JP2007532001A - Method for forming sidewall spacer - Google Patents
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Abstract
本発明により、基板(201)上のフィーチャ(206)に隣接するサイドウォールスペーサ(217、218)を形成することができる。フィーチャ(206)は1つ以上の保護層(220、207)に覆われる。スペーサ材料層(211)はフィーチャ(206)上に蒸着され、異方性エッチングされる。異方性エッチングに使用されるエッチング液はスペーサ材料を選択的に除去することに適しており、一方で1つ以上の保護層(220、207)はこのエッチング液による影響を実質的に受けない。その結果、1つ以上の層(220、207)はフィーチャがエッチング液にさらされるのを保護する。In accordance with the present invention, sidewall spacers (217, 218) adjacent to features (206) on the substrate (201) can be formed. The feature (206) is covered by one or more protective layers (220, 207). A spacer material layer (211) is deposited on the feature (206) and anisotropically etched. The etchant used for anisotropic etching is suitable for selectively removing the spacer material, while one or more protective layers (220, 207) are substantially unaffected by this etchant. . As a result, the one or more layers (220, 207) protect the features from exposure to the etchant.
Description
本発明は半導体デバイスの製造分野に関し、より詳細にはサイドウォールスペーサの形成分野に関する。 The present invention relates to the field of manufacturing semiconductor devices, and more particularly to the field of forming sidewall spacers.
集積回路はトランジスタ、コンデンサ、レジスタなどの非常に多くの個々の回路素子を備えている。これらの素子はメモリデバイス、論理デバイス、およびマイクロプロセッサなどの複合回路を形成するために、内部に接続されている。集積回路の性能を高めるためには加工寸法を縮小する必要がある。信号伝搬時間の短縮により動作速度が向上することに加えて、加工寸法を縮小すると、回路の機能性を拡張するために回路の機能素子数を増やすことができる。 Integrated circuits include a large number of individual circuit elements such as transistors, capacitors, resistors, and the like. These elements are connected internally to form composite circuits such as memory devices, logic devices, and microprocessors. In order to improve the performance of the integrated circuit, it is necessary to reduce the processing dimension. In addition to improving the operation speed by shortening the signal propagation time, reducing the processing dimension can increase the number of functional elements of the circuit in order to expand the functionality of the circuit.
図1cは最先端技術による電界効果トランジスタ100の概略断面図を示す。基板101は活性領域102を含む。シャロートレンチアイソレーション103、104は隣接する回路素子から活性領域102を絶縁する。基板101上には側面114と115、および上面116を有するゲート電極106が形成され、またこのゲート電極106は、ゲート絶縁層105によって基板101から絶縁される。基板101の表面上およびゲート電極106の側面114、115上には保護層108が形成される。ゲート電極106の側面にはサイドウォールスペーサ117、118が配されている。
FIG. 1c shows a schematic cross-sectional view of a
さらに、電界効果トランジスタ100は、拡張ソース領域109、拡張ドレイン領域110、ソース領域112、およびドレイン領域113を含む。“ソース拡張部”と記載される拡張ソース領域109の一部および“ドレイン拡張部”と記載される拡張ドレイン領域110の一部は、サイドウォールスペーサ117、118の下に延在しており、各拡張部はゲート電極106に隣接している。
Further, the
図1a−1cを参照しながら電界効果トランジスタ100の形成方法を説明する。図1aは製造プロセスの第1段階における電界効果トランジスタ100の概略的断面図を示す。
A method of forming the
まず、トレンチアイソレーション103および104と活性領域102が基板101に形成される。次に、ゲート絶縁層105およびゲート電極116が基板102上に形成される。ゲート電極106の上面116は被覆層107に覆われる。これらの構造は最新のイオン注入、蒸着、酸化、およびフォトリソグラフィ技術を用いて形成することができる。
First,
具体的に言えば、ゲート電極106は、例えばポリシリコンなどのゲート電極材料層を基板101およびゲート絶縁層105上に周知のフォトリソグラフィおよびエッチング技術を用いてパターニングすることで形成される。当業者にとっては周知技術であるフォトリソグラフィは、フォトレジスト層(図示せず)を基板101上に蒸着し、そのフォトレジスト層を露光する。入射光とゲート電極材料層から反射する光による干渉から生じる悪影響を回避するために、ゲート電極材料層上に反射防止被覆層107が形成され得る。被覆層107の厚みは、被覆層107の表面から反射する光が、被覆層107とゲート電極材料層の表面との間の接触面から反射する光とが相殺的に干渉するようにされ得る。その結果、材料層および被覆層107の反射率が実質的に低減される。周知のフォトリソグラフィ技術を用いてフォトレジスト層のパターニングを行ってマスクを形成した後、ゲート電極材料層および被覆層107の露光した部分にエッチングプロセスが実施され、ゲート電極106が形成される。
Specifically, the
被覆層107に覆われたゲート電極106の形成後、保護層108が基板およびゲート電極106の側面114および115上に形成される。この処理は、ゲート電極の一部および基板101の一部を熱酸化することによって行うことができる。熱酸化中、ゲート電極106の上面116は被覆層107に覆われているので、保護層108は上面106上に拡張しない。次に、被覆層107がエッチングされる。
After the formation of the
図1bに製造プロセスの後期段階を示す。拡張ソース領域109および拡張ドレイン領域は、ゲート電極106に隣接する基板101にドーパント材料のイオンを注入することで形成される。ドープされない電界効果トランジスタ100の外側の基板101の各部分は、イオンをブロックし吸収するフォトレジスト層(図示せず)に覆われる。
FIG. 1b shows the late stage of the manufacturing process. The
イオンの注入後、サイドウォールスペーサ117および118が形成される。基板101上に、例えば化学蒸着法(CVD:Chemical Vapor Deposition)でスペーサ材料層111がコンフォーマルに、つまり均一に蒸着される。均一蒸着では、蒸着した層の局所的厚みは、蒸着される面の局所的傾斜には依存しない。具体的には、層111は、基板101の表面、およびゲート電極106の上面116といった水平表面上での厚みとゲート電極106の側面114および115といった垂直表面上での厚みは共に実質的に等しい。
After ion implantation,
スペーサ材料層111は異方性エッチングされる。異方性エッチングにおいて、垂直方向のエッチング速度は水平方向のエッチング速度よりも速い。従って、表面が実質的に水平であるスペーサ材料層111の各部分、例えば、ゲート電極106の上面116上の層111あるいは基板101の表面の各部分は層111の傾斜部分よりも速く除去することができる。具体的には、表面が実質的に水平である層111の各部分は、表面が実質的に垂直である層の各部分、例えば、ゲート電極106の各側面114および115上の層111の各部分よりも速く除去することができる。
The
水平な面を有する層の各部分が除去されると、スペーサ材料層111のエッチングがストップする。垂直面を有する層111の各部分の除去速度は遅いために、これらの部分の残留物は基板上に残り、ゲート電極106に隣接してサイドウォールスペーサ117および118を形成する。
When the portions of the layer having a horizontal surface are removed, the etching of the
サイドウォールスペーサ117および118の形成後、ドーパント材料のイオンを注入することでソース領域112およびドレイン領域113が形成される。ソース領域112およびドレイン領域113を形成後の電界効果トランジスタの概略的断面図を図1cに示す。
After the
最後に、活性領域102、拡張ソース領域109、拡張ドレイン領域110、ソース領域112、およびドレイン領域113のドーパントを活性化するためにアニールステップが実施され得る。
Finally, an annealing step may be performed to activate the dopants in the
電界効果トランジスタを形成する従来の方法が抱える問題点は、スペーサ材料層111をエッチングする際に、ゲート電極106がエッチング液にさらされる点であり、これは、図1cのゲート電極106の上面のギザギザ部分で概略的に示しているように、ゲート電極106の浸食を招く。ゲート電極106の形状が制御されることなく変化するので、ゲート電極106が浸食されることで電界効果トランジスタ100の形成の安定性に悪影響を及ぼすおそれがある。
A problem with the conventional method of forming a field effect transistor is that the
この問題点に鑑みて、サイドウォールスペーサを形成する間ゲート電極の浸食を低減する、電界効果トランジスタを製造することができる技術が求められている。 In view of this problem, there is a need for a technique capable of manufacturing a field effect transistor that reduces erosion of the gate electrode while forming the sidewall spacer.
以下、本発明のいくつかの態様を基本的に理解するために、本発明の概要を説明する。この概要は、本発明の全体像を詳細に説明するものではない。本発明の主要な、または重要な要素を特定しようとするものでも、本発明の範囲を説明しようとするものでもない。ここでの目的は、本発明のいくつかのコンセプトを簡単な形で提供して、後続のより詳細な説明に対する前置きとすることである。 The following provides an overview of the present invention in order to provide a basic understanding of some aspects of the present invention. This summary is not an extensive overview of the invention. It is not intended to identify key or critical elements of the invention or to delineate the scope of the invention. The purpose here is to provide some concepts of the invention in a simplified form as a prelude to the more detailed description that follows.
本発明の例示的実施形態によれば、サイドウォールスペーサを形成する方法は、基板上にフィーチャを形成するステップを含む。このフィーチャは側面と上面とを有する。上面は第1保護層および被覆層に覆われる。側面および基板上に第2保護層が形成される。被覆層は除去される。スペーサ材料層は、側面、上面、および基板上に均一に蒸着される。スペーサ材料層は異方性エッチングされる。 According to an exemplary embodiment of the present invention, a method for forming sidewall spacers includes forming features on a substrate. This feature has a side surface and a top surface. The upper surface is covered with the first protective layer and the covering layer. A second protective layer is formed on the side surface and the substrate. The covering layer is removed. The spacer material layer is uniformly deposited on the side, top, and substrate. The spacer material layer is anisotropically etched.
本発明の別の例示的実施形態によれば、サイドウォールスペーサを形成する方法は、基板上にフィーチャを形成するステップを含む。このフィーチャは側面と上面とを有する。上面は被覆層に覆われる。側面および基板上に第1保護層が形成される。被覆層は除去される。側面、上面、および基板上に第2保護層が形成される。スペーサ材料層は、側面、上面、および基板上に均一に蒸着される。スペーサ材料層は異方性エッチングされる。 According to another exemplary embodiment of the present invention, a method of forming sidewall spacers includes forming features on a substrate. This feature has a side surface and a top surface. The upper surface is covered with a coating layer. A first protective layer is formed on the side surface and the substrate. The covering layer is removed. A second protective layer is formed on the side surface, the top surface, and the substrate. The spacer material layer is uniformly deposited on the side, top, and substrate. The spacer material layer is anisotropically etched.
本発明を添付の図面と併せて以下の説明を参照することで理解することができる。図中、同じ要素には同じ参照符号を示している。 The present invention may be understood by reference to the following description taken in conjunction with the accompanying drawings. In the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals.
本発明は、様々な改良を行い、また、他の形態で実施することができるが、ここに説明されている特定の実施例は、例示のためのものであり、以下にその詳細を記載する。しかし当然のことながら、ここに示した特定の実施例は、本発明を開示されている特定の形態に限定するものではなく、むしろ本発明は添付の請求項によって規定されている発明の範疇に属する全ての改良、等価物、及び変形例をカバーするものである。 While the invention is susceptible to various modifications, and may be practiced in other forms, the specific embodiments described herein are for purposes of illustration and are described in detail below. . It should be understood, however, that the particular embodiments shown are not intended to limit the invention to the particular form disclosed, but rather to fall within the scope of the invention as defined by the appended claims. Covers all improvements, equivalents, and variations to which it belongs.
本発明の実施例を以下に記載する。簡素化のため、現実の実施品におけるすべての特徴を本明細書に記載することはしていない。当然のことながら、そのような現実の実施品の開発においては、開発者における特定の目標を達成するため、システム的制限やビジネス的制限との摺り合せなど、多くの特定の実施の決定がなされる。それらは各実施形態によって様々に変化するものである。更に、そのような開発努力は複雑で時間を消費するものであるのは当然のことであるが、それでもなお、この開示の恩恵を有する当業者にとっては通常作業の範疇に入るものである。 Examples of the invention are described below. For simplicity, not all features in the actual implementation are described in this specification. Of course, in the development of such real-world implementations, many specific implementation decisions, such as reconciliation with system and business limitations, are made to achieve specific goals for developers. The They vary depending on each embodiment. Moreover, such development efforts are naturally complex and time consuming, but nevertheless fall within the normal work for those skilled in the art having the benefit of this disclosure.
本発明を添付の図面を参照しながら説明する。半導体デバイスの様々な構造が非常に正確で鋭い形状とプロフィルを有し各図面に描かれているが、当業者であれば実際にこれらの領域や構造が図面に示されているほど正確なものではないと認識できるであろう。加えて、図面に描かれている様々な特徴とドープ領域の相対的な大きさは、製造されているデバイスの特徴や領域のサイズと比較すると誇張や縮小されている。しかしながら、添付の図面は本発明の実施例を説明・解説する目的で添付されているものである。本明細書で使用される用語や言い回しは関連技術において当業者たちによって理解される単語や言い回しと一貫した意味を持つものと理解、解釈される。本明細書において用語あるいは言い回しを一貫して使用していても、これらの用語や言い回しのいかなる特定の定義、すなわち、当業者により理解される通常の意味及び慣習的な意味からは異なる定義を意味するものではない。用語や言い回しを、特定の意味を有する範囲において用いる場合、つまり当業者により理解されているのとは異なる意味で用いる場合、本明細書においては、直接かつ明確にそのような言葉や言い回しの特定の定義を行う。 The present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Various structures of semiconductor devices have very precise and sharp shapes and profiles and are depicted in each drawing, but those skilled in the art will be able to see these regions and structures as accurately as they are actually shown in the drawings. You will recognize that it is not. In addition, the various features depicted in the drawings and the relative size of the doped regions are exaggerated and reduced compared to the features and region sizes of the devices being manufactured. However, the attached drawings are attached for the purpose of explaining and explaining embodiments of the present invention. Terms and phrases used herein should be understood and interpreted to have a meaning consistent with words and phrases understood by those skilled in the relevant art. The consistent use of terms or phrases in this specification means definitions that are different from any particular definition of these terms or phrases, that is, from the ordinary and conventional meanings understood by those of ordinary skill in the art. Not what you want. When a term or phrase is used in a range that has a specific meaning, that is, when used in a different meaning than that understood by those skilled in the art, the specification directly and clearly identifies such words and phrases. Define.
本発明は、サイドウォールスペーサの形成において、ゲート電極が実質的に浸食されずに、あるいは少なくともゲート電極の浸食を著しく減らして、電界効果トランジスタの製造を可能にする。この目的を達成するために、ゲート電極などの、基板上のフィーチャの側面および上面の双方に1つ以上の保護層が形成される。側面、上面、および基板上にはスペーサ材料層が均一に蒸着される。続いて、スペーサ材料層が異方性エッチングされ、フィーチャに隣接してサイドウォールスペーサが形成される。このエッチングプロセスでは、1つ以上の保護層がフィーチャの浸食を妨げるあるいは低減する。 The present invention allows the manufacture of field effect transistors in the formation of sidewall spacers without substantial erosion of the gate electrode, or at least significantly reducing erosion of the gate electrode. To accomplish this goal, one or more protective layers are formed on both the side and top surfaces of features on the substrate, such as gate electrodes. A spacer material layer is uniformly deposited on the side, top, and substrate. Subsequently, the spacer material layer is anisotropically etched to form sidewall spacers adjacent to the features. In this etching process, one or more protective layers prevent or reduce feature erosion.
本発明の更なる例示的実施形態を、図2a−2dを参照しながら説明する。図2aは製造プロセスの第1段階における電界効果トランジスタの概略的断面図を示す。基板201において、活性領域202とトレンチアイソレーション203および204が形成される。次いで、基板201上にゲート絶縁層205が形成される。続いて、基板201およびゲート絶縁層205上に材料層219が蒸着される。材料層219は、物理蒸着法、化学蒸着法、および/または、プラズマエンハンスト化学蒸着法などの蒸着技術を用いて蒸着され得る。
A further exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2a-2d. FIG. 2a shows a schematic cross-sectional view of a field effect transistor in the first stage of the manufacturing process. In the
物理蒸着法において、材料は、ガスフローや拡散などの物理プロセスを介して、ソースから蒸着面へと運ばれる。ここでは、実質的に材料の化学的変性はない。蒸着面は、例えば、ゲート絶縁層205の表面あるいは層219の表面としてよい。ソースでは、材料が熱的に蒸発され得、材料の蒸気が生成される。この蒸着面が蒸気にさらされる。蒸気は蒸着面で液化し、これにより層219が成長する。その他の形態では、物理蒸着法でスパッタリングが適用され得る。この材料から作られるターゲットをプラズマから抽出されるイオンを用いて打ち込みを行う。これにより、ターゲットから原子が放出され、次いでそのような原子が蒸着面に蒸着される。
In physical vapor deposition, material is transported from the source to the vapor deposition surface through physical processes such as gas flow and diffusion. Here, there is virtually no chemical modification of the material. The deposition surface may be, for example, the surface of the
化学蒸着法において、蒸着材料は、蒸着面上あるいは蒸着面付近で発生するガス状の反応物質間の化学反応の結果として形成される。反応から生成される固体物質は蒸着面に蒸着される。 In chemical vapor deposition, the vapor deposition material is formed as a result of a chemical reaction between gaseous reactants generated on or near the vapor deposition surface. The solid material produced from the reaction is deposited on the deposition surface.
プラズマエンハンスト化学蒸着法は一種の化学蒸着法であり、化学反応は、例えばグロー放電により生成され得るプラズマで発生する。プラズマエンハンスト化学蒸着法は、従来の化学蒸着法よりも低い温度で材料を蒸着することができる点で有利である。 The plasma enhanced chemical vapor deposition method is a kind of chemical vapor deposition method, and the chemical reaction is generated by plasma that can be generated by glow discharge, for example. Plasma enhanced chemical vapor deposition is advantageous in that materials can be deposited at lower temperatures than conventional chemical vapor deposition.
本発明の特定の実施形態では、基板201の材料は結晶シリコンを、ゲート絶縁層205は二酸化シリコンを、層219の材料は多結晶シリコンを含む。本実施形態では、層219は、化学蒸着、あるいは低圧化学蒸着プロセスで蒸着が実現され得、反応ガスにはシラン(SiH4)を含む。
In particular embodiments of the present invention, the material of the
層219の蒸着後、この層219上に第1保護層220が形成される。一実施形態では、第1保護層220の形成において、層219の一部が熱酸化され得る。熱酸化において、層219は高温で酸素あるいは水などの酸化環境にさらされる。その結果、層219の材料と酸化環境との間に化学反応が起き、これにより材料の酸化物が形成される。第1保護層の厚みは約0.6−5nmの範囲の値をとり得る。
After the deposition of the
高速熱酸化で熱酸化を実施してもよい。高速熱酸化において、電界効果トランジスタ200は酸化環境にさらされている間、短時間、高温に熱せられる。この処理は、例えば電界効果トランジスタ200を複数のランプからの放射線で照射して行うことができる。
Thermal oxidation may be performed by fast thermal oxidation. In rapid thermal oxidation, the
別の実施形態では、酸化環境にさらされている間に、炉で電界効果トランジスタ200を熱して熱酸化を実施してもよい。炉で熱酸化する間の温度は高速熱酸化する間の温度よりも低い。炉での熱酸化の持続時間は高速熱酸化の持続時間よりも長くてよい。
In another embodiment, thermal oxidation may be performed by heating the
熱酸化において、層219の表面に近い部分が酸化される。その結果、層219の材料の酸化物が形成され、それが第1保護層220を形成する。従って、第1保護層220は層219を犠牲にして成長する。この層219の材料損失は、層219の厚みを適宜適応させることによって考慮され得る。熱酸化プロセスでより高い温度が適用されると、より速く酸化が発生する。従って、第1保護層220の厚みは、熱酸化の持続時間と適用される温度を制御することで制御され得る。持続時間が長く、適用される温度が高いほど、第1保護層220は厚くなる。
In the thermal oxidation, a portion close to the surface of the
熱酸化の後に高速熱アニーリングが行われ得る。高速熱アニーリングにおいて、電界効果トランジスタは、酸化環境がない場合に高温に熱せられる。高速熱アニールに適用される温度は熱酸化に適用される温度よりも高くてよい。アニーリングにおいて、第1保護層220の密度が高められるよう、第1保護層220において、熱的に活性化した原子が再配列され得る。これは、エッチングに対する第1保護層の安定性が向上するという利点を有する。
Rapid thermal annealing can be performed after the thermal oxidation. In rapid thermal annealing, field effect transistors are heated to high temperatures when there is no oxidizing environment. The temperature applied for rapid thermal annealing may be higher than the temperature applied for thermal oxidation. In the annealing, thermally activated atoms may be rearranged in the first
本発明のその他の実施形態において、第1保護層の形成には、物理蒸着法、化学蒸着法および/またはプラズマエンハンスト化学蒸着法を含み得る。これらのプロセスの後に高速熱アニールが行われ得、第1保護層220の密度が高められる。
In other embodiments of the present invention, the formation of the first protective layer may include physical vapor deposition, chemical vapor deposition, and / or plasma enhanced chemical vapor deposition. These processes can be followed by rapid thermal annealing to increase the density of the first
第1保護層220は層219の材料の酸化物を含み得る。層219の材料に多結晶シリコンを含む本発明の実施形態では、層220の材料に二酸化シリコン(SiO2)を含み得る。
The first
第1保護層220の形成後、第1保護層の上に被覆層207が蒸着される。被覆層207は、例えば物理蒸着法、化学蒸着法、あるいはプラズマエンハンスト化学蒸着法によって蒸着してよい。被覆層207は窒化シリコンあるいは酸窒化シリコンを含み得、被覆層207の厚みは約10−60nmであり得る。次に、ゲート絶縁層205、層219、第1保護層220および被覆層207がパターニングされる。このパターニングは周知のリソグラフィあるいはエッチングプロセスによって実現することができる。
After the formation of the first
被覆層207は、フォトリソグラフィパターニングにおいて、入射光と層219および第1保護層220からの反射光による干渉から生じる悪影響が実質的に回避されるよう、構成され得る。この目的のために、被覆層207の厚みは、被覆層の表面からの反射光が被覆層207と第1保護層220との界面および/または第1保護層220と層219との界面から反射される光と相殺的に干渉するように適応される。その結果、層210と第1保護層220の反射率が効果的に低減する。
The
本発明のその他の実施形態では、入射光と反射光による干渉は、フォトリソグラフィで用いるフォトレジストに浸透する入射光を吸収する材料でできた被覆層207を形成することで実質的に回避され得る。これは、層219および第1保護層220による光の反射を回避するのに役立つ。入射光を吸収する材料でできた被覆層207を形成することと、入射光と反射光との間で相殺的な干渉が生じるように被覆層207の厚みを適応させることとを相互に組み合わせてもよい。
In other embodiments of the present invention, interference due to incident and reflected light can be substantially avoided by forming a
製造プロセスの後期段階の電界効果トランジスタ200の概略的断面図を図2bに示す。ゲート絶縁層205、層219、第1保護層220および被覆層207のパターニングにおいて、ゲート電極206が基板201およびゲート絶縁層205の上に形成される。ゲート電極206は上面216を含み、該上面は第1保護層220および被覆層207に覆われている。さらに、ゲート電極206は側面214および215を含む。
A schematic cross-sectional view of a
ゲート電極206の形成後、基板201とゲート電極206の側面214および215上に第2保護層208が形成される。第2保護層208の形成において、側面214および215に近接したゲート電極の部分、および、基板201の表面に近接した基板201の部分が熱酸化され得る。第1保護層220の一実施形態による形成で用いた熱酸化と同様に、第2保護層208の形成に用いる熱酸化は、高速熱酸化により、あるいは、炉で熱酸化を行うことにより実施され得、その後に高速熱アニールが行われ得る。
After the formation of the
熱酸化において、第2保護層208は、側面214および215に隣接するゲート電極206の各部分、および、基板201の表面に近接する基板201の部分を犠牲にして成長する。これらの部分の材料の損失は、ゲート電極206の長さと活性領域202の深さに対応して予め調整しておくことで、その損失分を事前に考慮しておくことができる。
In thermal oxidation, the second
層208は、層219の材料の酸化物と基板201の材料の酸化物とを含む。基板201の材料に結晶シリコンを、ゲート電極206の材料に多結晶シリコンを含む本発明の一実施形態では、層208は二酸化シリコンを含む。
第2保護層208の形成後、保護層207は除去される。被覆層207の除去において、被覆層207を被覆層207の材料を選択的に除去することに適したエッチング液にさらす。一方で、第1保護層220の材料と第2保護層208の材料とはそのエッチング液による影響を実質的に受けない。その結果、第1および第2保護層は、被覆層207の除去の際に保護され、エッチング液による影響からゲート電極206および基板201を保護する。
After the formation of the second
被覆層207をエッチング液にさらすステップは、ウエットエッチングを含み得る。ウエットエッチングにおいて、被覆層を高温のリン酸へさらし得る。被覆層207が窒化シリコンを含む本発明の実施形態において、被覆層207を選択的に除去するために、特に、被覆層207を高温のリン酸へさらすステップを用いることができる。
The step of exposing the
図2cは製造プロセスの更なる段階における電界効果トランジスタ200を示す。被覆層207の除去後、拡張ソース領域209と拡張ドレイン領域210とはゲート電極206に隣接して基板201に形成される。この処理は、基板201へドーパント材料のイオンを打ち込むことで行うことができる。ドープされない基板201の各部分は、イオンを吸収するフォトレジスト層(図示せず)により覆われてよい。
FIG. 2c shows the
本発明のその他の実施形態では、拡張ソース領域209と拡張ドレイン領域210とは、被覆層207を除去する前に形成される。従って、イオン注入では、被覆層207は電界効果トランジスタ200に向かうイオンを吸収し、その結果、ゲート電極206とゲート絶縁層205へのエネルギーイオンの放射が避けられるという利点を有する。
In other embodiments of the present invention, the
本発明の更なる実施形態では、拡張ソース領域209および拡張ドレイン領域210は、第2保護層208の形成前に形成され得る。
In a further embodiment of the present invention, the
基板201、上面216および側面214、215上にスペース材料層211が均一に蒸着される。この均一蒸着により、上面216、側面214と215、および基板201上の層211の各部分の厚みは実質的に等しい。スペーサ材料層211は、物理蒸着法、化学蒸着法、あるいはプラズマエンハンスト蒸着法によって、均一に蒸着され得る。1つの例示の実施形態では、スペーサ材料は窒化シリコンを含み得る。
A
製造プロセス完了後の電界効果トランジスタ200の概略的断面図を図2dに示す。スペーサ材料層211の蒸着後、この層は異方性エッチングされる。異方エッチングに用いるエッチング液はスペーサ材料を選択的に除去できるものであり、一方で第1保護層および第2保護層は実質的にそのエッチング液による影響を受けない。
A schematic cross-sectional view of the
スペーサ材料層211の異方性エッチングはドライエッチングを含み得る。エッチングプロセスの異方性により、上面216上の部分、および基板201の表面上の部分といった、実質的に水平なスペーサ材料層211の各部分は、側面214および215上の各部分といった、実質的に垂直なスペーサ材料層211の各部分よりも速く除去される。その結果、最新技術により、電界効果トランジスタ100のサイドウォールスペーサ117および118に類似するサイドウォールスペーサ217および218がゲート電極に隣接して形成される。
The anisotropic etching of the
第1保護層220および第2保護層208はエッチング液による影響を実質的に受けないので、各保護層は基板201およびゲート電極206がエッチング液にさらされることから保護する。その結果、有利にもゲート電極206の浸食が回避されるまたは低減する。
Since the first
サイドウォールスペーサ217および218の形成後、ドーパント材料のイオンを基板201に注入することにより基板201にソース領域212およびドレイン領域213が形成される。イオン注入において、サイドウォールスペーサ217は、ソース領域212がゲート電極206から離間するよう、イオンを吸収する。サイドウォールスペーサ218はイオンを吸収することから、ドレイン領域213もゲート電極206から離間される。
After the formation of the
最後に、活性領域202、ソース領域212、拡張ソース領域209、ドレイン領域213、および拡張ドレイン領域210においてドーパントを活性化するためにアニールステップが実施され得る。
Finally, an annealing step may be performed to activate the dopant in the
本発明の更なる実施形態を、図3a−3cを参照しながら説明する。図3aは本発明の実施形態による製造プロセスの第1段階の電界効果トランジスタ300を示す。基板301において、活性領域302およびトレンチアイソレーション303と304が形成される。これらのフィーチャは、最新のイオン注入、蒸着、酸化、およびフォトリソグラフィ技術を用いて形成され得る。
A further embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3a-3c. FIG. 3a shows a
側面314と315および上面316を有し、上面が被覆層307で覆われているゲート電極306がゲート絶縁層305と基板301上に形成される。このゲート電極は以下のように形成され得る。まず、基板301上にゲート絶縁層305が蒸着される。次に、図2aに示した層219に類似するゲート電極材料層がゲート絶縁層305および基板301上に蒸着される。このゲート電極材料層上に被覆層307が蒸着される。続いて、ゲート絶縁層305、ゲート電極材料層、および被覆層307がパターニングされ、ゲート電極306が形成される。この処理は、リソグラフィおよびエッチング技術を実施して行うことができる。図2a−2dを参照して説明した本発明の実施形態の被覆層207と同様、リソグラフィプロセスにおいて、入射光と反射光による干渉から生じる悪影響を実質的に回避するよう、被覆層307が構成され得る。
A
基板301の材料はシリコンを含み得る。ゲート絶縁層305は二酸化シリコンを含み得る。材料層は多結晶シリコンを含み得、被覆層307の材料は窒化シリコンを含み得る。
The material of the
ゲート電極306の側面314および315上と基板301上に第1保護層320が形成される。図2a−2dを参照して説明した本発明の実施形態の第1保護層220および第2保護層208と同様、第1保護層320の形成において、側面314および315に近接したゲート電極306の各部分と、基板301の表面に近接した基板301の部分が熱酸化され得る。この熱酸化を炉で、あるいは、高速熱酸化によって実施してよく、続いて高速熱アニールが行われ得る。
A first
1つの例示の実施形態では、第1保護層320の材料は、ゲート電極306の材料の酸化物、および、基板301の材料の酸化物を含み得る。ゲート電極306が多結晶シリコンを、基板301の材料が結晶シリコンを含む本発明の一実施形態では、第1保護層320は二酸化シリコンを含み得る。
In one exemplary embodiment, the material of the first
続いて、被覆層307が除去される。この処理は、被覆層307被覆層307の材料を選択的に除去することに適したエッチング液にさらすことによって除去され得る。一方で第1保護層の材料はこのエッチング液による影響を実質的に受けない。
Subsequently, the
図2a−2dを参照して説明した本発明の実施形態における被覆層207の除去と同様、被覆層307の除去はウエットエッチングを含み得、このウエットエッチングにおいて、被覆層307をリン酸へさらし得る。ウエットエッチングは、被覆層307の材料のエッチングに高度な選択性を与え得る点で有利である。その結果、ゲート電極は実質的にダメージを受けないか、あるいは、わずかなダメージを受けるにすぎない。
Similar to the removal of the
被覆層307の除去後、第1保護層320は除去され得る。この処理は、第1保護層320の材料を選択的に除去することに適したエッチング液に第1保護層320をさらすことによって行うことができる。一方で、ゲート電極306の材料と基板301の材料とはエッチング液による影響を実質的に受けない。
After removing the
第1保護層320はウエットエッチングによって除去され得る。第1保護層320が二酸化シリコンを含む本発明の一実施形態において、この処理は、第1電界効果トランジスタ300をフッ酸(HF)の水溶液に浸漬することによって行うことができる。ウエットエッチングはエッチングプロセスの高度な選択性を特に許容する点で有利であり、その結果、ゲート電極のダメージは実質的にないか、あるいは、ゲート電極はわずかなダメージを受けるにすぎない。
The first
図3bは製造プロセスの後期段階における電界効果トランジスタ300を示す。ゲート電極306の側面314および315、ゲート電極306の上面316、および基板301の表面上に第2保護層308が形成される。この処理は、熱酸化によって、あるいは、物理蒸着法、化学蒸着法、および/またはプラズマエンハンスト化学蒸着法によって行うことができる。第2保護層の形成に続いて高速熱アニールが行われ得、第2保護層308の密度が高められる。第2保護層の材料として二酸化シリコンを含み得る。
FIG. 3b shows the
本発明のその他の実施形態では、第1保護層320は第2保護層308の形成前には除去されない。代わりに、第1保護層320はゲート電極306と基板301の表面上に残り、第2保護層308によって覆われてよく、あるいは、第2保護層308に組み込まれてよい。第1保護層320をエッチング液にさらす処理を省くことができることから、これは、電界効果トランジスタ300の製造原価を下げることができる点で有利である。
In other embodiments of the present invention, the first
ゲート電極306に隣接して、基板301に拡張ソース領域309および拡張ドレイン領域310が形成される。この処理は、ドーパント材料のイオンを基板301に注入することで行うことができる。ドープされない電界効果トランジスタ300の外側の基板301の各部分を、イオンを吸収するフォトレジスト層(図示せず)によって覆ってもよい。
An
本発明のその他の実施形態では、第1保護層320の形成前、第1保護層320の除去前、あるいは、第2保護層308の形成前に、拡張ソース領域309および拡張ドレイン領域310が形成され得る。
In other embodiments of the present invention, the
図2a−2cを参照して説明した本発明の実施形態と同様、スペーサ材料層311は、ゲート電極316の側面314および315、ゲート電極306の上面316、および基板301上に均一に蒸着される。スペーサ材料層311は異方性エッチングされ、図3cに示すようなサイドウォールスペーサ317および318が形成される。
Similar to the embodiment of the invention described with reference to FIGS. 2 a-2 c, the
スペーサ材料層311の異方性エッチングにおいて、スペーサ材料層311を、スペーサ材料を選択的に除去することに適したエッチング液にさらし得る。一方で、このエッチング液は第2保護層308の材料に実質的な影響を与えない。従って、第2保護層308は、ゲート電極306および基板301がエッチング液にさらされることから保護し、その結果、ゲート電極306および基板301の望ましくない浸食を回避あるいは低減するという利点が得られる。
In anisotropic etching of the
サイドウォールスペーサ317および318の形成後、基板301にソース領域312およびドレイン領域313が形成される。この処理は、ドーパント材料のイオンを基板に注入することによって行うことができる。サイドウォールスペーサ317および318はイオンを吸収するので、ソース領域312およびドレイン領域313はゲート電極306から離間される。
After the formation of the
最後に、アニールステップを実施し、活性領域302、ソース領域312、ドレイン領域313、拡張ソース領域309、および拡張ドレイン領域310のドーパントを活性化するためにアニールステップを実施することで、電界効果トランジスタ300を完成することができる。
Finally, an annealing step is performed and the field effect transistor is performed by performing an annealing step to activate the dopants in the
本発明は電界効果トランジスタの形成に限定されない。代わりに、本発明は通常、基板上のフィーチャに隣接するサイドウォールスペーサの形成に応用することができる。例えば、本発明を導電性の配線の形成に応用することができる。 The present invention is not limited to the formation of field effect transistors. Instead, the present invention is typically applicable to the formation of sidewall spacers adjacent to features on the substrate. For example, the present invention can be applied to the formation of conductive wiring.
本発明による利益を享受し得る当業者であれば、本発明に関して等価の範囲内で種々の変形及び実施が可能であることは明らかであることから、上述の個々の実施形態は、例示的なものに過ぎない。例えば、上述した方法における各ステップは、その実行順序を変えることもできる。更に上述した構成あるいは設計の詳細は、なんら本発明を限定することを意図するものではなく、請求の範囲の記載にのみ限定されるものである。従って、上述した特定の実施形態は、変形及び修正が可能であることは明らかであり、このようなバリエーションは、本発明の趣旨及び範囲内のものである。従って、本発明の保護は、請求の範囲によってのみ限定されるものである。 It will be apparent to those skilled in the art who are able to benefit from the present invention that various modifications and implementations are possible within the equivalent scope of the present invention, so that the individual embodiments described above are exemplary. It's just a thing. For example, the execution order of each step in the above-described method can be changed. Further, the details of the configuration or the design described above are not intended to limit the present invention at all, and are limited only to the description of the claims. Thus, it will be apparent that the particular embodiments described above can be varied and modified and such variations are within the spirit and scope of the invention. Accordingly, the protection of the present invention is limited only by the scope of the claims.
Claims (15)
前記側面および前記基板上に第2保護層を形成するステップを有し、
前記被覆層を除去するステップを有し、
前記基板、前記側面および前記上面にスペーサ材料層を均一に蒸着するステップを有し、
前記スペーサ材料層を均一にエッチングするステップを有する、
サイドウォールスペーサの形成方法。 Forming a feature including a side surface and an upper surface on the substrate, the upper surface covered with a first protective layer and a covering layer formed on the first protective layer;
Forming a second protective layer on the side surface and the substrate;
Removing the covering layer;
Uniformly depositing a spacer material layer on the substrate, the side surface and the top surface;
Etching the spacer material layer uniformly.
Method for forming sidewall spacer.
前記基板上に材料層を蒸着するステップ、
前記材料層上に前記第1保護層を形成するステップ、
前記第1保護層上に前記被覆層を蒸着するステップ、および、
前記材料層、前記第1保護層、および前記被覆層をパターニングするステップ、
を含む請求項1に記載の方法。 The step of forming the feature includes:
Depositing a material layer on the substrate;
Forming the first protective layer on the material layer;
Depositing the coating layer on the first protective layer; and
Patterning the material layer, the first protective layer, and the covering layer;
The method of claim 1 comprising:
前記側面および前記基板上に第1保護層を形成するステップ、
前記被覆層を除去するステップ、
前記側面、前記上面、および前記基板上に第2保護層を形成するステップ、
前記側面、前記上面、および前記基板上にスペーサ材料層を均一に蒸着するステップ、および、
前記スペーサ材料層を異方性エッチングするステップ、
を含むサイドウォールスペーサの形成方法。 Forming a feature on the substrate including a side surface and a top surface covered by a covering layer;
Forming a first protective layer on the side surface and the substrate;
Removing the covering layer;
Forming a second protective layer on the side surface, the top surface, and the substrate;
Uniformly depositing a spacer material layer on the side surface, the top surface, and the substrate; and
Anisotropically etching the spacer material layer;
A method for forming a sidewall spacer including:
前記基板上に材料層を蒸着するステップ、
前記材料層上に前記被覆層を蒸着するステップ、および、
前記材料層および前記被覆層をパターニングするステップを含む、
請求項9に記載の方法。 Forming the feature comprises:
Depositing a material layer on the substrate;
Depositing the coating layer on the material layer; and
Patterning the material layer and the covering layer,
The method of claim 9.
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