JP2003224135A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体装置およびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 SOI−MOSFET等のLSIの高集積
化,高性能化を図る。 【解決手段】 SOI基板1におけるSOI層(Si活
性層領域)3aのボディ部,ソース・ドレイン部に各々
の拡散層を形成してMOSFETを構成した半導体装置
において、前記ボディ部表面に絶縁膜6aを介してゲー
ト電極6bを形成した後、ソース・ドレインエクステン
ション部に第1ソース・ドレインエクステンション層7
を形成する。また、前記ゲート電極6bに第1サイドウ
ォール8を設けてから第2ソース・ドレインエクステン
ション層9を形成した後、前記ソース・ドレイン部表面
に第1シリサイド膜10を形成する。さらに、前記第1
サイドウォール8表面に第2サイドウォール11を形成
してから、前記ソース・ドレイン部表面に第2シリサイ
ド膜12を形成する。
化,高性能化を図る。 【解決手段】 SOI基板1におけるSOI層(Si活
性層領域)3aのボディ部,ソース・ドレイン部に各々
の拡散層を形成してMOSFETを構成した半導体装置
において、前記ボディ部表面に絶縁膜6aを介してゲー
ト電極6bを形成した後、ソース・ドレインエクステン
ション部に第1ソース・ドレインエクステンション層7
を形成する。また、前記ゲート電極6bに第1サイドウ
ォール8を設けてから第2ソース・ドレインエクステン
ション層9を形成した後、前記ソース・ドレイン部表面
に第1シリサイド膜10を形成する。さらに、前記第1
サイドウォール8表面に第2サイドウォール11を形成
してから、前記ソース・ドレイン部表面に第2シリサイ
ド膜12を形成する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置および
その製造方法に関するものであり、例えばSOI基板を
用いたMOSトランジスタ等のLSIにおいて高集積
化,高性能化を図るためのものである。
その製造方法に関するものであり、例えばSOI基板を
用いたMOSトランジスタ等のLSIにおいて高集積
化,高性能化を図るためのものである。
【0002】
【従来の技術】近年、MOSトランジスタ(以下、MO
SFETと称する)のLSIにおいて高集積化・高性能
化が求められ、埋め込み酸化膜を介して半導体基板上に
SOI(Silicon on Insulator)層が形成された構
造、すなわちSOI基板を用いたMOSFET(以下、
SOI−MOSFETと称する)が注目されている。こ
のSOI−MOSFETは、絶縁膜(シリコン酸化膜)
によって完全な素子間分離が行われるため、ソフトエラ
ーやラッチアップが抑制され、集積度の高いLSIにお
いても高い信頼性が得られる。また、拡散層の接合容量
を減らすことができるため、スイッチングに伴う充放電
が少なくなり、高速・低消費電力化において有利にな
る。
SFETと称する)のLSIにおいて高集積化・高性能
化が求められ、埋め込み酸化膜を介して半導体基板上に
SOI(Silicon on Insulator)層が形成された構
造、すなわちSOI基板を用いたMOSFET(以下、
SOI−MOSFETと称する)が注目されている。こ
のSOI−MOSFETは、絶縁膜(シリコン酸化膜)
によって完全な素子間分離が行われるため、ソフトエラ
ーやラッチアップが抑制され、集積度の高いLSIにお
いても高い信頼性が得られる。また、拡散層の接合容量
を減らすことができるため、スイッチングに伴う充放電
が少なくなり、高速・低消費電力化において有利にな
る。
【0003】このようなSOI−MOSFETは、動作
モードによって大きく2種類に分類できる。その一方
は、ゲート電極直下のボディ部に誘起される空乏層が、
そのボディ部の底面、すなわち埋め込み酸化膜との界面
にまで到達する動作モードの完全空乏型(Fully Deple
ted)SOI−MOSFETである。その他方は、空乏
層がボディ部の底面まで到達せず、そのボディ部におい
て電気的に中性の領域が残存する動作モードの部分空乏
型(Partially Depleted)SOI−MOSFETであ
る。
モードによって大きく2種類に分類できる。その一方
は、ゲート電極直下のボディ部に誘起される空乏層が、
そのボディ部の底面、すなわち埋め込み酸化膜との界面
にまで到達する動作モードの完全空乏型(Fully Deple
ted)SOI−MOSFETである。その他方は、空乏
層がボディ部の底面まで到達せず、そのボディ部におい
て電気的に中性の領域が残存する動作モードの部分空乏
型(Partially Depleted)SOI−MOSFETであ
る。
【0004】前者の完全空乏型のSOI−MOSFET
を作製する場合には、前記の中性の領域が残らないよう
にするため、酸化膜(すなわち、埋め込み酸化膜)上に
対し非常に薄いSOI層を均一な厚さで形成しなければ
ならず、製造プロセス上の難易度は増してしまうが、動
作特性上においてサブスレッシュホールド特性(S値特
性)が改善されるという大きなメリットが得られる。
を作製する場合には、前記の中性の領域が残らないよう
にするため、酸化膜(すなわち、埋め込み酸化膜)上に
対し非常に薄いSOI層を均一な厚さで形成しなければ
ならず、製造プロセス上の難易度は増してしまうが、動
作特性上においてサブスレッシュホールド特性(S値特
性)が改善されるという大きなメリットが得られる。
【0005】図8は、一般的な完全空乏型SOI−MO
SFETの概略構成図を示すものである。図8におい
て。まず、Si基板80a上に埋め込み酸化膜81を介
してSOI層82が形成されたSOI基板80を用い、
そのSOI基板80の主面側の一部に対して複数個の素
子分離領域83をそれぞれ所定間隔を隔てて形成する。
SFETの概略構成図を示すものである。図8におい
て。まず、Si基板80a上に埋め込み酸化膜81を介
してSOI層82が形成されたSOI基板80を用い、
そのSOI基板80の主面側の一部に対して複数個の素
子分離領域83をそれぞれ所定間隔を隔てて形成する。
【0006】前記の各素子分離領域83の間に位置する
Si活性層領域(SOI層)82aのボディ部(後述す
るゲート電極84aの直下に位置)には、所望のマスク
を用いて、例えばnMOSまたはpMOSの不純物を注
入して拡散層(図示省略)を形成し、そのボディ部表面
に対してはゲート絶縁膜84aを介してゲート電極84
bを形成する。また、前記ゲート電極84bの側壁側に
サイドウォール85を形成してから、そのサイドウォー
ル85および前記素子分離領域83をマスクとして、S
i活性層領域82aのソース・ドレイン部に不純物を注
入して拡散層(ソース・ドレイン層;図示省略)を形成
する。さらに、前記ソース・ドレイン部のシート抵抗を
低減するために、そのソース・ドレイン部表面に金属膜
を堆積し熱処理(アニール処理)してシリサイド膜86
(およびゲート・シリサイド膜84c)を形成する。こ
のシリサイド膜86は、後述するコンタクト孔(符号8
8)形成におけるエッチングストッパー膜として十分な
厚さに形成する。
Si活性層領域(SOI層)82aのボディ部(後述す
るゲート電極84aの直下に位置)には、所望のマスク
を用いて、例えばnMOSまたはpMOSの不純物を注
入して拡散層(図示省略)を形成し、そのボディ部表面
に対してはゲート絶縁膜84aを介してゲート電極84
bを形成する。また、前記ゲート電極84bの側壁側に
サイドウォール85を形成してから、そのサイドウォー
ル85および前記素子分離領域83をマスクとして、S
i活性層領域82aのソース・ドレイン部に不純物を注
入して拡散層(ソース・ドレイン層;図示省略)を形成
する。さらに、前記ソース・ドレイン部のシート抵抗を
低減するために、そのソース・ドレイン部表面に金属膜
を堆積し熱処理(アニール処理)してシリサイド膜86
(およびゲート・シリサイド膜84c)を形成する。こ
のシリサイド膜86は、後述するコンタクト孔(符号8
8)形成におけるエッチングストッパー膜として十分な
厚さに形成する。
【0007】そして、前記の素子分離領域5,ソース・
ドレイン部(シリサイド膜86),ゲート電極84b,
サイドウォール85を覆うように層間絶縁膜87を形成
してから、その層間絶縁膜9におけるソース・ドレイン
部(シリサイド膜86)が位置する部分に対して、電気
的接続用のコンタクト孔88を開孔する。
ドレイン部(シリサイド膜86),ゲート電極84b,
サイドウォール85を覆うように層間絶縁膜87を形成
してから、その層間絶縁膜9におけるソース・ドレイン
部(シリサイド膜86)が位置する部分に対して、電気
的接続用のコンタクト孔88を開孔する。
【0008】前記のような完全空乏型SOI−MOSF
ETの場合、ボディ部における電気的中性の領域が残ら
ないようにするため、酸化膜(すなわち、埋め込み酸化
膜)上に対し非常に薄いSOI層を均一な厚さで形成し
なければならず製造プロセス上の難易度は増してしまう
が、部分空乏型SOI−MOSFETと比較すると、動
作特性上においてサブスレッシュホールド特性(S値特
性)が改善されるという大きなメリットが得られる。な
お、完全空乏化型SOI−MOSFETでは、ゲート直
下の空乏層の厚さが埋め込み酸化膜によって制限される
ため、部分空乏型のものと比較して空乏電荷量が大幅に
減少し、代ってドレイン電流に寄与する可動電荷が増え
る。その結果、急峻なS特性が得られるが、例えば0.
13μm世代以降で完全空乏型SOI−MOSFETを
形成する場合には、そのSOI層の厚さを30nm程度
以下に抑える必要がある。
ETの場合、ボディ部における電気的中性の領域が残ら
ないようにするため、酸化膜(すなわち、埋め込み酸化
膜)上に対し非常に薄いSOI層を均一な厚さで形成し
なければならず製造プロセス上の難易度は増してしまう
が、部分空乏型SOI−MOSFETと比較すると、動
作特性上においてサブスレッシュホールド特性(S値特
性)が改善されるという大きなメリットが得られる。な
お、完全空乏化型SOI−MOSFETでは、ゲート直
下の空乏層の厚さが埋め込み酸化膜によって制限される
ため、部分空乏型のものと比較して空乏電荷量が大幅に
減少し、代ってドレイン電流に寄与する可動電荷が増え
る。その結果、急峻なS特性が得られるが、例えば0.
13μm世代以降で完全空乏型SOI−MOSFETを
形成する場合には、そのSOI層の厚さを30nm程度
以下に抑える必要がある。
【0009】すなわち、完全空乏型のSOI−MOSF
ETによれば、非常に急峻なS値特性が得られた場合で
も、オフリーク電流を抑制しながら閾値電圧を下げるこ
とができるため、低い動作電圧においても十分なドレイ
ン電流を確保でき、例えば1V以下(および閾値電圧
0.3V以下)で動作するような極めて消費電力の低い
デバイスを作製することが可能となる。
ETによれば、非常に急峻なS値特性が得られた場合で
も、オフリーク電流を抑制しながら閾値電圧を下げるこ
とができるため、低い動作電圧においても十分なドレイ
ン電流を確保でき、例えば1V以下(および閾値電圧
0.3V以下)で動作するような極めて消費電力の低い
デバイスを作製することが可能となる。
【0010】従って、将来的に高集積・高性能の超低消
費電力デバイスのLSIを製造する場合には、非常に薄
い(例えば、厚さ30nm以下)SOI層に対し完全空
乏型のSOI−MOSFETを構成できるプロセスの確
立が重要になってくる。
費電力デバイスのLSIを製造する場合には、非常に薄
い(例えば、厚さ30nm以下)SOI層に対し完全空
乏型のSOI−MOSFETを構成できるプロセスの確
立が重要になってくる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記のように
薄いSOI層を用いた場合、Si活性層領域に対して十
分な厚さ(エッチングストッパーとして十分な厚さ)の
シリサイド膜を形成すると、前記Si活性層領域(ソー
ス・ドレイン部におけるSi層)の大部分を消費してし
まうことになる。このようにソース・ドレイン部に残存
するSi層が僅かであると、その残存したSi層とシリ
サイド膜との界面におけるコンタクト抵抗が上昇し、ト
ランジスタの寄生抵抗が高くなってしまう。
薄いSOI層を用いた場合、Si活性層領域に対して十
分な厚さ(エッチングストッパーとして十分な厚さ)の
シリサイド膜を形成すると、前記Si活性層領域(ソー
ス・ドレイン部におけるSi層)の大部分を消費してし
まうことになる。このようにソース・ドレイン部に残存
するSi層が僅かであると、その残存したSi層とシリ
サイド膜との界面におけるコンタクト抵抗が上昇し、ト
ランジスタの寄生抵抗が高くなってしまう。
【0012】このような問題を解決する方法として、図
9に示すようにソース・ドレイン部とボディ部との間
(ソース・ドレインエクステンション部;サイドウォー
ルの直下に位置する部分)に、高濃度(例えば、他の拡
散層よりも高濃度)の不純物を注入してソース・ドレイ
ンエクステンション層91を形成する方法がある。この
方法によれば、前記のコンタクト抵抗を低減することは
可能であるが、トランジスタにおける閾値電圧のロール
オフ特性が急峻になってしまうため、トランジスタ形成
の観点からは適していない方法である。また、ソース・
ドレイン部に対して選択的にSi層を形成し、シリサイ
ド膜86の直下に位置するSi層を厚くする方法も研究
されているが、実用(例えば、量産)できる程度には達
していない。
9に示すようにソース・ドレイン部とボディ部との間
(ソース・ドレインエクステンション部;サイドウォー
ルの直下に位置する部分)に、高濃度(例えば、他の拡
散層よりも高濃度)の不純物を注入してソース・ドレイ
ンエクステンション層91を形成する方法がある。この
方法によれば、前記のコンタクト抵抗を低減することは
可能であるが、トランジスタにおける閾値電圧のロール
オフ特性が急峻になってしまうため、トランジスタ形成
の観点からは適していない方法である。また、ソース・
ドレイン部に対して選択的にSi層を形成し、シリサイ
ド膜86の直下に位置するSi層を厚くする方法も研究
されているが、実用(例えば、量産)できる程度には達
していない。
【0013】なお、ソース・ドレイン部に十分な厚さの
Si層を確保するために、シリサイド膜86を薄く形成
すると、図10に示すようにコンタクト孔88がシリサ
イド膜86,Si活性層領域82,埋め込み酸化膜81
を貫通し、そのコンタクト孔88に形成されるコンタク
トプラグ(図示省略)とSi基板80aとが接触して、
Si基板80aに対するリーク電流が生じる問題があ
る。
Si層を確保するために、シリサイド膜86を薄く形成
すると、図10に示すようにコンタクト孔88がシリサ
イド膜86,Si活性層領域82,埋め込み酸化膜81
を貫通し、そのコンタクト孔88に形成されるコンタク
トプラグ(図示省略)とSi基板80aとが接触して、
Si基板80aに対するリーク電流が生じる問題があ
る。
【0014】本発明は前記課題に基づいてなされたもの
であり、Si活性層領域におけるコンタクト孔が形成さ
れる部分に対して十分な厚さ(エッチングストッパーと
して十分な厚さ)のシリサイド膜を形成すると共に、そ
のシリサイド膜とSi層(シリサイド膜形成後に残存す
るSi層)との界面におけるコンタクト抵抗を低減し
て、トランジスタ全体の寄生抵抗を抑制し、かつ閾値電
圧のロールオフ特性を良好にする半導体装置およびその
製造方法を提供することにある。
であり、Si活性層領域におけるコンタクト孔が形成さ
れる部分に対して十分な厚さ(エッチングストッパーと
して十分な厚さ)のシリサイド膜を形成すると共に、そ
のシリサイド膜とSi層(シリサイド膜形成後に残存す
るSi層)との界面におけるコンタクト抵抗を低減し
て、トランジスタ全体の寄生抵抗を抑制し、かつ閾値電
圧のロールオフ特性を良好にする半導体装置およびその
製造方法を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明は前記の課題の解
決を図るために、Si基板上に埋め込み酸化膜を介して
SOI層が形成されたSOI基板を用い、そのSOI層
に複数個の素子分離領域を形成し、それら各素子分離領
域間のSi活性層領域のボディ部,ソース・ドレイン部
に各々の拡散層を形成してMOSFETを構成した半導
体装置において、前記Si活性層領域のボディ部上に対
しゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、前記
ゲート電極およびゲート絶縁膜の側壁側に設けられたサ
イドウォールと、前記サイドウォール直下に位置するソ
ース・ドレインエクステンション部の一部に形成された
第1シリサイド膜と、前記ソース・ドレイン部に形成さ
れ第1シリサイド膜よりも厚い第2シリサイド膜と、前
記の素子分離領域,ソース・ドレイン部,ゲート電極,
サイドウォールを覆うように形成された層間絶縁膜と、
前記第2シリサイド膜を介してソース・ドレイン部と電
気的に接続するため前記層間絶縁膜に開孔されたコンタ
クト孔と、を備えたことを特徴とする。
決を図るために、Si基板上に埋め込み酸化膜を介して
SOI層が形成されたSOI基板を用い、そのSOI層
に複数個の素子分離領域を形成し、それら各素子分離領
域間のSi活性層領域のボディ部,ソース・ドレイン部
に各々の拡散層を形成してMOSFETを構成した半導
体装置において、前記Si活性層領域のボディ部上に対
しゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、前記
ゲート電極およびゲート絶縁膜の側壁側に設けられたサ
イドウォールと、前記サイドウォール直下に位置するソ
ース・ドレインエクステンション部の一部に形成された
第1シリサイド膜と、前記ソース・ドレイン部に形成さ
れ第1シリサイド膜よりも厚い第2シリサイド膜と、前
記の素子分離領域,ソース・ドレイン部,ゲート電極,
サイドウォールを覆うように形成された層間絶縁膜と、
前記第2シリサイド膜を介してソース・ドレイン部と電
気的に接続するため前記層間絶縁膜に開孔されたコンタ
クト孔と、を備えたことを特徴とする。
【0016】また、Si基板上に埋め込み酸化膜を介し
てSOI層が形成されたSOI基板を用い、そのSOI
層に複数個の素子分離領域を形成し、それら各素子分離
領域間のSi活性層領域のボディ部,ソース・ドレイン
部に各々の拡散層を形成してMOSFETを構成した半
導体装置の製造方法において、前記Si活性層領域のボ
ディ部上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成する
工程と、前記Si活性層領域に不純物を注入してソース
・ドレインエクステンション層を形成する工程と、前記
ゲート電極およびゲート絶縁膜の側壁側に第1サイドウ
ォールを設けてから、前記Si活性層領域に第1シリサ
イド膜を形成する工程と、前記第1サイドウォール側壁
側に第2サイドウォールを設けて、前記Si活性層領域
に第2シリサイド膜を形成する工程と、前記の素子分離
領域,ソース・ドレイン部,ゲート電極,サイドウォー
ルを覆うように層間絶縁膜を形成し、その層間絶縁膜に
おける前記第2シリサイドが位置する部分に対してコン
タクト孔を開孔する工程と、を有することを特徴とす
る。
てSOI層が形成されたSOI基板を用い、そのSOI
層に複数個の素子分離領域を形成し、それら各素子分離
領域間のSi活性層領域のボディ部,ソース・ドレイン
部に各々の拡散層を形成してMOSFETを構成した半
導体装置の製造方法において、前記Si活性層領域のボ
ディ部上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成する
工程と、前記Si活性層領域に不純物を注入してソース
・ドレインエクステンション層を形成する工程と、前記
ゲート電極およびゲート絶縁膜の側壁側に第1サイドウ
ォールを設けてから、前記Si活性層領域に第1シリサ
イド膜を形成する工程と、前記第1サイドウォール側壁
側に第2サイドウォールを設けて、前記Si活性層領域
に第2シリサイド膜を形成する工程と、前記の素子分離
領域,ソース・ドレイン部,ゲート電極,サイドウォー
ルを覆うように層間絶縁膜を形成し、その層間絶縁膜に
おける前記第2シリサイドが位置する部分に対してコン
タクト孔を開孔する工程と、を有することを特徴とす
る。
【0017】本発明のように、Si活性層領域に対して
十分な厚さ(コンタクト孔のエッチングストッパー膜と
して十分な厚さ)の第2シリサイド膜を形成すると共
に、ソースドレインエクステンション部(第2シリサイ
ド膜とボディ部との間)に薄い(サイドウォールの直下
に位置する部分に第2シリサイド膜よりも薄い)第1シ
リサイド膜を形成することにより、コンタクト孔形成に
起因するリーク電流を防止できると共に、前記第1シリ
サイド膜の直下に十分な厚さのSi層を確保してシリサ
イド膜とSi層とのコンタクト抵抗を低減することが可
能となる。
十分な厚さ(コンタクト孔のエッチングストッパー膜と
して十分な厚さ)の第2シリサイド膜を形成すると共
に、ソースドレインエクステンション部(第2シリサイ
ド膜とボディ部との間)に薄い(サイドウォールの直下
に位置する部分に第2シリサイド膜よりも薄い)第1シ
リサイド膜を形成することにより、コンタクト孔形成に
起因するリーク電流を防止できると共に、前記第1シリ
サイド膜の直下に十分な厚さのSi層を確保してシリサ
イド膜とSi層とのコンタクト抵抗を低減することが可
能となる。
【0018】また、ソースドレインエクステンション部
において、第1サイドウォールを設ける前に形成する第
1ソース・ドレインエクステンション層の不純物濃度を
低く設定すると共に、第1サイドウォールを設けた後に
形成する第2ソース・ドレインエクステンション層の不
純物濃度を相対的に高く設定することにより、そのソー
ス・ドレインエクステンション部に注入される各不純物
(第1,第2ソース・ドレインエクステンション層の不
純物)の濃度を制御して、閾値電圧において良好なロー
ルオフ特性を維持できると共に、シリサイド膜とSi層
とのコンタクト抵抗を低減することが可能となる。
において、第1サイドウォールを設ける前に形成する第
1ソース・ドレインエクステンション層の不純物濃度を
低く設定すると共に、第1サイドウォールを設けた後に
形成する第2ソース・ドレインエクステンション層の不
純物濃度を相対的に高く設定することにより、そのソー
ス・ドレインエクステンション部に注入される各不純物
(第1,第2ソース・ドレインエクステンション層の不
純物)の濃度を制御して、閾値電圧において良好なロー
ルオフ特性を維持できると共に、シリサイド膜とSi層
とのコンタクト抵抗を低減することが可能となる。
【0019】なお、本発明におけるSOI基板として
は、例えばSiやSi−Ge等のように、内部に埋め込
み絶縁層が存在した各種半導体基板が揚げられる。前記
ゲート絶縁膜においては、例えばSiO2,SiN,S
iON,SiOF等のSi化合物である絶縁材料、Ta
2O5等の高誘電率膜、または前記の絶縁材料,高誘電率
膜を一つ以上組み合わせて成る積層膜を挙げることがで
きる。
は、例えばSiやSi−Ge等のように、内部に埋め込
み絶縁層が存在した各種半導体基板が揚げられる。前記
ゲート絶縁膜においては、例えばSiO2,SiN,S
iON,SiOF等のSi化合物である絶縁材料、Ta
2O5等の高誘電率膜、または前記の絶縁材料,高誘電率
膜を一つ以上組み合わせて成る積層膜を挙げることがで
きる。
【0020】本発明のゲート電極材料においては、例え
ばB,As,P等の不純物を含んだ多結晶シリコン(ま
たはアモルファスシリコン)、W,Mo,Ta,Ti等
の高融点金属、WSi2,MoSi2,TiSi2,Co
Si2,NiSi等の金属シリサイド、WN,TaN,
TiN等の金属窒化物、あるいは前記の多結晶シリコ
ン,高融点金属,金属シリサイド,金属窒化物を一つ以
上組み合わせて成る積層膜を挙げることができる。
ばB,As,P等の不純物を含んだ多結晶シリコン(ま
たはアモルファスシリコン)、W,Mo,Ta,Ti等
の高融点金属、WSi2,MoSi2,TiSi2,Co
Si2,NiSi等の金属シリサイド、WN,TaN,
TiN等の金属窒化物、あるいは前記の多結晶シリコ
ン,高融点金属,金属シリサイド,金属窒化物を一つ以
上組み合わせて成る積層膜を挙げることができる。
【0021】本発明のSi活性層領域に導入する不純物
においては、B,In,P,As,Sb等の3A族,5
A族の各種材料を挙げることができる。前記サイドウォ
ール材料としては、SiO2,SiN,SiON,Si
OF等のSi化合物である絶縁材料、多結晶シリコン
(またはアモルファスシリコン)、または前記の絶縁材
料,多結晶シリコンを一つ以上組み合わせて成る積層膜
を挙げることができる。
においては、B,In,P,As,Sb等の3A族,5
A族の各種材料を挙げることができる。前記サイドウォ
ール材料としては、SiO2,SiN,SiON,Si
OF等のSi化合物である絶縁材料、多結晶シリコン
(またはアモルファスシリコン)、または前記の絶縁材
料,多結晶シリコンを一つ以上組み合わせて成る積層膜
を挙げることができる。
【0022】本発明のSi活性層領域に形成するシリサ
イド膜においては、TiSi2,CoSi2,NiSi,
WSi2,MoSi2等の各種材料を挙げることができ
る。
イド膜においては、TiSi2,CoSi2,NiSi,
WSi2,MoSi2等の各種材料を挙げることができ
る。
【0023】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態におけ
る半導体装置およびその製造方法を説明する。
る半導体装置およびその製造方法を説明する。
【0024】本実施の形態では、Si基板上に埋め込み
酸化膜(厚めの酸化膜)を介してSOI層が形成された
SOI基板を用い、そのSOI基板の主面側の一部に対
して例えばSTI(Shallow Trench Isolation)法に
より複数個の素子分離領域をそれぞれ所定間隔を隔てて
形成する。
酸化膜(厚めの酸化膜)を介してSOI層が形成された
SOI基板を用い、そのSOI基板の主面側の一部に対
して例えばSTI(Shallow Trench Isolation)法に
より複数個の素子分離領域をそれぞれ所定間隔を隔てて
形成する。
【0025】前記の各素子分離領域の間に位置するSi
活性層領域(SOI層)のボディ部(後述するゲート電
極の直下に位置)には、所望のマスクを用いて、例えば
nMOSまたはpMOSの不純物を注入してボディ用の
拡散層を形成し、その拡散層表面に対してはゲート絶縁
膜を介してゲート電極を形成する。
活性層領域(SOI層)のボディ部(後述するゲート電
極の直下に位置)には、所望のマスクを用いて、例えば
nMOSまたはpMOSの不純物を注入してボディ用の
拡散層を形成し、その拡散層表面に対してはゲート絶縁
膜を介してゲート電極を形成する。
【0026】前記Si活性層領域のソース・ドレインエ
クステンション部には、前記素子分離領域およびゲート
電極をマスクとして、比較的低濃度(後述する第2ソー
ス・ドレインエクステンション層よりも低濃度)の不純
物を注入し比較的薄膜(後述する第2ソース・ドレイン
エクステンション層およびSOI層よりも薄膜)の第1
ソース・ドレインエクステンション層を形成する。ま
た、前記ゲート電極の側壁側に第1サイドウォールを形
成してから、その第1サイドウォールおよび前記素子分
離領域をマスクとし、比較的高濃度(前記第1ソース・
ドレインエクステンション層よりも高濃度)の不純物を
注入し比較的厚い(前記第1ソース・ドレインエクステ
ンション層よりも厚い)第2ソース・ドレインエクステ
ンション層を形成する。
クステンション部には、前記素子分離領域およびゲート
電極をマスクとして、比較的低濃度(後述する第2ソー
ス・ドレインエクステンション層よりも低濃度)の不純
物を注入し比較的薄膜(後述する第2ソース・ドレイン
エクステンション層およびSOI層よりも薄膜)の第1
ソース・ドレインエクステンション層を形成する。ま
た、前記ゲート電極の側壁側に第1サイドウォールを形
成してから、その第1サイドウォールおよび前記素子分
離領域をマスクとし、比較的高濃度(前記第1ソース・
ドレインエクステンション層よりも高濃度)の不純物を
注入し比較的厚い(前記第1ソース・ドレインエクステ
ンション層よりも厚い)第2ソース・ドレインエクステ
ンション層を形成する。
【0027】さらに、前記第1サイドウォールおよび前
記素子分離領域をマスクとし、前記ソース・ドレイン部
表面に金属膜を堆積し熱処理(アニール処理)して比較
的薄膜(後述する第2シリサイド膜よりも薄膜)の第1
シリサイド膜を形成する。加えて、前記第1サイドウォ
ール表面を覆うように第2サイドウォールを形成してか
ら、その第2サイドウォールおよび前記素子分離領域を
マスクとして、前記ソース・ドレイン部表面に金属膜を
堆積し熱処理(アニール処理)して比較的厚い(前記第
1シリサイド膜よりも厚い)第2シリサイド膜を形成す
る。
記素子分離領域をマスクとし、前記ソース・ドレイン部
表面に金属膜を堆積し熱処理(アニール処理)して比較
的薄膜(後述する第2シリサイド膜よりも薄膜)の第1
シリサイド膜を形成する。加えて、前記第1サイドウォ
ール表面を覆うように第2サイドウォールを形成してか
ら、その第2サイドウォールおよび前記素子分離領域を
マスクとして、前記ソース・ドレイン部表面に金属膜を
堆積し熱処理(アニール処理)して比較的厚い(前記第
1シリサイド膜よりも厚い)第2シリサイド膜を形成す
る。
【0028】そして、前記の素子分離領域,ソース・ド
レイン部(第1,第2シリサイド膜),ゲート電極,サ
イドウォール(第1,第2サイドウォール)を覆うよう
に層間絶縁膜を形成してから、その層間絶縁膜における
ソース・ドレイン部(第2シリサイド膜)の位置に対し
て電気的接続用のコンタクト孔を開孔する。
レイン部(第1,第2シリサイド膜),ゲート電極,サ
イドウォール(第1,第2サイドウォール)を覆うよう
に層間絶縁膜を形成してから、その層間絶縁膜における
ソース・ドレイン部(第2シリサイド膜)の位置に対し
て電気的接続用のコンタクト孔を開孔する。
【0029】(実施例)次に、本実施の形態における半
導体装置(SOI−MOSFET)およびその製造方法
の実施例を、図面(各製造工程を示す図面)を用いて詳
細に説明する。まず、図1に示すように、Si基板1a
上に比較的厚い埋め込み酸化膜(例えば、厚さ100n
mの酸化膜)2を介して薄膜(例えば、厚さ35nm)
のSOI層3が形成されたSOI基板1を用い、そのS
OI層3の表面に対して熱酸化膜4a(例えば、厚さ1
0nm)を形成(なお、この形成時でSOI層の厚さは
31nm程度になる)してから、その熱酸化膜4a表面
にCMP(Chemical Mechanical Polish)用の保護膜
としてSi3N4膜4b(例えば、厚さ100nm)を減
圧CVD(Low Pressure Chemical Vapor Depositi
on)法により成膜した。
導体装置(SOI−MOSFET)およびその製造方法
の実施例を、図面(各製造工程を示す図面)を用いて詳
細に説明する。まず、図1に示すように、Si基板1a
上に比較的厚い埋め込み酸化膜(例えば、厚さ100n
mの酸化膜)2を介して薄膜(例えば、厚さ35nm)
のSOI層3が形成されたSOI基板1を用い、そのS
OI層3の表面に対して熱酸化膜4a(例えば、厚さ1
0nm)を形成(なお、この形成時でSOI層の厚さは
31nm程度になる)してから、その熱酸化膜4a表面
にCMP(Chemical Mechanical Polish)用の保護膜
としてSi3N4膜4b(例えば、厚さ100nm)を減
圧CVD(Low Pressure Chemical Vapor Depositi
on)法により成膜した。
【0030】そして、前記のSi3N4膜4bにおいて後
述する素子分離領域が位置する部分のみを所望のリソグ
ラフィとエッチングとにより除去した後、その除去した
部分を介してエッチングすることにより前記SOI層3
(および熱酸化膜4a)にトレンチ溝4cを形成した。
なお、本実施例では、前記Si3N4膜4bの成膜および
エッチング,SOI層3のエッチングをそれぞれ下記に
示す条件で行った。
述する素子分離領域が位置する部分のみを所望のリソグ
ラフィとエッチングとにより除去した後、その除去した
部分を介してエッチングすることにより前記SOI層3
(および熱酸化膜4a)にトレンチ溝4cを形成した。
なお、本実施例では、前記Si3N4膜4bの成膜および
エッチング,SOI層3のエッチングをそれぞれ下記に
示す条件で行った。
【0031】[Si3N4膜4bの成膜条件]
・使用したガス…SiH2Cl2/NH3/N2=50/2
00/200sccm ・圧力…70Pa ・基板加熱温度…760℃ [Si3N4膜4bのエッチング条件] ・使用したガス…CF4/Ar=100/900scc
m ・圧力…105Pa ・基板加熱温度…10℃ ・RF Power…600W [SOI層3のエッチング条件] ・使用したガス…C4F8/O2/Ar=5/4/100
sccm ・圧力…5.3Pa ・基板加熱温度…10℃ ・RF Power…400W そして、前記のトレンチ溝4cの内壁を酸化して酸化膜
(例えば、厚さ5nm;図示省略)した後、そのトレン
チ溝4cを埋め込むようにSiO2膜を減圧CVD法に
より成膜し、アニール処理してからトレンチ溝4c以外
のSiO2膜をCMP法により除去することにより、複
数個の素子分離領域5をそれぞれ所定間隔を隔てて形成
した。なお、本実施例では、前記素子分離領域5に関す
るSiO 2膜の成膜,アニール処理,CMPをそれぞれ
下記に示す条件で行った。
00/200sccm ・圧力…70Pa ・基板加熱温度…760℃ [Si3N4膜4bのエッチング条件] ・使用したガス…CF4/Ar=100/900scc
m ・圧力…105Pa ・基板加熱温度…10℃ ・RF Power…600W [SOI層3のエッチング条件] ・使用したガス…C4F8/O2/Ar=5/4/100
sccm ・圧力…5.3Pa ・基板加熱温度…10℃ ・RF Power…400W そして、前記のトレンチ溝4cの内壁を酸化して酸化膜
(例えば、厚さ5nm;図示省略)した後、そのトレン
チ溝4cを埋め込むようにSiO2膜を減圧CVD法に
より成膜し、アニール処理してからトレンチ溝4c以外
のSiO2膜をCMP法により除去することにより、複
数個の素子分離領域5をそれぞれ所定間隔を隔てて形成
した。なお、本実施例では、前記素子分離領域5に関す
るSiO 2膜の成膜,アニール処理,CMPをそれぞれ
下記に示す条件で行った。
【0032】[SiO2の成膜条件]
・使用したガス…SiH4/O2/N2=250/250
/100sccm ・圧力…13.3Pa ・基板加熱温度…520℃ [SiO2のアニール処理条件] ・アニール温度…1000℃ ・アニール時間…30min [SiO2のCMP条件] ・研磨圧力…300g/cm2 ・回転数…定盤30rpm,研磨ヘッド30rpm ・使用した研磨パッド…IC−1000(商品名) ・使用したスラリー…NH4OHベースのスラリー(ヒ
ュームドシリカ含有) ・スラリー流量…100cc/min ・スラリー使用温度…25〜30℃ 次に、図2に示すように前記の残存したSi3N4膜4b
を、HOTリン酸を用いたウェット処理により除去し
て、前記の各素子分離領域5間のSOI層3、すなわち
Si活性層領域3aにおけるボディ部にnMOS用また
はpMOS用の不純物を注入して拡散層(図示省略)を
形成した。その後、前記の熱酸化膜4aを除去し、その
Si活性層領域3aの表面に絶縁膜およびポリシリコン
(減圧CVD法によるポリシリコン)を順次成膜してか
ら、それらポリシリコン,絶縁膜をエッチングにより所
望パターンに加工してゲート絶縁膜6a,ゲート電極6
bをそれぞれ形成した。なお、本実施例では、前記ポリ
シリコンの成膜およびエッチングをそれぞれ下記に示す
条件で行った。
/100sccm ・圧力…13.3Pa ・基板加熱温度…520℃ [SiO2のアニール処理条件] ・アニール温度…1000℃ ・アニール時間…30min [SiO2のCMP条件] ・研磨圧力…300g/cm2 ・回転数…定盤30rpm,研磨ヘッド30rpm ・使用した研磨パッド…IC−1000(商品名) ・使用したスラリー…NH4OHベースのスラリー(ヒ
ュームドシリカ含有) ・スラリー流量…100cc/min ・スラリー使用温度…25〜30℃ 次に、図2に示すように前記の残存したSi3N4膜4b
を、HOTリン酸を用いたウェット処理により除去し
て、前記の各素子分離領域5間のSOI層3、すなわち
Si活性層領域3aにおけるボディ部にnMOS用また
はpMOS用の不純物を注入して拡散層(図示省略)を
形成した。その後、前記の熱酸化膜4aを除去し、その
Si活性層領域3aの表面に絶縁膜およびポリシリコン
(減圧CVD法によるポリシリコン)を順次成膜してか
ら、それらポリシリコン,絶縁膜をエッチングにより所
望パターンに加工してゲート絶縁膜6a,ゲート電極6
bをそれぞれ形成した。なお、本実施例では、前記ポリ
シリコンの成膜およびエッチングをそれぞれ下記に示す
条件で行った。
【0033】[ポリシリコンの成膜条件]
・使用したガス…SiH4/N2/He=100/200
/400sccm ・圧力…70Pa ・基板加熱温度…610℃ [ポリシリコンのエッチング条件] ・使用したガス…C2Cl3F/SF6=60/10sc
cm ・圧力…1.3Pa ・基板加熱温度…20℃ ・RF Power…150W 次に、図3に示すように、前記ゲート電極6bをマスク
として、前記Si活性層領域3a(ソース・ドレインエ
クステンション部)に不純物を注入し、厚さがSi活性
層領域3aよりも薄い第1ソース・ドレインエクステン
ション層7を形成した。なお、前記のように第1ソース
・ドレインエクステンション層7の不純物を注入する
際、ロールオフ特性が低下しないようにするため、その
注入エネルギーは低く抑え、かつ注入される不純物は適
切な濃度(ドーズ量)に設定(例えば、後述する第2ソ
ース・ドレインエクステンション層9よりも低濃度に設
定)する必要がある。また、前記のように第1ソース・
ドレインエクステンション層7を形成した後は、欠陥に
よる増速拡散を防ぐために、短時間熱処理(RTA;Ra
pid Thermal Anneal)を行っても良い。本実施例で
は、前記第1ソース・ドレインエクステンション層7の
不純物の注入およびRTAをそれぞれ下記に示す条件で
行った。
/400sccm ・圧力…70Pa ・基板加熱温度…610℃ [ポリシリコンのエッチング条件] ・使用したガス…C2Cl3F/SF6=60/10sc
cm ・圧力…1.3Pa ・基板加熱温度…20℃ ・RF Power…150W 次に、図3に示すように、前記ゲート電極6bをマスク
として、前記Si活性層領域3a(ソース・ドレインエ
クステンション部)に不純物を注入し、厚さがSi活性
層領域3aよりも薄い第1ソース・ドレインエクステン
ション層7を形成した。なお、前記のように第1ソース
・ドレインエクステンション層7の不純物を注入する
際、ロールオフ特性が低下しないようにするため、その
注入エネルギーは低く抑え、かつ注入される不純物は適
切な濃度(ドーズ量)に設定(例えば、後述する第2ソ
ース・ドレインエクステンション層9よりも低濃度に設
定)する必要がある。また、前記のように第1ソース・
ドレインエクステンション層7を形成した後は、欠陥に
よる増速拡散を防ぐために、短時間熱処理(RTA;Ra
pid Thermal Anneal)を行っても良い。本実施例で
は、前記第1ソース・ドレインエクステンション層7の
不純物の注入およびRTAをそれぞれ下記に示す条件で
行った。
【0034】[ボディ部がnMOSの場合の注入条件]
・不純物…As+
・注入エネルギー…3keV
・ドーズ量…1.5×1015/cm2
[ボディ部がpMOSの場合の注入条件]
・不純物…BF2+
・注入エネルギー…3keV
・ドーズ量…1×1015/cm2
[第1ソース・ドレインエクステンション層のRTA条
件] ・アニール温度…950℃ ・アニール時間…10sec ・使用雰囲気…N2雰囲気中 次に、図4に示すように、まず前記ゲート電極6bを覆
うようにSiO2膜8a(例えば、厚さ10nm),Si
3N4膜8b(例えば、厚さ30nm)を順次成膜し、そ
れらSi3N4膜8b,SiO2膜8aをエッチングによ
り所望パターンに加工することにより第1サイドウォー
ル8を形成した。なお、本実施例では、SiO2膜8a
の成膜,Si3N4膜8bの成膜を、それぞれ前記の素子
分離領域5におけるSiO2の成膜,Si3N4膜4bの
成膜と同様の条件によって行った。
件] ・アニール温度…950℃ ・アニール時間…10sec ・使用雰囲気…N2雰囲気中 次に、図4に示すように、まず前記ゲート電極6bを覆
うようにSiO2膜8a(例えば、厚さ10nm),Si
3N4膜8b(例えば、厚さ30nm)を順次成膜し、そ
れらSi3N4膜8b,SiO2膜8aをエッチングによ
り所望パターンに加工することにより第1サイドウォー
ル8を形成した。なお、本実施例では、SiO2膜8a
の成膜,Si3N4膜8bの成膜を、それぞれ前記の素子
分離領域5におけるSiO2の成膜,Si3N4膜4bの
成膜と同様の条件によって行った。
【0035】そして、前記第1サイドウォール8をマス
クとし、前記Si活性層領域3a(ソース・ドレインエ
クステンション部)に対して不純物を前記第1ソース・
ドレインエクステンション層7よりも深く(例えば、若
干深く)注入することにより、厚さが前記第1ソース・
ドレインエクステンション層7よりも厚い第2ソース・
ドレインエクステンション層9を形成した。これによ
り、第1サイドウォール8の直下に位置する部分にのみ
第1ソース・ドレインエクステンション層7が残存する
ようになる。
クとし、前記Si活性層領域3a(ソース・ドレインエ
クステンション部)に対して不純物を前記第1ソース・
ドレインエクステンション層7よりも深く(例えば、若
干深く)注入することにより、厚さが前記第1ソース・
ドレインエクステンション層7よりも厚い第2ソース・
ドレインエクステンション層9を形成した。これによ
り、第1サイドウォール8の直下に位置する部分にのみ
第1ソース・ドレインエクステンション層7が残存する
ようになる。
【0036】なお、前記第2ソース・ドレインエクステ
ンション層9を形成する際、その不純物注入のRpが後
述するシリサイド膜(第1シリサイド膜10や第2シリ
サイド膜12)とSi活性層領域3a(Si層)との界
面付近に到達するようにすると共に、活性化のために前
記第2ソース・ドレインエクステンション層9において
RTAを行った。本実施例では、前記第1ソース・ドレ
インエクステンション層9の不純物の注入およびRTA
をそれぞれ下記に示す条件で行った。
ンション層9を形成する際、その不純物注入のRpが後
述するシリサイド膜(第1シリサイド膜10や第2シリ
サイド膜12)とSi活性層領域3a(Si層)との界
面付近に到達するようにすると共に、活性化のために前
記第2ソース・ドレインエクステンション層9において
RTAを行った。本実施例では、前記第1ソース・ドレ
インエクステンション層9の不純物の注入およびRTA
をそれぞれ下記に示す条件で行った。
【0037】[ボディ部がnMOSの場合の注入条件]
・不純物…As+
・注入エネルギー…20keV
・ドーズ量…2×1015/cm2
[ボディ部がpMOSの場合の注入条件]
・不純物…BF2+
・注入エネルギー…20keV
・ドーズ量…2×1015/cm2
[第1ソース・ドレインエクステンション層9のRTA
条件] ・アニール温度…1000℃ ・アニール時間…10sec ・使用雰囲気…N2雰囲気中 次に、図5に示すように、前記Si活性層領域3aのソ
ース・ドレインエクステンション部(第1ソース・ドレ
インエクステンション層7,第2ソース・ドレインエク
ステンション層9)表面やゲート電極6bを覆うよう
に、後述する第2シリサイド膜12に用いるものよりも
薄膜のCo膜(例えば、厚さ3nm)をスパッタリング
により成膜した。そして、前記Co膜におけるソース・
ドレインエクステンション部表面(およびゲート電極6
b表面)をRTAによりシリサイド化してCoSiから
成る第1シリサイド膜10(およびゲート・シリサイド
膜6c)を形成した後、そのソース・ドレイン部表面
(およびゲート電極6b表面)以外のCo膜(素子分離
領域5および第1サイドウォール8表面のCo膜)を硫
酸加水により除去した。本実施例では、第1シリサイド
膜10(およびゲート・シリサイド膜6c)における成
膜,RTAをそれぞれ下記に示す条件で行った。
条件] ・アニール温度…1000℃ ・アニール時間…10sec ・使用雰囲気…N2雰囲気中 次に、図5に示すように、前記Si活性層領域3aのソ
ース・ドレインエクステンション部(第1ソース・ドレ
インエクステンション層7,第2ソース・ドレインエク
ステンション層9)表面やゲート電極6bを覆うよう
に、後述する第2シリサイド膜12に用いるものよりも
薄膜のCo膜(例えば、厚さ3nm)をスパッタリング
により成膜した。そして、前記Co膜におけるソース・
ドレインエクステンション部表面(およびゲート電極6
b表面)をRTAによりシリサイド化してCoSiから
成る第1シリサイド膜10(およびゲート・シリサイド
膜6c)を形成した後、そのソース・ドレイン部表面
(およびゲート電極6b表面)以外のCo膜(素子分離
領域5および第1サイドウォール8表面のCo膜)を硫
酸加水により除去した。本実施例では、第1シリサイド
膜10(およびゲート・シリサイド膜6c)における成
膜,RTAをそれぞれ下記に示す条件で行った。
【0038】[第1シリサイド膜10の成膜条件]
・使用したガス…Ar=100sccm
・圧力…0.4Pa
・基板加熱温度…450℃
・DC Power…0.8kW
[第1シリサイド膜10のRTA条件]
・アニール温度…550℃
・アニール時間…30sec
・使用雰囲気…N2またはN2/Ar雰囲気中
次に、図6に示すように、前記ゲート・シリサイド膜6
c,第1サイドウォール8を覆うようにSi3N4膜11
aを成膜し、そのSi3N4膜11aにおける第1サイド
ウォール8の部分のみを残すようにエッチバックして、
第2サイドウォール11を形成した。なお、本実施例で
は前記Si3N4膜11aを前記Si3N4膜4bと同様の
条件で成膜したが、第1サイドウォール8以外の下地が
第1シリサイド膜10(CoSi)であるため、基板加
熱温度は650℃程度以下に設定することが好ましい。
c,第1サイドウォール8を覆うようにSi3N4膜11
aを成膜し、そのSi3N4膜11aにおける第1サイド
ウォール8の部分のみを残すようにエッチバックして、
第2サイドウォール11を形成した。なお、本実施例で
は前記Si3N4膜11aを前記Si3N4膜4bと同様の
条件で成膜したが、第1サイドウォール8以外の下地が
第1シリサイド膜10(CoSi)であるため、基板加
熱温度は650℃程度以下に設定することが好ましい。
【0039】その後、前記Si活性層領域3aのソース
・ドレイン部(第1シリサイド膜10)表面,ゲート・
シリサイド膜6cを覆うように、前記第1シリサイド膜
10に用いたものよりも厚いCo膜(例えば、厚さ5n
m)をスパッタリングにより成膜した。そして、前記C
o膜におけるソース・ドレイン部表面(およびゲート・
シリサイド膜6c表面)のみをRTAによりシリサイド
化して、CoSiから成る第2シリサイド膜12(およ
びゲート・シリサイド膜6d)を形成した後、そのソー
ス・ドレイン部表面(およびゲート・シリサイド膜6d
表面)以外のCo膜(素子分離領域5および第2サイド
ウォール11表面のCo膜)を硫酸加水により除去し
た。本実施例では、前記第2シリサイド膜12における
成膜,RTAを、それぞれ前記第1シリサイド膜10と
同様の条件によって行った。
・ドレイン部(第1シリサイド膜10)表面,ゲート・
シリサイド膜6cを覆うように、前記第1シリサイド膜
10に用いたものよりも厚いCo膜(例えば、厚さ5n
m)をスパッタリングにより成膜した。そして、前記C
o膜におけるソース・ドレイン部表面(およびゲート・
シリサイド膜6c表面)のみをRTAによりシリサイド
化して、CoSiから成る第2シリサイド膜12(およ
びゲート・シリサイド膜6d)を形成した後、そのソー
ス・ドレイン部表面(およびゲート・シリサイド膜6d
表面)以外のCo膜(素子分離領域5および第2サイド
ウォール11表面のCo膜)を硫酸加水により除去し
た。本実施例では、前記第2シリサイド膜12における
成膜,RTAを、それぞれ前記第1シリサイド膜10と
同様の条件によって行った。
【0040】その後、前記のように形成した第1シリサ
イド膜10,第2シリサイド膜12において再びRTA
(以下、再RTAと称する)を行って、それらCoSi
膜をさらにSi活性層領域のSi層と反応させることに
よりCoSi2膜に変換し、前記の第1シリサイド膜1
0,第2シリサイド膜12を十分に低抵抗化させた。本
実施例では、前記の再RTAを下記に示す条件で行っ
た。
イド膜10,第2シリサイド膜12において再びRTA
(以下、再RTAと称する)を行って、それらCoSi
膜をさらにSi活性層領域のSi層と反応させることに
よりCoSi2膜に変換し、前記の第1シリサイド膜1
0,第2シリサイド膜12を十分に低抵抗化させた。本
実施例では、前記の再RTAを下記に示す条件で行っ
た。
【0041】[再RTA条件]
・アニール温度…700℃
・アニール時間…30sec
・使用雰囲気…N2またはN2/Ar雰囲気中
なお、シリサイド化によりCoSi2膜を形成する際に
消費されるSi層の厚さは、スパッタリングにより成膜
されたCo膜の約3.64倍となり、得られるCoSi
2膜の厚さにおいては前記Co膜の約3.52倍となる
ことが判っている。
消費されるSi層の厚さは、スパッタリングにより成膜
されたCo膜の約3.64倍となり、得られるCoSi
2膜の厚さにおいては前記Co膜の約3.52倍となる
ことが判っている。
【0042】したがって、本実施例で厚さ35nmのS
OI層3を用いた場合、第1シリサイド膜10において
厚さ3nmのCo膜を成膜すると、第2サイドウォール
の直下に位置する部分には厚さ約10.5nm程度のC
oSi2膜が形成されるため、そのCoSi2膜の直下に
位置する部分には厚さ20nm程度のSi層が残存する
ことになる。また、第2シリサイド膜12において5n
mのCo膜を用いると、Si活性層領域における第1サ
イドウォール8,第2サイドウォール11に覆われてい
ない部分に成膜されるCo膜の厚さ(第1シリサイド膜
10,第2シリサイド膜12に用いたCo膜の合計の厚
さ)は8nmとなり、厚さ約28.2nm程度のCoS
i2膜が形成されるため、そのCoSi2膜の直下に位置
する部分には極めて僅かなSi層のみが残存することに
なる。
OI層3を用いた場合、第1シリサイド膜10において
厚さ3nmのCo膜を成膜すると、第2サイドウォール
の直下に位置する部分には厚さ約10.5nm程度のC
oSi2膜が形成されるため、そのCoSi2膜の直下に
位置する部分には厚さ20nm程度のSi層が残存する
ことになる。また、第2シリサイド膜12において5n
mのCo膜を用いると、Si活性層領域における第1サ
イドウォール8,第2サイドウォール11に覆われてい
ない部分に成膜されるCo膜の厚さ(第1シリサイド膜
10,第2シリサイド膜12に用いたCo膜の合計の厚
さ)は8nmとなり、厚さ約28.2nm程度のCoS
i2膜が形成されるため、そのCoSi2膜の直下に位置
する部分には極めて僅かなSi層のみが残存することに
なる。
【0043】次に、図7に示すように、SOI基板1に
おけるSi活性層領域3aのソース・ドレイン部表面,
素子分離領域5,ゲート・シリサイド膜6d,第1サイ
ドウォール8,第2サイドウォール11の表面を覆うよ
うに、減圧CVD法により例えばSiO2膜を堆積して
層間絶縁膜13(例えば、厚さ700nm)を形成した
後、所望のリソグラフィとエッチングとにより、その層
間絶縁膜13において第2シリサイド膜12上に電気的
接続用のコンタクト孔13aを開孔した。本実施例で
は、コンタクト孔13aにおけるエッチングを下記に示
す条件で行った。
おけるSi活性層領域3aのソース・ドレイン部表面,
素子分離領域5,ゲート・シリサイド膜6d,第1サイ
ドウォール8,第2サイドウォール11の表面を覆うよ
うに、減圧CVD法により例えばSiO2膜を堆積して
層間絶縁膜13(例えば、厚さ700nm)を形成した
後、所望のリソグラフィとエッチングとにより、その層
間絶縁膜13において第2シリサイド膜12上に電気的
接続用のコンタクト孔13aを開孔した。本実施例で
は、コンタクト孔13aにおけるエッチングを下記に示
す条件で行った。
【0044】[コンタクト孔13aにおけるエッチング
条件] ・使用したガス…C4F8/CO/Ar=10/100/
200sccm ・圧力…6Pa ・基板加熱温度…20℃ ・RF Power…1600W その後、前記コンタクト孔13aの内壁(および底部)
表面に対して、スパッタリングによるTi膜(例えば、
厚さ20nm)とCVD法によるTiN膜(例えば、厚
さ30nm)とから成るバリアメタル14aを成膜し
た。そして、前記コンタクト孔13aに埋め込むように
CVD法によりW膜を成膜し、そのコンタクト孔13a
以外のW膜をエッチバックによって除去しコンタクトプ
ラグ14を形成することにより。本実施例では、前記バ
リアメタル11a(Ti膜およびTiN膜)における成
膜,コンタクトプラグ11(W膜)における成膜および
エッチングを、それぞれ下記に示す条件で行った。
条件] ・使用したガス…C4F8/CO/Ar=10/100/
200sccm ・圧力…6Pa ・基板加熱温度…20℃ ・RF Power…1600W その後、前記コンタクト孔13aの内壁(および底部)
表面に対して、スパッタリングによるTi膜(例えば、
厚さ20nm)とCVD法によるTiN膜(例えば、厚
さ30nm)とから成るバリアメタル14aを成膜し
た。そして、前記コンタクト孔13aに埋め込むように
CVD法によりW膜を成膜し、そのコンタクト孔13a
以外のW膜をエッチバックによって除去しコンタクトプ
ラグ14を形成することにより。本実施例では、前記バ
リアメタル11a(Ti膜およびTiN膜)における成
膜,コンタクトプラグ11(W膜)における成膜および
エッチングを、それぞれ下記に示す条件で行った。
【0045】[Ti膜の成膜条件]
・使用したガス…Ar=100sccm
・圧力…0.4Pa
・基板加熱温度…200℃
・DC Power…6kW
[TiN膜の成膜条件]
・使用したガス…Ar/N2=20/70sccm
・圧力…0.4Pa
・基板加熱温度…200℃
・μ波…12kW
[W膜の成膜条件]
・使用したガス…WF6/H2/Ar=80/500/2
800sccm ・圧力…10640Pa ・基板加熱温度…400℃ [W膜のエッチバック条件] ・使用したガス…SF6/Ar=110/90sccm ・圧力…35Pa ・RF Power…275W 以上示したように本実施の形態によれば、ソース・ドレ
イン部におけるコンタクト孔13aが開孔される部分に
十分な厚さ(例えば、30nm程度)の第2シリサイド
膜12が形成されるため、Si基板1aに対するリーク
電流の発生を防止することができる。また、第2サイド
ウォール8の直下に位置する部分に形成される第1シリ
サイド膜10を薄膜(例えば、10nm程度)にし、そ
の第1シリサイド膜10の直下に位置する部分に対して
十分な厚さ(例えば、20nm程度)のSi層を確保で
きるため、第1シリサイド膜10,第2シリサイド膜1
2とSi層とのコンタクト抵抗を低減することができ
る。さらに、第1サイドウォール8を形成する前に注入
する不純物のドーズ量を低く(例えば、1×1015/
cm2程度)抑えられるため、トランジスタ全体の寄生
抵抗を抑制し閾値電圧において良好なロールオフ特性を
保ことができる。
800sccm ・圧力…10640Pa ・基板加熱温度…400℃ [W膜のエッチバック条件] ・使用したガス…SF6/Ar=110/90sccm ・圧力…35Pa ・RF Power…275W 以上示したように本実施の形態によれば、ソース・ドレ
イン部におけるコンタクト孔13aが開孔される部分に
十分な厚さ(例えば、30nm程度)の第2シリサイド
膜12が形成されるため、Si基板1aに対するリーク
電流の発生を防止することができる。また、第2サイド
ウォール8の直下に位置する部分に形成される第1シリ
サイド膜10を薄膜(例えば、10nm程度)にし、そ
の第1シリサイド膜10の直下に位置する部分に対して
十分な厚さ(例えば、20nm程度)のSi層を確保で
きるため、第1シリサイド膜10,第2シリサイド膜1
2とSi層とのコンタクト抵抗を低減することができ
る。さらに、第1サイドウォール8を形成する前に注入
する不純物のドーズ量を低く(例えば、1×1015/
cm2程度)抑えられるため、トランジスタ全体の寄生
抵抗を抑制し閾値電圧において良好なロールオフ特性を
保ことができる。
【0046】以上、本発明において、記載された具体例
に対してのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想の範
囲で多彩な変形および修正が可能であることは、当業者
にとって明白なことであり、このような変形および修正
が特許請求の範囲に属することは当然のことである。
に対してのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想の範
囲で多彩な変形および修正が可能であることは、当業者
にとって明白なことであり、このような変形および修正
が特許請求の範囲に属することは当然のことである。
【0047】例えば、本実施の形態では、第1,第2シ
リサイド膜においてCoSi2を形成したフルサリサイ
ド構造を示したが、ゲート電極や第1,第2シリサイド
膜における材料や構造を限定するものではない。また、
SOI基板(Si基板,埋め込み酸化膜,SOI層),
ゲート絶縁膜,ゲート電極材料,ボディ層,ソース・ド
レイン層等においても本実施の形態に記載した材料に限
定されるものではなく、それぞれ前記[課題を解決する
ための手段]の欄に記載した各種材料を適用した場合に
おいても、本実施の形態と同様の作用効果が得られる。
リサイド膜においてCoSi2を形成したフルサリサイ
ド構造を示したが、ゲート電極や第1,第2シリサイド
膜における材料や構造を限定するものではない。また、
SOI基板(Si基板,埋め込み酸化膜,SOI層),
ゲート絶縁膜,ゲート電極材料,ボディ層,ソース・ド
レイン層等においても本実施の形態に記載した材料に限
定されるものではなく、それぞれ前記[課題を解決する
ための手段]の欄に記載した各種材料を適用した場合に
おいても、本実施の形態と同様の作用効果が得られる。
【0048】
【発明の効果】以上示したように本発明によれば、SO
I基板(Si活性層領域)のコンタクト孔が位置する部
分に対して十分な厚さのシリサイド膜を形成し、そのシ
リサイド膜とSi層との界面におけるコンタクト抵抗を
低減して、Si基板に対するリーク電流やコンタクト抵
抗・寄生抵抗の上昇を抑え、閾値電圧のロールオフ特性
を良好にできるため、例えば高速・低消費電力の完全空
乏型SOI−MOSFETを得ることが可能となる。
I基板(Si活性層領域)のコンタクト孔が位置する部
分に対して十分な厚さのシリサイド膜を形成し、そのシ
リサイド膜とSi層との界面におけるコンタクト抵抗を
低減して、Si基板に対するリーク電流やコンタクト抵
抗・寄生抵抗の上昇を抑え、閾値電圧のロールオフ特性
を良好にできるため、例えば高速・低消費電力の完全空
乏型SOI−MOSFETを得ることが可能となる。
【図1】本実施例における半導体装置の製造工程図(素
子分離領域の形成)。
子分離領域の形成)。
【図2】本実施例における半導体装置の製造工程図(ゲ
ート電極の形成)。
ート電極の形成)。
【図3】本実施例における半導体装置の製造工程図(第
1ソース・ドレインエクステンション層の形成)。
1ソース・ドレインエクステンション層の形成)。
【図4】本実施例における半導体装置の製造工程図(第
2ソース・ドレインエクステンション層の形成)。
2ソース・ドレインエクステンション層の形成)。
【図5】本実施例における半導体装置の製造工程図(第
1シリサイド膜の形成)。
1シリサイド膜の形成)。
【図6】本実施例における半導体装置の製造工程図(第
2シリサイド膜の形成)。
2シリサイド膜の形成)。
【図7】本実施例における半導体装置の製造工程図(コ
ンタクトプラグの形成)。
ンタクトプラグの形成)。
【図8】一般的な完全空乏型SOI−MOSFETの概
略断面図。
略断面図。
【図9】ソース・ドレインエクステンション層を形成し
た完全空乏型SOI−MOSFETの概略断面図。
た完全空乏型SOI−MOSFETの概略断面図。
【図10】薄いシリサイド膜を形成した完全空乏型SO
I−MOSFETの概略断面図。
I−MOSFETの概略断面図。
1…SOI基板
1a…Si基板
2…埋め込み酸化膜
3…SOI層
3a…Si活性層領域
5…素子分離領域
6b…ゲート電極
7…第1ソース・ドレインエクステンション層
8…第1サイドウォール
9…第2ソース・ドレインエクステンション層
10…第1シリサイド膜
11…第2サイドウォール
12…第2シリサイド膜
13…層間絶縁膜
13a…コンタクト孔
14…コンタクトプラグ
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 27/08 331 H01L 27/08 321F
27/092
29/786
Fターム(参考) 4M104 AA09 BB01 BB14 BB16 BB17
BB18 BB20 BB21 BB25 BB26
BB28 BB30 BB32 BB33 BB40
CC01 CC05 DD04 DD16 DD37
DD84 EE09 GG09 GG10 GG14
HH16 HH20
5F032 AA01 AA34 AA44 CA17 CA20
DA03 DA23 DA25 DA33 DA74
5F033 GG03 HH04 HH18 HH19 HH20
HH21 HH25 HH27 HH28 HH29
JJ18 JJ19 JJ33 KK25 LL04
NN06 NN07 PP15 QQ09 QQ37
QQ70 RR04 SS11 TT08 XX10
5F048 AA01 AA04 AC04 BB06 BB07
BB08 BB09 BB11 BB12 BC06
BF06 BF16 DA25 DA27 DA30
5F110 AA03 AA08 BB04 CC02 DD05
DD13 EE05 EE09 EE15 EE32
EE44 EE45 EE48 GG02 GG12
GG25 HJ01 HJ04 HJ13 HJ23
HK05 HK21 HK33 HK40 HL01
HL04 HL12 HL23 HL24 HM15
NN04 NN23 NN62 NN65 QQ19
Claims (5)
- 【請求項1】 Si基板上に埋め込み酸化膜を介してS
OI層が形成されたSOI基板を用い、そのSOI層に
複数個の素子分離領域を形成し、それら各素子分離領域
間のSi活性層領域のボディ部,ソース・ドレイン部に
各々の拡散層を形成してMOSFETを構成した半導体
装置において、 前記Si活性層領域のボディ部上に対しゲート絶縁膜を
介して形成されたゲート電極と、 前記ゲート電極およびゲート絶縁膜の側壁側に設けられ
たサイドウォールと、 前記サイドウォール直下に位置するソース・ドレインエ
クステンション部の一部に形成された第1シリサイド膜
と、 前記ソース・ドレイン部に形成され第1シリサイド膜よ
りも厚い第2シリサイド膜と、 前記の素子分離領域,ソース・ドレイン部,ゲート電
極,サイドウォールを覆うように形成された層間絶縁膜
と、 前記第2シリサイド膜を介してソース・ドレイン部と電
気的に接続するため前記層間絶縁膜に開孔されたコンタ
クト孔と、を備えたことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】 前記ソース・ドレインエクステンション
部にソース・ドレインと同極性の不純物層を形成したこ
とを特徴とする請求項1記載の半導体装置。 - 【請求項3】 Si基板上に埋め込み酸化膜を介してS
OI層が形成されたSOI基板を用い、そのSOI層に
複数個の素子分離領域を形成し、それら各素子分離領域
間のSi活性層領域のボディ部,ソース・ドレイン部に
各々の拡散層を形成してMOSFETを構成した半導体
装置の製造方法において、 前記Si活性層領域のボディ部上にゲート絶縁膜を介し
てゲート電極を形成する工程と、 前記Si活性層領域に不純物を注入してソース・ドレイ
ンエクステンション層を形成する工程と、 前記ゲート電極およびゲート絶縁膜の側壁側に第1サイ
ドウォールを設けてから、前記Si活性層領域に第1シ
リサイド膜を形成する工程と、 前記第1サイドウォール側壁側に第2サイドウォールを
設けて、前記Si活性層領域に第2シリサイド膜を形成
する工程と、 前記の素子分離領域,ソース・ドレイン部,ゲート電
極,サイドウォールを覆うように層間絶縁膜を形成し、
その層間絶縁膜における前記第2シリサイドが位置する
部分に対してコンタクト孔を開孔する工程と、を有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項4】 前記第2シリサイド膜は第1シリサイド
膜よりも厚いことを特徴とする請求項3記載の半導体装
置の製造方法。 - 【請求項5】 前記のゲート電極を形成する工程後、前
記Si活性層領域に不純物を注入して第1ソース・ドレ
インエクステンション層を形成し、 前記ゲート電極およびゲート絶縁膜の側壁側に第1サイ
ドウォールを設けてから前記Si活性層領域に不純物を
注入して第2ソース・ドレインエクステンション層を形
成したことを特徴とする請求項3記載の半導体装置の製
造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002020850A JP2003224135A (ja) | 2002-01-30 | 2002-01-30 | 半導体装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002020850A JP2003224135A (ja) | 2002-01-30 | 2002-01-30 | 半導体装置およびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003224135A true JP2003224135A (ja) | 2003-08-08 |
Family
ID=27744235
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002020850A Pending JP2003224135A (ja) | 2002-01-30 | 2002-01-30 | 半導体装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003224135A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007180506A (ja) * | 2005-12-02 | 2007-07-12 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置及びその作製方法 |
KR100809330B1 (ko) | 2006-09-04 | 2008-03-05 | 삼성전자주식회사 | 게이트 스페이서로 인한 응력이 배제된 반도체 소자 및 그제조 방법 |
US8569170B2 (en) | 2005-12-02 | 2013-10-29 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Manufacturing method of semiconductor device comprising silicide layer with varied thickness |
-
2002
- 2002-01-30 JP JP2002020850A patent/JP2003224135A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007180506A (ja) * | 2005-12-02 | 2007-07-12 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置及びその作製方法 |
US8569170B2 (en) | 2005-12-02 | 2013-10-29 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Manufacturing method of semiconductor device comprising silicide layer with varied thickness |
KR100809330B1 (ko) | 2006-09-04 | 2008-03-05 | 삼성전자주식회사 | 게이트 스페이서로 인한 응력이 배제된 반도체 소자 및 그제조 방법 |
US7655525B2 (en) | 2006-09-04 | 2010-02-02 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor device free of gate spacer stress and method of manufacturing the same |
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