JP2003188114A - 半導体素子の製造方法 - Google Patents
半導体素子の製造方法Info
- Publication number
- JP2003188114A JP2003188114A JP2001384956A JP2001384956A JP2003188114A JP 2003188114 A JP2003188114 A JP 2003188114A JP 2001384956 A JP2001384956 A JP 2001384956A JP 2001384956 A JP2001384956 A JP 2001384956A JP 2003188114 A JP2003188114 A JP 2003188114A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicide
- manufacturing
- semiconductor device
- forming
- contact hole
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/76—Making of isolation regions between components
- H01L21/762—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers
- H01L21/7624—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology
- H01L21/76264—SOI together with lateral isolation, e.g. using local oxidation of silicon, or dielectric or polycristalline material refilled trench or air gap isolation regions, e.g. completely isolated semiconductor islands
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/76—Making of isolation regions between components
- H01L21/762—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers
- H01L21/7624—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76801—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing
- H01L21/76802—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing by forming openings in dielectrics
- H01L21/76816—Aspects relating to the layout of the pattern or to the size of vias or trenches
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 薄膜SOI構造を有する半導体素子におけ
るシリサイド上へのコンタクトホール形成方法におい
て,シリサイド上に生じる欠損の発生を防ぎ,コンタク
トホールエッチング時のBOX層突き抜け不良を低減す
る。 【解決手段】 半導体素子におけるシリサイド上への
コンタクトホール形成方法において,BOX層上に形成
された薄膜SOI上に,シリサイドを形成するためのア
ニール温度を550℃以下で行う工程と,シリサイド上
に層間酸化膜を400℃以上550℃以下で被着する工
程と,コンタクトホール形成のためのマスクとなる,ポ
リシリコン膜を400℃以上550℃以下で被着しパタ
ーン加工する工程と,ポリシリコンをマスクに,コンタ
クトホール形成のためのドライエッチングを行う工程
と,その後,低抵抗のシリサイドを形成するための高温
アニールを行う工程と,を含むことを特徴とする。
るシリサイド上へのコンタクトホール形成方法におい
て,シリサイド上に生じる欠損の発生を防ぎ,コンタク
トホールエッチング時のBOX層突き抜け不良を低減す
る。 【解決手段】 半導体素子におけるシリサイド上への
コンタクトホール形成方法において,BOX層上に形成
された薄膜SOI上に,シリサイドを形成するためのア
ニール温度を550℃以下で行う工程と,シリサイド上
に層間酸化膜を400℃以上550℃以下で被着する工
程と,コンタクトホール形成のためのマスクとなる,ポ
リシリコン膜を400℃以上550℃以下で被着しパタ
ーン加工する工程と,ポリシリコンをマスクに,コンタ
クトホール形成のためのドライエッチングを行う工程
と,その後,低抵抗のシリサイドを形成するための高温
アニールを行う工程と,を含むことを特徴とする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体素子の製造方
法にかかり,特に薄膜SOI構造を有し,微細コンタク
トホールの形成が必要な,半導体素子の製造方法に関す
る。
法にかかり,特に薄膜SOI構造を有し,微細コンタク
トホールの形成が必要な,半導体素子の製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年のシステムLSIやロジックLSI
を中心とした半導体デバイスの高性能化に伴い,従来の
バルクSi基板に代わり,SOI(Silicon o
n Insulator)基板上に電界効果トランジス
タ(Field Effect Transistor:
FET)を形成する技術が用いられている。この手法
は,埋め込み酸化層(SiO2)上の薄膜シリコンにF
ETを形成する方法であり,従来のバルク基板に比較し
て接合容量を低減できるため,動作速度を高速化でき,
又素子分離を容易に出来るメリットを有している。中で
も,薄膜SOI層上に形成した完全空乏型FETは寄生
容量が小さくS係数(Sub−threshold S
wing)がバルクに比べて小さいため低消費電力デバ
イスとして注目されている。更にチャネル空乏層幅がS
OI層の膜厚で決まるため,短チャネル効果抑制などに
有効である。
を中心とした半導体デバイスの高性能化に伴い,従来の
バルクSi基板に代わり,SOI(Silicon o
n Insulator)基板上に電界効果トランジス
タ(Field Effect Transistor:
FET)を形成する技術が用いられている。この手法
は,埋め込み酸化層(SiO2)上の薄膜シリコンにF
ETを形成する方法であり,従来のバルク基板に比較し
て接合容量を低減できるため,動作速度を高速化でき,
又素子分離を容易に出来るメリットを有している。中で
も,薄膜SOI層上に形成した完全空乏型FETは寄生
容量が小さくS係数(Sub−threshold S
wing)がバルクに比べて小さいため低消費電力デバ
イスとして注目されている。更にチャネル空乏層幅がS
OI層の膜厚で決まるため,短チャネル効果抑制などに
有効である。
【0003】これらのメリットを有するSOIデバイス
の完全空乏動作を実現するためには,デバイスの微細化
に伴ってSOI層を薄膜化する必要がある。例えば,電
子情報通信学会論文誌C−II vol.J81−C−II
No.3 pp.313−319(1988)に示されて
いるように,ゲート長が0.35μm,0.25μm,
0.18μmとスケーリングされるに従い,SOI層の
膜厚は約60nm,50nm,40nmと薄膜化されて
きている。ゲート長0.1μm世代では一層薄膜化が進
み,20nm以下のSOI層の膜厚が必要とされてい
る。
の完全空乏動作を実現するためには,デバイスの微細化
に伴ってSOI層を薄膜化する必要がある。例えば,電
子情報通信学会論文誌C−II vol.J81−C−II
No.3 pp.313−319(1988)に示されて
いるように,ゲート長が0.35μm,0.25μm,
0.18μmとスケーリングされるに従い,SOI層の
膜厚は約60nm,50nm,40nmと薄膜化されて
きている。ゲート長0.1μm世代では一層薄膜化が進
み,20nm以下のSOI層の膜厚が必要とされてい
る。
【0004】SOI層が薄膜化された場合,ソース/ド
レイン拡散層の寄生抵抗が上昇し,電流駆動能力の低下
が著しくなる。これを回避するため,通常,TiSix
やCoSix等のシリサイドをソース及びドレイン拡散
層上に形成することにより低抵抗化が図られている。C
oSixシリサイドを例にとると,Co2Si,CoS
i,CoSi2の3つの反応形態で,最も抵抗の低いC
oSi2層を選択的にSOI基板上に形成するために
は,Coを薄膜SOI基板上に堆積させ,第1アニール
(550℃,30秒)と第2アニール(700℃,60
秒)の熱反応プロセス(Rapid Thermal A
nnealing:RTA)によりCoSi2シリサイ
ドが安定的に形成可能である事がIEEE Elect
ron Device Letters,Vol.15,
No9(1944)363にて報告されている。
レイン拡散層の寄生抵抗が上昇し,電流駆動能力の低下
が著しくなる。これを回避するため,通常,TiSix
やCoSix等のシリサイドをソース及びドレイン拡散
層上に形成することにより低抵抗化が図られている。C
oSixシリサイドを例にとると,Co2Si,CoS
i,CoSi2の3つの反応形態で,最も抵抗の低いC
oSi2層を選択的にSOI基板上に形成するために
は,Coを薄膜SOI基板上に堆積させ,第1アニール
(550℃,30秒)と第2アニール(700℃,60
秒)の熱反応プロセス(Rapid Thermal A
nnealing:RTA)によりCoSi2シリサイ
ドが安定的に形成可能である事がIEEE Elect
ron Device Letters,Vol.15,
No9(1944)363にて報告されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで,従来方法に
よるSOI構造を有する半導体素子の製造方法において
デバイスの微細化が進み,SOI層が薄膜化すると,反
応により消費されるSi量そのものが少なくなる為,シ
リサイド層形成時のウェハー面内組成制御が非常に困難
となってくる。更にSOI層はシリサイド層形成前まで
のさまざまなプロセスを経て次第に膜減りするため,組
成制御は益々困難となり,シリサイド層形成のための熱
処理時に欠損に至る場合が発生する。
よるSOI構造を有する半導体素子の製造方法において
デバイスの微細化が進み,SOI層が薄膜化すると,反
応により消費されるSi量そのものが少なくなる為,シ
リサイド層形成時のウェハー面内組成制御が非常に困難
となってくる。更にSOI層はシリサイド層形成前まで
のさまざまなプロセスを経て次第に膜減りするため,組
成制御は益々困難となり,シリサイド層形成のための熱
処理時に欠損に至る場合が発生する。
【0006】更にSOI基板には,面内に局所的にSO
I層の膜厚が薄くなっている個所(local thi
nning)が存在する為,この個所でボイド(欠損な
ど)に至る率は極めて高い。その後のコンタクトホール
形成プロセスにおいて,欠損部へコンタクトホールが開
口された場合には,ホール底で欠損を介してBOX層
(Buried Oxide Layer)の突き抜けを
引き起こし,歩留まり(以下BOX歩留まりと呼ぶ)を
著しく低下させる結果となる。
I層の膜厚が薄くなっている個所(local thi
nning)が存在する為,この個所でボイド(欠損な
ど)に至る率は極めて高い。その後のコンタクトホール
形成プロセスにおいて,欠損部へコンタクトホールが開
口された場合には,ホール底で欠損を介してBOX層
(Buried Oxide Layer)の突き抜けを
引き起こし,歩留まり(以下BOX歩留まりと呼ぶ)を
著しく低下させる結果となる。
【0007】本発明は,従来のSOI構造を有する半導
体素子の製造方法が有する上記問題点に鑑みてなされた
ものであり,本発明の目的は,薄膜SOI構造を有する
半導体素子において,コンタクトホール開口時のホール
底のシリサイド層の欠損を減少させることの可能な,新
規かつ改良された半導体素子の製造方法を提供すること
である。
体素子の製造方法が有する上記問題点に鑑みてなされた
ものであり,本発明の目的は,薄膜SOI構造を有する
半導体素子において,コンタクトホール開口時のホール
底のシリサイド層の欠損を減少させることの可能な,新
規かつ改良された半導体素子の製造方法を提供すること
である。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め,本発明の第1の観点によれば,半導体素子の製造方
法において:SOI基板のシリコン層上に,Coシリサ
イドまたは,Tiシリサイドを形成するための第1のア
ニール温度を550℃以下にて行う第1工程と;前記シ
リサイド層上に層間酸化膜を400℃以上550℃以下
で被着する第2工程と;前記層間酸化膜上に,コンタク
トホール形成用マスクとなるポリシリコン膜を400℃
以上550℃以下で被着し,所望のパターンに加工する
第3工程と;前記ポリシリコン膜をマスクとして,前記
層間酸化膜にエッチングを行いコンタクトホール形成を
行う第4工程と;前記コンタクトホール形成後,低抵抗
のシリサイドを形成するための第2のアニールを行う第
5工程と;を含むことを特徴とする半導体素子の製造方
法が提供される。
め,本発明の第1の観点によれば,半導体素子の製造方
法において:SOI基板のシリコン層上に,Coシリサ
イドまたは,Tiシリサイドを形成するための第1のア
ニール温度を550℃以下にて行う第1工程と;前記シ
リサイド層上に層間酸化膜を400℃以上550℃以下
で被着する第2工程と;前記層間酸化膜上に,コンタク
トホール形成用マスクとなるポリシリコン膜を400℃
以上550℃以下で被着し,所望のパターンに加工する
第3工程と;前記ポリシリコン膜をマスクとして,前記
層間酸化膜にエッチングを行いコンタクトホール形成を
行う第4工程と;前記コンタクトホール形成後,低抵抗
のシリサイドを形成するための第2のアニールを行う第
5工程と;を含むことを特徴とする半導体素子の製造方
法が提供される。
【0009】上記に説明したように,薄膜SOI構造を
有する半導体素子のコンタクトホールエッチング前の製
造工程を,すべて550℃以下の温度で行うことによ
り,シリサイド層の欠損を防ぎ,BOX突き抜け不良を
低減することが出来る。
有する半導体素子のコンタクトホールエッチング前の製
造工程を,すべて550℃以下の温度で行うことによ
り,シリサイド層の欠損を防ぎ,BOX突き抜け不良を
低減することが出来る。
【0010】ここで,第1のアニール温度は,シリサイ
ドがCoシリサイドの場合,450℃以上550℃以下
であり,シリサイドがTiシリサイドの場合,450℃
以上550℃以下であることが好ましい。
ドがCoシリサイドの場合,450℃以上550℃以下
であり,シリサイドがTiシリサイドの場合,450℃
以上550℃以下であることが好ましい。
【0011】こうして,第1のアニールをシリサイド形
成のための下限,450℃以上で行い,上限,550℃
以下で行うことにより,シリサイド層を,欠損の発生す
ることなく形成することができる。
成のための下限,450℃以上で行い,上限,550℃
以下で行うことにより,シリサイド層を,欠損の発生す
ることなく形成することができる。
【0012】また,第2のアニールは,コンタクトホー
ル形成後に行い,シリサイドがCoシリサイドの場合,
約800℃であり,シリサイドがTiシリサイドの場
合,約650℃と約800℃の2段階であることが好ま
しい。
ル形成後に行い,シリサイドがCoシリサイドの場合,
約800℃であり,シリサイドがTiシリサイドの場
合,約650℃と約800℃の2段階であることが好ま
しい。
【0013】こうして,コンタクトホール形成後に,第
2のアニールを行うことにより,コンタクトホールエッ
チング工程前に,シリサイド層の欠損を発生することな
く,低抵抗のシリサイド層を形成することが出来る。
2のアニールを行うことにより,コンタクトホールエッ
チング工程前に,シリサイド層の欠損を発生することな
く,低抵抗のシリサイド層を形成することが出来る。
【0014】さらに,コンタクトホール形成用マスク
は,第1のポリシリコン膜被着後,フォトリソグラフィ
とドライエッチングによりパターン加工し,更に第2の
ポリシリコン膜被着後,ドライエッチングにてサイドウ
ォ−ルスペーサを形成することにより得られることが好
ましい。
は,第1のポリシリコン膜被着後,フォトリソグラフィ
とドライエッチングによりパターン加工し,更に第2の
ポリシリコン膜被着後,ドライエッチングにてサイドウ
ォ−ルスペーサを形成することにより得られることが好
ましい。
【0015】これにより,KrFステッパの解像限界を
越えた0.1μm以下の微細なホールパターンの安定し
た形成が可能となる。
越えた0.1μm以下の微細なホールパターンの安定し
た形成が可能となる。
【0016】また,コンタクトホールのエッチングは,
処理ガス流量と圧力とパワーをそれぞれ,C4F8/O
2/Ar=20/10/500sccm,40mTor
r,1600W,或いはCHF3/CO=30/17
0,35mTorr,1600Wの条件で,ドライエッ
チングすることが好ましい。
処理ガス流量と圧力とパワーをそれぞれ,C4F8/O
2/Ar=20/10/500sccm,40mTor
r,1600W,或いはCHF3/CO=30/17
0,35mTorr,1600Wの条件で,ドライエッ
チングすることが好ましい。
【0017】上記条件でドライエッチングすることによ
り,550℃以下の低温で堆積したアモルファス状態の
シリコン膜(通常ポリシリコン膜の堆積温度は約620
℃)においても,コンタクトホールをエッチングするの
に十分な耐性を持つマスクとして,使用することができ
る。
り,550℃以下の低温で堆積したアモルファス状態の
シリコン膜(通常ポリシリコン膜の堆積温度は約620
℃)においても,コンタクトホールをエッチングするの
に十分な耐性を持つマスクとして,使用することができ
る。
【0018】さらに,課題を解決するため,本発明の第
2の観点によれば,半導体素子の製造方法において:S
OI構造を有する基板のシリコン層に備えたソースまた
はドレイン上に,シリサイドを形成する第1工程と;前
記シリサイド及び前記シリコン層上に層間酸化膜を形成
する第2工程と;前記層間酸化膜上にマスクとなるシリ
コン膜を形成する第3工程と;前記シリコン膜をマスク
として,前記層間酸化膜にコンタクトホールを形成する
第4工程と;を含んでおり,前記第1〜前記第4工程
は,前記シリコン層にボイドが形成される温度以下で処
理されることを特徴とする半導体素子の製造方法が提供
される。
2の観点によれば,半導体素子の製造方法において:S
OI構造を有する基板のシリコン層に備えたソースまた
はドレイン上に,シリサイドを形成する第1工程と;前
記シリサイド及び前記シリコン層上に層間酸化膜を形成
する第2工程と;前記層間酸化膜上にマスクとなるシリ
コン膜を形成する第3工程と;前記シリコン膜をマスク
として,前記層間酸化膜にコンタクトホールを形成する
第4工程と;を含んでおり,前記第1〜前記第4工程
は,前記シリコン層にボイドが形成される温度以下で処
理されることを特徴とする半導体素子の製造方法が提供
される。
【0019】ここで,シリコン膜のマスクは,第1のシ
リコン膜を被着後,フォトリソグラフィとドライエッチ
ングによりパターン加工し,更に第2のシリコン膜を被
着後,ドライエッチングにてサイドウォ−ルスペーサを
形成することにより得られることが好ましい。
リコン膜を被着後,フォトリソグラフィとドライエッチ
ングによりパターン加工し,更に第2のシリコン膜を被
着後,ドライエッチングにてサイドウォ−ルスペーサを
形成することにより得られることが好ましい。
【0020】また,コンタクトホールの形成は,シリコ
ン膜がマスクとして充分な耐性を保持できる条件の,処
理ガス流量と圧力とパワーにて,ドライエッチングする
ことが好ましい。
ン膜がマスクとして充分な耐性を保持できる条件の,処
理ガス流量と圧力とパワーにて,ドライエッチングする
ことが好ましい。
【0021】
【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照しながら,
本発明の半導体素子の製造方法における好適な実施の形
態について詳細に説明する。なお,本明細書及び図面に
おいて,実質的に同一の機能構成を有する構成要素につ
いては,同一の符号を付することにより重複説明を省略
する。
本発明の半導体素子の製造方法における好適な実施の形
態について詳細に説明する。なお,本明細書及び図面に
おいて,実質的に同一の機能構成を有する構成要素につ
いては,同一の符号を付することにより重複説明を省略
する。
【0022】図1は,本実施形態の実施例によるSOI
構造を有する半導体素子の製造方法を工程順に示したも
のである。先ず,図1(a)に示したように支持シリコ
ン基板10,BOX層20上に形成されたSOI層30
上に,ある最適な膜厚のCo40とキャップTiN50
をスパッタ堆積した後,450℃以上550℃以下,例
えば,550℃で,30secの第1アニール処理によ
り,CoSiシリサイド層45を形成する。ここで45
0℃はシリサイド層形成のための下限温度であり,55
0℃はシリサイド層に欠損を発生しないための上限温度
である。次にウェットエッチングにより,未反応Co/
キャップTiNを除去した後(図1(b)),層間酸化
膜60を,400℃以上550℃以下,例えば440℃
のプラズマSiO2膜で形成する(図1(c))。これ
は,一般的に用いられている700℃のLP−TEOS
SiO2膜の形成温度よりも低温度であり,この40
0℃は,酸化膜を形成するために必要な下限温度であ
り,550℃はシリサイド層の欠損を発生しないための
上限温度である。
構造を有する半導体素子の製造方法を工程順に示したも
のである。先ず,図1(a)に示したように支持シリコ
ン基板10,BOX層20上に形成されたSOI層30
上に,ある最適な膜厚のCo40とキャップTiN50
をスパッタ堆積した後,450℃以上550℃以下,例
えば,550℃で,30secの第1アニール処理によ
り,CoSiシリサイド層45を形成する。ここで45
0℃はシリサイド層形成のための下限温度であり,55
0℃はシリサイド層に欠損を発生しないための上限温度
である。次にウェットエッチングにより,未反応Co/
キャップTiNを除去した後(図1(b)),層間酸化
膜60を,400℃以上550℃以下,例えば440℃
のプラズマSiO2膜で形成する(図1(c))。これ
は,一般的に用いられている700℃のLP−TEOS
SiO2膜の形成温度よりも低温度であり,この40
0℃は,酸化膜を形成するために必要な下限温度であ
り,550℃はシリサイド層の欠損を発生しないための
上限温度である。
【0023】次に層間酸化膜60上に,コンタクトホー
ル形成のための微細なマスクパターンの形成方法につい
て述べる。システムLSIの高集積化に伴ってコンタク
トホールのサイズは益々微細化が進んでおり,ゲート長
0.1μm世代では,一層微細化が進み,現在量産ライ
ンで用いられているKrFステッパの解像限界を遙かに
越えた0.1μm以下のホールサイズが要求されてく
る。これを実現するため,フォトリソグラフィで解像可
能なサイズのホールパターンをレジスト上に開口した
後,SAC(Self Align Contact)エ
ッチングでホールを開口する手法や,テーパエッチング
を行ってホール底のサイズを0.1μm以下に迄縮小す
る手法,或いは種種のマスクシュリンクプロセスを導入
すること等が量産レベルで検討されている。この中で多
結晶Si(ポリシリコン:Poly−Si)を用いたマ
スクシュリンクプロセスでは,0.1μm以下の微細ホ
ールが安定に開口可能である。
ル形成のための微細なマスクパターンの形成方法につい
て述べる。システムLSIの高集積化に伴ってコンタク
トホールのサイズは益々微細化が進んでおり,ゲート長
0.1μm世代では,一層微細化が進み,現在量産ライ
ンで用いられているKrFステッパの解像限界を遙かに
越えた0.1μm以下のホールサイズが要求されてく
る。これを実現するため,フォトリソグラフィで解像可
能なサイズのホールパターンをレジスト上に開口した
後,SAC(Self Align Contact)エ
ッチングでホールを開口する手法や,テーパエッチング
を行ってホール底のサイズを0.1μm以下に迄縮小す
る手法,或いは種種のマスクシュリンクプロセスを導入
すること等が量産レベルで検討されている。この中で多
結晶Si(ポリシリコン:Poly−Si)を用いたマ
スクシュリンクプロセスでは,0.1μm以下の微細ホ
ールが安定に開口可能である。
【0024】図2にSOI層上に形成したシリサイド層
上への微細ホールの開口に関して,上記Poly−Si
マスクシュリンクプロセスを応用した場合のプロセスフ
ローを概略的に示す。先ず,CoSiシリサイド層45
上に,層間酸化膜60を堆積した後,マスクとなる第1
ポリシリコン膜70を被着し,通常のKrFフォトリソ
グラフィとドライエッチングにより,0.2μm程度の
ホールパターン75を形成したのが図2(a)である。
その上全面に第2ポリシリコン膜80を堆積させる(図
2(b))。その後,全面異方性エッチングによりポリ
シリコンサイドウォールスペーサ85を形成する。(図
2(c))。このようにして形成されたポリシリコンマ
スクのホールサイズは図2(a)で開口したフォトリソ
グラフィで解像できるホールサイズ(〜0.2μm)よ
り微細な0.1μm以下のパターンが形成されることに
なる。
上への微細ホールの開口に関して,上記Poly−Si
マスクシュリンクプロセスを応用した場合のプロセスフ
ローを概略的に示す。先ず,CoSiシリサイド層45
上に,層間酸化膜60を堆積した後,マスクとなる第1
ポリシリコン膜70を被着し,通常のKrFフォトリソ
グラフィとドライエッチングにより,0.2μm程度の
ホールパターン75を形成したのが図2(a)である。
その上全面に第2ポリシリコン膜80を堆積させる(図
2(b))。その後,全面異方性エッチングによりポリ
シリコンサイドウォールスペーサ85を形成する。(図
2(c))。このようにして形成されたポリシリコンマ
スクのホールサイズは図2(a)で開口したフォトリソ
グラフィで解像できるホールサイズ(〜0.2μm)よ
り微細な0.1μm以下のパターンが形成されることに
なる。
【0025】ただしこの時,第1ポリシリコン膜70,
第2ポリシリコン膜80の堆積温度は,共に,通常用い
られているポリシリコン膜の堆積温度620℃より低温
の400℃以上550℃以下,例えば540℃にて行
い,ポリシリコン膜の膜質を確保しつつ,シリサイド層
上の欠損発生を防ぐ。
第2ポリシリコン膜80の堆積温度は,共に,通常用い
られているポリシリコン膜の堆積温度620℃より低温
の400℃以上550℃以下,例えば540℃にて行
い,ポリシリコン膜の膜質を確保しつつ,シリサイド層
上の欠損発生を防ぐ。
【0026】次に,この上記ポリシリコンマスクを用い
てシリサイド層へのコンタクトホール90の開口を行う
(図2(d))。ところで,前記のような通常のポリシ
リコンマスクの堆積温度620℃より低温度領域で堆積
したポリシリコンは,アモルファス状態になっており,
通常のドライエッチング条件では,マスクとしての耐性
が不十分である。そこで,エッチング条件を,例えばダ
イポールリングマグネトロンRIE装置を用いて,処理
ガス流量と圧力とパワーの条件をそれぞれ,C 4F8/
O2/Ar=20/10/500sccm,40mTo
rr,1600W,或いは,CHF3/CO=30/1
70,35mTorr,1600W,にて行うことによ
り,1μm深さのホールを加工するのに十分なドライエ
ッチング耐性がある事が確認されている。
てシリサイド層へのコンタクトホール90の開口を行う
(図2(d))。ところで,前記のような通常のポリシ
リコンマスクの堆積温度620℃より低温度領域で堆積
したポリシリコンは,アモルファス状態になっており,
通常のドライエッチング条件では,マスクとしての耐性
が不十分である。そこで,エッチング条件を,例えばダ
イポールリングマグネトロンRIE装置を用いて,処理
ガス流量と圧力とパワーの条件をそれぞれ,C 4F8/
O2/Ar=20/10/500sccm,40mTo
rr,1600W,或いは,CHF3/CO=30/1
70,35mTorr,1600W,にて行うことによ
り,1μm深さのホールを加工するのに十分なドライエ
ッチング耐性がある事が確認されている。
【0027】また,図1(b)にて第1アニール温度5
50℃で形成したCoSiシリサイド層45は比抵抗が
高く,デバイスへ応用する上では実用的でない。そこで
一般には比抵抗を低下させる目的で,CoSi層形成
後,さらに第2アニール工程,800℃のRTA処理を
行い,低抵抗のCoSi2化を行う。しかしここでは,
第2アニール工程は,コンタクトホール開口後に行う。
何故なら,CoSiシリサイド層形成直後に行うと,C
oSi2化に伴ってSiを消費し,局所的なシリサイド
層の欠損が発生してしまうからである。
50℃で形成したCoSiシリサイド層45は比抵抗が
高く,デバイスへ応用する上では実用的でない。そこで
一般には比抵抗を低下させる目的で,CoSi層形成
後,さらに第2アニール工程,800℃のRTA処理を
行い,低抵抗のCoSi2化を行う。しかしここでは,
第2アニール工程は,コンタクトホール開口後に行う。
何故なら,CoSiシリサイド層形成直後に行うと,C
oSi2化に伴ってSiを消費し,局所的なシリサイド
層の欠損が発生してしまうからである。
【0028】コンタクトホールの開口後に,第2アニー
ル工程,800℃のRTA処理を行い,CoSiシリサ
イド層45のCoSi2シリサイド化48を行う事によ
り(図2(e)),CoSi2層上に発生する欠損に直
接コンタクトホールが開口されるのを避ける事が可能と
なる為,Coシリサイド下のBOX層突き抜けを防ぐ事
ができる。
ル工程,800℃のRTA処理を行い,CoSiシリサ
イド層45のCoSi2シリサイド化48を行う事によ
り(図2(e)),CoSi2層上に発生する欠損に直
接コンタクトホールが開口されるのを避ける事が可能と
なる為,Coシリサイド下のBOX層突き抜けを防ぐ事
ができる。
【0029】図3は,本発明の実施形態を用いて製造し
た,薄膜SOI構造を有する半導体素子のBOX歩留ま
りを種々のSOI膜厚に対して示した実験結果である。
この図からもわかるように,SOI膜厚が20μmと薄
膜になった場合においても,従来方法では殆ど0%であ
ったBOX歩留まりを100%にする事が出来る。
た,薄膜SOI構造を有する半導体素子のBOX歩留ま
りを種々のSOI膜厚に対して示した実験結果である。
この図からもわかるように,SOI膜厚が20μmと薄
膜になった場合においても,従来方法では殆ど0%であ
ったBOX歩留まりを100%にする事が出来る。
【0030】以上,添付図面を参照しながら本発明にか
かる半導体素子の製造方法の好適な実施形態について説
明したが,本発明はかかる例に限定されない。当業者で
あれば,特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇
内において各種の変更例または修正例に想到し得ること
は明らかであり,それらについても当然に本発明の技術
的範囲に属するものと了解される。
かる半導体素子の製造方法の好適な実施形態について説
明したが,本発明はかかる例に限定されない。当業者で
あれば,特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇
内において各種の変更例または修正例に想到し得ること
は明らかであり,それらについても当然に本発明の技術
的範囲に属するものと了解される。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように,本発明によれば,
薄膜SOI構造を有する半導体素子の製造方法におい
て,コンタクトホール形成前の製造工程をすべて550
℃以下の温度で行うことにより,シリサイド層のボイド
発生を防ぎ,コンタクトホール形成時のBOX不良を低
減することができる。
薄膜SOI構造を有する半導体素子の製造方法におい
て,コンタクトホール形成前の製造工程をすべて550
℃以下の温度で行うことにより,シリサイド層のボイド
発生を防ぎ,コンタクトホール形成時のBOX不良を低
減することができる。
【図1】本発明の実施形態にかかる,半導体素子の製造
方法を示す工程断面図であり,(a)はSOI層上にC
o及びTINを被着した後の工程断面図,(b)は第1
アニールにより,CoSiシリサイド層を形成し,未反
応CoとTINを除去した後の工程断面図,(c)は層
間酸化膜を被着した後の工程断面図である。
方法を示す工程断面図であり,(a)はSOI層上にC
o及びTINを被着した後の工程断面図,(b)は第1
アニールにより,CoSiシリサイド層を形成し,未反
応CoとTINを除去した後の工程断面図,(c)は層
間酸化膜を被着した後の工程断面図である。
【図2】本発明の実施形態にかかる,半導体素子の製造
方法を示す工程断面図であり,(a)は層間酸化膜上に
第1ポリシリコン膜を被着し,パターン形成した後の工
程断面図,(b)は第2ポリシリコン膜を被着した後の
工程断面図,(c)は異方性エッチングにより,ポリシ
リコンサイドウォールスペーサを形成した後の工程断面
図,(d)はポリシリコンをマスクとしてコンタクトホ
ールをエッチングした後の工程断面図であり,(e)は
第2アニールにより,CoSiシリサイド層をCoSi
2シリサイド層化した後の工程断面図である。
方法を示す工程断面図であり,(a)は層間酸化膜上に
第1ポリシリコン膜を被着し,パターン形成した後の工
程断面図,(b)は第2ポリシリコン膜を被着した後の
工程断面図,(c)は異方性エッチングにより,ポリシ
リコンサイドウォールスペーサを形成した後の工程断面
図,(d)はポリシリコンをマスクとしてコンタクトホ
ールをエッチングした後の工程断面図であり,(e)は
第2アニールにより,CoSiシリサイド層をCoSi
2シリサイド層化した後の工程断面図である。
【図3】本発明を用いて製造した半導体素子の,種々の
SOI膜厚に対するBOX歩留まりを示した図である。
SOI膜厚に対するBOX歩留まりを示した図である。
10 支持シリコン基板
20 BOX層
30 SOI層
40 Co
45 CoSiシリサイド層
48 CoSi2シリサイド層
50 キャップTIN
60 層間酸化膜
70 第1ポリシリコン膜
75 ホールパターン
80 第2ポリシリコン膜
85 ポリシリコンサイドウォールスペーサ
90 コンタクトホール
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考)
H01L 29/786
Fターム(参考) 4M104 AA09 BB20 BB25 DD02 DD04
DD07 DD08 DD16 DD79 DD80
DD84 HH04 HH14
5F033 GG03 KK01 KK25 KK27 QQ15
QQ16 QQ27 QQ31 QQ37 QQ70
QQ73 QQ82 RR04 SS13 WW03
WW05 WW07 XX03 XX31
5F110 AA06 HK05 HK33 HK40 NN23
QQ11
Claims (11)
- 【請求項1】 半導体素子の製造方法において:SOI
構造を有する基板のシリコン層上に,シリサイドを形成
するための第1のアニール温度を550℃以下にて行う
第1工程と;前記シリサイド上に層間酸化膜を400℃
以上550℃以下で被着する第2工程と;前記層間酸化
膜上に,コンタクトホール形成用マスクとなるポリシリ
コン膜を400℃以上550℃以下で被着し,所望のパ
ターンに加工する第3工程と;前記ポリシリコン膜をマ
スクとして,前記層間酸化膜にエッチングを行いコンタ
クトホール形成を行う第4工程と;前記コンタクトホー
ル形成後,低抵抗のシリサイドを形成するための第2の
アニールを行う第5工程と;を含むことを特徴とする半
導体素子の製造方法。 - 【請求項2】 前記第1工程において,前記シリサイド
がCoシリサイドであり,前記第1のアニール温度が,
450℃以上550℃以下であることを特徴とする請求
項1に記載の半導体素子の製造方法。 - 【請求項3】 前記第5工程において,前記シリサイド
がCoシリサイドの場合,前記第2のアニール温度が,
約800℃であることを特徴とする請求項2に記載の半
導体素子の製造方法。 - 【請求項4】 前記第1工程において,前記シリサイド
がTiシリサイドであり,前記第1のアニール温度が,
450℃以上550℃以下であることを特徴とする請求
項1に記載の半導体素子の製造方法。 - 【請求項5】 前記第5工程において,前記シリサイド
がTiシリサイドの場合,前記第2のアニール温度が,
約650℃と約800℃の2段階であることを特徴とす
る請求項4に記載の半導体素子の製造方法。 - 【請求項6】 前記第3工程において,前記コンタクト
ホール形成用マスクは,第1のポリシリコン膜を被着
後,フォトリソグラフィとドライエッチングによりパタ
ーン加工し,更に第2のポリシリコン膜を被着後,ドラ
イエッチングによりサイドウォ−ルスペーサを形成する
ことにより得られることを特徴とする請求項1,2,
3,4または5のいずれかに記載の半導体素子の製造方
法。 - 【請求項7】 前記第4工程において,前記エッチング
は,処理ガス流量と圧力とパワーの条件をそれぞれ,C
4F8/O2/Ar=20/10/500sccm,4
0mTorr,1600Wのドライエッチングにて行う
ことを特徴とする請求項1,2,3,4,5または6の
いずれかに記載の半導体素子の製造方法。 - 【請求項8】 前記第4工程において,前記エッチング
は,処理ガス流量と圧力とパワーの条件をそれぞれ,C
HF3/CO=30/170,35mTorr,160
0Wのドライエッチングにて行うことを特徴とする請求
項1,2,3,4,5または6のいずれかに記載の半導
体素子の製造方法。 - 【請求項9】 半導体素子の製造方法において:SOI
構造を有する基板のシリコン層に備えたソースまたはド
レイン上に,シリサイドを形成する第1工程と;前記シ
リサイド及び前記シリコン層上に層間酸化膜を形成する
第2工程と;前記層間酸化膜上にマスクとなるシリコン
膜を形成する第3工程と;前記シリコン膜をマスクとし
て,前記層間酸化膜にコンタクトホールを形成する第4
工程と;を含んでおり,前記第1〜前記第4工程は,前
記シリコン層にボイドが形成される温度以下で処理され
ることを特徴とする半導体素子の製造方法。 - 【請求項10】 前記第3工程において,前記シリコン
膜のマスクは,第1のシリコン膜を被着後,フォトリソ
グラフィとドライエッチングによりパターン加工し,更
に第2のシリコン膜を被着後,ドライエッチングにより
サイドウォ−ルスペーサを形成することにより得られる
ことを特徴とする請求項9に記載の半導体素子の製造方
法。 - 【請求項11】 前記第4工程において,前記コンタク
トホールの形成は,前記シリコン膜がマスクとして充分
な耐性を保持できる条件の,処理ガス流量と圧力とパワ
ーにて,ドライエッチングすることを特徴とする請求項
9または10のいずれかに記載の半導体素子の製造方
法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001384956A JP2003188114A (ja) | 2001-12-18 | 2001-12-18 | 半導体素子の製造方法 |
US10/320,507 US6624010B2 (en) | 2001-12-18 | 2002-12-17 | Method of manufacturing semiconductor device having thin film SOI structure |
US10/625,544 US7029957B2 (en) | 2001-12-18 | 2003-07-24 | Method of manufacturing semiconductor device having thin film SOI structure |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001384956A JP2003188114A (ja) | 2001-12-18 | 2001-12-18 | 半導体素子の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003188114A true JP2003188114A (ja) | 2003-07-04 |
Family
ID=19187778
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001384956A Pending JP2003188114A (ja) | 2001-12-18 | 2001-12-18 | 半導体素子の製造方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US6624010B2 (ja) |
JP (1) | JP2003188114A (ja) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003188114A (ja) * | 2001-12-18 | 2003-07-04 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体素子の製造方法 |
JP3539946B2 (ja) * | 2002-03-28 | 2004-07-07 | 沖電気工業株式会社 | Soi構造を有する半導体装置の製造方法 |
KR100777927B1 (ko) * | 2006-12-05 | 2007-11-21 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 반도체 소자의 미세패턴 형성방법 |
ES2320961B1 (es) * | 2007-11-28 | 2010-03-17 | Laboratorios Almirall, S.A. | Derivados de 4-(2-amino-1-hidroxietil)fenol como agonistas del receptor adrenergico beta2. |
CN103137565B (zh) * | 2011-11-28 | 2014-12-24 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 一种图形化绝缘体上Si/CoSi2衬底材料及其制备方法 |
US8772159B2 (en) * | 2012-02-01 | 2014-07-08 | United Microelectronics Corp. | Method of fabricating electrical contact |
CN105845619A (zh) * | 2015-01-14 | 2016-08-10 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 一种层间介质层的形成方法及半导体器件的形成方法 |
CN113097075B (zh) * | 2020-01-08 | 2024-03-22 | 华邦电子股份有限公司 | 半导体装置以及其形成方法 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6174806B1 (en) * | 1997-01-28 | 2001-01-16 | Micron Technology, Inc. | High pressure anneals of integrated circuit structures |
US6331486B1 (en) * | 2000-03-06 | 2001-12-18 | International Business Machines Corporation | Method and structure for reduction of contact resistance of metal silicides using a metal-germanium alloy |
US6423599B1 (en) * | 2001-05-01 | 2002-07-23 | Advanced Micro Devices, Inc. | Method for fabricating a field effect transistor having dual gates in SOI (semiconductor on insulator) technology |
JP2003188383A (ja) * | 2001-12-14 | 2003-07-04 | Hitachi Ltd | 半導体集積回路装置及びその製造方法 |
JP2003188114A (ja) * | 2001-12-18 | 2003-07-04 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体素子の製造方法 |
US6664598B1 (en) * | 2002-09-05 | 2003-12-16 | International Business Machines Corporation | Polysilicon back-gated SOI MOSFET for dynamic threshold voltage control |
-
2001
- 2001-12-18 JP JP2001384956A patent/JP2003188114A/ja active Pending
-
2002
- 2002-12-17 US US10/320,507 patent/US6624010B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2003
- 2003-07-24 US US10/625,544 patent/US7029957B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20050019991A1 (en) | 2005-01-27 |
US7029957B2 (en) | 2006-04-18 |
US6624010B2 (en) | 2003-09-23 |
US20030113958A1 (en) | 2003-06-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20070222000A1 (en) | Method of forming silicided gate structure | |
US6884736B2 (en) | Method of forming contact plug on silicide structure | |
JPH09172166A (ja) | 半導体集積回路の形成方法 | |
WO2005122254A2 (en) | Gate stack and gate stack etch sequence for metal gate integration | |
JPH10178172A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
US6194279B1 (en) | Fabrication method for gate spacer | |
US5972761A (en) | Method of making MOS transistors with a gate-side air-gap structure and an extension ultra-shallow S/D junction | |
JP3532134B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
US6667204B2 (en) | Semiconductor device and method of forming the same | |
JP2000031480A (ja) | 半導体層の形成方法及び半導体装置の製造方法 | |
JP2003188114A (ja) | 半導体素子の製造方法 | |
JP2004128314A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JP4411677B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JP2001237427A (ja) | 拡張されたソース/ドレインコンタクト領域を有する隆起シリサイドソース/ドレイン型mosトランジスタおよび方法 | |
US6221760B1 (en) | Semiconductor device having a silicide structure | |
JP4283017B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JPH023244A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JP2009516910A (ja) | サリサイド層を有する半導体装置を形成する方法 | |
KR20040007949A (ko) | 반도체 소자의 제조 방법 | |
KR100258347B1 (ko) | 반도체 장치의 제조 방법 | |
JP2004528715A (ja) | 半導体デバイスのピンチ活性領域における二珪化チタンの抵抗の改善方法 | |
KR100585867B1 (ko) | 모스 트랜지스터 제조방법 | |
JP4065803B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JP2822795B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JPH07283300A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040830 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050201 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080304 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080701 |