JP2008147334A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザー光を用いて半導体基板の各部分を選択的に異なる温度で熱処理する半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, in which each portion of a semiconductor substrate is selectively heat-treated at different temperatures using laser light.
半導体装置の製造には多数の熱工程が必要である。熱処理の目的として、半導体に添加される不純物の活性化とデポ膜のアニールの2通りに分けられる。従来、電気炉を用いた熱処理が一般的であったが、近年はランプ加熱による熱処理が主流となっている。いずれも半導体基板上の全デバイスに同一の熱処理を行っている。近年、研究レベルではレーザー光を用いた熱処理技術が行われつつあり、msecでの熱処理により不純物注入直後の不純物分布を維持したままで、不純物の活性化が可能になっている(非特許文献1)。 Manufacturing a semiconductor device requires a large number of thermal processes. The purpose of the heat treatment is divided into two types: activation of impurities added to the semiconductor and annealing of the deposition film. Conventionally, heat treatment using an electric furnace has been common, but in recent years heat treatment by lamp heating has become mainstream. In any case, the same heat treatment is performed on all devices on the semiconductor substrate. In recent years, a heat treatment technique using laser light is being performed at the research level, and it is possible to activate impurities while maintaining the impurity distribution immediately after impurity implantation by heat treatment in msec (Non-patent Document 1). ).
しかしながら、半導体基板上の全デバイスに同一温度の熱処理が行われる結果、各不純物および構造に最適な熱処理をするのは不可能であった。例えばCMOSトランジスタを製造する場合、nFETのSD(ソースドレイン)に用いられるAsよりも、pFETのSDに用いられるBは、熱拡散係数が大きいため、pFETの短チャネル特性を満足させる様にpFETを熱処理すると、nFETの熱処理が不足し、性能を十分引き出すことができていなかった。また、ゲートのポリシリコンは、Si基板よりも融点が低く、Si基板熱処理の上限温度を決定するため、最適化における上限温度を狭めてしまっていた。 However, as a result of performing heat treatment at the same temperature on all devices on the semiconductor substrate, it has been impossible to perform heat treatment optimal for each impurity and structure. For example, when manufacturing a CMOS transistor, B used for SD of pFET has a larger thermal diffusion coefficient than As used for SD (source drain) of nFET, so that pFET should be used to satisfy the short channel characteristics of pFET. When the heat treatment was performed, the heat treatment of the nFET was insufficient, and the performance could not be sufficiently obtained. In addition, the polysilicon of the gate has a lower melting point than the Si substrate, and the upper limit temperature in the optimization has been narrowed to determine the upper limit temperature of the Si substrate heat treatment.
そこで、この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、レーザー光を用いて、半導体基板の各部分を選択的に異なる温度(適切な温度)で熱処理できる半導体装置の製造方法を提供することにある。 Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and manufacturing a semiconductor device capable of selectively heat-treating each portion of a semiconductor substrate at a different temperature (appropriate temperature) using a laser beam. It is to provide a method.
上記課題を解決する為に、請求項1に記載の発明は、半導体基板の特定部分に対応する部分に所定の透過率を有するレーザ透過部を有し、前記半導体基板の他の部分に対応する部分にレーザ反射部を有するマスク部材を、前記半導体基板上に配置し、前記マスク部材を介して前記半導体基板にレーザー光を照射して、前記半導体基板の前記特定部分だけを前記マスク部材の前記レーザ透過部を透過した前記レーザー光により熱処理するものである。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
また請求項7に記載の発明は、半導体基板の第1の特定部分に対応する部分に第1の透過率を有する第1のレーザ透過部を有し、前記半導体基板の第2の特定部分に対応する部分に前記第1の透過率と異なる第2の透過率を有する第2のレーザ透過部を有するマスク部材を、前記半導体基板上に配置し、前記マスク部材を通じて前記半導体基板にレーザー光を照射して、前記半導体基板の前記第1の特定部分を、前記マスク部材の前記第1のレーザ透過部を透過した前記レーザー光により熱処理すると共に、前記半導体基板の前記第2の特定部分を、前記マスク部材の前記第2のレーザ透過部を透過した前記レーザー光により熱処理するものである。 According to a seventh aspect of the present invention, the first specific portion of the semiconductor substrate includes a first laser transmitting portion having a first transmittance, and the second specific portion of the semiconductor substrate is provided with the first specific portion. A mask member having a second laser transmitting portion having a second transmittance different from the first transmittance in a corresponding portion is disposed on the semiconductor substrate, and laser light is transmitted to the semiconductor substrate through the mask member. Irradiating and heat-treating the first specific portion of the semiconductor substrate with the laser light transmitted through the first laser transmitting portion of the mask member, and the second specific portion of the semiconductor substrate, Heat treatment is performed by the laser beam transmitted through the second laser transmitting portion of the mask member.
請求項1に記載の発明によれば、半導体基板の各部分を選択的に異なる温度(適切な温度)で熱処理できる。 According to the first aspect of the present invention, each part of the semiconductor substrate can be selectively heat-treated at different temperatures (appropriate temperatures).
また請求項7に記載の発明によれば、請求項1の効果に加えて、第1および第2の特定部分を1回のレーザ照射で同時にそれぞれ適切な温度(異なる温度)で熱処理できる。 According to the seventh aspect of the invention, in addition to the effect of the first aspect, the first and second specific portions can be simultaneously heat-treated at an appropriate temperature (different temperatures) by one laser irradiation.
本発明は、レーザー光が単一波長で単一方向照射されることを利用し、その各部分に応じて異なる透過率を有するマスク部材を半導体基板上に配置し、そのマスク部材を介して半導体基板にレーザー光を照射することで、半導体基板の各部分をそれぞれ異なる温度で熱処理する半導体装置の製造方法である。 The present invention utilizes the fact that laser light is irradiated in a single direction at a single wavelength, and arranges a mask member having a different transmittance depending on each part on a semiconductor substrate, and the semiconductor through the mask member. This is a method for manufacturing a semiconductor device in which each part of a semiconductor substrate is heat-treated at different temperatures by irradiating the substrate with laser light.
実施の形態1.
この実施の形態では、本発明の基本形態を説明する。以下、半導体基板の各部分として、半導体基板に形成される各デバイス(ここでは2つのデバイス)に含まれる不純物注入領域に着目し、それら各不純物注入領域をそれぞれ異なる温度で熱処理する場合で説明する。
In this embodiment, the basic mode of the present invention will be described. Hereinafter, focusing on the impurity implantation regions included in each device (here, two devices) formed on the semiconductor substrate as each portion of the semiconductor substrate, a case will be described where each impurity implantation region is heat-treated at a different temperature. .
まず図1の様に、半導体基板1における各デバイスA,Bが形成される形成領域A2,B2にそれぞれ、不純物注入領域A3,B3を形成する。そしてその半導体基板1上の所定位置にマスク部材3を配置する。
First, as shown in FIG. 1, impurity implantation regions A3 and B3 are formed in formation regions A2 and B2 in the
このマスク部材3は、半導体基板1における熱処理をしたい部分(ここでは不純物注入領域A3:特定部分)に対応する部分に所定の透過率(即ち不純物注入領域A3の熱処理に適した光強度の透過光が得られる透過率)を有するレーザ透過部3aを有し、半導体基板1における熱処理をしたくない部分(ここでは不純物注入領域B3:他の部分)に対応する部分にはレーザ反射部3bを有する様に形成されている。
The
そして図2の様に、マスク部材3を介して半導体基板1の一面全体に、レーザー光7を照射する。これにより、不純物注入領域B3は、マスク部材3のレーザ反射部3bにより保護されて熱処理されず、不純物注入領域A3だけが、レーザ透過部3aを透過したレーザー光7により適切な温度で熱処理される。
Then, as shown in FIG. 2, the entire surface of the
そしてその熱処理後、上記の手順に準拠した手順で、不純物注入領域B3だけを適切な温度で熱処理する。この様にして、レーザー光7を用いて半導体基板1の各不純物注入領域A,Bをそれぞれ異なる温度(適切な温度)で熱処理される。
After the heat treatment, only the impurity-implanted region B3 is heat-treated at an appropriate temperature in accordance with the procedure based on the above procedure. In this way, the impurity implantation regions A and B of the
ここで、マスク部材3について詳説する。
Here, the
マスク部材3は、例えば板状に形成されている。そしてマスク部材3のレーザ反射部3bは、マスク部材3上に吸収係数の小さな物質からなる反射膜を成膜して構成されるか(構造1)、または全反射の条件(後述の式1)を満たす様に屈折率の異なる2種類の透過性部材を重ね合わせて2層構造として構成される(構造2)。
The
上記の構造1の場合、上記の吸収係数の小さな物質として例えば金属が用いられる。特に真空蒸着して形成した金属薄膜は、反射率の高い反射膜であり、効果的にLSIプロセスに適合する。上記の金属としては、特に限定は無いが、Al,Cu,Au,Ag,Co,Ni,W,Pt,Fe,TiのうちLSI製造プロセスと親和性の高いものを選ぶことが望ましい。この様にすれば、金属性の反射膜を用いて簡単な構成でレーザ反射部3bを構成できる。
In the case of the
また全反射は、屈折率の大きい物質から屈折率の小さい物質に光が進む時に、その境界面で光が100%反射する現象である。このため、上記の構造2の様に構成されたレーザ反射部3bでも、レーザー光7による熱処理を完全に遮断できる。尚、全反射の条件は、入射光の入射角度が下記の式1で表される臨界角θcよりも大きくなることである。ここで、n1は入射元の物質の屈折率、n2(n1>n2)は入射先の物質の屈折率である。
Total reflection is a phenomenon in which light is reflected 100% at the boundary surface when light travels from a material with a high refractive index to a material with a low refractive index. For this reason, the heat treatment by the
θc=arcsin(n2/n1)・・・式1 θc = arcsin (n2 / n1) ・ ・ ・ Equation 1
この様にすれば、全反射の条件(上記の式1)を利用して簡単な構成でレーザ反射部3bを構成できる。
In this way, the
またマスク部材3のレーザ透過部3aは、完全に透過させる場合(即ち透過率100%の場合)と、任意の透過率(即ち0%より大きく100%未満の透過率)で透過させる場合とで、その構成が異なる。即ち完全に透過させる場合は、レーザ透過部3aは、マスク部材3に開口部を設けることで構成される。この様にすれば、開口部を設けるだけの簡単な構成で透過率100%のレーザ透過部3aを構成できる。他方、任意の透過率で透過させる場合は、マスク部材3は、光屈折を利用する場合と、金属蒸着法またはスパッタ法による金属性透過膜を用いる場合とで、その構成が異なる。
The
即ち光屈折を利用する場合は、レーザ透過部3aは、屈折率の異なる複数の透過性部材を重ね合わせて複層構造(例えば2層構造)として構成される。光屈折とは、物質P(屈折率Np)から物質Q(屈折率Nq)に光が進む時に、その境界面で光が100%反射されずに一部の光が境界面を越えて進行方向を変えて透過する現象であり、その際の透過率は、各物質P,Qの屈折率Np,Nqに関係しており、適当な屈折率の物質を複数重ね合わせることで任意の透過率の物質を得ることができる。この特性を利用して、この場合(即ち光屈折を利用する場合)では、任意の透過率を有するレーザ透過部3aを構成している。この様にすれば、屈折率の組合せを利用して簡単な構成で任意の透過率のレーザ透過部3aを構成できる。
That is, when using light refraction, the
他方、金属蒸着法またはスパッタ法による金属性透過膜を用いる場合は、レーザ透過部3aは、基部となる透過性部材(例えばSiO2基板)上にCr、インコーネル、アルミ等の金属からなる金属性透過膜を金属蒸着法またはスパッタ法で成膜して構成される。この構成では、その金属性透過膜の材質または厚さ等を調整することで、任意の透過率を有するレーザ透過部3aを構成している。この様にすれば、金属蒸着法またはスパッタ法による金属性透過膜を用いて簡単な構成で任意の透過率のレーザ透過部3aを構成できる。
On the other hand, in the case of using a metal permeable film formed by a metal vapor deposition method or a sputtering method, the
以上に説明した半導体装置の製造方法によれば、半導体基板1における熱処理をしたい部分(特定部分)に対応する部分に所定の透過率を有するレーザ透過部3aを有し、半導体基板1における熱処理をしたくない部分(他の部分)に対応する部分にレーザ反射部3bを有するマスク部材3を、半導体基板1上に配置し、そのマスク部材3を介して半導体基板1にレーザー光7を照射して、半導体基板1における熱処理をしたくない部分はレーザ反射部3bにより保護して熱処理せず、半導体基板1における熱処理をしたい部分だけをマスク部材3のレーザ透過部3aを透過したレーザー光7により熱処理するので、半導体基板1の各部分を選択的に異なる温度(適切な温度)で熱処理できる。これにより、不純物の種類に応じた熱処理の最適化が可能となり、デバイス性能の向上が望める。
According to the method for manufacturing a semiconductor device described above, the
また、半導体基板1の表面の加工工程の追加もなく、レーザーアニール工程にマスク部材3を一枚追加するだけで、上記の効果を実現できる。
In addition, the above effect can be realized by adding one
尚、この実施の形態では、半導体基板1の各部分として、半導体基板1に形成される各デバイスA,Bに含まれる不純物注入領域A3,B3を扱ったが、各不純物注入領域A3,B3の代わりに各デバイスA,Bのパーツ(例えばゲート電極)を扱ってもよい。そうすれば、不純物の種類に応じた熱処理の最適化だけでばく、デバイスのパーツ別等に応じた熱処理の最適化も可能となり、更なるデバイス性能の向上が望める。
In this embodiment, the impurity implantation regions A3 and B3 included in the devices A and B formed on the
実施の形態2.
上記の実施の形態1は、各不純物注入領域A3,B3をそれぞれ「異なる工程で」異なる温度で熱処理するものであった。それに対しこの実施の形態は、各不純物注入領域A3,B3をそれぞれ「同時に」異なる温度で熱処理する様にしたものである。以下、この実施の形態について詳説する。
In the first embodiment, the impurity implantation regions A3 and B3 are heat-treated at different temperatures “in different steps”. In contrast, in this embodiment, the impurity implantation regions A3 and B3 are heat-treated at different temperatures “simultaneously”. Hereinafter, this embodiment will be described in detail.
この実施の形態のマスク部材3は、図3の様に、デバイスAに対応する部分(第1の特定部分)に第1の透過率(即ち不純物注入領域A3の熱処理に適した光強度の透過光が得られる透過率)を有する第1のレーザ透過部3a−1を有し、デバイスBに対応する部分(第2の特定部分)に前記第1の透過率と異なる第2の透過率(即ち透過光が不純物注入領域B3の熱処理に適した光強度となる透過率)を有する第2のレーザ透過部3a−2を有する様に形成される。
As shown in FIG. 3, the
そして図3の様に、このマスク部材3を介して半導体基板1の一面全体にレーザー光7を照射する。これにより、デバイスA(従って不純物注入領域A3)は、マスク部材3の第1のレーザ透過部3a−1を透過したレーザー光7により適切な温度で熱処理され、デバイスB(従って不純物注入領域B3)は、マスク部材3の第2のレーザ透過部3a−2を透過したレーザー光7により適切な温度で熱処理される。この様にして、レーザー光7を用いて半導体基板1の各不純物注入領域A3,B3を同時にそれぞれ適切な温度(異なる温度)で熱処理される。
As shown in FIG. 3, the entire surface of the
以上に説明した半導体装置の製造方法によれば、上記の実施の形態1の効果に加えて、各不純物注入領域A3,B3を1回のレーザ照射で同時にそれぞれ適切な温度(異なる温度)で熱処理できる。 According to the semiconductor device manufacturing method described above, in addition to the effects of the first embodiment, the impurity implantation regions A3 and B3 are simultaneously heat-treated at an appropriate temperature (different temperatures) by one laser irradiation. it can.
尚、この実施の形態では、異なる温度で同時に熱処理する部分として2つの部分(第1および第2の特定部分)を扱ったが、一般的にNつ(N:3以上の整数)の部分(第1,第2,…,第Nの特定部分)を扱っても構わない。 In this embodiment, two parts (first and second specific parts) are handled as parts to be simultaneously heat-treated at different temperatures. However, in general, N parts (N: an integer of 3 or more) ( The first, second,..., Nth specific portion) may be handled.
尚、この実施の形態では、半導体基板1の各部分として、半導体基板1に形成される各デバイスA,Bに含まれる不純物注入領域A3,B3を扱ったが、各不純物注入領域A3,B3の代わりに各デバイスA,Bのパーツ(例えばゲート電極)を扱ってもよい。
In this embodiment, the impurity implantation regions A3 and B3 included in the devices A and B formed on the
実施の形態3.
この実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、上記の実施の形態1に係る半導体装置の製造方法をCMOSプロセスのSD(ソースドレイン)の熱処理工程に適用して、pFETのSD領域とnFETのSD領域をそれぞれ異なる温度で熱処理する様にしたものである。以下では、例えばnFETとpFETの2つのデバイスを搭載したCMOSトランジスタを例に挙げて説明する。
The semiconductor device manufacturing method according to this embodiment is obtained by applying the semiconductor device manufacturing method according to the above-described first embodiment to the heat treatment process of the SD (source drain) of the CMOS process, and the SD region of the pFET and the nFET. The SD regions are heat treated at different temperatures. Hereinafter, for example, a CMOS transistor equipped with two devices, nFET and pFET, will be described as an example.
まず図4の様に、通常のCMOSプロセスに従って、CMOSトランジスタを熱処理する前の段階まで作製する。即ち例えば、半導体基板(例えばSi基板)1に素子分離膜4を形成し、且つ半導体基板1おけるnFETが形成される形成領域B2に、p-ウエルB5、n+SD領域(不純物注入領域)B3、ゲート絶縁膜B6およびゲート電極B7を形成すると共に、半導体基板1におけるpFETが形成される形成領域A2に、n-ウエルA5、p+SD領域(不純物注入領域)A3、ゲート絶縁膜A6およびゲート電極A7を形成する。
First, as shown in FIG. 4, according to a normal CMOS process, a CMOS transistor is manufactured up to a stage before heat treatment. That is, for example, an
そして図4の様に、まず、半導体基板1上の所定位置に、nFETの形成領域B2を選択的に熱処理するためのマスク部材3nを配置する。このマスク部材3nは、nFETの形成領域B2(特定部分)に対応する部分に所定の透過率(即ちnFET(特にSD領域B3)の熱処理に適した光強度の透過光が得られる透過率)を有するレーザ透過部3aを有し、pFETの形成領域A2に対応する部分(他の部分)にレーザ反射部3bを有する様に形成されている。
As shown in FIG. 4, first, a
そして図5の様に、そのマスク部材3nを介して半導体基板1の一面全体にレーザー光7を照射する。これにより、pFETは、マスク部材3nのレーザ反射部3bにより保護されて熱処理されず、nFETだけが、マスク部材3nのレーザ透過部3aを透過したレーザー光7により適切な温度で熱処理される。
Then, as shown in FIG. 5, the entire surface of the
そして図6の様に、次に、半導体基板1上の所定位置に、マスク部材3nの代わりに、pFETの形成領域A2を選択的に熱処理するためのマスク部材3pを配置する。このマスク部材3pは、pFETの形成領域A2に対応する部分(特定部分)に所定の透過率(即ちpFET(特にSD領域A3)の熱処理に適した光強度の透過光が得られる透過率)を有するレーザ透過部3aを有し、nFETの形成領域B2に対応する部分(他の部分)にレーザ反射部3bを有する様に形成されている。
Then, as shown in FIG. 6, a
そして図6の様に、そのマスク部材3pを介して半導体基板1の一面全体にレーザー光7を照射する。これにより、nFETは、マスク部材3pのレーザ反射部3bにより保護されて熱処理されず、pFETだけが、マスク部材3pのレーザ透過部3aを透過したレーザー光7により適切な温度で熱処理される。この様にして、レーザー光7を用いて、半導体基板1におけるpFET(特にSD領域A3)およびnFET(特にSD領域B3)がそれぞれ適切な温度(異なる温度)で熱処理される。
Then, as shown in FIG. 6, the entire surface of the
以上に説明した半導体装置の製造方法によれば、CMOSトランジスタにおけるnFET(特にSD領域B3)およびpFET(特にSD領域A3)をそれぞれ適切な温度(異なる温度)で熱処理でき、CMOSトランジスタの性能を向上させることができる。この点、従来法では、nFETおよびpFETを対して同じ温度の熱処理しかできなかった。一般に、nFETに不純物としてよく用いられるAsは、熱拡散が小さく高温ほど活性化し易いという特徴を持ち、他方、pFETに不純物として用いられるBは、拡散量がかなり大きいという特徴を持つので、従来法では、半導体基板1全体に行われる熱処理の温度の上限がpFETで制限され、nFETに適切な温度で熱処理を行うのが難しかった。
According to the semiconductor device manufacturing method described above, the nFET (especially the SD region B3) and the pFET (especially the SD region A3) in the CMOS transistor can be heat-treated at appropriate temperatures (different temperatures) to improve the performance of the CMOS transistor. Can be made. In this regard, the conventional method can only perform heat treatment at the same temperature for nFET and pFET. Generally, As, which is often used as an impurity in nFET, has a feature that thermal diffusion is small and it is easy to activate at higher temperatures, while B, which is used as an impurity in pFET, has a feature that the diffusion amount is considerably large. Then, the upper limit of the temperature of the heat treatment performed on the
実施の形態4.
上記の実施の形態3は、pFETとnFETをそれぞれ「異なる工程」で異なる温度で熱処理するものであった。それに対しこの実施の形態は、上記の実施の形態2の半導体装置の製造方法を用いることで、pFETとnFETをそれぞれ「同時」に異なる温度で熱処理する様にしたものである。以下、この実施の形態について詳説する。
In the third embodiment, the pFET and the nFET are heat-treated at different temperatures in “different processes”. On the other hand, in this embodiment, the semiconductor device manufacturing method of the above-described second embodiment is used to heat-treat the pFET and the nFET “differently” at different temperatures. Hereinafter, this embodiment will be described in detail.
まず図7の様に、通常のCMOSプロセスに従って、CMOSトランジスタを熱処理する前の段階まで作製する。即ち例えば、半導体基板(例えばSi基板)1に素子分離膜4を形成し、且つ半導体基板1おけるnFETが形成される形成領域B2に、p-ウエルB5、n+SD領域(不純物注入領域)B3、ゲート絶縁膜B6およびゲート電極B7を形成すると共に、半導体基板1におけるpFETが形成される形成領域A2に、n-ウエルA5、p+SD領域(不純物注入領域)A3、ゲート絶縁膜A6およびゲート電極A7を形成する。
First, as shown in FIG. 7, a CMOS transistor is manufactured up to a stage before heat treatment according to a normal CMOS process. That is, for example, an
そして図7の様に、半導体基板1上の所定位置にマスク部材3を配置する。このマスク部材3は、pFETの形成領域A2(第1の特定部分)に対応する部分に第1の透過率(即ちpFET(特にSD領域A3)の熱処理に適した光強度の透過光が得られる透過率)を有する第1のレーザ透過部3a−1を有し、nFETの形成領域B2(第2の特定部分)に対応する部分に第2の透過率(即ちnFET(特にSD領域B3)の熱処理に適した光強度の透過光が得られる透過率)を有する第2のレーザ透過部3a−2を有する様に形成されている。
Then, as shown in FIG. 7, the
そして図8の様に、そのマスク部材3を介して半導体基板1の一面全体にレーザー光7を照射する。これにより、pFETは、マスク部材3の第1のレーザ透過部3a−1を透過したレーザー光7により適切な温度で熱処理され、nFETは、マスク部材3の第2のレーザ透過部3a−2を透過したレーザー光7により適切な温度で熱処理される。この様にして、レーザー光7を用いて、半導体基板1のnFETおよびpFETが同時にそれぞれ適切な温度(異なる温度)で熱処理される。
Then, as shown in FIG. 8, the entire surface of the
以上に説明した半導体装置の製造方法によれば、上記の実施の形態3の効果に加えて、CMOSトランジスタにおけるnFETおよびpFETを1回のレーザ照射で同時に選択的に適切な温度で熱処理できる。 According to the semiconductor device manufacturing method described above, in addition to the effects of the third embodiment, the nFET and the pFET in the CMOS transistor can be selectively heat-treated at a suitable temperature simultaneously by one laser irradiation.
実施の形態5.
上記の実施の形態3は、pFETのSD領域A3とnFETのSD領域B3に対してはそれぞれ異なる温度で熱処理し、pFET(nFET)のSD領域A3(B3)とゲート電極A7(B7)に対してはそれぞれ同じ温度で熱処理するものであった。それに対しこの実施の形態は、上記の実施の形態1,2の半導体装置の製造方法を組み合わせることで、pFETのSD領域A3、pFETのゲート電極A7、nFETのSD領域B3およびnFETのゲート電極B7をそれぞれ異なる温度で熱処理する様にしたものである。以下、この実施の形態について詳説する。
Embodiment 5. FIG.
In the third embodiment, the pFET SD region A3 and the nFET SD region B3 are heat-treated at different temperatures, and the pFET (nFET) SD region A3 (B3) and the gate electrode A7 (B7) are subjected to heat treatment. Each was heat-treated at the same temperature. On the other hand, in this embodiment, the semiconductor device manufacturing method of the first and second embodiments is combined, so that the pFET SD region A3, the pFET gate electrode A7, the nFET SD region B3, and the nFET gate electrode B7. Are heat-treated at different temperatures. Hereinafter, this embodiment will be described in detail.
まず図9の様に、通常のCMOSプロセスに従って、CMOSトランジスタを熱処理する前の段階まで作製する。即ち例えば、半導体基板(例えばSi基板)1に素子分離膜4を形成し、且つ半導体基板1おけるnFETが形成される形成領域に、p-ウエルB5、n+SD領域(不純物注入領域)B3、ゲート絶縁膜B6およびゲート電極B7を形成すると共に、半導体基板1におけるpFETが形成される形成領域に、n-ウエルA5、p+SD領域(不純物注入領域)A3、ゲート絶縁膜A6およびゲート電極A7を形成する。
First, as shown in FIG. 9, a CMOS transistor is manufactured up to a stage before heat treatment according to a normal CMOS process. That is, for example, an
そして図9の様に、半導体基板1上の所定位置に、各FETのSD領域A3,B3を選択的に異なる温度で熱処理するためのマスク部材3sを配置する。
Then, as shown in FIG. 9, a
このマスク部材3nは、pFETのSD領域A3に対応する部分(第1の特定部分)に第1の透過率(即ちSD領域A3の熱処理に適した光強度の透過光が得られる透過率)Tbを有する第1のレーザ透過部3a−1を有し、nFETのSD領域B3に対応する部分(第2の特定部分)に第2の透過率(SD領域B3の熱処理に適した光強度の透過光が得られる透過率)Taを有する第2のレーザ透過部3a−2を有し、各FETのゲート電極A7,B7に対応する部分(他の部分)にレーザ反射部3bを有する様に形成されている。
The
そして図10の様に、そのマスク部材3sを介して半導体基板1の一面全体にレーザー光7を照射する。これにより、各FETのゲート電極A7,B7はマスク部材3sのレーザ反射部3bにより保護して熱処理せず、第1のレーザ透過部3a−1を透過したレーザー光7によりpFETのSD領域A3を選択的に適切な温度で熱処理して活性化させると共に、レーザ透過部3aー2を透過したレーザー光7によりnFETのSD領域B3を選択的に適切な温度で熱処理して活性化させる。
Then, as shown in FIG. 10, the entire surface of the
そして図11の様に、次に、半導体基板1上の所定位置に、マスク部材3sの代わりに、各FETのゲート電極A7,B7を選択的に異なる温度で熱処理するためのマスク部材3gを配置する。このマスク部材3gは、ゲート電極A7(第3の特定部分)に対応する部分に第3の透過率(即ちゲート電極A7の熱処理に適した光強度の透過光が得られる透過率)を有する第1のレーザ透過部3a−1を有し、ゲート電極B7(第4の特定部分)に対応する部分に第4の透過率(即ちゲート電極B7の熱処理に適した光強度の透過光が得られる透過率)を有する第2のレーザ透過部3a−2を有し、各FETのSD領域A3,B3(他の部分)に対応する部分にレーザ反射部3bを有する様に形成されている。
Then, as shown in FIG. 11, next, in place of the
そして図11の様に、そのマスク部材3gを介して半導体基板1の一面全体にレーザー光7を照射する。これにより、各SD領域A3,B3は、マスク部材3gのレーザ反射部3bにより保護されて熱処理されず、pFETのゲート電極A7は、マスク部材3gの第1のレーザ透過部3a−1を透過したレーザー光7により選択的に適切な温度で熱処理され、nFETのゲート電極B7は、マスク部材3gの第2のレーザ透過部3a−2を透過したレーザー光7により選択的に適切な温度で熱処理される。この様にして、レーザー光7を用いて、半導体基板1におけるpFETのSD領域A3、nFETのSD領域B3、pFETのゲート電極A7およびpFETのゲート電極B7がそれぞれ異なる温度(適切な温度)で熱処理される。
Then, as shown in FIG. 11, the entire surface of the
一般にポリシリコン中での不純物の拡散速度はシリコン中での不純物の拡散速度よりも速くなるため、ゲート電極A7,B7をポリシリコンで形成した場合、ゲート電極A7(B7)を適切に熱処理するための温度と、SD領域A3(B3)を適切に熱処理するための温度とは同じではない。しかしながら、この実施の形態に係る半導体装置の製造方法によれば、各SD領域A3,3をそれぞれ適切な温度(異なる温度)で熱処理するだけでなく、ゲート電極A7(B7)とSD領域A3(B3)もそれぞれ適切な温度(異なる温度)で熱処理できるので、半導体装置のデバイス性能をより一層向上できる。 In general, the diffusion rate of impurities in polysilicon is higher than the diffusion rate of impurities in silicon. Therefore, when the gate electrodes A7 and B7 are formed of polysilicon, the gate electrode A7 (B7) is appropriately heat-treated. And the temperature for appropriately heat-treating the SD region A3 (B3) are not the same. However, according to the manufacturing method of the semiconductor device according to this embodiment, each SD region A3, 3 is not only heat-treated at an appropriate temperature (different temperature), but also the gate electrode A7 (B7) and the SD region A3 ( Since B3) can also be heat-treated at an appropriate temperature (different temperature), the device performance of the semiconductor device can be further improved.
実施の形態6.
上記の実施の形態5は、pFETのSD領域A3とnFETのSD領域B3に対してはそれぞれ「同時」に異なる温度で熱処理し、pFET(nFET)のSD領域A3(B3)とゲート電極A7(B7)に対してはそれぞれ「異なる工程」で異なる温度で熱処理するものであった。それに対しこの実施の形態は、上記の実施の形態2の半導体装置の製造方法を適用することで、pFETのSD領域A3、pFETのゲート電極A7、nFETのSD領域B3およびnFETのゲート電極B7をそれぞれ「同時」に異なる温度で熱処理する様にしたものである。以下、この実施の形態について詳説する。
Embodiment 6 FIG.
In the fifth embodiment, the SD region A3 of the pFET and the SD region B3 of the nFET are thermally treated at different temperatures “simultaneously”, respectively, and the SD region A3 (B3) of the pFET (nFET) and the gate electrode A7 ( For B7), heat treatment was performed at different temperatures in “different steps”. On the other hand, in this embodiment, by applying the semiconductor device manufacturing method of the second embodiment, the pFET SD region A3, the pFET gate electrode A7, the nFET SD region B3, and the nFET gate electrode B7 are formed. Heat treatment is performed at different temperatures “simultaneously”. Hereinafter, this embodiment will be described in detail.
まず図12の様に、通常のCMOSプロセスに従って、CMOSトランジスタを熱処理する前の段階まで作製する。即ち例えば、半導体基板(例えばSi基板)1に素子分離膜4を形成し、且つ半導体基板1おけるnFETが形成される形成領域に、p-ウエルB5、n+SD領域(不純物注入領域)B3、ゲート絶縁膜B6およびゲート電極B7を形成すると共に、半導体基板1におけるpFETが形成される形成領域に、n-ウエルA5、p+SD領域(不純物注入領域)A3、ゲート絶縁膜A6およびゲート電極A7を形成する。
First, as shown in FIG. 12, according to a normal CMOS process, a CMOS transistor is manufactured up to a stage before heat treatment. That is, for example, an
そして図12の様に、半導体基板1上の所定位置にマスク部材3を配置する。このマスク部材3は、pFETのSD領域A3(第1の特定部分)に対応する部分に第1の透過率(即ちSD領域A3の熱処理に適した光強度の透過光が得られる透過率)を有する第1のレーザ透過部3a−1を有し、nFETのSD領域B3(第2の特定部分)に対応する部分に第2の透過率(即ちSD領域B3の熱処理に適した光強度の透過光が得られる透過率)を有する第2のレーザ透過部3a−2を有し、pFETのゲート電極A7(第3の特定部分)に対応する部分に第3の透過率(即ちゲート電極A7の熱処理に適した光強度の透過光が得られる透過率)を有する第3のレーザ透過部3a−3を有し、nFETのゲート電極A7(第4の特定部分)に対応する部分に第4の透過率(即ちゲート電極A7の熱処理に適した光強度の透過光が得られる透過率)を有する第4のレーザ透過部3a−4を有する様に形成されている。
Then, as shown in FIG. 12, the
そして図12の様に、そのマスク部材3を介して半導体基板1の一面全体にレーザー光7を照射する。これにより、pFETのSD領域A3は、マスク部材3の第1のレーザ透過部3a−1を透過したレーザー光7により適切な温度で熱処理され、nFETのSD領域B3は、マスク部材3の第2のレーザ透過部3a−2を透過したレーザー光7により適切な温度で熱処理され、pFETのゲート電極A7は、マスク部材3の第3のレーザ透過部3a−3を透過したレーザー光7により適切な温度で熱処理され、nFETのゲート電極B7は、マスク部材3の第4のレーザ透過部3a−4を透過したレーザー光7により適切な温度で熱処理される。この様にして、レーザー光7を用いて、半導体基板1のpFETのSD領域A3、pFETのゲート電極A7、nFETのSD領域B3およびnFETのゲート電極B7がそれぞれ同時に異なる温度(適切な温度)で熱処理される。
Then, as shown in FIG. 12, the entire surface of the
以上に説明した半導体装置の製造方法によれば、上記の実施の形態5の効果に加えて、CMOSトランジスタにおけるpFETのSD領域A3、pFETのゲート電極A7、nFETのSD領域B3およびnFETのゲート電極B7をそれぞれ1回のレーザ照射で同時に異なる温度で熱処理できる。 According to the semiconductor device manufacturing method described above, in addition to the effects of the fifth embodiment, the pFET SD region A3, the pFET gate electrode A7, the nFET SD region B3, and the nFET gate electrode in the CMOS transistor. B7 can be heat-treated at different temperatures simultaneously by one laser irradiation.
実施の形態7.
この実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、上記の実施の形態1の半導体装置の製造方法をCMOSプロセスのSD(ソースドレイン)の熱処理工程に適用して、各FETのゲート電極は熱処理せずに、各FETのSD領域だけを所定の温度で熱処理する様にしたものである。以下、例えばnFETとpFETの2つのデバイスを搭載したCMOSトランジスタを例に挙げて説明する。
In the semiconductor device manufacturing method according to this embodiment, the semiconductor device manufacturing method of the first embodiment is applied to the SD (source drain) heat treatment process of the CMOS process, and the gate electrode of each FET is heat-treated. Instead, only the SD region of each FET is heat-treated at a predetermined temperature. Hereinafter, for example, a CMOS transistor equipped with two devices of nFET and pFET will be described as an example.
まず図14の様に、通常のCMOSプロセスに従って、CMOSトランジスタを熱処理する前の段階まで作製する。即ち例えば、半導体基板(例えばSi基板)1に素子分離膜4を形成し、且つ半導体基板1おけるnFETが形成される形成領域B2に、p-ウエルB5、n+SD領域(不純物注入領域)B3、ゲート絶縁膜B6およびゲート電極B7を形成すると共に、半導体基板1におけるpFETが形成される形成領域A2に、n-ウエルA5、p+SD領域(不純物注入領域)A3、ゲート絶縁膜A6およびゲート電極A7を形成する。
First, as shown in FIG. 14, according to a normal CMOS process, a CMOS transistor is manufactured up to a stage before heat treatment. That is, for example, an
そして図14の様に、半導体基板1上の所定位置に、各FETのSD領域A3,B3を選択的に同じ温度で熱処理するためのマスク部材3を配置する。このマスク部材3は、各FETのSD領域A3,B3(特定部分)に対応する部分に所定の透過率を有するレーザ透過部3aを有し、各FETのゲート電極A7,B7(他の部分)に対応する部分にレーザ反射部3bを有する様に形成されている。
Then, as shown in FIG. 14, a
そして図15の様に、そのマスク部材3を介して半導体基板1の一面全体にレーザー光7を照射する。これにより、各FETのゲート電極A7,B7は、マスク部材3のレーザ反射部3bにより保護されて熱処理されず、各FETのSD領域A3,B3だけが、マスク部材3のレーザ透過部3aを透過したレーザー光7により選択的に所定の温度で熱処理される。この様にして、レーザー光7を用いて、各FETのゲート電極A7,B7は(従ってゲート絶縁膜A6,B6も)熱処理されず、各FETのSD領域A3,B3だけが所定の温度で熱処理される。
Then, as shown in FIG. 15, the entire surface of the
この実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、例えばCMOSトランジスタにおける各FETのゲート電極A7,B7は(従ってゲート絶縁膜A6,B6も)熱処理せず、各FETのSD領域A3,B3だけを同じ所定の温度で熱処理する場合に適している。 In the method of manufacturing the semiconductor device according to this embodiment, for example, the gate electrodes A7 and B7 of each FET in the CMOS transistor (and thus the gate insulating films A6 and B6) are not heat-treated, and only the SD regions A3 and B3 of each FET are processed. Suitable for heat treatment at the same predetermined temperature.
実施の形態8.
この実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、上記の実施の形態1,2の半導体装置の製造方法を組み合わせることで、CMOSトランジスタにおけるpFETのSD領域およびnFETのSD領域をそれぞれ異なる温度で熱処理し、且つpFETとnFETの一方(例えばpFET)のゲート電極を熱処理せず、他方(例えばnFET)のゲート電極だけを熱処理する様にしたものである。以下では、例えばnFETとpFETの2つのデバイスを搭載したCMOSトランジスタを例に挙げて説明する。
Embodiment 8 FIG.
The semiconductor device manufacturing method according to this embodiment combines the above-described semiconductor device manufacturing methods of the first and second embodiments, so that the pFET SD region and the nFET SD region in the CMOS transistor are heat-treated at different temperatures. In addition, the gate electrode of one of the pFET and the nFET (eg, pFET) is not heat-treated, and only the gate electrode of the other (eg, nFET) is heat-treated. Hereinafter, for example, a CMOS transistor equipped with two devices, nFET and pFET, will be described as an example.
まず図16の様に、通常のCMOSプロセスに従って、CMOSトランジスタを熱処理する前の段階まで作製する。即ち例えば、半導体基板(例えばSi基板)1に素子分離膜4を形成し、且つ半導体基板1おけるnFETが形成される形成領域B2に、p-ウエルB5、n+SD領域(不純物注入領域)B3、ゲート絶縁膜B6およびゲート電極B7を形成すると共に、半導体基板1におけるpFETが形成される形成領域A2に、n-ウエルA5、p+SD領域(不純物注入領域)A3、ゲート絶縁膜A6およびゲート電極A7を形成する。
First, as shown in FIG. 16, a CMOS transistor is manufactured up to a stage before heat treatment according to a normal CMOS process. That is, for example, an
そして図16の様に、半導体基板1上の所定位置に、各FETのSD領域A3,B3、nFETのゲート電極をそれぞれ選択的に異なる温度で熱処理するためのマスク部材3を配置する。このマスク部材3は、pFETのSD領域A3(第1の特定部分)に対応する部分に第1の透過率(即ちSD領域A3の熱処理に適した光強度の透過光が得られる透過率)を有する第1のレーザ透過部3a−1を有し、nFETのSD領域B3(第2の特定部分)に対応する部分に第2の透過率(即ちSD領域B3の熱処理に適した光強度の透過光が得られる透過率)を有する第2のレーザ透過部3a−2を有し、nFETのゲート電極B7(第3の特定部分)に対応する部分に第3の透過率(即ちゲート電極B7の熱処理に適した光強度の透過光が得られる透過率)を有する第3のレーザ透過部3a−3を有し、pFETのゲート電極A7(他の部分)に対応する部分にレーザ反射部3bを有する様に形成されている。
Then, as shown in FIG. 16,
そして図17の様に、そのマスク部材3を介して半導体基板1の一面全体にレーザー光7を照射する。これにより、pFETのゲート電極A7は、マスク部材3のレーザ反射部3bにより保護されて熱処理されず、pFETのSD領域A3は、マスク部材3の第1のレーザ透過部3a−1を通過したレーザー光7により適切な温度で熱処理され、nFETのSD領域B3は、マスク部材3の第2のレーザ透過部3a−2を通過したレーザー光7により適切な温度で熱処理され、nFETのゲート電極B7は、マスク部材3の第3のレーザ透過部3a−3を通過したレーザー光7により適切な温度で熱処理される。
Then, as shown in FIG. 17, the entire surface of the
この様にして、pFETのゲート電極A7は(従ってゲート絶縁膜A6も)熱処理されず、pFETのSD領域A3、nFETのSD領域B3およびnFETのゲート電極B7がそれぞれ同時に異なる温度(適切な温度)で熱処理される。 In this way, the pFET gate electrode A7 (and hence the gate insulating film A6) is not heat-treated, and the pFET SD region A3, the nFET SD region B3, and the nFET gate electrode B7 are simultaneously at different temperatures (appropriate temperatures). Heat treated.
この実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、例えばCMOSトランジスタにおけるpFETのSD領域A3およびnFETのSD領域B3をそれぞれ異なる温度で熱処理し、且つpFETとnFETの一方(例えばpFET)のゲート電極A7を熱処理せず、他方(例えばnFET)のゲート電極B7だけを熱処理する場合に適している。 In the method of manufacturing a semiconductor device according to this embodiment, for example, the SD region A3 of the pFET and the SD region B3 of the nFET in the CMOS transistor are heat-treated at different temperatures, respectively, and the gate electrode A7 of one of the pFET and nFET (for example, pFET) Is suitable for a case where only the other (for example, nFET) gate electrode B7 is heat-treated.
またこの実施の形態に係る半導体装置の製造方法によれば、pFETのSD領域A3、nFETのSD領域B3および例えばnFETのゲート電極B7を1回のレーザ照射で同時にそれぞれ適切な温度(異なる温度)で熱処理できる。 In addition, according to the method of manufacturing a semiconductor device according to this embodiment, the pFET SD region A3, the nFET SD region B3, and the nFET gate electrode B7, for example, can be simultaneously subjected to appropriate temperatures (different temperatures) by one laser irradiation. Can be heat treated.
この発明は、例えば半導体集積回路製品が対象となる。 The present invention is directed to, for example, a semiconductor integrated circuit product.
1 半導体基板、3,3n,3p,3s,3g マスク部材、3a レーザ透過部、3a−1 第1のレーザ透過部、3a−2 第2のレーザ透過部、3a−3 第3のレーザ透過部、3a−4 第4のレーザ透過部、3b レーザ反射部、7 レーザー光、B3,A3 SD領域、A7,B7 ゲート電極、A,B デバイス、A2,B2 形成領域、A3,B3 不純物注入領域。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
(a)半導体基板の特定部分に対応する部分に所定の透過率を有するレーザ透過部を有し、前記半導体基板の他の部分に対応する部分にレーザ反射部を有するマスク部材を、前記半導体基板上に配置する工程と、
(b)前記マスク部材を介して前記半導体基板にレーザー光を照射して、前記半導体基板の前記特定部分だけを前記マスク部材の前記レーザ透過部を透過した前記レーザー光により熱処理する工程と、
を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device in which each part of a semiconductor substrate is selectively heat-treated at different temperatures,
(A) a mask member having a laser transmitting portion having a predetermined transmittance at a portion corresponding to a specific portion of the semiconductor substrate and having a laser reflecting portion at a portion corresponding to the other portion of the semiconductor substrate; A step of placing on top;
(B) irradiating the semiconductor substrate with laser light through the mask member, and heat-treating only the specific portion of the semiconductor substrate with the laser light transmitted through the laser transmitting portion of the mask member;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
(a)半導体基板の第1の特定部分に対応する部分に第1の透過率を有する第1のレーザ透過部を有し、前記半導体基板の第2の特定部分に対応する部分に前記第1の透過率と異なる第2の透過率を有する第2のレーザ透過部を有するマスク部材を、前記半導体基板上に配置する工程と、
(b)前記マスク部材を通じて前記半導体基板にレーザー光を照射して、前記半導体基板の前記第1の特定部分を、前記マスク部材の前記第1のレーザ透過部を透過した前記レーザー光により熱処理すると共に、前記半導体基板の前記第2の特定部分を、前記マスク部材の前記第2のレーザ透過部を透過した前記レーザー光により熱処理する工程と、
を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device in which each part of a semiconductor substrate is selectively heat-treated at different temperatures,
(A) A first laser transmitting portion having a first transmittance is provided in a portion corresponding to the first specific portion of the semiconductor substrate, and the first corresponding to the second specific portion of the semiconductor substrate is provided in the first specific portion. Disposing a mask member having a second laser transmission portion having a second transmittance different from the transmittance of the semiconductor substrate on the semiconductor substrate;
(B) The semiconductor substrate is irradiated with laser light through the mask member, and the first specific portion of the semiconductor substrate is heat-treated with the laser light transmitted through the first laser transmitting portion of the mask member. And heat-treating the second specific portion of the semiconductor substrate with the laser light transmitted through the second laser transmitting portion of the mask member;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
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Cited By (1)
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KR20190129441A (en) * | 2018-05-11 | 2019-11-20 | 엘지이노텍 주식회사 | A surface-emitting laser packgae and optical module including the same |
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