JP2006032381A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、ゲート電極の側壁にサイドウォールが形成された、半導体装置およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device in which a side wall is formed on a side wall of a gate electrode and a method for manufacturing the same.
最近、MOSトランジスタのソース・ドレイン領域へのコンタクト部材を形成するに際し、素子の高密度化に対応して、セルフアラインコンタクト構造(SAC構造)が使用され始めている。これは、LDD(Lightly doped drain)構造の形成に用いたサイドウォールを、コンタクトをセルフアラインで形成する時のエッチングストッパーとしても用いようとするものである。 Recently, when forming contact members to the source / drain regions of MOS transistors, a self-aligned contact structure (SAC structure) has begun to be used in response to the higher density of elements. In this method, the sidewall used for forming the LDD (Lightly Doped Drain) structure is also used as an etching stopper when the contact is formed by self-alignment.
サイドウォールをエッチングストッパーとして使用するために、サイドウォールにはシリコン窒化膜を使用するのが一般的である。 In order to use the sidewall as an etching stopper, a silicon nitride film is generally used for the sidewall.
図8(a)〜(d)は、従来の一般的なセルフアラインコンタクト構造を形成するために、シリコン窒化膜をサイドウォールとして有するMOSトランジスタの製造方法を示す要部工程断面図である(特許文献1参照)。 8 (a) to 8 (d) are cross-sectional views of essential steps showing a method of manufacturing a MOS transistor having a silicon nitride film as a sidewall in order to form a conventional general self-aligned contact structure (patent) Reference 1).
最近のようにトランジスタの微細化が進んでくると、トランジスタの構造としてはいわゆるLDD構造が用いられ、その製造方法としては、ゲート電極の側面上にサイドウォールを形成し、さらに、このサイドウォールをマスクとするイオン注入により高濃度のソース・ドレイン領域を形成するのが一般的である。 As transistor miniaturization progresses recently, a so-called LDD structure is used as a transistor structure, and as a manufacturing method thereof, a side wall is formed on the side surface of the gate electrode. Generally, high concentration source / drain regions are formed by ion implantation using a mask.
まず、図8(a)に示す工程で、半導体基板401上に、ゲート絶縁膜用熱酸化膜402,ゲート電極用ポリシリコン膜403及びシリコン窒化膜404を順次形成した後、ゲートパターニング用のレジスト膜405を形成する。
First, in the step shown in FIG. 8A, a gate insulating film
次に、図8(b)に示す工程で、レジスト膜405をエッチングマスクとして用い、シリコン窒化膜404、ポリシリコン膜403及び熱酸化膜402を順次エッチングして、ゲート上保護層404a、ゲート電極403a及びゲート絶縁膜402aを形成した後、ゲート電極403aなどをマスクとして、半導体基板401内に不純物(nチャネル型MOSトランジスタにおいてはリン又は砒素,pチャネル型MOSトランジスタにおいてはボロン)のイオン注入を行なって、低濃度ソース・ドレイン領域406を形成する。
Next, in the step shown in FIG. 8B, using the
その後、図8(b)に示す工程で、基板401上にシリコン酸化膜407及びシリコン窒化膜408を堆積する。
Thereafter, a
次に、図8(c)に示す工程で、シリコン酸化膜407及びシリコン窒化膜408に対して、異方性ドライエッチングを行なうことにより、ゲート電極403aの側壁に酸化膜サイドウォール407aと、窒化膜サイドウォール408aとを形成する。
Next, in the step shown in FIG. 8C, anisotropic dry etching is performed on the
次に、図8(d)に示す工程で、ゲート電極403a,酸化膜サイドウォール407a及び窒化膜サイドウォール408aをマスクとして、不純物(nチャネル型MOSトランジスタにおいてはリン又は砒素,pチャネル型MOSトランジスタにおいてはボロン)のイオン注入を行って、高濃度ソース・ドレイン領域409を形成し、これによりLDD構造のMOSトランジスタが完成する。
しかしながら、前記従来の構成では、微細化が進むにつれ、以下のような不具合がある。すなわち、図8(b)に示す工程における、シリコン酸化膜407の上に、シリコン窒化膜408を形成する際において、シリコン酸化膜407とシリコン基板401の界面に、シリコン窒化膜408を形成する材料ガスの一つであるNH3(アンモニア)がシリコン酸化膜407中を拡散し、低濃度ソース・ドレイン領域406とシリコン酸化膜407の界面に窒化物410(図9)が形成される。
However, the conventional configuration has the following problems as miniaturization progresses. That is, when the
図9は、図8(d)に示す工程において、低濃度ソース・ドレイン領域406と酸化膜サイドウォール407aの界面に窒化物410が形成された様子を模式的に表した図である。
FIG. 9 is a diagram schematically showing a state in which the nitride 410 is formed at the interface between the low concentration source /
さらにその窒化物410は、低濃度ソース・ドレイン領域406と酸化膜サイドウォール407aの界面に界面準位411を発生させ、界面準位411は低濃度ソース・ドレイン領域406中に空乏層413を形成する。この空乏層413により低濃度ソース・ドレイン領域406の深さ方向の幅が小さくなることによりトランジスタのソース・ドレインに寄与する寄生抵抗が上昇し、トランジスタの性能を劣化させるという課題を有していた。
Further, the nitride 410 generates an interface state 411 at the interface between the low concentration source /
したがって、この発明の目的は、上記課題に鑑みてなされたものであり、窒化膜をサイドウォールとするLDD構造のトランジスタにおいて、サイドウォールの酸化膜・シリコン界面の窒化による界面準位の発生を抑制することにより、トランジスタの性能劣化を防止することであり、サイドウォールと基板との界面における窒素濃度が、トランジスタの性能を劣化させない程度に制御された半導体装置およびその製造方法を提供することである。 Accordingly, the object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and in an LDD structure transistor having a nitride film as a sidewall, generation of interface states due to nitridation of the oxide film / silicon interface of the sidewall is suppressed. It is to prevent deterioration of the performance of the transistor, and to provide a semiconductor device in which the nitrogen concentration at the interface between the sidewall and the substrate is controlled to such an extent that the performance of the transistor is not deteriorated, and a manufacturing method thereof. .
上記の目的を達成するために、この発明の請求項1記載の半導体装置は、基板上に形成されたゲート電極と、前記ゲート電極の側壁に形成された第1のサイドウォールである酸化膜と第2のサイドウォールである窒化膜と、前記ゲート電極の側方に位置する前記基板の領域の中に形成された低濃度不純物拡散領域と高濃度不純物拡散領域とを備え、前記第1のサイドウォールである酸化膜と前記低濃度不純物拡散領域との界面における窒素濃度が1×1020cm-3以下である。 In order to achieve the above object, a semiconductor device according to claim 1 of the present invention includes a gate electrode formed on a substrate, and an oxide film which is a first sidewall formed on a side wall of the gate electrode. A nitride film as a second sidewall; a low-concentration impurity diffusion region and a high-concentration impurity diffusion region formed in the region of the substrate located on the side of the gate electrode; The nitrogen concentration at the interface between the oxide film as a wall and the low-concentration impurity diffusion region is 1 × 10 20 cm −3 or less.
請求項2記載の半導体装置は、請求項1記載の半導体装置において、前記ゲート電極を構成する導電性膜は、Si、Ge及びCの群から選択された1種類以上の元素から構成される材料で形成されている。 The semiconductor device according to claim 2 is the semiconductor device according to claim 1, wherein the conductive film constituting the gate electrode is made of one or more elements selected from the group consisting of Si, Ge, and C. It is formed with.
請求項3記載の半導体装置の製造方法は、基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜の上にゲート電極膜を形成する工程と、前記ゲート電極膜の少なくとも一部をエッチングすることによりゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極の側方に位置する前記基板の領域の中に、低濃度不純物領域を形成する工程と、前記低濃度不純物領域を形成した前記基板上に酸化膜を形成する工程と、前記酸化膜と前記低濃度不純物領域との界面における窒素濃度を1×1020cm-3以下とするような温度で、前記酸化膜の上に窒化膜を形成する工程と、前記窒化膜および前記酸化膜に対して、異方性エッチングを行うことによって、前記ゲート電極の側壁に、前記酸化膜からなる第1のサイドウォールと、前記窒化膜からなる第2のサイドウォールとを形成する工程と、前記第1のサイドウォールおよび前記第2のサイドウォールの側方に位置する前記基板の領域の中に、前記低濃度不純物領域より高い濃度を有する高濃度不純物領域を形成する工程とを含む。 4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein a step of forming a gate insulating film on the substrate, a step of forming a gate electrode film on the gate insulating film, and etching at least a part of the gate electrode film. Forming a gate electrode; forming a low-concentration impurity region in a region of the substrate located laterally of the gate electrode; and forming the low-concentration impurity region on the substrate on which the low-concentration impurity region is formed. A nitride film is formed on the oxide film at a temperature such that an oxide film is formed and a nitrogen concentration at the interface between the oxide film and the low concentration impurity region is 1 × 10 20 cm −3 or less. Performing anisotropic etching on the nitride film and the oxide film, and forming a first sidewall made of the oxide film on the sidewall of the gate electrode and a second film made of the nitride film. A high concentration impurity region having a concentration higher than that of the low concentration impurity region in a region of the substrate located on a side of the first sidewall and the second sidewall. Forming the step.
請求項4記載の半導体装置の製造方法は、請求項3記載の半導体装置の製造方法において、前記窒化膜を形成する工程における前記基板の温度を600℃以下とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the semiconductor device manufacturing method, the temperature of the substrate in the step of forming the nitride film is 600 ° C. or lower.
請求項5記載の半導体装置の製造方法は、基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜の上にゲート電極膜を形成する工程と、前記ゲート電極膜の少なくとも一部をエッチングすることによりゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極の側方に位置する前記基板の領域の中に、低濃度不純物領域を形成する工程と、前記低濃度不純物領域を形成した前記基板上に酸化膜を形成する工程と、前記酸化膜の上に、前記酸化膜への窒素を構成元素とするガスの拡散を防止するための拡散防止膜を形成する工程と、前記拡散防止膜の上に窒化膜を形成するとともに、前記拡散防止膜と、前記窒化膜を形成するための窒素を構成元素とするガスとを反応させることにより、前記酸化膜と前記低濃度不純物領域との界面における窒素濃度を1×1020cm-3以下に制御する工程と、前記窒化膜および前記酸化膜に対して、異方性エッチングを行うことによって、前記ゲート電極の側壁に、前記酸化膜からなる第1のサイドウォールと、前記窒化膜からなる第2のサイドウォールとを形成する工程と、前記第1のサイドウォールおよび前記第2のサイドウォールの側方に位置する前記基板の領域の中に、前記低濃度不純物領域より高い濃度を有する高濃度不純物領域を形成する工程とを含む。 6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein a step of forming a gate insulating film on a substrate, a step of forming a gate electrode film on the gate insulating film, and etching at least a part of the gate electrode film. Forming a gate electrode; forming a low-concentration impurity region in a region of the substrate located laterally of the gate electrode; and forming the low-concentration impurity region on the substrate on which the low-concentration impurity region is formed. A step of forming an oxide film, a step of forming a diffusion preventive film for preventing diffusion of a gas containing nitrogen as a constituent element on the oxide film, and a step of forming on the diffusion preventive film By forming a nitride film and reacting the diffusion preventive film with a gas containing nitrogen as a constituent element for forming the nitride film, the concentration of nitrogen at the interface between the oxide film and the low-concentration impurity region is increased. And controlling to 1 × 10 20 cm -3 or less, with respect to the nitride film and the oxide film, by performing anisotropic etching on the sidewalls of the gate electrode, the first consisting of the oxide film A step of forming a sidewall and a second sidewall made of the nitride film, and a region of the substrate located on a side of the first sidewall and the second sidewall; Forming a high concentration impurity region having a higher concentration than the concentration impurity region.
請求項6記載の半導体装置の製造方法は、請求項5記載の半導体装置の製造方法において、前記窒素を構成元素とするガスは、NH3である。 The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 6 is the method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the gas containing nitrogen as a constituent element is NH 3 .
請求項7記載の半導体装置の製造方法は、請求項3,4,5または6記載の半導体装置の製造方法において、前記ゲート電極を形成する工程の際、前記ゲート電極膜の上にゲート保護膜を形成する工程と、前記ゲート保護膜をパターニングし、前記パターニングされたゲート絶縁膜をマスクをとして、前記ゲート電極膜をエッチングする工程とを含む。 The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7 is the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, 4, 5 or 6, wherein a gate protective film is formed on the gate electrode film in the step of forming the gate electrode. And a step of patterning the gate protective film and etching the gate electrode film using the patterned gate insulating film as a mask.
請求項8記載の半導体装置の製造方法は、請求項3,4,5または6記載の半導体装置の製造方法において、前記ゲート電極膜を、Si、Ge及びCの群から選択された1種類以上の元素から構成される材料で形成する。 The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 8 is the method for manufacturing a semiconductor device according to claim 3, 4, 5 or 6, wherein the gate electrode film is one or more selected from the group consisting of Si, Ge and C. It is made of a material composed of these elements.
この発明の請求項1記載の半導体装置によれば、第1のサイドウォールである酸化膜と低濃度不純物拡散領域との界面における窒素濃度が1×1020cm-3以下であるので、第2のサイドウォールに窒化膜を使用した場合においても、窒化膜を酸化膜の上に形成する際に、低濃度不純物拡散領域と第1のサイドウォールである酸化膜の界面における窒素濃度が1×1020cm-3以下となるような温度で窒化膜を形成することによって、低濃度不純物拡散領域と第1のサイドウォールである酸化膜の界面における界面準位の発生量が少なくなり、界面準位による低濃度不純物拡散領域への空乏層の形成を抑制することで、半導体装置を構成するトランジスタ性能の劣化を防止することが可能となる。 According to the semiconductor device of the first aspect of the present invention, since the nitrogen concentration at the interface between the oxide film as the first sidewall and the low-concentration impurity diffusion region is 1 × 10 20 cm −3 or less, the second Even when a nitride film is used as the sidewall, the nitrogen concentration at the interface between the low-concentration impurity diffusion region and the oxide film as the first sidewall is 1 × 10 4 when the nitride film is formed on the oxide film. By forming the nitride film at a temperature of 20 cm −3 or less, the amount of interface states generated at the interface between the low-concentration impurity diffusion region and the oxide film as the first sidewall is reduced, and the interface state is reduced. By suppressing the formation of a depletion layer in the low-concentration impurity diffusion region due to, it is possible to prevent deterioration in the performance of the transistors constituting the semiconductor device.
請求項2では、請求項1記載の半導体装置において、ゲート電極を構成する導電性膜は、Si、Ge及びCの群から選択された1種類以上の元素から構成される材料で形成されていることが望ましい。これにより、ゲート電極の電気抵抗を低くすることができる。 According to a second aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the first aspect, the conductive film constituting the gate electrode is formed of a material composed of one or more elements selected from the group consisting of Si, Ge, and C. It is desirable. Thereby, the electrical resistance of the gate electrode can be lowered.
この発明の請求項3記載の半導体装置の製造方法によれば、低濃度不純物領域を形成した基板上に酸化膜を形成する工程と、酸化膜と低濃度不純物領域との界面における窒素濃度を1×1020cm-3以下とするような温度で、酸化膜の上に窒化膜を形成する工程と、窒化膜および酸化膜に対して、異方性エッチングを行うことによって、ゲート電極の側壁に、酸化膜からなる第1のサイドウォールと、窒化膜からなる第2のサイドウォールとを形成する工程とを含むので、第2のサイドウォールに窒化膜を使用した場合においても、窒化膜を酸化膜の上に形成する際に、低濃度不純物拡散領域と第1のサイドウォールである酸化膜の界面における窒素濃度が1×1020cm-3以下となるような温度で窒化膜を形成することによって、低濃度不純物拡散領域と第1のサイドウォールである酸化膜の界面における界面準位の発生量が少なくなり、界面準位による低濃度不純物拡散領域への空乏層の形成が抑制され、トランジスタ性能の劣化が防止された半導体装置を製造することが可能となる。 According to the semiconductor device manufacturing method of the present invention, the step of forming the oxide film on the substrate on which the low concentration impurity region is formed and the nitrogen concentration at the interface between the oxide film and the low concentration impurity region are set to 1. A step of forming a nitride film on the oxide film at a temperature of × 10 20 cm −3 or less, and anisotropic etching is performed on the nitride film and the oxide film, thereby forming a sidewall of the gate electrode. And the step of forming the first sidewall made of the oxide film and the second sidewall made of the nitride film, the nitride film is oxidized even when the nitride film is used for the second sidewall. When forming on the film, the nitride film is formed at such a temperature that the nitrogen concentration at the interface between the low-concentration impurity diffusion region and the oxide film as the first sidewall becomes 1 × 10 20 cm −3 or less. Depending on the low concentration The generation amount of the interface state at the interface between the oxide diffusion region and the oxide diffusion region is reduced, the formation of a depletion layer in the low concentration impurity diffusion region due to the interface state is suppressed, and the transistor performance is deteriorated. It is possible to manufacture a prevented semiconductor device.
請求項4では、請求項3記載の半導体装置の製造方法において、窒化膜を形成する工程における基板の温度を600℃以下とすることが望ましい。これにより、低濃度不純物拡散領域と第1のサイドウォールである酸化膜の界面における窒素濃度を確実に低減させることができる。 According to a fourth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the third aspect, it is desirable that the temperature of the substrate in the step of forming the nitride film is 600 ° C. or lower. Thereby, the nitrogen concentration at the interface between the low-concentration impurity diffusion region and the oxide film as the first sidewall can be reliably reduced.
この発明の請求項5記載の半導体装置の製造方法によれば、低濃度不純物領域を形成した基板上に酸化膜を形成する工程と、酸化膜の上に、酸化膜への窒素を構成元素とするガスの拡散を防止するための拡散防止膜を形成する工程と、拡散防止膜の上に窒化膜を形成するとともに、拡散防止膜と、窒化膜を形成するための窒素を構成元素とするガスとを反応させることにより、酸化膜と低濃度不純物領域との界面における窒素濃度を1×1020cm-3以下に制御する工程と、窒化膜および酸化膜に対して、異方性エッチングを行うことによって、ゲート電極の側壁に、酸化膜からなる第1のサイドウォールと、窒化膜からなる第2のサイドウォールとを形成する工程とを含むので、第2のサイドウォールに窒化膜を使用した場合においても、拡散防止膜と窒化膜を形成するための窒素を構成元素とするガスとを反応させることにより、窒素を構成元素とするガスが酸化膜を拡散して、低濃度不純物拡散領域と第1のサイドウォールである酸化膜の界面に到達することが防止でき、該界面における窒素濃度を1×1020cm-3以下とすることによって、低濃度不純物拡散領域と第1のサイドウォールである酸化膜の界面における界面準位の発生量が少なくなり、界面準位による低濃度不純物拡散領域への空乏層の形成が抑制され、トランジスタ性能の劣化が防止された半導体装置を製造することが可能となる。 According to the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5 of the present invention, the step of forming the oxide film on the substrate on which the low concentration impurity region is formed, and the nitrogen to the oxide film on the oxide film as a constituent element Forming a diffusion preventive film for preventing diffusion of gas to be formed, forming a nitride film on the diffusion preventive film, and a gas containing nitrogen as a constituent element for forming the diffusion preventive film and the nitride film And the step of controlling the nitrogen concentration at the interface between the oxide film and the low-concentration impurity region to 1 × 10 20 cm −3 or less, and anisotropic etching is performed on the nitride film and the oxide film. As a result, a step of forming a first sidewall made of an oxide film and a second sidewall made of a nitride film on the side wall of the gate electrode is included. Therefore, a nitride film is used for the second sidewall. In some cases, By reacting the gas containing nitrogen as a constituent element to form the diffusion prevention film and the nitride film, the gas containing nitrogen as a constituent element diffuses in the oxide film, and the low-concentration impurity diffusion region and the first side are diffused. Reaching the interface of the oxide film as the wall can be prevented, and by setting the nitrogen concentration at the interface to 1 × 10 20 cm −3 or less, the low concentration impurity diffusion region and the oxide film as the first sidewall can be prevented. It is possible to manufacture a semiconductor device in which the generation amount of interface states at the interface is reduced, the formation of a depletion layer in the low-concentration impurity diffusion region due to the interface states is suppressed, and deterioration of transistor performance is prevented.
請求項6では、請求項5記載の半導体装置の製造方法において、窒素を構成元素とするガスとして、NH3を用いることができる。 According to a sixth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the fifth aspect, NH 3 can be used as a gas containing nitrogen as a constituent element.
請求項7では、請求項3,4,5または6記載の半導体装置の製造方法において、ゲート電極を形成する工程の際、ゲート電極膜の上にゲート保護膜を形成する工程と、ゲート保護膜をパターニングし、パターニングされたゲート絶縁膜をマスクをとして、ゲート電極膜をエッチングする工程とを含むことが望ましい。かかる構成とすることによって、ゲート電極をパターニングによって形成する際に、ゲート保護膜がハードマスクとして機能し、ゲート電極の上部がエッチングされるのを防止することが可能となる。 7. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein the step of forming a gate protective film on the gate electrode film in the step of forming the gate electrode, And etching the gate electrode film using the patterned gate insulating film as a mask. With such a configuration, when the gate electrode is formed by patterning, the gate protective film functions as a hard mask, and it is possible to prevent the upper portion of the gate electrode from being etched.
請求項8では、請求項3,4,5または6記載の半導体装置の製造方法において、ゲート電極膜を、Si、Ge及びCの群から選択された1種類以上の元素から構成される材料で形成することが望ましい。これにより、ゲート電極の電気抵抗を低くすることができる。 According to claim 8, in the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, 4, 5 or 6, the gate electrode film is made of a material composed of one or more elements selected from the group of Si, Ge, and C. It is desirable to form. Thereby, the electrical resistance of the gate electrode can be lowered.
以下、本発明の各実施形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
この発明の第1の実施形態の半導体装置について図1に基づいて説明する。 A semiconductor device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図1(a)は、本発明の第1の実施形態にかかる半導体装置を構成するNチャネル型トランジスタの要部断面構造であり、図1(b)は、図1(a)における、サイドウォールおよびソース・ドレイン部の拡大図である。なお、Pチャネル型トランジスタにおいても、MISトランジスタの各部にドープされる不純物の導電型が異なるだけであり、同じ構造を有している。 FIG. 1A is a cross-sectional structure of a main part of an N-channel transistor constituting the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a side wall in FIG. FIG. 5 is an enlarged view of a source / drain portion. Note that the P-channel transistor also has the same structure except that the conductivity type of the impurity doped in each part of the MIS transistor is different.
図1(a)及び(b)において、101はシリコン基板、102は各素子を電気的に分離するシリコン酸化膜からなる素子分離領域、103はシリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜、104はN型(Pチャネル型トランジスタの場合はP型)のポリシリコンからなるゲート電極、105はシリコン酸化膜からなる第1のサイドウォール、106はシリコン窒化膜からなる第2のサイドウォール、107は低濃度不純物領域であるN型(Pチャネル型トランジスタの場合はP型)の低濃度ソース・ドレイン領域、108はP型(Pチャネル型トランジスタの場合はN型)のポケット領域、109は高濃度不純物領域であるN型(Pチャネル型トランジスタの場合はP型)の高濃度ソース・ドレイン領域、110は低濃度ソース・ドレイン領域107と酸化膜サイドウォール105の界面に形成された窒化物、111は低濃度ソース・ドレイン領域107と第1のサイドウォール105の界面に形成された窒化物110の界面準位により形成された空乏層、112は低濃度ソース・ドレイン領域107の拡散抵抗、113は高濃度ソース・ドレイン領域109およびゲート電極104表面に形成された低抵抗を有するコバルトシリサイドである。
1A and 1B, 101 is a silicon substrate, 102 is an element isolation region made of a silicon oxide film for electrically isolating each element, 103 is a gate insulating film made of a silicon oxide film, and 104 is an N-type. A gate electrode made of polysilicon (P-type in the case of a P-channel transistor), 105 a first sidewall made of a silicon oxide film, 106 a second sidewall made of a silicon nitride film, and 107 a low-concentration impurity The region is an N-type (P-type in the case of a P-channel transistor) low-concentration source / drain region, 108 is a P-type (N-type in the case of a P-channel transistor) pocket region, and 109 is a high-concentration impurity region. An N-type (P-type in the case of a P-channel transistor) high concentration source / drain region 110 is a low concentration source / drain region 1 7 is a nitride formed at the interface between the oxide
上記のようにこの半導体装置は、シリコン基板101上に形成されたゲート電極104と、ゲート電極104の側壁に形成された第1のサイドウォールである酸化膜105と第2のサイドウォールである窒化膜106と、ゲート電極104の側方に位置する基板101の領域の中に形成された低濃度不純物拡散領域107と高濃度不純物拡散領域109とを備えている。
As described above, this semiconductor device includes the
シリコン基板101は、トランジスタ動作に適したウェル濃度とスレッショルド電圧を制御している表面濃度を有している。低濃度ソース・ドレイン領域107と酸化膜サイドウォール105の界面に形成されたSixNyOzからなる窒化物110における窒素濃度が1×1017cm-3以上且つ1×1020cm-3以下に制御されていることにより、窒化物110による界面準位の発生が抑制され、第1のサイドウォール105直下の低濃度ソース・ドレイン領域107中の空乏層111の広がりを抑制することができ、低濃度ソース・ドレイン領域107の拡散抵抗112の抵抗上昇を抑えることが可能になり、MISトランジスタの性能劣化を防止することが可能となる。
The
なお、本実施形態において、第2のサイドウォール106をL型で説明したが、1/4楕円形のサイドウォールであっても、同様の効果が得られるのはいうまでもない。また、シリサイド113にコバルトシリサイドで説明しているが、チタンシリサイドやニッケルシリサイドなど他のシリサイド膜であっても同様の効果が得られることは言うまでもない。
In the present embodiment, the
この発明の第2の実施形態の半導体装置の製造方法について図2〜図4に基づいて説明する。本発明の第2の実施形態にかかる半導体装置の製造方法は、具体的には、本発明の第1の実施形態にかかる半導体装置において、第2のサイドウォール106を1/4楕円形とした半導体装置を製造するための製造方法である。
A method for manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. More specifically, in the semiconductor device manufacturing method according to the second embodiment of the present invention, in the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, the
図2(a)及び(b)、図3(a)及び(b)並びに図4は、本発明の第2の実施形態にかかる半導体装置を構成するNチャネル型トランジスタを製造する工程を説明する要部工程断面図である。なお、Pチャネル型トランジスタにおいても、MISトランジスタの各部にドープされる不純物の導電型が異なるだけであり、基本的には図2〜図4に示す工程と同じ工程を行なう。 2A and 2B, FIGS. 3A and 3B, and FIG. 4 illustrate a process of manufacturing an N-channel transistor that constitutes the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. It is principal part process sectional drawing. Also in the P-channel transistor, only the conductivity type of the impurity doped in each part of the MIS transistor is different, and basically the same process as that shown in FIGS. 2 to 4 is performed.
まず、図2(a)に示す工程で、シリコン基板201上に、素子分離領域202を形成した後、以下の工程によって、素子分離領域によって囲まれる活性領域にMISトランジスタを形成するための工程を行なう。
First, after forming the
まず、熱酸化工程を行なってシリコン基板201の主面上に膜厚が約3nmのシリコン酸化膜を形成した後、窒化処理を行なってシリコン酸窒化膜からなるゲート絶縁膜203(膜厚は約3nm)を形成する。そして、シリコン酸窒化膜203の上に、ポリシリコンからなるゲート電極膜204と、酸化シリコン膜からなるゲート保護膜205(膜厚は30nm以下)を形成する。このとき、図示しないが、上記従来の技術において説明した図8(a)に示す工程と同じ工程を行なう。
First, a thermal oxidation process is performed to form a silicon oxide film having a film thickness of about 3 nm on the main surface of the
すなわち、ゲート電極膜204及びゲート保護膜205を堆積した後に、フォトリソグラフィー及びドライエッチングを行なうことにより、ゲート絶縁膜203、ゲート電極膜204及びゲート保護膜205をパターニングして図2(b)に示すように、ゲート絶縁膜203a、ゲート電極204a及びゲート保護膜205aを形成する。
That is, after the
なお、ゲート電極204aには、N型不純物(Pチャネル型MISトランジスタにはP型不純物)がドープされている。また、ゲート保護膜205aはゲート電極204aをパターニングするためのハードマスクとして使用されており、膜厚が30nm以下になっている。なお、ゲート保護膜205aは必ずしも形成する必要はない。
Note that the
その後、ゲート電極204a及びゲート保護膜205aをマスクとして、ゲート電極204aの側方に位置する基板の領域の中に、リンイオン(P+)を、傾き角:0〜40度、注入エネルギー:10〜30keV、ドーズ量:約5×1013cm-2の条件で注入して、低濃度不純物拡散領域である低濃度ソース・ドレイン領域206を形成する。なお、低濃度ソース・ドレイン領域206に代えてエクステンション領域を形成してもよく、その場合には、砒素イオン(As)を、注入エネルギー:10〜20keV、ドーズ量:5×1013cm-2の条件で注入する。また、ボロンイオン(又はフッ化ボロンイオン)を、傾き角:20〜50度、注入エネルギー:10〜50keV、ドーズ量:1〜5×1013cm-2の条件で注入し、パンチスルーストッパー用のポケット注入領域207を形成する。なお、このポケット注入領域207は、必ずしも形成する必要はない。
Thereafter, using the
その後、各領域206,207にドープされた不純物を活性化するために、処理温度:900〜1000℃、処理時間:10〜60secの条件でRTA(Rapid Thermal Annealing)処理を行なう。
Thereafter, in order to activate the impurities doped in each of the
以上の工程により、図2(b)に示す構造が形成される。 Through the above steps, the structure shown in FIG. 2B is formed.
次に、図3(a)に示す工程で、基板201の全面上に、厚みが10〜20nmの薄いノンドープ酸化膜208(例えばNSG膜やHTO膜(高温酸化膜))と、厚みが10〜100nmのシリコン窒化膜209とを順に堆積する。
Next, in the step shown in FIG. 3A, a thin non-doped oxide film 208 (for example, an NSG film or an HTO film (high temperature oxide film)) having a thickness of 10 to 20 nm and a thickness of 10 to 10 are formed on the entire surface of the
シリコン窒化膜209の形成には、酸化膜208と低濃度不純物領域206との界面における窒素濃度を1×1020cm-3以下とするような温度で、酸化膜208の上に窒化膜209を形成する。この場合、成膜温度が600度以下でシリコン窒化膜が形成可能なBT−BAS(Bis−Tertially−Butyl−Amino−Silane)やHCD(Hexa−Chloro−Dislane)などを原材料とするものを使用し、窒化材料となるNH3ガスを成膜前に流す時間(プリパージ時間)を1分以下とする。シリコン窒化膜209を形成する際、NH3が酸化膜208中を拡散し、シリコン基板201中に形成された低濃度ソース・ドレイン領域206とシリコン酸化膜208の界面に窒化物210が形成される。
The
次に、図3(b)に示す工程で、異方性エッチングを行って、ゲート電極204aの側壁にシリコン酸化膜からなる第1のサイドウォール208aと、シリコン窒化膜からなる第2のサイドウォール209aとを形成する。この加工により、ゲート保護膜205aはさらにエッチングされ、その膜厚は10nm以下になっている。
Next, in the step shown in FIG. 3B, anisotropic etching is performed to form a
そして、ゲート電極204a及び各サイドウォール208a,209aをマスクとして、砒素イオンを、傾き角:7度、注入エネルギー:30〜50keV、ドーズ量:3〜5×1013cm-2の条件で注入して、低濃度不純物領域より高い濃度を有する高濃度不純物拡散領域である高濃度ソース・ドレイン領域211を形成する。
Then, using the
その後、高濃度ソース・ドレイン領域211にドープされた不純物を活性化するために、処理温度:900〜1090℃、処理時間:60秒以下の条件で、RTA処理を行なう。
Thereafter, in order to activate the impurities doped in the high concentration source /
なお、図示していないが、第2のサイドウォール208aを形成するシリコン窒化膜208の上にさらに選択的に除去できる材料膜(BPSGやPSGなど)を形成し、各サイドウォール207a,208a、BPSGなどによる第3のサイドウォール形成後、第3のサイドウォールを希弗酸やHFの気相エッチングなどで選択的に除去することにより、L型サイドウォールを形成しても良い。
Although not shown, a material film (BPSG, PSG, etc.) that can be selectively removed is formed on the
その後、図示していないが、シリサイドを形成しない部分を形成するための酸化膜を全面に形成し、フォトリソによるパターニング、希弗酸やバッファード弗酸などによる酸化膜エッチングを施すことにより(シリサイド領域は酸化膜除去される)、ゲート上保護膜205aは除去される。
Thereafter, although not shown, an oxide film for forming a portion where no silicide is formed is formed on the entire surface, and patterning with photolithography and oxide film etching with dilute hydrofluoric acid or buffered hydrofluoric acid are performed (silicide region). Is removed), the on-gate
次に、図4に示す工程で、PVD(Physival Vapor Deposition)法によりシリコン基板201の全面上にコバルト(膜厚は8〜12nm)、キャップ膜窒化チタン(膜厚は10〜30nm)を形成し、処理温度:400〜500℃、処理時間:30〜120秒の条件によるRTA処理で、シリコン基板201表面とコバルトおよびゲート電極204aのポリシリコン表面とコバルトを反応させシリサイドを形成し、塩酸・過酸化水混合液やアンモニア・過酸化水混合液などでシリコンと反応していないコバルトや窒化チタンを選択除去し、シリサイド212を形成する。その後、シリサイド212の抵抗を低抵抗化させるために、処理温度:700〜850℃の温度、処理時間:15〜60秒の条件によるRTA処理を行う。
Next, in the step shown in FIG. 4, cobalt (film thickness is 8 to 12 nm) and cap film titanium nitride (film thickness is 10 to 30 nm) are formed on the entire surface of the
本実施形態の製造方法によると、図3(a)に示す工程において、シリコン窒化膜209の形成温度が600℃以下であり、また、成膜前のNH3ガスのプリパージ時間が1分以下のため、酸化膜208を拡散するNH3を抑制することができ、シリコン基板201に中に形成された低濃度ソース・ドレイン領域206と酸化膜208との界面に形成される窒化物210における窒素濃度が1×1020cm-3以下に制御されている。その結果、窒化物210による界面準位の発生が抑制され、その界面準位に起因する低濃度ソース・ドレイン領域206中の空乏層の広がりが抑制され、その結果、低濃度ソース・ドレイン領域206の抵抗上昇を防止し、MISトランジスタの性能低下を防止することができる。
According to the manufacturing method of the present embodiment, in the step shown in FIG. 3A, the formation temperature of the
この発明の第3の実施の形態の半導体装置の製造方法を図5〜図7に基づいて説明する。本発明の第3の実施形態にかかる半導体装置の製造方法は、具体的には、本発明の第1の実施形態にかかる半導体装置において、第2のサイドウォール106を1/4楕円形とした半導体装置を製造するための製造方法である。
A semiconductor device manufacturing method according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Specifically, in the method of manufacturing the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention, the
図5(a)及び(b)、図6(a)及び(b)並びに図7(a)及び(b)は、本発明の第3の実施形態にかかる半導体装置を構成するNチャネル型トランジスタを製造する工程を説明する要部工程断面図である。なお、Pチャネル型トランジスタにおいても、MISトランジスタの各部にドープされる不純物の導電型が異なるだけであり、基本的には図5〜図7に示す工程と同じ工程を行なう。 FIGS. 5A and 5B, FIGS. 6A and 6B, and FIGS. 7A and 7B show N-channel transistors constituting the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention. It is principal part process sectional drawing explaining the process of manufacturing. In the P-channel transistor, only the conductivity type of the impurity doped in each part of the MIS transistor is different, and basically the same process as the process shown in FIGS.
まず、図5(a)に示す工程で、シリコン基板301上に、素子分離領域302を形成した後、以下の工程によって、素子分離領域によって囲まれる活性領域にMISトランジスタを形成するための工程を行なう。
First, in the step shown in FIG. 5A, after forming the
まず、熱酸化工程を行なってシリコン基板301の主面上に厚みが約3nmのシリコン酸化膜を形成した後、窒化処理を行なってシリコン酸窒化膜からなるゲート絶縁膜303(膜厚は約3nm)を形成する。そして、ゲート絶縁膜303の上に、ポリシリコンからなるゲート電極膜304と、酸化シリコンからなるゲート保護膜305(膜厚は30nm以下)を形成する。このとき、図示しないが、上記従来の技術において説明した図8(a)に示す工程と同じ工程を行なう。
First, a thermal oxidation process is performed to form a silicon oxide film having a thickness of about 3 nm on the main surface of the
すなわち、ゲート電極膜304及びゲート保護膜305を堆積した後に、フォトリソグラフィー及びドライエッチングを行なうことにより、ゲート絶縁膜303、ゲート電極膜304及びゲート保護膜305をパターニングして図5(b)に示すように、ゲート絶縁膜303a、ゲート電極304a及びゲート保護膜305aを形成する。
That is, after depositing the
なお、ゲート電極304aには、N型不純物(Pチャネル型MISトランジスタにはP型不純物)がドープされている。また、ゲート保護膜305aはゲート電極304aをパターニングするためのハードマスクとして使用されており、膜厚が30nm以下になっている。なお、ゲート保護膜305aは必ずしも形成する必要はない。
Note that the
その後、ゲート電極304a及びゲート保護膜305aをマスクとして、ゲート電極304aの側方に位置する基板の領域の中に、リンイオン(P+)を、傾き角:0〜40度、注入エネルギー:10〜30keV,ドーズ量:約5×1013cm-2の条件で注入して、低濃度不純物拡散領域である低濃度ソース・ドレイン領域306を形成する。なお、低濃度ソース・ドレイン領域306に代えてエクステンション領域を形成してもよく、その場合には、砒素イオン(As)を、注入エネルギー10〜20keV、ドーズ量5×1013cm-2の条件で注入する。また、ボロンイオン(又はフッ化ボロンイオン)を、傾き角:20〜50度、注入エネルギー:10〜50keV、ドーズ量:1〜5×1013cm-2の条件で注入し、パンチスルーストッパー用のポケット注入領域307を形成する。なお、このポケット注入領域307は、必ずしも形成する必要はない。
Then, using the
その後、各領域306,307にドープされた不純物を活性化するために、処理温度:900〜1000℃、処理時間:10〜60secの条件でRTA処理を行なう。
Thereafter, in order to activate the impurities doped in the
次に、図6(a)に示す工程で、基板301の全面上に、膜厚が10〜20nmの薄いノンドープ酸化膜308(例えばNSG膜やHTO膜)と、1〜10原子層厚のシリコンで形成された拡散防止膜320を堆積する。
Next, in the step shown in FIG. 6A, a thin non-doped oxide film 308 (eg, NSG film or HTO film) having a thickness of 10 to 20 nm and silicon having a thickness of 1 to 10 atomic layers are formed on the entire surface of the
その後、図6(b)に示す工程で、膜厚が10〜100nmのシリコン窒化膜309を堆積する。シリコン窒化膜309の形成時に、窒化材料となるNH3ガスを成膜前に流す時間(プリパージ時間)の間に、拡散防止膜320とNH3が反応することにより、拡散防止膜320が絶縁体である窒化シリコン層320aになり、酸化膜308と低濃度不純物領域306との界面における窒素濃度を1×1020cm-3以下に制御する。一部のNH3は、酸化膜308中を拡散し、シリコン基板301中に形成された低濃度ソース・ドレイン領域306と酸化膜308の界面に窒化物310が形成される。
Thereafter, in the step shown in FIG. 6B, a
次に、図7(a)に示す工程で、異方性エッチングを行って、ゲート電極304aの側壁にシリコン酸化膜からなる第1のサイドウォール308aと、シリコン窒化膜からなる第2のサイドウォール309aとを形成する。この加工により、ゲート上保護膜305aはさらにエッチングされ、膜厚が10nm以下になっている。
7A, anisotropic etching is performed to form a
そして、ゲート電極304a及び各サイドウォール308a,309aをマスクとして、砒素イオンを、傾き角:7度、注入エネルギー:30〜50keV、ドーズ量:3〜5×1013cm-2の条件で注入して、高濃度不純物拡散領域である高濃度ソース・ドレイン領域311を形成する。
Then, using the
その後、高濃度ソース・ドレイン領域311にドープされた不純物を活性化するために、処理温度:900〜1090℃、処理時間:60秒以下の条件で、RTA処理を行なう。
Thereafter, in order to activate the impurities doped in the high concentration source /
なお、図示していないが、第2のサイドウォール308aを形成する窒化膜308の上にさらに選択的に除去できる材料膜(BPSGやPSGなど)を形成し、各サイドウォール307a,308a、BPSGなどによる第3のサイドウォール形成後、第3のサイドウォールを希弗酸やHFの気相エッチングなどで選択的に除去することにより、L型サイドウォールを形成しても良い。
Although not shown, a material film (such as BPSG or PSG) that can be selectively removed is formed on the
その後、図示していないが、シリサイドを形成しない部分を形成するための酸化膜を全面に形成し、フォトリソによるパターニング、希弗酸やバッファード弗酸などによる酸化膜エッチングを施すことにより(シリサイド領域は酸化膜除去される)、ゲート上保護膜305aは除去される。
Thereafter, although not shown, an oxide film for forming a portion where no silicide is formed is formed on the entire surface, and patterning with photolithography and oxide film etching with dilute hydrofluoric acid or buffered hydrofluoric acid are performed (silicide region). Is removed), the on-gate
次に、図7(b)に示す工程で、PVD法によりシリコン基板301の全面上にコバルト(膜厚は8〜12nm)、キャップ膜窒化チタン(膜厚は10〜30nm)を形成し、処理温度:400〜550℃、処理時間:30〜120秒の条件によるRTA処理で、シリコン基板301表面とコバルトおよびゲート電極304aのポリシリコン表面とコバルトを反応させシリサイドを形成し、塩酸・過酸化水混合液やアンモニア・過酸化水混合液などでシリコンと反応していないコバルトや窒化チタンを選択除去し、シリサイド312を形成する。その後、シリサイド312の抵抗を低抵抗化させるために、処理温度:700〜850℃の温度、処理時間:15〜60秒の条件によるRTA処理を行う。
Next, in the step shown in FIG. 7B, cobalt (film thickness is 8 to 12 nm) and cap film titanium nitride (film thickness is 10 to 30 nm) are formed on the entire surface of the
本実施形態の製造方法によると、図6(a)に示す工程において形成された、拡散防止膜320が、図6(b)に示す工程の、シリコン窒化膜309の形成直前のNH3プリパージの間において、NH3と反応することにより、拡散防止膜320が絶縁体である窒化シリコン層320aになるため、シリコン酸化膜308を拡散するNH3の量を著しく低減することができ、シリコン基板301に中に形成された低濃度ソース・ドレイン領域306と酸化膜308との界面に形成される窒化物310における窒素濃度が1×1017cm-3以上且つ1×1020cm-3以下に制御されている。その結果、窒化物310による界面準位の発生が抑制され、その界面準位に起因する低濃度ソース・ドレイン領域306中の空乏層の広がりが抑制され、その結果、低濃度ソース・ドレイン領域306の抵抗上昇を防止し、MISトランジスタの性能低下を防止することができる。
According to the manufacturing method of the present embodiment, the
本実施形態では、拡散防止膜320の構成材料としてシリコンを用いたが、NH3と反応して絶縁体となるゲルマニウムなど他の半導体材料であっても同様の効果が得られる。
また、本実施形態では、シリコン窒化膜309の形成のための窒化材料としてNH3を用いたが、他の窒化材料として、N2Oを用いてもよい。
In the present embodiment, silicon is used as the constituent material of the
In this embodiment, NH 3 is used as a nitride material for forming the
第1から第3の実施形態では、ゲート絶縁膜103としてシリコン酸化膜を、ゲート絶縁膜203,303としてシリコン酸窒化膜を用いたが、それぞれ、これに限定されるものではなく、ゲート絶縁膜103としてシリコン酸窒化膜を、ゲート絶縁膜203,303としてシリコン酸化膜を用いてもよく、更に、高誘電体材料からなる他の絶縁膜を用いてもよい。
In the first to third embodiments, the silicon oxide film is used as the
第1から第3の実施形態では、ゲート電極膜104,204,304の材料としてポリシリコンを用いたが、これに限定されるものではなく、Si、Ge及びCの群から選択された1種類以上の元素から構成される材料を用いてもよい。
In the first to third embodiments, polysilicon is used as the material of the
本発明に係る半導体装置およびその製造方法は、サイドウォールに窒化膜を使用した場合においても、窒化膜を酸化膜の上に形成する際に、低濃度不純物拡散領域と酸化膜の界面における窒素濃度が1×1020cm-3以下となるような温度で窒化膜を形成することによって、低濃度不純物拡散領域と酸化膜の界面における界面準位の発生量が少なくなり、界面準位による低濃度不純物拡散領域への空乏層の形成が抑制され、トランジスタ性能の劣化が防止された半導体装置を製造することが可能となるという効果を有し、ゲート電極の側壁にサイドウォールが形成された、半導体装置および半導体装置の製造方法等に方法に有用である。 In the semiconductor device and the manufacturing method thereof according to the present invention, the nitrogen concentration at the interface between the low-concentration impurity diffusion region and the oxide film when the nitride film is formed on the oxide film even when the nitride film is used as the sidewall. By forming a nitride film at a temperature such that is less than 1 × 10 20 cm −3, the amount of interface states generated at the interface between the low-concentration impurity diffusion region and the oxide film is reduced, and the low concentration due to the interface states A semiconductor in which the formation of a depletion layer in an impurity diffusion region is suppressed and a semiconductor device in which deterioration of transistor performance is prevented can be manufactured, and a side wall is formed on a side wall of a gate electrode This method is useful for a method of manufacturing a device and a semiconductor device.
101 シリコン基板
102 素子分離領域
103 ゲート絶縁膜
104 ゲート電極
105 第1のサイドウォール
106 第2のサイドウォール
107 低濃度ソース・ドレイン領域
108 ポケット領域
109 高濃度ソース・ドレイン領域
110 窒化物
111 空乏層
112 拡散抵抗
113 シリサイド
201 シリコン基板
202 素子分離領域
203 ゲート絶縁膜
204 ゲート電極
204a ゲート電極
205 ゲート保護膜
205a ゲート保護膜
206 低濃度ソース・ドレイン領域
207 ポケット注入領域
208 酸化膜
208a 第1のサイドウォール
209 シリコン窒化膜
209a 第2のサイドウォール
210 窒化物
211 高濃度ソース・ドレイン領域
212 シリサイド
301 シリコン基板
302 素子分離領域
303 ゲート絶縁膜
304 ゲート電極
304a ゲート電極
305 ゲート保護膜
305a ゲート保護膜
306 低濃度ソース・ドレイン領域
307 ポケット注入領域
308 酸化膜
308a 第1のサイドウォール
309 シリコン窒化膜
309a 第2のサイドウォール
310 窒化物
311 高濃度ソース・ドレイン領域
312 シリサイド
320 拡散防止膜
320a 窒化シリコン層
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記ゲート電極の側壁に形成された第1のサイドウォールである酸化膜と第2のサイドウォールである窒化膜と、
前記ゲート電極の側方に位置する前記基板の領域の中に形成された低濃度不純物拡散領域と高濃度不純物拡散領域とを備え、
前記第1のサイドウォールである酸化膜と前記低濃度不純物拡散領域との界面における窒素濃度が1×1020cm-3以下であることを特徴とする半導体装置。 A gate electrode formed on the substrate;
An oxide film as a first sidewall and a nitride film as a second sidewall formed on the sidewall of the gate electrode;
A low-concentration impurity diffusion region and a high-concentration impurity diffusion region formed in the region of the substrate located on the side of the gate electrode;
A semiconductor device, wherein a nitrogen concentration at an interface between the oxide film as the first sidewall and the low-concentration impurity diffusion region is 1 × 10 20 cm −3 or less.
前記ゲート絶縁膜の上にゲート電極膜を形成する工程と、
前記ゲート電極膜の少なくとも一部をエッチングすることによりゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極の側方に位置する前記基板の領域の中に、低濃度不純物領域を形成する工程と、
前記低濃度不純物領域を形成した前記基板上に酸化膜を形成する工程と、
前記酸化膜と前記低濃度不純物領域との界面における窒素濃度を1×1020cm-3以下とするような温度で、前記酸化膜の上に窒化膜を形成する工程と、
前記窒化膜および前記酸化膜に対して、異方性エッチングを行うことによって、前記ゲート電極の側壁に、前記酸化膜からなる第1のサイドウォールと、前記窒化膜からなる第2のサイドウォールとを形成する工程と、
前記第1のサイドウォールおよび前記第2のサイドウォールの側方に位置する前記基板の領域の中に、前記低濃度不純物領域より高い濃度を有する高濃度不純物領域を形成する工程とを含む半導体装置の製造方法。 Forming a gate insulating film on the substrate;
Forming a gate electrode film on the gate insulating film;
Forming a gate electrode by etching at least a portion of the gate electrode film;
Forming a low-concentration impurity region in the region of the substrate located on the side of the gate electrode;
Forming an oxide film on the substrate on which the low-concentration impurity region is formed;
Forming a nitride film on the oxide film at a temperature such that the nitrogen concentration at the interface between the oxide film and the low-concentration impurity region is 1 × 10 20 cm −3 or less;
By performing anisotropic etching on the nitride film and the oxide film, a first sidewall made of the oxide film and a second sidewall made of the nitride film are formed on the sidewall of the gate electrode. Forming a step;
Forming a high-concentration impurity region having a concentration higher than that of the low-concentration impurity region in a region of the substrate located on the side of the first sidewall and the second sidewall. Manufacturing method.
前記ゲート絶縁膜の上にゲート電極膜を形成する工程と、
前記ゲート電極膜の少なくとも一部をエッチングすることによりゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極の側方に位置する前記基板の領域の中に、低濃度不純物領域を形成する工程と、
前記低濃度不純物領域を形成した前記基板上に酸化膜を形成する工程と、
前記酸化膜の上に、前記酸化膜への窒素を構成元素とするガスの拡散を防止するための拡散防止膜を形成する工程と、
前記拡散防止膜の上に窒化膜を形成するとともに、前記拡散防止膜と、前記窒化膜を形成するための窒素を構成元素とするガスとを反応させることにより、前記酸化膜と前記低濃度不純物領域との界面における窒素濃度を1×1020cm-3以下に制御する工程と、
前記窒化膜および前記酸化膜に対して、異方性エッチングを行うことによって、前記ゲート電極の側壁に、前記酸化膜からなる第1のサイドウォールと、前記窒化膜からなる第2のサイドウォールとを形成する工程と、
前記第1のサイドウォールおよび前記第2のサイドウォールの側方に位置する前記基板の領域の中に、前記低濃度不純物領域より高い濃度を有する高濃度不純物領域を形成する工程とを含む半導体装置の製造方法。 Forming a gate insulating film on the substrate;
Forming a gate electrode film on the gate insulating film;
Forming a gate electrode by etching at least a portion of the gate electrode film;
Forming a low-concentration impurity region in the region of the substrate located on the side of the gate electrode;
Forming an oxide film on the substrate on which the low-concentration impurity region is formed;
Forming a diffusion prevention film for preventing diffusion of a gas containing nitrogen as a constituent element on the oxide film on the oxide film;
A nitride film is formed on the diffusion barrier film, and the oxide film and the low-concentration impurity are reacted by reacting the diffusion barrier film with a gas containing nitrogen as a constituent element for forming the nitride film. Controlling the nitrogen concentration at the interface with the region to 1 × 10 20 cm −3 or less;
By performing anisotropic etching on the nitride film and the oxide film, a first sidewall made of the oxide film and a second sidewall made of the nitride film are formed on the sidewall of the gate electrode. Forming a step;
Forming a high-concentration impurity region having a concentration higher than that of the low-concentration impurity region in a region of the substrate located on the side of the first sidewall and the second sidewall. Manufacturing method.
前記ゲート保護膜をパターニングし、前記パターニングされたゲート絶縁膜をマスクをとして、前記ゲート電極膜をエッチングする工程とを含む請求項3,4,5または6記載の半導体装置の製造方法。 A step of forming a gate protective film on the gate electrode film during the step of forming the gate electrode;
7. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, further comprising: patterning the gate protective film, and etching the gate electrode film using the patterned gate insulating film as a mask.
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