JP2008171910A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
Method for manufacturing semiconductor device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008171910A JP2008171910A JP2007002088A JP2007002088A JP2008171910A JP 2008171910 A JP2008171910 A JP 2008171910A JP 2007002088 A JP2007002088 A JP 2007002088A JP 2007002088 A JP2007002088 A JP 2007002088A JP 2008171910 A JP2008171910 A JP 2008171910A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor device
- film
- manufacturing
- high dielectric
- dielectric film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
Abstract
Description
本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に、特性のばらつきや劣化を低減するための技術に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a technique for reducing variation in characteristics and deterioration.
ゲート長0.1μm世代以降のMOSトランジスタ製品およびその製造方法においては、一般的に、オフセットスペーサを用いたトランジスタ構造およびその形成プロセスが用いられている(例えば、非特許文献1参照)。オフセットスペーサは、不純物を拡散させる起点をゲート電極層の側面(エッジ)から離すことでソース・ドレイン間リークを低減し短チャネル特性を向上させるために用いられる。オフセットスペーサを用いた微細MOSトランジスタを含む半導体装置の製造方法は次の通りである。 In a MOS transistor product having a gate length of 0.1 μm or more and a manufacturing method thereof, a transistor structure using an offset spacer and a process for forming the transistor are generally used (for example, see Non-Patent Document 1). The offset spacer is used to reduce the source-drain leakage and improve the short channel characteristics by separating the starting point for diffusing impurities from the side surface (edge) of the gate electrode layer. A manufacturing method of a semiconductor device including a fine MOS transistor using an offset spacer is as follows.
まず、シリコン基板において、素子分離膜、ウェル構造、ゲート絶縁膜、およびゲート電極層をこの順に形成する。 First, an element isolation film, a well structure, a gate insulating film, and a gate electrode layer are formed in this order on a silicon substrate.
次に、CVD法により、オフセットスペーサ用材料として、シリコン酸化膜を5〜20nm堆積する。 Next, a silicon oxide film of 5 to 20 nm is deposited by CVD as an offset spacer material.
次に、異方性ドライエッチングを行うことにより、ゲート電極層側面(エッジ)付近のみにシリコン酸化膜を3〜18nm残しオフセットスペーサとして形成する。 Next, anisotropic dry etching is performed to form a silicon oxide film as an offset spacer leaving only 3 to 18 nm in the vicinity of the side surface (edge) of the gate electrode layer.
次に、リソグラフィおよびイオン注入により、ゲート電極層の側面からオフセットスペーサ長だけ離れた位置を起点としてSDE(ソース・ドレイン・エクステンション)用不純物およびパンチスルーストッパと呼ばれるhalo不純物をシリコン基板へ注入することで、SDE領域を形成する。そして、LDD(Lightly Doped Drain)サイドウォールをサイドウォール長が30〜80nm程度になるように形成する。そして、SDE領域より深い位置へソース・ドレイン用不純物を注入した後に、RTA(Rapid Thermal Annealing)等の手法で不純物を拡散・活性化させることにより、ソース・ドレイン領域を形成する。 Next, an impurity for SDE (source / drain / extension) and a halo impurity called a punch-through stopper are implanted into the silicon substrate by lithography and ion implantation starting from a position separated from the side surface of the gate electrode layer by the offset spacer length. Thus, the SDE region is formed. Then, an LDD (Lightly Doped Drain) sidewall is formed so that the sidewall length is about 30 to 80 nm. Then, after implanting source / drain impurities deeper than the SDE region, the source / drain regions are formed by diffusing and activating the impurities using a technique such as RTA (Rapid Thermal Annealing).
以上の工程により、微細MOSトランジスタを含む半導体装置が形成される。このようなMOSトランジスタの形成プロセスは、例えば特許文献1に記載されている。
Through the above steps, a semiconductor device including a fine MOS transistor is formed. A process for forming such a MOS transistor is described in, for example,
上述したように、従来の半導体装置の製造方法においては、オフセットスペーサ用材料としてシリコン酸化膜を堆積した後に、異方性ドライエッチングのみを行うことにより、オフセットスペーサを形成する。この異方性ドライエッチングにおいては、シリコンに対するシリコン酸化物の選択比は所定の(有限の)値を有するので、シリコン基板の面内で均一にゲート電極層の側面付近のみにシリコン酸化膜を残すようにした場合には、オーバーエッチングによりオフセットスペーサ外側のシリコン基板が5〜15nm削られる。その結果、SDE領域における接合深さがチャネル領域に対して深くなる。従って、MOSトランジスタにおける短チャネル特性が劣化するので、ULSI等の半導体装置の製造工程において必ず発生するゲート長ばらつきに対して、閾値電圧や駆動電流等の特性ばらつきの影響が大きくなるという問題点があった。 As described above, in the conventional method for manufacturing a semiconductor device, an offset spacer is formed by depositing a silicon oxide film as an offset spacer material and then performing only anisotropic dry etching. In this anisotropic dry etching, since the selection ratio of silicon oxide to silicon has a predetermined (finite) value, the silicon oxide film is left only in the vicinity of the side surface of the gate electrode layer uniformly within the surface of the silicon substrate. In such a case, the silicon substrate outside the offset spacer is etched by 5 to 15 nm by overetching. As a result, the junction depth in the SDE region becomes deeper than the channel region. Accordingly, since the short channel characteristics of the MOS transistor are deteriorated, there is a problem that the influence of the characteristic variations such as the threshold voltage and the drive current becomes large with respect to the gate length variation that is always generated in the manufacturing process of the semiconductor device such as ULSI. there were.
また、短チャネル特性の劣化を防ぐためには、パンチスルーストッパとして注入される不純物の濃度を高くすることが考えられるが、この場合には、チャネル移動度が低下するので、駆動電流の低下や、接合容量の増大、接合リーク電流の増大を招き、特性が劣化するという問題点があった。 In order to prevent deterioration of short channel characteristics, it is conceivable to increase the concentration of impurities implanted as a punch-through stopper, but in this case, since channel mobility decreases, There is a problem in that the junction capacity increases and the junction leakage current increases, and the characteristics deteriorate.
本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものであり、特性のばらつきや劣化を低減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 to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device that can reduce variation and deterioration in characteristics.
本発明に係る半導体装置の製造方法は、(a)シリコン基板上において、所定の領域にゲート絶縁膜およびゲート電極層が積層されたゲート構造を形成する工程と、(b)シリコン基板およびゲート構造を覆うように第1高誘電膜を形成する工程と、(c)第1高誘電膜に異方性ドライエッチングを施しダメージを与える工程と、(d)工程(c)に引き続き第1高誘電膜にフッ酸を用いてウェットエッチングを施し第1高誘電膜を部分的に除去することによりゲート構造の側面に第1高誘電膜をオフセットスペーサとして残す工程と、(e)工程(d)の後にシリコン基板に不純物を注入する工程とを備える。 A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes: (a) forming a gate structure in which a gate insulating film and a gate electrode layer are stacked in a predetermined region on a silicon substrate; and (b) the silicon substrate and the gate structure. Forming a first high dielectric film so as to cover the surface, (c) applying anisotropic dry etching to the first high dielectric film and damaging the first high dielectric film, and (d) following the step (c), the first high dielectric film. Leaving the first high dielectric film as an offset spacer on the side surface of the gate structure by performing wet etching using hydrofluoric acid on the film and partially removing the first high dielectric film; and (e) the step (d) And a step of implanting impurities into the silicon substrate later.
本発明に係る半導体装置の製造方法は、(a)シリコン基板上において、所定の領域にゲート絶縁膜およびゲート電極層が積層されたゲート構造を形成する工程と、(b)シリコン基板およびゲート構造を覆うように第1高誘電膜を形成する工程と、(c)第1高誘電膜に異方性ドライエッチングを施しダメージを与える工程と、(d)工程(c)に引き続き第1高誘電膜にフッ酸を用いてウェットエッチングを施し第1高誘電膜を部分的に除去することによりゲート構造の側面に第1高誘電膜をオフセットスペーサとして残す工程と、(e)工程(d)の後にシリコン基板に不純物を注入する工程とを備える。従って、シリコンに対するオフセットスペーサ用材料の選択比を高めることができるので、オフセットスペーサの外側においてオーバーエッチングにより削られるシリコン基板の量を大きく低減することができる。よって、半導体装置の製造工程において発生するゲート長ばらつきに対する、閾値電圧や駆動電流等の特性ばらつきの影響を小さくすることができる。 A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes: (a) forming a gate structure in which a gate insulating film and a gate electrode layer are stacked in a predetermined region on a silicon substrate; and (b) the silicon substrate and the gate structure. Forming a first high dielectric film so as to cover the surface, (c) applying anisotropic dry etching to the first high dielectric film and damaging the first high dielectric film, and (d) following the step (c), the first high dielectric film. Leaving the first high dielectric film as an offset spacer on the side surface of the gate structure by performing wet etching using hydrofluoric acid on the film and partially removing the first high dielectric film; and (e) the step (d) And a step of implanting impurities into the silicon substrate later. Therefore, since the selection ratio of the offset spacer material to silicon can be increased, the amount of the silicon substrate that is scraped by over-etching outside the offset spacer can be greatly reduced. Therefore, it is possible to reduce the influence of variation in characteristics such as threshold voltage and driving current on variation in gate length that occurs in the manufacturing process of the semiconductor device.
本発明に係る半導体装置の製造方法では、オフセットスペーサを形成するときに、オフセットスペーサ用材料としてシリコン酸化膜に代えてHfシリケイト等のhigh−k膜(高誘電膜)を堆積した後に、異方性ドライエッチングに加え、フッ酸を用いたウェットエッチングを行うことを特徴とする。これにより、シリコン基板をほとんどエッチングすることなくオフセットスペーサ用材料をエッチングできる(言い換えれば、フッ酸を用いたウェットエッチングにおいては、シリコンに対するhigh−k物質の選択比はほぼ無限大となる)。従って、オフセットスペーサ用材料としてシリコン酸化膜を用い異方性ドライエッチングのみでエッチングする従来の半導体装置の製造方法に比べて、オーバーエッチングにより削られるシリコン基板の量を大きく低減することが可能となる。以下、本発明の各実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、本発明は、ゲート長0.1μm世代以降のMOSトランジスタ製品に適用可能であるが、特に、65nmノード以降のSoC(System On a Chip)製品全般に適用可能である。 In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, when an offset spacer is formed, a high-k film (high dielectric film) such as Hf silicate is deposited instead of a silicon oxide film as an offset spacer material, and then anisotropic. In addition to reactive dry etching, wet etching using hydrofluoric acid is performed. As a result, the offset spacer material can be etched with little etching of the silicon substrate (in other words, in the wet etching using hydrofluoric acid, the selection ratio of the high-k substance to silicon is almost infinite). Accordingly, it is possible to greatly reduce the amount of silicon substrate to be shaved by over-etching, compared to a conventional method for manufacturing a semiconductor device in which a silicon oxide film is used as an offset spacer material and etching is performed only by anisotropic dry etching. . Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention can be applied to MOS transistor products having a gate length of 0.1 μm or later, but is particularly applicable to all SoC (System On a Chip) products having a 65 nm node or later.
<実施の形態1>
図1は、実施の形態1に係る微細MOSトランジスタを含む半導体装置100の構造を示す断面図である。図2は、従来の半導体装置の構造を比較用に示す断面図である。図2においては、シリコン基板10はシリコン酸化膜150からなるオフセットスペーサの外側において削られており窪んでいるが、図1においては、シリコン基板10はHfSiON膜15からなるオフセットスペーサの外側において削られておらず窪んでいない。従って、図1の半導体装置100では、図2の従来の半導体装置に比較して、SDE領域16における接合深さを浅くできる。
<
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a structure of a
図3〜8は、図1の半導体装置100の製造方法を示す断面図である。
3 to 8 are cross-sectional views showing a method for manufacturing the
まず、図3に示されるように、シリコン基板10を準備する。
First, as shown in FIG. 3, a
次に、図4に示されるように、シリコン基板10上面内に、浅溝のシリコン酸化膜からなる素子分離膜11を部分的に形成する。そして、チャネル不純物を導入することによりウェル構造を形成する。
Next, as shown in FIG. 4, an
次に、図5に示されるように、素子分離膜11間に挟まれ分離された素子領域の所定の領域において、ゲート絶縁膜13およびゲート電極層14が積層されたゲート構造を形成する。ゲート絶縁膜13は、HfSiON等のhigh−k膜(第2高誘電膜)を酸化膜換算膜厚EOT(Equivalent Oxide Thickness)が1.4nm程度になるように形成させたものである。また、ゲート電極層14は、多結晶シリコン(ポリシリコン)を膜厚が140nm程度になるように形成させたものである。
Next, as shown in FIG. 5, a gate structure is formed in which a
次に、図6に示されるように、オフセットスペーサ用材料として、high−k物質であるHfSiOをMO−CVD法等により500℃程度の温度で5〜20nm(好ましくは10nm程度)堆積した後に、プラズマ窒化等により表面を窒化させることで、シリコン基板10およびゲート構造を覆うようなHfSiON膜15(第1高誘電膜)を形成する(あるいは、プラズマ窒化に限らず、他の手法で窒化してもよい)。
Next, as shown in FIG. 6, after depositing HfSiO, which is a high-k substance, as an offset spacer material at a temperature of about 500 ° C. by MO-CVD or the like, it is about 5 to 20 nm (preferably about 10 nm). By nitriding the surface by plasma nitridation or the like, an HfSiON film 15 (first high dielectric film) that covers the
次に、図7に示されるように、HfSiON膜15に、異方性ドライエッチングを行うことによりダメージを与える。このダメージは、シリコン基板10上面に垂直な方向から薄く与えられるので、HfSiON膜15のうち、シリコン基板10およびゲート電極層14の上面に沿った領域15aにはダメージが大きく与えられるが、HfSiON膜15から領域15aを除いた領域15b(すなわち、ゲート電極層14側面に沿った領域)にはダメージはほとんど与えられない。
Next, as shown in FIG. 7, the HfSiON
次に、図8に示されるように、濃度が5%程度のフッ酸水溶液で90秒程度の洗浄を行うことにより、HfSiON膜15のうちダメージが大きく与えられた領域15aのみが選択的にウェットエッチング除去される。すなわち、ダメージがほとんど与えられなかった領域15bのみを選択的に残し厚みが3〜18nmのオフセットスペーサとすることができる。フッ酸水溶液はシリコン基板10をほとんど削ることなくHfSiON膜15のみをエッチングするので、フッ酸水溶液を用いることにより高選択比(ほぼ無限大)の除去プロセスが実現可能となる。これにより、シリコン基板10をほとんど削ることなくオフセットスペーサを形成することが可能となる。なお、この後に異物除去等のための洗浄プロセスが行われるので、シリコン基板10は多少削られるが、その量は1nm以下と小さい。
Next, as shown in FIG. 8, only 90% of the
次に、図1に示されるように、リソグラフィおよびイオン注入により、ゲート電極層14の側面(エッジ)からオフセットスペーサ長だけ離れた位置を起点としてSDE(ソース・ドレイン・エクステンション)用不純物およびパンチスルーストッパと呼ばれるhalo不純物をシリコン基板10へ注入することで、SDE領域16を形成する。そして、シリコン酸化膜18およびシリコン窒化膜19からなるLDD(Lightly Doped Drain)サイドウォール17をサイドウォール長が30〜80nm程度になるように形成する。そして、SDE領域16より深い位置へソース・ドレイン用不純物を注入した後に、RTA(Rapid Thermal Annealing)等の手法で不純物を拡散・活性化させることにより、ソース・ドレイン領域20を形成する。そして、シリコン基板10およびゲート電極層14のシリコンを部分的にNi等の金属でシリサイド化させることによりシリサイド層21を形成する。なお、図1には示されていないが、ソース・ドレイン領域20を形成するときに、選択シリコン成長技術を用いて例えば10〜30nm程度迫り上げることも可能である。
Next, as shown in FIG. 1, SDE (source / drain extension) impurities and punch-through are performed by lithography and ion implantation starting from a position separated from the side surface (edge) of the
以上の工程により、半導体装置100が形成される。
Through the above steps, the
このように、本実施の形態に係る半導体装置100の製造方法では、オフセットスペーサを形成するときに、オフセットスペーサ用材料としてシリコン酸化膜150に代えてHfシリケイト等のhigh−k膜を用いることともに、異方性ドライエッチングに加えフッ酸を用いたウェットエッチングを行っている。これにより、シリコンに対するオフセットスペーサ用材料の選択比を高めることができるので、オフセットスペーサの外側においてオーバーエッチングにより削られるシリコン基板10の量を大きく低減することができる。従って、SDE領域16における接合深さがチャネル領域に対して深くなることを防ぐことができるので、MOSトランジスタにおける短チャネル特性が劣化することを防ぐことができる。よって、半導体装置の製造工程において発生するゲート長ばらつきに対する、閾値電圧や駆動電流等の特性ばらつきの影響を小さくすることができる。
As described above, in the method of manufacturing the
また、パンチスルーストッパとして注入される不純物の濃度を高くする必要がないので、チャネル移動度が低下し駆動電流や接合容量、接合リーク電流特性が劣化することはない。 In addition, since it is not necessary to increase the concentration of impurities implanted as a punch-through stopper, channel mobility does not decrease, and drive current, junction capacitance, and junction leakage current characteristics do not deteriorate.
また、オフセットスペーサ用材料としてhigh−k物質を用いることにより、LDDサイドウォール17直下においてSDE領域16へ漏れるゲート電界を強くできる。従って、SDE領域16における抵抗を低くすることができるので、駆動電流を大きくすることができる。
Further, by using a high-k substance as the offset spacer material, the gate electric field leaking to the
また、ゲート絶縁膜13用材料としてhigh−k物質を用いることにより、ゲート絶縁膜13直下においてSDE領域16へ漏れるゲート電界を強くできる。従って、SDE領域16における抵抗を低くすることができるので、駆動電流を大きくすることができる。
In addition, by using a high-k substance as the material for the
なお、上述においては、オフセットスペーサ用材料としてHfSiON膜15を用いる場合について説明したが、HfSiON膜15に限らず、あるいは、HfSiO膜等の他のHfシリケイト膜を用いてもよい。また、Hfシリケイト膜に限らず、あるいは、HfO2等の他のHf酸化膜を用いてもよい。また、Hfシリケイト膜やHf酸化膜に限らず、あるいは、ZrまたはLa、Pr、Alの酸化物あるいはシリケイトを含む膜を用いてもよい。
In the above description, the case where the
また、オフセットスペーサを構成する第1高誘電膜とゲート絶縁膜を構成する第2高誘電膜とは、互いに異なるhigh−k物質からなることが好ましい。例えば、第1高誘電膜と第2高誘電膜とを、SiONまたは、Hf酸化物、Hfシリケイト、Zr/La/Pr/Alいずれかの酸化物あるいはシリケイトの中から、互いに異なるように組み合わせればよい。 In addition, the first high dielectric film constituting the offset spacer and the second high dielectric film constituting the gate insulating film are preferably made of different high-k materials. For example, the first high dielectric film and the second high dielectric film may be combined with each other differently from SiON, Hf oxide, Hf silicate, Zr / La / Pr / Al oxide, or silicate. That's fine.
<実施の形態2>
実施の形態1では、シリコン基板10およびゲート電極層14のシリコンを同じ工程でNi等の金属でシリサイド化させることによりシリサイド層21を形成している。しかし、これに限らず、あるいは、シリコン基板10およびゲート電極層14のシリコンは、別の工程でシリサイド化させてもよい。別の工程でシリサイド化させることにより、シリサイド化されるシリコンの量を互いに異ならせることが可能となる。
<Embodiment 2>
In the first embodiment, the
図9は、実施の形態2に係る微細MOSトランジスタを含む半導体装置101の構造を示す断面図である。図9の半導体装置101は、図1の半導体装置100において、ポリシリコンからなるゲート電極層14とゲート電極層14上のシリサイド層21とに代えて、シリサイドのみからなる(フルシリサイド)ゲート電極層14aを形成させたものである。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing the structure of the
図10〜17は、図9の半導体装置101の製造方法を示す断面図である。
10 to 17 are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing the
まず、図10に示されるように、シリコン基板10を準備する。
First, as shown in FIG. 10, a
次に、図11に示されるように、シリコン基板10上面内に、浅溝のシリコン酸化膜からなる素子分離膜11を部分的に形成する。そして、チャネル不純物を導入することによりウェル構造を形成する。
Next, as shown in FIG. 11, an
次に、図12に示されるように、素子分離膜11間に挟まれ分離された素子領域の所定の領域において、ゲート絶縁膜13、ゲート電極層14、およびダミーゲート絶縁膜31が積層されたゲート構造を形成する。ゲート絶縁膜13は、HfSiON等のhigh−k膜を酸化膜換算膜厚EOTが1.4nm程度になるように形成させたものである。また、ゲート電極層14は、ポリシリコンを膜厚が140nm程度になるように形成させたものである。また、ダミーゲート絶縁膜31は、シリコン窒化膜を膜厚が30nm程度になるように形成させたものである。
Next, as shown in FIG. 12, the
次に、図13に示されるように、オフセットスペーサ用材料として、high−k物質であるHfSiOをMO−CVD法等により500℃程度の温度で5〜20nm(好ましくは10nm程度)堆積した後に、プラズマ窒化等により表面を窒化させることで、シリコン基板10およびゲート構造を覆うようなHfSiON膜15(第1高誘電膜)を形成する(あるいは、プラズマ窒化に限らず、他の手法で窒化してもよい)。
Next, as shown in FIG. 13, after depositing HfSiO, which is a high-k substance, as a material for an offset spacer at a temperature of about 500 ° C. by MO-CVD or the like, it is about 5 to 20 nm (preferably about 10 nm). By nitriding the surface by plasma nitridation or the like, an HfSiON film 15 (first high dielectric film) that covers the
次に、図14に示されるように、HfSiON膜15に、異方性ドライエッチングを行うことによりダメージを与える。このダメージは、シリコン基板10上面に垂直な方向から薄く与えられるので、HfSiON膜15のうち、シリコン基板10およびゲート電極層14の上面に沿った領域15aにはダメージが大きく与えられるが、HfSiON膜15から領域15aを除いた領域15b(すなわち、ゲート電極層14側面に沿った領域)にはダメージはほとんど与えられない。
Next, as shown in FIG. 14, the
次に、図15に示されるように、濃度が5%程度のフッ酸水溶液で90秒程度の洗浄を行うことにより、HfSiON膜15のうちダメージが大きく与えられた領域15aのみが選択的にウェットエッチング除去される。すなわち、ダメージがほとんど与えられなかった領域15bのみを選択的に残し厚みが3〜18nmのオフセットスペーサとすることができる。フッ酸水溶液はシリコン基板10をほとんど削ることなくHfSiON膜15のみをエッチングするので、フッ酸水溶液を用いることにより高選択比(ほぼ無限大)の除去プロセスが実現可能となる。これにより、シリコン基板10をほとんど削ることなくオフセットスペーサを形成することが可能となる。なお、この後に異物除去等のための洗浄プロセスが行われるので、シリコン基板10は多少削られるが、その量は1nm以下と小さい。
Next, as shown in FIG. 15, only the
次に、図16に示されるように、リソグラフィおよびイオン注入により、ゲート電極層14の側面からオフセットスペーサ長だけ離れた位置を起点としてSDE用不純物およびパンチスルーストッパと呼ばれるhalo不純物をシリコン基板10へ注入することで、SDE領域16を形成する。そして、シリコン酸化膜18およびシリコン窒化膜19からなるLDDサイドウォール17をサイドウォール長が30〜80nm程度になるように形成する。そして、SDE領域16より深い位置へソース・ドレイン用不純物を注入した後に、RTA等の手法で不純物を拡散・活性化させることにより、ソース・ドレイン領域20を形成する。そして、シリコン基板10のシリコンを部分的にNi等の金属でシリサイド化させることによりシリサイド層21を形成する。なお、図16には示されていないが、ソース・ドレイン領域20を形成するときに、選択シリコン成長技術を用いて例えば10〜30nm程度迫り上げることも可能である。
Next, as shown in FIG. 16, an SDE impurity and a halo impurity called a punch-through stopper are introduced into the
次に、図17に示されるように、CVD法等により、シリコン窒化膜41を30nm程度堆積した後にシリコン酸化膜42を400nm程度堆積する。そして、CMP(Chemical Mechanical Polishing)法により、シリコン窒化膜からなるダミーゲート絶縁膜31が露出するまでシリコン窒化膜41およびシリコン酸化膜42を研磨する。
Next, as shown in FIG. 17, a
次に、図9に示されるように、シリコン窒化膜からなるダミーゲート絶縁膜31を熱リン酸により選択的にウェットエッチング除去する。そして、スパッタ法等によりNiを100nm程度堆積し300℃程度のRTAによりシリサイド化させた後に、過酸化水素水(H2O2)を含んだ薬液により、未反応のNiを選択的に除去する。これにより、ゲート電極層14のポリシリコンをNiと反応させたNiシリサイドからなるゲート電極層14aを形成することができる。
Next, as shown in FIG. 9, the dummy
以上の工程により、半導体装置101が形成される。
Through the above steps, the
このように、本実施の形態に係る半導体装置101の製造方法では、ダミーゲート絶縁膜31を用いることにより、オフセットスペーサの外側においてシリコン基板10をほとんどオーバーエッチングすることなく、ポリシリコンからなるゲート電極層14とゲート電極層14上のシリサイド層21とに代えて、フルシリサイド化されたゲート電極層14aを形成する。従って、実施の形態1の効果に加えて、ゲート電極層における抵抗を低くできるという効果を奏する。
As described above, in the method of manufacturing the
<実施の形態3>
実施の形態1〜2では、シリコン基板10を用いて、半導体装置100〜101をそれぞれ製造しているが、シリコン基板10に限らず、SOI(Silicon On Insulator)基板を用いてもよい。
<Embodiment 3>
In the first and second embodiments, the
図18は、実施の形態3に係る微細MOSトランジスタを含む半導体装置102の構造を示す断面図である。図18の半導体装置102は、図1の半導体装置100において、シリコン基板10に代えて、SOI基板10aを用いたものである。なお、SOI型MOSトランジスタには、部分空乏動作を行うものと完全空乏動作を行うものとがあるが、図18の半導体装置102としては、部分空乏動作を行うものが示されている(SDE領域16が埋め込み酸化膜10cに達している場合には完全空乏動作が行われSDE領域16が埋め込み酸化膜10cに達していない場合には部分空乏動作が行われる)。
FIG. 18 is a cross-sectional view showing the structure of the
図19〜24は、図18の半導体装置102の製造方法を示す断面図である。
19 to 24 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the
まず、図19に示されるように、SOI基板10aを準備する。このSOI基板10aは、シリコン基板10b上に、埋め込み酸化膜(BOX)10cおよびSOI層10dを順次形成させたものである。SOI層10dの厚みは、例えばゲート長50nmのMOSトランジスタにおいては、部分空乏動作を行う場合には30〜50nm程度とし、完全空乏動作を行う場合には20nm程度とする。
First, as shown in FIG. 19, an
次に、図20に示されるように、SOI基板10a上面内に、浅溝のシリコン酸化膜からなる素子分離膜11を部分的に形成する。そして、部分空乏動作を行う場合には、チャネル不純物を導入することによりウェル構造を形成する(完全空乏動作を行う場合には、チャネル不純物は導入しない)。この素子分離膜11は、SOI層10dを貫通し埋め込み酸化膜10cに達して止まるように形成される。なお、図20には示されていないが、あるいは、ドライエッチングによりSOI層10dを分離してもよい。
Next, as shown in FIG. 20, an
次に、図21に示されるように、素子分離膜11間に挟まれ分離された素子領域の所定の領域において、ゲート絶縁膜13およびゲート電極層14が積層されたゲート構造を形成する。ゲート絶縁膜13は、HfSiON等のhigh−k膜を酸化膜換算膜厚EOTが1.4nm程度になるように形成させたものである。また、ゲート電極層14は、ポリシリコンを膜厚が140nm程度になるように形成させたものである。
Next, as shown in FIG. 21, a gate structure is formed in which a
次に、図22に示されるように、オフセットスペーサ用材料として、high−k物質であるHfSiOをMO−CVD法等により500℃程度の温度で5〜20nm(好ましくは10nm程度)堆積した後に、プラズマ窒化等により表面を窒化させることで、SOI基板10aおよびゲート構造を覆うようなHfSiON膜15(第1高誘電膜)を形成する(あるいは、プラズマ窒化に限らず、他の手法で窒化してもよい)。
Next, as shown in FIG. 22, after depositing HfSiO, which is a high-k substance, as an offset spacer material at a temperature of about 500 ° C. by MO-CVD or the like, it is 5 to 20 nm (preferably about 10 nm). By nitriding the surface by plasma nitriding or the like, an HfSiON film 15 (first high dielectric film) that covers the
次に、図23に示されるように、HfSiON膜15に、異方性ドライエッチングを行うことによりダメージを与える。このダメージは、シリコン基板10上面に垂直な方向から薄く与えられるので、HfSiON膜15のうち、SOI基板10aおよびゲート電極層14の上面に沿った領域15aにはダメージが大きく与えられるが、HfSiON膜15から領域15aを除いた領域15b(すなわち、ゲート電極層14側面に沿った領域)にはダメージはほとんど与えられない。
Next, as shown in FIG. 23, the
次に、図24に示されるように、濃度が5%程度のフッ酸水溶液で90秒程度の洗浄を行うことにより、HfSiON膜15のうちダメージが大きく与えられた領域15aのみが選択的にウェットエッチング除去される。すなわち、ダメージがほとんど与えられなかった領域15bのみを選択的に残し厚みが3〜18nmのオフセットスペーサとすることができる。フッ酸水溶液はシリコン基板10をほとんど削ることなくHfSiON膜15のみをエッチングするので、フッ酸水溶液を用いることにより高選択比(ほぼ無限大)の除去プロセスが実現可能となる。これにより、SOI基板10a(SOI層10d)をほとんど削ることなくオフセットスペーサを形成することが可能となる。なお、この後に異物除去等のための洗浄プロセスが行われるので、SOI基板10a(SOI層10d)は多少削られるが、その量は1nm以下と小さい。
Next, as shown in FIG. 24, only the
次に、図18に示されるように、リソグラフィおよびイオン注入により、ゲート電極層14の側面からオフセットスペーサ長だけ離れた位置を起点としてSDE用不純物およびパンチスルーストッパと呼ばれるhalo不純物をシリコン基板10へ注入することで、SDE領域16を形成する。そして、シリコン酸化膜18およびシリコン窒化膜19からなるLDDサイドウォール17をサイドウォール長が30〜80nm程度になるように形成する。そして、SDE領域16より深い位置へソース・ドレイン用不純物を注入した後に、RTA等の手法で不純物を拡散・活性化させることにより、ソース・ドレイン領域20を形成する。そして、SOI層10dおよびゲート電極層14のシリコンを部分的にNi等の金属でシリサイド化させることによりシリサイド層21を形成する。なお、図18には示されていないが、ソース・ドレイン領域20を形成するときに、選択シリコン成長技術を用いて例えば10〜30nm程度迫り上げることも可能である。また、図18には示されていないが、完全空乏動作を行う場合には、SDE領域16は埋め込み酸化膜10cに達するように形成される。
Next, as shown in FIG. 18, an SDE impurity and a halo impurity called a punch-through stopper are introduced into the
以上の工程により、半導体装置102が形成される。
Through the above steps, the
このように、本実施の形態に係る半導体装置102の製造方法では、シリコン基板10に代えてSOI基板10aを用いることにより、オフセットスペーサの外側においてSOI基板10aをほとんどオーバーエッチングすることなくSOI型MOSトランジスタを形成している。
As described above, in the method for manufacturing the
従って、部分空乏動作を行う場合には、実施の形態1と同様の効果を奏する。 Therefore, when the partial depletion operation is performed, the same effects as those of the first embodiment are obtained.
また、完全空乏動作を行う場合には、部分空乏動作を行う場合に比べてSOI層10dの厚みが20nm程度と薄いので寄生抵抗が大きくなる傾向にあるが、SOI層10dのオーバーエッチングを防ぐことにより寄生抵抗の増大を防ぐことができる。従って、実施の形態1の効果に加えて、駆動電流を大きくすることができる。
Further, in the case of performing the full depletion operation, the
<実施の形態4>
実施の形態1〜3では、ゲート絶縁膜13およびゲート電極層14が積層されたゲート構造を形成した後にその外側にHfSiON膜15からなるオフセットスペーサを形成する場合について説明した。しかし、これに限らず、あるいは、周知のリプレイスメントゲート電極形成プロセスを用いることにより、オフセットスペーサを形成した後にその内側にゲート構造を形成するようにしてもよい。
<Embodiment 4>
In the first to third embodiments, the case where the offset spacer made of the
図25は、実施の形態4に係る微細MOSトランジスタを含む半導体装置103の構造を示す断面図である。図25の半導体装置103は、図1の半導体装置100において、ゲート絶縁膜13およびゲート電極層14が積層されたゲート構造をリプレイスメントゲート電極形成プロセスを用いて形成させたものである。
FIG. 25 is a cross-sectional view showing the structure of the
図26〜35は、図25の半導体装置103の製造方法を示す断面図である。
26 to 35 are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing the
まず、図26に示されるように、シリコン基板10を準備する。
First, as shown in FIG. 26, a
次に、図27に示されるように、シリコン基板10上面内に、浅溝のシリコン酸化膜からなる素子分離膜11を部分的に形成する。そして、チャネル不純物を導入することによりウェル構造を形成する。
Next, as shown in FIG. 27, an
次に、図28に示されるように、素子分離膜11間に挟まれ分離された素子領域の所定の領域において、ダミーゲート絶縁膜51、ダミーゲート電極層52、およびダミーゲート絶縁層53からなるダミーゲート構造を形成する。ダミーゲート絶縁膜51は、シリコン酸化膜を膜厚が5nm以下になるように形成させたものである。また、ダミーゲート電極層52は、ポリシリコンを膜厚が140nm程度になるように形成させたものである。また、ダミーゲート絶縁膜53は、シリコン窒化膜を膜厚が30nm程度になるように形成させたものである。
Next, as shown in FIG. 28, in a predetermined region of the element region sandwiched and isolated between the
次に、図29に示されるように、リソグラフィおよびイオン注入により、ゲート電極層14の側面を起点としてSDE用不純物およびパンチスルーストッパと呼ばれるhalo不純物をシリコン基板10へ注入することで、SDE領域16を形成する。そして、シリコン酸化膜54のみからなるLDDサイドウォールをサイドウォール長が30〜80nm程度になるように形成する。そして、SDE領域16より深い位置へソース・ドレイン用不純物を注入した後に、RTA等の手法で不純物を拡散・活性化させることにより、ソース・ドレイン領域20を形成する。そして、シリコン基板10のシリコンを部分的にNi等の金属でシリサイド化させることによりシリサイド層21を形成する。なお、図29には示されていないが、ソース・ドレイン領域20を形成するときに、選択シリコン成長技術を用いて例えば10〜30nm程度迫り上げることも可能である。
Next, as shown in FIG. 29, an SDE impurity and a halo impurity called a punch-through stopper are implanted into the
次に、図30に示されるように、CVD法等により、シリコン酸化膜55を400nm程度堆積する。これにより、シリコン酸化膜54はシリコン酸化膜55に一体化され、ダミーゲート構造はシリコン酸化膜55に覆われる。そして、CMPにより、シリコン窒化膜からなるダミーゲート絶縁膜53が露出するまでシリコン酸化膜55を研磨する。
Next, as shown in FIG. 30, a
次に、図31に示されるように、シリコン窒化膜からなるダミーゲート絶縁膜53を熱リン酸により選択的にウェットエッチング除去する。そして、等方性のポリシリコンエッチング等を行うことにより、ポリシリコンからなるダミーゲート電極層52を除去する。これにより、後の工程でゲート電極層14bを設けるための溝状の開口部であるゲート用領域が形成される。そして、フッ酸水溶液等によりシリコン酸化膜からなるダミーゲート絶縁膜51とゲート用領域外側のシリコン酸化膜55の一部とをウェットエッチング除去する。これにより、ダミーゲート構造が除去される。このとき、エッチング時間を調整することにより、除去されるシリコン酸化膜55の量を調整しゲート用領域の幅を調整することができる。すなわち、図25に示されるように、後の工程で、W等からなるゲート電極層14bとHfSiO膜56の底面からなるゲート絶縁膜とHfSiO膜56の側面およびHfSiON膜15からなるオフセットスペーサとを形成したときに、ゲート電極層14bに対するSDE領域16のオーバーラップ量(矢印)を、オフセットスペーサの膜厚に合わせて容易に調整することができる。
Next, as shown in FIG. 31, the dummy
次に、図32に示されるように、オフセットスペーサ用材料として、high−k物質であるHfSiOをMO−CVD法等により500℃程度の温度で5〜20nm(好ましくは10nm程度)堆積した後に、プラズマ窒化等により表面を窒化させることで、シリコン基板10およびシリコン酸化膜55を覆うようなHfSiON膜15(第1高誘電膜)を形成する(あるいは、プラズマ窒化に限らず、他の手法で窒化してもよい)。
Next, as shown in FIG. 32, after depositing HfSiO, which is a high-k material, as a material for an offset spacer at a temperature of about 500 ° C. by MO-CVD or the like, it is 5 to 20 nm (preferably about 10 nm). By nitriding the surface by plasma nitridation or the like, an HfSiON film 15 (first high dielectric film) is formed so as to cover the
次に、図33に示されるように、HfSiON膜15に、異方性ドライエッチングを行うことによりダメージを与える。このダメージは、シリコン基板10上面に垂直な方向から薄く与えられるので、HfSiON膜15のうち、シリコン基板10およびゲート電極層14bの上面に沿った領域15aにはダメージが大きく与えられるが、HfSiON膜15から領域15aを除いた領域15b(すなわち、ゲート用領域側面に沿った領域)にはダメージはほとんど与えられない。
Next, as shown in FIG. 33, the
次に、図34に示されるように、濃度が5%程度のフッ酸水溶液で90秒程度の洗浄を行うことにより、HfSiON膜15のうちダメージが大きく与えられた領域15aのみが選択的にウェットエッチング除去される。すなわち、ダメージがほとんど与えられなかった領域15bのみを選択的に残し厚みが3〜18nmのオフセットスペーサとすることができる。フッ酸水溶液はシリコン基板10をほとんど削ることなくHfSiON膜15のみをエッチングするので、フッ酸水溶液を用いることにより高選択比(ほぼ無限大)の除去プロセスが実現可能となる。これにより、ゲート用領域においてシリコン基板10をほとんど削ることなくオフセットスペーサを形成することが可能となる。なお、この後に異物除去等のための洗浄プロセスが行われるので、シリコン基板10は多少削られるが、その量は1nm以下と小さい。
Next, as shown in FIG. 34, cleaning is performed for about 90 seconds with a hydrofluoric acid aqueous solution having a concentration of about 5%, so that only the heavily damaged
次に、図35に示されるように、イオン注入等によりチャネル領域の不純物濃度を調整した後に、high−k物質であるHfSiOをMO−CVD法等により500℃程度の温度で5nm程度堆積することにより、HfSiO膜56を形成する。なお、このHfSiO膜56には、必要に応じて、酸化および窒化を行ってもよい。
Next, as shown in FIG. 35, after adjusting the impurity concentration of the channel region by ion implantation or the like, HfSiO as a high-k material is deposited by about 5 nm at a temperature of about 500 ° C. by the MO-CVD method or the like. Thus, the
次に、図25に示されるように、スパッタ法やCVD法等により、ゲート電極層14b用材料としてW等の金属をゲート領域に200nm程度堆積させた後に、CMP法により、W等の金属およびHfSiO膜56を研磨する。これにより、溝状のゲート用領域内のみにゲート電極層14bとゲート絶縁膜としてのHfSiO膜56(の底面)とが積層されたゲート構造が形成される。すなわち、HfSiO膜56のうち、ゲート電極層14b下面に沿った領域は本発明に係るゲート絶縁膜または第2高誘電膜として機能し、ゲート電極層14b側面に沿った領域は(HfSiON膜15と一体で)本発明に係るオフセットスペーサとして機能する。
Next, as shown in FIG. 25, after depositing about 200 nm of a metal such as W as a material for the
以上の工程により、半導体装置103が形成される。
Through the above steps, the
このように、本実施の形態に係る半導体装置103の製造方法では、リプレイスメントゲート電極形成プロセスを用いてオフセットスペーサを形成するときに、オフセットスペーサ用材料としてHfシリケイト等のhigh−k膜を用いるとともに、異方性ドライエッチングに加えフッ酸を用いたウェットエッチングを行っている。これにより、シリコンに対するオフセットスペーサ用材料の選択比を高めることができるので、オフセットスペーサの内側においてオーバーエッチングにより削られるシリコン基板10の量を大きく低減することができる。
Thus, in the method of manufacturing the
従来のリプレイスメントゲート電極形成プロセスを用いた半導体装置の製造方法では、オフセットスペーサの内側においてシリコン基板10がオーバーエッチングされることにより、SDE領域16における接合深さがチャネル領域に対して浅くなるので、SDE領域16とチャネル領域とが不純物濃度の低い領域で接続されることになり、寄生抵抗が増大するという問題点があった。本実施の形態に係る半導体装置103の製造方法では、オフセットスペーサの内側においてシリコン基板10がオーバーエッチングされることを防ぐことができるので、寄生抵抗の増大を防ぎ駆動電流を大きくすることができる。
In the semiconductor device manufacturing method using the conventional replacement gate electrode formation process, the
また、従来のリプレイスメントゲート電極形成プロセスを用いた半導体装置の製造方法では、ゲート絶縁膜とオフセットスペーサとを一体化させたhigh−k膜を同じ工程で形成していたが、本実施の形態に係る半導体装置103の製造方法では、オフセットスペーサとして機能するhigh−k膜(HfSiON膜15)を形成した後に、オフセットスペーサおよびゲート絶縁膜として機能するhigh−k膜(HfSiO膜56)を別の工程で形成する。従って、オフセットスペーサの膜厚とゲート絶縁膜の膜厚とを別々に独立して調整することができる(ゲート絶縁膜の膜厚<オフセットスペーサの膜厚の範囲内であれば自由に調整可能)。
Further, in the conventional method for manufacturing a semiconductor device using a replacement gate electrode formation process, a high-k film in which a gate insulating film and an offset spacer are integrated is formed in the same process. In the method for manufacturing the
また、実施の形態1と同様に、オフセットスペーサ用材料としてhigh−k物質を用いることにより、LDDサイドウォール直下においてSDE領域16へ漏れるゲート電界を強くできる。従って、実施の形態1と同様に、SDE領域16における抵抗を低くすることができるので、駆動電流を大きくすることができる。
Similarly to the first embodiment, by using a high-k substance as the offset spacer material, the gate electric field leaking to the
また、実施の形態1と同様に、ゲート絶縁膜用材料としてhigh−k物質を用いることにより、ゲート絶縁膜直下においてSDE領域16へ漏れるゲート電界を強くできる。従って、実施の形態1と同様に、SDE領域16における抵抗を低くすることができるので、駆動電流を大きくすることができる。
Further, as in the first embodiment, by using a high-k substance as the gate insulating film material, the gate electric field leaking to the
10,10b シリコン基板、10a SOI基板、10c 埋め込み酸化膜、10d SOI層、11 素子分離膜、13 ゲート絶縁膜、14,14a,14b ゲート電極層、15 HfSiON膜、15a,15b 領域、18,33,42,54,55,150 シリコン酸化膜、16 SDE領域、17 LDDサイドウォール、19,32,41 シリコン窒化膜、20 ソース・ドレイン領域、21 シリサイド層、31,51,53 ダミーゲート絶縁膜、52 ダミーゲート電極層、56 HfSiO膜、100〜103 半導体装置。 10, 10b Silicon substrate, 10a SOI substrate, 10c buried oxide film, 10d SOI layer, 11 element isolation film, 13 gate insulating film, 14, 14a, 14b gate electrode layer, 15 HfSiON film, 15a, 15b region, 18, 33 , 42, 54, 55, 150 Silicon oxide film, 16 SDE region, 17 LDD sidewall, 19, 32, 41 Silicon nitride film, 20 source / drain region, 21 silicide layer, 31, 51, 53 dummy gate insulating film, 52 dummy gate electrode layer, 56 HfSiO film, 100-103 semiconductor device.
Claims (11)
(b)前記シリコン基板および前記ゲート構造を覆うように第1高誘電膜を形成する工程と、
(c)前記第1高誘電膜に異方性ドライエッチングを施しダメージを与える工程と、
(d)前記工程(c)に引き続き前記第1高誘電膜にフッ酸を用いてウェットエッチングを施し前記第1高誘電膜を部分的に除去することにより前記ゲート構造の側面に前記第1高誘電膜をオフセットスペーサとして残す工程と、
(e)前記工程(d)の後に前記シリコン基板に不純物を注入する工程と
を備える半導体装置の製造方法。 (A) forming a gate structure in which a gate insulating film and a gate electrode layer are stacked in a predetermined region on a silicon substrate;
(B) forming a first high dielectric film so as to cover the silicon substrate and the gate structure;
(C) applying anisotropic dry etching to the first high dielectric film to cause damage;
(D) Subsequent to the step (c), the first high dielectric film is wet-etched using hydrofluoric acid to partially remove the first high dielectric film, whereby the first high dielectric film is formed on the side surface of the gate structure. Leaving the dielectric film as an offset spacer;
(E) A method of manufacturing a semiconductor device comprising a step of implanting impurities into the silicon substrate after the step (d).
前記工程(a)は、前記ゲート絶縁膜として、第2高誘電膜を形成する工程を有する
半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1,
The method (a) is a method of manufacturing a semiconductor device, including a step of forming a second high dielectric film as the gate insulating film.
前記工程(b)は、前記第1高誘電膜として、Hf酸化物またはHfシリケイトを含む膜を形成する工程を有する
半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1 or 2,
The step (b) is a method of manufacturing a semiconductor device, which includes a step of forming a film containing Hf oxide or Hf silicate as the first high dielectric film.
前記工程(b)は、前記第1高誘電膜として、HfO2、HfSiO、またはHfSiONを含む膜を形成する工程を有する
半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3,
The method (b) is a method of manufacturing a semiconductor device, which includes a step of forming a film containing HfO 2 , HfSiO, or HfSiON as the first high dielectric film.
前記工程(b)は、前記第1高誘電膜として、Hf、Zr、La、Pr、またはAlの酸化物あるいはシリケイトを含む膜を形成する工程を有する
半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1 or 2,
The method (b) is a method of manufacturing a semiconductor device, comprising forming a film containing an oxide or silicate of Hf, Zr, La, Pr, or Al as the first high dielectric film.
前記工程(a)において形成される第2高誘電膜と前記工程(b)において形成される第1高誘電膜とは互いに異なる材料からなる
半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the second high dielectric film formed in the step (a) and the first high dielectric film formed in the step (b) are made of different materials.
前記工程(a)は、前記ゲート電極層として、ポリシリコン層を形成する工程を有し、
(f)前記ポリシリコン層を所定の金属とシリサイド反応させる工程
をさらに備える半導体装置の製造方法。 A method for manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 1 to 6,
The step (a) includes a step of forming a polysilicon layer as the gate electrode layer,
(F) A method of manufacturing a semiconductor device, further comprising a step of causing the polysilicon layer to undergo a silicide reaction with a predetermined metal.
前記工程(a)に引き続き前記ポリシリコン層上にシリコン窒化膜を形成する工程と、
前記工程(e)の後かつ前記工程(f)の前に前記ポリシリコン層上において前記シリコン窒化膜を除去し前記所定の金属を形成する工程と
をさらに備える半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7,
Following the step (a), forming a silicon nitride film on the polysilicon layer;
And a step of removing the silicon nitride film on the polysilicon layer and forming the predetermined metal after the step (e) and before the step (f).
前記シリコン基板に代えて、シリコン基板上に埋め込み酸化膜およびSOI層を設けてなるSOI基板を用いる半導体装置の製造方法。 A method for manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 1 to 8,
A method for manufacturing a semiconductor device using an SOI substrate in which a buried oxide film and an SOI layer are provided on a silicon substrate instead of the silicon substrate.
(a−2)前記ダミーゲート構造と平坦化したシリコン酸化膜を形成する工程と、
(a−3)前記ダミーゲート構造を除去し開口部を形成する工程と、
(b−1)前記シリコン基板および前記シリコン酸化膜を覆うように第1高誘電膜を形成する工程と、
(c)前記第1高誘電膜に異方性ドライエッチングを施しダメージを与える工程と、
(d−1)前記工程(c)に引き続き前記第1高誘電膜にフッ酸を用いてウェットエッチングを施し前記第1高誘電膜を部分的に除去することにより前記開口部における前記シリコン酸化膜の側面に前記第1高誘電膜をオフセットスペーサとして残す工程と、
(e−1)前記工程(d−1)の後に前記シリコン基板に不純物を注入する工程と、
(g)前記所定の領域にゲート絶縁膜およびゲート電極層が積層されたゲート構造を形成する工程と
を備える半導体装置の製造方法。 (A-1) forming a dummy gate structure in a predetermined region on the silicon substrate;
(A-2) forming a planarized silicon oxide film with the dummy gate structure;
(A-3) removing the dummy gate structure and forming an opening;
(B-1) forming a first high dielectric film so as to cover the silicon substrate and the silicon oxide film;
(C) applying anisotropic dry etching to the first high dielectric film to cause damage;
(D-1) Subsequent to the step (c), the first high dielectric film is wet-etched using hydrofluoric acid to partially remove the first high dielectric film, whereby the silicon oxide film in the opening is removed. Leaving the first high dielectric film as an offset spacer on the side surface of
(E-1) a step of implanting impurities into the silicon substrate after the step (d-1);
(G) forming a gate structure in which a gate insulating film and a gate electrode layer are stacked in the predetermined region.
前記工程(g)は、前記ゲート絶縁膜として、第2高誘電膜を形成する工程を有する
半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 10,
The method (g) is a method of manufacturing a semiconductor device, which includes a step of forming a second high dielectric film as the gate insulating film.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007002088A JP2008171910A (en) | 2007-01-10 | 2007-01-10 | Method for manufacturing semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007002088A JP2008171910A (en) | 2007-01-10 | 2007-01-10 | Method for manufacturing semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008171910A true JP2008171910A (en) | 2008-07-24 |
Family
ID=39699749
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007002088A Pending JP2008171910A (en) | 2007-01-10 | 2007-01-10 | Method for manufacturing semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008171910A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8569136B2 (en) | 2011-04-05 | 2013-10-29 | Renesas Electronic Corporation | Manufacturing method of semiconductor device |
US9583592B2 (en) | 2014-08-04 | 2017-02-28 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Methods of manufacturing semiconductor devices |
JP2019204955A (en) * | 2012-03-07 | 2019-11-28 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Semiconductor device |
-
2007
- 2007-01-10 JP JP2007002088A patent/JP2008171910A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8569136B2 (en) | 2011-04-05 | 2013-10-29 | Renesas Electronic Corporation | Manufacturing method of semiconductor device |
JP2019204955A (en) * | 2012-03-07 | 2019-11-28 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Semiconductor device |
US9583592B2 (en) | 2014-08-04 | 2017-02-28 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Methods of manufacturing semiconductor devices |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7435657B2 (en) | Method of fabricating transistor including buried insulating layer and transistor fabricated using the same | |
USRE45944E1 (en) | Structure for a multiple-gate FET device and a method for its fabrication | |
US9330980B2 (en) | Semiconductor process | |
US6706581B1 (en) | Dual gate dielectric scheme: SiON for high performance devices and high k for low power devices | |
US7195969B2 (en) | Strained channel CMOS device with fully silicided gate electrode | |
US20050247986A1 (en) | Offset spacer formation for strained channel CMOS transistor | |
WO2007016514A2 (en) | Metal gate mosfet by full semiconductor metal alloy conversion | |
US20060157750A1 (en) | Semiconductor device having etch-resistant L-shaped spacer and fabrication method thereof | |
US10505041B2 (en) | Semiconductor device having epitaxial layer with planar surface and protrusions | |
JP5968708B2 (en) | Semiconductor device | |
JP2012038979A (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
US20120098043A1 (en) | Semiconductor device having metal gate and manufacturing method thereof | |
US20140199817A1 (en) | Method for manufacturing multi-gate transistor device | |
JP2010157570A (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
US20090286387A1 (en) | Modulation of Tantalum-Based Electrode Workfunction | |
JP5444222B2 (en) | MOS transistor for integration of thin SOI and manufacturing method thereof | |
TW202109625A (en) | Method for fabricating semiconductor device | |
WO2011075991A1 (en) | High performance semiconductor device and manufacturing method thereof | |
JP2008171910A (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
JP2004247341A (en) | Semiconductor device | |
JP2005303261A (en) | Semiconductor device and manufacturing method therefor | |
JP2010129978A (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
JP2005228761A (en) | Semiconductor device and its manufacturing method | |
JP6574885B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
US9761691B2 (en) | Integrated circuits including replacement gate structures and methods for fabricating the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20080714 |