JP2008198786A - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

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Katsuji Ono
克二 小野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of a semiconductor device capable of suppressing the entry of a conductivity type impurity into the gate insulating film while carrying out the threshold value control by introducing the conductivity type impurity into the channel region. <P>SOLUTION: This manufacturing method of the semiconductor device comprises the steps of introducing the conductivity type impurity 19 into the surface layer of a semiconductor substrate 11 to be the channel region, forming a non-doped silicon film 20 on the surface layer of the semiconductor substrate 11 to be the channel region, forming the gate insulating film 20a consisting of a silicon oxide film, a silicon nitride film or a silicon oxynitride film by making at least any one of an oxygen containing gas or a nitrogen containing gas react with the non-doped silicon film 20 by heating them, and forming the gate electrode on the gate insulating film 20a. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関し、より詳しくは、絶縁ゲート型電界効果トランジスタのゲート絶縁膜を形成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, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor device for forming a gate insulating film of an insulated gate field effect transistor.

図1(a)乃至(d)は、従来例に係る絶縁ゲート型電界効果トランジスタのゲート絶縁膜を形成する方法について示す断面図である。   1A to 1D are cross-sectional views illustrating a method of forming a gate insulating film of an insulated gate field effect transistor according to a conventional example.

その方法では、図1(a)に示すように、半導体基板1に絶縁分離領域2a、2bを形成し、その後、絶縁分離領域2a、2bの間に露出する基板表面を覆って犠牲酸化膜3を形成する。次いで、チャネル領域を形成すべき領域に開口部4aを有するマスク4をレジスト膜により形成する。   In this method, as shown in FIG. 1A, insulating isolation regions 2a and 2b are formed in a semiconductor substrate 1, and thereafter, the sacrificial oxide film 3 is covered to cover the substrate surface exposed between the insulating isolation regions 2a and 2b. Form. Next, a mask 4 having an opening 4a in a region where a channel region is to be formed is formed using a resist film.

次に、そのマスク4に基づき、開口部4aを介してチャネル領域となる半導体基板1の表層に導電型不純物5をイオン注入により導入する。   Next, based on the mask 4, conductive impurities 5 are introduced into the surface layer of the semiconductor substrate 1 serving as a channel region through the opening 4a by ion implantation.

次いで、図1(b)に示すように、マスク4及び犠牲酸化膜3を除去した後、露出した半導体基板1の表面にウエット雰囲気中での熱酸化によりゲート酸化膜6を形成する(図1(c))。   Next, as shown in FIG. 1B, after removing the mask 4 and the sacrificial oxide film 3, a gate oxide film 6 is formed on the exposed surface of the semiconductor substrate 1 by thermal oxidation in a wet atmosphere (FIG. 1). (C)).

その後、ゲート酸化膜6上にポリシリコン膜及び絶縁膜などを形成した後、図1(d)に示すように、パターニングし、ゲート電極7及び保護絶縁膜8を形成する。   Thereafter, a polysilicon film and an insulating film are formed on the gate oxide film 6 and then patterned to form a gate electrode 7 and a protective insulating film 8 as shown in FIG.

次いで、ゲート電極7及び保護絶縁膜8をマスクとして、イオン注入により低濃度ソース/ドレイン領域9を形成する。さらに、絶縁膜の異方性エッチングによりゲート電極7の両側にサイドウォール10を形成した後、イオン注入により高濃度ソース/ドレイン領域11を形成して絶縁ゲート型電界効果トランジスタが完成する。   Next, a low concentration source / drain region 9 is formed by ion implantation using the gate electrode 7 and the protective insulating film 8 as a mask. Further, sidewalls 10 are formed on both sides of the gate electrode 7 by anisotropic etching of the insulating film, and then high-concentration source / drain regions 11 are formed by ion implantation to complete an insulated gate field effect transistor.

その他にゲート絶縁膜を形成する方法として、特許文献1に、張り合わせで作製したSOI(Silicon On Insulator)構造で、半導体層の表層を酸化してゲート絶縁膜を形成した後、Vth制御のため、イオン注入によりゲート絶縁膜下の半導体層に導電型不純物を導入する例が開示されている。また、特許文献2には、(100)面方位を有するシリコン基板表面に導電型不純物が導入されたシリコンエピタキシャル成長層(低濃度層)を形成する。その後、急速ランプ加熱(RTO)法によりその表層に所定の厚さのゲート絶縁膜を形成する例が開示されている。
特開2002−353424号公報 特開2002−359293号公報
As another method for forming a gate insulating film, Patent Document 1 discloses that an SOI (Silicon On Insulator) structure manufactured by bonding is used to oxidize a surface layer of a semiconductor layer to form a gate insulating film, and then control the Vth. An example in which conductive impurities are introduced into a semiconductor layer under a gate insulating film by ion implantation is disclosed. In Patent Document 2, a silicon epitaxial growth layer (low concentration layer) in which conductive impurities are introduced is formed on the surface of a silicon substrate having a (100) plane orientation. Thereafter, an example in which a gate insulating film having a predetermined thickness is formed on the surface layer by a rapid lamp heating (RTO) method is disclosed.
JP 2002-353424 A JP 2002-359293 A

しかしながら、上記従来例に係る図1に示すゲート絶縁膜の形成方法では、酸化前の半導体基板1の表層にイオン注入された導電型不純物5が存在するため、ウエット酸化により形成されたゲート絶縁膜6中には導電型不純物原子が取り込まれることがある。この場合、ゲート絶縁膜6の膜厚は数nm程度、すなわち層に換算すると数原子層程度ときわめて薄い。このような薄い絶縁膜6中に導電型不純物原子が含まれると、絶縁膜6を介して流れるリーク電流増加の原因となる恐れがある。或いは、このような導電型不純物原子のため、ゲート絶縁膜6の絶縁破壊の低下の原因ともなる恐れがある。結果として、半導体装置の性能や信頼性を著しく低下させてしまう恐れがある。   However, in the method of forming the gate insulating film shown in FIG. 1 according to the conventional example, since the conductivity type impurity 5 ion-implanted exists in the surface layer of the semiconductor substrate 1 before oxidation, the gate insulating film formed by wet oxidation. 6 may contain conductive impurity atoms. In this case, the thickness of the gate insulating film 6 is about several nm, that is, about several atomic layers when converted into a layer, and is extremely thin. If conductive type impurity atoms are contained in such a thin insulating film 6, there is a risk of an increase in leakage current flowing through the insulating film 6. Alternatively, such conductive impurity atoms may cause a reduction in dielectric breakdown of the gate insulating film 6. As a result, the performance and reliability of the semiconductor device may be significantly reduced.

特許文献1、2においても、これと同じように導電型不純物原子がゲート絶縁膜中に取り込まれる恐れがあるため、上記と同様な結果に至る恐れがある。   In Patent Documents 1 and 2, similarly, conductive impurity atoms may be taken into the gate insulating film, which may lead to the same result as described above.

本発明はかかる従来の問題点に鑑みて創作されたもので、チャネル領域に導電型不純物を導入して閾値制御を行いつつ、ゲート絶縁膜中に導電型不純物が取り込まれるのを抑制することが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ものである。   The present invention was created in view of such conventional problems, and it is possible to suppress the incorporation of conductive impurities into the gate insulating film while introducing threshold impurities by introducing conductive impurities into the channel region. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device.

本発明の一観点によれば、チャネル領域となる半導体基板の表層に導電型不純物を導入する工程と、前記チャネル領域となる半導体基板の表層の上にノンドープシリコン膜を形成する工程と、酸素含有ガス又は窒素含有ガスのうち少なくとも何れか一と前記ノンドープシリコン膜とを熱を加えて反応させ、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜又はシリコン酸化窒化膜からなるゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極の両側にソース/ドレイン領域を形成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。   According to one aspect of the present invention, a step of introducing a conductive impurity into a surface layer of a semiconductor substrate to be a channel region, a step of forming a non-doped silicon film on the surface layer of the semiconductor substrate to be a channel region, Forming a gate insulating film made of a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a silicon oxynitride film by reacting at least one of a gas and a nitrogen-containing gas with the non-doped silicon film by applying heat; and There is provided a method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of forming a gate electrode on an insulating film; and a step of forming source / drain regions on both sides of the gate electrode.

本発明の半導体装置の製造方法によれば、チャネル領域となる半導体基板の表層の上にノンドープシリコン膜を形成し、酸素含有ガス又は窒素含有ガスのうち少なくとも何れか一とノンドープシリコン膜とを熱を加えて反応させ、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜又はシリコン酸化窒化膜からなるゲート絶縁膜を形成しているので、チャネル領域となる半導体基板の表層に導電型不純物が導入されていた場合でも、チャネル領域となる半導体基板の表層を直接熱酸化などするものではないため、ゲート絶縁膜中に含まれる導電型不純物の量が極めて少ない。   According to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a non-doped silicon film is formed on a surface layer of a semiconductor substrate serving as a channel region, and at least one of an oxygen-containing gas or a nitrogen-containing gas and the non-doped silicon film are heated. Since a gate insulating film made of a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a silicon oxynitride film is formed, even when conductive impurities are introduced into the surface layer of the semiconductor substrate that becomes the channel region, Since the surface layer of the semiconductor substrate serving as the channel region is not directly thermally oxidized, the amount of conductive impurities contained in the gate insulating film is extremely small.

本発明の半導体装置の製造方法によれば、ゲート絶縁膜を介して流れるリーク電流増加を抑制し、及び、ゲート絶縁膜の絶縁破壊の低下を抑制することができる。結果として、半導体装置の性能や信頼性を向上させることができる。   According to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, it is possible to suppress an increase in leakage current flowing through the gate insulating film and to suppress a decrease in dielectric breakdown of the gate insulating film. As a result, the performance and reliability of the semiconductor device can be improved.

以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図2乃至図4は、本発明の実施形態に係る、絶縁ゲート型電界効果トランジスタのゲート絶縁膜を形成する方法を示す断面図である。   2 to 4 are cross-sectional views illustrating a method of forming a gate insulating film of an insulated gate field effect transistor according to an embodiment of the present invention.

まず、図2(a)に示すように、シリコン基板(半導体基板)11を用意する。シリコン基板11としてエピタキシャルウエーハやシングルウエーハやSOI(Silicon On Insulator)基板などを用いることができる。シリコン基板11は、用途により、n型、p型、或いは導電型不純物をドープしていないノンドープ型から選択することができる。   First, as shown in FIG. 2A, a silicon substrate (semiconductor substrate) 11 is prepared. As the silicon substrate 11, an epitaxial wafer, a single wafer, an SOI (Silicon On Insulator) substrate, or the like can be used. The silicon substrate 11 can be selected from an n-type, a p-type, or a non-doped type not doped with a conductive impurity depending on the application.

次いで、図2(b)に示すように、酸素を含むウエット雰囲気中、温度1000℃で、シリコン基板11表面を熱酸化し、基板11表面に膜厚50nmのシリコン酸化膜12を形成する。酸素を含むウエット雰囲気として、例えば、常温又は加熱した純水に酸素を含むガス(O2自体、或いは種々の酸素化合物を含む)を吹き込み生成したもの(酸素のバブリングにより生成したもの)を用いる。以下同じである。 Next, as shown in FIG. 2B, the surface of the silicon substrate 11 is thermally oxidized at a temperature of 1000 ° C. in a wet atmosphere containing oxygen to form a silicon oxide film 12 having a thickness of 50 nm on the surface of the substrate 11. As the wet atmosphere containing oxygen, for example, one produced by blowing a gas containing oxygen (O 2 itself or containing various oxygen compounds) into normal water or heated pure water (generated by bubbling oxygen) is used. The same applies hereinafter.

続いて、フォトリソグラフィ法により、絶縁分離領域を形成すべき領域に開口部13a、13bを有するレジストマスク13を形成する。   Subsequently, a resist mask 13 having openings 13a and 13b in a region where an insulating isolation region is to be formed is formed by photolithography.

次に、図2(c)に示すように、レジストマスク13の開口部13a、13bを通して、シリコン酸化膜12を弗酸溶液でエッチングし、開口部12a、12bを形成する。   Next, as shown in FIG. 2C, the silicon oxide film 12 is etched with a hydrofluoric acid solution through the openings 13a and 13b of the resist mask 13 to form the openings 12a and 12b.

次いで、図2(d)に示すように、有機溶剤と反応させ、さらにアッシングしてレジストマスク13を除去する。続いて、ハロゲンを含むガス(CF4+O2、又はSiF4+Cl2)を用いて、シリコン酸化膜12の開口部12a、12bを通してシリコン基板11を反応性イオンエッチング(RIE)し、深さ0.1〜0.5μmの素子分離溝14a、14bを形成する。 Next, as shown in FIG. 2D, the resist mask 13 is removed by reacting with an organic solvent and further ashing. Subsequently, the silicon substrate 11 is subjected to reactive ion etching (RIE) through the openings 12a and 12b of the silicon oxide film 12 using a halogen-containing gas (CF 4 + O 2 or SiF 4 + Cl 2 ), and the depth is 0. .1 to 0.5 μm element isolation grooves 14a and 14b are formed.

次に、図3(a)に示すように、CVD(Chemical Vapor Deposition)法により、素子分離溝14a、14bの深さよりも厚く、膜厚0.5〜1.0μmのシリコン酸化膜15を形成する。   Next, as shown in FIG. 3A, a silicon oxide film 15 having a thickness of 0.5 to 1.0 μm is formed by CVD (Chemical Vapor Deposition), which is thicker than the depth of the element isolation grooves 14a and 14b. To do.

次いで、図3(b)に示すように、CMP(Chemical Mechanical Polishing)法により、シリコン酸化膜15の表面を研磨し、平坦化する。   Next, as shown in FIG. 3B, the surface of the silicon oxide film 15 is polished and planarized by CMP (Chemical Mechanical Polishing).

次に、図3(c)に示すように、フォトリソグラフィ法により、素子分離溝14a、14b上のシリコン酸化膜15を覆うようにレジストマスク16a、16bを形成した後、レジストマスク16a、16bに基づき、素子分離溝14a、14b上以外のシリコン酸化膜15を選択的にエッチングし、素子分離溝14a、14b上に絶縁分離層15a、15bを形成する。   Next, as shown in FIG. 3C, resist masks 16a and 16b are formed by photolithography so as to cover the silicon oxide films 15 on the element isolation grooves 14a and 14b, and then formed on the resist masks 16a and 16b. Based on this, the silicon oxide film 15 other than on the element isolation grooves 14a and 14b is selectively etched to form insulating isolation layers 15a and 15b on the element isolation grooves 14a and 14b.

次に、図3(d)に示すように、レジストマスク16a、16bを除去した後、酸素を含むウエット雰囲気中、温度1000℃でシリコン基板11表面を熱酸化し、絶縁分離層15a、15bの間に露出する基板11表面にシリコン酸化膜17を厚さ50nmで形成する。   Next, as shown in FIG. 3D, after removing the resist masks 16a and 16b, the surface of the silicon substrate 11 is thermally oxidized at a temperature of 1000 ° C. in a wet atmosphere containing oxygen to form the insulating separation layers 15a and 15b. A silicon oxide film 17 having a thickness of 50 nm is formed on the surface of the substrate 11 exposed therebetween.

次いで、図4(a)に示すように、フォトリソグラフィ法により、チャネル領域を形成すべき領域に開口部18aを有するレジストマスク18を形成する。   Next, as shown in FIG. 4A, a resist mask 18 having an opening 18a in a region where a channel region is to be formed is formed by photolithography.

次に、そのレジストマスク18に基づき、開口部18aを介してチャネル領域となる半導体基板11の表層にイオン注入によりドーズ量5×1017cm-3程度で導電型不純物19を導入する。チャネルの閾値を制御するためである。導電型不純物19として、p型の場合、ボロン(B)を、n型の場合、リン(P)、砒素(As)などを用いることができる。 Next, based on the resist mask 18, the conductivity type impurity 19 is introduced into the surface layer of the semiconductor substrate 11 which becomes a channel region through the opening 18 a by ion implantation with a dose amount of about 5 × 10 17 cm −3 . This is to control the channel threshold. As the conductive impurity 19, boron (B) can be used in the case of p-type, and phosphorus (P), arsenic (As), or the like can be used in the case of n-type.

次いで、図4(b)に示すように、上記説明した方法と同じ方法によりレジストマスク18及びシリコン酸化膜17を除去する。   Next, as shown in FIG. 4B, the resist mask 18 and the silicon oxide film 17 are removed by the same method as described above.

次に、図4(c)に示すように、露出したシリコン基板11の表面にエピタキシャル成長法により単結晶のノンドープシリコン膜20を膜厚数nmで形成する。ノンドープシリコン膜20は露出したシリコン基板11表面にのみ成長する。エピタキシャル成長法として、例えば、MBE(Molecular Beam Epitaxy:分子線エピタキシー)法を用いる。MBE法では、温度1000℃で基板加熱した状態で、シリコンソースが入った坩堝を1200℃で加熱してシリコンソースを蒸発させ、シリコン基板11上にノンドープシリコン膜20を成長させる。   Next, as shown in FIG. 4C, a single-crystal non-doped silicon film 20 having a film thickness of several nm is formed on the exposed surface of the silicon substrate 11 by epitaxial growth. The non-doped silicon film 20 grows only on the exposed silicon substrate 11 surface. As the epitaxial growth method, for example, an MBE (Molecular Beam Epitaxy) method is used. In the MBE method, with the substrate heated at a temperature of 1000 ° C., the crucible containing the silicon source is heated at 1200 ° C. to evaporate the silicon source, and the non-doped silicon film 20 is grown on the silicon substrate 11.

次に、図4(d)に示すように、酸素を含むウエット雰囲気中、温度900乃至1000℃でノンドープシリコン膜20を熱酸化し、ノンドープシリコン膜20の全膜厚にわたってシリコン酸化膜を形成する。これにより、シリコン基板11の表面にシリコン酸化膜よりなるゲート絶縁膜20aを形成する。   Next, as shown in FIG. 4D, the non-doped silicon film 20 is thermally oxidized at a temperature of 900 to 1000 ° C. in a wet atmosphere containing oxygen to form a silicon oxide film over the entire thickness of the non-doped silicon film 20. . Thus, a gate insulating film 20a made of a silicon oxide film is formed on the surface of the silicon substrate 11.

その後、ゲート絶縁膜20a上にポリシリコン膜及び絶縁膜を順次形成した後、図5に示すように、パターニングし、保護絶縁膜22及びゲート電極21を形成する。   Thereafter, a polysilicon film and an insulating film are sequentially formed on the gate insulating film 20a, and then patterned to form a protective insulating film 22 and a gate electrode 21, as shown in FIG.

続いて、ゲート電極21及び保護絶縁膜22をマスクとして、イオン注入によりゲート電極21の両側のシリコン基板11に低濃度ソース/ドレイン領域23を形成する。さらに、シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜からなる絶縁膜を全面に形成した後、それを異方性エッチングしてゲート電極21側壁にサイドウオール24を形成する。   Subsequently, using the gate electrode 21 and the protective insulating film 22 as a mask, low concentration source / drain regions 23 are formed in the silicon substrate 11 on both sides of the gate electrode 21 by ion implantation. Further, after an insulating film made of a silicon oxide film or a silicon nitride film is formed on the entire surface, it is anisotropically etched to form a sidewall 24 on the side wall of the gate electrode 21.

続いて、保護絶縁膜22及びゲート電極21とサイドウオール24をマスクとしてイオン注入する。これにより、ゲート電極21の両側のシリコン基板11に、かつ低濃度ソース/ドレイン領域23よりも外側に高濃度ソース/ドレイン領域25が形成され、絶縁ゲート型電界効果トランジスタが完成する。   Subsequently, ions are implanted using the protective insulating film 22, the gate electrode 21, and the sidewall 24 as a mask. As a result, a high concentration source / drain region 25 is formed on the silicon substrate 11 on both sides of the gate electrode 21 and outside the low concentration source / drain region 23, thereby completing an insulated gate field effect transistor.

上記した実施の形態の絶縁ゲート型電界効果トランジスタの製造方法によれば、チャネル領域となるシリコン基板11の表層の上にノンドープシリコン膜20を形成し、そのノンドープシリコン膜20を熱酸化して、ゲート絶縁膜20aを形成しているので、チャネル領域となるシリコン基板11の表層に導電型不純物19が導入されていた場合でも、チャネル領域となるシリコン基板11の表層を直接熱酸化するものではないため、形成されたゲート絶縁膜20a中に取り込まれる導電型不純物の量を大幅に抑制することができる。   According to the method for manufacturing an insulated gate field effect transistor of the above-described embodiment, the non-doped silicon film 20 is formed on the surface layer of the silicon substrate 11 serving as the channel region, and the non-doped silicon film 20 is thermally oxidized, Since the gate insulating film 20a is formed, even when the conductive impurity 19 is introduced into the surface layer of the silicon substrate 11 serving as the channel region, the surface layer of the silicon substrate 11 serving as the channel region is not directly thermally oxidized. Therefore, the amount of conductive impurities taken into the formed gate insulating film 20a can be greatly suppressed.

これにより、ゲート絶縁膜20aを介して流れるリーク電流増加を抑制し、及び、ゲート絶縁膜20aの絶縁破壊の低下を抑制することができる。結果として、半導体装置の性能や信頼性を向上させることができる。   As a result, an increase in leakage current flowing through the gate insulating film 20a can be suppressed, and a decrease in dielectric breakdown of the gate insulating film 20a can be suppressed. As a result, the performance and reliability of the semiconductor device can be improved.

以上、実施の形態によりこの発明の絶縁ゲート型電界効果トランジスタの製造方法を詳細に説明したが、この発明の範囲は上記実施の形態に具体的に示した例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の上記実施の形態の変更はこの発明の範囲に含まれる。   As described above, the manufacturing method of the insulated gate field effect transistor of the present invention has been described in detail according to the embodiment. However, the scope of the present invention is not limited to the example specifically shown in the above embodiment, and the present invention Modifications of the above-described embodiment without departing from the gist of the present invention are included in the scope of the present invention.

例えば、半導体基板11としてシリコン基板を用いているが、これに限られない。化合物半導体で構成された半導体基板を用いてもよい。   For example, although a silicon substrate is used as the semiconductor substrate 11, it is not limited to this. A semiconductor substrate made of a compound semiconductor may be used.

また、図4(c)の工程で、ノンドープシリコン膜20の成膜方法として、エピタキシャル成長法を用いて単結晶シリコン膜を形成しているが、これに限られない。そのほかに、CVD法やスパッタリング法などがある。CVD法としてMOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition:有機金属気相成長)法や熱CVD法などがある。例えば、熱CVD法では、シリコン基板を500〜600℃に加熱し、基板表面にSiH4ガスを接触させて熱分解し、シリコン膜を成長する。このようなCVD法やスパッタリング法などを用いて、ノンドープシリコン膜20としてアモルファスシリコン膜、或いはポリシリコン膜を形成してもよい。この場合、図4(c)の工程において、ノンドープシリコン膜は絶縁分離層15a、15b上にも堆積するが、そのまま熱酸化などを行えばよい。 Further, in the step of FIG. 4C, the single crystal silicon film is formed using the epitaxial growth method as a method for forming the non-doped silicon film 20, but is not limited thereto. In addition, there are a CVD method and a sputtering method. Examples of the CVD method include MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) method and thermal CVD method. For example, in the thermal CVD method, a silicon substrate is heated to 500 to 600 ° C., SiH 4 gas is brought into contact with the substrate surface and thermally decomposed to grow a silicon film. An amorphous silicon film or a polysilicon film may be formed as the non-doped silicon film 20 by using such a CVD method or a sputtering method. In this case, in the step of FIG. 4C, the non-doped silicon film is deposited on the insulating separation layers 15a and 15b, but thermal oxidation or the like may be performed as it is.

また、図4(d)の工程で、酸素を含むガス(O2自体、或いは種々の酸素化合物を含む)とノンドープシリコン膜20とを熱を加えて反応させることにより、シリコン酸化膜20aを形成しているが、窒素を含むガス(N2自体、或いは種々の窒素化合物を含む)とノンドープシリコン膜20とを熱を加えて反応させ、シリコン窒化膜を形成してもよいし、酸素及び窒素を含むガスとノンドープシリコン膜20とを熱を加えて反応させ、シリコン酸化窒化膜を形成してもよい。 4D, a silicon oxide film 20a is formed by reacting a gas containing oxygen (O 2 itself or containing various oxygen compounds) and the non-doped silicon film 20 by applying heat. However, a gas containing nitrogen (including N 2 itself or various nitrogen compounds) and the non-doped silicon film 20 may be reacted by applying heat to form a silicon nitride film, or oxygen and nitrogen. A silicon oxynitride film may be formed by reacting a gas containing hydrogen with the non-doped silicon film 20 by applying heat.

また、ノンドープシリコン膜20の全膜厚にわたってシリコン酸化膜20aを形成しているが、ノンドープシリコン膜20の一部膜厚をシリコン酸化膜に変えてもよい。   Further, although the silicon oxide film 20a is formed over the entire film thickness of the non-doped silicon film 20, a part of the film thickness of the non-doped silicon film 20 may be changed to a silicon oxide film.

以下、本発明の諸態様を、付記としてまとめて記載する。   Hereinafter, various aspects of the present invention will be collectively described as supplementary notes.

(付記1)チャネル領域となる半導体基板の表層に導電型不純物を導入する工程と、
前記チャネル領域となる半導体基板の表層の上にノンドープシリコン膜を形成する工程と、
酸素含有ガス又は窒素含有ガスのうち少なくとも何れか一と前記ノンドープシリコン膜とを熱を加えて反応させ、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜又はシリコン酸化窒化膜からなるゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極の両側にソース/ドレイン領域を形成する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
(Additional remark 1) The process of introduce | transducing a conductivity type impurity into the surface layer of the semiconductor substrate used as a channel region,
Forming a non-doped silicon film on the surface layer of the semiconductor substrate to be the channel region;
A step of reacting at least one of an oxygen-containing gas or a nitrogen-containing gas with the non-doped silicon film by applying heat to form a gate insulating film made of a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a silicon oxynitride film;
Forming a gate electrode on the gate insulating film;
Forming a source / drain region on both sides of the gate electrode.

(付記2)前記ノンドープシリコン膜の全膜厚にわたってシリコン酸化膜、シリコン窒化膜又はシリコン酸化窒化膜を形成することを特徴とする付記1に記載の半導体装置の製造方法。   (Additional remark 2) The manufacturing method of the semiconductor device of Additional remark 1 characterized by forming a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a silicon oxynitride film over the whole film thickness of the said non-doped silicon film.

(付記3)前記ノンドープシリコン膜は、エピタキシャル成長法により形成されることを特徴とする付記2記載の半導体装置の製造方法。   (Supplementary note 3) The method of manufacturing a semiconductor device according to supplementary note 2, wherein the non-doped silicon film is formed by an epitaxial growth method.

(付記4)前記エピタキシャル成長法は、分子線エピタキシー法であることを特徴とする付記3記載の半導体装置の製造方法。   (Additional remark 4) The said epitaxial growth method is a molecular beam epitaxy method, The manufacturing method of the semiconductor device of Additional remark 3 characterized by the above-mentioned.

(付記5)前記ノンドープシリコン膜は単結晶シリコン膜であることを特徴とする付記4記載の半導体装置の製造方法。   (Additional remark 5) The said non-doped silicon film is a single crystal silicon film, The manufacturing method of the semiconductor device of Additional remark 4 characterized by the above-mentioned.

(付記6)前記ノンドープシリコン膜は、化学気相成長法又はスパッタリング法により形成されることを特徴とする付記1又は2の何れか一に記載の半導体装置の製造方法。   (Appendix 6) The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of Appendix 1 or 2, wherein the non-doped silicon film is formed by chemical vapor deposition or sputtering.

(付記7)前記化学気相成長法は、有機金属気相成長法であることを特徴とする付記6記載の半導体装置の製造方法。   (Supplementary note 7) The method of manufacturing a semiconductor device according to supplementary note 6, wherein the chemical vapor deposition method is a metal organic chemical vapor deposition method.

(付記8)前記ノンドープシリコン膜は、アモルファスシリコン膜、或いは多結晶シリコン膜であることを特徴とする付記6又は7の何れか一に記載の半導体装置の製造方法。   (Supplementary note 8) The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of supplementary notes 6 and 7, wherein the non-doped silicon film is an amorphous silicon film or a polycrystalline silicon film.

図1(a)乃至(d)は、従来例に係る絶縁ゲート型電界効果トランジスタの製造方法を示す断面図である。1A to 1D are cross-sectional views showing a method for manufacturing an insulated gate field effect transistor according to a conventional example. 図2(a)乃至(d)は、本発明の実施の形態に係る絶縁ゲート型電界効果トランジスタの製造方法を示す断面図(その1)である。2A to 2D are sectional views (No. 1) showing a method for manufacturing an insulated gate field effect transistor according to the embodiment of the present invention. 図3(a)乃至(d)は、本発明の実施の形態に係る絶縁ゲート型電界効果トランジスタの製造方法を示す断面図(その2)である。FIGS. 3A to 3D are sectional views (No. 2) showing the method for manufacturing the insulated gate field effect transistor according to the embodiment of the present invention. 図4(a)乃至(d)は、本発明の実施の形態に係る絶縁ゲート型電界効果トランジスタの製造方法を示す断面図(その3)である。4A to 4D are cross-sectional views (part 3) showing the method for manufacturing the insulated gate field effect transistor according to the embodiment of the present invention. 図5は、本発明の実施の形態に係る絶縁ゲート型電界効果トランジスタの製造方法を示す断面図(その4)である。FIG. 5 is a sectional view (No. 4) showing the method for manufacturing the insulated gate field effect transistor according to the embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

11…半導体基板、
12、17…シリコン酸化膜、
13、16a、16b、18…マスク、
13a、13b…開口部、
14a、14b…素子分離溝、
15a、15b…絶縁分離層、
19…導電型不純物、
20…ノンドープシリコン膜、
20a…ゲート絶縁膜、
21…ゲート電極、
22…保護絶縁膜、
23…低濃度ソース/ドレイン領域、
24…サイドウオール、
25…高濃度ソース/ドレイン領域。
11 ... Semiconductor substrate,
12, 17 ... silicon oxide film,
13, 16a, 16b, 18 ... mask,
13a, 13b ... opening,
14a, 14b ... element isolation grooves,
15a, 15b ... insulating separation layers,
19 ... conductive impurities,
20 ... non-doped silicon film,
20a ... gate insulating film,
21 ... Gate electrode,
22 ... Protective insulating film,
23 ... Low concentration source / drain region,
24 ... side wall,
25: High concentration source / drain region.

Claims (5)

チャネル領域となる半導体基板の表層に導電型不純物を導入する工程と、
前記チャネル領域となる半導体基板の表層の上にノンドープシリコン膜を形成する工程と、
酸素含有ガス又は窒素含有ガスのうち少なくとも何れか一と前記ノンドープシリコン膜とを熱を加えて反応させ、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜又はシリコン酸化窒化膜からなるゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極の両側にソース/ドレイン領域を形成する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Introducing a conductive impurity into a surface layer of a semiconductor substrate to be a channel region;
Forming a non-doped silicon film on the surface layer of the semiconductor substrate to be the channel region;
A step of reacting at least one of an oxygen-containing gas or a nitrogen-containing gas with the non-doped silicon film by applying heat to form a gate insulating film made of a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a silicon oxynitride film;
Forming a gate electrode on the gate insulating film;
And a step of forming source / drain regions on both sides of the gate electrode.
前記ノンドープシリコン膜の全膜厚にわたってシリコン酸化膜、シリコン窒化膜又はシリコン酸化窒化膜を形成することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。   2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a silicon oxynitride film is formed over the entire thickness of the non-doped silicon film. 前記ノンドープシリコン膜は、エピタキシャル成長法により形成されることを特徴とする請求項1又は2の何れか一に記載の半導体装置の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the non-doped silicon film is formed by an epitaxial growth method. 前記ノンドープシリコン膜は単結晶シリコン膜であることを特徴とする請求項3記載の半導体装置の製造方法。   4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein the non-doped silicon film is a single crystal silicon film. 前記ノンドープシリコン膜は、化学気相成長法又はスパッタリング法により形成されることを特徴とする請求項1又は2の何れか一に記載の半導体装置の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the non-doped silicon film is formed by chemical vapor deposition or sputtering.
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