けるために、それぞれの領域
をマスクして形成したが、これらを作りわけしなくても
よいし、また作りわけをnチャネルトランジスタからや
るか、pチャネルトランジスタの方からやるかはどちら
でもよい。
Although the n-channel transistor and the p-channel transistor are formed by masking the respective regions in order to form them separately, it is not necessary to make these regions separately. , P-channel transistors.

【0112】また、p型Siに対しSBHが低い材料は
Pt(白金)やPd(パラディウム)に限定されるもの
ではなく、Ir(イリジウム)やNi(ニッケル)或い
はそのシリサイド等を用いることも可能である。
The material having a lower SBH than the p-type Si is not limited to Pt (platinum) or Pd (palladium), but may be Ir (iridium), Ni (nickel), or a silicide thereof. It is.

【0113】また、n型Siに対しSBHが低い材料は
ErSiに限定されるものではなく、Hf(ハフニウ
ム)やTa(タンタル)、Sc(スカンジウム)或いは
そのシリサイド等を用いることが可能である。
The material having a lower SBH than n-type Si is not limited to ErSi 2 , but Hf (hafnium), Ta (tantalum), Sc (scandium) or a silicide thereof can be used. .

【0114】また、図10に示す電界効果トランジスタ
はソース領域及びドレイン領域213、214上の構造
に着目すると、ソース半導体層及びドレイン半導体層2
10、212の側面は半導体基板表面に対して鋭角をも
って形成している。したがってソース半導体層及びドレ
イン半導体層210、212の側面とゲート電極の側面
は、平行ではなくある角度を持って対向するため、寄生
容量は極力大きくならないようにできる。
In the field effect transistor shown in FIG. 10, focusing on the structures on the source region and the drain region 213 and 214, the source semiconductor layer and the drain semiconductor layer 2
The side surfaces of the reference numerals 10 and 212 are formed at an acute angle with respect to the surface of the semiconductor substrate. Therefore, the side surfaces of the source and drain semiconductor layers 210 and 212 and the side surfaces of the gate electrode face each other at an angle rather than in parallel, so that the parasitic capacitance can be minimized.

【0115】また、ソース半導体層及びドレイン半導体
層の上部には凹部を形成しており、これにソース電極及
びドレイン電極を埋め込んでいるので接触面を大きくで
き、コンタクト抵抗を低減できる構造になっている。も
ちろん短チャネル効果が起こらないような浅い接合を形
成されており、このpn接合は金属の堆積によりリーク
特性が悪くならない。
In addition, a concave portion is formed above the source semiconductor layer and the drain semiconductor layer, and the source electrode and the drain electrode are buried in the concave portion, so that the contact surface can be increased and the contact resistance can be reduced. I have. Of course, a shallow junction is formed so that the short channel effect does not occur, and the pn junction does not deteriorate in leak characteristics due to metal deposition.

【0116】次に、図12から図19を用いて、本発明
の別の半導体装置の製造方法を説明する。
Next, another method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described with reference to FIGS.

【0117】先ず、図12に示すように、半導体基板の
主面上に素子分離領域401を形成するために、Si基
板にSTI(Shallow Trench Isolation)用の溝を深さ
約0.4μm掘った後、SiOをCVD法により全面
に堆積し、CMP(Chemo-Mechanical
Polish)により全面を平坦化する。
First, as shown in FIG. 12, a trench for STI (Shallow Trench Isolation) is dug in the Si substrate to a depth of about 0.4 μm in order to form an element isolation region 401 on the main surface of the semiconductor substrate. After that, SiO 2 is deposited on the entire surface by the CVD method, and the CMP (Chemo-Mechanical)
(Polish) to flatten the entire surface.

【0118】次に、フォトリソグラフィ工程によりpチ
ャネルトランジスタ形成領域とnチャネルトランジスタ
形成領域をそれぞれマスクした後にイオン注入を行いn
型ウェル403、p型ウェル402をそれぞれ形成す
る。
Next, after the p-channel transistor formation region and the n-channel transistor formation region are respectively masked by a photolithography process, ion implantation is performed.
A mold well 403 and a p-type well 402 are formed.

【0119】次に、トランジスタのしきい値調節のため
にそれぞれのチャネル形成領域にイオン注入を行う。
Next, ions are implanted into each channel formation region for adjusting the threshold value of the transistor.

【0120】次に、Si基板(半導体基板)上に、ゲー
ト絶縁膜(第1の絶縁膜)404となるTiO膜40
4をTPT(tetra-iso-propyltitanate)(Ti(OC
)と酸素の混合ガスを380℃で反応させ全
面に厚さ20nm堆積する。
Next, the gate is placed on a Si substrate (semiconductor substrate).
TiO to become the gate insulating film (first insulating film) 4042Membrane 40
4 to TPT (tetra-iso-propyltitanate) (Ti (OC
3H 7)4) And oxygen at 380 ° C.
20 nm thick is deposited on the surface.

【0121】次に、ゲート絶縁膜404上に多結晶Si
Ge(第1の半導体層)を厚さ50nm全面に堆積す
る。堆積方法はCVDやスパッタ等いずれの方法をとっ
てもよい。
Next, polycrystalline Si is formed on the gate insulating film 404.
Ge (first semiconductor layer) is deposited on the entire surface with a thickness of 50 nm. The deposition method may be any method such as CVD or sputtering.

【0122】次に、フォトリソグラフィ工程によりpチ
ャネル形成領域とnチャネル形成領域をそれぞれマスク
した後にP(リン)、B(ボロン)のイオン注入を1×
10 15cm―2程度行う。
Next, a p-ch is formed by a photolithography process.
Mask channel formation region and n-channel formation region respectively
After that, ion implantation of P (phosphorus) and B (boron) is performed 1 ×.
10 Fifteencm-2Do about.

【0123】次に、SiO膜407を厚さ20nm全
面に堆積する。堆積方法はCVDやスパッタ等いずれの
方法をとってもよい。次に、多結晶SiGe中の不純物
はアニール(800℃ N中 30分)を行うことに
より活性化され、nチャネル形成領域はn型SiGe
ゲート電極405、pチャネル形成領域はp型SiG
eゲート電極406になる。
Next, an SiO 2 film 407 is deposited on the entire surface to a thickness of 20 nm. The deposition method may be any method such as CVD and sputtering. Next, impurities in the polycrystalline SiGe are activated by annealing (30 minutes in N 2 at 800 ° C.), and the n-channel formation region is n + -type SiGe.
The gate electrode 405 and the p-channel formation region are p + -type SiG
It becomes the e-gate electrode 406.

【0124】次に、反応性イオンエッチング(RIE)
をもちいてゲート絶縁層(第1の絶縁層)404、多結
晶SiGeゲート電極405、406及びSiO膜4
07を加工する。
Next, reactive ion etching (RIE)
Gate insulating layer (first insulating layer) 404, polycrystalline SiGe gate electrodes 405 and 406, and SiO 2 film 4
07 is processed.

【0125】次に、全面にCVD法によりSiO膜を
厚さ10nm堆積させた後、RIE工程により、ゲート
電極(第1の半導体層)405、406の側面に、厚さ
約10nmの側壁408を残置する。
Next, after a SiO 2 film is deposited to a thickness of 10 nm on the entire surface by the CVD method, a sidewall 408 having a thickness of about 10 nm is formed on the side surfaces of the gate electrodes (first semiconductor layers) 405 and 406 by the RIE process. To leave.

【0126】次に、図13に示すように、SiN膜を厚
さ50nm全面堆積した後フォトリソグラフィ工程を用
いてpチャネルトランジスタ形成領域上のみにSiN膜
409を残置するようにエッチングをする。
Next, as shown in FIG. 13, a 50 nm-thick SiN film is deposited over the entire surface, and then etched using a photolithography process so as to leave the SiN film 409 only on the p-channel transistor formation region.

【0127】次に、SiHとPHとHClの混合ガ
ス中600℃で気相成長することにより、リンが1×1
20cm―3含有したSiソース半導体層及びドレイ
ン半導体層(第1導電型の第2の半導体層)410を選
択的に半導体基板の露出している部分(nチャネルトラ
ンジスタ形成領域)にのみ厚さ20nm堆積する。
Then, phosphorus is grown in a mixed gas of SiH 4 , PH 3, and HCl at 600 ° C. in a vapor phase to make the phosphorus 1 × 1.
The thickness of the Si source semiconductor layer and the drain semiconductor layer (the second semiconductor layer of the first conductivity type) 410 containing 0 20 cm −3 is selectively increased only in the exposed portion (the n-channel transistor formation region) of the semiconductor substrate. Deposit 20 nm.

【0128】次に、同一真空中でGeH、SiH
PH、HClの混合ガス中600℃で気相成長するこ
とにより、リンが1×1020cm―3含有したSiG
eソース半導体層及びドレイン半導体層(第2の半導体
層とは異なる組成からなる第1導電型の第3の半導体
層)411を厚さ50nmソース半導体層及びドレイン
半導体層410上に選択的に堆積する。この際ゲート電
極405上はSiO膜407が存在するので、Si層
やSiGe層が堆積されることがなく多結晶SiGeゲ
ート電極405とSiソース半導体層及びドレイン半導
体層410の表面高さはほぼ一致する。
Next, GeH 4 , SiH 4 ,
SiG containing 1 × 10 20 cm −3 of phosphorus is grown by vapor phase growth at 600 ° C. in a mixed gas of PH 3 and HCl.
An e source semiconductor layer and a drain semiconductor layer (third semiconductor layer of a first conductivity type having a composition different from that of the second semiconductor layer) 411 are selectively deposited on the source semiconductor layer and the drain semiconductor layer 410 with a thickness of 50 nm. I do. At this time, since the SiO 2 film 407 exists on the gate electrode 405, no Si layer or SiGe layer is deposited, and the surface heights of the polycrystalline SiGe gate electrode 405 and the Si source semiconductor layer and the drain semiconductor layer 410 are almost equal. Matches.

【0129】また、堆積温度を600℃以上にすること
で堆積されるSi或いはSiGeは単結晶である。その
ためにソース半導体層及びドレイン半導体層410のゲ
ート側壁408に対向する面は{111}或いは{31
1}面となりファセットを形成する。このファセットの
面方位は形成条件に依存するが、ソース半導体層及びド
レイン半導体層410の側面と半導体基板との界面との
なす角が鋭角となるように制御する。この後熱リン酸或
いはドライエッチング法によりpチャネルトランジスタ
形成領域上のSiN膜409を除去する。
The Si or SiGe deposited at a deposition temperature of 600 ° C. or higher is a single crystal. Therefore, the surface of the source semiconductor layer 410 and the drain semiconductor layer 410 facing the gate sidewall 408 is {111} or {31}.
It becomes a 1} plane and forms a facet. Although the face orientation of the facet depends on the forming conditions, the facet is controlled so that the angle formed between the side surface of the source semiconductor layer and the drain semiconductor layer 410 and the interface between the semiconductor substrate and the semiconductor substrate becomes an acute angle. Thereafter, the SiN film 409 on the p-channel transistor formation region is removed by hot phosphoric acid or dry etching.

【0130】次に、図14に示すように、SiN膜を厚
さ50nm全面堆積した後フォトリソグラフィ工程を用
いてnチャネルトランジスタ形成領域上のみにSiN膜
412を残置するようにエッチングをする。
Next, as shown in FIG. 14, a 50 nm-thick SiN film is deposited over the entire surface and then etched using a photolithography process so that the SiN film 412 is left only on the n-channel transistor formation region.

【0131】次に、SiHとBとHClの混合
ガス中600℃で気相成長することにより、B(ボロ
ン)が1×1020cm―3含有したSiソース半導体
層及びドレイン半導体層(第2導電型の第2の半導体
層)413を選択的に基板の露出している部分(pチャ
ネルトランジスタ形成領域)にのみ厚さ20nm堆積す
る。
Next, a Si source semiconductor layer and a drain semiconductor layer containing 1 × 10 20 cm −3 of B (boron) are grown by vapor phase growth at 600 ° C. in a mixed gas of SiH 4 , B 2 H 6 and HCl. A layer (second semiconductor layer of the second conductivity type) 413 is selectively deposited to a thickness of 20 nm only on the exposed portion (p-channel transistor formation region) of the substrate.

【0132】次に、同一真空中でGeH、SiH
、HClの混合ガス中600℃で気相成長する
ことにより、B(ボロン)が1×1020cm―3含有
したSiGeソース半導体層及びドレイン半導体層(第
2の半導体層とは異なる組成からなる第2導電型の第3
の半導体層)414を厚さ50nm堆積する。この際ゲ
ート電極406上はSiO膜407が存在するので、
Si層やSiGe層が堆積することがなく多結晶SiG
eゲート電極406とSiソース半導体層及びドレイン
半導体層413の表面高さはほぼ一致する。
Next, GeH 4 , SiH 4 ,
By performing vapor phase growth at 600 ° C. in a mixed gas of B 2 H 6 and HCl, an SiGe source semiconductor layer and a drain semiconductor layer containing B (boron) at 1 × 10 20 cm −3 (the second semiconductor layer) Third of second conductivity type of different composition
Is deposited to a thickness of 50 nm. At this time, since the SiO 2 film 407 exists on the gate electrode 406,
Polycrystalline SiG without depositing Si layer or SiGe layer
The surface heights of the e-gate electrode 406 and the Si source semiconductor layer and the drain semiconductor layer 413 are almost the same.

【0133】また、堆積温度を600℃以上にすること
で堆積されるSi或いはSiGeは単結晶である。その
ためにソース半導体層及びドレイン半導体層413のゲ
ート側壁に接する部分は{111}或いは{311}面
となりファセットを形成する。このファセットの面方位
は形成条件に依存するが、ソース半導体層及びドレイン
半導体層413の側面と半導体基板との界面のなす角が
鋭角となるように制御する。この後熱リン酸或いはドラ
イエッチング法によりnチャネルトランジスタ形成領域
上のSiN膜412を除去する。
Further, Si or SiGe deposited at a deposition temperature of 600 ° C. or higher is a single crystal. Therefore, portions of the source semiconductor layer 413 and the drain semiconductor layer 413 which are in contact with the gate sidewall become {111} or {311} planes to form facets. The face orientation of the facet depends on the formation conditions, but is controlled so that the angle between the side surfaces of the source semiconductor layer and the drain semiconductor layer 413 and the interface with the semiconductor substrate is an acute angle. Thereafter, the SiN film 412 on the n-channel transistor formation region is removed by hot phosphoric acid or dry etching.

【0134】次に、図15に示すように、600℃、A
r(アルゴン)雰囲気中60分の熱処理を行うことによ
りn型Siソース半導体層及びドレイン半導体層410
を介してリンを、またp型ソース半導体層及びドレイン
半導体層413を介してB(ボロン)をそれぞれ半導体
基板中に拡散させることによって、それぞれn型ソース
領域及びドレイン領域415、p型ソース領域及びドレ
イン領域416を形成する。このソース領域及びドレイ
ン領域415、416の深さは半導体基板中約10nm
〜20nmと非常に浅いためにトランジスタの短チャネ
ル効果を十分抑制できる。
Next, as shown in FIG.
By performing a heat treatment in an r (argon) atmosphere for 60 minutes, the n-type Si source semiconductor layer and the drain semiconductor layer 410 are formed.
Is diffused into the semiconductor substrate through the p-type source semiconductor layer and the drain semiconductor layer 413, respectively, so that n-type source and drain regions 415, p-type source region and A drain region 416 is formed. The depth of the source and drain regions 415 and 416 is about 10 nm in the semiconductor substrate.
Since it is as shallow as 20 nm, the short channel effect of the transistor can be sufficiently suppressed.

【0135】次に、図16に示すように、全面にSiO
膜(第2の絶縁膜)417を厚さ100nm堆積す
る。
Next, as shown in FIG.
Two films (second insulating films) 417 are deposited to a thickness of 100 nm.

【0136】次に、CMP工程を用いてnチャネルトラ
ンジスタ形成領域及びpチャネルトランジスタ形成領域
ともに、ゲート電極(第1の半導体層)405、406
とソース半導体層及びドレイン半導体層(第3の半導体
層)411、414の上面が現れるまでSiO膜41
7を除去する。
Next, the gate electrodes (first semiconductor layers) 405 and 406 are formed in both the n-channel transistor formation region and the p-channel transistor formation region by using a CMP process.
And the SiO 2 film 41 until the upper surfaces of the source and drain semiconductor layers (third semiconductor layers) 411 and 414 appear.
7 is removed.

【0137】次に、図17に示すように、フォトリソグ
ラフィ工程によりnチャネルトランジスタ形成領域上に
のみレジスト(図示せず)を残置した後、RIE工程に
よりソース半導体層及びドレイン半導体層(第3の半導
体層)414の一部及びSiGeゲート電極(第1の半
導体層)406を削り込む。この場合CFとAr(ア
ルゴン)の混合ガスを適当な条件で用いることによりS
iGeをSiに対し選択的に除去することができるた
め、ソース半導体層及びドレイン半導体層411とソー
ス半導体層及びドレイン半導体層410界面でエッチン
グストップが容易にできる。その後レジストを除去し
て、エッチングしたところのみが凹形状として残るよう
にする。
Next, as shown in FIG. 17, after a resist (not shown) is left only on the n-channel transistor formation region by a photolithography process, a source semiconductor layer and a drain semiconductor layer (third semiconductor layer) are formed by an RIE process. A part of the semiconductor layer 414 and the SiGe gate electrode (first semiconductor layer) 406 are cut off. In this case, by using a mixed gas of CF 4 and Ar (argon) under appropriate conditions, S
Since iGe can be selectively removed with respect to Si, etching can be easily stopped at the interface between the source and drain semiconductor layers 411 and 410. Thereafter, the resist is removed so that only the etched portion remains as a concave shape.

【0138】次に、図18に示すように、ソース電極、
ドレイン電極、ゲート電極として金属或いはシリサイ
ド、特にp型Siに対しショットキー障壁(Schottky
Barrier Height:SBH)が低い材料例えばPt(白
金)、PtSi、Pd(パラディウム)を全面堆積す
る。この堆積はCVD、スパッタ或いはその他の一般的
な全面堆積法いずれをも用いることができる。
Next, as shown in FIG.
Schottky barrier for metal or silicide, especially p-type Si as drain electrode and gate electrode
A material with a low Barrier Height (SBH), for example, Pt (platinum), PtSi, Pd (palladium) is deposited on the entire surface. This deposition can be performed by any of CVD, sputtering and other general deposition methods.

【0139】次に、CMPによりSiO膜417が検
知されるまで全面エッチングする。こうすることにより
ソース半導体層及びドレイン半導体層413上に形成さ
れた凹部にソース電極及びドレイン電極418を形成す
ることができる。また、このとき同時にゲート絶縁膜4
04上に形成された凹部にゲート電極418を形成する
ことができる。
Next, the entire surface is etched by CMP until the SiO 2 film 417 is detected. By doing so, the source and drain electrodes 418 can be formed in the concave portions formed over the source and drain semiconductor layers 413. At this time, the gate insulating film 4
The gate electrode 418 can be formed in the recess formed on the gate electrode 04.

【0140】図19に示すように、フォトリソグラフィ
工程によりpチャネルトランジスタ形成領域上にのみレ
ジスト(図示せず)を残置した後、RIE工程によりソ
ース半導体層及びドレイン半導体層(第3の半導体層)
411の一部及びゲート電極(第1の半導体層)407
のSiGeを削り込む。この場合CFとAr(アルゴ
ン)の混合ガスを適当な条件で用いることによりSiG
eをSiに対して選択的に除去することができるため、
ソース半導体層及びドレイン半導体層411とソース半
導体層及びドレイン半導体層410の界面でエッチング
ストップが容易にできる。その後レジストを除去して、
エッチングしたところのみが凹形状として残るようにす
る。その後レジストを除去して、エッチングしたところ
のみが凹形状として残るようにする。
As shown in FIG. 19, after leaving a resist (not shown) only on a p-channel transistor formation region by a photolithography process, a source semiconductor layer and a drain semiconductor layer (third semiconductor layer) by an RIE process
Part of 411 and gate electrode (first semiconductor layer) 407
Of SiGe. In this case, by using a mixed gas of CF 4 and Ar (argon) under appropriate conditions, the SiG
e can be selectively removed with respect to Si,
Etching can be easily stopped at the interface between the source / drain semiconductor layer 411 and the source / drain semiconductor layer 410. Then remove the resist,
Only the etched portion is left as a concave shape. Thereafter, the resist is removed so that only the etched portion remains as a concave shape.

【0141】次に、n型Siに対してショットキー障壁
(Schottky Barrier Height:SBH)が低い材料例えば
ErSiを全面堆積する。この堆積はCVD、スパッ
タ或いはその他の一般的な全面堆積法いずれをも用いる
ことができる。さらにCMPによりSiO膜が検知さ
れるまで全面エッチングすることにより形成した凹部す
なわちゲート絶縁膜204上にゲート電極419及びソ
ース半導体層及びドレイン半導体層(第2の半導体層)
410上にソース電極及びドレイン電極(金属或いはシ
リサイド)419を形成する。
Next, a material having a low Schottky Barrier Height (SBH), for example, ErSi 2 is deposited on the entire surface of the n-type Si. This deposition can be performed by any of CVD, sputtering and other general deposition methods. Further, a gate electrode 419, a source semiconductor layer, and a drain semiconductor layer (second semiconductor layer) are formed on a concave portion formed by etching the entire surface until the SiO 2 film is detected by CMP, that is, on the gate insulating film 204.
A source electrode and a drain electrode (metal or silicide) 419 are formed on 410.

【0142】次に、SiO膜(図示せず)を全面堆積
しコンタクト孔(図示せず)をあけ配線(図示せず)を
施すという通常の工程をとることによりLSIを形成す
る。
Next, an LSI is formed by performing a normal process of depositing a SiO 2 film (not shown) over the entire surface, making a contact hole (not shown), and providing a wiring (not shown).

【0143】本実施例では、ゲート絶縁膜410の例と
して高誘電体のTiOを用いたが、これに限定される
ことは無くTa、Al、Y、ZrO
、(Ba,Sr)TiO膜等を用いることができ
る。
In this embodiment, high dielectric TiO 2 is used as an example of the gate insulating film 410. However, the present invention is not limited to this. Ta 2 O 5 , Al 2 O 3 , Y 2 O 3 , ZrO 2
2 , a (Ba, Sr) TiO 3 film or the like can be used.

【0144】また、TiOをMOCVD法により形成
しているが、スパッタ法を用いてもよい。
Although TiO 2 is formed by MOCVD, sputtering may be used.

【0145】また、TiOゲート絶縁膜410を堆積
する際に、堆積装置の窓を通してウエハ全面に波長30
0nmの近紫外光が照射されるように200W(ワッ
ト)のXe(キセノン)ランプを動作させてもよい。ラ
ンプは堆積ガスを流す前から動作させ、堆積が終了する
まで照射し続ける。こうすることにより有機ソースガス
からのC(カーボン)やH(プロトン)の混入を排除す
ることができ、組成が完全にTiOとなる膜を堆積す
ることができる。
When depositing the TiO 2 gate insulating film 410, the wavelength 30 is applied to the entire surface of the wafer through the window of the deposition apparatus.
A 200 W (watt) Xe (xenon) lamp may be operated so that near-ultraviolet light of 0 nm is irradiated. The lamp is operated before the deposition gas flows, and continues to irradiate until the deposition is completed. By doing so, the incorporation of C (carbon) and H (proton) from the organic source gas can be eliminated, and a film whose composition is completely TiO 2 can be deposited.

【0146】また、MOCVD堆積の原材料ガスは上の
組み合わせに限られることは無く、TET(Ethyltitan
ate)(Ti(OC2H5)4)やTTIP(Titanium-tetrakis-iso
propoxide)と酸素の混合ガスを用いてもよい。また、
TTIPの場合には酸素を混合しなくても、TiO
形成することが可能である。また有機ソースではなくT
iClのような無機ソースで堆積してもよい。ただし
この場合には反応温度を少し高く、例えば600℃程度
に設定することが望ましい。
The source gas for MOCVD deposition is not limited to the above combination, but may be TET (Ethyltitan).
ate) (Ti (OC 2 H 5 ) 4 ) or TTIP (Titanium-tetrakis-iso
A mixed gas of propoxide and oxygen may be used. Also,
In the case of TTIP, TiO 2 can be formed without mixing oxygen. Also, instead of organic sauce, T
It may be deposited from an inorganic source such as iCl 4 . However, in this case, it is desirable to set the reaction temperature slightly higher, for example, about 600 ° C.

【0147】また、ゲートの絶縁膜404は上記のよう
な高誘電体膜である必要は必ずしもなく、SiOやS
iNを用いてもよい。
The insulating film 404 of the gate does not necessarily have to be a high dielectric film as described above, but may be made of SiO 2 or S
iN may be used.

【0148】また、ゲート絶縁膜は404として形成し
たものをそのまま使用しなくてもよい。例えば図17で
ゲート部の多結晶SiGe406を除去した後に一旦絶
縁膜404を除去してあらたに別の材料(SiO、S
iN、高誘電体膜、強誘電体膜)を堆積しゲート絶縁膜
として使用してもよい。
Further, the gate insulating film formed as 404 need not be used as it is. For example, in FIG. 17, after removing the polycrystalline SiGe 406 in the gate portion, the insulating film 404 is removed once and another material (SiO 2 , S
iN, a high dielectric film, a ferroelectric film) may be deposited and used as a gate insulating film.

【0149】また、このときもちろんゲート絶縁膜40
4の一部を残してもよい。例えば図17の工程でSiG
eを削った後TiO膜404上を充分清浄にするため
に、この厚さをあらかじめ40nmにしておいてこの工
程で20nmまで削り込んでもよい。
At this time, of course, the gate insulating film 40
4 may be left partially. For example, in the process of FIG.
In order to sufficiently clean the surface of the TiO 2 film 404 after removing e, the thickness may be reduced to 40 nm in advance, and the thickness may be reduced to 20 nm in this step.

【0150】また、ゲート絶縁膜とゲート電極材料の間
の反応を防止する為の層として例えばTiOゲート絶
縁膜404の上にTiN層を設置してもよい。
As a layer for preventing a reaction between the gate insulating film and the gate electrode material, for example, a TiN layer may be provided on the TiO 2 gate insulating film 404.

【0151】また、この図17のエッチングは必ずしも
ゲート部の多結晶SiGe407をすべて除去する必要
はない。この際には図11に示すように、ゲート電極は
金属301、303と多結晶SiGe302、304と
の積層構造となり、ゲート電極は金属による低抵抗化を
享受しつつ、n型SiGe及びp型SiGeによるnチ
ャネルトランジスタ及びpチャネルトランジスタの表面
チャネル化を行うことが可能である。もちろんこの場合
でもn、pに設置される金属は別々に仕事関数を設定で
きるので多結晶SiGe302、304と金属301、
303間のコンタクト抵抗も極小にできる。
In the etching shown in FIG. 17, it is not always necessary to remove all the polycrystalline SiGe 407 in the gate portion. At this time, as shown in FIG. 11, the gate electrode has a laminated structure of metals 301 and 303 and polycrystalline SiGe 302 and 304, and the gate electrode enjoys low resistance by the metal while n-type SiGe and p-type SiGe It is possible to make the surface channel of the n-channel transistor and the p-channel transistor by the above. Of course, even in this case, the work functions of the metals placed on n and p can be set separately, so that the polycrystalline SiGe 302, 304 and the metal 301,
The contact resistance between 303 can be minimized.

【0152】一方、図17のエッチングで多結晶SiG
e406をすべて除去する場合には、別々の不純物を含
む多結晶SiGe405、406は1種類の不純物(例
えばリン拡散多結晶SiGe)或いは不純物を含まなく
てもよい。ただし、この際には図17のエッチングで不
純物含有SiGeと同じレートに制御することが難しく
なるため、同じ不純物を含有する方が望ましい。
On the other hand, as shown in FIG.
In the case of removing all of the e406, the polycrystalline SiGe 405 and 406 containing different impurities may not include one kind of impurity (for example, phosphorus-diffused polycrystalline SiGe) or impurities. However, in this case, it is difficult to control the etching rate of FIG. 17 to the same rate as that of the impurity-containing SiGe.

【0153】また、SEG工程で堆積される単結晶Si
Ge411、414はCVD中にドープされることに限
定されない。例えば図13の工程においてnチャネルト
ランジスタ形成領域及びpチャネルトランジスタ形成領
域のSi露出部分にあらかじめ不純物を含まない単結晶
Siを選択的に堆積し、次に不純物を含まない単結晶S
iGeを選択的に堆積し、後にイオン注入により含有不
純物を作り分けてもよい。このイオン注入は単結晶Si
Ge形成直後に行ってもよいし図16の絶縁膜417の
CMPの後に行ってもよい。ただしイオン注入による点
欠陥の存在が後の不純物拡散制御を難しくする関係上p
n接合を基板内10nm〜20nmと精密に制御できな
い。したがってCVD同時ドープ法の方がこの場合には
望ましい。もちろん、CVDによるドープ法において不
純物量はSiの厚さ方向に一様でなくとも良い。例えば
Si基板に近い側は濃度が高く、遠いところでは濃度が
低いといったバリエーションが考えられる。
Further, single-crystal Si deposited in the SEG process
Ge 411, 414 is not limited to being doped during CVD. For example, in the step of FIG. 13, single-crystal Si containing no impurity is selectively deposited in advance on the exposed Si portions of the n-channel transistor formation region and the p-channel transistor formation region, and then the single-crystal S
iGe may be selectively deposited, and the impurities contained may be separately formed by ion implantation later. This ion implantation is performed using single crystal Si.
It may be performed immediately after Ge formation or after CMP of the insulating film 417 in FIG. However, since point defects due to ion implantation make it difficult to control impurity diffusion later, p
The n-junction cannot be precisely controlled to 10 nm to 20 nm in the substrate. Therefore, the CVD simultaneous doping method is more preferable in this case. Of course, in the doping method by CVD, the amount of impurities may not be uniform in the thickness direction of Si. For example, a variation is conceivable in which the concentration is high near the Si substrate and low when far away.

【0154】また、単結晶Siの堆積するまえにイオン
注入を行いあらかじめnチャネルトランジスタ及びpチ
ャネルトランジスタのpn接合を形成しておいてもよ
い。
Further, pn junctions of an n-channel transistor and a p-channel transistor may be formed in advance by performing ion implantation before depositing single-crystal Si.

【0155】また、単結晶Siの選択堆積に際して、そ
の選択性を高いものに保持するために、例えばCVD装
置内でのHアニール或いは真空アニールを800℃前
後の温度で行うことが望ましい。このことにより露出S
iの表面上の自然酸化膜を除去でき、Si上に確実に結
晶性の良いSiが形成できる。
In the selective deposition of single-crystal Si, it is desirable to perform H 2 annealing or vacuum annealing in a CVD apparatus at a temperature of about 800 ° C., for example, in order to maintain high selectivity. As a result, the exposure S
The natural oxide film on the surface of i can be removed, and Si with good crystallinity can be reliably formed on Si.

【0156】また、堆積単結晶Siの結晶性は、図17
でのエッチングの再現性を左右するのみならず、金属と
のコンタクト抵抗の再現性という形で素子の特性に効い
てくる。
FIG. 17 shows the crystallinity of the deposited single crystal Si.
In addition to affecting the reproducibility of the etching in the device, the reproducibility of the contact resistance with the metal has an effect on the characteristics of the device.

【0157】また、ソース電極及びドレイン電極或いは
ゲート電極を低抵抗化するために、金属材料418、4
19はnチャネルトランジスタとpチャネルトランジス
タとで別々のものを用いていたが、一種類のものを用い
ることももちろん可能である。この場合、金属埋め込み
のための凹部をnチャネルトランジスタ及びpチャネル
トランジスタ別々に形成する必要が無いので工程短縮化
に効果がある。この場合金属或いはシリサイドとしては
n型Si、p型SiとのSBHがほとんど同じ物を用い
ることが望ましい。
In order to reduce the resistance of the source electrode and the drain electrode or the gate electrode, metal materials 418,
Although 19 uses separate n-channel transistors and p-channel transistors, it is of course possible to use one type. In this case, it is not necessary to separately form the n-channel transistor and the p-channel transistor for the recess for embedding the metal, which is effective in shortening the process. In this case, as the metal or the silicide, it is desirable to use the same SBH as the n-type Si and the p-type Si.

【0158】また、金属層418、419は1層である
必要はない。例えばn型Si、p型SiとそれぞれSB
Hの低い材料を配置した後、抵抗率の低い材料例えばA
l(アルミニウム)やW(タングステン)や貴金属をそ
の上に設置してソース電極及びドレイン電極或いはゲー
ト電極を低抵抗化できる。
The metal layers 418 and 419 do not need to be one layer. For example, n-type Si, p-type Si and SB
After placing the low H material, the low resistivity material, eg, A
By installing l (aluminum), W (tungsten) or a noble metal thereon, the resistance of the source electrode and the drain electrode or the gate electrode can be reduced.

【0159】また、Siと直接接する金属シリサイドの
形成にあたってはサリサイド工程を用いてもよいがサリ
サイド工程を行うとその下のpn接合までに、ある厚さ
のSi層が必要になってくる関係上、シリサイドは非常
に薄く形成するなどの施策によりこのSi層の厚さを極
力薄くすることが、ゲート電極とソース電極及びドレイ
ン電極間の寄生容量の上昇を押さえ、素子の高速化を実
現するために有効である。
A salicide process may be used to form a metal silicide in direct contact with Si. However, if the salicide process is performed, a certain thickness of a Si layer is required before a pn junction below the salicide process. In order to reduce the thickness of the Si layer as much as possible by making the silicide very thin, etc., the rise of the parasitic capacitance between the gate electrode, the source electrode, and the drain electrode is suppressed, thereby realizing a high-speed device. It is effective for

【0160】また、図17で示されているSiGeのエ
ッチングはRIEに限るものではなく、等方性の例えば
CFを含有するプラズマエッチングでもよいし、フッ
硝酸のような液を使ったものでもよい。
The etching of SiGe shown in FIG. 17 is not limited to RIE, but may be isotropic plasma etching containing, for example, CF 4 , or etching using a liquid such as hydrofluoric nitric acid. Good.

【0161】また、異方性エッチングと等方性エッチン
グを使用した場合では最終的な金属とソース電極及びド
レイン電極部のコンタクト面の形状は図1及び図2に示
されるように異なる。
Further, when anisotropic etching and isotropic etching are used, the shapes of the final metal and the contact surfaces of the source electrode and the drain electrode are different as shown in FIGS.

【0162】また、nチャネルトランジスタ及びpチャ
ネルトランジスタを作り分けるために、それぞれの領域
をマスクして形成したが、これらを作りわけしなくても
よいし、また作りわけをnチャネルトランジスタからや
るか、pチャネルトランジスタの方からやるかはどちら
でもよい。
Although the n-channel transistor and the p-channel transistor are formed by masking the respective regions in order to make them separately, it is not necessary to make these regions separately. , P-channel transistors.

【0163】また、p型Siに対しSBHが低い材料は
Pt(白金)やPd(パラディウム)に限定されるもの
ではなく、Ir(イリジウム)やNi(ニッケル)或い
はそのシリサイド等を用いることも可能である。
The material having a lower SBH than p-type Si is not limited to Pt (platinum) or Pd (palladium), but may be Ir (iridium), Ni (nickel), or a silicide thereof. It is.

【0164】また、n型Siに対しSBHが低い材料は
ErSiに限定されるものではなく、Hf(ハフニウ
ム)やTa(タンタル)、Sc(スカンジウム)或いは
そのシリサイド等を用いることが可能である。
The material having a lower SBH than n-type Si is not limited to ErSi 2 , but Hf (hafnium), Ta (tantalum), Sc (scandium), or a silicide thereof can be used. .

【0165】また、ソース領域及びドレイン領域上の2
層の半導体層を下がSi、上がSiGeとして形成して
いたが、これが逆で下がSiGe、上がSiにしてもよ
い。この際には図17に相当するSiGeの選択エッチ
ングはSiのSiGeに対する選択エッチングとなるこ
とに注意が必要である。この際にはエッチング溶液もか
える必要があり、例えば10wt%のアンモニア水等を
用いることによりSiがSiGeに対し選択性よくエッ
チングできる。この際には図12のゲート材料としてS
iGeではなくSiを用いた方がよい。この場合には金
属418、419と接するのがSiではなくSiGeに
なるため特にpチャネルトランジスタにおいて、より低
いコンタクト抵抗が期待できる。
In addition, the two regions on the source region and the drain region
The lower semiconductor layer is formed of Si and the upper layer is formed of SiGe. However, the opposite may be adopted, in which the lower layer is formed of SiGe and the upper layer is formed of Si. At this time, it should be noted that the selective etching of SiGe corresponding to FIG. 17 is the selective etching of Si with respect to SiGe. At this time, it is necessary to change the etching solution. For example, by using 10 wt% ammonia water or the like, Si can be etched with high selectivity to SiGe. In this case, as the gate material in FIG.
It is better to use Si instead of iGe. In this case, the contact with the metals 418 and 419 is made of SiGe instead of Si, so that a lower contact resistance can be expected especially in a p-channel transistor.

【0166】また、SiGeの濃度は1:1としたが、
この濃度比に限定されるものではない。ただしSi上の
単結晶成長においては格子定数の違いから歪みが入り、
それが大きすぎると欠陥が入ることが指摘されているの
でGeの濃度はエッチングの選択比が十分確保できるく
らいの低い濃度に押さえておくことが望ましい。
Although the concentration of SiGe was set to 1: 1,
It is not limited to this concentration ratio. However, in single crystal growth on Si, strain is introduced due to the difference in lattice constant,
It has been pointed out that if it is too large, defects will be introduced, so it is desirable to keep the Ge concentration low enough to ensure a sufficient etching selectivity.

【0167】また、第2の半導体としてSiGeを用い
たが、これに限定されるものではなくSiC等を用いる
ことも可能である。またその他にもSi上にSEG並み
に非常に選択性良く堆積できる材料であり、Siに対し
選択比良くエッチングできる材料であればよい。
Further, although SiGe was used as the second semiconductor, the present invention is not limited to this, and SiC or the like may be used. In addition, any other material that can be deposited on Si with very high selectivity similar to SEG and that can be etched with a high selectivity to Si may be used.

【0168】次に、図20から図25を用いて、本発明
の別の半導体装置の製造方法を説明する。
Next, another method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described with reference to FIGS.

【0169】先ず、図20に示すように、半導体基板の
主面上に素子分離領域503、ゲート絶縁膜(第1の絶
縁膜)504、Si膜(第1の半導体層)505、50
6、ゲート側壁508、SiO絶縁膜507、Siソ
ース半導体層及びドレイン半導体層(第1及び第2の導
電型の第2の半導体層)509、510を形成し、浅い
、p拡散層511、512を形成するところまで
は図3から図6までに説明した半導体装置の製造方法と
同様である。
First, as shown in FIG. 20, an element isolation region 503, a gate insulating film (first insulating film) 504, Si films (first semiconductor layers) 505 and 50 are formed on a main surface of a semiconductor substrate.
6, gate sidewall 508, SiO 2 insulating film 507, Si source semiconductor layer and drain semiconductor layer (first and second conductivity type second semiconductor layers) 509, 510 are formed, and shallow n + , p + diffusion The steps up to the point where the layers 511 and 512 are formed are the same as those in the method for manufacturing the semiconductor device described with reference to FIGS.

【0170】次に、図21に示すように、全面にSiO
膜(第2の絶縁膜)513を厚さ100nm堆積す
る。
Next, as shown in FIG.
Two films (second insulating films) 513 are deposited to a thickness of 100 nm.

【0171】次に、CMP工程を用いてnチャネルトラ
ンジスタ形成領域及びpチャネルトランジスタ形成領域
ともにゲート電極(第1の半導体層)505、506と
ソース半導体層及びドレイン半導体層(第2の半導体
層)509、510の上面が現れるまでSiO膜(第
2の絶縁膜)513を除去する。
Next, the gate electrodes (first semiconductor layers) 505 and 506 and the source and drain semiconductor layers (second semiconductor layers) are formed in both the n-channel transistor formation region and the p-channel transistor formation region using a CMP process. The SiO 2 film (second insulating film) 513 is removed until the upper surfaces of 509 and 510 appear.

【0172】次に、図22に示すように、表面からの熱
処理によりゲート電極部はTiO膜504に届くま
で、つまりSi膜505、506を50nm酸化し、同
時にSiソース半導体及びドレイン半導体(第2の半導
体層)509、510の一部が残るように酸化してSi
膜514を形成する。この際ソース半導体層及びド
レイン半導体層509、510は半導体基板界面から厚
さ20nm残るように表面が酸化されることになる。こ
のときリンとB(ボロン)がドープされたSiの酸化速
度が同じ条件を用いることが望ましい。この時酸化は不
純物が含有されたSiソース半導体層及びドレイン半導
体層509、510の表面から等方的に進行するので、
ソース半導体層及びドレイン半導体層509、510は
凹部を形成する。
Then, as shown in FIG. 22, the gate electrode portion is oxidized by the heat treatment from the surface until the TiO 2 film 504 is reached, that is, the Si films 505 and 506 are oxidized by 50 nm, and at the same time, the Si source semiconductor and the drain semiconductor (the 2) and oxidized so that a part of 509 and 510 remains, and
An O 2 film 514 is formed. At this time, the surfaces of the source semiconductor layer and the drain semiconductor layers 509 and 510 are oxidized so that a thickness of 20 nm remains from the semiconductor substrate interface. At this time, it is desirable to use the same condition that the oxidation rate of Si doped with phosphorus and B (boron) is the same. At this time, oxidation proceeds isotropically from the surfaces of the Si source semiconductor layer and the drain semiconductor layers 509 and 510 containing impurities,
The source and drain semiconductor layers 509 and 510 form a recess.

【0173】次に図23に示すように、フォトリソグラ
フィ工程によりnチャネルトランジスタ形成領域上にの
みレジスト(図示せず)を残置した後、希HF(フッ
酸)を含む溶液によりpチャネルトランジスタ形成領域
のソース半導体層及びドレイン半導体層510及びゲー
ト絶縁膜504上のSiO膜514を除去する。この
際CVDで形成したSiO膜513は不純物を包含し
ないのに対し、SiO膜514は多量にB(ボロン)
を含有しているために希HF溶液によるエッチング速度
が速く、図23のようにSiO膜514がエッチング
され、SiO膜513はほとんど削れない。
Next, as shown in FIG. 23, after a resist (not shown) is left only on the n-channel transistor formation region by a photolithography process, the p-channel transistor formation region is diluted with a solution containing dilute HF (hydrofluoric acid). The SiO 2 film 514 on the source and drain semiconductor layers 510 and the gate insulating film 504 is removed. At this time, the SiO 2 film 513 formed by CVD does not contain impurities, whereas the SiO 2 film 514 has a large amount of B (boron).
, The etching rate by the dilute HF solution is high, the SiO 2 film 514 is etched as shown in FIG. 23, and the SiO 2 film 513 is hardly scraped.

【0174】次に、ソース電極、ドレイン電極、ゲート
電極として金属或いはシリサイド、特にp型Siに対し
ショットキー障壁(Schottky Barrier Height:SBH)
が低い材料例えばPt(白金)、PtSi、Pd(パラ
ディウム)を全面堆積する。この堆積はCVD、スパッ
タ或いはその他の一般的な全面堆積法いずれをも用いる
ことができる。
Next, as a source electrode, a drain electrode and a gate electrode, Schottky barrier (Schottky Barrier Height: SBH) is used for metal or silicide, especially for p-type Si.
For example, Pt (platinum), PtSi, and Pd (palladium) are deposited over the entire surface. This deposition can be performed by any of CVD, sputtering and other general deposition methods.

【0175】次に、図24に示すように、CMPにより
SiO膜513が検知されるまで全面エッチングす
る。こうすることによりソース半導体層及びドレイン半
導体層510上に形成された凹部にソース電極及びドレ
イン電極515を形成することができる。同時にゲート
絶縁膜504上に形成された凹部にゲート電極515を
形成することができる。
Next, as shown in FIG. 24, the entire surface is etched until the SiO 2 film 513 is detected by CMP. Thus, the source and drain electrodes 515 can be formed in the concave portions formed over the source and drain semiconductor layers 510. At the same time, the gate electrode 515 can be formed in the concave portion formed over the gate insulating film 504.

【0176】次に、図25に示すように、フォトリソグ
ラフィ工程によりpチャネルトランジスタ形成領域上に
のみレジスト(図示せず)を残置した後、希HFを含む
溶液によりnチャネルトランジスタ形成領域のソース半
導体層及びドレイン半導体層514及びゲート部のSi
膜514を除去する。この際CVDで形成したSi
膜513は不純物を包含しないのに対し、SiO
膜514は多量にリンを含有しているために希HF溶液
によるエッチング速度が速く、SiO膜514がエッ
チングされ、SiO膜513はほとんど削れない。
Next, as shown in FIG. 25, after leaving a resist (not shown) only on the p-channel transistor formation region by a photolithography process, the source semiconductor of the n-channel transistor formation region is diluted with a solution containing dilute HF. Layer and drain semiconductor layer 514 and gate portion Si
The O 2 film 514 is removed. At this time, Si formed by CVD
O 2 film 513 whereas not include impurities, SiO 2
Since the film 514 contains a large amount of phosphorus, the etching rate with a dilute HF solution is high, the SiO 2 film 514 is etched, and the SiO 2 film 513 is hardly removed.

【0177】次に、ソース電極、ドレイン電極、ゲート
電極として金属或いはシリサイド、特にn型Siに対し
ショットキー障壁(Schottky Barrier Height:SBH)
が低い材料例えばErSiを全面堆積する。この堆積
はCVD、スパッタ或いはその他の一般的な全面堆積法
いずれをも用いることができる。
Next, Schottky Barrier Height (SBH) is used as a source electrode, a drain electrode, and a gate electrode for metal or silicide, especially n-type Si.
A low-e.g. Material such as ErSi 2 is deposited over the entire surface. This deposition can be performed by any of CVD, sputtering and other general deposition methods.

【0178】次に、CMPによりSiO膜513が検
知されるまで全面エッチングする。こうすることにより
ソース半導体層及びドレイン半導体層509上に形成さ
れた凹部にソース電極及びドレイン電極217を形成す
ることができる。また、同時にゲート絶縁膜504上に
形成された凹部にゲート電極514を形成することがで
きる。
Next, the entire surface is etched by CMP until the SiO 2 film 513 is detected. Thus, the source and drain electrodes 217 can be formed in the concave portions formed over the source and drain semiconductor layers 509. In addition, the gate electrode 514 can be formed in the concave portion formed over the gate insulating film 504 at the same time.

【0179】次に、SiO膜(図示せず)を全面堆積
しコンタクト孔(図示せず)をあけ配線(図示せず)を
施すという通常の工程をとることによりLSIを形成す
る。
Next, an LSI is formed by performing a normal process of depositing a SiO 2 film (not shown) over the entire surface, making a contact hole (not shown), and providing a wiring (not shown).

【0180】この半導体装置の製造方法では、ゲート絶
縁膜504の例として高誘電体のTiOを用いたが、
これに限定されることは無く、Ta、Al
、Y 、ZrO、(Ba,Sr)TiO
膜等を用いることができる。
In this method of manufacturing a semiconductor device, the gate
As an example of the edge film 504, high dielectric TiO is used.2Was used,
Without being limited to this, Ta2O5, Al
2O3, Y 2O3, ZrO2, (Ba, Sr) TiO3
A film or the like can be used.

【0181】また、TiOをMOCVD法により形成
しているが、スパッタ法を用いてもよい。
Although TiO 2 is formed by MOCVD, sputtering may be used.

【0182】また、TiO膜を堆積する際に堆積装置
の窓を通してウエハ全面に波長300nmの近紫外光が
照射されるように200W(ワット)のXe(キセノ
ン)ランプを動作させてもよい。ランプは堆積ガスを流
す前から動作させ、堆積が終了するまで照射し続ける。
こうすることにより有機ソースガスからのCやHの混入
を排除することができ、組成が完全にTiOとなる膜
を堆積することができる。
When depositing a TiO 2 film, a 200 W (watt) Xe (xenon) lamp may be operated so that near-ultraviolet light having a wavelength of 300 nm is irradiated onto the entire surface of the wafer through the window of the deposition apparatus. The lamp is operated before the deposition gas flows, and continues to irradiate until the deposition is completed.
By doing so, the incorporation of C and H from the organic source gas can be eliminated, and a film whose composition is completely TiO 2 can be deposited.

【0183】また、MOCVD堆積の原材料ガスは上の
組み合わせに限られることは無く、TET(Ethyltitan
ate)(Ti(OC2H5)4)やTTIP(Titanium-tetrakis-iso
propoxide)と酸素の混合ガスを用いてもよい。またT
TIPの場合には酸素を混合しなくても、TiOを形
成することが可能である。また有機ソースではなくTi
Clのような無機ソースからの堆積してもよい。ただ
しこの場合には反応温度を少し高く、例えば600℃程
度に設定することが望ましい。
The source gas for MOCVD deposition is not limited to the above combination, but may be TET (Ethyltitan).
ate) (Ti (OC 2 H 5 ) 4 ) or TTIP (Titanium-tetrakis-iso
A mixed gas of propoxide and oxygen may be used. Also T
In the case of TIP, TiO 2 can be formed without mixing oxygen. Also, instead of organic source, Ti
It may be deposited from inorganic sources such as Cl 4. However, in this case, it is desirable to set the reaction temperature slightly higher, for example, about 600 ° C.

【0184】また、ゲート絶縁膜は上記のような高誘電
体膜である必要は必ずしもなく、SiOやSiNを用
いてもよい。
The gate insulating film does not necessarily need to be a high dielectric film as described above, but may be SiO 2 or SiN.

【0185】また、図22で必ずしもゲート部の多結晶
Siをすべて酸化する必要はない。多結晶Siを一部残
すと図11のようにゲート電極は金属と多結晶半導体層
の積層構造となり、ゲート電極は金属による低抵抗化を
享受しつつ、n型Si及びp型Siによるnチャネルト
ランジスタ及びpチャネルトランジスタの表面チャネル
化を行うことが可能である。もちろんこの場合でもn、
pに設置される金属は別々に仕事関数を設定できるので
多結晶Siと金属間のコンタクト抵抗も極小にすること
が可能である。
In FIG. 22, it is not always necessary to oxidize all the polycrystalline Si in the gate portion. When a part of the polycrystalline Si is left, the gate electrode has a laminated structure of a metal and a polycrystalline semiconductor layer as shown in FIG. 11, and the gate electrode enjoys low resistance by the metal while n-channel Si and p-type Si are used. The surface channel of the transistor and the p-channel transistor can be formed. Of course, even in this case, n,
Since the work function can be set separately for the metal placed on p, the contact resistance between polycrystalline Si and the metal can be minimized.

【0186】また、図22の熱酸化工程でゲート部の多
結晶Siをすべて酸化する場合には別々の不純物を含む
多結晶Si505、506は1種類の不純物(例えばリ
ン拡散多結晶Si)或いは不純物を含まなくてもよい。
ただし、この際には図22の酸化で不純物含有Siと同
じレートに制御することが難しくなるため、同じ不純物
を含有する方が望ましい。
In the case where all the polycrystalline Si in the gate portion is oxidized in the thermal oxidation step of FIG. 22, the polycrystalline Si 505 and 506 containing separate impurities are one kind of impurity (for example, phosphorus diffusion polycrystalline Si) or an impurity. May not be included.
However, in this case, it is difficult to control the same rate as the impurity-containing Si by the oxidation shown in FIG.

【0187】また、SEG工程で堆積される単結晶Si
層506、505はCVD中にドープされることに限定
されない。例えばnチャネルトランジスタ及びpチャネ
ルトランジスタのSi露出部分にあらかじめ不純物を含
まない単結晶Siを選択的に堆積し、後にイオン注入に
より含有不純物を作り分けてもよい。このイオン注入は
単結晶Si形成直後に行ってもよいし図21の絶縁膜5
13のCMPの後に行ってもよい。ただしイオン注入に
よる点欠陥の存在が後の不純物拡散制御を難しくする関
係上pn接合を基板内10nm〜20nmと精密に制御
できない。したがってCVD同時ドープ法の方が望まし
い。もちろん、CVDによるドープ法においては不純物
量はSiの厚さ方向に一様でなくとも良い。例えばSi
基板に近い側は濃度が高く、遠いところでは濃度が低い
といったバリエーションが考えられる。
In addition, single-crystal Si deposited in the SEG process
Layers 506, 505 are not limited to being doped during CVD. For example, single-crystal Si containing no impurity may be selectively deposited in advance on the exposed portions of the n-channel transistor and the p-channel transistor, and the impurities may be separately formed by ion implantation. This ion implantation may be performed immediately after the formation of the single-crystal Si, or the insulating film 5 shown in FIG.
13 may be performed after the CMP. However, the pn junction cannot be precisely controlled to 10 nm to 20 nm in the substrate because the presence of point defects due to ion implantation makes it difficult to control impurity diffusion later. Therefore, the CVD simultaneous doping method is more preferable. Of course, in the doping method by CVD, the amount of impurities may not be uniform in the thickness direction of Si. For example, Si
Variations can be considered in which the concentration is high near the substrate and low when far away.

【0188】また、単結晶Siを堆積するまえにイオン
注入を行いあらかじめnチャネルトランジスタ及びpチ
ャネルトランジスタのpn接合を形成しておいてもよ
い。
Before depositing single-crystal Si, ions may be implanted to form pn junctions of an n-channel transistor and a p-channel transistor in advance.

【0189】また、単結晶Siの選択堆積に際して、そ
の選択性を高いものに保持するために、例えばCVD装
置内でのHアニール或いは真空アニールを800℃前
後の温度で行うことが望ましい。このことにより露出S
iの表面上の自然酸化膜を除去でき、Si上に確実に結
晶性の良いSiが形成できる。堆積単結晶Siの結晶性
は後の金属とのコンタクト抵抗の再現性という形で素子
の特性に効いてくる。
In order to keep the selectivity high at the time of selective deposition of single-crystal Si, it is desirable to perform H 2 anneal or vacuum anneal in a CVD apparatus at a temperature of about 800 ° C., for example. As a result, the exposure S
The natural oxide film on the surface of i can be removed, and Si with good crystallinity can be reliably formed on Si. The crystallinity of the deposited single crystal Si affects the characteristics of the device in the form of reproducibility of the contact resistance with the metal later.

【0190】また、ソース電極及びドレイン電極、ゲー
ト電極の低抵抗化のための金属材料516、515は一
種類のものを用いてもよい。この場合、金属埋め込みの
ための凹部をn、p別々に形成する必要が無いので工程
短縮化に効果がある。この場合金属或いはシリサイドと
してはn型Si、p型SiとのSBHがほとんど同じも
のを用いることが望ましい。
In addition, one kind of metal material 516, 515 for lowering the resistance of the source electrode, the drain electrode, and the gate electrode may be used. In this case, there is no need to separately form n and p recesses for embedding the metal, which is effective in shortening the process. In this case, as the metal or the silicide, it is desirable to use the same SBH as the n-type Si and the p-type Si.

【0191】また、金属層516、515は1層である
必要はない。例えばn型Siとp型SiとそれぞれSB
Hの低い材料を配置した後、抵抗率の低い材料例えばA
lやWや貴金属をその上に設置してソース電極及びドレ
イン電極、ゲート電極の低抵抗化を行うことも可能であ
る。
The metal layers 516 and 515 need not be one layer. For example, n-type Si and p-type Si and SB
After placing the low H material, the low resistivity material, eg, A
It is also possible to lower the resistance of the source electrode, the drain electrode, and the gate electrode by installing l, W, or a noble metal thereon.

【0192】また、Siと直接接する金属シリサイドの
形成にあたってはサリサイドを行うとその下のpn接合
までに、ある厚さのSi層が必要になってくる関係上、
シリサイドは非常に薄く形成するなどの施策によりこの
SI層の厚さを極力薄くすることが、ゲート電極とソー
ス電極及びドレイン電極間の寄生容量の上昇を押さえ、
素子の高速化を実現するために有効である。
Also, in forming metal silicide in direct contact with Si, if salicide is performed, an Si layer of a certain thickness is required before the pn junction below it.
By making the thickness of the SI layer as thin as possible by measures such as forming the silicide very thin, the rise of the parasitic capacitance between the gate electrode, the source electrode and the drain electrode is suppressed,
This is effective for realizing a high-speed device.

【0193】また、図22で示されている酸化工程は乾
燥酸素によるものに限るものではなく、水蒸気酸化、ラ
ジカル酸素を用いたもの、希釈酸素を用いたもの、HC
l(塩酸)等のガスを混合した酸化雰囲気等いずれの方
法を用いることができる。
Further, the oxidation step shown in FIG. 22 is not limited to the step using dry oxygen, the step using steam oxygen, the step using radical oxygen, the step using dilute oxygen, and the step using HC.
Any method such as an oxidizing atmosphere in which a gas such as 1 (hydrochloric acid) is mixed can be used.

【0194】また、この酸化工程も1度で所望の厚さす
べてを酸化してしまう必要も無く、酸化→エッチング→
酸化→エッチングを複数回繰り返してもよい。
In this oxidation step, it is not necessary to oxidize all the desired thicknesses at one time.
Oxidation → etching may be repeated a plurality of times.

【0195】また、酸化膜のエッチングも実施例では湿
式のものを記したがプラズマエッチング等の乾燥系の方
法を用いてもよい。
Although the etching of the oxide film is described as a wet type in this embodiment, a dry type method such as plasma etching may be used.

【0196】また、図20においては堆積半導体50
9、510は一層で形成されているが、Siとは異なる
半導体膜(第3の半導体膜)として、例えばSiCを用
いて多層にし、酸化速度の違いによりSiC部を全て酸
化して、除去する等の方法により残膜Siの厚さの制御
性を上げることも可能である。
In FIG. 20, the deposited semiconductor 50
9 and 510 are formed as a single layer, but as a semiconductor film (third semiconductor film) different from Si, for example, a multilayer is formed using SiC, and the entire SiC portion is oxidized and removed due to a difference in oxidation rate. It is also possible to improve the controllability of the thickness of the remaining film Si by the method described above.

【0197】また、nチャネルトランジスタ及びpチャ
ネルトランジスタの作り分けるために、それぞれの領域
をマスクして形成したが、これらを作り分けしなくても
よいし、また作りわけをnチャネルトランジスタからや
るか、pチャネルトランジスタからやるかはどちらでも
よい。
Although the n-channel transistor and the p-channel transistor are formed by masking their respective regions, they need not be formed separately, and may be formed separately from the n-channel transistor. , P-channel transistors.

【0198】また、p型Siに対しSBHが低い材料は
Pt(白金)やPd(パラディウム)に限定されるもの
ではなく、Ir(イリジウム)やNi(ニッケル)或い
はそのシリサイド等を用いることも可能である。
The material having a lower SBH than p-type Si is not limited to Pt (platinum) or Pd (palladium), but may be Ir (iridium), Ni (nickel), or a silicide thereof. It is.

【0199】また、n型Siに対しSBHが低い材料は
ErSiに限定されるものではなく、Hf(ハフニウ
ム)やTa(タンタル)、Sc(スカンジウム)或いは
そのシリサイド等を用いることが可能である。
The material whose SBH is lower than that of n-type Si is not limited to ErSi 2 , but Hf (hafnium), Ta (tantalum), Sc (scandium) or a silicide thereof can be used. .

【0200】また、図25に示す電界効果トランジスタ
はソース領域及びドレイン領域511、512上の構造
に着目するとソース半導体層及びドレイン半導体層50
9、510は半導体基板に対して鋭角をもって接してい
るためにソース電極及びドレイン電極とゲート電極間の
寄生容量は極力大きくならないように形成できている。
In the field-effect transistor shown in FIG. 25, focusing on the structure on the source and drain regions 511 and 512,
9 and 510 are formed at an acute angle to the semiconductor substrate so that the parasitic capacitance between the source and drain electrodes and the gate electrode is minimized.

【0201】また、ソース半導体層及びドレイン半導体
層の上面は凹部が形成されており、これにソース電極及
びドレイン電極が埋め込まれているために接触面を大き
くでき、コンタクト抵抗を低減できる構造になってい
る。もちろん短チャネル効果が起こらないような浅い接
合を形成されており、このpn接合は金属の堆積により
リーク特性が悪くならない。
In addition, a concave portion is formed on the upper surface of the source semiconductor layer and the drain semiconductor layer, and the source electrode and the drain electrode are buried in the concave portion, so that the contact surface can be increased and the contact resistance can be reduced. ing. Of course, a shallow junction is formed so that the short channel effect does not occur, and the pn junction does not deteriorate in leak characteristics due to metal deposition.

【0202】またCMOS構造を考えた場合pチャネル
トランジスタ及びnチャネルトランジスタで金属材とし
て別の材料を用いることを容易にしている特徴を有し、
そのため両トランジスタの寄生抵抗を同時に非常に低く
することができる。
Further, in consideration of the CMOS structure, the p-channel transistor and the n-channel transistor have a feature that makes it easy to use another material as a metal material.
Therefore, the parasitic resistance of both transistors can be extremely reduced at the same time.

【0203】さらに同時にゲート電極材料もnチャネル
トランジスタの場合にはSiの伝導帯端Ecのレベルに
仕事関数が近い材料を実現しながら、pチャネルトラン
ジスタの場合にはSiの価電子帯端Evのレベルに仕事
関数が近い材料を設置することを実現できるために金属
ゲート構造でありながら両トランジスタを表面にチャネ
ルが形成される素子に設計することが可能で、短チャネ
ル効果抑制には非常に好ましい構造、プロセスとなって
いる。
At the same time, the gate electrode material is a material having a work function close to the level of the conduction band edge Ec of Si in the case of an n-channel transistor, while the material of the valence band edge Ev of Si is realized in the case of a p-channel transistor. Since it is possible to install a material having a work function close to the level, it is possible to design both transistors into an element having a channel formed on the surface while having a metal gate structure, which is very preferable for suppressing a short channel effect. Structure, process.

【0204】次に、図28から図30を用いて、本発明
の別の半導体装置の製造方法を説明する。
Next, another method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described with reference to FIGS.

【0205】先ず、図28に示すように、半導体基板の
種面上に素子分離領域701を形成するために、Si基
板1にSTI(Shallow Trench Isolation)用の溝を深
さ約0.4μm掘った後、SiOをCVD法により全
面に堆積し、CMP(Chemo-Mechanical
Polish)により全面を平坦化する。
First, as shown in FIG. 28, in order to form an element isolation region 701 on a seed surface of a semiconductor substrate, a groove for STI (Shallow Trench Isolation) is dug in the Si substrate 1 to a depth of about 0.4 μm. After that, SiO 2 is deposited on the entire surface by the CVD method, and the CMP (Chemo-Mechanical) is performed.
(Polish) to flatten the entire surface.

【0206】次に、フォトリソグラフィ工程によりpチ
ャネルトランジスタ形成領域、nチャネルトランジスタ
形成領域をそれぞれマスクした後にイオン注入を行いn
型ウエル703、p型ウエル702をそれぞれ形成す
る。
Next, after the p-channel transistor formation region and the n-channel transistor formation region are respectively masked by a photolithography process, ion implantation is performed.
A mold well 703 and a p-type well 702 are formed.

【0207】次に、トランジスタのしきい値調節のため
にそれぞれのチャネル部にイオン注入を行う。
Next, ions are implanted into each channel for adjusting the threshold value of the transistor.

【0208】次に、Si基板(半導体基板)上に、ゲー
ト絶縁膜(第1の絶縁膜)704となるTiO膜70
4をTPT(tetra-iso-propyltitanate)(Ti(OC
)と酸素の混合ガスの380℃で反応させ全
面に厚さ20nm堆積する。
Next, the gate is placed on a Si substrate (semiconductor substrate).
TiO to become a gate insulating film (first insulating film) 7042Membrane 70
4 to TPT (tetra-iso-propyltitanate) (Ti (OC
3H 7)4) And oxygen at 380 ° C.
20 nm thick is deposited on the surface.

【0209】次に、ゲート絶縁膜704上に多結晶Si
(第1の半導体層)を厚さ50nm全面に堆積する。堆
積方法はCVD、スパッタ等いずれの方法をとってもよ
い。
Next, polycrystalline Si is formed on the gate insulating film 704.
(First semiconductor layer) is deposited on the entire surface with a thickness of 50 nm. The deposition method may be any method such as CVD and sputtering.

【0210】次に、フォトリソグラフィ工程によりpチ
ャネル形成領域とnチャネル形成領域をそれぞれマスク
した後にP(リン)、B(ボロン)のイオン注入を1×
10 15cm―2程度行う。
Next, a p-ch is formed by a photolithography process.
Mask channel formation region and n-channel formation region respectively
After that, ion implantation of P (phosphorus) and B (boron) is performed 1 ×.
10 Fifteencm-2Do about.

【0211】次に、SiO膜を厚さ20nm全面に堆
積する。堆積方法はCVDやスパッタ等いずれの方法を
とってもよい。次に、多結晶Si中の不純物は、アニー
ル(800℃ N中 30分)を行うことにより活性
化され、nチャネル形成領域はn型Siゲート電極7
05、pチャネル形成領域はp型Siゲート電極70
6になる。
Next, an SiO 2 film is deposited over the entire surface to a thickness of 20 nm. The deposition method may be any method such as CVD and sputtering. Next, impurities in the polycrystalline Si are activated by annealing (at 800 ° C. for 30 minutes in N 2 ), and the n-channel forming region is n + -type Si gate electrode 7.
05, p-channel formation region is p + type Si gate electrode 70
It becomes 6.

【0212】次に、反応性イオンエッチング(RIE)
をもちいてゲート絶縁膜(第1の絶縁膜)704、多結
晶Siゲート電極705、706及びSiO膜707
をゲート形状に加工する。この際、ゲート長の方向は<
110>方向ではなく、<100>方向になるように加
工する。
Next, reactive ion etching (RIE)
Gate insulating film (first insulating film) 704, polycrystalline Si gate electrodes 705 and 706, and SiO 2 film 707
Is processed into a gate shape. At this time, the direction of the gate length is <
Processing is performed so as to be in the <100> direction instead of the 110> direction.

【0213】次に、全面にCVD法によりSiO膜を
厚さ10nm堆積させた後、RIE工程により、ゲート
電極(第1の半導体層)705、706の側面にゲート
側壁708を形成する。このゲート側壁708の厚さは
ゲート電極の側面から約10nmである。次に、図29
に示すように、SiN膜を厚さ50nm全面堆積した後
フォトリソグラフィ工程を用いてpチャネルトランジス
タ形成領域上のみにSiN膜709を残置するようにエ
ッチングをする。
Next, after depositing a SiO 2 film to a thickness of 10 nm on the entire surface by the CVD method, gate sidewalls 708 are formed on the side surfaces of the gate electrodes (first semiconductor layers) 705 and 706 by an RIE process. The thickness of the gate side wall 708 is about 10 nm from the side of the gate electrode. Next, FIG.
As shown in (1), after a SiN film is deposited over the entire surface to a thickness of 50 nm, etching is performed using a photolithography process so as to leave the SiN film 709 only on the p-channel transistor formation region.

【0214】次に、SiHとPHとHClの混合ガ
ス中600℃で気相成長することにより、リンが1×1
20cm―3含有したSiソース半導体層及びドレイ
ン半導体層(第1導電型の第2の半導体層)710を選
択的に半導体基板の露出している部分(n型トランジス
タ形成領域)にのみ厚さ70nm堆積する。この際ゲー
ト電極705上はSiO膜707が存在することによ
り堆積されることがないので多結晶Siゲート電極70
5とシリコンソース半導体層及びドレイン半導体層71
0の表面高さはほぼ一致する。
Next, phosphorus is grown in a mixed gas of SiH 4 , PH 3, and HCl at 600 ° C. in a vapor phase to make phosphorus 1 × 1
The thickness of the Si source semiconductor layer and the drain semiconductor layer (the second semiconductor layer of the first conductivity type) 710 containing 0 20 cm −3 is selectively increased only in the exposed portion (the n-type transistor formation region) of the semiconductor substrate. Deposit 70 nm. At this time, since the SiO 2 film 707 is not deposited on the gate electrode 705, the polycrystalline Si gate electrode 70 is not deposited.
5, silicon source semiconductor layer and drain semiconductor layer 71
The surface heights of 0 almost coincide.

【0215】また、温度を600℃以上にすることで堆
積されるSiは単結晶である。そのためにゲート側壁に
接する部分は{110}となりファセットを形成する。
しかしこの場合にはシリコンの成長が{111}面にフ
ァセットが形成される場合に比べ成長が早いので、ゲー
ト側壁708やSTI701上にもシリコンが成長す
る。従ってソース半導体層及びドレイン半導体層710
のゲート電極705に対向する側面は、半導体基板表面
から僅かな膜厚ではゲート側壁708に接触しており、
そこから半導体基板表面に対して鋭角になっている。
Further, Si deposited at a temperature of 600 ° C. or more is a single crystal. Therefore, the portion in contact with the gate side wall becomes {110} and forms a facet.
However, in this case, the silicon grows faster than the case where facets are formed on the {111} plane, so that silicon also grows on the gate sidewall 708 and the STI 701. Therefore, the source semiconductor layer and the drain semiconductor layer 710
The side surface facing the gate electrode 705 is in contact with the gate side wall 708 with a slight film thickness from the surface of the semiconductor substrate,
From there, an acute angle is formed with respect to the semiconductor substrate surface.

【0216】この後熱リン酸或いはドライエッチング法
によりpチャネル形成領域上のSiN膜709を除去す
る。
Then, the SiN film 709 on the p-channel formation region is removed by hot phosphoric acid or dry etching.

【0217】次に、図30に示すように、SiN膜を膜
厚50nm全面堆積した後、フォトリソグラフィ工程を
用いて、nチャネルトランジスタ形成領域上のみにSi
N膜711を残置するようにエッチングをする。
Next, as shown in FIG. 30, after depositing a 50 nm-thick SiN film over the entire surface, a photolithography process is used to form a Si film only on the n-channel transistor formation region.
Etching is performed so as to leave the N film 711.

【0218】次に、SiHとBとHClの混合
ガス中600℃でB(ボロン)が1×1020cm―3
含有したSiソース半導体層及びドレイン半導体層(第
2導電型の第2の半導体層)712を選択的に半導体基
板の露出している部分(pチャネルトランジスタ形成領
域)にのみ厚さ70nm堆積する。この際ゲート電極7
06上はSiO膜707が存在するので、Si層が堆
積されることがなく多結晶Siゲート電極706とSi
ソース半導体層及びドレイン半導体層712の表面高さ
はほぼ一致する。
Next, in a mixed gas of SiH 4 , B 2 H 6 and HCl at 600 ° C., B (boron) is 1 × 10 20 cm −3.
The contained Si source semiconductor layer and drain semiconductor layer (second semiconductor layer of the second conductivity type) 712 are selectively deposited to a thickness of 70 nm only on the exposed portion (p-channel transistor formation region) of the semiconductor substrate. At this time, the gate electrode 7
Since the SiO 2 film 707 exists on the surface of the polycrystalline Si gate electrode 706 and the Si
The surface heights of the source semiconductor layer and the drain semiconductor layer 712 are almost the same.

【0219】また、堆積温度を600℃以上にすること
で堆積されるSiソース半導体層及びドレイン半導体層
712は単結晶である。そのためにソース半導体層及び
ドレイン半導体層712のゲート側壁に接する部分は
{110}となりファセットを形成する。しかしこの場
合にはシリコンの成長が{111}面にファセットが形
成される場合に比べ成長が早いので、ゲート側壁708
やSTI701上にもSiが成長する。従ってソース半
導体層及びドレイン半導体層712のゲート電極705
に対向する側面は、半導体基板表面から僅かな膜厚では
ゲート側壁708に接触しており、そこから半導体基板
表面に対して鋭角になっている。
[0219] The Si source semiconductor layer and the drain semiconductor layer 712 deposited at a deposition temperature of 600 ° C or higher are single crystals. Therefore, the portions of the source semiconductor layer 712 and the drain semiconductor layer 712 which are in contact with the gate side wall become {110} and form a facet. However, in this case, since the growth of silicon is faster than the case where facets are formed on the {111} plane, the gate side wall 708 is formed.
Also, Si grows on the STI 701. Accordingly, the gate electrodes 705 of the source and drain semiconductor layers 712
Is in contact with the gate side wall 708 at a slight film thickness from the surface of the semiconductor substrate, and forms an acute angle with respect to the surface of the semiconductor substrate therefrom.

【0220】この後、熱リン酸或いはドライエッチング
法によりpチャネル形成領域上のSiN膜709を除去
する。
After that, the SiN film 709 on the p-channel formation region is removed by hot phosphoric acid or dry etching.

【0221】その後の工程は図6から図10で説明した
ものと同様である。
The subsequent steps are the same as those described with reference to FIGS.

【0222】[0222]

【発明の効果】以上述べたように、本発明の半導体装置
は、ソース半導体層及びドレイン半導体層は、半導体基
板に対して鋭角に接しているために寄生容量は極力大き
くならないように設計できる。また、ソース半導体層及
びドレイン半導体層の上部に凹部が形成され、これにソ
ース電極及びドレイン電極が埋め込まれているために接
触面を大きくでき、コンタクト抵抗を低減できる。
As described above, the semiconductor device according to the present invention can be designed so that the source and drain semiconductor layers are in contact with the semiconductor substrate at an acute angle so that the parasitic capacitance is minimized. In addition, since a concave portion is formed above the source semiconductor layer and the drain semiconductor layer, and the source electrode and the drain electrode are buried in the concave portion, the contact surface can be increased and the contact resistance can be reduced.

【0223】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
ソース電極、ドレイン電極及びゲート電極を金属の選択
成長を用いず、全面堆積後、エッチバックすることによ
って形成しているのでソース電極及びドレイン電極間の
ショートがなくなり、歩留まりの向上を図ることができ
る。
The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention
Since the source electrode, the drain electrode, and the gate electrode are formed by etching back after the entire surface is deposited without using selective metal growth, there is no short circuit between the source electrode and the drain electrode, and the yield can be improved. .

【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断面図。FIG. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor device of the present invention.

【図2】 本発明の半導体装置の断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view of a semiconductor device of the present invention.

【図3】 本発明の半導体装置の製造方法を説明する断
面図。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図4】 本発明の半導体装置の製造方法を説明する断
面図。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図5】 本発明の半導体装置の製造方法を説明する断
面図。
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図6】 本発明の半導体装置の製造方法を説明する断
面図。
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図7】 本発明の半導体装置の製造方法を説明する断
面図。
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図8】 本発明の半導体装置の製造方法を説明する断
面図。
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図9】 本発明の半導体装置の製造方法を説明する断
面図。
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図10】 本発明の半導体装置の製造方法を説明する
断面図。
FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図11】 本発明の半導体装置の断面図。FIG. 11 is a cross-sectional view of a semiconductor device of the present invention.

【図12】 本発明の別の半導体装置の製造方法を説明
する断面図。
FIG. 12 is a sectional view illustrating a method for manufacturing another semiconductor device of the present invention.

【図13】 本発明の別の半導体装置の製造方法を説明
する断面図。
FIG. 13 is a sectional view illustrating a method for manufacturing another semiconductor device of the present invention.

【図14】 本発明の別の半導体装置の製造方法を説明
する断面図。
FIG. 14 is a sectional view illustrating a method for manufacturing another semiconductor device of the present invention.

【図15】 本発明の別の半導体装置の製造方法を説明
する断面図。
FIG. 15 is a sectional view illustrating a method for manufacturing another semiconductor device of the present invention.

【図16】 本発明の別の半導体装置の製造方法を説明
する断面図。
FIG. 16 is a sectional view illustrating a method for manufacturing another semiconductor device of the present invention.

【図17】 本発明の別の半導体装置の製造方法を説明
する断面図。
FIG. 17 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing another semiconductor device of the present invention.

【図18】 本発明の別の半導体装置の製造方法を説明
する断面図。
FIG. 18 is a sectional view illustrating a method for manufacturing another semiconductor device of the present invention.

【図19】 本発明の別の半導体装置の製造方法を説明
する断面図。
FIG. 19 is a sectional view illustrating a method for manufacturing another semiconductor device of the present invention.

【図20】 本発明の別の半導体装置の製造方法を説明
する断面図。
FIG. 20 is a sectional view illustrating a method for manufacturing another semiconductor device of the present invention.

【図21】 本発明の別の半導体装置の製造方法を説明
する断面図。
FIG. 21 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing another semiconductor device of the present invention.

【図22】 本発明の別の半導体装置の製造方法を説明
する断面図。
FIG. 22 is a sectional view illustrating a method for manufacturing another semiconductor device of the present invention.

【図23】 本発明の別の半導体装置の製造方法を説明
する断面図。
FIG. 23 is a cross-sectional view illustrating another method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図24】 本発明の別の半導体装置の製造方法を説明
する断面図。
FIG. 24 is a cross-sectional view illustrating another method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図25】 本発明の別の半導体装置の製造方法を説明
する断面図。
FIG. 25 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing another semiconductor device of the present invention.

【図26】 従来の半導体装置の断面図。FIG. 26 is a cross-sectional view of a conventional semiconductor device.

【図27】 従来の半導体装置の断面図。FIG. 27 is a cross-sectional view of a conventional semiconductor device.

【図28】 本発明の別の半導体装置の製造方法を説明
する断面図。
FIG. 28 is a cross-sectional view illustrating another method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図29】 本発明の別の半導体装置の製造方法を説明
する断面図。
FIG. 29 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing another semiconductor device of the present invention.

【図30】 本発明の別の半導体装置の製造方法を説明
する断面図。
FIG. 30 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing another semiconductor device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101、200、300、400、500、1101、
1201……Si基板 201、401、503……素子分離領域 202、402、501……pウエル領域 203、403、502……nウエル領域 102、204、404、504……高誘電体絶縁膜
(TiO) 205、405、302、505……リンドープSi 206、406、304、506……BドープSi 207、407、507……SiNキャップ 104、208、408、508、1104、1204
…ゲート側壁 209、211、409、412…SiN膜 105、210、410、509、1205…n+Si
堆積層 212、413、510…p+Si堆積層 107、213、415、511、1105…n+Si
拡散層 214、416、512…p+Si拡散層 106、215、417、513…SiO膜 216、304、418、515…pSiに対しSB
Hが低い金属 108、217、301、419、516…nSiに
対しSBHが低い金属 411…n+SiGe堆積層 414…p+SiGe堆積層 514…SiO層 1102、1202…ゲートSiO層 1103、1203…ゲート他結晶Si電極層 1106、1206…シリサイド層
101, 200, 300, 400, 500, 1101,
1201... Si substrate 201, 401, 503... Element isolation region 202, 402, 501... P-well region 203, 403, 502. TiO 2 ) 205, 405, 302, 505: phosphorus-doped Si 206, 406, 304, 506: B-doped Si 207, 407, 507: SiN cap 104, 208, 408, 508, 1104, 1204
... Gate sidewalls 209, 211, 409, 412 ... SiN film 105, 210, 410, 509, 1205 ... n + Si
Deposited layer 212,413,510 ... p + Si deposited layer 107,213,415,511,1105 ... n + Si
Diffusion layers 214,416,512 ... p + Si diffusion layer 106,215,417,513 ... SiO 2 film 216,304,418,515 ... p + Si to SB
H is low metal 108,217,301,419,516 ... n + Si SBH low metal 411 ... to n + SiGe deposition layer 414 ... p + SiGe deposition layer 514 ... the SiO 2 layer 1102 and 1202 ... gate SiO 2 layer 1103, 1203: gate and other crystal Si electrode layers 1106, 1206: silicide layer

───────────────────────────────────────────────────── 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 29/43 321F 21/336 29/62 G 29/78 301P 301X 301Q Fターム(参考) 4M104 AA01 BB01 BB06 BB07 BB17 BB19 BB22 BB27 BB30 BB37 CC05 DD03 DD04 DD26 DD37 DD43 DD46 DD66 EE03 EE09 EE16 EE17 FF13 FF14 FF18 GG09 GG10 GG14 HH16 5F040 DA10 DA11 DA13 DB03 DC01 DC10 EC01 EC04 EC07 EC08 EC09 EC12 EC13 ED03 ED04 EF03 EF09 EH01 EH02 EH07 EK05 FA02 FA05 FC02 FC06 FC21 FC22 5F048 AA00 AA01 AC03 BA01 BA10 BB04 BB06 BB07 BB08 BB09 BB10 BB11 BB12 BB14 BC01 BE03 BF06 BF07 BF16 BG14 DA25 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 27/092 H01L 27/08 321D 29/43 321F 21/336 29/62 G 29/78 301P 301X 301Q F Terms (reference) 4M104 AA01 BB01 BB06 BB07 BB17 BB19 BB22 BB27 BB30 BB37 CC05 DD03 DD04 DD26 DD37 DD43 DD46 DD66 EE03 EE09 EE16 EE17 FF13 FF14 FF18 GG09 GG10 GG14 HH16 5F040 EC10 EC03 EC03 EC03 EC03 EC03 EC04 EF03 EF09 EH01 EH02 EH07 EK05 FA02 FA05 FC02 FC06 FC21 FC22 5F048 AA00 AA01 AC03 BA01 BA10 BB04 BB06 BB07 BB08 BB09 BB10 BB11 BB12 BB14 BC01 BE03 BF06 BF07 BF16 BG14 DA25

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体基板と、 前記半導体基板上に形成されたゲート絶縁膜と、 前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極と、 前記ゲート絶縁膜下に形成されたチャネル領域と、 前記半導体中に互いに離間されて形成され、それらの間
に前記チャネル領域が位置するように設けられたソース
領域及びドレイン領域と、 前記ソース領域上に形成されたソース半導体層と、 前記ドレイン領域上に形成されたドレイン半導体層と、 前記ソース半導体層上に形成されたソース電極と、 前記ドレイン半導体層上に形成されたドレイン電極とを
具備し、 前記ソース半導体層及び前記ドレイン半導体層の前記ゲ
ート電極と対向する側面と、前記ソース半導体層及び前
記ドレイン半導体層と前記半導体基板との接する面との
なす角が鋭角をなし、前記ソース半導体層及び前記ドレ
イン半導体層の上部に形成された凹部に前記ソース電極
及び前記ドレイン電極が形成されていることを特徴とす
る半導体装置。
A semiconductor substrate; a gate insulating film formed on the semiconductor substrate; a gate electrode formed on the gate insulating film; a channel region formed below the gate insulating film; A source region and a drain region which are formed so as to be separated from each other and are provided so that the channel region is located therebetween; a source semiconductor layer formed on the source region; and a A drain electrode formed on the source semiconductor layer, a drain electrode formed on the drain semiconductor layer, and a gate electrode of the source semiconductor layer and the drain semiconductor layer. The angle formed between the opposing side surface and the surface where the source semiconductor layer and the drain semiconductor layer are in contact with the semiconductor substrate forms an acute angle, and Wherein a said source electrode and said drain electrode is formed on the upper part formed recesses of the scan semiconductor layer and the drain semiconductor layer.
【請求項2】前記半導体装置がnチャネルMIS電界効
果トランジスタ及びpチャネルMIS電界効果トランジ
スタで構成され、前記nチャネルMIS電界効果トラン
ジスタの前記ソース電極及び前記ドレイン電極が、前記
pチャネルMIS電界効果トランジスタの前記ソース電
極及び前記ドレイン電極と異なることを特徴とする請求
項1記載の半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein said semiconductor device comprises an n-channel MIS field-effect transistor and a p-channel MIS field-effect transistor, wherein said source electrode and said drain electrode of said n-channel MIS field-effect transistor are said p-channel MIS field-effect transistor. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein said semiconductor device is different from said source electrode and said drain electrode.
【請求項3】前記半導体装置がnチャネルMIS電界効
果トランジスタ及びpチャネルMIS電界効果トランジ
スタで構成され、前記nチャネルMIS電界効果トラン
ジスタの前記ゲート電極が、前記pチャネルMIS電界
効果トランジスタの前記ゲート電極と異なることを特徴
とする請求項1記載の半導体装置。
3. The semiconductor device includes an n-channel MIS field-effect transistor and a p-channel MIS field-effect transistor, wherein the gate electrode of the n-channel MIS field-effect transistor is the gate electrode of the p-channel MIS field-effect transistor. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is different from the semiconductor device.
【請求項4】前記なす角が10°以上、80°以下であ
ることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein said angle is not less than 10 ° and not more than 80 °.
【請求項5】前記ソース半導体層及び前記ドレイン半導
体層とそれぞれ前記ソース電極及びドレイン電極領域と
が接する面が異方性エッチングにより形成されたことを
特徴とする請求項1記載の半導体装置。
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein a surface where the source semiconductor layer and the drain semiconductor layer are in contact with the source electrode and the drain electrode region, respectively, is formed by anisotropic etching.
【請求項6】前記ソース半導体層及び前記ドレイン半導
体層とそれぞれ前記ソース電極及びドレイン電極領域と
が接する面が等方性エッチングにより形成されたことを
特徴とする請求項1記載の半導体装置。
6. The semiconductor device according to claim 1, wherein a surface where said source semiconductor layer and said drain semiconductor layer are in contact with said source electrode and said drain electrode region, respectively, is formed by isotropic etching.
【請求項7】半導体基板上に第1の絶縁膜を形成する工
程と、 前記第1の絶縁膜上に第1の半導体層を堆積する工程と
前記第1の絶縁膜及び前記第1の半導体層をパターニン
グする工程と、 前記半導体基板の主表面に第1及び第2の導電型の第2
の半導体層を形成する工程と、 前記第1の絶縁膜、前記第1の半導体層及び第2の半導
体層上に第2の絶縁膜を堆積する工程と、 前記第2の絶縁膜を前記第1の半導体層と前記第2の半
導体層の上面が現れるまで除去する工程と、 前記第1の半導体層及び前記第2の半導体層を少なくと
も前記第2の半導体層の一部が残るように除去する工程
と、 前記第2の半導体層上に金属或いはシリサイドを堆積す
る工程とを具備することを特徴とする半導体装置の製造
方法。
7. A step of forming a first insulating film on a semiconductor substrate, a step of depositing a first semiconductor layer on the first insulating film, and a step of forming the first insulating film and the first semiconductor Patterning a layer; and forming a second surface of first and second conductivity types on a main surface of the semiconductor substrate.
Forming a second insulating film on the first insulating film, the first semiconductor layer, and the second semiconductor layer; and forming the second insulating film on the first insulating film. Removing the first semiconductor layer and the second semiconductor layer until the upper surfaces thereof appear; removing the first semiconductor layer and the second semiconductor layer so that at least a part of the second semiconductor layer remains; And a step of depositing a metal or a silicide on the second semiconductor layer.
【請求項8】半導体基板上に第1の絶縁膜を形成する工
程と、 前記第1の絶縁膜上に第1の半導体層を堆積する工程
と、 前記第1の絶縁膜及び前記第1の半導体層をパターニン
グする工程と、 前記半導体基板の主表面に第1及び第2の導電型の第2
の半導体層を形成する工程と、 前記第2の半導体層上に前記第2の半導体層とは異なる
組成からなる第1及び第2の導電型の第3の半導体層を
形成する工程と、 前記第1の絶縁膜、前記第1の半導体層、前記第2の半
導体層及び前記第3の半導体層上に第2の絶縁膜を堆積
する工程と、 前記第2の絶縁膜を前記第1の半導体層及び前記第3の
半導体層の上面が現れるまで除去する工程と、 前記第1の半導体層及び前記第3の半導体層を前記第2
の半導体層の上面が現れるまで除去する工程と、 前記第2の半導体層の上面に金属或いはシリサイドを堆
積する工程とを具備することを特徴とする半導体装置の
製造方法。
8. A step of forming a first insulating film on a semiconductor substrate, a step of depositing a first semiconductor layer on the first insulating film, and a step of forming the first insulating film and the first insulating film. Patterning a semiconductor layer; and forming a second surface of first and second conductivity types on a main surface of the semiconductor substrate.
Forming a third semiconductor layer of a first and second conductivity type having a composition different from that of the second semiconductor layer on the second semiconductor layer; Depositing a second insulating film on a first insulating film, the first semiconductor layer, the second semiconductor layer, and the third semiconductor layer; Removing the semiconductor layer and the third semiconductor layer until the top surfaces thereof appear;
A method of removing a semiconductor layer until the upper surface of the second semiconductor layer appears, and a step of depositing a metal or a silicide on the upper surface of the second semiconductor layer.
【請求項9】半導体基板上に第1の絶縁膜を形成する工
程と、 前記第1の絶縁膜上に第1の半導体層を堆積する工程
と、 前記第1の絶縁膜及び前記第1の半導体層をパターニン
グする工程と、 前記半導体基板の主表面に第1及び第2の導電型の第2
の半導体層を形成する工程と、 前記第1の絶縁膜、前記第1の半導体層及び前記第2の
半導体層上に第2の絶縁膜を堆積する工程と、 前記第2の絶縁膜を前記第1の半導体層及び前記第2の
半導体層の上面が現れるまで除去する工程と、 前記第1の半導体層及び前記第2の半導体層を少なくと
も第2の半導体層の一部が残るように酸化する工程と、 前記第1の半導体層及び前記第2の半導体層の酸化され
た部分を除去する工程と、 前記第2の半導体層上に金属或いはシリサイドを堆積す
る工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
9. A step of forming a first insulating film on a semiconductor substrate, a step of depositing a first semiconductor layer on the first insulating film, and a step of forming the first insulating film and the first insulating film. Patterning a semiconductor layer; and forming a second surface of first and second conductivity types on a main surface of the semiconductor substrate.
Forming a second insulating film on the first insulating film, the first semiconductor layer, and the second semiconductor layer; and forming the second insulating film on the first insulating film. Removing the first semiconductor layer and the second semiconductor layer until the upper surfaces thereof appear; and oxidizing the first semiconductor layer and the second semiconductor layer so that at least a part of the second semiconductor layer remains. Performing a step of removing oxidized portions of the first semiconductor layer and the second semiconductor layer; and depositing a metal or a silicide on the second semiconductor layer. A method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項10】半導体基板上に第1の絶縁膜を形成する
工程と、 前記第1の絶縁膜上に第1の半導体層を堆積する工程
と、 前記第1の絶縁膜及び前記第1の半導体層をパターニン
グする工程と、 前記半導体基板の主表面に第1及び第2の導電型の第2
の半導体層を形成する工程と、 前記第2の半導体層上に前記第2の半導体層とは異なる
組成からなる第1及び第2の導電型の第3の半導体層を
形成する工程と、 前記第1の絶縁膜、前記第1の半導体層、前記第2の半
導体層及び前記第3の半導体層上に第2の絶縁膜を堆積
する工程と、 前記第2の絶縁膜を前記第1の半導体層及び前記第3の
半導体層の上面が現れるまで除去する工程と、 前記第1の半導体層及び前記第3の半導体層を酸化する
工程と、 前記第2の半導体層の上面が現れるまで前記第1の半導
体層及び前記第3の半導体層の酸化膜を除去する工程
と、 前記第2の半導体層上に金属或いはシリサイドを堆積す
る工程とを具備することを特徴とする半導体装置の製造
方法。
10. A step of forming a first insulating film on a semiconductor substrate, a step of depositing a first semiconductor layer on the first insulating film, and a step of forming the first insulating film and the first Patterning a semiconductor layer; and forming a second surface of first and second conductivity types on a main surface of the semiconductor substrate.
Forming a third semiconductor layer of a first and second conductivity type having a composition different from that of the second semiconductor layer on the second semiconductor layer; Depositing a second insulating film on a first insulating film, the first semiconductor layer, the second semiconductor layer, and the third semiconductor layer; Removing the semiconductor layer and the third semiconductor layer until the upper surface thereof appears, oxidizing the first semiconductor layer and the third semiconductor layer, and removing the upper surface of the second semiconductor layer until the upper surface of the second semiconductor layer appears A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of removing an oxide film of a first semiconductor layer and a third semiconductor layer; and a step of depositing a metal or a silicide on the second semiconductor layer. .
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