JP2007201294A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To manufacture a semiconductor device having elements both in a silicide region and a nonsilicide region without increasing junction leak, even if a spacing is small between adjacent gate electrodes in a silicide forming region. <P>SOLUTION: A method of manufacturing the semiconductor device comprises a diffusion layer forming step (a) of forming a plurality of gate electrodes 103 in the silicide region Rsili and non silicide region Rnon, and a plurality of diffusion layers 104 on a semiconductor substrate 101 which is exposed from the gate electrodes 103; a first dielectric forming step (b) of forming a first dielectric 107 on the semiconductor substrate 101; a second dielectric forming step (c) of adding an impurity to the first dielectric 107 in the silicide region to form a second dielectric 107b having a slower etching rate than the first dielectric 107; and a step of removing the first dielectric 107a remaining on the silicide region Rsili by wet etching after retreating step (d) of the first dielectric 107 by anisotropic etching. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は金属シリサイド層を有する半導体装置の製造方法に関するものであって、特に、サリサイド技術に関するものである。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device having a metal silicide layer, and more particularly to a salicide technique.

近年の半導体装置の製造方法においては、回路素子の高速化を実現するため、ゲート電極やソース/ドレイン領域の不純物拡散層に金属シリサイド層を形成して低抵抗化するサリサイドプロセスが用いられている。   2. Description of the Related Art In recent semiconductor device manufacturing methods, a salicide process is used in which a metal silicide layer is formed in an impurity diffusion layer in a gate electrode or a source / drain region to reduce resistance in order to increase the speed of circuit elements. .

一方、半導体素子を抵抗素子として使用する場合には、ゲート電極やソース/ドレイン領域の不純物拡散層をシリサイド化しない方が適している。そこで、同一の半導体基板上にシリサイド素子と非シリサイド素子の両方を形成する半導体装置の製造方法が用いられている(例えば、特許文献1参照)。   On the other hand, when a semiconductor element is used as a resistance element, it is suitable not to silicide the impurity diffusion layer in the gate electrode or the source / drain region. Therefore, a manufacturing method of a semiconductor device in which both a silicide element and a non-silicide element are formed on the same semiconductor substrate is used (for example, see Patent Document 1).

図6(a)〜(d)および図7(a)は、従来のサリサイドプロセスによる半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。   6 (a) to 6 (d) and FIG. 7 (a) are cross-sectional views showing respective steps of a conventional semiconductor device manufacturing method using a salicide process.

図6(a)〜(d)および図7(a)において、左側はシリサイド素子を形成するシリサイド形成領域RSiliを示し、右側は非シリサイド素子を形成する非シリサイド形成領域Rnonを示している。   6A to 6D and FIG. 7A, the left side shows a silicide formation region RSili for forming a silicide element, and the right side shows a non-silicide formation region Rnon for forming a non-silicide element.

ここでは、半導体基板1上のシリサイド形成領域Siliに2つの近接するFETを形成し、非シリサイド形成領域Rnonに1つのFETを形成する場合について説明する。   Here, a case where two adjacent FETs are formed in the silicide formation region Sili on the semiconductor substrate 1 and one FET is formed in the non-silicide formation region Rnon will be described.

まず、図6(a)に示すように、半導体基板1上に、LOCOS分離法又はSTI分離法により、活性化させる領域を囲むように素子分離酸化膜2を形成する。次に、素子分離酸化膜2に囲まれた各活性領域に、熱酸化法により、ゲート酸化膜(図示せず)を成長させる。次に、ゲート酸化膜上に、CVD法によりポリシリコン膜を成長させ、フォトリソグラフィー法及びドライエッチング法により、ポリシリコン膜をパターンニングしてゲート電極3を形成する。ここでは、シリサイド形成領域RSiliに2つのゲート電極3を、非シリサイド形成領域Rnonに1つのゲート電極3を、それぞれ形成する。   First, as shown in FIG. 6A, an element isolation oxide film 2 is formed on a semiconductor substrate 1 so as to surround a region to be activated by a LOCOS isolation method or an STI isolation method. Next, a gate oxide film (not shown) is grown on each active region surrounded by the element isolation oxide film 2 by a thermal oxidation method. Next, a polysilicon film is grown on the gate oxide film by a CVD method, and the polysilicon film is patterned by a photolithography method and a dry etching method to form the gate electrode 3. Here, two gate electrodes 3 are formed in the silicide formation region RSili, and one gate electrode 3 is formed in the non-silicide formation region Rnon.

次に、CVD法及びエッチング技術を用いて、各ゲート電極3及びゲート酸化膜の側面にシリコン酸化膜からなる酸化膜サイドウォール5を形成する。次に、CVD法及びエッチング技術を用いて、酸化膜サイドウォール5の側面にシリコン窒化膜からなる窒化膜サイドウォール6を形成する。次に、各ゲート電極3の両サイドの、半導体基板1の表面が露出している位置に、フォトリソグラフィー法及びイオン注入法により、高濃度の浅い不純物拡散層4を形成する。   Next, an oxide film sidewall 5 made of a silicon oxide film is formed on the side surfaces of each gate electrode 3 and the gate oxide film by using a CVD method and an etching technique. Next, a nitride film sidewall 6 made of a silicon nitride film is formed on the side surface of the oxide film sidewall 5 using a CVD method and an etching technique. Next, a high-concentration shallow impurity diffusion layer 4 is formed by photolithography and ion implantation at positions on both sides of each gate electrode 3 where the surface of the semiconductor substrate 1 is exposed.

次に、図6(b)に示すように、CVD法により、シリサイド反応を抑制するためのシリサイドプロテクション膜としてCVD酸化膜7を形成する。   Next, as shown in FIG. 6B, a CVD oxide film 7 is formed as a silicide protection film for suppressing the silicide reaction by the CVD method.

次に、図6(c)に示すように、非シリサイド形成領域Rnonにおいて、フォトリソグラフィー法により、CVD酸化膜7の表面にレジスト8を形成する。その後、レジスト8をエッチングマスクとして、異方性エッチングにより、シリサイド形成領域RsiliのCVD酸化膜7を除去する。このとき、シリサイド形成領域Rsiliでは、窒化膜サイドウォール6の外側にさらにダブルサイドウォール7aが形成される。その後、半導体基板1の表面の清浄を行う。   Next, as shown in FIG. 6C, a resist 8 is formed on the surface of the CVD oxide film 7 by photolithography in the non-silicide formation region Rnon. Thereafter, the CVD oxide film 7 in the silicide formation region Rsili is removed by anisotropic etching using the resist 8 as an etching mask. At this time, a double side wall 7 a is further formed outside the nitride film side wall 6 in the silicide formation region Rsili. Thereafter, the surface of the semiconductor substrate 1 is cleaned.

この窒化膜サイドウォール6の外側に形成されるダブルサイドウォール7aは、不純物拡散層4上の領域の一部を覆う。特に、隣接するゲート電極3の間隔が狭い場合には、図6(c)のシリサイド形成領域Rsiliの2つのゲート電極3間のように、それらの窒化膜サイドウォール6に挟まれた不純物拡散層4上の領域が、このダブルサイドウォール7aによって覆われる。   Double side wall 7 a formed outside nitride film side wall 6 covers part of the region on impurity diffusion layer 4. In particular, when the interval between the adjacent gate electrodes 3 is narrow, the impurity diffusion layer sandwiched between the nitride film sidewalls 6 as between the two gate electrodes 3 in the silicide formation region Rsili in FIG. 4 is covered with this double side wall 7a.

次に、レジスト8を除去した後、図6(d)に示すように、スパッタ法等により、半導体基板1の表面全体にNi、Co又はTi等からなる高融点金属膜9を堆積する。   Next, after removing the resist 8, as shown in FIG. 6D, a refractory metal film 9 made of Ni, Co, Ti or the like is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate 1 by sputtering or the like.

次に、図7(a)に示すように、適当な熱処理を加えることにより、シリサイド形成領域Rsiliにおける高融点金属膜9と、ゲート電極3及び不純物拡散層4との接触している部分のシリサイド化反応を行わせて、ゲート電極3上に金属シリサイド層10aを形成し、不純物拡散層4上に金属シリサイド層10bを形成する。その後、選択エッチングにより、硫酸過水等を用いて、未反応の高融点金属膜9を除去する。   Next, as shown in FIG. 7A, by applying an appropriate heat treatment, the silicide in the portion where the refractory metal film 9 is in contact with the gate electrode 3 and the impurity diffusion layer 4 in the silicide formation region Rsili. Then, a metal silicide layer 10 a is formed on the gate electrode 3 and a metal silicide layer 10 b is formed on the impurity diffusion layer 4. Thereafter, the unreacted refractory metal film 9 is removed by selective etching using sulfuric acid / hydrogen peroxide.

以上のような製造工程により、同一の半導体基板1上の、シリサイド形成領域Rsiliにシリサイド素子を形成し、非シリサイド形成領域Rnonに非シリサイド素子を形成する。
特開2004−146616号公報
Through the manufacturing process as described above, a silicide element is formed in the silicide formation region Rsili and a non-silicide element is formed in the non-silicide formation region Rnon on the same semiconductor substrate 1.
JP 2004-146616 A

しかしながら、従来のサリサイドプロセスによる半導体装置の製造方法では、シリサイド形成領域に形成する隣接するゲート電極の間隔が狭い場合には、シリサイド化反応が正常に行われなかったり、接合リークが増大するなどの問題があった。   However, in the conventional method of manufacturing a semiconductor device by the salicide process, when the interval between adjacent gate electrodes formed in the silicide formation region is narrow, the silicidation reaction is not performed normally or the junction leakage increases. There was a problem.

以下に、この従来のサリサイドプロセスによる半導体装置の製造方法における問題について説明する。   Hereinafter, problems in the semiconductor device manufacturing method using the conventional salicide process will be described.

図8(a)は、図6(b)の工程でCVD酸化膜7を形成させた際の、半導体装置の断面図を示している。なお、図6(b)と同じ構成部分には、同じ符号を用いている。   FIG. 8A shows a cross-sectional view of the semiconductor device when the CVD oxide film 7 is formed in the step of FIG. In addition, the same code | symbol is used for the same component as FIG.6 (b).

従来のサリサイドプロセスによる半導体装置の製造方法では、図6(b)に示すCVD酸化膜7を形成する工程において、隣接するゲート電極3の間隔が一定の距離以下に狭くなると、その2つのゲート電極3に挟まれた領域のCVD酸化膜7の膜厚が厚くなる。   In the conventional method of manufacturing a semiconductor device by the salicide process, when the distance between adjacent gate electrodes 3 becomes narrower than a certain distance in the step of forming the CVD oxide film 7 shown in FIG. The film thickness of the CVD oxide film 7 in the region sandwiched between 3 is increased.

特に、図8(a)に示すように、隣接するゲート電極3のそれぞれの窒化膜サイドウォール6間の距離L1が、CVD酸化膜厚T1の2倍よりも狭くなるような領域においては、両側から成長してきたCVD酸化膜7が接着し、狭ゲート電極3間のCVD酸化膜厚T2の厚膜化が顕著となる。T2/T1の膜厚比が、図6(c)に示す工程における異方性エッチングのオーバーエッチング比よりも大きくなった場合、狭ゲート電極3間の不純物拡散層4上のCVD酸化膜7は、異方性エッチングでは除去しきれなくなる。これにより、図6(d)に示す高融点金属膜9を堆積する工程において、狭ゲート電極3間の不純物拡散層4の上に存在するダブルサイドウォール7aがシリサイドプロテクション膜として働き、図7(a)に示す工程で、シリサイド化反応が行われず、不純物拡散層抵抗の上昇や、コンタクト抵抗の上昇が発生してしまう。   In particular, as shown in FIG. 8A, in the region where the distance L1 between the nitride film sidewalls 6 of the adjacent gate electrodes 3 is narrower than twice the CVD oxide film thickness T1, both sides The CVD oxide film 7 grown from the above adheres, and the thickness of the CVD oxide film T2 between the narrow gate electrodes 3 becomes significant. When the film thickness ratio of T2 / T1 is larger than the overetching ratio of anisotropic etching in the process shown in FIG. 6C, the CVD oxide film 7 on the impurity diffusion layer 4 between the narrow gate electrodes 3 is It cannot be removed by anisotropic etching. Thereby, in the step of depositing the refractory metal film 9 shown in FIG. 6D, the double side wall 7a existing on the impurity diffusion layer 4 between the narrow gate electrodes 3 functions as a silicide protection film, and FIG. In the step shown in a), the silicidation reaction is not performed, and the resistance of the impurity diffusion layer and the contact resistance are increased.

一方、図6(c)に示す異方性エッチングによりCVD酸化膜7を除去する工程において、シリサイド形成領域Rsiliにおける狭ゲート電極3間のCVD酸化膜7を除去できる異方性エッチングのオーバーエッチング量を設定した場合、隣接するゲート電極3の間隔が広い領域の不純物拡散層4が過剰にエッチングされてしまう。   On the other hand, in the step of removing the CVD oxide film 7 by anisotropic etching shown in FIG. 6C, the amount of overetching of anisotropic etching that can remove the CVD oxide film 7 between the narrow gate electrodes 3 in the silicide formation region Rsili. Is set, the impurity diffusion layer 4 in a region where the interval between the adjacent gate electrodes 3 is wide is excessively etched.

図8(b)は、図6(c)の工程において、シリサイド形成領域Rsiliの狭ゲート電極3間のCVD酸化膜7を除去できるオーバーエッチング量を設定して異方性エッチングを行った場合の、図7(a)のシリサイド化反応を行わせる工程後の、半導体装置の断面図を示している。なお、図7(a)と同じ構成部分には、同じ符号を用いている。   FIG. 8B shows a case where anisotropic etching is performed with an overetching amount that can remove the CVD oxide film 7 between the narrow gate electrodes 3 in the silicide formation region Rsili being set in the step of FIG. FIG. 8 shows a cross-sectional view of the semiconductor device after the step of performing the silicidation reaction of FIG. In addition, the same code | symbol is used for the same component as Fig.7 (a).

図6(c)の工程において、不純物拡散層4が過剰にエッチングされた場合には、隣接するゲート電極3の間隔が広い不純物拡散層4上にダメージ層が形成される。ダメージ層が形成された後にシリサイド化反応を行わせると、図8(b)に示すように、異常成長した金属シリサイド層10cが発生し、接合リークが増大してしまう。   In the step of FIG. 6C, when the impurity diffusion layer 4 is excessively etched, a damage layer is formed on the impurity diffusion layer 4 where the interval between the adjacent gate electrodes 3 is wide. When the silicidation reaction is performed after the damaged layer is formed, the abnormally grown metal silicide layer 10c is generated as shown in FIG. 8B, and junction leakage increases.

また、図6(d)に示す高融点金属膜9を堆積する工程の前の、図6(c)に示す工程後にレジスト8を除去した際に、金属シリサイド層10bを確保するために、狭ゲート電極3間に残留するCVD酸化膜7aをウェットエッチングにより除去した場合には、非シリサイド形成領域RnonにおけるCVD酸化膜7の膜厚が減ってしまう。   Further, in order to secure the metal silicide layer 10b when the resist 8 is removed after the step shown in FIG. 6C, before the step of depositing the refractory metal film 9 shown in FIG. When the CVD oxide film 7a remaining between the gate electrodes 3 is removed by wet etching, the thickness of the CVD oxide film 7 in the non-silicide formation region Rnon is reduced.

すなわち、非シリサイド形成領域RnonにおけるCVD酸化膜7のエッチングレートは、狭ゲート電極3間に残留するCVD酸化膜7aのエッチングレートと同じなので、CVD酸化膜7aを除去するために必要な分だけ、非シリサイド形成領域RnonにおけるCVD酸化膜7の膜厚が減ってしまう。これにより、この場合には、非シリサイド形成領域Rnonにおけるシリサイドプロテクション膜としてのCVD酸化膜7の膜厚が確保できなくなってしまう。   That is, since the etching rate of the CVD oxide film 7 in the non-silicide formation region Rnon is the same as the etching rate of the CVD oxide film 7a remaining between the narrow gate electrodes 3, only the amount necessary for removing the CVD oxide film 7a is obtained. The film thickness of the CVD oxide film 7 in the non-silicide formation region Rnon is reduced. As a result, in this case, it becomes impossible to secure the film thickness of the CVD oxide film 7 as the silicide protection film in the non-silicide formation region Rnon.

本発明は、上述した従来の課題を解決するもので、シリサイド形成領域の隣接するゲート電極の間隔が狭い場合でも、不純物拡散層の接合リークを増大させずに、同一の半導体基板上にシリサイド素子と非シリサイド素子の両方を形成できる、半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-described conventional problems, and even when the gap between adjacent gate electrodes in a silicide formation region is narrow, the silicide element is formed on the same semiconductor substrate without increasing junction leakage of the impurity diffusion layer. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device capable of forming both non-silicide elements and non-silicide elements.

上述した課題を解決するために、第1の本発明は、半導体基板上に、シリサイド素子を有するシリサイド領域、および非シリサイド素子を有する非シリサイド領域を形成する、半導体装置の製造方法において、前記半導体基板上に複数のゲート電極を形成するゲート電極形成工程と、前記ゲート電極から露出する半導体基板に、不純物拡散層を形成する拡散層形成工程と、前記ゲート電極を含む前記半導体基板上に、第1絶縁膜を形成する第1絶縁膜形成工程と、前記非シリサイド領域上に形成された前記第1絶縁膜に不純物を添加して第2絶縁膜を形成する第2絶縁膜形成工程と、前記シリサイド領域上の前記第1絶縁膜を除去する第1絶縁膜除去工程と、前記半導体基板上に、金属膜を堆積する金属膜堆積工程と、前記シリサイド領域上の前記ゲート電極の表面および前記不純物拡散層の表面に金属シリサイド層を形成するシリサイド層形成工程と、を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法である。   In order to solve the above-described problems, a first aspect of the present invention provides a method for manufacturing a semiconductor device, wherein a silicide region having a silicide element and a non-silicide region having a non-silicide element are formed on a semiconductor substrate. A gate electrode forming step of forming a plurality of gate electrodes on the substrate; a diffusion layer forming step of forming an impurity diffusion layer on the semiconductor substrate exposed from the gate electrode; and a semiconductor substrate including the gate electrode on the semiconductor substrate. A first insulating film forming step for forming one insulating film; a second insulating film forming step for forming a second insulating film by adding an impurity to the first insulating film formed on the non-silicide region; A first insulating film removing step of removing the first insulating film on the silicide region; a metal film depositing step of depositing a metal film on the semiconductor substrate; and A method of manufacturing a semiconductor device, characterized by comprising a silicide layer forming step of forming a metal silicide layer on the surface of the surface and the impurity diffusion layer of the gate electrode.

また、第2の本発明は、前記第2絶縁膜は、前記第1絶縁膜よりもエッチングレートが遅いことを特徴とする第1の本発明の半導体装置の製造方法である。   The second aspect of the present invention is the method for manufacturing a semiconductor device according to the first aspect of the present invention, wherein the second insulating film has a slower etching rate than the first insulating film.

また、第3の本発明は、前記第2絶縁膜形成工程の後、前記第1絶縁膜除去工程の前に、前記第2絶縁膜の表面をマスクして、前記シリサイド領域上の前記第1絶縁膜を後退させる第1絶縁膜エッチング工程をさらに備えることを特徴とする第1の本発明の半導体装置の製造方法である。   According to a third aspect of the present invention, after the second insulating film forming step and before the first insulating film removing step, the surface of the second insulating film is masked to form the first insulating layer on the silicide region. The method for manufacturing a semiconductor device according to the first aspect of the present invention further includes a first insulating film etching step of retracting the insulating film.

また、第4の本発明は、前記不純物は、少なくとも、ボロン、BFまたは炭素のいずれかであって、前記第2絶縁膜形成工程は、イオン注入法を用いることを特徴とする第1の本発明の半導体装置の製造方法である。 According to a fourth aspect of the present invention, the impurity is at least one of boron, BF 2, and carbon, and the second insulating film forming step uses an ion implantation method. It is a manufacturing method of a semiconductor device of the present invention.

また、第5の本発明は、前記第2絶縁膜形成工程の後、前記第1絶縁膜除去工程の前に、熱処理を行うことにより前記不純物を前記第2絶縁膜中に拡散させることを特徴とする第4の本発明の半導体装置の製造方法である。   The fifth aspect of the present invention is characterized in that the impurities are diffused in the second insulating film by performing a heat treatment after the second insulating film forming step and before the first insulating film removing step. A method for manufacturing a semiconductor device according to a fourth aspect of the present invention.

また、第6の本発明は、前記第1絶縁膜除去工程はウェットエッチングを用いることを特徴とする第1の本発明の半導体装置の製造方法である。   According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the method for manufacturing a semiconductor device according to the first aspect, wherein the first insulating film removing step uses wet etching.

また、第7の本発明は、半導体基板上に、シリサイド素子を有するシリサイド領域、および非シリサイド素子を有する非シリサイド領域を形成する、半導体装置の製造方法において、前記半導体基板上に複数のゲート電極を形成するゲート電極形成工程と、前記ゲート電極から露出する半導体基板に、不純物拡散層を形成する拡散層形成工程と、前記ゲート電極を含む前記半導体基板上に、第1絶縁膜を形成する第1絶縁膜形成工程と、前記シリサイド領域上に形成された前記第1絶縁膜に不純物を添加して第2絶縁膜を形成する第2絶縁膜形成工程と、前記シリサイド領域上の第2絶縁膜を除去する第2絶縁膜除去工程と、前記半導体基板上に、金属膜を堆積する金属膜堆積工程と、前記シリサイド領域上の前記ゲート電極の表面および前記不純物拡散層の表面に金属シリサイド層を形成するシリサイド層形成工程と、を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法である。   According to a seventh aspect of the present invention, in the method for manufacturing a semiconductor device, a silicide region having a silicide element and a non-silicide region having a non-silicide element are formed on a semiconductor substrate. Forming a gate electrode, forming a diffusion layer on the semiconductor substrate exposed from the gate electrode, and forming a first insulating film on the semiconductor substrate including the gate electrode. A first insulating film forming step; a second insulating film forming step of forming a second insulating film by adding an impurity to the first insulating film formed on the silicide region; and a second insulating film on the silicide region. A second insulating film removing step of removing metal, a metal film depositing step of depositing a metal film on the semiconductor substrate, a surface of the gate electrode on the silicide region, and a front surface A silicide layer forming step of forming a metal silicide layer on the surface of the impurity diffusion layer, a method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that it comprises a.

また、第8の本発明は、前記第2絶縁膜は、前記第1絶縁膜よりもエッチングレートが早いことを特徴とする第7の本発明の半導体装置の製造方法である。   An eighth aspect of the present invention is the method for manufacturing a semiconductor device according to the seventh aspect of the present invention, wherein the second insulating film has a higher etching rate than the first insulating film.

また、第9の本発明は、前記第2絶縁膜形成工程の後、前記第2絶縁膜除去工程の前に、前記第1絶縁膜の表面をマスクして、前記シリサイド領域上の前記第2絶縁膜を後退させる第2絶縁膜エッチング工程をさらに備えることを特徴とする第7の本発明の半導体装置の製造方法である。   In the ninth aspect of the present invention, after the second insulating film forming step and before the second insulating film removing step, the surface of the first insulating film is masked to form the second insulating film on the silicide region. The method of manufacturing a semiconductor device according to the seventh aspect of the present invention, further comprising a second insulating film etching step of retracting the insulating film.

また、第10の本発明は、前記不純物は、リンであって、前記第2電極形成工程は、イオン注入法を用いることを特徴とする第7の本発明の半導体装置の製造方法である。   The tenth aspect of the present invention is the method of manufacturing a semiconductor device according to the seventh aspect of the present invention, wherein the impurity is phosphorus, and the second electrode forming step uses an ion implantation method.

また、第11の本発明は、前記第2絶縁膜形成工程の後、前記第2絶縁膜除去工程の前に、熱処理を行うことにより前記不純物を前記第2絶縁膜中に拡散させることを特徴とする第10の本発明の半導体装置の製造方法である。   The eleventh aspect of the present invention is characterized in that the impurity is diffused into the second insulating film by performing a heat treatment after the second insulating film forming step and before the second insulating film removing step. A method for manufacturing a semiconductor device according to a tenth aspect of the present invention.

また、第12の本発明は、前記第2絶縁膜除去工程はウェットエッチングを用いることを特徴とする第7の本発明の半導体装置の製造方法である。   The twelfth aspect of the present invention is the method for manufacturing a semiconductor device according to the seventh aspect of the present invention, wherein the second insulating film removing step uses wet etching.

本発明により、シリサイド形成領域の隣接するゲート電極の間隔が狭い場合でも、不純物拡散層の接合リークを増大させずに、同一の半導体基板上にシリサイド素子と非シリサイド素子の両方を形成できる、半導体装置の製造方法を提供できる。   According to the present invention, a semiconductor capable of forming both a silicide element and a non-silicide element on the same semiconductor substrate without increasing junction leakage of the impurity diffusion layer even when the interval between adjacent gate electrodes in the silicide formation region is narrow A device manufacturing method can be provided.

以下、本発明の実施の形態を、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.

(実施の形態1)
図1(a)〜(d)および図2(a)〜(c)は、本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
(Embodiment 1)
FIGS. 1A to 1D and FIGS. 2A to 2C are cross-sectional views showing respective steps of the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

図1(a)〜(d)および図2(a)〜(c)において、左側はシリサイド素子を形成するシリサイド形成領域Rsiliを示し、右側は非シリサイド素子を形成する非シリサイド形成領域Rnonを示している。   In FIGS. 1A to 1D and FIGS. 2A to 2C, the left side shows a silicide formation region Rsili for forming a silicide element, and the right side shows a non-silicide formation region Rnon for forming a non-silicide element. ing.

ここでは、半導体基板101上のシリサイド形成領域Siliに2つの近接するFETを形成し、非シリサイド形成領域Rnonに1つのFETを形成する場合について説明する。   Here, a case where two adjacent FETs are formed in the silicide formation region Sili on the semiconductor substrate 101 and one FET is formed in the non-silicide formation region Rnon will be described.

また図3は、図1(b)の工程における、シリサイド形成領域Rsiliに形成する2つのゲート電極3間の部分の拡大断面を示す模式図である。   FIG. 3 is a schematic diagram showing an enlarged cross section of a portion between two gate electrodes 3 formed in the silicide formation region Rsili in the step of FIG.

図1〜図3を用いて、本実施の形態1の半導体装置の製造方法について説明する。   A method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.

まず、図1(a)に示すように、半導体基板101上に、LOCOS分離法又はSTI分離法により、活性化させる領域を囲むように素子分離酸化膜102を形成する。次に、素子分離酸化膜102に囲まれた各活性領域に、熱酸化法により、ゲート酸化膜(図示せず)を成長させる。次に、ゲート酸化膜上に、CVD法により、ポリシリコン膜を成長させ、フォトリソグラフィー法及びドライエッチング法により、ポリシリコン膜をパターンニングしてゲート電極103を形成する。ここでは、シリサイド形成領域RSiliに2つのゲート電極103を、非シリサイド形成領域Rnonに1つのゲート電極103を、それぞれ形成する。   First, as shown in FIG. 1A, an element isolation oxide film 102 is formed on a semiconductor substrate 101 so as to surround a region to be activated by a LOCOS isolation method or an STI isolation method. Next, a gate oxide film (not shown) is grown on each active region surrounded by the element isolation oxide film 102 by thermal oxidation. Next, a polysilicon film is grown on the gate oxide film by a CVD method, and the polysilicon film is patterned by a photolithography method and a dry etching method to form a gate electrode 103. Here, two gate electrodes 103 are formed in the silicide formation region RSili, and one gate electrode 103 is formed in the non-silicide formation region Rnon.

次に、CVD法及びエッチング技術を用いて、各ゲート電極103及びゲート酸化膜の側面にシリコン酸化膜からなる酸化膜サイドウォール105を形成する。次に、CVD法及びエッチング技術を用いて、酸化膜サイドウォール105の側面にシリコン窒化膜からなる窒化膜サイドウォール106を形成する。次に、各ゲート電極103の両サイドの、半導体基板101が露出している位置に、フォトリソグラフィー法及びイオン注入法により、高濃度の浅い不純物拡散層104を形成する。   Next, an oxide film sidewall 105 made of a silicon oxide film is formed on the side surfaces of each gate electrode 103 and the gate oxide film by using a CVD method and an etching technique. Next, a nitride film sidewall 106 made of a silicon nitride film is formed on the side surface of the oxide film sidewall 105 by using a CVD method and an etching technique. Next, a high-concentration shallow impurity diffusion layer 104 is formed by photolithography and ion implantation at positions on both sides of each gate electrode 103 where the semiconductor substrate 101 is exposed.

次に、図1(b)に示すように、500℃以下のCVD法によりCVD酸化膜107を堆積する。なお、CVD酸化膜107が、本発明の第1絶縁膜の一例にあたり、このCVD酸化膜107を堆積する工程が、本発明の第1絶縁膜形成工程の一例にあたる。   Next, as shown in FIG. 1B, a CVD oxide film 107 is deposited by a CVD method at 500 ° C. or lower. The CVD oxide film 107 is an example of the first insulating film of the present invention, and the step of depositing the CVD oxide film 107 corresponds to an example of the first insulating film forming process of the present invention.

このとき、隣接する2つのゲート電極103の各窒化膜サイドウォール106間の距離がCVD酸化膜107の膜厚の2倍よりも小さい場合には、両側から成長してきたCVD酸化膜107が接着し、2つのゲート電極103間の不純物拡散層104上のCVD酸化膜107は厚くなる。   At this time, when the distance between the nitride film sidewalls 106 of the two adjacent gate electrodes 103 is smaller than twice the film thickness of the CVD oxide film 107, the CVD oxide film 107 grown from both sides adheres. The CVD oxide film 107 on the impurity diffusion layer 104 between the two gate electrodes 103 becomes thick.

図3に示すように、ゲート電極103上のCVD酸化膜厚をT11、2つのゲート電極103の窒化膜サイドウォール106間の距離をL11、窒化膜サイドウォール106のテーパー角をθ、CVD酸化膜107の側壁被膜率(カバレッジ)をC11とすると、2つのゲート電極103間の不純物拡散層104上のCVD酸化膜厚T12は、(1)式で近似できる。   As shown in FIG. 3, the CVD oxide film thickness on the gate electrode 103 is T11, the distance between the nitride film sidewalls 106 of the two gate electrodes 103 is L11, the taper angle of the nitride film sidewall 106 is θ, and the CVD oxide film When the side wall coating ratio (coverage) of 107 is C11, the CVD oxide film thickness T12 on the impurity diffusion layer 104 between the two gate electrodes 103 can be approximated by the equation (1).

T12=(T11×C11−L11/2)×tanθ ・・・ (1)
ここでは、CVD酸化膜厚T11を50nm、窒化膜サイドウォール106間の距離L11を70nm、窒化膜サイドウォール106のテーパー角θを80度、CVD酸化膜107のカバレッジC11を100%と仮定すると、2つのゲート電極103間の不純物拡散層104上のCVD酸化膜厚T12は85nmとなる。
T12 = (T11 × C11−L11 / 2) × tan θ (1)
Here, assuming that the CVD oxide film thickness T11 is 50 nm, the distance L11 between the nitride film side walls 106 is 70 nm, the taper angle θ of the nitride film side wall 106 is 80 degrees, and the coverage C11 of the CVD oxide film 107 is 100%. The CVD oxide film thickness T12 on the impurity diffusion layer 104 between the two gate electrodes 103 is 85 nm.

次に、図1(c)に示すように、シリサイド形成領域Rsiliにおいて、フォトリソグラフィー法により、CVD酸化膜107の表面にレジスト108aを形成する。その後、レジスト108aを注入マスクとして、イオン注入法により、非シリサイド形成領域Rnonに堆積させたCVD酸化膜107にボロンを注入し、CVD酸化膜107bに変質させる。   Next, as shown in FIG. 1C, a resist 108a is formed on the surface of the CVD oxide film 107 by photolithography in the silicide formation region Rsili. Thereafter, boron is implanted into the CVD oxide film 107 deposited in the non-silicide formation region Rnon by the ion implantation method using the resist 108a as an implantation mask, and the CVD oxide film 107b is altered.

なお、上記のCVD酸化膜107をCVD酸化膜107bに変質させる工程が、本発明の第2絶縁膜形成工程の一例にあたり、CVD酸化膜107bが、本発明の第2絶縁膜の一例にあたる。   The step of transforming the CVD oxide film 107 into the CVD oxide film 107b corresponds to an example of the second insulating film forming step of the present invention, and the CVD oxide film 107b corresponds to an example of the second insulating film of the present invention.

次に、レジスト108aを除去した後、熱処理を加え、非シリサイド形成領域RnonにおけるCVD酸化膜107b中に不純物を拡散させる。その後、図1(d)に示すように、非シリサイド形成領域Rnonにおいて、フォトリソグラフィー法により、CVD酸化膜107bの表面にレジスト108bを形成する。その後、レジスト108bをエッチングマスクとして、シリサイド形成領域RsiliのCVD酸化膜107を異方性エッチングで除去する。異方性エッチングは、不純物拡散層104にダメージを与えないようにCVD酸化膜107の膜厚50nmに対して、ジャストエッチングを行う。このとき、シリサイド形成領域Rsiliにおける窒化膜サイドウォール106間の距離L11が70nmの領域では、CVD酸化膜107が完全には除去されず、35nmのCVD酸化膜107aが残留する。   Next, after removing the resist 108a, heat treatment is performed to diffuse impurities into the CVD oxide film 107b in the non-silicide formation region Rnon. Thereafter, as shown in FIG. 1D, a resist 108b is formed on the surface of the CVD oxide film 107b by photolithography in the non-silicide formation region Rnon. Thereafter, the CVD oxide film 107 in the silicide formation region Rsili is removed by anisotropic etching using the resist 108b as an etching mask. In the anisotropic etching, just etching is performed on the film thickness of the CVD oxide film 107 so as not to damage the impurity diffusion layer 104. At this time, in the region where the distance L11 between the nitride film sidewalls 106 in the silicide formation region Rsili is 70 nm, the CVD oxide film 107 is not completely removed, and the 35 nm CVD oxide film 107a remains.

なお、上記の異方性エッチングによりシリサイド形成領域RsiliのCVD酸化膜107を後退させる工程が、本発明の第1絶縁膜エッチング工程の一例にあたる。   Note that the step of retracting the CVD oxide film 107 in the silicide formation region Rsili by the anisotropic etching corresponds to an example of the first insulating film etching step of the present invention.

次に、図2(a)に示すように、レジスト108bを除去した後、シリサイド形成領域Rsiliに残留するCVD酸化膜107aをウェットエッチングで除去する。このとき、非シリサイド形成領域RnonにおけるCVD酸化膜107bのウェットエッチングレートはシリサイド形成領域RsiliにおけるCVD酸化膜107aに比べ遅いため、シリサイド形成領域Rsiliにおける近接する2つのゲート電極103間に残留したCVD酸化膜107aに対し、十分なオーバーエッチを実施しても、非シリサイド形成領域RnonにおけるCVD酸化膜107bは残留する。上記した窒化膜サイドウォール106間の距離が70nmとなる場合を例にとると、残留した35nmのCVD酸化膜107aに対し、50%程度のオーバーエッチを実施しても、非シリサイド形成領域RnonのCVD酸化膜107bは残留する。   Next, as shown in FIG. 2A, after the resist 108b is removed, the CVD oxide film 107a remaining in the silicide formation region Rsili is removed by wet etching. At this time, since the wet etching rate of the CVD oxide film 107b in the non-silicide formation region Rnon is slower than the CVD oxide film 107a in the silicide formation region Rsili, the CVD oxidation remaining between the two adjacent gate electrodes 103 in the silicide formation region Rsili. Even if sufficient overetching is performed on the film 107a, the CVD oxide film 107b in the non-silicide formation region Rnon remains. Taking the case where the distance between the nitride film side walls 106 is 70 nm as an example, even if the remaining 35 nm of the CVD oxide film 107a is overetched by about 50%, the non-silicide formation region Rnon is formed. The CVD oxide film 107b remains.

なお、このウェットエッチングによりシリサイド形成領域Rsiliに残留するCVD酸化膜107aを除去する工程が、本発明の第1絶縁膜除去工程の一例にあたる。   The step of removing the CVD oxide film 107a remaining in the silicide formation region Rsili by this wet etching corresponds to an example of the first insulating film removal step of the present invention.

次に、図2(b)に示すように、スパッタ法により、半導体基板101の表面全体にNi、Co又はTi等からなる高融点金属膜109を堆積する。   Next, as shown in FIG. 2B, a refractory metal film 109 made of Ni, Co, Ti or the like is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate 101 by sputtering.

次に、図2(c)に示すように、適切な熱処理を加えることにより、シリサイド形成領域Rsiliにおける高融点金属膜109と、ゲート電極103及び不純物拡散層104との接触している部分のシリサイド化反応を行わせ、ゲート電極103上に金属シリサイド層110aと、不純物拡散層104上に金属シリサイド層110bを形成する。このとき、非シリサイド形成領域RnonにおいてはCVD酸化膜107bがシリサイドプロテクション膜として働くため、シリサイド化を防止することができる。その後、硫酸過水等の選択エッチングにより、未反応の高融点金属膜109を除去する。   Next, as shown in FIG. 2C, by performing an appropriate heat treatment, the silicide in the portion where the refractory metal film 109 and the gate electrode 103 and the impurity diffusion layer 104 are in contact with each other in the silicide formation region Rsili. The metal silicide layer 110 a is formed on the gate electrode 103 and the metal silicide layer 110 b is formed on the impurity diffusion layer 104. At this time, since the CVD oxide film 107b functions as a silicide protection film in the non-silicide formation region Rnon, silicidation can be prevented. Thereafter, the unreacted refractory metal film 109 is removed by selective etching such as sulfuric acid / hydrogen peroxide.

このようにして、同一の半導体基板101上の、シリサイド形成領域Rsiliにシリサイド素子を形成し、非シリサイド形成領域Rnonに非シリサイド素子を形成する。   In this manner, a silicide element is formed in the silicide formation region Rsili on the same semiconductor substrate 101, and a non-silicide element is formed in the non-silicide formation region Rnon.

本実施の形態1の半導体装置の製造方法によると、CVD酸化膜107よりも相対的にエッチングレートの遅いCVD酸化膜107bが、近接したゲート電極103間に残留したCVD酸化膜107a除去時のエッチングストッパー及びシリサイド化反応時のマスクとして機能するため、シリサイド領域における狭ゲート電極間の金属シリサイド層の確保と、非シリサイド領域におけるシリサイド化反応防止とを両立させることができる。   According to the method for manufacturing the semiconductor device of the first embodiment, the CVD oxide film 107b having a slower etching rate than the CVD oxide film 107 is etched when the CVD oxide film 107a remaining between the adjacent gate electrodes 103 is removed. Since it functions as a stopper and a mask at the time of silicidation reaction, it is possible to achieve both securing of a metal silicide layer between narrow gate electrodes in the silicide region and prevention of silicidation reaction in the non-silicide region.

また、本実施の形態1の半導体装置の製造方法では、図1(d)のシリサイド形成領域RsiliのCVD酸化膜107を異方性エッチングで除去する工程において、不純物拡散層104にダメージを与えないようにCVD酸化膜107の膜厚に対してジャストエッチングを行うので、不純物拡散層104の接合リークの増大も生じさせない。   Further, in the manufacturing method of the semiconductor device of the first embodiment, the impurity diffusion layer 104 is not damaged in the step of removing the CVD oxide film 107 in the silicide formation region Rsili in FIG. As described above, just etching is performed on the film thickness of the CVD oxide film 107, so that an increase in junction leakage of the impurity diffusion layer 104 does not occur.

なお、図1(c)に示す工程において、非シリサイド形成領域RnonのCVD酸化膜107へドーパントする不純物としてボロンを使用したが、BF又は炭素等を用いても同様の効果が得られる。 In the step shown in FIG. 1C, boron is used as an impurity as a dopant to the CVD oxide film 107 in the non-silicide formation region Rnon, but the same effect can be obtained by using BF 2 or carbon.

また、本実施の形態1においては、ウェットエッチングによりCVD酸化膜107aを除去する第1絶縁膜除去工程の前に、異方性エッチングによりCVD酸化膜107をジャストエッチングする第1絶縁膜エッチング工程を行うこととしたが、CVD酸化膜107をCVD酸化膜107bに変質させた第2絶縁膜形成工程の後に、第1絶縁膜エッチング工程を行わずに、第1絶縁膜除去工程を行うようにしてもよい。このようにした場合にも、CVD酸化膜107よりもCVD酸化膜107bの方がエッチングレートが遅いので、同様の効果が得られる。   In the first embodiment, the first insulating film etching step of just etching the CVD oxide film 107 by anisotropic etching is performed before the first insulating film removing step of removing the CVD oxide film 107a by wet etching. However, the first insulating film removal step is performed without performing the first insulating film etching step after the second insulating film forming step in which the CVD oxide film 107 is transformed into the CVD oxide film 107b. Also good. Even in this case, the CVD oxide film 107b has a slower etching rate than the CVD oxide film 107, and the same effect can be obtained.

(実施の形態2)
図4(a)〜(d)および図5(a)〜(c)は、本発明の第2の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。なお、図1および図2と同じ構成部分には、同じ符号を用いている。
(Embodiment 2)
4 (a) to 4 (d) and FIGS. 5 (a) to 5 (c) are cross-sectional views showing respective steps of the method of manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is used for the same component as FIG. 1 and FIG.

図4(a)〜(d)および図5(a)〜(c)において、左側はシリサイド素子を形成するシリサイド形成領域Rsiliを示し、右側は非シリサイド素子を形成する非シリサイド形成領域Rnonを示している。実施の形態1と同様に、ここでは、半導体基板1上のシリサイド形成領域Siliに2つの近接するFETを形成し、非シリサイド形成領域Rnonに1つのFETを形成する場合について説明する。   4A to 4D and FIGS. 5A to 5C, the left side shows a silicide formation region Rsili for forming a silicide element, and the right side shows a non-silicide formation region Rnon for forming a non-silicide element. ing. As in the first embodiment, here, a case where two adjacent FETs are formed in the silicide formation region Sili on the semiconductor substrate 1 and one FET is formed in the non-silicide formation region Rnon will be described.

図4および図5を用いて、本実施の形態2の半導体装置の製造方法について説明する。   A method for manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment will be described with reference to FIGS.

まず、図4(a)に示すように、半導体基板101上に、LOCOS分離法又はSTI分離法により、活性化させる領域を囲むように素子分離酸化膜102を形成する。次に、素子分離酸化膜102に囲まれた各活性領域に、熱酸化法により、ゲート酸化膜(図示せず)を成長させる。次に、ゲート酸化膜上に、CVD法により、ポリシリコン膜を成長させ、フォトリソグラフィー法及びドライエッチング法により、ポリシリコン膜をパターンニングしてゲート電極103を形成する。ここでは、シリサイド形成領域RSiliに2つのゲート電極103を、非シリサイド形成領域Rnonに1つのゲート電極103を、それぞれ形成する。   First, as shown in FIG. 4A, an element isolation oxide film 102 is formed on a semiconductor substrate 101 so as to surround a region to be activated by a LOCOS isolation method or an STI isolation method. Next, a gate oxide film (not shown) is grown on each active region surrounded by the element isolation oxide film 102 by thermal oxidation. Next, a polysilicon film is grown on the gate oxide film by a CVD method, and the polysilicon film is patterned by a photolithography method and a dry etching method to form a gate electrode 103. Here, two gate electrodes 103 are formed in the silicide formation region RSili, and one gate electrode 103 is formed in the non-silicide formation region Rnon.

次に、CVD法及びエッチング技術を用いて、各ゲート電極103及びゲート酸化膜の側面にシリコン酸化膜からなる酸化膜サイドウォール105を形成する。次に、CVD法及びエッチング技術を用いて、酸化膜サイドウォール105の側面にシリコン窒化膜からなる窒化膜サイドウォール106を形成する。次に、各ゲート電極103の両サイドの、半導体基板101が露出している位置に、フォトリソグラフィー法及びイオン注入法により、高濃度の浅い不純物拡散層104を形成する。   Next, an oxide film sidewall 105 made of a silicon oxide film is formed on the side surfaces of each gate electrode 103 and the gate oxide film by using a CVD method and an etching technique. Next, a nitride film sidewall 106 made of a silicon nitride film is formed on the side surface of the oxide film sidewall 105 by using a CVD method and an etching technique. Next, a high-concentration shallow impurity diffusion layer 104 is formed by photolithography and ion implantation at positions on both sides of each gate electrode 103 where the semiconductor substrate 101 is exposed.

次に、図4(b)に示すように、500℃以下のCVD法によりCVD酸化膜201を堆積する。このとき、隣接する2つのゲート電極103の各窒化膜サイドウォール106間の距離がCVD酸化膜201の膜厚の2倍よりも小さい場合には、両側から成長してきたCVD酸化膜201が接着し、2つのゲート電極103間の不純物拡散層104上のCVD酸化膜201は厚くなる。   Next, as shown in FIG. 4B, a CVD oxide film 201 is deposited by a CVD method at 500 ° C. or lower. At this time, when the distance between the nitride film sidewalls 106 of the two adjacent gate electrodes 103 is smaller than twice the film thickness of the CVD oxide film 201, the CVD oxide film 201 grown from both sides adheres. The CVD oxide film 201 on the impurity diffusion layer 104 between the two gate electrodes 103 becomes thick.

次に、図4(c)に示すように、非シリサイド形成領域Rnonにおいて、フォトリソグラフィー法により、CVD酸化膜201の表面にレジスト108を形成する。その後、レジスト108を注入マスクとして、イオン注入法により、シリサイド形成領域Rsiliに堆積させたCVD酸化膜201にリンを注入し、CVD酸化膜201bに変質させる。   Next, as shown in FIG. 4C, a resist 108 is formed on the surface of the CVD oxide film 201 by photolithography in the non-silicide formation region Rnon. Thereafter, using the resist 108 as an implantation mask, phosphorus is implanted into the CVD oxide film 201 deposited in the silicide formation region Rsili by ion implantation, and the CVD oxide film 201b is altered.

なお、上記のCVD酸化膜201をCVD酸化膜201bに変質させる工程が、本発明の第2絶縁膜形成工程の一例にあたり、CVD酸化膜201bが、本発明の第2絶縁膜の一例にあたる。   The step of transforming the CVD oxide film 201 into the CVD oxide film 201b corresponds to an example of the second insulating film forming step of the present invention, and the CVD oxide film 201b corresponds to an example of the second insulating film of the present invention.

次に、レジスト108を除去した後、熱処理を加え、シリサイド形成領域RsiliにおけるCVD酸化膜201b中に不純物を拡散させる。その後、非シリサイド形成領域Rnonにおいて、フォトリソグラフィー法により、CVD酸化膜201の表面に再度レジストを形成した後、そのレジストをエッチングマスクとして、シリサイド形成領域RsiliにおけるCVD酸化膜201bを異方性エッチングで除去する。異方性エッチングは、不純物拡散層104にダメージを与えないようにCVD酸化膜201bの膜厚に対して、ジャストエッチングを行う。このとき、図4(d)に示すように、シリサイド形成領域Rsiliにおける2つの近接したゲート電極103間では、CVD酸化膜201bが完全には除去されず、CVD酸化膜201cが残留する。そして、レジストを除去する。   Next, after removing the resist 108, heat treatment is performed to diffuse impurities into the CVD oxide film 201 b in the silicide formation region Rsili. Thereafter, in the non-silicide formation region Rnon, a resist is formed again on the surface of the CVD oxide film 201 by photolithography, and then the CVD oxide film 201b in the silicide formation region Rsili is anisotropically etched using the resist as an etching mask. Remove. In the anisotropic etching, just etching is performed on the thickness of the CVD oxide film 201b so as not to damage the impurity diffusion layer 104. At this time, as shown in FIG. 4D, the CVD oxide film 201b is not completely removed between the two adjacent gate electrodes 103 in the silicide formation region Rsili, and the CVD oxide film 201c remains. Then, the resist is removed.

なお、上記の異方性エッチングによりシリサイド形成領域RsiliのCVD酸化膜201bを後退させる工程が、本発明の第2絶縁膜エッチング工程の一例にあたる。   Note that the step of retreating the CVD oxide film 201b in the silicide formation region Rsili by the anisotropic etching is an example of the second insulating film etching step of the present invention.

次に、図5(a)に示すように、シリサイド形成領域RsiliにおけるCVD酸化膜201cをウェットエッチングで除去する。このとき、非シリサイド形成領域RnonにおけるCVD酸化膜201のウェットエッチングレートはシリサイド形成領域RsiliにおけるCVD酸化膜201cに比べ遅いため、シリサイド形成領域Rsiliにおける近接する2つのゲート電極103間に残留したCVD酸化膜201cに対し、十分なオーバーエッチを実施しても、非シリサイド形成領域RnonにはCVD酸化膜201aとして残留する。   Next, as shown in FIG. 5A, the CVD oxide film 201c in the silicide formation region Rsili is removed by wet etching. At this time, since the wet etching rate of the CVD oxide film 201 in the non-silicide formation region Rnon is slower than the CVD oxide film 201c in the silicide formation region Rsili, the CVD oxidation remaining between the two adjacent gate electrodes 103 in the silicide formation region Rsili Even if the film 201c is sufficiently over-etched, it remains as the CVD oxide film 201a in the non-silicide formation region Rnon.

なお、このウェットエッチングによりシリサイド形成領域Rsiliに残留するCVD酸化膜201cを除去する工程が、本発明の第2絶縁膜除去工程の一例にあたる。   The step of removing the CVD oxide film 201c remaining in the silicide formation region Rsili by this wet etching corresponds to an example of the second insulating film removal step of the present invention.

次に、図5(b)に示すように、スパッタ法により、半導体基板101の表面全体にNi、Co又はTi等からなる高融点金属膜109を堆積する。   Next, as shown in FIG. 5B, a refractory metal film 109 made of Ni, Co, Ti or the like is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate 101 by sputtering.

次に、図5(c)に示すように、適切な熱処理を加えることにより、シリサイド形成領域Rsiliにおける高融点金属膜109と、ゲート電極103及び不純物拡散層104との接触している部分のシリサイド化反応を行わせ、ゲート電極103上に金属シリサイド層110aと、不純物拡散層104上に金属シリサイド層110bを形成する。このとき、非シリサイド形成領域RnonにおいてはCVD酸化膜201aがシリサイドプロテクション膜として働くため、シリサイド化を防止することができる。その後、硫酸過水等の選択エッチングにより、未反応の高融点金属膜109を除去する。   Next, as shown in FIG. 5C, by applying an appropriate heat treatment, the silicide in the portion where the refractory metal film 109 and the gate electrode 103 and the impurity diffusion layer 104 are in contact with each other in the silicide formation region Rsili. The metal silicide layer 110 a is formed on the gate electrode 103 and the metal silicide layer 110 b is formed on the impurity diffusion layer 104. At this time, since the CVD oxide film 201a functions as a silicide protection film in the non-silicide formation region Rnon, silicidation can be prevented. Thereafter, the unreacted refractory metal film 109 is removed by selective etching such as sulfuric acid / hydrogen peroxide.

このようにして、同一の半導体基板101上の、シリサイド形成領域Rsiliにシリサイド素子を形成し、非シリサイド形成領域Rnonに非シリサイド素子を形成する。   In this manner, a silicide element is formed in the silicide formation region Rsili on the same semiconductor substrate 101, and a non-silicide element is formed in the non-silicide formation region Rnon.

本実施の形態2の半導体装置の製造方法によると、シリサイド形成領域RsiliのCVD酸化膜201bのエッチングレートを非シリサイド形成領域のCVD酸化膜201のエッチングレートよりも速くすることで、CVD酸化膜201cよりも相対的にエッチングレートの遅いCVD酸化膜201が、近接したゲート電極103間に残留したCVD酸化膜201c除去時のエッチングストッパー及びシリサイド化反応時のマスクとして機能するため、シリサイド領域に残留するCVD酸化膜201cの除去と非シリサイド領域のCVD酸化膜201aの確保を両立させ、シリサイド領域における狭ゲート電極間の金属シリサイド層の確保と、非シリサイド領域におけるシリサイド化反応防止とを両立させることができる。   According to the manufacturing method of the semiconductor device of the second embodiment, the etching rate of the CVD oxide film 201b in the silicide formation region Rsili is made faster than the etching rate of the CVD oxide film 201 in the non-silicide formation region, thereby forming the CVD oxide film 201c. Since the CVD oxide film 201 having a relatively slower etching rate functions as an etching stopper at the time of removing the CVD oxide film 201c remaining between the adjacent gate electrodes 103 and a mask at the silicidation reaction, it remains in the silicide region. It is possible to achieve both the removal of the CVD oxide film 201c and the securing of the CVD oxide film 201a in the non-silicide region, and the securing of the metal silicide layer between the narrow gate electrodes in the silicide region and the prevention of the silicidation reaction in the non-silicide region. it can.

また、本実施の形態2の半導体装置の製造方法では、図4(d)のシリサイド形成領域RsiliのCVD酸化膜201bを異方性エッチングで除去する工程において、不純物拡散層104にダメージを与えないようにCVD酸化膜201bの膜厚に対してジャストエッチングを行うので、不純物拡散層104の接合リークの増大も生じさせない。   Further, in the method of manufacturing the semiconductor device of the second embodiment, the impurity diffusion layer 104 is not damaged in the step of removing the CVD oxide film 201b in the silicide formation region Rsili in FIG. 4D by anisotropic etching. Thus, since just etching is performed on the film thickness of the CVD oxide film 201b, an increase in junction leakage of the impurity diffusion layer 104 does not occur.

また、本実施の形態2においては、ウェットエッチングによりCVD酸化膜201cを除去する第2絶縁膜除去工程の前に、異方性エッチングによりCVD酸化膜201bをジャストエッチングする第2絶縁膜エッチング工程を行うこととしたが、CVD酸化膜201をCVD酸化膜201bに変質させた第2絶縁膜形成工程の後に、第2絶縁膜エッチング工程を行わずに、第2絶縁膜除去工程を行うようにしてもよい。このようにした場合にも、CVD酸化膜201よりもCVD酸化膜201bの方がエッチングレートが早いので、同様の効果が得られる。   In the second embodiment, the second insulating film etching step of just etching the CVD oxide film 201b by anisotropic etching is performed before the second insulating film removing step of removing the CVD oxide film 201c by wet etching. The second insulating film removing step is performed without performing the second insulating film etching step after the second insulating film forming step in which the CVD oxide film 201 is transformed into the CVD oxide film 201b. Also good. Even in this case, the CVD oxide film 201b has a higher etching rate than the CVD oxide film 201, so that the same effect can be obtained.

なお、各実施の形態では、同一の半導体基板上の、シリサイド形成領域に近接する2つのFETと非シリサイド領域に1つのFETを形成させる部分について説明したが、FETに限らず、シリサイド領域に近接するFET以外のシリサイド素子を形成させる場合にも本発明の半導体装置の製造方法を適用できる。   In each of the embodiments, two FETs in the vicinity of the silicide formation region and one FET in the non-silicide region are formed on the same semiconductor substrate. However, the present invention is not limited to the FET and is close to the silicide region. The method for manufacturing a semiconductor device of the present invention can also be applied to the formation of silicide elements other than FETs.

また、同一半導体基板上に、シリサイド形成領域および非シリサイド形成領域がそれぞれ複数あってもよく、少なくとも同じシリサイド形成領域内に近接するシリサイド素子があれば、本発明の半導体装置の製造方法を適用できる。   Further, there may be a plurality of silicide formation regions and non-silicide formation regions on the same semiconductor substrate, and if there are at least silicide elements in the same silicide formation region, the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention can be applied. .

本発明にかかる半導体装置の製造方法は、シリサイド形成領域の隣接するゲート電極の間隔が狭い場合でも、不純物拡散層の接合リークを増大させずに、同一の半導体基板上にシリサイド素子と非シリサイド素子の両方を形成できる効果を有し、金属シリサイド層が設けられる半導体装置の製造方法等に有用である。   The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention allows a silicide element and a non-silicide element to be formed on the same semiconductor substrate without increasing junction leakage of the impurity diffusion layer even when the gap between adjacent gate electrodes in the silicide formation region is narrow. Both of them can be formed, and are useful for a method of manufacturing a semiconductor device provided with a metal silicide layer.

本発明の実施の形態1に係る半導体装置の製造方法の工程を示す断面図Sectional drawing which shows the process of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る半導体装置の製造方法の工程を示す断面図Sectional drawing which shows the process of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る半導体装置の、図1(b)の工程における、シリサイド形成領域に形成する2つのゲート電極間の部分の拡大断面を示す模式図The schematic diagram which shows the expanded cross section of the part between two gate electrodes formed in the silicide formation area | region in the process of FIG.1 (b) of the semiconductor device which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2に係る半導体装置の製造方法の工程を示す断面図Sectional drawing which shows the process of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2に係る半導体装置の製造方法の工程を示す断面図Sectional drawing which shows the process of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 2 of this invention. 従来の半導体装置の製造方法の工程を示す断面図Sectional drawing which shows the process of the manufacturing method of the conventional semiconductor device 従来の半導体装置の製造方法の工程を示す断面図Sectional drawing which shows the process of the manufacturing method of the conventional semiconductor device 従来の半導体装置の課題を示す断面図Sectional drawing which shows the subject of the conventional semiconductor device

符号の説明Explanation of symbols

101 半導体基板
102 素子分離酸化膜
103 ゲート電極
104 不純物拡散層
105 酸化膜サイドウォール
107、107a、107b CVD酸化膜
108、108a、108b レジスト
109 高融点金属膜
110a、110b 金属シリサイド層
201、201a、201b、201c CVD酸化膜
L11 窒化膜サイドウォール間距離
θ 窒化膜サイドウォールテーパー角
T11 CVD酸化膜厚
T12 CVD酸化膜厚
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Semiconductor substrate 102 Element isolation oxide film 103 Gate electrode 104 Impurity diffused layer 105 Oxide film side wall 107, 107a, 107b CVD oxide film 108, 108a, 108b Resist 109 Refractory metal film 110a, 110b Metal silicide layer 201, 201a, 201b , 201c CVD oxide film L11 Distance between nitride film sidewalls θ Nitride film sidewall taper angle T11 CVD oxide film thickness T12 CVD oxide film thickness

Claims (12)

半導体基板上に、シリサイド素子を有するシリサイド領域、および非シリサイド素子を有する非シリサイド領域を形成する、半導体装置の製造方法において、
前記半導体基板上に複数のゲート電極を形成するゲート電極形成工程と、
前記ゲート電極から露出する半導体基板に、不純物拡散層を形成する拡散層形成工程と、
前記ゲート電極を含む前記半導体基板上に、第1絶縁膜を形成する第1絶縁膜形成工程と、
前記非シリサイド領域上に形成された前記第1絶縁膜に不純物を添加して第2絶縁膜を形成する第2絶縁膜形成工程と、
前記シリサイド領域上の前記第1絶縁膜を除去する第1絶縁膜除去工程と、
前記半導体基板上に、金属膜を堆積する金属膜堆積工程と、
前記シリサイド領域上の前記ゲート電極の表面および前記不純物拡散層の表面に金属シリサイド層を形成するシリサイド層形成工程と、を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
In a method for manufacturing a semiconductor device, a silicide region having a silicide element and a non-silicide region having a non-silicide element are formed on a semiconductor substrate.
A gate electrode forming step of forming a plurality of gate electrodes on the semiconductor substrate;
A diffusion layer forming step of forming an impurity diffusion layer in the semiconductor substrate exposed from the gate electrode;
A first insulating film forming step of forming a first insulating film on the semiconductor substrate including the gate electrode;
A second insulating film forming step of forming a second insulating film by adding an impurity to the first insulating film formed on the non-silicide region;
A first insulating film removing step of removing the first insulating film on the silicide region;
A metal film deposition step of depositing a metal film on the semiconductor substrate;
And a silicide layer forming step of forming a metal silicide layer on the surface of the gate electrode and the surface of the impurity diffusion layer on the silicide region.
前記第2絶縁膜は、前記第1絶縁膜よりもエッチングレートが遅いことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the second insulating film has an etching rate slower than that of the first insulating film. 前記第2絶縁膜形成工程の後、前記第1絶縁膜除去工程の前に、前記第2絶縁膜の表面をマスクして、前記シリサイド領域上の前記第1絶縁膜を後退させる第1絶縁膜エッチング工程をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。   After the second insulating film forming step and before the first insulating film removing step, the first insulating film on the surface of the second insulating film is masked to recede the first insulating film on the silicide region. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising an etching step. 前記不純物は、少なくとも、ボロン、BFまたは炭素のいずれかであって、
前記第2絶縁膜形成工程は、イオン注入法を用いることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
The impurity is at least one of boron, BF 2 or carbon,
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the second insulating film forming step uses an ion implantation method.
前記第2絶縁膜形成工程の後、前記第1絶縁膜除去工程の前に、熱処理を行うことにより前記不純物を前記第2絶縁膜中に拡散させることを特徴とする請求項4に記載の半導体装置の製造方法。   5. The semiconductor according to claim 4, wherein the impurity is diffused into the second insulating film by performing a heat treatment after the second insulating film forming step and before the first insulating film removing step. Device manufacturing method. 前記第1絶縁膜除去工程はウェットエッチングを用いることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the first insulating film removing step uses wet etching. 半導体基板上に、シリサイド素子を有するシリサイド領域、および非シリサイド素子を有する非シリサイド領域を形成する、半導体装置の製造方法において、
前記半導体基板上に複数のゲート電極を形成するゲート電極形成工程と、
前記ゲート電極から露出する半導体基板に、不純物拡散層を形成する拡散層形成工程と、
前記ゲート電極を含む前記半導体基板上に、第1絶縁膜を形成する第1絶縁膜形成工程と、
前記シリサイド領域上に形成された前記第1絶縁膜に不純物を添加して第2絶縁膜を形成する第2絶縁膜形成工程と、
前記シリサイド領域上の第2絶縁膜を除去する第2絶縁膜除去工程と、
前記半導体基板上に、金属膜を堆積する金属膜堆積工程と、
前記シリサイド領域上の前記ゲート電極の表面および前記不純物拡散層の表面に金属シリサイド層を形成するシリサイド層形成工程と、を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
In a method for manufacturing a semiconductor device, a silicide region having a silicide element and a non-silicide region having a non-silicide element are formed on a semiconductor substrate.
A gate electrode forming step of forming a plurality of gate electrodes on the semiconductor substrate;
A diffusion layer forming step of forming an impurity diffusion layer in the semiconductor substrate exposed from the gate electrode;
A first insulating film forming step of forming a first insulating film on the semiconductor substrate including the gate electrode;
A second insulating film forming step of forming a second insulating film by adding an impurity to the first insulating film formed on the silicide region;
A second insulating film removing step of removing the second insulating film on the silicide region;
A metal film deposition step of depositing a metal film on the semiconductor substrate;
And a silicide layer forming step of forming a metal silicide layer on the surface of the gate electrode and the surface of the impurity diffusion layer on the silicide region.
前記第2絶縁膜は、前記第1絶縁膜よりもエッチングレートが早いことを特徴とする請求項7に記載の半導体装置の製造方法。   8. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein the second insulating film has an etching rate faster than that of the first insulating film. 前記第2絶縁膜形成工程の後、前記第2絶縁膜除去工程の前に、前記第1絶縁膜の表面をマスクして、前記シリサイド領域上の前記第2絶縁膜を後退させる第2絶縁膜エッチング工程をさらに備えることを特徴とする請求項7に記載の半導体装置の製造方法。   After the second insulating film forming step and before the second insulating film removing step, the second insulating film is formed by retreating the second insulating film on the silicide region by masking the surface of the first insulating film. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, further comprising an etching step. 前記不純物は、リンであって、
前記第2電極形成工程は、イオン注入法を用いることを特徴とする請求項7に記載の半導体装置の製造方法。
The impurity is phosphorus;
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein the second electrode forming step uses an ion implantation method.
前記第2絶縁膜形成工程の後、前記第2絶縁膜除去工程の前に、熱処理を行うことにより前記不純物を前記第2絶縁膜中に拡散させることを特徴とする請求項10に記載の半導体装置の製造方法。   11. The semiconductor according to claim 10, wherein the impurity is diffused into the second insulating film by performing a heat treatment after the second insulating film forming step and before the second insulating film removing step. Device manufacturing method. 前記第2絶縁膜除去工程はウェットエッチングを用いることを特徴とする請求項7に記載の半導体装置の製造方法。
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein the second insulating film removing step uses wet etching.
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