JP2007214362A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a semiconductor device which can form a recess broadened toward a channel formation region by avoiding formation of the too deep recess, and can suppress abnormal epitaxial growth of an SiGe film upon its epitaxial growth or degradation of the element isolation characteristic of a transistor. <P>SOLUTION: A gate electrode 21a is formed on the surface of a semiconductor substrate (10a) with a gate insulating film 20a disposed therebetween, a recess A is formed at each of both sides of the gate electrode 21a in the semiconductor substrate (10a), an anisotropic mask 25 is formed on the inner wall surface of the recess A at a bottom surface rather than its side wall surface with a high selectivity, the substrate is etched with the bottom surface of being protected by the mask 25 to extend the recess A toward the gate electrode 21a, the mask 25 is removed, and then a conductor is buried in the recess A to form a pair of source/drain regions at the both sides of the gate electrode 21a. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は半導体装置の製造方法に関し、特に、電界効果トランジスタのソース・ドレイン領域にリセスを形成してSiGe膜を埋め込む半導体装置の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor device in which a recess is formed in a source / drain region of a field effect transistor and a SiGe film is embedded.

半導体装置の基本的な素子であるMISFET(金属―絶縁膜―半導体電界効果トランジスタ)は、半導体装置の小型化及び高集積化を進めるにつれてますます微細化されてきている。   MISFET (metal-insulating film-semiconductor field effect transistor), which is a basic element of a semiconductor device, has been increasingly miniaturized as the semiconductor device has been miniaturized and highly integrated.

しかし、微細化が進むにつれてMISFETの能力向上が従来のスケーリングだけで達成するのが難しいため、例えば特許文献1などに記載されているように、ゲート長方向(ゲート電極の延伸方向と垂直な方向)に引っ張りまたは圧縮の応力を発生する応力膜を使用して応力を印加することにより、電流駆動能力を高めてMISFETの能力向上を図る技術が90nm世代以降注目されている。   However, as miniaturization progresses, it is difficult to improve the performance of the MISFET by conventional scaling alone. For example, as described in Patent Document 1, the gate length direction (direction perpendicular to the extending direction of the gate electrode) Attention has been focused on a technique for improving the MISFET capability by applying a stress using a stress film that generates a tensile or compressive stress to the capability of MISFET since the 90 nm generation.

上記においては、ソース・ドレイン領域の形成後にNチャネルMISFET(以降NTrとも称する)とPチャネルMISFET(以降PTrとも称する)で膜応力の異なる絶縁膜を形成しており、NTrにおいては引っ張り応力を、PTrには圧縮応力を与えて能力向上を図っている。   In the above, after the formation of the source / drain regions, an N-channel MISFET (hereinafter also referred to as NTr) and a P-channel MISFET (hereinafter also referred to as PTr) form an insulating film having different film stresses. The PTr is given a compressive stress to improve its capacity.

例えば非特許文献1に記載されているように、PTrのソース・ドレイン領域となる領域にリセスを形成し、圧縮応力を与える応力膜としてSiGe膜をエピタキシャル成長により形成する方法が知られている。   For example, as described in Non-Patent Document 1, a method is known in which a recess is formed in a region to be a source / drain region of PTr, and a SiGe film is formed by epitaxial growth as a stress film for applying compressive stress.

図11は、上記のようにして形成された半導体装置の断面図である。
例えば、半導体基板のn型半導体領域110aとp型半導体領域110bにおける活性領域を区分するように、STI(shallow trench isolation)型の素子分離絶縁膜111が形成されている。
上記のn型半導体領域110aにはPチャネルMISFET(PTr)が形成されており、p型半導体領域110bにはNチャネルMISFET(NTr)が形成されている。
FIG. 11 is a cross-sectional view of the semiconductor device formed as described above.
For example, an STI (shallow trench isolation) type element isolation insulating film 111 is formed so as to separate active regions in the n-type semiconductor region 110a and the p-type semiconductor region 110b of the semiconductor substrate.
A P-channel MISFET (PTr) is formed in the n-type semiconductor region 110a, and an N-channel MISFET (NTr) is formed in the p-type semiconductor region 110b.

まず、PTrについて説明する。
上記のn型半導体領域110aの活性領域上にゲート絶縁膜120aが形成され、その上層にゲート電極121aが形成され、その上層にキャップ絶縁膜122aが形成されており、ゲート電極121aの両側部にサイドウォール絶縁膜123aが形成されている。
さらに、ゲート電極121aの両側部におけるn型半導体領域110aの表面のソース・ドレイン領域となる領域においてリセスAが形成されており、リセスA内にSiGe膜126が埋め込まれて一対のソース・ドレイン領域が形成されている。
First, PTr will be described.
A gate insulating film 120a is formed on the active region of the n-type semiconductor region 110a, a gate electrode 121a is formed thereon, a cap insulating film 122a is formed thereon, and both sides of the gate electrode 121a are formed. Sidewall insulating films 123a are formed.
Further, a recess A is formed in a region to be a source / drain region on the surface of the n-type semiconductor region 110a on both sides of the gate electrode 121a, and a SiGe film 126 is embedded in the recess A to form a pair of source / drain regions. Is formed.

次に、NTrについて説明する。
上記のp型半導体領域110bの活性領域上にゲート絶縁膜120bが形成され、その上層にゲート電極121bが形成され、その上層にキャップ絶縁膜122bが形成されており、ゲート電極121bの両側部にサイドウォール絶縁膜123bが形成されている。
さらに、ゲート電極121bの両側部におけるp型半導体領域110b中に一対のソース・ドレイン領域130が形成されている。
Next, NTr will be described.
A gate insulating film 120b is formed on the active region of the p-type semiconductor region 110b, a gate electrode 121b is formed thereon, a cap insulating film 122b is formed thereon, and both sides of the gate electrode 121b are formed. Sidewall insulating films 123b are formed.
Further, a pair of source / drain regions 130 are formed in the p-type semiconductor region 110b on both sides of the gate electrode 121b.

上記の半導体装置の製造方法について説明する。
まず、図12(a)に示すように、半導体基板のn型半導体領域110aとp型半導体領域110bにおける活性領域を区分するようにSTI型の素子分離絶縁膜111を形成する。
上記のn型半導体領域110aがPTr形成領域Raとなり、p型半導体領域110bがNTr形成領域Rbとなる。
次に、例えば、上記のPTr形成領域RaとNTr形成領域Rbにおいて、活性領域におけるn型半導体領域110aとp型半導体領域110b上に、ゲート絶縁膜(120a,120b)、ゲート電極(121a,121b)及びキャップ絶縁膜(122a,122b)を形成する。
A method for manufacturing the semiconductor device will be described.
First, as shown in FIG. 12A, an STI-type element isolation insulating film 111 is formed so as to partition an active region in an n-type semiconductor region 110a and a p-type semiconductor region 110b of a semiconductor substrate.
The n-type semiconductor region 110a becomes the PTr formation region Ra, and the p-type semiconductor region 110b becomes the NTr formation region Rb.
Next, for example, in the above-described PTr formation region Ra and NTr formation region Rb, a gate insulating film (120a, 120b) and a gate electrode (121a, 121b) are formed on the n-type semiconductor region 110a and the p-type semiconductor region 110b in the active region. ) And cap insulating films (122a, 122b).

次に、図12(b)に示すように、PTr形成領域RaとNTr形成領域Rbにおいて酸化シリコン膜123を堆積する。   Next, as shown in FIG. 12B, a silicon oxide film 123 is deposited in the PTr formation region Ra and the NTr formation region Rb.

次に、図13(a)に示すように、例えば、PTr形成領域Raを開口してNTr形成領域Rbにレジスト膜124をパターン形成し、PTr形成領域Raにおいて、酸化シリコン膜123を全面にエッチバックしてサイドウォール絶縁膜123aを形成する。   Next, as shown in FIG. 13A, for example, the PTr formation region Ra is opened and a resist film 124 is patterned on the NTr formation region Rb, and the silicon oxide film 123 is etched on the entire surface in the PTr formation region Ra. Back sidewall insulating film 123a is formed.

次に、図13(b)に示すように、例えば、PTr形成領域Raにおいて、サイドウォール絶縁膜123a及びキャップ絶縁膜122aをマスクとして、活性領域におけるn型半導体領域110aの表面にウェットエッチングを施し、PTrのソース・ドレイン領域となる領域においてリセスAを形成する。   Next, as shown in FIG. 13B, for example, in the PTr formation region Ra, wet etching is performed on the surface of the n-type semiconductor region 110a in the active region using the sidewall insulating film 123a and the cap insulating film 122a as a mask. , A recess A is formed in a region to be a source / drain region of PTr.

次に、レジスト膜124を除去し、さらにリセスAの表面の自然酸化膜を除去した後、図14(a)に示すように、シリコンが露出しているリセスAの表面に、SiGeを選択的にエピタキシャル成長させ、SiGe膜126を形成する。   Next, after removing the resist film 124 and further removing the natural oxide film on the surface of the recess A, SiGe is selectively applied to the surface of the recess A where silicon is exposed as shown in FIG. The SiGe film 126 is formed by epitaxial growth.

次に、図14(b)に示すように、例えば、NTr形成領域Rbを開口してPTr形成領域Raにレジスト膜127をパターン形成し、NTr形成領域Rbにおいて酸化シリコン膜123を全面にエッチバックしてサイドウォール絶縁膜123bを形成する。   Next, as shown in FIG. 14B, for example, the NTr formation region Rb is opened and a resist film 127 is patterned in the PTr formation region Ra, and the silicon oxide film 123 is etched back on the entire surface in the NTr formation region Rb. Thus, a sidewall insulating film 123b is formed.

次に、図15に示すように、NTr形成領域Rbにおいて、サイドウォール絶縁膜123b及びキャップ絶縁膜122bをマスクとしてn型の導電性不純物をイオン注入し、ソース・ドレイン領域130を形成する。
以上で、図11に示す半導体装置が形成される。
Next, as shown in FIG. 15, in the NTr formation region Rb, n-type conductive impurities are ion-implanted using the sidewall insulating film 123b and the cap insulating film 122b as masks to form source / drain regions 130.
Thus, the semiconductor device shown in FIG. 11 is formed.

このようにして形成されたPTrは、ソース・ドレイン部分がSiGe膜で形成されていて、圧縮応力の歪みが生じ、PTr電流駆動能力が向上する。
なお、NTrにおいても、ソース・ドレイン部分にSiCを用いることで、上記と逆の歪みが発生し、電流駆動能力が向上する。
The PTr formed in this way has a source / drain portion formed of a SiGe film, which causes distortion of compressive stress and improves the PTr current driving capability.
Also in NTr, the use of SiC for the source / drain portions causes distortion opposite to the above and improves the current driving capability.

ここで、SiGe膜によるチャネル形成領域へのストレス印加は、SiGe層がチャネル形成領域に近く、SiGe膜の体積が大きいほど効果的である。このため、リセスを形成する際に、できるだけチャネル形成領域側に広げて形成することが重要となる。
しかし、上記のリセス形成はウェットエッチングにより等方的に進行するので、リセスをチャネル形成領域に広げるためにエッチング時間を延ばすほど、リセスが深くなり、最終的に形成されるSiGe膜の膜厚が厚くなっていくことになる。
Here, the stress application to the channel formation region by the SiGe film is more effective as the SiGe layer is closer to the channel formation region and the volume of the SiGe film is larger. For this reason, when forming the recess, it is important to form the recess as wide as possible on the channel formation region side.
However, since the recess formation isotropically proceeds by wet etching, the recess becomes deeper as the etching time is extended to extend the recess to the channel formation region, and the film thickness of the finally formed SiGe film becomes larger. It will become thicker.

しかし、SiGe膜の成長工程においては、SiGe膜の膜厚を厚くするに従って異常成長が発生しやすくなるという問題がある。異常成長は、条件によっては、例えば数10nm程度の膜厚で発生することもある。
また、リセスの形成において、基板下方向もエッチングされて削れてしまうと、トランジスタの素子分離特性が悪化する方向に作用する。
このため、リセスを形成する際に、できるだけ深くならないようにして、チャネル形成領域側に広げて形成することが重要となる。
特開2005−57301号公報 P. Bai et al, “A 65nm Logic Technology Featuring 35nm Gate Lengths, Enhanced Channel Strain, 8 Cu Interconnect, Low-k ILD and 0.57 μm2 SRAM Cell”, International Electron Devices Meeting, pp 657-660, 2004.
However, the SiGe film growth process has a problem that abnormal growth is likely to occur as the thickness of the SiGe film is increased. Abnormal growth may occur with a film thickness of, for example, about several tens of nm depending on conditions.
In the formation of the recess, if the lower direction of the substrate is also etched and scraped, the element isolation characteristics of the transistor are deteriorated.
For this reason, when forming the recess, it is important that the recess is formed so as not to be as deep as possible and to be spread toward the channel formation region.
JP-A-2005-57301 P. Bai et al, “A 65nm Logic Technology Featuring 35nm Gate Lengths, Enhanced Channel Strain, 8 Cu Interconnect, Low-k ILD and 0.57 μm2 SRAM Cell”, International Electron Devices Meeting, pp 657-660, 2004.

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、リセスを形成する際に、できるだけ深くならないようにして、チャネル形成領域側に広げてリセス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 has been made in view of the above problems, and provides a method for manufacturing a semiconductor device capable of forming a recess by forming it in a channel forming region side so as not to be as deep as possible when forming the recess. Objective.

上記の課題を解決するため、本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板の表面にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極の両側部において前記半導体基板にリセスを形成する工程と、前記リセスの内壁面において、前記リセスの側面より底面に高い選択性をもって異方的にマスクを形成する工程と、前記マスクで前記リセスの底面を保護しながらエッチングを行い、前記リセスを前記ゲート電極側に拡張する工程と、前記マスクを除去する工程と、前記リセスに導電体を埋め込んで、前記ゲート電極の両側部に一対のソース・ドレイン領域を形成する工程とを有する。   In order to solve the above problems, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of forming a gate electrode on a surface of a semiconductor substrate via a gate insulating film, and recessing the semiconductor substrate at both sides of the gate electrode. Forming the mask, anisotropically forming a mask with higher selectivity on the bottom surface than the side surface of the recess on the inner wall surface of the recess, and performing etching while protecting the bottom surface of the recess with the mask, A step of extending the recess toward the gate electrode, a step of removing the mask, and a step of burying a conductor in the recess to form a pair of source / drain regions on both sides of the gate electrode.

上記の本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板の表面にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成し、ゲート電極の両側部において半導体基板にリセスを形成する。
次に、リセスの内壁面において、リセスの側面より底面に高い選択性をもって異方的にマスクを形成する。
次に、マスクでリセスの底面を保護しながらエッチングを行い、リセスをゲート電極側に拡張する。
次に、マスクを除去し、リセスに導電体を埋め込んで、ゲート電極の両側部に一対のソース・ドレイン領域を形成する。
In the semiconductor device manufacturing method of the present invention, a gate electrode is formed on the surface of a semiconductor substrate via a gate insulating film, and a recess is formed in the semiconductor substrate on both sides of the gate electrode.
Next, on the inner wall surface of the recess, a mask is anisotropically formed with higher selectivity on the bottom surface than on the side surface of the recess.
Next, etching is performed while protecting the bottom surface of the recess with a mask, and the recess is extended to the gate electrode side.
Next, the mask is removed, and a conductor is buried in the recess to form a pair of source / drain regions on both sides of the gate electrode.

本発明の半導体装置の製造方法によれば、リセスを形成する際に、できるだけ深くならないようにして、チャネル形成領域側に広げてリセスを形成でき、SiGe膜のエピタキシャル成長時の異常成長やトランジスタの素子分離特性の悪化を抑制できる。   According to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, when forming a recess, the recess can be formed by extending it toward the channel forming region side so as not to be as deep as possible. Deterioration of separation characteristics can be suppressed.

以下に、本発明の半導体装置の製造方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。   Embodiments of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1実施形態
図1は、本実施形態に係る半導体装置の断面図である。
例えば、半導体基板のn型半導体領域10aとp型半導体領域10bにおける活性領域を区分するように、STI(shallow trench isolation)型の素子分離絶縁膜11が形成されている。
上記のn型半導体領域10aにはPチャネルMISFET(PTr)が形成されており、p型半導体領域10bにはNチャネルMISFET(NTr)が形成されている。
First Embodiment FIG. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to the present embodiment.
For example, an STI (shallow trench isolation) type element isolation insulating film 11 is formed so as to separate active regions in the n-type semiconductor region 10a and the p-type semiconductor region 10b of the semiconductor substrate.
A P-channel MISFET (PTr) is formed in the n-type semiconductor region 10a, and an N-channel MISFET (NTr) is formed in the p-type semiconductor region 10b.

まず、PTrについて説明する。
例えば、上記のn型半導体領域10aの活性領域上にゲート絶縁膜20aが形成され、その上層にゲート電極21aが形成され、その上層にキャップ絶縁膜22aが形成されている。
また、ゲート電極21aの両側部に、サイドウォール絶縁膜23aが形成されている。
First, PTr will be described.
For example, the gate insulating film 20a is formed on the active region of the n-type semiconductor region 10a, the gate electrode 21a is formed on the upper layer, and the cap insulating film 22a is formed on the upper layer.
Side wall insulating films 23a are formed on both sides of the gate electrode 21a.

例えば、サイドウォール絶縁膜23aは、TEOS(tetra-ethyl-ortho-silicate)を原料ガスとする減圧CVD(chemical vapor deposition)法による酸化シリコン膜(TEOS膜)あるいはプラズマCVD法によるNSG(non-doped silicate glass)である酸化シリコン膜(NSG膜)などで形成されている。あるいは、例えば650℃以下の成膜温度の低温CVD法などによる窒化シリコン膜(低温SiN膜)で形成されていてもよく、酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との積層体で形成されていてもよい。
また、ゲート絶縁膜20aは例えば酸化シリコンで形成されており、あるいは、ハフニウムやアルミニウムを含んだ金属酸化膜などで形成されていてもよい。
また、ゲート電極21aは例えばポリシリコンで形成されており、あるいは、金属材料を含んだ電極でもよい。
また、キャップ絶縁膜22aは窒化シリコンなどで形成されており、素子分離絶縁膜11はNSG膜などで形成されている。
For example, the sidewall insulating film 23a is a silicon oxide film (TEOS film) by a low pressure CVD (chemical vapor deposition) method using TEOS (tetra-ethyl-ortho-silicate) as a source gas or an NSG (non-doped) by a plasma CVD method. It is formed of a silicon oxide film (NSG film) which is silicate glass. Alternatively, for example, it may be formed of a silicon nitride film (low temperature SiN film) formed by a low temperature CVD method at a film forming temperature of 650 ° C. or less, or may be formed of a stacked body of a silicon oxide film and a silicon nitride film. .
Further, the gate insulating film 20a is formed of, for example, silicon oxide, or may be formed of a metal oxide film containing hafnium or aluminum.
The gate electrode 21a is made of, for example, polysilicon, or may be an electrode containing a metal material.
The cap insulating film 22a is formed of silicon nitride or the like, and the element isolation insulating film 11 is formed of an NSG film or the like.

さらに、ゲート電極21aの両側部におけるn型半導体領域10aの表面のソース・ドレイン領域となる領域においてリセスAが形成されており、リセスA内にSiGe膜26が埋め込まれて一対のソース・ドレイン領域が形成されている。
また、SiGe膜26のチャネル形成領域側におけるn型半導体領域10aの表層部分には、不図示のエクステンション領域が形成されている。
上記のようにして、PTrが構成されている。
Further, a recess A is formed in a region to be a source / drain region on the surface of the n-type semiconductor region 10a on both sides of the gate electrode 21a, and a SiGe film 26 is embedded in the recess A to form a pair of source / drain regions. Is formed.
An extension region (not shown) is formed in the surface layer portion of the n-type semiconductor region 10a on the channel formation region side of the SiGe film 26.
The PTr is configured as described above.

上記のPTrにおいて、SiGe膜26はPTrのチャネル形成領域に圧縮応力を印加する応力膜であり、電流駆動能力が高められて能力が向上したPTrとなっている。   In the PTr described above, the SiGe film 26 is a stress film that applies compressive stress to the channel formation region of the PTr, and is a PTr with improved current driving capability and improved capability.

次に、NTrについて説明する。
上記のp型半導体領域10bの活性領域上にゲート絶縁膜20bが形成され、その上層にゲート電極21bが形成され、その上層にキャップ絶縁膜22bが形成されている。
また、ゲート電極21bの両側部にサイドウォール絶縁膜23bが形成されている。
ゲート絶縁膜20b、ゲート電極21b、キャップ絶縁膜22b、サイドウォール絶縁膜23bは、例えば、それぞれPTrの対応する部材と同じ材料で形成されている。
Next, NTr will be described.
A gate insulating film 20b is formed on the active region of the p-type semiconductor region 10b, a gate electrode 21b is formed thereon, and a cap insulating film 22b is formed thereon.
Further, sidewall insulating films 23b are formed on both sides of the gate electrode 21b.
The gate insulating film 20b, the gate electrode 21b, the cap insulating film 22b, and the sidewall insulating film 23b are each formed of the same material as the corresponding member of PTr, for example.

さらに、ゲート電極21bの両側部におけるp型半導体領域10b中に一対のソース・ドレイン領域30が形成されている。
また、ソース・ドレイン領域30のチャネル形成領域側におけるp型半導体領域10bの表層部分には、不図示のエクステンション領域が形成されている。
上記のようにして、NTrが構成されている。
Further, a pair of source / drain regions 30 are formed in the p-type semiconductor region 10b on both sides of the gate electrode 21b.
An extension region (not shown) is formed in the surface layer portion of the p-type semiconductor region 10b on the channel forming region side of the source / drain region 30.
NTr is configured as described above.

さらに、上記のNTrを被覆して、例えば窒化シリコンからなり、NTrに引っ張りの応力を印加する応力膜31が形成されている。
上記の応力膜31が形成されているので、電流駆動能力が高められて能力が向上したNTrとなっている。
Further, a stress film 31 made of, for example, silicon nitride and applying a tensile stress to the NTr is formed so as to cover the NTr.
Since the above-described stress film 31 is formed, the current driving capability is enhanced and the NTr has improved capability.

次に、上記の半導体装置の製造方法について説明する。
まず、図2(a)に示すように、例えば、半導体基板のn型半導体領域10aとp型半導体領域10bにおける活性領域を区分するように、NSG膜からなるSTI型の素子分離絶縁膜11を形成する。
上記のn型半導体領域10aがPTr形成領域Raとなり、p型半導体領域10bがNTr形成領域Rbとなる。
Next, a method for manufacturing the semiconductor device will be described.
First, as shown in FIG. 2A, for example, an STI type element isolation insulating film 11 made of an NSG film is formed so as to partition an active region in an n type semiconductor region 10a and a p type semiconductor region 10b of a semiconductor substrate. Form.
The n-type semiconductor region 10a becomes the PTr formation region Ra, and the p-type semiconductor region 10b becomes the NTr formation region Rb.

次に、例えば、上記のPTr形成領域RaとNTr形成領域Rbにおいて、活性領域におけるn型半導体領域10aとp型半導体領域10b上に、例えば熱酸化法などによりゲート絶縁膜(20a,20b)を形成する。   Next, for example, in the above-described PTr formation region Ra and NTr formation region Rb, gate insulating films (20a, 20b) are formed on the n-type semiconductor region 10a and the p-type semiconductor region 10b in the active region by, eg, thermal oxidation. Form.

次に、例えば、PTr形成領域RaとNTr形成領域Rbにおいて、ゲート絶縁膜(20a,20b)の上層に、CVD法によりポリシリコンなどの導電膜を堆積し、さらに成膜温度650℃以下の低温CVD法により窒化シリコンなどを堆積し、ゲート電極のパターンにエッチング加工して、ポリシリコンなどからなるゲート電極(21a,21b)と低温SiN膜などからなるキャップ絶縁膜(22a,22b)を形成する。キャップ絶縁膜(22a,22b)は、ゲート電極となる導電膜をエッチングする際のマスクとなり、ハードマスクとも称せられる。   Next, for example, in the PTr formation region Ra and the NTr formation region Rb, a conductive film such as polysilicon is deposited on the gate insulating films (20a, 20b) by a CVD method, and the film formation temperature is 650 ° C. or lower. Silicon nitride or the like is deposited by a CVD method and etched into a gate electrode pattern to form a gate electrode (21a, 21b) made of polysilicon or the like and a cap insulating film (22a, 22b) made of a low-temperature SiN film or the like. . The cap insulating films (22a, 22b) serve as a mask when etching the conductive film to be the gate electrode, and are also referred to as a hard mask.

次に、例えば、PTr形成領域Raにおいて、ゲート電極21a及びキャップ絶縁膜22aをマスクとしてp型の導電性不純物をn型半導体領域10aの活性領域における表層部分にイオン注入することで、不図示のエクステンション領域を形成する。
また、例えば、NTr形成領域Rbにおいて、ゲート電極21b及びキャップ絶縁膜22bをマスクとしてn型の導電性不純物をp型半導体領域10bの活性領域における表層部分にイオン注入することで、不図示のエクステンション領域を形成する。
Next, for example, in the PTr formation region Ra, p-type conductive impurities are ion-implanted into the surface layer portion in the active region of the n-type semiconductor region 10a using the gate electrode 21a and the cap insulating film 22a as a mask, thereby not shown. An extension region is formed.
Further, for example, in the NTr formation region Rb, an n-type conductive impurity is ion-implanted into the surface layer portion in the active region of the p-type semiconductor region 10b using the gate electrode 21b and the cap insulating film 22b as a mask, thereby extending an extension (not shown). Form a region.

次に、図2(b)に示すように、例えば、PTr形成領域RaとNTr形成領域Rbにおいて、TEOSを原料ガスとする減圧CVD法などにより酸化シリコン膜(TEOS膜)23を堆積する。   Next, as shown in FIG. 2B, for example, a silicon oxide film (TEOS film) 23 is deposited in the PTr formation region Ra and the NTr formation region Rb by a low pressure CVD method using TEOS as a source gas.

次に、図3(a)に示すように、例えば、PTr形成領域Raを開口してNTr形成領域Rbにレジスト膜24をパターン形成し、PTr形成領域Raにおいて、例えば、TEOS膜23を全面にエッチバックして、TEOS膜であるサイドウォール絶縁膜23aを形成する。
サイドウォール絶縁膜23aとしては、上記のようにNSG膜や窒化シリコン膜などで形成してもよく、あるいは、TEOS膜、NSG膜、窒化シリコン膜などから選択された材料の積層体として形成してもよい。
Next, as shown in FIG. 3A, for example, the PTr formation region Ra is opened and a resist film 24 is patterned in the NTr formation region Rb. In the PTr formation region Ra, for example, the TEOS film 23 is formed on the entire surface. Etchback is performed to form a sidewall insulating film 23a which is a TEOS film.
The sidewall insulating film 23a may be formed of an NSG film, a silicon nitride film, or the like as described above, or may be formed as a stacked body of materials selected from a TEOS film, an NSG film, a silicon nitride film, or the like. Also good.

次に、図3(b)に示すように、例えば、PTr形成領域Raにおいて、サイドウォール絶縁膜23a及びキャップ絶縁膜22aをマスクとして、活性領域におけるn型半導体領域10aの表面にエッチングを施し、PTrのソース・ドレイン領域となる領域においてリセスAを形成する。   Next, as shown in FIG. 3B, for example, in the PTr formation region Ra, the surface of the n-type semiconductor region 10a in the active region is etched using the sidewall insulating film 23a and the cap insulating film 22a as a mask. A recess A is formed in a region to be a source / drain region of PTr.

上記のリセスのエッチングは、例えば以下の条件により、50nm程度除去するようにして行う。
・処理圧力:20mTorr
・処理温度:60℃
・ソースパワー:500W、バイアスパワー:50W
・CF/O流量:40/10sccm
The recess etching is performed so as to remove about 50 nm under the following conditions, for example.
・ Processing pressure: 20 mTorr
・ Processing temperature: 60 ℃
・ Source power: 500W, bias power: 50W
CF 4 / O 2 flow rate: 40/10 sccm

次に、図4(a)に示すように、例えば、リセスAの側面より底面に高い選択性をもって異方的にマスク25を形成する。
ここでは、Oイオン種を種とした異方性のアッシング処理により、リセス底面のみアッシング酸化を行い、酸化シリコン膜を形成する。ここで用いるアッシング酸化は、ホロカソード型構造のアッシング装置で行うことが望ましい。ホロカソード型構造では、放電インピーダンスが小さいため、大きな電流が流れる。すなわち、プラズマ密度が非常に高く、基板表面には多量のOイオンが入射することになる。主反応種がイオンであるため、直進性が高く、リセスの側壁はあまり酸化されず底部のみが積極的に酸化される。
Next, as shown in FIG. 4A, for example, a mask 25 is anisotropically formed on the bottom surface of the recess A with higher selectivity.
Here, ashing oxidation is performed only on the bottom surface of the recess by anisotropic ashing using O 2 ion species as a seed to form a silicon oxide film. The ashing oxidation used here is desirably performed by a ashing apparatus having a holo cathode type structure. Since the discharge impedance is small in the holocathode structure, a large current flows. That is, the plasma density is very high, and a large amount of O 2 ions are incident on the substrate surface. Since the main reactive species is ions, it has high straightness, and the side wall of the recess is not oxidized so much, but only the bottom is actively oxidized.

上記のマスク形成のための異方性アッシングの条件は、以下のようにして行う。
・O流量:100sccm
・RFパワー:200W
・圧力:0.1Torr
・処理時間:2〜3分
The conditions for anisotropic ashing for forming the mask are as follows.
・ O 2 flow rate: 100 sccm
・ RF power: 200W
・ Pressure: 0.1 Torr
・ Processing time: 2-3 minutes

なお、平行平板型等のRIE装置でもOイオンを主とした酸化処理は可能であるが、イオン密度が小さいためホロカソード型処理の方が有効である。 Although the parallel plate type RIE apparatus can oxidize mainly O 2 ions, the holocathode type treatment is more effective because the ion density is small.

あるいは、上記のマスク25を形成する工程において、指向性の強いスパッタリング法などにより、リセスAの底面に異方的に窒化シリコン膜または炭化シリコン膜を形成して、マスク25としてもよい。   Alternatively, in the step of forming the mask 25, the mask 25 may be formed by anisotropically forming a silicon nitride film or a silicon carbide film on the bottom surface of the recess A by a highly directional sputtering method or the like.

次に、図4(b)に示すように、例えば、マスク25でリセスAの底面を保護しながらエッチングを行い、リセスAをゲート電極21a側に拡張する。
ここでは、例えば、リセスAのゲート電極21a側の端部が、ゲート電極21aの直下に到達しない程度に、できるだけチャネル形成領域側に近づくようにしてエッチングする。
リセスAの底部には上記のマスク25が存在するため、基板下方向のエッチングは抑制され、横方向のエッチングが促進される。
Next, as shown in FIG. 4B, for example, etching is performed while protecting the bottom surface of the recess A with a mask 25, and the recess A is expanded to the gate electrode 21a side.
Here, for example, the etching is performed so that the end of the recess A on the gate electrode 21a side is as close as possible to the channel formation region side so as not to reach directly below the gate electrode 21a.
Since the mask 25 exists at the bottom of the recess A, etching in the downward direction of the substrate is suppressed, and etching in the lateral direction is promoted.

上記のリセスAをゲート電極21a側に拡張するエッチングとしては、以下の条件の等方的エッチングを行う。
・処理圧力:20mTorr
・処理温度:60℃
・ソースパワー:500W、バイアスパワー:50W
・CF/O流量:40/10sccm
As etching for extending the recess A to the gate electrode 21a side, isotropic etching is performed under the following conditions.
・ Processing pressure: 20 mTorr
・ Processing temperature: 60 ℃
・ Source power: 500W, bias power: 50W
CF 4 / O 2 flow rate: 40/10 sccm

次に、図5(a)に示すように、例えばアッシング処理によりレジスト膜24を除去する。   Next, as shown in FIG. 5A, the resist film 24 is removed by, for example, an ashing process.

次に、リセスA部分に選択的にSiGe膜をエピタキシャル成長させるが、SiGe膜成長領域の表面はSiであることが必要であるため、SiGe膜成長の前処理として、図5(b)に示すように、リセスAの底面に存在しているマスク25及びリセスA側壁に存在する自然酸化膜やダメージ層を除去する。
一般的には、DHF処理により熱酸化膜相当1〜3nmのウェットエッチング処理を行うが、より高選択比でリセス酸化膜を除去するには、以下のようなドライクリーニング技術を用いる。
Next, a SiGe film is selectively epitaxially grown in the recess A portion. Since the surface of the SiGe film growth region needs to be Si, as a pretreatment for the SiGe film growth, as shown in FIG. Further, the mask 25 existing on the bottom surface of the recess A and the natural oxide film and the damaged layer existing on the side wall of the recess A are removed.
In general, a wet etching process equivalent to a thermal oxide film of 1 to 3 nm is performed by a DHF process, but the following dry cleaning technique is used to remove the recess oxide film with a higher selectivity.

上記マスク25除去のエッチング処理は、例えば、まず、第1処理として、リセスAの内壁面に露出しているマスク25の表面をアンモニア及びフッ化水素を含むエッチングガスで処理する。次に、第2処理として、第1処理で形成された生成物を分解及び蒸発させる。   In the etching process for removing the mask 25, for example, as a first process, the surface of the mask 25 exposed on the inner wall surface of the recess A is first treated with an etching gas containing ammonia and hydrogen fluoride. Next, as the second treatment, the product formed in the first treatment is decomposed and evaporated.

上記の第1処理について説明する。
例えば、リセスAの内壁面を、NH3,HF,Arからなる混合ガス雰囲気でケミカルエッチングする。
具体的には、エッチング装置のケミカルエッチング室にウェーハを搬送し、ウェーハ用ステージにウェーハを載置した後に、以下のガス雰囲気をつくり、マスク25及び自然酸化膜を化学反応させてリセスAの内壁面にSiを含む錯体の層を形成させる。
The first process will be described.
For example, the inner wall surface of the recess A is chemically etched in a mixed gas atmosphere composed of NH 3 , HF, and Ar.
Specifically, after transferring the wafer to the chemical etching chamber of the etching apparatus and placing the wafer on the wafer stage, the following gas atmosphere is created, the mask 25 and the natural oxide film are chemically reacted, and the inside of the recess A A complex layer containing Si is formed on the wall surface.

上記の第1処理の条件は以下のようにする。
・チャンバー内圧力:10〜30mTorr、例えば20mTorr
・HF流量:10〜50sccm,40mTorr
・NH流量:10〜50sccm,40mTorr
・Ar流量:50〜100sccm、80mTorr
・基板温度:20〜40℃、例えば35℃
The conditions for the first process are as follows.
-Chamber pressure: 10-30 mTorr, for example 20 mTorr
・ HF flow rate: 10-50 sccm, 40 mTorr
· NH 3 flow rate: 10~50sccm, 40mTorr
Ar flow rate: 50-100 sccm, 80 mTorr
-Substrate temperature: 20-40 ° C, for example 35 ° C

上記の混合ガス雰囲気での化学反応は、以下のように説明される。
ケミカルエッチング室に、気相でHF/NH3/Arが供給されると、露出している自然酸化膜(酸化シリコン)の表面に、ガスがラングミュア吸着される。同時に次の化学式(1)及び(2)で示されるような化学反応が進行する。
The chemical reaction in the above mixed gas atmosphere is explained as follows.
When HF / NH 3 / Ar is supplied in the vapor phase to the chemical etching chamber, the gas is Langmuir adsorbed on the surface of the exposed natural oxide film (silicon oxide). At the same time, the chemical reaction shown by the following chemical formulas (1) and (2) proceeds.

[化1]
SiO2+4HF→SiF4+2H2O (1)
SiF4+2NH3+2HF→(NH42SiF6 (2)
[Chemical 1]
SiO 2 + 4HF → SiF 4 + 2H 2 O (1)
SiF 4 + 2NH 3 + 2HF → (NH 4 ) 2 SiF 6 (2)

つまり、HFで一旦、SiF4とH2Oが生成した後に、NH3とHFとSiF4の化学反応により、酸化シリコンからなる自然酸化膜の表面に、(NH42SiF6の錯体の層が形成されるものである。
この反応は、ラングミュア吸着による分子数層レベルのガス吸着に支配されており、吸着ガス分子の被覆率が飽和すると自己停止する。
That is, once SiF 4 and H 2 O are generated by HF, the (NH 4 ) 2 SiF 6 complex is formed on the surface of the natural oxide film made of silicon oxide by a chemical reaction between NH 3 , HF and SiF 4 . A layer is to be formed.
This reaction is governed by gas adsorption at the molecular number layer level by Langmuir adsorption, and self-stops when the coverage of adsorbed gas molecules is saturated.

次に上記の第2処理について説明する。
上記の(NH42SiF6の錯体の層が形成されたウェーハを直ちに加熱チャンバーに搬送して、加熱用ステージに載置した後に、ヒーター加熱を開始して、(NH42SiF6の錯体をSiF4などに分解して蒸発させる。
Next, the second process will be described.
The wafer on which the (NH 4 ) 2 SiF 6 complex layer was formed was immediately transferred to the heating chamber and placed on the heating stage, and then the heater heating was started, and (NH 4 ) 2 SiF 6 Is decomposed into SiF 4 or the like and evaporated.

上記の第2処理の条件は以下のようにする。
・チャンバー内圧力:500〜700mTorr,例えば675mTorr
・温度:100〜200℃,例えば175℃
The conditions for the second process are as follows.
-Chamber pressure: 500-700 mTorr, for example 675 mTorr
-Temperature: 100-200 ° C, for example 175 ° C

この反応は次の化学式(3)で説明される。リセスAの内壁面に形成された(NH42SiF6の錯体の層27cは、基板温度が上記の温度に加熱されると、SiF4、NH3、HFなどに分解して蒸発し、ガスとしてドライポンプにより排気される。 This reaction is illustrated by the following chemical formula (3). When the substrate temperature is heated to the above temperature, the (NH 4 ) 2 SiF 6 complex layer 27c formed on the inner wall surface of the recess A decomposes and evaporates into SiF 4 , NH 3 , HF, etc. The gas is exhausted by a dry pump.

[化2]
(NH42SiF6→SiF4+2NH3+2HF (3)
[Chemical 2]
(NH 4 ) 2 SiF 6 → SiF 4 + 2NH 3 + 2HF (3)

上記のケミカルエッチングでは、熱酸化膜(自然酸化膜)とTEOS膜のエッチング選択比が従来のDHF薬液を用いたエッチングの場合と逆転する。
DHF薬液の場合は、熱酸化膜のエッチング量を1とした時のTEOS膜のエッチング量は5〜7程度であるのに対し、上記の本実施形態のガス反応によるケミカルエッチング反応を行った場合は、熱酸化膜のエッチング量を1とした時にTEOS膜のエッチング量は0.5〜1.0程度になる。
NSG膜についても同様であり、DHF薬液の場合は、熱酸化膜の7倍程度のエッチングレートであるが、上記のケミカルエッチングでは熱酸化膜と同等のエッチングレートとなる。
さらに、低温SiN膜についても同様であり、上記のケミカルエッチングでは熱酸化膜と同等のエッチングレートとすることができる。
In the chemical etching described above, the etching selectivity between the thermal oxide film (natural oxide film) and the TEOS film is reversed from that in the case of etching using a conventional DHF chemical solution.
In the case of the DHF chemical solution, the etching amount of the TEOS film is about 5 to 7 when the etching amount of the thermal oxide film is 1, whereas the chemical etching reaction by the gas reaction of the present embodiment is performed. The etching amount of the TEOS film is about 0.5 to 1.0 when the etching amount of the thermal oxide film is 1.
The same applies to the NSG film. In the case of a DHF chemical solution, the etching rate is about seven times that of the thermal oxide film, but the above chemical etching has an etching rate equivalent to that of the thermal oxide film.
The same applies to the low-temperature SiN film, and the above-described chemical etching can achieve an etching rate equivalent to that of the thermal oxide film.

また、DHF処理により、上記のマスク25及び自然酸化膜を除去してもよい。
あるいは、マスク25が酸化シリコン以外の材料で形成されている場合には、上記以外のエッチング条件でマスクを除去し、さらに上記のようなエッチングにより自然酸化膜を除去するようにしてもよい。
Further, the mask 25 and the natural oxide film may be removed by DHF treatment.
Alternatively, when the mask 25 is formed of a material other than silicon oxide, the mask may be removed under etching conditions other than those described above, and the natural oxide film may be removed by etching as described above.

次に、図6(a)に示すように、シリコンが露出しているリセスAの表面に、SiGe膜を選択的にエピタキシャル成長させ、例えばホウ素をドープしたSiGe膜26を形成する。   Next, as shown in FIG. 6A, a SiGe film is selectively epitaxially grown on the surface of the recess A from which silicon is exposed to form, for example, a SiGe film 26 doped with boron.

上記のSiGe膜26の形成の条件は以下のようにする。
・処理温度:700℃
・処理圧力:10Torr
・DCS/GeH/HCl=50/100/20sccm
The conditions for forming the SiGe film 26 are as follows.
・ Processing temperature: 700 ℃
・ Processing pressure: 10 Torr
DCS / GeH 4 / HCl = 50/100/20 sccm

上記のSiGe膜26はそのままソース・ドレイン領域となり、PTrが構成される。
また、SiGe膜26はPTrのチャネル形成領域に圧縮応力を印加する応力膜であり、電流駆動能力が高められてPTrの能力が向上する。
The SiGe film 26 becomes a source / drain region as it is, and a PTr is formed.
The SiGe film 26 is a stress film that applies a compressive stress to the channel formation region of the PTr, and the current driving capability is enhanced to improve the PTr capability.

次に、図6(b)に示すように、例えば、NTr形成領域Rbを開口してPTr形成領域にレジスト膜27をパターン形成し、NTr形成領域Rbにおいて、例えば、TEOS膜23を全面にエッチバックして、TEOS膜であるサイドウォール絶縁膜23bを形成する。   Next, as shown in FIG. 6B, for example, the NTr formation region Rb is opened and a resist film 27 is patterned in the PTr formation region. In the NTr formation region Rb, for example, the TEOS film 23 is etched on the entire surface. Then, a sidewall insulating film 23b which is a TEOS film is formed.

次に、図7(a)に示すように、例えば、NTr形成領域Rbにおいて、サイドウォール絶縁膜23b及びキャップ絶縁膜22bをマスクとして、n型の導電性不純物をp型半導体領域10bの活性領域における表層部分にイオン注入することで、ソース・ドレイン領域30を形成する。これにより、NTrが形成される。   Next, as shown in FIG. 7A, for example, in the NTr formation region Rb, an n-type conductive impurity is used as an active region of the p-type semiconductor region 10b using the sidewall insulating film 23b and the cap insulating film 22b as a mask. Source / drain regions 30 are formed by implanting ions into the surface layer portion in FIG. Thereby, NTr is formed.

次に、例えば、NTr形成領域Rbにおいて、CVD法によりNTrを被覆して窒化シリコンを堆積させ、応力膜31を形成する。以上で図1に示す構成とすることができる。
上記の応力膜31はNTrのチャネル形成領域に引っ張り応力を印加する応力膜であり、電流駆動能力が高められてNTrの能力が向上する。
あるいは、PTrと同様にして、NTrにおいてもリセスを形成し、リセス内にソース・ドレインとしてSiC膜を選択的にエピタキシャル成長させ、SiC膜によりチャネル形成領域に引っ張り応力を印加してトランジスタ特性を向上させることができる。
Next, for example, in the NTr formation region Rb, the nitride film is deposited by covering the NTr by the CVD method, and the stress film 31 is formed. The configuration shown in FIG. 1 can be obtained as described above.
The stress film 31 is a stress film for applying a tensile stress to the channel formation region of the NTr, and the current drive capability is enhanced to improve the NTr capability.
Alternatively, similar to PTr, a recess is formed also in NTr, a SiC film is selectively epitaxially grown as a source / drain in the recess, and a tensile stress is applied to the channel formation region by the SiC film to improve transistor characteristics. be able to.

上記のSiC膜の形成条件は、例えば以下のようにする。
・処理温度:700℃
・処理圧力:10Torr
・SiH/SiHCH/HCl/AsH=30/50/20/10sccm
The conditions for forming the SiC film are as follows, for example.
・ Processing temperature: 700 ℃
・ Processing pressure: 10 Torr
SiH 4 / SiH 3 CH 3 / HCl / AsH 3 = 30/50/20/10 sccm

上記の本実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、PTr駆動能力を高めるために、ソース・ドレイン領域にリセスを形成して応力膜としてSiGe膜を形成する方法において、リセスを形成する際に、できるだけ深くならないようにして、チャネル形成領域側に広げて形成でき、SiGe膜のエピタキシャル成長時の異常成長やトランジスタの素子分離特性の悪化を抑制できる。   According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the above-described embodiment, in order to increase the PTr driving capability, the recess is formed in the method of forming the recess in the source / drain region and forming the SiGe film as the stress film. In addition, it can be formed so as not to be as deep as possible and spread toward the channel formation region side, so that abnormal growth during epitaxial growth of the SiGe film and deterioration of element isolation characteristics of the transistor can be suppressed.

第2実施形態
図8は、本実施形態に係る半導体装置の断面図である。
実質的に第1実施形態の半導体装置と同様であるが、PTrのソース・ドレインとしてリセスAに埋め込まれているSiGe膜26が、ノンドープSiGe膜28とホウ素ドープSiGe膜29の積層体で形成されていることが異なる。
Second Embodiment FIG. 8 is a sectional view of a semiconductor device according to this embodiment.
Although substantially the same as the semiconductor device of the first embodiment, the SiGe film 26 embedded in the recess A as the source / drain of the PTr is formed by a laminated body of a non-doped SiGe film 28 and a boron-doped SiGe film 29. Is different.

上記の本実施形態の半導体装置の製造方法について説明する。
まず、図9(a)に示すリセスA内壁表面のマスク25、自然酸化膜及びダメージ層の除去工程までは、第1実施形態と同様にして行う。
次に、図9(b)に示すように、シリコンが露出しているリセスAの表面に、SiGe膜を選択的にエピタキシャル成長させ、リセスAの一部を埋め込むような膜厚で、ノンドープSiGe膜28を形成する。
次に、図10(a)に示すように、ノンドープSiGe膜28の上層に、リセスAを埋め込むようにして、ホウ素ドープノンドープSiGe膜29を形成する。
A method for manufacturing the semiconductor device of the present embodiment will be described.
First, the steps up to the step of removing the mask 25, the natural oxide film, and the damaged layer on the inner wall surface of the recess A shown in FIG. 9A are performed in the same manner as in the first embodiment.
Next, as shown in FIG. 9B, the SiGe film is selectively epitaxially grown on the surface of the recess A where the silicon is exposed, and the non-doped SiGe film is formed so as to embed a part of the recess A. 28 is formed.
Next, as shown in FIG. 10A, a boron-doped non-doped SiGe film 29 is formed so as to embed the recess A in the upper layer of the non-doped SiGe film 28.

以降の工程は、第1実施形態と同様にして、図10(b)に示すように、NTr形成領域Rbにおいてサイドウォール絶縁膜23bを形成し、ソース・ドレイン領域30を形成して、NTrとする。   In the subsequent steps, as in the first embodiment, as shown in FIG. 10B, sidewall insulating films 23b are formed in the NTr formation region Rb, source / drain regions 30 are formed, and NTr and To do.

上記の本実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、PTr駆動能力を高めるために、ソース・ドレイン領域にリセスを形成して応力膜としてSiGe膜を形成する方法において、リセスを形成する際に、できるだけ深くならないようにして、チャネル形成領域側に広げて形成でき、SiGe膜のエピタキシャル成長時の異常成長やトランジスタの素子分離特性の悪化を抑制できる。   According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the above-described embodiment, in order to increase the PTr driving capability, the recess is formed in the method of forming the recess in the source / drain region and forming the SiGe film as the stress film. In addition, it can be formed so as not to be as deep as possible and spread toward the channel formation region side, so that abnormal growth during epitaxial growth of the SiGe film and deterioration of element isolation characteristics of the transistor can be suppressed.

本発明は上記の説明に限定されない。
例えば、実施形態においてはPTrのソース・ドレインとしてSiGe膜を埋め込んでいるが、その他の導電性の応力膜を埋め込むことも可能であり、例えばNTrに適用する場合にはSiC膜を形成することができる。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
The present invention is not limited to the above description.
For example, although the SiGe film is embedded as the source / drain of the PTr in the embodiment, it is also possible to embed other conductive stress films. For example, when applied to NTr, an SiC film may be formed. it can.
In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

本発明の半導体装置の製造方法は、リセスを形成する際に、できるだけ深くならないようにして、チャネル形成領域側に広げて形成でき、SiGe膜のエピタキシャル成長時の異常成長やトランジスタの素子分離特性の悪化を抑制できる。   The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention can be formed so as not to become as deep as possible when forming a recess, and can be formed to be widened toward the channel formation region side, and abnormal growth during the epitaxial growth of a SiGe film or deterioration of element isolation characteristics of a transistor can be achieved. Can be suppressed.

図1は本発明の第1実施形態に係る半導体装置の断面図である。FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. 図2(a)及び図2(b)は本発明の第1実施形態に係る半導体装置の製造方法の製造工程を示す断面図である。2A and 2B are cross-sectional views showing the manufacturing process of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. 図3(a)及び図3(b)は本発明の第1実施形態に係る半導体装置の製造方法の製造工程を示す断面図である。FIG. 3A and FIG. 3B are cross-sectional views illustrating manufacturing steps of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. 図4(a)及び図4(b)は本発明の第1実施形態に係る半導体装置の製造方法の製造工程を示す断面図である。FIG. 4A and FIG. 4B are cross-sectional views illustrating manufacturing steps of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. 図5(a)及び図5(b)は本発明の第1実施形態に係る半導体装置の製造方法の製造工程を示す断面図である。FIG. 5A and FIG. 5B are cross-sectional views illustrating manufacturing steps of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. 図6(a)及び図6(b)は本発明の第1実施形態に係る半導体装置の製造方法の製造工程を示す断面図である。FIG. 6A and FIG. 6B are cross-sectional views showing manufacturing steps of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. 図7(a)及び図7(b)は本発明の第1実施形態に係る半導体装置の製造方法の製造工程を示す断面図である。FIG. 7A and FIG. 7B are cross-sectional views illustrating manufacturing steps of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. 図8は本発明の第2実施形態に係る半導体装置の断面図である。FIG. 8 is a sectional view of a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. 図9(a)及び図9(b)は本発明の第2実施形態に係る半導体装置の製造方法の製造工程を示す断面図である。FIG. 9A and FIG. 9B are cross-sectional views illustrating manufacturing steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. 図10(a)及び図10(b)は本発明の第2実施形態に係る半導体装置の製造方法の製造工程を示す断面図である。FIG. 10A and FIG. 10B are cross-sectional views showing the manufacturing process of the semiconductor device manufacturing method according to the second embodiment of the present invention. 図11は従来例に係る半導体装置の断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view of a conventional semiconductor device. 図12(a)及び図12(b)は従来例に係る半導体装置の製造方法の製造工程を示す断面図である。12 (a) and 12 (b) are cross-sectional views illustrating manufacturing steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a conventional example. 図13(a)及び図13(b)は従来例に係る半導体装置の製造方法の製造工程を示す断面図である。FIG. 13A and FIG. 13B are cross-sectional views showing the manufacturing process of the manufacturing method of the semiconductor device according to the conventional example. 図14(a)及び図14(b)は従来例に係る半導体装置の製造方法の製造工程を示す断面図である。14 (a) and 14 (b) are cross-sectional views showing the manufacturing process of the semiconductor device manufacturing method according to the conventional example. 図15は従来例の問題点を説明する模式図である。FIG. 15 is a schematic diagram for explaining the problems of the conventional example.

符号の説明Explanation of symbols

10a…n型半導体領域、10b…p型半導体領域、11…素子分離絶縁膜、20a,20b…ゲート絶縁膜、21a,21b…ゲート電極、22a,22b…キャップ絶縁膜、23a,23b…サイドウォール絶縁膜、24……レジスト膜、25…マスク、26…SiGe膜、27…レジスト膜、28…ノンドープSiGe膜、29…ホウ素ドープSiGe膜、30…ソース・ドレイン領域、31…応力膜、110a…n型半導体領域、110b…p型半導体領域、111…素子分離絶縁膜、120a,120b…ゲート絶縁膜、121a,121b…ゲート電極、122a,122b…キャップ絶縁膜、123a,123b…サイドウォール絶縁膜、124……レジスト膜、126…SiGe膜、127…レジスト膜、130…ソース・ドレイン領域、A…リセス
10a ... n-type semiconductor region, 10b ... p-type semiconductor region, 11 ... element isolation insulating film, 20a, 20b ... gate insulating film, 21a, 21b ... gate electrode, 22a, 22b ... cap insulating film, 23a, 23b ... side wall Insulating film 24 ... resist film 25 ... mask 26 ... SiGe film 27 ... resist film 28 ... non-doped SiGe film 29 ... boron-doped SiGe film 30 ... source / drain region 31 ... stress film 110a ... n-type semiconductor region, 110b ... p-type semiconductor region, 111 ... element isolation insulating film, 120a, 120b ... gate insulating film, 121a, 121b ... gate electrode, 122a, 122b ... cap insulating film, 123a, 123b ... side wall insulating film 124 ... resist film 126 ... SiGe film 127 ... resist film 130 ... source Rain area, A ... recess

Claims (11)

半導体基板の表面にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極の両側部において前記半導体基板にリセスを形成する工程と、
前記リセスの内壁面において、前記リセスの側面より底面に高い選択性をもって異方的にマスクを形成する工程と、
前記マスクで前記リセスの底面を保護しながらエッチングを行い、前記リセスを前記ゲート電極側に拡張する工程と、
前記マスクを除去する工程と、
前記リセスに導電体を埋め込んで、前記ゲート電極の両側部に一対のソース・ドレイン領域を形成する工程と
を有する
半導体装置の製造方法。
Forming a gate electrode on the surface of the semiconductor substrate via a gate insulating film;
Forming a recess in the semiconductor substrate at both sides of the gate electrode;
Forming an anisotropically anisotropic mask on the inner wall surface of the recess with a higher selectivity on the bottom surface than the side surface of the recess;
Etching while protecting the bottom surface of the recess with the mask, and extending the recess to the gate electrode side;
Removing the mask;
And a step of burying a conductor in the recess to form a pair of source / drain regions on both sides of the gate electrode.
前記マスクを形成する工程において、前記マスクとして前記リセスの底面に異方的に酸化シリコン膜を形成する
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 in the step of forming the mask, a silicon oxide film is anisotropically formed on the bottom surface of the recess as the mask.
前記マスクを形成する工程において、Oイオン種によるプラズマ酸化を行って前記マスクを形成する
請求項2に記載の半導体装置の製造方法。
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein in the step of forming the mask, the mask is formed by performing plasma oxidation with O 2 ion species.
前記導電層を形成する工程において、エピタキシャル成長により前記リセスの内壁面にSiGe膜を形成する
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 in the step of forming the conductive layer, a SiGe film is formed on the inner wall surface of the recess by epitaxial growth.
前記マスクを除去する工程が、前記マスクの表面をアンモニア及びフッ化水素を含むエッチングガスで処理する第1処理と、前記第1処理で形成された生成物を分解及び蒸発させる第2処理とを含む
請求項2に記載の半導体装置の製造方法。
The step of removing the mask includes a first process for treating the surface of the mask with an etching gas containing ammonia and hydrogen fluoride, and a second process for decomposing and evaporating the product formed in the first process. A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2.
前記エッチング処理において前記第1処理で形成され、前記第2処理で分解及び蒸発される前記生成物が、(NHSiF錯体である
請求項5に記載の半導体装置の製造方法。
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the product formed in the first process in the etching process and decomposed and evaporated in the second process is a (NH 4 ) 2 SiF 6 complex.
前記第2処理が900〜1100℃の温度を印加する熱処理である
請求項5に記載の半導体装置の製造方法。
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the second treatment is a heat treatment in which a temperature of 900 to 1100 ° C. is applied.
前記マスクを除去する工程において、ウェットエッチングにより前記マスクを除去する
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 in the step of removing the mask, the mask is removed by wet etching.
前記マスクを除去する工程において、前記リセスの内壁面に形成された自然酸化膜を同時に除去する
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 in the step of removing the mask, a natural oxide film formed on the inner wall surface of the recess is removed simultaneously.
前記マスクを形成する工程において、前記マスクとして前記リセスの底面に異方的に窒化シリコン膜または炭化シリコン膜を形成する
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 in the step of forming the mask, a silicon nitride film or a silicon carbide film is anisotropically formed on the bottom surface of the recess as the mask.
前記ゲート電極を形成する工程と、前記リセスを形成する工程の間に、前記ゲート電極の両側部に、酸化シリコン膜及び/又は窒化シリコン膜からなるサイドウォール絶縁膜を形成する工程をさらに有する
請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
And a step of forming a sidewall insulating film made of a silicon oxide film and / or a silicon nitride film on both sides of the gate electrode between the step of forming the gate electrode and the step of forming the recess. Item 14. A method for manufacturing a semiconductor device according to Item 1.
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