JP2001332730A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents

Semiconductor device and its manufacturing method

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JP2001332730A
JP2001332730A JP2000146993A JP2000146993A JP2001332730A JP 2001332730 A JP2001332730 A JP 2001332730A JP 2000146993 A JP2000146993 A JP 2000146993A JP 2000146993 A JP2000146993 A JP 2000146993A JP 2001332730 A JP2001332730 A JP 2001332730A
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JP
Japan
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region
silicon layer
gate electrode
semiconductor device
forming
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JP2000146993A
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Yoko Sato
陽子 佐藤
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Seiko Epson Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device and a method for manufacturing the device capable of assuring a transistor function even when a thin element forming region is salicided in the device using an SOI substrate, reducing in size of the device, flattening and saliciding the region in a same step and raising its manufacturing efficiency. SOLUTION: An island-like silicon layer formed in an insulating layer is formed as an element forming region 22, gate electrodes 26 are formed on a front surface of the region 22, a source region 28 is formed on one of the electrode 26, and the other is formed on a drain region 30. A polycrystal silicon layer 24 is formed on the region 28, and the region 30 and silicide layers 32 are respectively formed on front surface sides of the layer 24 and the electrodes 26.

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、支持基板上に絶縁
層を介して単結晶シリコン層を設けたSOI(Sili
con on Insulator)基板に、MOS構
造のトランジスタを形成する半導体装置及び半導体装置
の製造方法に関し、特に、シリコン層の表層部をサリサ
イド化した半導体装置及び半導体装置の製造方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an SOI (Silicon) in which a single crystal silicon layer is provided on a supporting substrate via an insulating layer.
The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing a semiconductor device in which a transistor having a MOS structure is formed on a con on insulator (substrate) substrate, and more particularly to a semiconductor device and a method of manufacturing a semiconductor device in which a surface portion of a silicon layer is salicided.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、半導体装置の高速化を行うに当た
っては、トランジスタの寄生容量が問題となる。半導体
装置のシリコン層の厚みが大きいと、形成したトランジ
スタの寄生容量が大きくなり、高速化の妨げとなる。こ
のため、シリコン層を薄くして寄生容量を小さくするこ
とが望まれるが、このような寄生容量を小さくするため
にSOI基板が注目されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in increasing the speed of a semiconductor device, the parasitic capacitance of a transistor becomes a problem. When the thickness of the silicon layer of the semiconductor device is large, the parasitic capacitance of the formed transistor becomes large, which hinders high speed operation. For this reason, it is desired to reduce the parasitic capacitance by reducing the thickness of the silicon layer. To reduce such parasitic capacitance, an SOI substrate is receiving attention.

【0003】前記SOI(Silicon on In
sulator)基板は、支持基板の表面側に絶縁層を
介して薄膜の単結晶シリコン層を形成した構造をしてい
る。前記SOI基板の単結晶シリコン層表面に選択酸化
(Local Oxidation of Silic
on)を行って、表面上に素子形成領域を形成する。そ
して、前記素子形成領域にMOS構造のトランジスタを
形成する技術が開発されている。
The SOI (Silicon on In)
The sullator substrate has a structure in which a thin single-crystal silicon layer is formed on the surface side of the support substrate via an insulating layer. Selective oxidation (Silicon Oxidation of Silicon) is applied to the surface of the single crystal silicon layer of the SOI substrate.
on) to form an element formation region on the surface. Techniques for forming a MOS transistor in the element formation region have been developed.

【0004】図5、図6、図7は、従来の半導体装置1
の製造工程を示した工程図である。また、図4は、従来
における半導体装置1を示す断面図である。素子形成領
域4を設けるSOI基板は、図5(a)に示したように
支持基板2の上に絶縁層3が形成され、当該絶縁層3の
上に薄型単結晶シリコン14を形成した三層構造からな
っている。そして、前記薄型単結晶シリコン14の素子
形成領域4作成箇所に窒化膜(Si34)15をCVD
(Chemical Vapor Depositio
n)などで成膜している。このような単結晶シリコン層
14の表面を全面に亘り酸化した後、窒化膜15を除去
する。図5(b)は、前記窒化膜15を除去後の素子形
成領域4の一つを示した断面図である。単結晶シリコン
層14の表層部は酸化されて絶縁層3となる。単結晶シ
リコン層14の前記窒化膜15を成膜した部分は、酸化
されずに単結晶シリコンのまま保持されて素子形成領域
4となる。
FIGS. 5, 6 and 7 show a conventional semiconductor device 1.
FIG. 3 is a process chart showing a manufacturing process of the present invention. FIG. 4 is a cross-sectional view showing the conventional semiconductor device 1. The SOI substrate provided with the element formation region 4 has a three-layer structure in which an insulating layer 3 is formed on a supporting substrate 2 and a thin single-crystal silicon 14 is formed on the insulating layer 3 as shown in FIG. It has a structure. Then, a nitride film (Si 3 N 4 ) 15 is formed on the thin single crystal silicon 14 at a location where the element formation region 4 is formed by CVD.
(Chemical Vapor Deposition
n) and the like. After the entire surface of the single crystal silicon layer 14 is oxidized, the nitride film 15 is removed. FIG. 5B is a cross-sectional view showing one of the element forming regions 4 after removing the nitride film 15. The surface portion of the single crystal silicon layer 14 is oxidized to become the insulating layer 3. The portion of the single-crystal silicon layer 14 where the nitride film 15 is formed is not oxidized and is kept as single-crystal silicon to form the element formation region 4.

【0005】このように形成した素子形成領域4に、M
OS構造のトランジスタを形成する。すなわち、図6
(a)に示したように、素子形成領域4の表面中央部に
ゲート絶縁膜6を介してゲート電極5を形成する。そし
て、図6(b)に示したように、全面に亘り、SiO2
などの絶縁膜16を堆積させる。それから、図7(a)
に示すように、異方性エッチングなどにより前記絶縁膜
16を除去するとともに、ゲート電極5の側方にサイド
ウォール10が形成される。このような素子形成領域
に、不純物イオンを注入して、図7(a)に示すよう
に、ソース領域11とドレイン領域12を形成して、こ
れらの間をチャネル領域7とする。このようにして、M
OS構造のトランジスタを形成する。
In the element formation region 4 thus formed, M
A transistor having an OS structure is formed. That is, FIG.
As shown in (a), a gate electrode 5 is formed at the center of the surface of the element forming region 4 with a gate insulating film 6 interposed therebetween. Then, as shown in FIG. 6 (b), over the entire surface, SiO 2
An insulating film 16 is deposited. Then, FIG. 7 (a)
As shown in FIG. 5, the insulating film 16 is removed by anisotropic etching or the like, and a sidewall 10 is formed on the side of the gate electrode 5. Impurity ions are implanted into such an element formation region to form a source region 11 and a drain region 12 as shown in FIG. Thus, M
A transistor having an OS structure is formed.

【0006】ところで、電圧を印加させるゲート電極5
の表面や、ソース領域11やドレイン領域12の表面に
直接配線電極を接続すると、接続するシリコン層の表面
の抵抗が大きいため、MOS構造のトランジスタの動作
電圧が高くなってしまう。このため、ソース領域11や
ドレイン領域12、ゲート電極5の表面の抵抗値を低下
させて、MOS構造のトランジスタの動作効率を高める
必要がある。このような技術として、図4に示したよう
に、ゲート電極5の表層部や、ソース領域11やドレイ
ン領域12の表層部にシリサイド層13を形成させる技
術が開発されている。
The gate electrode 5 to which a voltage is applied
When a wiring electrode is directly connected to the surface of the transistor or the surface of the source region 11 or the drain region 12, the operating voltage of the MOS transistor increases because the resistance of the surface of the silicon layer to be connected is large. For this reason, it is necessary to reduce the resistance values of the surfaces of the source region 11, the drain region 12, and the gate electrode 5 to increase the operation efficiency of the MOS transistor. As such a technique, as shown in FIG. 4, a technique of forming a silicide layer 13 on the surface layer of the gate electrode 5 and the surface layer of the source region 11 and the drain region 12 has been developed.

【0007】すなわち、図7(b)に示すように前記素
子形成領域4の全面に亘り、金属膜18を成膜して、熱
処理を行う。これにより、ゲート電極5、ソース領域1
1、ドレイン領域12の表面を合金化させて、図4に示
すように素子形成領域4の表面にシリサイド層13を形
成するのである。これにより、それぞれの表層部の抵抗
値を下げることができる。
That is, as shown in FIG. 7B, a metal film 18 is formed over the entire surface of the element formation region 4 and heat treatment is performed. Thereby, the gate electrode 5 and the source region 1
1. By alloying the surface of the drain region 12, a silicide layer 13 is formed on the surface of the element forming region 4 as shown in FIG. Thereby, the resistance value of each surface layer can be reduced.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来において
は以下のような問題があった。
However, there have been the following problems in the prior art.

【0009】上記したように、従来は素子形成領域に形
成したソース領域やドレイン領域、ゲート電極それぞれ
の表層部にシリサイド層を形成することで、当該表層部
の抵抗値を減少させている。しかし、素子形成領域の膜
厚は非常に薄いため、ソース領域やドレイン領域の全部
もしくは大部分がシリサイド層にて占められるおそれが
ある。このようにシリサイド層を形成すると、PN接合
が無くなるためトランジスタとしての作用を発揮させる
ことができなくなる問題がある。
As described above, conventionally, the resistance value of the surface layer is reduced by forming a silicide layer in the surface layer of each of the source region, the drain region, and the gate electrode formed in the element formation region. However, since the thickness of the element formation region is extremely small, the whole or most of the source region and the drain region may be occupied by the silicide layer. When the silicide layer is formed in this manner, there is a problem that the function as a transistor cannot be exhibited because the PN junction is eliminated.

【0010】また、半導体装置の多層化を図る場合があ
るが、上記したようにゲート電極の高さと、ソース領域
及びドレイン領域の高さが異なっている。このため、上
部に電極配線等を堆積させる際に、堆積の後で平坦化さ
せる必要があり処理に手間を有していた。また、ゲート
電極やソース領域、ドレイン領域に開口部を形成する際
に、高さの違いにより焦点ずれが生じ、均一な開口部を
形成することが困難であった。このため、製造工程が複
雑となり処理上面倒であった。
In some cases, the semiconductor device may be multi-layered. However, as described above, the height of the gate electrode is different from the height of the source region and the drain region. For this reason, when depositing the electrode wiring and the like on the upper part, it is necessary to flatten after the deposition, so that the process is troublesome. Further, when openings are formed in the gate electrode, the source region, and the drain region, defocus occurs due to a difference in height, and it is difficult to form a uniform opening. For this reason, the manufacturing process becomes complicated, and the top surface of the processing is complicated.

【0011】本発明の一の目的は、上記問題点を解決す
るためになされたもので、シリサイド層を形成しても、
ソース領域及びドレイン領域を確保することができ、表
面抵抗を減少させつつトランジスタの高速化を図ること
ができる半導体装置及び半導体装置の製造方法を提供す
ることにある。
An object of the present invention has been made to solve the above problems, and even if a silicide layer is formed,
It is an object of the present invention to provide a semiconductor device and a method for manufacturing a semiconductor device, which can secure a source region and a drain region and can increase the speed of a transistor while reducing surface resistance.

【0012】また、本発明のさらに他の目的は、MOS
構造のトランジスタの表面平坦化工程とシリサイド層形
成工程を連続工程にて行うことができ、MOS構造のト
ランジスタの製造効率を上昇させることのできる半導体
装置及び半導体装置の製造方法を提供することにある。
Still another object of the present invention is to provide a MOS
It is an object of the present invention to provide a semiconductor device and a method for manufacturing a semiconductor device, in which a surface flattening step and a silicide layer forming step of a transistor having a structure can be performed in a continuous step, and the manufacturing efficiency of a transistor having a MOS structure can be increased. .

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る半導体装置は、支持基板上に絶縁層を
介して設けた単結晶シリコン層が、分離領域によって複
数の素子形成領域に区画され、前記素子形成領域に絶縁
膜を介して設けたゲート電極と、このゲート電極の一側
にソース領域、他側にドレイン領域とを備えた半導体装
置であって、前記ソース領域と前記ドレイン領域との上
に設けたシリコン層と、このシリコン層の表層部に形成
したシリサイドと、を有する構成とした。このようにす
ることで、ソース領域、ドレイン領域の厚みをトランジ
スタ動作に必要な厚みだけ確保しつつ、表面上に設けた
シリサイド層により抵抗値を減少させることができる。
形成したMOS構造のトランジスタの高速化を図ること
ができるとともに、MOS構造のトランジスタの動作効
率を高めることができる。
In order to achieve the above object, a semiconductor device according to the present invention is characterized in that a single crystal silicon layer provided on a supporting substrate via an insulating layer has a plurality of element forming regions formed by isolation regions. A gate electrode provided in the element formation region with an insulating film interposed therebetween, a source region on one side of the gate electrode, and a drain region on the other side, the semiconductor device comprising: The structure includes a silicon layer provided on the drain region and a silicide formed on a surface portion of the silicon layer. By doing so, the resistance value can be reduced by the silicide layer provided on the surface while securing the thickness of the source region and the drain region by the thickness necessary for the transistor operation.
The speed of the formed MOS transistor can be increased, and the operation efficiency of the MOS transistor can be increased.

【0014】上記構成において、前記シリコン層は、前
記ゲート電極と同一の高さに形成してあり、ゲート電極
の表層部にシリサイドが形成されている構成とすること
ができる。このようにしたため、シリコン層上に配線等
を堆積させる場合にも、ひずみが生じるおそれがなく、
またトランジスタの積層化にも好ましく用いることがで
きる。また、ゲート電極やソース領域、ドレイン領域に
開口部などを設ける場合にも、それぞれにおいて焦点が
同一となるため、均等に形成することができる。このよ
うに、高品質な半導体装置を形成することができる。
In the above structure, the silicon layer may be formed at the same height as the gate electrode, and silicide may be formed on a surface layer of the gate electrode. Because of this, even when wiring or the like is deposited on the silicon layer, there is no possibility of distortion,
Further, it can be preferably used for stacking transistors. Further, even when an opening or the like is provided in the gate electrode, the source region, or the drain region, the focal point is the same in each case, so that the gate electrode, the source region, and the drain region can be formed uniformly. Thus, a high-quality semiconductor device can be formed.

【0015】上記構成において、前記シリサイドは自己
整合的に形成した構成とすることができる。このような
技術は、サリサイド技術(SALICIDE;Self
−Aligned Silicideの略)と呼ばれ
る。このようなシリサイドは、シリコン層の表面に金属
膜を堆積させて熱処理を行うことにより形成することが
できる。このように、シリサイドを自己整合的に形成す
ることで、マスクを堆積させる工程が不要となり、処理
工程を容易とすることができる。
In the above structure, the silicide may be formed in a self-aligned manner. Such technology is known as Salicide technology (SALIDE; Self)
-Aligned Silicide). Such a silicide can be formed by depositing a metal film on the surface of the silicon layer and performing a heat treatment. As described above, by forming silicide in a self-aligned manner, a step of depositing a mask becomes unnecessary, and the processing step can be simplified.

【0016】また、上記目的を達成するために、本発明
に係る半導体装置の製造方法においては、支持基板上に
絶縁層を介して設けた単結晶シリコン層に分離領域を形
成し、前記単結晶シリコン層を複数の素子形成領域に区
画する工程と、前記素子形成領域に絶縁膜を介してゲー
ト電極を形成する工程と、前記ゲート電極の側部にサイ
ドウォールを形成する工程と、表面を覆ってシリコン層
を形成したのち、シリコン層を平坦化して前記分離領域
を露出させるとともに、ソース領域とドレイン領域とに
対応した部分に前記シリコン層を残存させる工程と、表
面を覆って金属層を形成したのち、前記残存させたシリ
コン層の表層部に金属シリサイドを形成する工程と、を
有する構成とした。このようにすることで、素子形成領
域に形成したトランジスタ機能を確保しつつ、表面抵抗
を下げることができるため、トランジスタを効率的に動
作させることができる。また、このような半導体装置の
製造方法を適用する基板としては、SOI型の基板が好
ましいが、薄型の素子形成領域にトランジスタを形成す
る場合にも、適用することができる。
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of: forming an isolation region in a single crystal silicon layer provided on a support substrate via an insulating layer; A step of dividing the silicon layer into a plurality of element formation regions, a step of forming a gate electrode in the element formation region via an insulating film, a step of forming a sidewall on a side portion of the gate electrode, and a step of covering a surface. Forming a silicon layer, flattening the silicon layer to expose the isolation region, and leaving the silicon layer in a portion corresponding to a source region and a drain region, and forming a metal layer over the surface. Forming a metal silicide on the surface layer of the remaining silicon layer. By doing so, the surface resistance can be reduced while the function of the transistor formed in the element formation region is ensured, so that the transistor can be operated efficiently. Further, as a substrate to which such a method for manufacturing a semiconductor device is applied, an SOI substrate is preferable, but the present invention can also be applied to a case where a transistor is formed in a thin element formation region.

【0017】上記構成において、前記シリコン層の平坦
化は、前記分離領域とともに前記ゲート電極を露出さ
せ、前記ゲート電極の表層部に前記シリコン層とともに
金属シリサイドを形成する構成とすることができる。こ
のようにすることで、平坦化工程とサリサイド化工程と
を連続的に行うことができ、製造効率を上昇させること
ができる。また、シリコン層の平坦化を行う手法として
は、化学的方法による研磨技術であるCMP(Chem
ical Mechanical polishin
g)や、活性化プラズマにより多結晶シリコン層の除去
を行うRIE(Reacting Ion Etchi
ng)が好ましい。
In the above structure, the silicon layer may be planarized by exposing the gate electrode together with the isolation region and forming a metal silicide together with the silicon layer on a surface layer of the gate electrode. By doing so, the flattening step and the salicidation step can be continuously performed, and the manufacturing efficiency can be increased. As a method of flattening the silicon layer, CMP (Chem), which is a polishing technique by a chemical method, is used.
Ical Mechanical polish
g) or RIE (Reacting Ion Etchi) for removing the polycrystalline silicon layer by activating plasma.
ng) is preferred.

【0018】また、上記構成においては、前記ソース領
域とドレイン領域は、前記シリコン層の平坦化後に、不
純物イオンを注入して形成する構成とすることができ
る。
In the above structure, the source region and the drain region may be formed by implanting impurity ions after flattening the silicon layer.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】本発明の実施形態における半導体
装置及び半導体装置の製造方法について図面を用いて詳
細に説明する。本実施形態においては、分離領域である
絶縁膜によって区画された素子形成領域にNMOS構造
のトランジスタを形成するとともに、形成したNMOS
構造のトランジスタの表面側にシリサイド層を設ける場
合について説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A semiconductor device and a method of manufacturing the semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the present embodiment, a transistor having an NMOS structure is formed in an element formation region partitioned by an insulating film which is an isolation region, and the formed NMOS transistor is formed.
A case where a silicide layer is provided on the surface side of a transistor having a structure will be described.

【0020】図1は、本実施形態における半導体装置2
0の断面図である。前記半導体装置20は、シリコンか
らなる支持基板60の上に酸化膜(SiO2)からなる
絶縁層50を介して単結晶シリコン層が設けてなり、前
記絶縁層50が分離領域となって単結晶シリコン層を複
数の素子形成領域22に区画している。図1において
は、前記複数の素子形成領域22のうちの一つに、NM
OS構造のトランジスタを形成した半導体装置20につ
いて示している。すなわち、前記素子形成領域22は、
表面中央部上にゲート絶縁膜40を介して設けたゲート
電極26を備えている。そして、前記素子形成領域22
は、前記ゲート電極26の一側にソース領域28、他側
にドレイン領域30とを備えており、当該ソース領域2
8と当該ドレイン領域30との間をチャネル領域29と
している。本実施形態においては、ソース領域28やド
レイン領域30をN型の拡散層にて形成するとともに、
チャネル領域29をP型の拡散層にて形成して、NMO
S構造のトランジスタとしている。
FIG. 1 shows a semiconductor device 2 according to this embodiment.
0 is a sectional view. The semiconductor device 20 has a single crystal silicon layer provided on a supporting substrate 60 made of silicon via an insulating layer 50 made of an oxide film (SiO 2 ), and the insulating layer 50 serves as an isolation region. The silicon layer is divided into a plurality of element formation regions 22. In FIG. 1, one of the plurality of element forming regions 22 has NM
1 shows a semiconductor device 20 in which a transistor having an OS structure is formed. That is, the element formation region 22
A gate electrode 26 is provided on the center of the surface with a gate insulating film 40 interposed therebetween. Then, the element forming region 22
Comprises a source region 28 on one side of the gate electrode 26 and a drain region 30 on the other side.
The region between the drain region 8 and the drain region 30 is a channel region 29. In the present embodiment, the source region 28 and the drain region 30 are formed by N-type diffusion layers,
The channel region 29 is formed by a P-type diffusion layer,
The transistor has an S structure.

【0021】本実施形態においては、ソース領域28と
ドレイン領域30との上に多結晶シリコン層24を設け
ている。そして、前記多結晶シリコン層24の表層部に
は、シリサイド層32を形成している。このようにした
ため、素子形成領域22が非常に薄い場合でもソース領
域28とドレイン領域30の厚みをトランジスタ動作に
必要な厚みだけ確保しつつ、表層部の抵抗値を減少させ
ることができる。
In this embodiment, the polycrystalline silicon layer 24 is provided on the source region 28 and the drain region 30. Further, a silicide layer 32 is formed on the surface layer of the polycrystalline silicon layer 24. Thus, even when the element forming region 22 is very thin, the resistance of the surface layer portion can be reduced while securing the thickness of the source region 28 and the drain region 30 by the thickness necessary for the transistor operation.

【0022】また、前記多結晶シリコン層24は、前記
ゲート電極26と同一の高さに形成してあるとともに、
前記ゲート電極26の表層部にシリサイド層32が形成
されている。このため、多結晶シリコン層24上に配線
等を堆積させる場合にも、ひずみが生じるおそれがな
く、またトランジスタの積層化にも好ましく用いること
ができる。また、ゲート電極やソース領域、ドレイン領
域に開口部などを設ける場合にも、それぞれにおいて高
さが同じであるから焦点が同一となり、均等に形成する
ことができる。
The polycrystalline silicon layer 24 is formed at the same height as the gate electrode 26.
A silicide layer 32 is formed on the surface of the gate electrode 26. For this reason, even when wiring and the like are deposited on the polycrystalline silicon layer 24, there is no possibility that distortion occurs, and the present invention can be preferably used for stacking transistors. Further, also in the case where an opening or the like is provided in the gate electrode, the source region, or the drain region, since the height is the same in each case, the focal point is the same, and the gate electrode and the source region and the drain region can be formed uniformly.

【0023】このように形成した半導体装置20の作用
は以下のようになる。ゲート電極26、ソース領域2
8、ドレイン領域30のそれぞれの表層部には、図示し
ない配線電極が接続されている。そして、ゲート電極2
6に動作電圧が印加される。上記したように、ソース領
域28、ドレイン領域30上にポリシリコンを設けたこ
とで、素子形成領域22が非常に薄い場合でもサリサイ
ド化することができる。このようにサリサイド化するこ
とによって抵抗値が小さいNMOSのトランジスタを動
作させることができる。上記のように抵抗値が小さいN
MOSのトランジスタを動作することができるため、高
速動作や低電圧動作をさせることができる。
The operation of the semiconductor device 20 thus formed is as follows. Gate electrode 26, source region 2
8, a wiring electrode (not shown) is connected to each surface layer of the drain region 30. And the gate electrode 2
The operating voltage is applied to 6. As described above, by providing polysilicon on the source region 28 and the drain region 30, salicide can be achieved even when the element formation region 22 is extremely thin. Such salicidation makes it possible to operate an NMOS transistor having a small resistance value. As described above, N having a small resistance value
Since the MOS transistor can operate, high-speed operation and low-voltage operation can be performed.

【0024】本実施形態の半導体装置20の製造方法に
ついて説明する。本実施形態においては、SOI構造の
単結晶シリコン層にて素子形成領域22を形成して、当
該素子形成領域22に、NMOS構造のトランジスタを
形成し、表層部にシリサイド層32を設ける場合につい
て説明する。なお、素子形成領域22の形成工程と、ゲ
ート電極26の形成工程については、図5及び図6に示
したのと同様であり、説明を省略する。
A method for manufacturing the semiconductor device 20 according to the present embodiment will be described. In the present embodiment, a case will be described in which the element formation region 22 is formed using a single crystal silicon layer having an SOI structure, a transistor having an NMOS structure is formed in the element formation region 22, and a silicide layer 32 is provided in a surface layer portion. I do. The steps of forming the element formation region 22 and the step of forming the gate electrode 26 are the same as those shown in FIGS.

【0025】図2及び図3は、本実施形態における半導
体装置20の製造方法を示す工程図である。まず、図2
(a)に示したように、素子形成領域22は、周囲を当
該素子形成領域22より膜厚の大きい絶縁層(Si
2)50にて囲まれている。本実施形態においては、
前記素子形成領域22はP型の単結晶シリコンにて形成
している。前記素子形成領域22の表面中央部上には、
ゲート酸化膜40を介してポリシリコンにて形成したゲ
ート電極26が設けられている。図2に示したように、
ゲート電極26の高さよりも分離領域である絶縁層50
の方が高く形成されている。前記ゲート電極26は周囲
を絶縁膜41に覆われている。前記絶縁膜41は、素子
形成領域22の全面に亘りSiO2を堆積させ、当該S
iO2をゲート電極26の周囲を除いて異方性エッチン
グにより除去することで形成する。このように形成した
絶縁膜41によりゲート電極26が周囲と短絡すること
を防止している。
FIGS. 2 and 3 are process diagrams showing a method for manufacturing the semiconductor device 20 according to the present embodiment. First, FIG.
As shown in (a), the element forming region 22 has an insulating layer (Si
O 2 ). In the present embodiment,
The element forming region 22 is formed of P-type single crystal silicon. On the center of the surface of the element forming region 22,
A gate electrode 26 made of polysilicon is provided via a gate oxide film 40. As shown in FIG.
Insulating layer 50 which is an isolation region more than the height of gate electrode 26
Are formed higher. The periphery of the gate electrode 26 is covered with an insulating film 41. The insulating film 41 is formed by depositing SiO 2 over the entire surface of the element forming region 22,
It is formed by removing iO 2 by anisotropic etching except for the periphery of the gate electrode 26. The insulating film 41 thus formed prevents the gate electrode 26 from short-circuiting with the surroundings.

【0026】このようにゲート電極26を形成した前記
素子形成領域22表面に、図2(b)に示したように多
結晶シリコン層24を全面に亘り堆積させる。このよう
に形成した多結晶シリコン層24を、図2(b)の点線
で示した高さまで均一に除去して平坦化させる。この平
坦化作業は、化学機械研磨方法であるCMP(Chem
ical Mechanical polishin
g)や、活性化プラズマにより多結晶シリコン層の除去
を行うRIE(Reacting Ion Etchi
ng)が好ましい。本実施形態においては、ゲート電極
26表面が露出される高さまで平坦化を行う。従って、
前記分離領域である絶縁層50を露出させるとともに、
ソース領域28とドレイン領域30とに対応した部分に
前記多結晶シリコン層24を残存させることができる。
また、ゲート電極26側面に設けた絶縁膜41をサイド
ウォール42とすることができる。上記したように、絶
縁膜41でゲート電極26外表面を覆わせていたため、
当該絶縁膜41が平坦化されたサイドウォール42表面
も所定の厚みを有しており、ゲート電極26と多結晶シ
リコン層24との分離ができている。これにより、ゲー
ト電極26が多結晶シリコン層24と短絡することを防
止することができる。
As shown in FIG. 2B, a polycrystalline silicon layer 24 is deposited over the entire surface of the element forming region 22 on which the gate electrode 26 is formed. The polycrystalline silicon layer 24 formed as described above is evenly removed to the height indicated by the dotted line in FIG. This flattening operation is performed by CMP (Chem), which is a chemical mechanical polishing method.
Ical Mechanical polish
g) or RIE (Reacting Ion Etchi) for removing the polycrystalline silicon layer by activating plasma.
ng) is preferred. In the present embodiment, planarization is performed to a height at which the surface of the gate electrode 26 is exposed. Therefore,
While exposing the insulating layer 50 which is the isolation region,
The polycrystalline silicon layer 24 can be left in portions corresponding to the source region 28 and the drain region 30.
Further, the insulating film 41 provided on the side surface of the gate electrode 26 can be used as the sidewall 42. As described above, since the outer surface of the gate electrode 26 is covered with the insulating film 41,
The surface of the sidewall 42 where the insulating film 41 is flattened also has a predetermined thickness, and the gate electrode 26 and the polycrystalline silicon layer 24 can be separated. This can prevent the gate electrode 26 from short-circuiting with the polycrystalline silicon layer 24.

【0027】そして、図3(a)に示すように、ゲート
電極26両側の素子形成領域22にそれぞれN型不純物
イオン(例えば、リン(P)や砒素(As)など)を注
入して、ソース領域28とドレイン領域30とをN型領
域に改質させる。上記したように、素子形成領域22は
P型のシリコン層で形成しているため、前記ソース領域
28と前記ドレイン領域30との間のチャネル領域29
は、P型領域に保持される。これにより、素子形成領域
22内にNMOS構造のトランジスタを形成させること
ができる。このような素子形成領域22に、ソース領域
28、ドレイン領域30を形成することで、寄生容量を
小さくすることができ、形成したトランジスタの高速化
を図ることができる。
Then, as shown in FIG. 3A, N-type impurity ions (for example, phosphorus (P), arsenic (As), etc.) are implanted into the element forming regions 22 on both sides of the gate electrode 26, respectively. The region 28 and the drain region 30 are modified into an N-type region. As described above, since the element formation region 22 is formed of the P-type silicon layer, the channel region 29 between the source region 28 and the drain region 30 is formed.
Is held in the P-type region. Thus, a transistor having an NMOS structure can be formed in the element formation region 22. By forming the source region 28 and the drain region 30 in such an element formation region 22, the parasitic capacitance can be reduced, and the speed of the formed transistor can be increased.

【0028】それから、図3(b)に示すように、多結
晶シリコン層24とゲート電極26との上方から全面に
亘りサリサイド(SALICIDE;Self−Ali
gned Silicideの略)化を行う。サリサイ
ド化とは、シリコン層の表面にシリサイド層を形成させ
る技術のことである。すなわち、多結晶シリコン層24
とゲート電極26との表面にチタンなどの金属膜70を
堆積させて、熱処理を行うことで多結晶シリコン層24
やゲート電極26の表層部にシリサイド層32を形成さ
せる。このようにすることで、シリサイド層を形成する
際にマスクを堆積させる工程が不要となり、処理の効率
化を図ることができる。上記のように、シリサイド層3
2はソース領域28やドレイン領域30上に堆積した多
結晶シリコン層24の表層部に形成している。このた
め、素子形成領域22に形成したソース領域28やドレ
イン領域30の厚みは確保でき、シリサイド層32の形
成により素子形成領域22に形成したトランジスタ機能
が保持させるとともに、表面抵抗を下げることができ
る。このため、形成したNMOS構造のトランジスタを
効率的に動作させることができる。なお、金属膜70の
形成材料としては、チタンの他、コバルトやタングステ
ンを用いてもよい。
Then, as shown in FIG. 3 (b), salicide (SALIDE; Self-Ali) is formed over the entire surface of the polycrystalline silicon layer 24 and the gate electrode 26.
gned Silicide). Salicidation is a technique for forming a silicide layer on the surface of a silicon layer. That is, the polycrystalline silicon layer 24
A metal film 70 of titanium or the like is deposited on the surface of the
The silicide layer 32 is formed on the surface of the gate electrode 26. By doing so, the step of depositing a mask when forming the silicide layer is not required, and the processing efficiency can be improved. As described above, the silicide layer 3
2 is formed in the surface layer of the polycrystalline silicon layer 24 deposited on the source region 28 and the drain region 30. For this reason, the thickness of the source region 28 and the drain region 30 formed in the element formation region 22 can be ensured, and the transistor function formed in the element formation region 22 can be maintained by forming the silicide layer 32, and the surface resistance can be reduced. . Therefore, the formed NMOS transistor can be operated efficiently. As a material for forming the metal film 70, cobalt or tungsten may be used in addition to titanium.

【0029】なお、本実施形態においては、P型のシリ
コン層を用いてNMOS構造のトランジスタを作成する
場合について説明したが、これに限らず、N型のシリコ
ン層を用いてPMOS構造のトランジスタを作成する場
合、またCMOS構造のトランジスタを用いる場合にも
使用することができる。
In this embodiment, the case where a transistor having an NMOS structure is formed using a P-type silicon layer has been described. However, the present invention is not limited to this, and a transistor having a PMOS structure can be formed using an N-type silicon layer. It can also be used in the case of manufacturing, and in the case of using a transistor having a CMOS structure.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、薄型の素子形成領域にMOS構造のトランジスタを
形成してトランジスタの高速化を図ることができるとと
もに、素子形成領域の表面側にシリサイド層を有して、
MOS構造のトランジスタの動作効率を高めることがで
きる。
As described above, according to the present invention, a MOS transistor can be formed in a thin element formation region to increase the speed of the transistor, and a silicide layer can be formed on the surface side of the element formation region. Having
The operation efficiency of the MOS transistor can be improved.

【0031】また、本発明においては、シリサイド層を
形成する際にマスクを必要とせず、自己整合的にシリサ
イド層を形成することができる。
Further, in the present invention, a mask is not required when forming the silicide layer, and the silicide layer can be formed in a self-aligned manner.

【0032】また、本発明においては、素子形成領域に
形成したトランジスタ機能を確保しつつ、表面抵抗を下
げることができるため、トランジスタを効率的に動作さ
せることができる。
Further, in the present invention, since the surface resistance can be reduced while ensuring the function of the transistor formed in the element formation region, the transistor can be operated efficiently.

【0033】また、本発明においては、MOS構造のト
ランジスタの表面平坦化工程とシリサイド層形成工程を
連続工程にて行うことができ、MOS構造のトランジス
タの製造効率を上昇させることができる。
Further, in the present invention, the step of flattening the surface of the MOS-structured transistor and the step of forming the silicide layer can be performed in a continuous step, and the efficiency of manufacturing the MOS-structured transistor can be increased.

【0034】[0034]

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

【図1】本発明の実施形態における半導体装置の断面図
である。
FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施形態における半導体装置の製造方
法を示す工程図である。
FIG. 2 is a process chart illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施形態における半導体装置の製造方
法を示す工程図である。
FIG. 3 is a process chart illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【図4】従来における半導体装置を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a conventional semiconductor device.

【図5】従来における半導体装置の製造方法を示す工程
図である。
FIG. 5 is a process chart showing a conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【図6】従来における半導体装置の製造方法を示す工程
図である。
FIG. 6 is a process chart showing a conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【図7】従来における半導体装置の製造方法を示す工程
図である。
FIG. 7 is a process chart showing a conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1………半導体装置 2………支持基板 3………絶縁層 4………素子形成領域 5………ゲート電極 6………ゲート絶縁膜 7………チャネル領域 10………サイドウォール 11………ソース領域 12………ドレイン領域 13………シリサイド層 14………単結晶シリコン層 15………窒化膜 16………絶縁膜 18………金属膜 20………半導体装置 22………素子形成領域 24………多結晶シリコン層 26………ゲート電極 28………ソース領域 29………チャネル領域 30………ドレイン領域 32………シリサイド層 40………ゲート絶縁膜 41………絶縁膜 42………サイドウォール 50………絶縁層 60………支持基板 70………金属膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor device 2 ... Support substrate 3 ... Insulating layer 4 ... Element formation region 5 ... Gate electrode 6 ... Gate insulating film 7 ... Channel region 10 ... Side wall 11 source region 12 drain region 13 silicide layer 14 single crystal silicon layer 15 nitride film 16 insulating film 18 metal film 20 semiconductor device 22 ... element formation region 24 ... polycrystalline silicon layer 26 ... gate electrode 28 ... source region 29 ... channel region 30 ... drain region 32 ... silicide layer 40 ... gate Insulating film 41 Insulating film 42 Sidewall 50 Insulating layer 60 Supporting substrate 70 Metal film

フロントページの続き Fターム(参考) 4M104 AA09 BB20 BB25 BB28 CC01 CC05 DD02 DD84 FF14 FF26 GG09 GG10 GG14 HH16 5F110 AA03 AA16 AA18 CC02 DD05 DD13 EE05 EE09 EE14 EE32 FF02 GG02 GG12 HJ01 HJ13 HK05 HK09 HK14 HK21 HK25 HK39 HK40 NN62 NN66 QQ11 QQ19 Continued on the front page F term (reference) 4M104 AA09 BB20 BB25 BB28 CC01 CC05 DD02 DD84 FF14 FF26 GG09 GG10 GG14 HH16 5F110 AA03 AA16 AA18 CC02 DD05 DD13 EE05 EE09 EE14 EE32 FF02 GG02 GG12 HJ01 HK12 HK12 HK12 HK12 HK12 QQ19

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 支持基板上に絶縁層を介して設けた単結
晶シリコン層が、分離領域によって複数の素子形成領域
に区画され、前記素子形成領域に絶縁膜を介して設けた
ゲート電極と、このゲート電極の一側にソース領域、他
側にドレイン領域とを備えた半導体装置であって、 前記ソース領域と前記ドレイン領域との上に設けたシリ
コン層と、 このシリコン層の表層部に形成したシリサイドと、 を有することを特徴とした半導体装置。
A single-crystal silicon layer provided on a supporting substrate with an insulating layer interposed therebetween is divided into a plurality of element forming regions by an isolation region, and a gate electrode provided in the element forming region with an insulating film interposed therebetween; A semiconductor device comprising a source region on one side of the gate electrode and a drain region on the other side, comprising: a silicon layer provided on the source region and the drain region; A semiconductor device comprising: a silicide;
【請求項2】 前記シリコン層は、前記ゲート電極と同
一の高さに形成してあり、ゲート電極の表層部にシリサ
イドが形成されていることを特徴とする請求項1に記載
の半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein said silicon layer is formed at the same height as said gate electrode, and silicide is formed on a surface portion of said gate electrode.
【請求項3】 前記シリサイドは自己整合的に形成した
ことを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装
置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein said silicide is formed in a self-aligned manner.
【請求項4】 支持基板上に絶縁層を介して設けた単結
晶シリコン層に分離領域を形成し、前記単結晶シリコン
層を複数の素子形成領域に区画する工程と、 前記素子形成領域に絶縁膜を介してゲート電極を形成す
る工程と、 前記ゲート電極の側部にサイドウォールを形成する工程
と、 表面を覆ってシリコン層を形成したのち、シリコン層を
平坦化して前記分離領域を露出させるとともに、ソース
領域とドレイン領域とに対応した部分に前記シリコン層
を残存させる工程と、表面を覆って金属層を形成したの
ち、前記残存させたシリコン層の表層部に金属シリサイ
ドを形成する工程と、 を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. A step of forming an isolation region in a single crystal silicon layer provided on a supporting substrate with an insulating layer interposed therebetween, and dividing the single crystal silicon layer into a plurality of element formation regions; Forming a gate electrode through a film, forming a sidewall on the side of the gate electrode, forming a silicon layer covering the surface, flattening the silicon layer to expose the isolation region Together with the step of leaving the silicon layer in a portion corresponding to the source region and the drain region, and after forming a metal layer covering the surface, a step of forming a metal silicide on the surface portion of the remaining silicon layer A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項5】 前記シリコン層の平坦化は、前記分離領
域とともに前記ゲート電極を露出させ、 前記ゲート電極の表層部に前記シリコン層とともに金属
シリサイドを形成することを特徴とする請求項4に記載
の半導体装置の製造方法。
5. The flattening of the silicon layer includes exposing the gate electrode together with the isolation region, and forming a metal silicide together with the silicon layer in a surface layer of the gate electrode. Of manufacturing a semiconductor device.
【請求項6】 前記ソース領域とドレイン領域は、前記
シリコン層の平坦化後に、不純物イオンを注入して形成
することを特徴とする請求項4または5に記載の半導体
装置の製造方法。
6. The method according to claim 4, wherein the source region and the drain region are formed by implanting impurity ions after flattening the silicon layer.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7247910B2 (en) 2002-02-18 2007-07-24 Nec Corporation MOSFET formed on a silicon-on-insulator substrate having a SOI layer and method of manufacturing

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