JP2008243942A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents

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Masao Nishida
征男 西田
Tomohiro Yamashita
朋弘 山下
Yoshihiro Miyagawa
義弘 宮河
Jiro Yoshigami
二郎 由上
Shinsuke Sakashita
真介 坂下
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique for improving performance of a semiconductor device equipped with a MIS transistor where a whole region of a gate electrode is silicificated. <P>SOLUTION: A gate insulating film 502, a gate electrode 503 and source/drain regions 506 of the MIS transistor are formed on a semiconductor substrate 501. A diffusion suppression film 511 for suppressing diffusion of a metal required for silicide reaction is formed on the source/drain regions 506. A metal film 531 formed of the metal whose diffusion is suppressed by the diffusion suppression film 511 is formed on the gate electrode 503 and the diffusion suppression film 511. The metal film 531 and the gate electrode 503 are made to react to each other and the whole region of the gate electrode 503 is silicificated. The metal film 531 and the source/drain regions 506 are made to react to each other through the diffusion suppression film 511, and the source/drain regions 506 are silicificated. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、ゲート電極の全領域がシリサイド化されたMISトランジスタを備える半導体装置及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor device including a MIS transistor in which an entire region of a gate electrode is silicided and a method for manufacturing the same.

MOSトランジスタに代表されるMISトランジスタでは、ゲート電極の空乏化は、ゲート絶縁膜の実効的な膜厚を増加させるため、トランジスタの性能を向上させるためには、ゲート電極の空乏化を抑えることが望ましい。そこで、ポリシリコンから成るゲート電極の全領域をシリサイド化するフルシリサイド(FUSI : Fully Silicide)化技術が提案されている。この技術は、従来のプロセスフローとの整合性が良く、ゲート電極の空乏化を抑制する有望な手段として考えられている。全領域がシリサイド化されたゲート電極は、FUSIゲート電極と呼ばれる。   In a MIS transistor typified by a MOS transistor, depletion of the gate electrode increases the effective thickness of the gate insulating film. Therefore, in order to improve transistor performance, depletion of the gate electrode must be suppressed. desirable. Therefore, a full silicide (FUSI) technology for siliciding the entire region of the gate electrode made of polysilicon has been proposed. This technique has good consistency with the conventional process flow, and is considered as a promising means for suppressing depletion of the gate electrode. A gate electrode whose entire region is silicided is called a FUSI gate electrode.

一般的に、FUSIゲート電極を備えるMISトランジスタでは、そのしきい値電圧の調整が難しいという問題がある。特に、ゲート絶縁膜に高誘電体膜(例えばHfSiON膜)を用いて、ゲート電極の全領域をNiSi(ニッケルシリサイド)で形成すると、しきい値電圧は通常用いられる値よりもかなり高くなるため、実用的なMISトランジスタを得ることは困難である。   In general, a MIS transistor having a FUSI gate electrode has a problem that it is difficult to adjust its threshold voltage. In particular, when a high dielectric film (for example, HfSiON film) is used for the gate insulating film and the entire region of the gate electrode is formed of NiSi (nickel silicide), the threshold voltage becomes considerably higher than a normally used value. It is difficult to obtain a practical MIS transistor.

そこで、非特許文献1,2では、NMOSトランジスタとPMOSトランジスタとで、ゲート電極を構成するシリサイドの金属組成比を変化させることによって、両トランジスタのしきい値電圧を調整する技術が提案されている。非特許文献1,2の技術では、NMOSトランジスタでのゲート電極のシリサイドにはNiSiを使用し、PMOSトランジスタでのゲート電極のシリサイドにはNi3Siを使用している。Ni3Siの仕事関数は、NiSiと比べて300mV程度高いため、PMOSトランジスタのしきい値を低減できる。 Therefore, Non-Patent Documents 1 and 2 propose a technique for adjusting the threshold voltage of both transistors by changing the metal composition ratio of the silicide constituting the gate electrode between the NMOS transistor and the PMOS transistor. . In the techniques of Non-Patent Documents 1 and 2, NiSi is used for the silicide of the gate electrode in the NMOS transistor, and Ni 3 Si is used for the silicide of the gate electrode in the PMOS transistor. Since the work function of Ni 3 Si is about 300 mV higher than that of NiSi, the threshold value of the PMOS transistor can be reduced.

このように、NMOSトランジスタとPMOSトランジスタとで、ゲート電極を構成するシリサイドの金属組成比が異なった半導体装置については、例えば非特許文献2に開示されている方法で製造することができる。非特許文献2の製造方法では、FUSI化工程の直前に、NMOSトランジスタ及びPMOSトランジスタのゲート電極のうち、PMOSトランジスタのゲート電極だけをエッチングして、その膜厚を小さくすることによって、両トランジスタのゲート電極でのシリサイドの金属組成比を変化させている。   As described above, a semiconductor device in which the metal composition ratio of the silicide constituting the gate electrode is different between the NMOS transistor and the PMOS transistor can be manufactured by, for example, the method disclosed in Non-Patent Document 2. In the manufacturing method of Non-Patent Document 2, just before the FUSI process, only the gate electrode of the PMOS transistor is etched out of the gate electrodes of the NMOS transistor and the PMOS transistor, and the film thickness is reduced. The metal composition ratio of the silicide at the gate electrode is changed.

なお特許文献1〜3にも、FUSIゲート電極を有するMISトランジスタに関する技術が開示されている。   Patent Documents 1 to 3 also disclose techniques related to a MIS transistor having a FUSI gate electrode.

また特許文献4,5には、シリサイドを含むゲート電極を有するMISトランジスタに関する技術が開示されている。   Patent Documents 4 and 5 disclose techniques related to a MIS transistor having a gate electrode containing silicide.

また特許文献6,7には、シリコン窒化膜を利用してMISトランジスタのチャネル領域に局所的な歪みを発生させることにより、当該MISトランジスタの性能を向上させる技術が提案されている。   Patent Documents 6 and 7 propose a technique for improving the performance of the MIS transistor by generating local strain in the channel region of the MIS transistor using a silicon nitride film.

Kensuke Takahashi et al.,“Dual Workfunction Ni-Silicide/HfSiON Gate Stacks by Phase-Controlled Full-Silicidation (PC-FUSI) Technique for 45nm-node LSTP and LOP Devices”, IEDM Tech. Dig., 2004, p.91Kensuke Takahashi et al., “Dual Workfunction Ni-Silicide / HfSiON Gate Stacks by Phase-Controlled Full-Silicidation (PC-FUSI) Technique for 45nm-node LSTP and LOP Devices”, IEDM Tech. Dig., 2004, p.91 A. Lauwers et al., “CMOS Integration of Dual Work Function Phase Controlled Ni FUSI with Simultaneous Silicidation of NMOS (NiSi) and PMOS (Ni-rich silicide) Gates on HfSiON”, IEDM Tech. Dig., 2005, p.661A. Lauwers et al., “CMOS Integration of Dual Work Function Phase Controlled Ni FUSI with Simultaneous Silicidation of NMOS (NiSi) and PMOS (Ni-rich silicide) Gates on HfSiON”, IEDM Tech. Dig., 2005, p.661 特開2005−150267号公報JP 2005-150267 A 特開2006−114681号公報JP 2006-114681 A 特開2006−196646号公報JP 2006-196646 A 特開平11−111980号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-11980 特開2004−39943号公報JP 2004-39943 A 特開2005−5633号公報JP 2005-5633 A 特開2003−60076号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-60076

さて、MISトランジスタのソース・ドレイン領域は、半導体装置の微細化のためにできるだけ浅く形成する必要があり、一般的に、65nm世代のトランジスタであれば、ソース・ドレイン領域の厚み(深さ)は30nmよりも大きくすることは困難である。これに対して、MISトランジスタのゲート電極の厚みは、ソース・ドレイン領域を形成する際のイオン注入において不純物がゲート電極を突き抜けてその下方のチャネル領域まで侵入するのを防止するためやその他の理由のために、一般的に、65nm世代のトランジスタであれば、80nm以下に設定するのが困難である。   Now, it is necessary to form the source / drain region of the MIS transistor as shallow as possible for miniaturization of the semiconductor device. Generally, in the case of a 65-nm transistor, the thickness (depth) of the source / drain region is It is difficult to make it larger than 30 nm. On the other hand, the thickness of the gate electrode of the MIS transistor is used to prevent impurities from penetrating through the gate electrode and entering the channel region below it during ion implantation when forming the source / drain regions, and other reasons. Therefore, in general, it is difficult to set the transistor to 80 nm or less for a 65 nm generation transistor.

このように、ソース・ドレイン領域の厚みは、ゲート電極の厚みに比べて非常に小さいため、ゲート電極とソース・ドレイン領域とを同時にシリサイド化することは困難である。つまり、ゲート電極の厚み合わせて両方を同時にシリサイド化すると、ソース・ドレイン領域のシリサイド層が厚くなりすぎてリーク電流が増加し、逆に、ソース・ドレイン領域の深さに合わせて両方を同時にシリサイド化すると、ゲート電極の全領域をシリサイド化できなくなる。   As described above, since the thickness of the source / drain region is much smaller than the thickness of the gate electrode, it is difficult to simultaneously silicide the gate electrode and the source / drain region. In other words, if both gates are simultaneously silicided to match the thickness of the gate electrode, the silicide layer in the source / drain region becomes too thick and leakage current increases, and conversely, both are silicided simultaneously according to the depth of the source / drain region. As a result, the entire region of the gate electrode cannot be silicided.

そこで、従来では、ソース・ドレイン領域のシリサイド化を実行した後に、ゲート電極の全領域をシリサイド化している。しかしながら、この方法では、ゲート電極のシリサイド化の際に行われる熱処理によって、ソース・ドレイン領域中のシリサイドが凝集し、当該ソース・ドレイン領域の電気抵抗が上昇したり、当該電気抵抗のばらつきが大きくなったりすることがある。   Therefore, conventionally, after the silicidation of the source / drain regions is performed, the entire region of the gate electrode is silicided. However, in this method, the heat treatment performed when the gate electrode is silicided causes the silicide in the source / drain regions to agglomerate, increasing the electrical resistance of the source / drain regions, or causing a large variation in the electrical resistance. Sometimes it becomes.

また上述のように、N型MISトランジスタとP型MISトランジスタとでゲート電極でのシリサイドの金属組成比が異なった半導体装置を製造する際には、従来では、P型MISトランジスタのゲート電極をエッチングしてその膜厚を小さくしている。ゲート電極中にはエッチングストッパとなる構造が存在していないため、P型MISトランジスタのゲート電極に対するエッチング量をウェハ面内あるいはロット間で一定に保つことは困難である。そのため、フルシリサイド化前のP型MISトランジスタのゲート電極の高さは、ウェハ面内あるいはロット間でばらつきやすくなる。これは、シリサイド化する際に金属と反応するシリコンの量のばらつきを招来し、その結果、P型MISトランジスタのゲート電極でのシリサイドの金属組成比が不安定となる。   As described above, when manufacturing a semiconductor device in which the metal composition ratio of silicide at the gate electrode is different between the N-type MIS transistor and the P-type MIS transistor, conventionally, the gate electrode of the P-type MIS transistor is etched. And the film thickness is made small. Since there is no structure serving as an etching stopper in the gate electrode, it is difficult to keep the etching amount for the gate electrode of the P-type MIS transistor constant within the wafer surface or between lots. For this reason, the height of the gate electrode of the P-type MIS transistor before full silicidation tends to vary within the wafer surface or from lot to lot. This causes variations in the amount of silicon that reacts with the metal during silicidation, and as a result, the metal composition ratio of the silicide at the gate electrode of the P-type MIS transistor becomes unstable.

また、シリコン窒化膜を利用してMISトランジスタのチャネル領域に局所的な歪みを発生させる技術においては、チャネル領域での歪み量を大きくして、MISトランジスタのさらなる性能向上が望まれている。   Further, in a technique for generating local strain in the channel region of the MIS transistor using a silicon nitride film, it is desired to further improve the performance of the MIS transistor by increasing the amount of strain in the channel region.

そこで、本発明は上述の点に鑑みて成されたものであり、ゲート電極の全領域がシリサイド化されたMISトランジスタを備える半導体装置の性能を向上させる技術を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a technique for improving the performance of a semiconductor device including a MIS transistor in which the entire region of the gate electrode is silicided.

この発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法では、半導体基板の上面内にMISトランジスタのソース・ドレイン領域が形成されるとともに、半導体基板の上面上にMISトランジスタのゲート絶縁膜及びゲート電極がこの順で積層して形成される。そして、ソース・ドレイン領域上に、シリサイド反応に必要な金属の拡散を抑制する拡散抑制膜が形成される。次に、ゲート電極上及び拡散抑制膜上に、当該拡散抑制膜が拡散を抑制する金属から成る金属膜が形成される。その後、金属膜とゲート電極とを反応させて、ゲート電極の全領域をシリサイド化するとともに、拡散抑制膜を介して金属膜とソース・ドレイン領域とを反応させて、ソース・ドレイン領域をシリサイド化する。   In the method of manufacturing a semiconductor device according to the embodiment of the present invention, the source / drain regions of the MIS transistor are formed in the upper surface of the semiconductor substrate, and the gate insulating film and the gate electrode of the MIS transistor are formed on the upper surface of the semiconductor substrate. It is formed by laminating in this order. Then, on the source / drain regions, a diffusion suppressing film that suppresses diffusion of metal necessary for the silicide reaction is formed. Next, a metal film made of a metal that suppresses diffusion is formed on the gate electrode and the diffusion suppression film. After that, the metal film and the gate electrode are reacted to silicidize the entire region of the gate electrode, and the metal film and the source / drain region are reacted via the diffusion suppression film to silicidize the source / drain region. To do.

また、この発明の他の一実施形態に係る半導体装置の製造方法では、半導体基板の上面内にN型MISトランジスタ及びP型MISトランジスタのソース・ドレイン領域が形成されるととともに、半導体基板の上面上にN型MISトランジスタ及びP型MISトランジスタの各々のゲート絶縁膜及びゲート電極がこの順で積層して形成される。次に、N型MISトランジスタのゲート電極上に、シリサイド反応に必要な金属の拡散を抑制する拡散抑制膜が形成される。そして、拡散抑制膜上及びP型MISトランジスタのゲート電極上に、拡散抑制膜が拡散を抑制する金属から成る金属膜が形成される。その後、拡散抑制膜を介して金属膜とN型MISトランジスタのゲート電極とを反応させるとともに、金属膜とP型MISトランジスタのゲート電極とを反応させて、P型MISトランジスタのゲート電極に形成されるシリサイドの金属組成比が、N型MISトランジスタのゲート電極に形成されるシリサイドの金属組成比よりも大きくなるように、N型MISトランジスタ及びP型MISトランジスタの各々のゲート電極の全領域がシリサイド化される。   In the method of manufacturing a semiconductor device according to another embodiment of the present invention, the source / drain regions of the N-type MIS transistor and the P-type MIS transistor are formed in the upper surface of the semiconductor substrate, and the upper surface of the semiconductor substrate is formed. A gate insulating film and a gate electrode of each of the N-type MIS transistor and the P-type MIS transistor are stacked in this order. Next, a diffusion suppressing film that suppresses the diffusion of the metal necessary for the silicide reaction is formed on the gate electrode of the N-type MIS transistor. A metal film made of a metal that suppresses diffusion is formed on the diffusion suppression film and the gate electrode of the P-type MIS transistor. Thereafter, the metal film and the gate electrode of the N-type MIS transistor are reacted through the diffusion suppression film, and the metal film and the gate electrode of the P-type MIS transistor are reacted to form the gate electrode of the P-type MIS transistor. The entire region of each gate electrode of the N-type MIS transistor and the P-type MIS transistor is silicided so that the metal composition ratio of the silicide is larger than the metal composition ratio of the silicide formed on the gate electrode of the N-type MIS transistor. It becomes.

また、この発明の他の一実施形態に係る半導体装置の製造方法では、半導体基板の上面上にN型MISトランジスタ及びP型MISトランジスタの各々のゲート絶縁膜及びゲート電極がこの順で積層して形成される。そして、N型MISトランジスタのゲート電極がシリサイド化される。次に、N型MISトランジスタのゲート電極上に、シリサイド反応に必要な金属の拡散を阻止する拡散阻止膜が形成される。そして、拡散阻止膜上及びP型MISトランジスタのゲート電極上に、拡散阻止膜が拡散を阻止する金属から成る金属膜が形成される。その後、金属膜とP型MISトランジスタのゲート電極とをシリサイド反応させる。得られた構造では、N型MISトランジスタ及びP型MISトランジスタの各々のゲート電極の全領域がシリサイド化されており、P型MISトランジスタに形成されるシリサイドの金属組成比が、N型MISトランジスタのゲート電極に形成されるシリサイドの金属組成比よりも大きくなっている。   In the method of manufacturing a semiconductor device according to another embodiment of the present invention, the gate insulating film and the gate electrode of each of the N-type MIS transistor and the P-type MIS transistor are stacked in this order on the upper surface of the semiconductor substrate. It is formed. Then, the gate electrode of the N-type MIS transistor is silicided. Next, a diffusion blocking film is formed on the gate electrode of the N-type MIS transistor to block the diffusion of metal necessary for the silicide reaction. Then, a metal film made of a metal that prevents diffusion from being formed on the diffusion blocking film and the gate electrode of the P-type MIS transistor is formed. Thereafter, a silicide reaction is caused between the metal film and the gate electrode of the P-type MIS transistor. In the obtained structure, the entire region of the gate electrode of each of the N-type MIS transistor and the P-type MIS transistor is silicided, and the metal composition ratio of silicide formed in the P-type MIS transistor is equal to that of the N-type MIS transistor. It is larger than the metal composition ratio of silicide formed in the gate electrode.

また、この発明の一実施形態に係る半導体装置では、半導体基板上に、全領域がシリサイド化されたMISトランジスタのゲート電極が形成されている。また半導体基板には、MISトランジスタのソース・ドレイン領域が形成されている。ゲート電極の側面上にはシリコン酸化膜が形成されている。そして、シリコン酸化膜及びソース・ドレイン領域に接触するように、シリコン酸化膜上からソース・ドレイン領域上にかけて一層のシリコン窒化膜が形成されている。   In the semiconductor device according to the embodiment of the present invention, the gate electrode of the MIS transistor whose entire region is silicided is formed on the semiconductor substrate. The source / drain regions of the MIS transistor are formed on the semiconductor substrate. A silicon oxide film is formed on the side surface of the gate electrode. A single silicon nitride film is formed from the silicon oxide film to the source / drain regions so as to be in contact with the silicon oxide film and the source / drain regions.

この発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、ソース・ドレイン領域上には、シリサイド反応に必要な金属の拡散を抑制する拡散抑制膜が形成されているため、比較的浅く形成されるソース・ドレイン領域のシリサイド化と、比較的厚く形成されるゲート電極のフルシリサイド化とを同じ工程で実行することができる。その結果、ゲート電極及びソース・ドレイン領域のシリサイドに不要な熱が加わることを抑制でき、当該シリサイドの特性劣化を抑制することができる。したがって、MISトランジスタの性能が向上する。さらに、シリサイド化のために、金属膜からゲート電極及びソース・ドレイン領域に金属を供給する工程が1回で済むため、本半導体装置の製造方法を簡略化できる。   According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the embodiment of the present invention, since the diffusion suppression film that suppresses the diffusion of the metal necessary for the silicide reaction is formed on the source / drain region, it is formed relatively shallow. The silicidation of the source / drain regions and the full silicidation of the relatively thick gate electrode can be performed in the same process. As a result, it is possible to suppress unnecessary heat from being applied to the silicide in the gate electrode and the source / drain regions, and to suppress deterioration of the characteristics of the silicide. Therefore, the performance of the MIS transistor is improved. Further, since the process of supplying metal from the metal film to the gate electrode and the source / drain region is only required for silicidation, the method for manufacturing the semiconductor device can be simplified.

また、この発明の他の一実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、シリサイド反応に必要な金属の拡散を抑制する拡散抑制膜を使用することによって、P型MISトランジスタのゲート電極をエッチングすることなく、N型MISトランジスタとP型MISトランジスタとで、ゲート電極に形成されるシリサイドの金属組成比を変えることができる。そのため、P型MISトランジスタのゲート電極に対するエッチング量のばらつきに起因する当該ゲート電極でのシリサイドの金属組成比の不安定化を防止することができる。その結果、本半導体装置の性能が向上する。   Further, according to the method of manufacturing a semiconductor device according to another embodiment of the present invention, the gate electrode of the P-type MIS transistor is etched by using the diffusion suppression film that suppresses the diffusion of the metal necessary for the silicide reaction. Without this, the metal composition ratio of the silicide formed on the gate electrode can be changed between the N-type MIS transistor and the P-type MIS transistor. Therefore, it is possible to prevent instability of the metal composition ratio of the silicide at the gate electrode due to the variation in the etching amount with respect to the gate electrode of the P-type MIS transistor. As a result, the performance of the semiconductor device is improved.

また、この発明の他の一実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、シリサイド反応に必要な金属の拡散を阻止する拡散阻止膜を使用することによって、P型MISトランジスタのゲート電極をエッチングすることなく、N型MISトランジスタとP型MISトランジスタとで、ゲート電極に形成されるシリサイドの金属組成比を変えることができる。そのため、P型MISトランジスタのゲート電極に対するエッチング量のばらつきに起因する当該ゲート電極でのシリサイドの金属組成比の不安定化を防止することができる。その結果、本半導体装置の性能が向上する。   Further, according to the method of manufacturing a semiconductor device according to another embodiment of the present invention, the gate electrode of the P-type MIS transistor is etched by using the diffusion blocking film that blocks the diffusion of the metal necessary for the silicide reaction. Without this, the metal composition ratio of the silicide formed on the gate electrode can be changed between the N-type MIS transistor and the P-type MIS transistor. Therefore, it is possible to prevent instability of the metal composition ratio of the silicide at the gate electrode due to the variation in the etching amount with respect to the gate electrode of the P-type MIS transistor. As a result, the performance of the semiconductor device is improved.

また、この発明の一実施形態に係る半導体装置によれば、一層のシリコン窒化膜が、シリコン酸化膜及びソース・ドレイン領域に接触するように当該シリコン酸化膜上から当該ソース・ドレイン領域上にかけて形成されているため、ソース・ドレイン領域に接触するシリコン窒化膜を、MISトランジスタのチャネル領域に近づけて配置することができる。そのため、シリコン窒化膜に起因する、MISトランジスタのチャネル領域に形成される歪みの量を大きくすることができる。よって、MISトランジスタの性能を向上することができる。   In addition, according to the semiconductor device of one embodiment of the present invention, a single silicon nitride film is formed from the silicon oxide film to the source / drain regions so as to be in contact with the silicon oxide film and the source / drain regions. Therefore, the silicon nitride film in contact with the source / drain regions can be disposed close to the channel region of the MIS transistor. Therefore, the amount of strain formed in the channel region of the MIS transistor due to the silicon nitride film can be increased. Therefore, the performance of the MIS transistor can be improved.

実施の形態1.
図1〜8は本発明の実施の形態1に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。本実施の形態1では、FUSIゲート電極を有するMISトランジスタを備える半導体装置の製造方法について説明する。
Embodiment 1 FIG.
1 to 8 are cross-sectional views showing the method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention in the order of steps. In the first embodiment, a method for manufacturing a semiconductor device including a MIS transistor having a FUSI gate electrode will be described.

まず、シリコン基板である半導体基板501上にシリコン酸化膜を形成し、当該シリコン酸化膜上に、ポリシリコン膜を例えば厚さ100nm程度で形成する。そして、ポリシリコン膜上にシリコン窒化膜を例えば厚さ40nm程度で形成する。次に、シリコン窒化膜上に所定の開口パターンを有するフォトレジストを形成して、当該フォトレジストをマスクに用いて、シリコン窒化膜、ポリシリコン膜及びシリコン酸化膜を順次エッチングして部分的に除去する。これにより、図1に示されるように、シリコン酸化膜から成るゲート絶縁膜502、ポリシリコン膜から成るゲート電極503及びシリコン窒化膜から成るハードマスク膜504がこの順で積層されて半導体基板501上に形成される。   First, a silicon oxide film is formed on a semiconductor substrate 501 that is a silicon substrate, and a polysilicon film is formed with a thickness of, for example, about 100 nm on the silicon oxide film. Then, a silicon nitride film is formed on the polysilicon film with a thickness of about 40 nm, for example. Next, a photoresist having a predetermined opening pattern is formed on the silicon nitride film, and the silicon nitride film, the polysilicon film, and the silicon oxide film are sequentially etched and partially removed using the photoresist as a mask. To do. Thereby, as shown in FIG. 1, a gate insulating film 502 made of a silicon oxide film, a gate electrode 503 made of a polysilicon film, and a hard mask film 504 made of a silicon nitride film are laminated in this order on the semiconductor substrate 501. Formed.

次に、ゲート絶縁膜502、ゲート電極503及びハードマスク膜504をマスクに用いて、例えばイオン注入法で、MISトランジスタの導電型の応じた導電型の不純物を半導体基板501に導入する。これにより、図1に示されるように、MISトランジスタのソース・ドレイン領域の一部となるエクステンション領域506aが形成される。半導体基板501の上面内には、2つのエクステンション領域506aが互い離れて形成される。ゲート絶縁膜502、ゲート電極503及びハードマスク膜504は、2つのエクステンション領域506aの間の半導体基板501上に積層されている。   Next, using the gate insulating film 502, the gate electrode 503, and the hard mask film 504 as a mask, a conductivity type impurity corresponding to the conductivity type of the MIS transistor is introduced into the semiconductor substrate 501 by an ion implantation method, for example. As a result, as shown in FIG. 1, an extension region 506a to be a part of the source / drain region of the MIS transistor is formed. Within the upper surface of the semiconductor substrate 501, two extension regions 506a are formed apart from each other. The gate insulating film 502, the gate electrode 503, and the hard mask film 504 are stacked on the semiconductor substrate 501 between the two extension regions 506a.

次に、ゲート絶縁膜502、ゲート電極503及びハードマスク膜504を覆って半導体基板501上に全面にシリコン窒化膜を形成する。そして、当該シリコン窒化膜に対して、半導体基板501の厚さ方向にエッチングレートが高い異方性ドライエッチング法を用いてエッチングを行う。これにより、図1に示されるように、エクステンション領域506aの端部を覆うようにゲート絶縁膜502、ゲート電極503及びハードマスク膜504の側面上に、シリコン窒化膜から成るサイドウォール505が形成される。   Next, a silicon nitride film is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 501 so as to cover the gate insulating film 502, the gate electrode 503, and the hard mask film 504. Then, the silicon nitride film is etched using an anisotropic dry etching method having a high etching rate in the thickness direction of the semiconductor substrate 501. As a result, as shown in FIG. 1, sidewalls 505 made of a silicon nitride film are formed on the side surfaces of the gate insulating film 502, the gate electrode 503, and the hard mask film 504 so as to cover the ends of the extension regions 506a. The

次に、ゲート絶縁膜502、ゲート電極503、ハードマスク膜504及びサイドウォール505をマスクに用いて、例えばイオン注入法で、MISトランジスタの導電型の応じた導電型の不純物を半導体基板501に導入する。これにより、半導体基板501には、エクステンション領域506aよりも不純物濃度が高く、かつエクステンション領域506aよりも深い不純物領域506bが、エクステンション領域506aに接続して形成される。これにより、図2に示されるように、エクステンション領域506a及び不純物領域506bから成るソース・ドレイン領域506が形成される。その後、ソース・ドレイン領域506中の不純物の活性化を行うアニール処理を実行する。   Next, using the gate insulating film 502, the gate electrode 503, the hard mask film 504, and the side wall 505 as a mask, a conductivity type impurity corresponding to the conductivity type of the MIS transistor is introduced into the semiconductor substrate 501 by an ion implantation method, for example. To do. Thus, an impurity region 506b having a higher impurity concentration than the extension region 506a and deeper than the extension region 506a is formed in the semiconductor substrate 501 so as to be connected to the extension region 506a. As a result, as shown in FIG. 2, source / drain regions 506 including extension regions 506a and impurity regions 506b are formed. Thereafter, an annealing process for activating the impurities in the source / drain regions 506 is performed.

次に図2に示されるように、シリサイド反応に必要な金属、例えばニッケル(Ni)の拡散を抑制する拡散抑制膜511を厚さ1nm〜15nm程度(例えば4nm)で全面に形成する。例えば、拡散抑制膜511は、CVD(Chemical Vapor Deposition)法などの堆積法を使用して形成される。これにより、ソース・ドレイン領域506上には拡散抑制膜511が形成される。拡散抑制膜511は例えばシリコン窒化膜から成る。   Next, as shown in FIG. 2, a diffusion suppression film 511 that suppresses diffusion of a metal necessary for the silicidation reaction, for example, nickel (Ni), is formed on the entire surface with a thickness of about 1 nm to 15 nm (for example, 4 nm). For example, the diffusion suppression film 511 is formed using a deposition method such as a CVD (Chemical Vapor Deposition) method. As a result, a diffusion suppression film 511 is formed on the source / drain region 506. The diffusion suppression film 511 is made of, for example, a silicon nitride film.

次に図3に示されるように、拡散抑制膜511上に、例えばシリコン酸化膜から成る絶縁膜521を厚さ500nm程度で形成する。そして、ハードマスク膜504をストッパ膜とするCMP(Chemical Mechanical Polishing)法で、絶縁膜521をその上面から研磨する。これにより、図4に示されるように、ハードマスク膜504が露出する。なお、拡散抑制膜511は、ハードマスク膜504と同様にシリコン窒化膜で構成されているが、その膜厚が小さいため、CMP法でのストッパ膜としては使用できず、ハードマスク膜504上の拡散抑制膜511は絶縁膜521と一緒に研磨される。   Next, as shown in FIG. 3, an insulating film 521 made of, for example, a silicon oxide film is formed on the diffusion suppressing film 511 with a thickness of about 500 nm. Then, the insulating film 521 is polished from the upper surface by a CMP (Chemical Mechanical Polishing) method using the hard mask film 504 as a stopper film. As a result, the hard mask film 504 is exposed as shown in FIG. The diffusion suppression film 511 is formed of a silicon nitride film as in the case of the hard mask film 504. However, since the film thickness is small, the diffusion suppression film 511 cannot be used as a stopper film in the CMP method, and is on the hard mask film 504. The diffusion suppressing film 511 is polished together with the insulating film 521.

次に、露出したハードマスク膜504を例えばドライエッチング法で除去して、ゲート電極503を露出させる。そして、残りの絶縁膜512をフッ酸を使用したウェットエッチングにて除去する。   Next, the exposed hard mask film 504 is removed by, for example, dry etching to expose the gate electrode 503. Then, the remaining insulating film 512 is removed by wet etching using hydrofluoric acid.

次に図5に示されるように、拡散抑制膜511が拡散を抑制する金属から成る金属膜531を厚さ200nm程度で全面に形成する。これにより、ゲート電極503及び拡散抑制膜511上には金属膜531が形成される。金属膜531は例えばニッケルから成る。   Next, as shown in FIG. 5, a metal film 531 made of a metal that suppresses diffusion by the diffusion suppression film 511 is formed on the entire surface with a thickness of about 200 nm. As a result, a metal film 531 is formed on the gate electrode 503 and the diffusion suppression film 511. The metal film 531 is made of nickel, for example.

次に、得られた構造に対して、280℃〜400℃程度(例えば300℃)で数分間、熱処理を行う。これにより、金属膜531と、それに接触するゲート電極503とがシリサイド反応して、図6に示されるように、ゲート電極503の中央部から上端部にかけて、Ni2Siから成るシリサイド層513が形成される。同時に、拡散抑制膜511を介して金属膜531とソース・ドレイン領域506とがシリサイド反応して、図6に示されるように、ソース・ドレイン領域506の上端部には、Ni2Siから成るシリサイド層516が形成される。ソース・ドレイン領506上には、拡散抑制膜511が厚さ4nm弱(絶縁膜521を除去する際に、フッ酸にさらされているため、堆積直後よりも若干薄くなっている)で存在しており、金属膜531を構成するニッケルのソース・ドレイン領域506への拡散は拡散抑制膜511によって抑制されるため、ソース・ドレイン領域506のシリサイド層516は、ゲート電極503のシリサイド層513よりも薄く形成される。したがって、本実施の形態1のように、比較的厚みの大きいゲート電極503と、比較的厚みの小さいソース・ドレイン領域506とを同時にシリサイド化できる。その後、シリコンとは未反応の金属膜531を、例えば燐酸と硝酸との混合液を使用したウェットエッチングにて除去する。このときの燐酸により、シリコン窒化膜から成る拡散抑制膜511は除去される。 Next, the obtained structure is heat-treated at about 280 ° C. to 400 ° C. (for example, 300 ° C.) for several minutes. As a result, a silicide reaction occurs between the metal film 531 and the gate electrode 503 in contact therewith, and a silicide layer 513 made of Ni 2 Si is formed from the center to the upper end of the gate electrode 503 as shown in FIG. Is done. At the same time, the metal film 531 and the source / drain region 506 undergo a silicide reaction via the diffusion suppressing film 511, and a silicide made of Ni 2 Si is formed at the upper end of the source / drain region 506 as shown in FIG. Layer 516 is formed. On the source / drain region 506, the diffusion suppression film 511 is present with a thickness of slightly less than 4 nm (because it is exposed to hydrofluoric acid when removing the insulating film 521, it is slightly thinner than immediately after deposition). Since the diffusion of nickel constituting the metal film 531 into the source / drain region 506 is suppressed by the diffusion suppressing film 511, the silicide layer 516 in the source / drain region 506 is more than the silicide layer 513 in the gate electrode 503. Thinly formed. Therefore, as in the first embodiment, the relatively thick gate electrode 503 and the relatively thin source / drain regions 506 can be silicided simultaneously. Thereafter, the metal film 531 that has not reacted with silicon is removed by wet etching using, for example, a mixed liquid of phosphoric acid and nitric acid. At this time, the diffusion suppressing film 511 made of the silicon nitride film is removed by phosphoric acid.

次に、得られた構造に対して、先のシリサイド化の際の熱処理温度よりも高い400℃以上の温度で数十秒間熱処理を行う。例えば500℃で熱処理を行う。これにより、ゲート電極503内及びソース・ドレイン領域506内ではそれぞれニッケルが拡散してシリサイド反応が生じ、図7に示されるように、ゲート電極503の全領域がNiSiで形成されるようになり、ソース・ドレイン領域506にはNiSiから成るシリサイド層526が形成される。シリサイド層526の厚みは例えば35nm以下である。   Next, the obtained structure is subjected to heat treatment for several tens of seconds at a temperature of 400 ° C. or higher, which is higher than the heat treatment temperature in the previous silicidation. For example, heat treatment is performed at 500 ° C. As a result, nickel diffuses in the gate electrode 503 and the source / drain region 506 to cause a silicide reaction, and the entire region of the gate electrode 503 is formed of NiSi as shown in FIG. A silicide layer 526 made of NiSi is formed in the source / drain region 506. The thickness of the silicide layer 526 is, for example, 35 nm or less.

次に図8に示されるように、例えばシリコン窒化膜から成る第1層間絶縁膜561及び例えばシリコン酸化膜から成る第2層間絶縁膜562を順次全面に形成する。そして、第1層間絶縁膜561をエッチングストッパとして、第2層間絶縁膜562をその上面から部分的にエッチングし、それよって露出した第1層間絶縁膜561を除去する。これにより、第1及び第2層間絶縁膜561,562には、ソース・ドレイン領域506のシリサイド層526及びゲート電極503にそれぞれ達する複数のコンタクトホール563が形成される。その後、複数のコンタクトホール563をそれぞれ充填する複数のコンタクトプラグ564を形成する。   Next, as shown in FIG. 8, a first interlayer insulating film 561 made of, for example, a silicon nitride film and a second interlayer insulating film 562 made of, for example, a silicon oxide film are sequentially formed on the entire surface. Then, using the first interlayer insulating film 561 as an etching stopper, the second interlayer insulating film 562 is partially etched from its upper surface, thereby removing the exposed first interlayer insulating film 561. As a result, a plurality of contact holes 563 reaching the silicide layer 526 and the gate electrode 503 in the source / drain region 506 are formed in the first and second interlayer insulating films 561 and 562. Thereafter, a plurality of contact plugs 564 filling the plurality of contact holes 563 are formed.

以上のように、本実施の形態1に係る半導体装置の製造方法では、ソース・ドレイン領域506上には、シリサイド反応に必要な金属の拡散を抑制する拡散抑制膜511が形成されているため、比較的浅く形成されるソース・ドレイン領域506のシリサイド化と、比較的厚く形成されるゲート電極503のフルシリサイド化とを同じ工程で実行することができる。その結果、ゲート電極503及びソース・ドレイン領域506のシリサイドに不要な熱が加わることを抑制でき、当該シリサイドの特性劣化を抑制することができる。そのため、MISトランジスタの性能が向上する。また、シリサイド化のために、金属膜531からゲート電極503及びソース・ドレイン領域506に金属を供給する工程が1回で済むため、本半導体装置の製造方法を簡略化できる。   As described above, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment, the diffusion suppression film 511 that suppresses the diffusion of metal necessary for the silicide reaction is formed on the source / drain region 506. The silicidation of the source / drain region 506 formed relatively shallow and the full silicidation of the gate electrode 503 formed relatively thick can be performed in the same process. As a result, it is possible to suppress unnecessary heat from being applied to the silicide of the gate electrode 503 and the source / drain region 506, and to suppress deterioration of the characteristics of the silicide. Therefore, the performance of the MIS transistor is improved. In addition, since the process of supplying metal from the metal film 531 to the gate electrode 503 and the source / drain region 506 is performed only once for silicidation, the manufacturing method of the semiconductor device can be simplified.

また本実施の形態1では、堆積法を用いてシリコン窒化膜から成る拡散抑制膜511が半導体基板501上に形成されるため、半導体基板501を熱窒化してシリコン窒化膜から成る拡散抑制膜511を形成する場合と比較して、拡散抑制膜511を形成する際の処理温度を低温にすることができる。よって、高温の処理温度の影響で、既に形成されているソース・ドレイン領域506の特性が劣化することを抑制できる。   In the first embodiment, since the diffusion suppression film 511 made of a silicon nitride film is formed on the semiconductor substrate 501 by using a deposition method, the semiconductor substrate 501 is thermally nitrided to form a diffusion suppression film 511 made of a silicon nitride film. As compared with the case of forming the film, the processing temperature when forming the diffusion suppressing film 511 can be lowered. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the characteristics of the already formed source / drain region 506 due to the influence of the high processing temperature.

なお、本実施の形態1では、金属膜531をニッケルで構成したが、コバルト、チタン、モリブデン、タングステン、パラジウム、白金など、他の金属で構成しても良い。   In the first embodiment, the metal film 531 is made of nickel, but may be made of other metals such as cobalt, titanium, molybdenum, tungsten, palladium, and platinum.

また、本実施の形態1では、拡散抑制膜511をシリコン窒化膜で構成していたが、シリサイド反応に必要な金属の拡散を抑制する膜であれば他の膜で構成しても良い。つまり、拡散抑制膜511は、ソース・ドレイン領域506上に直接金属膜531を形成した場合と比較して、ソース・ドレイン領域506に対する金属膜531からの金属の供給量が少なくなるような膜であれば良い。   In the first embodiment, the diffusion suppressing film 511 is composed of a silicon nitride film. However, it may be composed of another film as long as it is a film that suppresses the diffusion of metal necessary for the silicide reaction. That is, the diffusion suppression film 511 is a film in which the amount of metal supplied from the metal film 531 to the source / drain region 506 is smaller than when the metal film 531 is formed directly on the source / drain region 506. I need it.

また本実施の形態1では、比較的低温での熱処理と、比較的高温での熱処理とを合計2回行うことによって、ゲート電極503及びソース・ドレイン領域506にNiSiを形成しているが、1回の熱処理によって、ゲート電極503及びソース・ドレイン領域506にNiSiを形成しても良い。つまり、図5のように、金属膜531をゲート電極503上及び拡散抑制膜511上に形成した後に、400℃以上の高温で熱処理を行うことによって、ゲート電極503の全領域とソース・ドレイン領域506とにNiSiを形成しても良い。この場合には、シリサイド化のための熱処理工程が1回で済むため、本半導体装置の製造方法が簡略化される。ただし、シリコン窒化膜から成る拡散抑制膜511での、シリサイド反応に必要な金属に対する拡散抑制効果は、低温での熱処理の方が制御しやすいため、本実施の形態のように、拡散抑制膜511を介して金属膜531とソース・ドレイン領域506とを比較的低温で反応させる場合の方が、ソース・ドレイン領域506に形成されるシリサイドの厚みを容易に調整することができる。   In the first embodiment, NiSi is formed in the gate electrode 503 and the source / drain regions 506 by performing heat treatment at a relatively low temperature and heat treatment at a relatively high temperature twice. NiSi may be formed in the gate electrode 503 and the source / drain regions 506 by multiple heat treatments. That is, as shown in FIG. 5, after the metal film 531 is formed on the gate electrode 503 and the diffusion suppression film 511, heat treatment is performed at a high temperature of 400 ° C. or higher, so that the entire region of the gate electrode 503 and the source / drain regions are formed. NiSi may be formed at 506. In this case, since the heat treatment process for silicidation is only required once, the method for manufacturing the semiconductor device is simplified. However, the diffusion suppression effect on the metal necessary for the silicide reaction in the diffusion suppression film 511 made of a silicon nitride film is easier to control by the heat treatment at a low temperature. Therefore, as in the present embodiment, the diffusion suppression film 511 When the metal film 531 and the source / drain region 506 are reacted at a relatively low temperature via the gate, the thickness of the silicide formed in the source / drain region 506 can be easily adjusted.

また本実施の形態1では、絶縁膜521を除去する際にフッ酸が使用され、このときサイドウォール505もフッ酸にさらされることになる。したがって、サイドウォール505は、本実施の形態1のように、フッ酸に対して選択性のあるシリコン窒化膜で形成する方が好ましい。しかしながら、シリコン基板から成る半導体基板501に直接シリコン窒化膜を形成すると、半導体基板501の表面に界面準位が形成され、MISトランジスタの性能や信頼性が低下することがある。そこで、シリコン窒化膜から成るサイドウォール505を外側のサイドウォール505として、図9に示されるように、サイドウォール505と半導体基板501との間、及びサイドウォール505とゲート電極503との間に、シリコン酸化膜から成るサイドウォール571を形成する。このサイドウォール571は堆積法ではなく熱酸化で形成される。具体的には、ゲート絶縁膜502、ゲート電極503及びハードマスク膜504を形成した直後に、露出しているゲート電極503の側面と、露出している半導体基板501の上面とを熱酸化して、厚さ1〜10nm程度のシリコン酸化膜を形成する。その後、全面にシリコン窒化膜を形成する。そして、シリコン窒化膜及びシリコン酸化膜を異方性エッチングすることによって、シリコン窒化膜から成るサイドウォール505と、シリコン酸化膜から成るサイドウォール571とが形成される。熱酸化で形成されたシリコン酸化膜は、CVD法等の堆積法で形成されたシリコン酸化膜よりも、フッ酸に対する選択性が向上することから、堆積法で形成される絶縁膜521をフッ酸で除去する際に、サイドウォール571が完全に除去されることを防止でき、シリコン窒化膜から成るサイドウォール505が直接半導体基板501に接触することを防止できる。   In Embodiment Mode 1, hydrofluoric acid is used when the insulating film 521 is removed. At this time, the sidewall 505 is also exposed to the hydrofluoric acid. Therefore, the sidewall 505 is preferably formed of a silicon nitride film that is selective with respect to hydrofluoric acid as in the first embodiment. However, when a silicon nitride film is directly formed on a semiconductor substrate 501 made of a silicon substrate, an interface state is formed on the surface of the semiconductor substrate 501 and the performance and reliability of the MIS transistor may be lowered. Therefore, the side wall 505 made of a silicon nitride film is used as the outer side wall 505, and as shown in FIG. 9, between the side wall 505 and the semiconductor substrate 501, and between the side wall 505 and the gate electrode 503, A sidewall 571 made of a silicon oxide film is formed. The sidewall 571 is formed by thermal oxidation instead of deposition. Specifically, immediately after the gate insulating film 502, the gate electrode 503, and the hard mask film 504 are formed, the exposed side surface of the gate electrode 503 and the exposed upper surface of the semiconductor substrate 501 are thermally oxidized. Then, a silicon oxide film having a thickness of about 1 to 10 nm is formed. Thereafter, a silicon nitride film is formed on the entire surface. Then, by performing anisotropic etching on the silicon nitride film and the silicon oxide film, a side wall 505 made of a silicon nitride film and a side wall 571 made of a silicon oxide film are formed. Since a silicon oxide film formed by thermal oxidation has higher selectivity to hydrofluoric acid than a silicon oxide film formed by a deposition method such as a CVD method, the insulating film 521 formed by the deposition method is used as the hydrofluoric acid. When removing by (1), the sidewall 571 can be prevented from being completely removed, and the sidewall 505 made of a silicon nitride film can be prevented from coming into direct contact with the semiconductor substrate 501.

実施の形態2.
図10は本発明の実施の形態2に係る半導体装置の構造を示す断面図である。本実施の形態2に係る半導体装置は、N型MISトランジスタ10n及びP型MISトランジスタ20pを備えており、P型MISトランジスタ10nのゲート電極12nでのシリサイドの金属組成比が、N型MISトランジスタ20pのゲート電極22pでのそれよりも大きく設定されている。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 10 is a sectional view showing the structure of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. The semiconductor device according to the second embodiment includes an N-type MIS transistor 10n and a P-type MIS transistor 20p, and the metal composition ratio of silicide at the gate electrode 12n of the P-type MIS transistor 10n is N-type MIS transistor 20p. It is set to be larger than that at the gate electrode 22p.

図10に示されるように、シリコン基板である半導体基板1上には素子分離構造2が形成されている。素子分離構造2は例えばシリコン酸化膜であって、半導体基板1に、N型MISトランジスタ10nが形成される活性領域と、P型MISトランジスタ20pが形成される活性領域とを区画している。N型MISトランジスタ10n及びP型MISトランジスタ20pはそれぞれ例えばMOSトランジスタである。   As shown in FIG. 10, an element isolation structure 2 is formed on a semiconductor substrate 1 which is a silicon substrate. The element isolation structure 2 is, for example, a silicon oxide film, and partitions on the semiconductor substrate 1 an active region where the N-type MIS transistor 10n is formed and an active region where the P-type MIS transistor 20p is formed. Each of the N-type MIS transistor 10n and the P-type MIS transistor 20p is, for example, a MOS transistor.

半導体基板1の上面内には、N型MISトランジスタ10nの2つのソース・ドレイン領域14nが互いに離れて形成されている。各ソース・ドレイン領域14nには、例えばNiSiから成るシリサイド層15nが形成されている。また、半導体基板1の上面内には、P型MISトランジスタ20pの2つのソース・ドレイン領域24pが互いに離れて形成されている。各ソース・ドレイン領域24pには、例えばNiSiから成るシリサイド層25pが形成されている。   In the upper surface of the semiconductor substrate 1, two source / drain regions 14n of the N-type MIS transistor 10n are formed apart from each other. In each source / drain region 14n, a silicide layer 15n made of, for example, NiSi is formed. Further, in the upper surface of the semiconductor substrate 1, two source / drain regions 24p of the P-type MIS transistor 20p are formed apart from each other. In each source / drain region 24p, a silicide layer 25p made of, for example, NiSi is formed.

2つのソース・ドレイン領域14nの間の半導体基板1上には、N型MISトランジスタ10nのゲート絶縁膜11n及びゲート電極12nがこの順で積層して形成されている。2つのソース・ドレイン領域24pの間の半導体基板1上には、P型MISトランジスタ20pのゲート絶縁膜21p及びゲート電極22pがこの順で積層して形成されている。ゲート電極12n,22pはともにFUSIゲート電極であり、ゲート電極22pはゲート電極12nよりも厚く形成されている。例えば、ゲート電極12nはNiSiから成り、ゲート電極22pはNi3SiあるいはNi31Si12から成る。ゲート絶縁膜11n,21pのそれぞれは、例えばシリコン酸化膜から成る。 On the semiconductor substrate 1 between the two source / drain regions 14n, the gate insulating film 11n and the gate electrode 12n of the N-type MIS transistor 10n are formed in this order. On the semiconductor substrate 1 between the two source / drain regions 24p, the gate insulating film 21p and the gate electrode 22p of the P-type MIS transistor 20p are stacked in this order. The gate electrodes 12n and 22p are both FUSI gate electrodes, and the gate electrode 22p is formed thicker than the gate electrode 12n. For example, the gate electrode 12n is made of NiSi, and the gate electrode 22p is made of Ni 3 Si or Ni 31 Si 12 . Each of the gate insulating films 11n and 21p is made of, for example, a silicon oxide film.

ゲート絶縁膜11n及びゲート電極12nの側面上には、ソース・ドレイン領域14nの端部を覆うようにサイドウォール13nが形成されている。ゲート絶縁膜21p及びゲート電極22pの側面上には、ソース・ドレイン領域24pの端部を覆うようにサイドウォール23pが形成されている。サイドウォール13n,23pのそれぞれは例えばシリコン酸化膜から成る。   Sidewalls 13n are formed on the side surfaces of the gate insulating film 11n and the gate electrode 12n so as to cover the end portions of the source / drain regions 14n. Sidewalls 23p are formed on the side surfaces of the gate insulating film 21p and the gate electrode 22p so as to cover the end portions of the source / drain regions 24p. Each of the sidewalls 13n and 23p is made of, for example, a silicon oxide film.

半導体基板1上には、サイドウォール13n,23pの上面とゲート電極12n,22pの上面とを露出するように、サイドウォール13n,23p及びシリサイド層15n,25pと接触して、一層のシリコン窒化膜30が形成されている。シリコン窒化膜30上と、サイドウォール13n,23p及びゲート電極12n,22pにおけるシリコン窒化膜30から露出している部分の上には、層間絶縁膜40が形成されている。層間絶縁膜40内には、ゲート電極12n,22pの上面にそれぞれ接触する複数のコンタクトプラグ50が形成されている。また、層間絶縁膜40及びシリコン窒化膜30内には、2つのソース・ドレイン領域14nの一方におけるシリサイド層15nと、2つのソース・ドレイン領域24pの一方におけるシリサイド層25pとにそれぞれ接触する複数のコンタクトプラグ50が形成されている。例えば、層間絶縁膜40はシリコン酸化膜から成り、コンタクトプラグ50は金属から成る。   On the semiconductor substrate 1, a silicon nitride film is formed in contact with the sidewalls 13n and 23p and the silicide layers 15n and 25p so as to expose the upper surfaces of the sidewalls 13n and 23p and the upper surfaces of the gate electrodes 12n and 22p. 30 is formed. An interlayer insulating film 40 is formed on the silicon nitride film 30 and on the exposed portions of the sidewalls 13n and 23p and the gate electrodes 12n and 22p from the silicon nitride film 30. In the interlayer insulating film 40, a plurality of contact plugs 50 are formed in contact with the upper surfaces of the gate electrodes 12n and 22p, respectively. Further, in the interlayer insulating film 40 and the silicon nitride film 30, a plurality of contacts respectively contacting the silicide layer 15 n in one of the two source / drain regions 14 n and the silicide layer 25 p in one of the two source / drain regions 24 p. A contact plug 50 is formed. For example, the interlayer insulating film 40 is made of a silicon oxide film, and the contact plug 50 is made of a metal.

本実施の形態2に係る半導体装置では、シリコン窒化膜30に引張応力を発生させると、半導体基板1におけるゲート電極12nの下方部分に形成されるN型MISトランジスタ10nのチャネル領域にも引張応力が発生する。その結果、N型MISトランジスタ10nの電流駆動能力が向上し、その性能が向上する。これに対して、シリコン窒化膜30に圧縮応力を発生させると、半導体基板1におけるゲート電極22pの下方部分に形成されるP型MISトランジスタ20pのチャネル領域にも圧縮応力が発生する。その結果、P型MISトランジスタ20pの電流駆動能力が向上し、その性能が向上する。   In the semiconductor device according to the second embodiment, when tensile stress is generated in the silicon nitride film 30, tensile stress is also applied to the channel region of the N-type MIS transistor 10n formed in the lower portion of the gate electrode 12n in the semiconductor substrate 1. appear. As a result, the current drive capability of the N-type MIS transistor 10n is improved, and the performance is improved. On the other hand, when compressive stress is generated in the silicon nitride film 30, compressive stress is also generated in the channel region of the P-type MIS transistor 20p formed in the lower portion of the semiconductor substrate 1 below the gate electrode 22p. As a result, the current driving capability of the P-type MIS transistor 20p is improved, and the performance is improved.

なお、ゲート電極がフルシリサイド化されていない通常のMISトランジスタでは、ゲート電極を覆うシリコン窒化膜には欠損部分が生じないが、本実施の形態2に係る半導体装置では、ゲート電極12n,22pを完全に覆うはずのシリコン窒化膜30がゲート電極12n,22pの上面上で欠如している。これは、後述の説明から明らかになるように、ゲート電極12n,22pをフルシリサイド化するためには避けられない構造である。ただし、ゲート電極12n,22pの上面上におけるシリコン窒化膜30の欠如によってN型MISトランジスタ10n及びP型MISトランジスタ20pのチャネル領域での歪み量が減ることはないことが、シミュレーションなどで確認されている。   In a normal MIS transistor in which the gate electrode is not fully silicided, the silicon nitride film covering the gate electrode does not have a defective portion. However, in the semiconductor device according to the second embodiment, the gate electrodes 12n and 22p are not formed. The silicon nitride film 30 that should be completely covered is absent on the upper surfaces of the gate electrodes 12n and 22p. This is an inevitable structure for fully siliciding the gate electrodes 12n and 22p, as will be apparent from the following description. However, it has been confirmed by simulation and the like that the amount of distortion in the channel regions of the N-type MIS transistor 10n and the P-type MIS transistor 20p is not reduced by the lack of the silicon nitride film 30 on the upper surfaces of the gate electrodes 12n and 22p. Yes.

本実施の形態2では、一層のシリコン窒化膜30が、サイドウォール13n及びソース・ドレイン領域14nに接触するようにサイドウォール13n上からソース・ドレイン領域14n上にかけて形成されているため、ソース・ドレイン領域14nに接触するシリコン窒化膜30のうち、ゲート電極12nの側面上にサイドウォール13nを介して設けられた部分を、ゲート電極12n下方のチャネル領域に近づけて配置することができる。   In the second embodiment, the single layer of silicon nitride film 30 is formed from the sidewall 13n to the source / drain region 14n so as to be in contact with the sidewall 13n and the source / drain region 14n. Of the silicon nitride film 30 in contact with the region 14n, a portion provided on the side surface of the gate electrode 12n via the sidewall 13n can be disposed close to the channel region below the gate electrode 12n.

これに対して、上述の図9に示される構造のように、サイドウォール13n上にシリコン窒化膜から成る第2サイドウォールが形成されて、当該第2サイドウォールとソース・ドレイン領域14nに接触するように、当該第2サイドウォール上からソース・ドレイン領域14n上にかけてシリコン窒化膜30が形成されている場合には、本実施の形態2に係る半導体装置と比較して、ゲート電極12nとシリコン窒化膜30の間に存在する膜の厚みが大きくなるため、シリコン窒化膜30のうちゲート電極12nの側面上の部分と、N型MISトランジスタ10nのチャネル領域との距離が大きくなる。その結果、N型MISトランジスタ10nのチャネル領域に発生する歪み量が低減する。   On the other hand, as in the structure shown in FIG. 9 described above, a second sidewall made of a silicon nitride film is formed on the sidewall 13n, and is in contact with the second sidewall and the source / drain region 14n. Thus, when the silicon nitride film 30 is formed from the second sidewall to the source / drain region 14n, the gate electrode 12n and the silicon nitride are compared with the semiconductor device according to the second embodiment. Since the thickness of the film existing between the films 30 increases, the distance between the portion of the silicon nitride film 30 on the side surface of the gate electrode 12n and the channel region of the N-type MIS transistor 10n increases. As a result, the amount of distortion generated in the channel region of the N-type MIS transistor 10n is reduced.

本実施の形態2では、シリコン窒化膜30のうち、ゲート電極12nの側面上の部分を、N型MISトランジスタ10nのチャネル領域に近づけて配置できることから、N型MISトランジスタ10nのチャネル領域での歪み量を大きくすることができる。よって、シリコン窒化膜30に引張応力が発生している場合には、N型MISトランジスタ10nの性能を向上することができる。   In the second embodiment, since the portion of the silicon nitride film 30 on the side surface of the gate electrode 12n can be arranged close to the channel region of the N-type MIS transistor 10n, the distortion in the channel region of the N-type MIS transistor 10n The amount can be increased. Therefore, when tensile stress is generated in the silicon nitride film 30, the performance of the N-type MIS transistor 10n can be improved.

同様に、一層のシリコン窒化膜30が、サイドウォール23p及びソース・ドレイン領域24pに接触するようにサイドウォール23p上からソース・ドレイン領域24p上にかけて形成されているため、ソース・ドレイン領域24pに接触するシリコン窒化膜30のうちゲート電極22pの側面上の部分を、P型MISトランジスタ20pのチャネル領域に近づけて配置することができる。そのため、P型MISトランジスタ20pのチャネル領域での歪み量を大きくすることができる。よって、シリコン窒化膜30に圧縮応力が発生している場合には、P型MISトランジスタ20pの性能を向上することができる。   Similarly, since one layer of the silicon nitride film 30 is formed from the sidewall 23p to the source / drain region 24p so as to be in contact with the sidewall 23p and the source / drain region 24p, it is in contact with the source / drain region 24p. A portion of the silicon nitride film 30 on the side surface of the gate electrode 22p can be disposed close to the channel region of the P-type MIS transistor 20p. For this reason, the amount of distortion in the channel region of the P-type MIS transistor 20p can be increased. Therefore, when compressive stress is generated in the silicon nitride film 30, the performance of the P-type MIS transistor 20p can be improved.

次に本実施の形態2に係る半導体装置の製造方法について説明する。図11〜22は本実施の形態2に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。まず、半導体基板1上に素子分離構造2を形成して、N型MISトランジスタ10nが形成される活性領域(以後、「N型MISトランジスタ形成領域」と呼ぶ)と、P型MISトランジスタ20pが形成される活性領域(以後、「P型MISトランジスタ形成領域」と呼ぶ)とを半導体基板1に区画する。   Next, a method for manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment will be described. 11 to 22 are cross-sectional views showing the method of manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment in the order of steps. First, an element isolation structure 2 is formed on a semiconductor substrate 1 to form an active region (hereinafter referred to as an “N-type MIS transistor formation region”) where an N-type MIS transistor 10 n is formed and a P-type MIS transistor 20 p. An active region (hereinafter referred to as “P-type MIS transistor formation region”) is partitioned into the semiconductor substrate 1.

次に、半導体基板1上に全面にシリコン酸化膜を形成し、当該シリコン酸化膜上に、ポリシリコン膜を厚さ30〜60nm程度(例えば40nm)で形成する。そして、ポリシリコン膜上にシリコン窒化膜を厚さ30〜90nm程度(例えば60nm)で形成する。なお、ポリシリコン膜の膜厚とその上のシリコン窒化膜の膜厚とを足し合わせた値は80nm以上が望ましい。   Next, a silicon oxide film is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 1, and a polysilicon film is formed on the silicon oxide film with a thickness of about 30 to 60 nm (for example, 40 nm). Then, a silicon nitride film is formed on the polysilicon film with a thickness of about 30 to 90 nm (for example, 60 nm). The total value of the thickness of the polysilicon film and the thickness of the silicon nitride film thereon is preferably 80 nm or more.

次に、シリコン窒化膜上に所定の開口パターンを有するフォトレジストを形成して、当該フォトレジストをマスクに用いて、シリコン窒化膜、ポリシリコン膜及びシリコン酸化膜を順次エッチングして部分的に除去する。これにより、図11に示されるように、シリコン酸化膜から成るゲート絶縁膜11n、ポリシリコン膜から成るゲート電極12n及びシリコン窒化膜から成るハードマスク膜17nがこの順で積層されて半導体基板1上に形成される。同時に、シリコン酸化膜から成るゲート絶縁膜21p、ポリシリコン膜から成るゲート電極22p及びシリコン窒化膜から成るハードマスク膜27pがこの順で積層されて半導体基板1上に形成される。   Next, a photoresist having a predetermined opening pattern is formed on the silicon nitride film, and the silicon nitride film, the polysilicon film, and the silicon oxide film are sequentially etched and partially removed using the photoresist as a mask. To do. Thus, as shown in FIG. 11, a gate insulating film 11n made of a silicon oxide film, a gate electrode 12n made of a polysilicon film, and a hard mask film 17n made of a silicon nitride film are laminated in this order on the semiconductor substrate 1. Formed. At the same time, a gate insulating film 21p made of a silicon oxide film, a gate electrode 22p made of a polysilicon film, and a hard mask film 27p made of a silicon nitride film are laminated on the semiconductor substrate 1 in this order.

次に、P型MISトランジスタ形成領域上をフォトレジストで覆って、当該フォトレジストと、ゲート絶縁膜11n、ゲート電極12n及びハードマスク膜17nとをマスクに用いて、例えばイオン注入法で、N型MISトランジスタ10nの導電型に応じた導電型の不純物を半導体基板1に導入する。これにより、図11に示されるように、N型MISトランジスタ10nのソース・ドレイン領域14nの一部となるエクステンション領域114nが形成される。半導体基板1の上面内には、2つのエクステンション領域114nが互い離れて形成される。ゲート絶縁膜11n、ゲート電極12n及びハードマスク膜17nは、2つのエクステンション領域114nの間の半導体基板1上に積層される。   Next, the P-type MIS transistor formation region is covered with a photoresist, and the photoresist, the gate insulating film 11n, the gate electrode 12n, and the hard mask film 17n are used as a mask, for example, by ion implantation to form an N-type. Impurities of a conductivity type corresponding to the conductivity type of the MIS transistor 10n are introduced into the semiconductor substrate 1. As a result, as shown in FIG. 11, an extension region 114n to be a part of the source / drain region 14n of the N-type MIS transistor 10n is formed. In the upper surface of the semiconductor substrate 1, two extension regions 114n are formed apart from each other. The gate insulating film 11n, the gate electrode 12n, and the hard mask film 17n are stacked on the semiconductor substrate 1 between the two extension regions 114n.

次に、N型MISトランジスタ形成領域上をフォトレジストで覆って、当該フォトレジストと、ゲート絶縁膜21p、ゲート電極22p及びハードマスク膜27pとをマスクに用いて、例えばイオン注入法で、P型MISトランジスタ20pの導電型に応じた導電型の不純物を半導体基板1に導入する。これにより、図11に示されるように、P型MISトランジスタ20pのソース・ドレイン領域24pの一部となるエクステンション領域124pが形成される。半導体基板1の上面内には、2つのエクステンション領域124pが互い離れて形成される。ゲート絶縁膜21p、ゲート電極22p及びハードマスク膜27pは、2つのエクステンション領域124pの間の半導体基板1上に積層される。   Next, the N-type MIS transistor formation region is covered with a photoresist, and the photoresist, the gate insulating film 21p, the gate electrode 22p, and the hard mask film 27p are used as a mask, for example, an ion implantation method to form a P-type. Impurities of a conductivity type corresponding to the conductivity type of the MIS transistor 20p are introduced into the semiconductor substrate 1. As a result, as shown in FIG. 11, an extension region 124p that becomes a part of the source / drain region 24p of the P-type MIS transistor 20p is formed. In the upper surface of the semiconductor substrate 1, two extension regions 124p are formed apart from each other. The gate insulating film 21p, the gate electrode 22p, and the hard mask film 27p are stacked on the semiconductor substrate 1 between the two extension regions 124p.

次に図12に示されるように、ゲート絶縁膜11n,21p、ゲート電極12n,22p及びハードマスク膜17n,27pを覆って半導体基板1上にシリコン酸化膜60及びシリコン窒化膜61をこの順で積層する。このとき、シリコン酸化膜60は10nm程度で形成され、シリコン窒化膜61は50nm程度で形成される。   Next, as shown in FIG. 12, a silicon oxide film 60 and a silicon nitride film 61 are formed in this order on the semiconductor substrate 1 so as to cover the gate insulating films 11n and 21p, the gate electrodes 12n and 22p, and the hard mask films 17n and 27p. Laminate. At this time, the silicon oxide film 60 is formed with a thickness of about 10 nm, and the silicon nitride film 61 is formed with a thickness of about 50 nm.

次に、シリコン窒化膜61及びシリコン酸化膜60に対して、半導体基板1の厚さ方向にエッチングレートが高い異方性ドライエッチング法を用いてエッチングを行う。これにより、図13に示されるように、ゲート絶縁膜11n、ゲート電極12n及びハードマスク膜17nの側面上には、エクステンション領域114nの端部を覆うように、シリコン酸化膜60から成るサイドウォール13n(以後、「第1サイドウォール13n」と呼ぶ)が形成され、第1サイドウォール13n上にはシリコン窒化膜61から成るサイドウォール16n(以後、「第2サイドウォール16n」と呼ぶ)が形成される。同時に、ゲート絶縁膜21p、ゲート電極22p及びハードマスク膜27pの側面上には、エクステンション領域124pの端部を覆うように、シリコン酸化膜60から成るサイドウォール23p(以後、「第1サイドウォール23p」と呼ぶ)が形成され、第1サイドウォール23p上にはシリコン窒化膜61から成るサイドウォール26p(以後、「第2サイドウォール26p」と呼ぶ)が形成される。   Next, the silicon nitride film 61 and the silicon oxide film 60 are etched using an anisotropic dry etching method having a high etching rate in the thickness direction of the semiconductor substrate 1. Thus, as shown in FIG. 13, on the side surfaces of the gate insulating film 11n, the gate electrode 12n, and the hard mask film 17n, the sidewall 13n made of the silicon oxide film 60 is formed so as to cover the end of the extension region 114n. (Hereinafter referred to as “first sidewall 13n”) is formed, and a sidewall 16n (hereinafter referred to as “second sidewall 16n”) made of the silicon nitride film 61 is formed on the first sidewall 13n. The At the same time, on the side surfaces of the gate insulating film 21p, the gate electrode 22p, and the hard mask film 27p, a sidewall 23p made of the silicon oxide film 60 (hereinafter referred to as “first sidewall 23p”) is formed so as to cover the end of the extension region 124p. ”And a sidewall 26p made of the silicon nitride film 61 (hereinafter referred to as“ second sidewall 26p ”) is formed on the first sidewall 23p.

次に、P型MISトランジスタ形成領域上をフォトレジストで覆って、当該フォトレジストと、ゲート絶縁膜11n、ゲート電極12n、ハードマスク膜17n、第1サイドウォール13n及び第2サイドウォール16nとをマスクに用いて、例えばイオン注入法で、N型MISトランジスタ10nの導電型の応じた導電型の不純物を半導体基板1に導入する。これにより、半導体基板1には、エクステンション領域114nよりも不純物濃度が高く、かつエクステンション領域114nよりも深い不純物領域115nが、エクステンション領域114nに接続して形成される。これにより、図14に示されるように、エクステンション領域114n及び不純物領域115nから成るソース・ドレイン領域14nが形成される。   Next, the P-type MIS transistor formation region is covered with a photoresist, and the photoresist, the gate insulating film 11n, the gate electrode 12n, the hard mask film 17n, the first sidewall 13n, and the second sidewall 16n are masked. Then, for example, an impurity of a conductivity type corresponding to the conductivity type of the N-type MIS transistor 10n is introduced into the semiconductor substrate 1 by an ion implantation method. Thus, an impurity region 115n having a higher impurity concentration than the extension region 114n and deeper than the extension region 114n is formed in the semiconductor substrate 1 so as to be connected to the extension region 114n. As a result, as shown in FIG. 14, source / drain regions 14n including extension regions 114n and impurity regions 115n are formed.

次に、N型MISトランジスタ形成領域上をフォトレジストで覆って、当該フォトレジストと、ゲート絶縁膜21p、ゲート電極22p、ハードマスク膜27p、第1サイドウォール23p及び第2サイドウォール26pとをマスクに用いて、例えばイオン注入法で、P型MISトランジスタ20pの導電型の応じた導電型の不純物を半導体基板1に導入する。これにより、半導体基板1には、エクステンション領域124pよりも不純物濃度が高く、かつエクステンション領域124pよりも深い不純物領域125pが、エクステンション領域124pに接続して形成される。これにより、図14に示されるように、エクステンション領域124p及び不純物領域125pから成るソース・ドレイン領域24pが形成される。その後、ソース・ドレイン領域14n,24p中の不純物の活性化を行うアニール処理を行う。   Next, the N-type MIS transistor formation region is covered with a photoresist, and the photoresist, the gate insulating film 21p, the gate electrode 22p, the hard mask film 27p, the first sidewall 23p, and the second sidewall 26p are masked. Then, for example, an impurity of a conductivity type corresponding to the conductivity type of the P-type MIS transistor 20p is introduced into the semiconductor substrate 1 by an ion implantation method. Thus, an impurity region 125p having an impurity concentration higher than that of the extension region 124p and deeper than the extension region 124p is formed in the semiconductor substrate 1 so as to be connected to the extension region 124p. As a result, as shown in FIG. 14, source / drain regions 24p including extension regions 124p and impurity regions 125p are formed. Thereafter, annealing is performed to activate the impurities in the source / drain regions 14n and 24p.

次に、シリサイド反応に必要なニッケルから成る金属膜を全面に形成する。そして、得られた構造に対して熱処理を行って、金属膜とソース・ドレイン領域14n,24pのそれぞれとをシリサイド反応させる。その後、未反応の金属膜を除去する。これにより、図15に示されるように、ソース・ドレイン領域14nにはNiSiから成るシリサイド層15nが形成され、ソース・ドレイン領域24pにはNiSiから成るシリサイド層25pが形成される。なお、ゲート電極12n,22p上にはシリコン窒化膜から成るハードマスク膜17n,27pがそれぞれ形成されているため、ゲート電極12n,22pでのシリサイド反応は抑制される。   Next, a metal film made of nickel necessary for the silicide reaction is formed on the entire surface. Then, heat treatment is performed on the obtained structure to cause a silicide reaction between the metal film and each of the source / drain regions 14n and 24p. Thereafter, the unreacted metal film is removed. Thus, as shown in FIG. 15, a silicide layer 15n made of NiSi is formed in the source / drain region 14n, and a silicide layer 25p made of NiSi is formed in the source / drain region 24p. Since the hard mask films 17n and 27p made of a silicon nitride film are formed on the gate electrodes 12n and 22p, the silicide reaction at the gate electrodes 12n and 22p is suppressed.

次に図16に示されるように、シリコン窒化膜から成るハードマスク膜17n,27pと、同じくシリコン窒化膜から成る第2サイドウォール16n,26pとを除去する。このき、シリコン酸化膜、NiSi及びシリコンに対して選択性のある等方性ドライエッチングが行われる。したがって、露出しているシリコン窒化膜のみが除去される。   Next, as shown in FIG. 16, the hard mask films 17n and 27p made of a silicon nitride film and the second sidewalls 16n and 26p also made of a silicon nitride film are removed. At this time, isotropic dry etching selective to the silicon oxide film, NiSi, and silicon is performed. Therefore, only the exposed silicon nitride film is removed.

なお、上記例では、ソース・ドレイン領域14n,24pをシリサイド化した後に、ハードマスク膜17n,27pと第2サイドウォール16n,26pとをドライエッチングで除去したが、他の方法を用いても良い。例えば、ソース・ドレイン領域14n,24pをシリサイド化する前に、燐酸を用いてシリコン窒化膜から成る第2サイドウォール16n,26pを除去し、その後、ソース・ドレイン領域14n,24pをシリサイド化し、ハードマスク膜17n,27pを除去しても良い。この場合には、燐酸で第2サイドウォール16n,26pを除去する際にハードマスク膜17n,27pが除去されると、その後のソース・ドレイン領域14n,24pのシリサイド化の際にゲート電極12n,22pも一緒にシリサイド化されることから、これを防止するために、ハードマスク膜17n,27pを燐酸に対して選択性のあるシリコン酸化膜で形成する。第2サイドウォール16n,26pの下層はシリコン酸化膜から成る第1サイドウォール13n,23pがそれぞれ形成されているため、第2サイドウォール16n,26pを燐酸で除去した後に、ゲート電極12n,22pの側面が露出することはない。   In the above example, after the source / drain regions 14n and 24p are silicided, the hard mask films 17n and 27p and the second sidewalls 16n and 26p are removed by dry etching, but other methods may be used. . For example, before siliciding the source / drain regions 14n, 24p, the second sidewalls 16n, 26p made of a silicon nitride film are removed using phosphoric acid, and then the source / drain regions 14n, 24p are silicidized. The mask films 17n and 27p may be removed. In this case, when the hard mask films 17n and 27p are removed when the second sidewalls 16n and 26p are removed with phosphoric acid, the gate electrodes 12n and 12p are formed during the subsequent silicidation of the source / drain regions 14n and 24p. Since 22p is also silicided together, in order to prevent this, the hard mask films 17n and 27p are formed of a silicon oxide film selective to phosphoric acid. Since the first sidewalls 13n and 23p made of a silicon oxide film are formed under the second sidewalls 16n and 26p, respectively, after the second sidewalls 16n and 26p are removed with phosphoric acid, the gate electrodes 12n and 22p The side is never exposed.

次に図17に示されるように、シリコン窒化膜30及びシリコン酸化膜41をこの順で全面に積層する。このとき、シリコン窒化膜30は厚さ10〜50nm程度(例えば25nm)で形成され、シリコン酸化膜41は厚さ数百nm(例えば250nm)で形成される。   Next, as shown in FIG. 17, a silicon nitride film 30 and a silicon oxide film 41 are laminated on the entire surface in this order. At this time, the silicon nitride film 30 is formed with a thickness of about 10 to 50 nm (for example, 25 nm), and the silicon oxide film 41 is formed with a thickness of several hundreds of nm (for example, 250 nm).

次に、シリコン窒化膜30をストッパ膜とするCMP法で、シリコン酸化膜41をその上面から研磨する。これにより、図18に示されるように、第1サイドウォール13n,23p上及びゲート電極12n,22p上のシリコン窒化膜30が露出する。なお、CMP法を用いてシリコン窒化膜30を露出する際に、半導体基板1の上面と素子分離構造2の上面とで形成される段差に起因して、ゲート電極12n,22p上の一部のシリコン窒化膜30が露出しない場合には、当該シリコン窒化膜30上に存在するシリコン酸化膜41をウェットエッチングにて除去する。   Next, the silicon oxide film 41 is polished from its upper surface by CMP using the silicon nitride film 30 as a stopper film. As a result, as shown in FIG. 18, the silicon nitride film 30 on the first sidewalls 13n and 23p and the gate electrodes 12n and 22p is exposed. Note that when the silicon nitride film 30 is exposed using the CMP method, a part of the gate electrodes 12n and 22p is formed due to a step formed between the upper surface of the semiconductor substrate 1 and the upper surface of the element isolation structure 2. When the silicon nitride film 30 is not exposed, the silicon oxide film 41 existing on the silicon nitride film 30 is removed by wet etching.

次に図19に示されるように、ドライエッチング法あるいはウェットエッチング法を用いて、ゲート電極12n,22p上のシリコン窒化膜30を除去して、ゲート電極12n,22pを露出させる。   Next, as shown in FIG. 19, the silicon nitride film 30 on the gate electrodes 12n and 22p is removed by using a dry etching method or a wet etching method to expose the gate electrodes 12n and 22p.

次に図20に示されるように、シリサイド反応に必要な金属、本例ではニッケルの拡散を抑制する拡散抑制膜100を厚さ1nm〜15nm程度(例えば3nm)で全面に形成する。例えば、拡散抑制膜100は、シリコン窒化膜から成り、プラズマCVD法や原子層成長法(ALD:Atomic Layer Deposition)などを使用して形成される。その後、拡散抑制膜100上に、N型MISトランジスタ形成領域上を覆うフォトレジスト110を形成する。   Next, as shown in FIG. 20, a diffusion suppression film 100 that suppresses the diffusion of the metal required for the silicide reaction, in this example, nickel, is formed on the entire surface with a thickness of about 1 nm to 15 nm (for example, 3 nm). For example, the diffusion suppression film 100 is made of a silicon nitride film, and is formed using a plasma CVD method, an atomic layer deposition method (ALD: Atomic Layer Deposition), or the like. Thereafter, a photoresist 110 covering the N-type MIS transistor formation region is formed on the diffusion suppression film 100.

次に、フォトレジスト110をマスクに用いて、当該フォトレジスト110から露出する拡散抑制膜100をエッチングして除去する。これにより、図21に示されるように、ゲート電極12n,22pのうちゲート電極12nのみの上面上に拡散抑制膜100が形成される。その後、ニッケルから成る金属膜120を厚さ100nm程度で全面に形成する。   Next, using the photoresist 110 as a mask, the diffusion suppressing film 100 exposed from the photoresist 110 is removed by etching. Thereby, as shown in FIG. 21, the diffusion suppression film 100 is formed on the upper surface of only the gate electrode 12n among the gate electrodes 12n and 22p. Thereafter, a metal film 120 made of nickel is formed on the entire surface with a thickness of about 100 nm.

次に、得られた構造に対して熱処理を行う。これにより、金属膜120と、それに接触するゲート電極22pがシリサイド反応して、図22に示されるように、ゲート電極22pの全領域がシリサイド化される。同時に、拡散抑制膜100を介して金属膜120とゲート電極12nとがシリサイド反応して、図22に示されるように、ゲート電極12nの全領域がシリサイド化される。   Next, heat treatment is performed on the obtained structure. As a result, the metal film 120 and the gate electrode 22p in contact therewith undergo a silicide reaction, and the entire region of the gate electrode 22p is silicided as shown in FIG. At the same time, the metal film 120 and the gate electrode 12n undergo a silicide reaction via the diffusion suppressing film 100, and the entire region of the gate electrode 12n is silicided as shown in FIG.

ここで、本実施の形態2では、ゲート電極12n上には拡散抑制膜100が形成されているため、金属膜120を構成するニッケルのゲート電極12nへの拡散は拡散抑制膜100で抑制される。したがって、ゲート電極22pに供給されるニッケルの量は、ゲート電極12nに供給されるニッケルの量よりも大きくなる。そのため、ゲート電極22pでは、ゲート電極12nと比較して、多量のニッケルとシリコンとが反応する。その結果、ゲート電極22pでのシリサイドの金属組成比が、ゲート電極12nでのそれよりも大きくなる。つまり、ゲート電極22pはNi3SiあるいはNi31Si12で構成され、ゲート電極12nはNiSiで構成されるようになる。 Here, in the present second embodiment, since the diffusion suppression film 100 is formed on the gate electrode 12n, the diffusion of nickel constituting the metal film 120 into the gate electrode 12n is suppressed by the diffusion suppression film 100. . Therefore, the amount of nickel supplied to the gate electrode 22p is larger than the amount of nickel supplied to the gate electrode 12n. Therefore, a large amount of nickel and silicon react in the gate electrode 22p as compared with the gate electrode 12n. As a result, the metal composition ratio of silicide at the gate electrode 22p is larger than that at the gate electrode 12n. That is, the gate electrode 22p is made of Ni 3 Si or Ni 31 Si 12 and the gate electrode 12n is made of NiSi.

なお本例のように、拡散抑制膜100を通じてニッケルとシリコンとを反応させる場合には、通常700℃以上などの高温アニールでなければ形成されないとされているNiSi2を、比較的低温の熱処理によって形成することができる。NiSi2は、仕事関数がNiSiよりも小さいため、N型MISトランジスタのFUSIゲート電極に使用する材料としては好ましい材料であるが、通常、層間絶縁膜を形成する工程以降においては、700℃以上の熱処理は行われないため、N型MISトランジスタのFUSIゲート電極をNiSi2で形成することは困難である。しなしながら、上述のように、拡散抑制膜100を通じてゲート電極12nにニッケルを供給する場合には、ニッケルの供給量が少ない状態でゲート電極12nではシリサイド反応が進行するため、300℃〜550℃程度の熱処理温度でもゲート電極12nにNiSi2を形成することが可能となる。 As in this example, when nickel and silicon are reacted through the diffusion suppressing film 100, NiSi 2 that is normally formed only at high temperature annealing such as 700 ° C. or higher is formed by heat treatment at a relatively low temperature. Can be formed. NiSi 2 has a work function smaller than that of NiSi, and thus is a preferable material for use in the FUSI gate electrode of the N-type MIS transistor. However, in general, after the step of forming the interlayer insulating film, the temperature is 700 ° C. or higher. Since heat treatment is not performed, it is difficult to form the FUSI gate electrode of the N-type MIS transistor with NiSi 2 . However, as described above, when nickel is supplied to the gate electrode 12n through the diffusion suppressing film 100, the silicide reaction proceeds in the gate electrode 12n in a state where the amount of nickel supplied is small. NiSi 2 can be formed on the gate electrode 12n even at a heat treatment temperature of about a degree.

また、ゲート電極では、反応する金属の量に応じて体積膨張量が大きくなるため、フルシリサイド化された後では、ゲート電極22pはゲート電極12nよりも厚くなる。   Further, since the volume expansion amount of the gate electrode increases according to the amount of the reacting metal, the gate electrode 22p becomes thicker than the gate electrode 12n after being fully silicided.

次に、シリコンとは未反応の金属膜120を、例えば燐酸と硝酸との混合液を使用したウェットエッチングにて除去する。このときの燐酸により、シリコン窒化膜から成る、ゲート電極12n上の拡散抑制膜100は除去される。そして、全面にシリコン酸化膜を形成すると、当該シリコン酸化膜とシリコン酸化膜41から成る層間絶縁膜40が完成する。その後、層間絶縁膜40内及びシリコン窒化膜30内に複数のコンタクトホールを形成し、当該複数のコンタクトホールをそれぞれ充填する複数のコンタクトプラグ50を形成する。これにより、図10に示される構造が完成する。   Next, the metal film 120 unreacted with silicon is removed by wet etching using a mixed solution of phosphoric acid and nitric acid, for example. At this time, the diffusion suppression film 100 on the gate electrode 12n made of the silicon nitride film is removed by phosphoric acid. When a silicon oxide film is formed on the entire surface, an interlayer insulating film 40 composed of the silicon oxide film and the silicon oxide film 41 is completed. Thereafter, a plurality of contact holes are formed in the interlayer insulating film 40 and the silicon nitride film 30, and a plurality of contact plugs 50 filling the plurality of contact holes are formed. Thereby, the structure shown in FIG. 10 is completed.

以上のように、本実施の形態2に係る半導体装置の製造方法では、シリサイド反応に必要な金属の拡散を抑制する拡散抑制膜100を使用することによって、P型MISトランジスタ20pのゲート電極22pをエッチングすることなく、N型MISトランジスタ10nとP型MISトランジスタ20pとで、ゲート電極に形成されるシリサイドの金属組成比を変えることができる。そのため、P型MISトランジスタ10nのゲート電極22pに対するエッチング量のばらつきに起因する当該ゲート電極22pでのシリサイドの金属組成比の不安定化を防止することができる。その結果、本半導体装置の性能が向上する。   As described above, in the manufacturing method of the semiconductor device according to the second embodiment, the gate electrode 22p of the P-type MIS transistor 20p is formed by using the diffusion suppression film 100 that suppresses the diffusion of the metal necessary for the silicide reaction. The metal composition ratio of the silicide formed on the gate electrode can be changed between the N-type MIS transistor 10n and the P-type MIS transistor 20p without etching. Therefore, instability of the metal composition ratio of the silicide at the gate electrode 22p due to the variation in the etching amount with respect to the gate electrode 22p of the P-type MIS transistor 10n can be prevented. As a result, the performance of the semiconductor device is improved.

また、上述の非特許文献2の技術では、P型MISトランジスタ20pのゲート電極22pをエッチングする必要があることから、N型MISトランジスタ10n及びP型MISトランジスタ20pのゲート電極12n,22pとなるポリシリコン膜を予め厚めに形成する必要がある。   In the technique of Non-Patent Document 2 described above, the gate electrode 22p of the P-type MIS transistor 20p needs to be etched. It is necessary to form a thick silicon film in advance.

これに対して、本実施の形態2では、ゲート電極22pをエッチングする必要がないことから、ゲート電極12n,22pとなるポリシリコン膜を薄く形成することができる。そのため、ゲート電極12n,22pの厚みを小さくすることができる。ゲート電極12n,22pの厚みが小さくなると、シリコン窒化膜30で覆われたゲート電極12n,22pの上面を露出する際に必要なシリコン酸化膜41の膜厚を小さくすることができる。例えば、上述の実施の形態1のように、ゲート電極12n,22pの厚みを100nm程度に設定すると、シリコン酸化膜41の厚みは500nm程度必要となるが、本実施の形態2のように、ゲート電極12n,22pの厚みを30nm程度に設定すると、シリコン酸化膜41の厚みは200nm程度で済む。さらに、本実施の形態2では、シリコン酸化膜41を形成する前にハードマスク膜17n,27pを除去しているため、シリコン酸化膜41の厚みをさらに小さくすることができる。したがって、成膜直後のシリコン酸化膜41の膜厚のばらつきを低減できる。さらには、CMP法を用いたシリコン酸化膜41に対する研磨量を少なくすることができ、研磨量のばらつきも低減できる。その結果、研磨後のシリコン酸化膜41の膜厚のばらつきを低減でき、上述の図19でのゲート電極12n,22pの露出度のばらつきを低減できる。ゲート電極12n,22pの露出度がばらつくと、ゲート電極12n,22pでのニッケルとの反応量がばらつくことから、本実施の形態2のように、ゲート電極12n,22pの露出度のばらつきを低減することによって、ゲート電極12n,22pでのシリサイドの金属組成比が安定する。   On the other hand, in the second embodiment, it is not necessary to etch the gate electrode 22p, so that the polysilicon film to be the gate electrodes 12n and 22p can be formed thin. Therefore, the thickness of the gate electrodes 12n and 22p can be reduced. When the thickness of the gate electrodes 12n and 22p is reduced, the thickness of the silicon oxide film 41 required for exposing the upper surfaces of the gate electrodes 12n and 22p covered with the silicon nitride film 30 can be reduced. For example, if the thickness of the gate electrodes 12n and 22p is set to about 100 nm as in the first embodiment, the thickness of the silicon oxide film 41 is required to be about 500 nm. However, as in the second embodiment, the gate If the thickness of the electrodes 12n and 22p is set to about 30 nm, the thickness of the silicon oxide film 41 may be about 200 nm. Further, in the second embodiment, the hard mask films 17n and 27p are removed before the silicon oxide film 41 is formed, so that the thickness of the silicon oxide film 41 can be further reduced. Therefore, variation in the film thickness of the silicon oxide film 41 immediately after film formation can be reduced. Furthermore, the polishing amount for the silicon oxide film 41 using the CMP method can be reduced, and variations in the polishing amount can be reduced. As a result, variation in the thickness of the silicon oxide film 41 after polishing can be reduced, and variation in exposure of the gate electrodes 12n and 22p in FIG. 19 can be reduced. When the exposure of the gate electrodes 12n and 22p varies, the amount of reaction with nickel at the gate electrodes 12n and 22p varies, and thus the variation in the exposure of the gate electrodes 12n and 22p is reduced as in the second embodiment. As a result, the metal composition ratio of the silicide at the gate electrodes 12n and 22p is stabilized.

また、上述の図19に示される構造において、非特許文献2の技術のように、ゲート電極22pをエッチングしてその膜厚を小さくしようとすると、ゲート電極22pだけではなく、その周辺の第1サイドウォール23p、シリコン窒化膜30及びシリコン酸化膜41もエッチングされてしまう。したがって、第1サイドウォール23p、シリコン窒化膜30及びシリコン酸化膜41に対するエッチング量のばらつきによっても、ゲート電極22pの露出度がばらつく。さらに、ゲート電極22pをエッチングする際には、N型MISトランジスタ形成領域上の構造はフォトレジストでマスクされ、当該構造はエッチングされないことから、N型MISトランジスタ形成領域上と、P型MISトランジスタ形成領域上との間で、ゲート電極の側面上のサイドウォールの高さや、シリコン窒化膜30及びシリコン酸化膜41の厚みが異なるようになる。その結果、層間絶縁膜40及びシリコン窒化膜30内において、N型MISトランジスタ形成領域上とP型MISトランジスタ形成領域上の両方に同時にコンタクトホールを形成しにくくなる。   Further, in the structure shown in FIG. 19 described above, when the gate electrode 22p is etched to reduce the film thickness as in the technique of Non-Patent Document 2, not only the gate electrode 22p but also the surrounding first electrode The sidewalls 23p, the silicon nitride film 30, and the silicon oxide film 41 are also etched. Therefore, the degree of exposure of the gate electrode 22p varies depending on the variation in the etching amount with respect to the first sidewall 23p, the silicon nitride film 30, and the silicon oxide film 41. Further, when the gate electrode 22p is etched, the structure on the N-type MIS transistor formation region is masked with a photoresist, and the structure is not etched. Therefore, the structure on the N-type MIS transistor formation region and the formation of the P-type MIS transistor The height of the sidewall on the side surface of the gate electrode and the thicknesses of the silicon nitride film 30 and the silicon oxide film 41 are different between the regions. As a result, in the interlayer insulating film 40 and the silicon nitride film 30, it is difficult to form contact holes simultaneously on both the N-type MIS transistor formation region and the P-type MIS transistor formation region.

本実施の形態2では、ゲート電極22pをエッチングする必要がないことから、このような問題が生じることはなく、ゲート電極22pの露出度のばらつきを低減することができる。よって、ゲート電極22pでのシリサイドの金属組成比が安定する。また、N型MISトランジスタ形成領域上と、P型MISトランジスタ形成領域上の両方において、層間絶縁膜40及びシリコン窒化膜30にコンタクトホールを形成しやすくなる。   In the second embodiment, since it is not necessary to etch the gate electrode 22p, such a problem does not occur, and variations in the degree of exposure of the gate electrode 22p can be reduced. Therefore, the metal composition ratio of silicide at the gate electrode 22p is stabilized. Further, it becomes easy to form contact holes in the interlayer insulating film 40 and the silicon nitride film 30 both on the N-type MIS transistor formation region and on the P-type MIS transistor formation region.

また、第2サイドウォール16nは、シリコン窒化膜61をエッチングすることによって形成されていることから、第2サイドウォール16nの膜厚は不均一となる。具体的には、第2サイドウォール16nは、半導体基板1の厚み方向にエッチングレートが高い異方性エッチング法を用いてシリコン窒化膜61をエッチングすることによって形成されていることから、第2サイドウォール16nの膜厚は、ゲート電極12nの上面から底面に向かうほど大きくなっている(図13等参照)。したがって、図23に示されるように、ゲート電極12nの側面上に第2サイドウォール16nを残したままで本半導体装置を製造する場合には、ゲート電極12n上のシリコン窒化膜30を除去する際に、第2サイドウォール16nに対するエッチング量が多くなると、ゲート電極12nの露出度が大きく変化する。よって、第2サイドウォール16nに対するエッチング量のばらつきによって、ゲート電極12nの露出度が大きくばらつくことになる。なお図23は、上述の図19に対応する図である。   Further, since the second sidewall 16n is formed by etching the silicon nitride film 61, the film thickness of the second sidewall 16n is not uniform. Specifically, since the second sidewall 16n is formed by etching the silicon nitride film 61 using an anisotropic etching method having a high etching rate in the thickness direction of the semiconductor substrate 1, the second side 16n is formed. The film thickness of the wall 16n increases from the top surface to the bottom surface of the gate electrode 12n (see FIG. 13 and the like). Therefore, as shown in FIG. 23, when the present semiconductor device is manufactured with the second sidewall 16n left on the side surface of the gate electrode 12n, the silicon nitride film 30 on the gate electrode 12n is removed. When the etching amount with respect to the second sidewall 16n increases, the degree of exposure of the gate electrode 12n greatly changes. Therefore, the degree of exposure of the gate electrode 12n varies greatly due to variations in the etching amount with respect to the second sidewall 16n. FIG. 23 corresponds to FIG. 19 described above.

本実施の形態2では、第2サイドウォール16nを除去した後に、シリコン窒化膜30を全面に形成しているため、ゲート電極12nの側面上では、シリコン窒化膜30の膜厚はほぼ均一となる。したがって、ゲート電極12n上のシリコン窒化膜30を除去する際に、ゲート電極12nの側面上のシリコン窒化膜30に対するエッチング量がばらついた場合であっても、ゲート電極12nの露出度のばらつきを抑えることができる。よって、ゲート電極12nでのシリサイドの金属組成比が安定する。なお、P型MISトランジスタ20pのゲート電極22pについても同様である。   In the second embodiment, since the silicon nitride film 30 is formed on the entire surface after removing the second sidewall 16n, the film thickness of the silicon nitride film 30 is almost uniform on the side surface of the gate electrode 12n. . Therefore, when removing the silicon nitride film 30 on the gate electrode 12n, even if the amount of etching with respect to the silicon nitride film 30 on the side surface of the gate electrode 12n varies, variation in the degree of exposure of the gate electrode 12n is suppressed. be able to. Therefore, the metal composition ratio of silicide at the gate electrode 12n is stabilized. The same applies to the gate electrode 22p of the P-type MIS transistor 20p.

また、図23に示されるように、第2サイドウォール16n,26pを除去せずに本半導体装置を製造する場合には、ゲート電極22pの周辺には、シリコン酸化膜から成る第1サイドウォール23pと、シリコン窒化膜から成る第2サイドウォール26pと、シリコン窒化膜30と、シリコン酸化膜41とが存在しており、ゲート電極22pの周辺の膜構造は非常に複雑である。シリコン酸化膜とシリコン窒化膜とはエッチングレートが異なり、また同じ材料であっても成膜方法によってエッチングレートが異なることから、ゲート電極22pの周辺の膜構造が図23のように複雑であると、ゲート電極22pの周辺構造に凹凸を発生させる要因が多いことになる。そのため、ゲート電極22pの周辺構造に形成される凹凸のばらつきが大きくなり、ゲート電極22pの露出度のばらつきが増大する。その結果、ゲート電極22pでのシリサイドの金属組成比が不安定となる。   As shown in FIG. 23, when the semiconductor device is manufactured without removing the second sidewalls 16n and 26p, the first sidewall 23p made of a silicon oxide film is formed around the gate electrode 22p. The second sidewall 26p made of a silicon nitride film, the silicon nitride film 30, and the silicon oxide film 41 are present, and the film structure around the gate electrode 22p is very complicated. Since the silicon oxide film and the silicon nitride film have different etching rates, and even if they are made of the same material, the etching rate differs depending on the film forming method. Therefore, the film structure around the gate electrode 22p is complicated as shown in FIG. There are many factors that cause unevenness in the peripheral structure of the gate electrode 22p. Therefore, the unevenness formed in the peripheral structure of the gate electrode 22p increases, and the exposure variation of the gate electrode 22p increases. As a result, the metal composition ratio of silicide at the gate electrode 22p becomes unstable.

本実施の形態2では、第2サイドウォール26pを除去した後に、シリコン窒化膜30を形成しているため、図23に示される構造と比較して、ゲート電極22p周辺の膜構造が簡素化される。したがって、ゲート電極22pの周辺構造に凹凸を発生させる要因が少なくなり、ゲート電極22pの周辺構造に形成される凹凸のばらつきを低減できる。よって、ゲート電極22pの露出度のばらつきを低減でき、ゲート電極22pでのシリサイドの金属組成比が安定する。   In the second embodiment, since the silicon nitride film 30 is formed after the second sidewall 26p is removed, the film structure around the gate electrode 22p is simplified compared to the structure shown in FIG. The Therefore, there are fewer factors that cause unevenness in the peripheral structure of the gate electrode 22p, and variation in unevenness formed in the peripheral structure of the gate electrode 22p can be reduced. Therefore, variation in the exposure degree of the gate electrode 22p can be reduced, and the metal composition ratio of silicide in the gate electrode 22p is stabilized.

また本実施の形態2では、第2サイドウォール16nが除去された後に、シリコン窒化膜30が全面に形成されるため、N型MISトランジスタ10nのソース・ドレイン領域14nと接触するシリコン窒化膜30のうち、ゲート電極12nの側面上の部分を、N型MISトランジスタ10nのチャネル領域に近づけて配置することができる。その結果、N型MISトランジスタ10nのチャネル領域での歪み量を大きくすることができる。よって、シリコン窒化膜30に引張応力が発生している場合には、N型MISトランジスタ10nの性能を向上することができる。   In the second embodiment, since the silicon nitride film 30 is formed on the entire surface after the second sidewall 16n is removed, the silicon nitride film 30 in contact with the source / drain region 14n of the N-type MIS transistor 10n is formed. Of these, the portion on the side surface of the gate electrode 12n can be disposed close to the channel region of the N-type MIS transistor 10n. As a result, the amount of distortion in the channel region of the N-type MIS transistor 10n can be increased. Therefore, when tensile stress is generated in the silicon nitride film 30, the performance of the N-type MIS transistor 10n can be improved.

同様に、本実施の形態2では、P型MISトランジスタ20pのソース・ドレイン領域24pと接触するシリコン窒化膜30のうち、ゲート電極22pの側面上の部分を、P型MISトランジスタ20pのチャネル領域に近づけて配置することができることから、P型MISトランジスタ20pのチャネル領域での歪み量を大きくすることができる。よって、シリコン窒化膜30に圧縮応力が発生している場合には、P型MISトランジスタ20pの性能を向上することができる。   Similarly, in the second embodiment, a portion of the silicon nitride film 30 in contact with the source / drain region 24p of the P-type MIS transistor 20p on the side surface of the gate electrode 22p is used as a channel region of the P-type MIS transistor 20p. Since they can be arranged close to each other, the amount of distortion in the channel region of the P-type MIS transistor 20p can be increased. Therefore, when compressive stress is generated in the silicon nitride film 30, the performance of the P-type MIS transistor 20p can be improved.

なお、シリコン窒化膜から成る拡散抑制膜100は原子層成長法で形成することが望ましい。シリコン窒化膜を原子層成長法を形成する際には、その膜厚を高い精度で制御することができるため、拡散抑制膜100の膜厚のばらつきを小さくすることができる。拡散抑制膜100の膜厚のばらつきが大きくなると、当該拡散抑制膜100での拡散抑制効果がばらつき、ゲート電極12nでのシリサイドの金属組成比がばらつくことになる。よって、本実施の形態2のように、拡散抑制膜100の膜厚のばらつきを小さくすることによって、ゲート電極12nでのシリサイドの金属組成比が安定する。   Note that the diffusion suppressing film 100 made of a silicon nitride film is preferably formed by an atomic layer growth method. When the atomic layer growth method is formed on the silicon nitride film, the thickness of the silicon nitride film can be controlled with high accuracy, so that the variation in the thickness of the diffusion suppression film 100 can be reduced. When the variation in the thickness of the diffusion suppression film 100 increases, the diffusion suppression effect in the diffusion suppression film 100 varies, and the metal composition ratio of silicide in the gate electrode 12n varies. Therefore, the metal composition ratio of silicide in the gate electrode 12n is stabilized by reducing the variation in the film thickness of the diffusion suppressing film 100 as in the second embodiment.

また、拡散抑制膜100を原子層成長法で形成した場合には、当該拡散抑制膜100をエッチングする際には、フッ酸を用いてウェットエッチングすることが望ましい。原子層成長法で形成したシリコン窒化膜をフッ酸を用いてウェットエッチングする場合には、当該シリコン窒化膜を精度良く加工できるため、拡散抑制膜100の加工性が向上する。   Further, when the diffusion suppression film 100 is formed by the atomic layer growth method, it is desirable to perform wet etching using hydrofluoric acid when the diffusion suppression film 100 is etched. When the silicon nitride film formed by the atomic layer growth method is wet-etched using hydrofluoric acid, the silicon nitride film can be processed with high accuracy, so that the workability of the diffusion suppressing film 100 is improved.

実施の形態3.
図24〜27は本発明の実施の形態3に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。上述の実施の形態2では、拡散抑制膜100を使用することによって、N型MISトランジスタ10nとP型MISトランジスタ20pとで、ゲート電極に形成されるシリサイドの金属組成比を変えていたが、本実施の形態3では、シリサイド反応に必要な金属の拡散を阻止する拡散阻止膜を使用して、N型MISトランジスタ10nとP型MISトランジスタ20pとで、ゲート電極でのシリサイドの金属組成比を相違させる。以下に、本実施の形態3に係る半導体装置の製造方法について詳細に説明する。なお、最終的に製造される構造は実施の形態2と同様であって、図10に示される構造である。
Embodiment 3 FIG.
24 to 27 are cross-sectional views showing the method of manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention in the order of steps. In Embodiment 2 described above, the metal composition ratio of the silicide formed on the gate electrode is changed between the N-type MIS transistor 10n and the P-type MIS transistor 20p by using the diffusion suppression film 100. In the third embodiment, the metal composition ratio of the silicide at the gate electrode is different between the N-type MIS transistor 10n and the P-type MIS transistor 20p by using a diffusion blocking film that blocks the diffusion of the metal necessary for the silicide reaction. Let Hereinafter, a method for manufacturing the semiconductor device according to the third embodiment will be described in detail. The finally manufactured structure is the same as that of the second embodiment, and is the structure shown in FIG.

まず、実施の形態2に係る製造方法と同様にして、図19に示される構造を製作する。次に図24に示されるように、ニッケルから成る金属膜200を厚さ100nm程度で全面に形成する。そして、得られた構造に対して、例えば350℃で100秒の間、熱処理を行う。これにより、ゲート電極12nとそれに接触する金属膜200とがシリサイド反応を生じて、図25に示されるように、ゲート電極12nの上部にNi2Siから成るシリサイド層112nが形成される。同時に、ゲート電極22pとそれに接触する金属膜200とがシリサイド反応を生じて、図25に示されるように、ゲート電極22pの上部にNi2Siから成るシリサイド層122pが形成される。その後、シリコンとは未反応の金属膜200を、例えば燐酸と硝酸との混合液でウェットエッチングにて除去する。 First, the structure shown in FIG. 19 is manufactured in the same manner as in the manufacturing method according to the second embodiment. Next, as shown in FIG. 24, a metal film 200 made of nickel is formed on the entire surface with a thickness of about 100 nm. And the heat processing is performed with respect to the obtained structure at 350 degreeC for 100 second, for example. As a result, a silicide reaction occurs between the gate electrode 12n and the metal film 200 in contact with the gate electrode 12n, and a silicide layer 112n made of Ni 2 Si is formed on the gate electrode 12n as shown in FIG. At the same time, a silicide reaction occurs between the gate electrode 22p and the metal film 200 in contact therewith, and as shown in FIG. 25, a silicide layer 122p made of Ni 2 Si is formed on the gate electrode 22p. Thereafter, the metal film 200 unreacted with silicon is removed by wet etching with a mixed solution of phosphoric acid and nitric acid, for example.

次に図25に示されるように、シリサイド反応に必要な金属、本例ではニッケルの拡散を阻止する拡散阻止膜210を厚さ10nm程度で全面に形成する。拡散阻止膜210は例えばシリコン酸化膜から成る。そして、拡散阻止膜210上に、N型MISトランジスタ形成領域上を覆うフォトレジスト220を形成する。   Next, as shown in FIG. 25, a diffusion blocking film 210 for blocking the diffusion of the metal required for the silicide reaction, in this example, nickel, is formed on the entire surface with a thickness of about 10 nm. The diffusion blocking film 210 is made of, for example, a silicon oxide film. Then, a photoresist 220 covering the N-type MIS transistor formation region is formed on the diffusion blocking film 210.

次に、フォトレジスト220をマスクに用いて、当該フォトレジスト220から露出する拡散阻止膜210をエッチングして除去する。これにより、図26に示されるように、ゲート電極12n,22pのうちゲート電極12nのみの上面上に拡散阻止膜210が形成される。その後、シリサイド反応に必要なニッケルから成る金属膜230を厚さ100nm程度で全面に形成する。   Next, using the photoresist 220 as a mask, the diffusion barrier film 210 exposed from the photoresist 220 is removed by etching. Thereby, as shown in FIG. 26, the diffusion blocking film 210 is formed on the upper surface of only the gate electrode 12n among the gate electrodes 12n and 22p. Thereafter, a metal film 230 made of nickel necessary for the silicide reaction is formed on the entire surface with a thickness of about 100 nm.

次に、得られた構造に対して、例えば500℃で60秒間、熱処理を行う。これにより、ゲート電極22pにはそれに接触する金属膜230からニッケルが供給され、ゲート電極22pの全領域がシリサイド化され、ゲート電極22pがNi3SiあるいはNi31Si12で構成されるようになる。これに対して、ゲート電極12n上には拡散阻止膜210が形成されているため、当該拡散阻止膜210の働きにより、ゲート電極12nには金属膜230からのニッケルの供給が無い。したがって、ゲート電極12nでは、先の工程で形成された上部のシリサイド層112nから下部に向かってニッケルが拡散する。その結果、ゲート電極12nの全領域がシリサイド化され、ゲート電極12nがNiSiで構成されるようになる。なお上述のように、ゲート電極では、反応するシリコンの量に応じて体積膨張量が大きくなることから、フルシリサイド化された後では、ゲート電極22pはゲート電極12nよりも厚くなる。その後、シリコンとは未反応の金属膜230を、例えば燐酸と硝酸との混合液でウェットエッチングにて除去する。これにより、図27に示される構造が得られる。以後、実施の形態2と同様にして、層間絶縁膜40及びコンタクトプラグ50を形成する。 Next, the obtained structure is heat-treated at 500 ° C. for 60 seconds, for example. As a result, nickel is supplied to the gate electrode 22p from the metal film 230 in contact therewith, the entire region of the gate electrode 22p is silicided, and the gate electrode 22p is composed of Ni 3 Si or Ni 31 Si 12. . On the other hand, since the diffusion blocking film 210 is formed on the gate electrode 12n, the gate electrode 12n is not supplied with nickel from the metal film 230 by the action of the diffusion blocking film 210. Therefore, in the gate electrode 12n, nickel diffuses downward from the upper silicide layer 112n formed in the previous step. As a result, the entire region of the gate electrode 12n is silicided, and the gate electrode 12n is made of NiSi. As described above, since the volume expansion amount of the gate electrode increases according to the amount of reacting silicon, the gate electrode 22p becomes thicker than the gate electrode 12n after being fully silicided. Thereafter, the metal film 230 unreacted with silicon is removed by wet etching with a mixed solution of phosphoric acid and nitric acid, for example. Thereby, the structure shown in FIG. 27 is obtained. Thereafter, in the same manner as in the second embodiment, the interlayer insulating film 40 and the contact plug 50 are formed.

このように、本実施の形態3に係る半導体装置の製造方法では、シリサイド反応に必要な金属の拡散を阻止する拡散阻止膜210を使用することによって、P型MISトランジスタ20pのゲート電極22pをエッチングすることなく、N型MISトランジスタ10nとP型MISトランジスタ20pとで、ゲート電極に形成されるシリサイドの金属組成比を変えることができる。そのため、実施の形態2と同様に、P型MISトランジスタ10nのゲート電極22pに対するエッチング量のばらつきに起因する当該ゲート電極22pでのシリサイドの金属組成比の不安定化を防止することができる。その結果、本半導体装置の性能が向上する。   Thus, in the method of manufacturing the semiconductor device according to the third embodiment, the gate electrode 22p of the P-type MIS transistor 20p is etched by using the diffusion blocking film 210 that blocks the diffusion of the metal necessary for the silicide reaction. Without this, the metal composition ratio of the silicide formed on the gate electrode can be changed between the N-type MIS transistor 10n and the P-type MIS transistor 20p. Therefore, as in the second embodiment, it is possible to prevent instability of the metal composition ratio of silicide at the gate electrode 22p due to the variation in the etching amount with respect to the gate electrode 22p of the P-type MIS transistor 10n. As a result, the performance of the semiconductor device is improved.

また、本実施の形態3では、ゲート電極22pをエッチングする必要がないことから、実施の形態2と同様に、ゲート電極22pの露出度のばらつきを低減することができる。よって、ゲート電極22pでのシリサイドの金属組成比が安定するとともに、N型MISトランジスタ形成領域上と、P型MISトランジスタ形成領域上の両方において、層間絶縁膜40及びシリコン窒化膜30にコンタクトホールを形成しやすくなる。   In the third embodiment, since it is not necessary to etch the gate electrode 22p, variation in the exposure degree of the gate electrode 22p can be reduced as in the second embodiment. Therefore, the metal composition ratio of silicide at the gate electrode 22p is stabilized, and contact holes are formed in the interlayer insulating film 40 and the silicon nitride film 30 both on the N-type MIS transistor formation region and on the P-type MIS transistor formation region. Easy to form.

なお本実施の形態3では、拡散阻止膜210をシリコン酸化膜で構成したが、ニッケル等のシリサイド反応に必要な金属がゲート電極に拡散しなくなるような膜であれば、他の膜で構成しても良い。   In the third embodiment, the diffusion blocking film 210 is formed of a silicon oxide film. However, the diffusion blocking film 210 may be formed of another film as long as the metal necessary for the silicide reaction such as nickel does not diffuse into the gate electrode. May be.

また本実施の形態3では、2回の熱処理を行うことによって、最終的に、ゲート電極12nにNiSiを形成し、ゲート電極22pにNi3SiあるいはNi31Si12を形成している。ここで、2回目の熱処理において、Ni3SiあるいはNi31Si12が生じるだけのニッケルの量をゲート電極22pに供給する最適な処理温度が350℃程度の低温である場合には、ゲート電極12nにはNiSiが生じない可能性がある。この場合には、未反応の金属膜230を除去した後に、500℃程度のより高い処理温度で3回目の熱処理を行うことによって、ゲート電極12nでは確実にNiSiが生じるようになる。 In addition the embodiment 3, by performing two times the heat treatment, and finally, NiSi is formed on the gate electrode 12n, and forms a Ni 3 Si or Ni 31 Si 12 to the gate electrode 22p. Here, in the second heat treatment, when the optimum processing temperature for supplying the amount of nickel sufficient to generate Ni 3 Si or Ni 31 Si 12 to the gate electrode 22p is as low as about 350 ° C., the gate electrode 12n There is a possibility that NiSi does not occur in the film. In this case, after removing the unreacted metal film 230, the third heat treatment is performed at a higher processing temperature of about 500 ° C., so that NiSi is surely generated in the gate electrode 12n.

また、N型MISトランジスタ10nのゲート電極12nに関しては、1回目の熱処理でその一部にNi2Siから成るシリサイド層112nを形成し、2回目の熱処理でシリサイド層112nのニッケルを拡散させてゲート電極12nの全領域をNiSiで形成しているが、1回目の熱処理でゲート電極12nの全領域をNiSiで形成しても良い。この場合には、1回目の熱処理で、P型MISトランジスタ20pのゲート電極22pもその全領域がNiSiで形成されるようになるが、2回目の熱処理の温度及び時間を調整し、2回目の熱処理でゲート電極22pに供給されるニッケルの量を調整することによって、2回目の熱処理でゲート電極22pの全領域がNi3SiあるいはNi31Si12で形成されるようになる。 As for the gate electrode 12n of the N-type MIS transistor 10n, a silicide layer 112n made of Ni 2 Si is formed in a part of the first heat treatment, and nickel of the silicide layer 112n is diffused by the second heat treatment. Although the entire region of the electrode 12n is formed of NiSi, the entire region of the gate electrode 12n may be formed of NiSi by the first heat treatment. In this case, the entire region of the gate electrode 22p of the P-type MIS transistor 20p is also formed of NiSi by the first heat treatment. However, the temperature and time of the second heat treatment are adjusted and the second heat treatment is performed. By adjusting the amount of nickel supplied to the gate electrode 22p by the heat treatment, the entire region of the gate electrode 22p is formed of Ni 3 Si or Ni 31 Si 12 by the second heat treatment.

実施の形態4.
図28〜33は本発明の実施の形態4に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。上述の実施の形態3では、N型MISトランジスタ10nとP型MISトランジスタ20pとで、ゲート電極でのシリサイドの金属組成比を相違させるために、1回目の熱処理では拡散阻止膜を使用せず、2回目の熱処理に拡散阻止膜を使用していたが、本実施の形態4では、1回目と2回目の両方の熱処理において拡散阻止膜を使用する。以下に、本実施の形態4に係る半導体装置の製造方法について詳細に説明する。
Embodiment 4 FIG.
28 to 33 are cross-sectional views showing the method of manufacturing a semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention in the order of steps. In the above-described third embodiment, since the metal composition ratio of silicide at the gate electrode is different between the N-type MIS transistor 10n and the P-type MIS transistor 20p, the diffusion prevention film is not used in the first heat treatment. Although the diffusion preventing film is used for the second heat treatment, in the fourth embodiment, the diffusion preventing film is used for both the first and second heat treatments. The method for manufacturing the semiconductor device according to the fourth embodiment will be described in detail below.

まず、実施の形態2に係る製造方法と同様にして、図19に示される構造を製作する。次に図28に示されるように、シリサイド反応に必要なニッケルの拡散を阻止する拡散阻止膜300を厚さ5nm程度で全面に形成する。拡散阻止膜300は例えばシリコン酸化膜から成る。そして、拡散阻止膜300上に、P型MISトランジスタ形成領域上を覆うフォトレジスト310を形成する。   First, the structure shown in FIG. 19 is manufactured in the same manner as in the manufacturing method according to the second embodiment. Next, as shown in FIG. 28, a diffusion blocking film 300 for blocking the diffusion of nickel necessary for the silicide reaction is formed on the entire surface with a thickness of about 5 nm. The diffusion blocking film 300 is made of, for example, a silicon oxide film. Then, a photoresist 310 is formed on the diffusion blocking film 300 so as to cover the P-type MIS transistor formation region.

次に、フォトレジスト310をマスクに用いて、当該フォトレジスト310から露出する拡散阻止膜300をエッチングして除去する。これにより、図29に示されるように、ゲート電極12n,22pのうちゲート電極22pのみの上面上に拡散阻止膜300が形成される。その後、シリサイド反応に必要なニッケルから成る金属膜320を厚さ100nm程度で全面に形成する。   Next, using the photoresist 310 as a mask, the diffusion barrier film 300 exposed from the photoresist 310 is removed by etching. Thereby, as shown in FIG. 29, the diffusion barrier film 300 is formed on the upper surface of only the gate electrode 22p of the gate electrodes 12n and 22p. Thereafter, a metal film 320 made of nickel necessary for the silicide reaction is formed on the entire surface with a thickness of about 100 nm.

次に、得られた構造に対して、例えば350℃で100秒間、熱処理を行う。これにより、ゲート電極12nにはそれに接触する金属膜320からニッケルが供給され、図30に示されるように、ゲート電極12nの上部がシリサイド化され、当該上部にNi2Siから成るシリサイド層412nが形成される。なお、このときに、ゲート電極12nの全領域をNiSiで形成しても良い。 Next, the obtained structure is heat-treated at 350 ° C. for 100 seconds, for example. Thereby, nickel is supplied to the gate electrode 12n from the metal film 320 in contact therewith, and as shown in FIG. 30, the upper part of the gate electrode 12n is silicided, and a silicide layer 412n made of Ni 2 Si is formed on the upper part. It is formed. At this time, the entire region of the gate electrode 12n may be formed of NiSi.

これに対して、ゲート電極22p上には拡散阻止膜300が形成されているため、当該拡散阻止膜300の働きにより、ゲート電極22pには金属膜320からのニッケルの供給が無い。したがって、この工程では、ゲート電極22pはシリサイド化されない。その後、シリコンとは未反応の金属膜320と、ゲート電極22p上の拡散阻止膜300を除去する。   On the other hand, since the diffusion blocking film 300 is formed on the gate electrode 22p, the gate electrode 22p is not supplied with nickel from the metal film 320 by the action of the diffusion blocking film 300. Therefore, in this step, the gate electrode 22p is not silicided. Thereafter, the metal film 320 that has not reacted with silicon and the diffusion blocking film 300 on the gate electrode 22p are removed.

次に図31に示されるように、シリサイド反応に必要なニッケルの拡散を阻止する拡散阻止膜330を厚さ5nm程度で全面に形成する。拡散阻止膜330は例えばシリコン酸化膜から成る。そして、拡散阻止膜330上に、N型MISトランジスタ形成領域上を覆うフォトレジスト340を形成する。   Next, as shown in FIG. 31, a diffusion blocking film 330 for blocking the diffusion of nickel necessary for the silicide reaction is formed on the entire surface with a thickness of about 5 nm. The diffusion blocking film 330 is made of, for example, a silicon oxide film. Then, a photoresist 340 is formed on the diffusion blocking film 330 so as to cover the N-type MIS transistor formation region.

次に、フォトレジスト340をマスクに用いて、当該フォトレジスト340から露出する拡散阻止膜330をエッチングして除去する。これにより、図32に示されるように、ゲート電極12n,22pのうちゲート電極12nのみの上面上に拡散阻止膜330が形成される。その後、シリサイド反応に必要なニッケルから成る金属膜350を厚さ100nm程度で全面に形成する。   Next, using the photoresist 340 as a mask, the diffusion barrier film 330 exposed from the photoresist 340 is removed by etching. Thereby, as shown in FIG. 32, the diffusion barrier film 330 is formed on the upper surface of only the gate electrode 12n among the gate electrodes 12n and 22p. Thereafter, a metal film 350 made of nickel necessary for the silicide reaction is formed on the entire surface with a thickness of about 100 nm.

次に、得られた構造に対して、例えば500℃で60秒間、熱処理を行う。これにより、ゲート電極22pにはそれに接触する金属膜350からニッケルが供給され、ゲート電極22pの全領域がシリサイド化され、ゲート電極22pがNi3SiあるいはNi31Si12で構成されるようになる。これに対して、ゲート電極12n上には拡散阻止膜330が形成されているため、当該拡散阻止膜330の働きにより、ゲート電極12nには金属膜350からのニッケルの供給が無い。したがって、ゲート電極12nでは、先の工程で形成された上部のシリサイド層412nから下部に向かってニッケルが拡散する。その結果、ゲート電極12nの全領域がシリサイド化され、ゲート電極12nがNiSiで構成されるようになる。その後、シリコンとは未反応の金属膜350を除去する。これにより、図33に示される構造が得られる。以後、実施の形態2と同様にして、層間絶縁膜40及びコンタクトプラグ50を形成する。 Next, the obtained structure is heat-treated at 500 ° C. for 60 seconds, for example. As a result, nickel is supplied to the gate electrode 22p from the metal film 350 in contact therewith, the entire region of the gate electrode 22p is silicided, and the gate electrode 22p is composed of Ni 3 Si or Ni 31 Si 12. . On the other hand, since the diffusion prevention film 330 is formed on the gate electrode 12n, the gate electrode 12n is not supplied with nickel from the metal film 350 by the action of the diffusion prevention film 330. Therefore, in the gate electrode 12n, nickel diffuses downward from the upper silicide layer 412n formed in the previous step. As a result, the entire region of the gate electrode 12n is silicided, and the gate electrode 12n is made of NiSi. Thereafter, the metal film 350 unreacted with silicon is removed. Thereby, the structure shown in FIG. 33 is obtained. Thereafter, in the same manner as in the second embodiment, the interlayer insulating film 40 and the contact plug 50 are formed.

このように、本実施の形態4に係る製造方法では、N型MISトランジスタ10nのゲート電極12n上と、P型MISトランジスタ20pのゲート電極22p上とに、別個独立して拡散阻止膜を形成することによって、ゲート電極12nのシリサイド化と、ゲート電極22pのシリサイド化とを別個に独立して行っている。そのため、ゲート電極12n,22pでのシリサイドの金属組成比の制御が容易となる。   As described above, in the manufacturing method according to the fourth embodiment, the diffusion prevention film is formed independently and independently on the gate electrode 12n of the N-type MIS transistor 10n and the gate electrode 22p of the P-type MIS transistor 20p. Thus, silicidation of the gate electrode 12n and silicidation of the gate electrode 22p are performed separately and independently. Therefore, it becomes easy to control the metal composition ratio of silicide in the gate electrodes 12n and 22p.

これに対して、上述の実施の形態3に係る製造方法では、1回目の熱処理ではゲート電極12n,22pがともにシリサイド化されるため、1回目の熱処理では拡散阻止膜を形成する必要がない。したがって、本実施の形態4と比較して製造方法を簡略化できる。   On the other hand, in the manufacturing method according to the above-described third embodiment, since the gate electrodes 12n and 22p are both silicided in the first heat treatment, it is not necessary to form a diffusion blocking film in the first heat treatment. Therefore, the manufacturing method can be simplified as compared with the fourth embodiment.

本発明の実施の形態1に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 1 of this invention in order of a process. 本発明の実施の形態1に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 1 of this invention in order of a process. 本発明の実施の形態1に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 1 of this invention in order of a process. 本発明の実施の形態1に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 1 of this invention in order of a process. 本発明の実施の形態1に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 1 of this invention in order of a process. 本発明の実施の形態1に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 1 of this invention in order of a process. 本発明の実施の形態1に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 1 of this invention in order of a process. 本発明の実施の形態1に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 1 of this invention in order of a process. 本発明の実施の形態1に係る半導体装置の製造方法の変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2に係る半導体装置の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor device which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 2 of this invention in order of a process. 本発明の実施の形態2に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 2 of this invention in order of a process. 本発明の実施の形態2に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 2 of this invention in order of a process. 本発明の実施の形態2に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 2 of this invention in order of a process. 本発明の実施の形態2に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 2 of this invention in order of a process. 本発明の実施の形態2に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 2 of this invention in order of a process. 本発明の実施の形態2に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 2 of this invention in order of a process. 本発明の実施の形態2に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 2 of this invention in order of a process. 本発明の実施の形態2に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 2 of this invention in order of a process. 本発明の実施の形態2に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 2 of this invention in order of a process. 本発明の実施の形態2に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 2 of this invention in order of a process. 本発明の実施の形態2に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 2 of this invention in order of a process. 本発明の実施の形態2に係る半導体装置の製造方法と比較される製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method compared with the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 3 of this invention in process order. 本発明の実施の形態3に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 3 of this invention in process order. 本発明の実施の形態3に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 3 of this invention in process order. 本発明の実施の形態3に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 3 of this invention in process order. 本発明の実施の形態4に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 4 of this invention in order of a process. 本発明の実施の形態4に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 4 of this invention in order of a process. 本発明の実施の形態4に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 4 of this invention in order of a process. 本発明の実施の形態4に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 4 of this invention in order of a process. 本発明の実施の形態4に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 4 of this invention in order of a process. 本発明の実施の形態4に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on Embodiment 4 of this invention in order of a process.

符号の説明Explanation of symbols

1,501 半導体基板、10n N型MISトランジスタ、11n,21p,502 ゲート絶縁膜、12n,22p,503 ゲート電極、13n,23p 第1サイドウォール、14n,24p,506 ソース・ドレイン領域、16n,26p 第2サイドウォール、20p P型MISトランジスタ、30,61 シリコン窒化膜、60 シリコン酸化膜、100,511 拡散抑制膜、115n,125p 不純物領域、120,230,320,350,531 金属膜、210,330 拡散阻止膜、521 絶縁膜。   1,501 Semiconductor substrate, 10n N-type MIS transistor, 11n, 21p, 502 Gate insulating film, 12n, 22p, 503 Gate electrode, 13n, 23p First sidewall, 14n, 24p, 506 Source / drain region, 16n, 26p Second sidewall, 20p P-type MIS transistor, 30, 61 silicon nitride film, 60 silicon oxide film, 100, 511 diffusion suppression film, 115n, 125p impurity region, 120, 230, 320, 350, 531 metal film, 210, 330 Diffusion blocking film, 521 Insulating film.

Claims (22)

(a)MISトランジスタのソース・ドレイン領域が上面内に形成されるとともに、上面上に当該MISトランジスタのゲート絶縁膜及びゲート電極がこの順で積層して形成された半導体基板を準備する工程と、
(b)前記ソース・ドレイン領域上に、シリサイド反応に必要な金属の拡散を抑制する拡散抑制膜を形成する工程と、
(c)前記ゲート電極上及び前記拡散抑制膜上に、前記金属から成る金属膜を形成する工程と、
(d)前記金属膜と前記ゲート電極とを反応させて、前記ゲート電極の全領域をシリサイド化するとともに、前記拡散抑制膜を介して前記金属膜と前記ソース・ドレイン領域とを反応させて、当該ソース・ドレイン領域をシリサイド化する工程と
を備える、半導体装置の製造方法。
(A) preparing a semiconductor substrate in which the source / drain regions of the MIS transistor are formed in the upper surface, and the gate insulating film and the gate electrode of the MIS transistor are stacked in this order on the upper surface;
(B) forming a diffusion suppression film on the source / drain region to suppress diffusion of a metal necessary for the silicide reaction;
(C) forming a metal film made of the metal on the gate electrode and the diffusion suppressing film;
(D) reacting the metal film with the gate electrode to silicidize the entire region of the gate electrode, and reacting the metal film with the source / drain regions through the diffusion suppressing film; And a step of siliciding the source / drain regions.
請求項1に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記金属はニッケルである、半導体装置の製造方法。
A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the metal is nickel.
請求項1及び請求項2のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法であって、
前記拡散抑制膜はシリコン窒化膜から成る、半導体装置の製造方法。
A method of manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 1 and 2,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the diffusion suppression film is made of a silicon nitride film.
請求項3に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記工程(d)は、
(d−1)第1の処理温度で熱処理を行うことによって、前記金属膜と前記ゲート電極及び前記ソース・ドレイン領域のそれぞれとを反応させて、前記ゲート電極を部分的にシリサイド化するとともに前記ソース・ドレイン領域をシリサイド化する工程と、
(d−2)前記工程(d−1)で未反応の前記金属膜を除去する工程と、
(d−3)前記工程(d−2)の後に、前記第1の処理温度よりも高い第2の処理温度で熱処理を行うことによって、前記ゲート電極内で前記金属を拡散させ、当該ゲート電極の全領域をシリサイド化する工程と
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 step (d)
(D-1) By performing a heat treatment at a first processing temperature, the metal film reacts with the gate electrode and the source / drain regions to partially silicide the gate electrode and A step of siliciding the source / drain regions;
(D-2) removing the unreacted metal film in the step (d-1);
(D-3) After the step (d-2), by performing a heat treatment at a second processing temperature higher than the first processing temperature, the metal is diffused in the gate electrode, and the gate electrode And a step of silicidizing the entire region of the semiconductor device.
請求項3に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記工程(a)では、シリコン窒化膜から成る第1絶縁膜が前記ゲート電極上に形成された前記半導体基板が準備され、
前記工程(b)は、
(b−1)前記ゲート絶縁膜、前記ゲート電極及び前記第1絶縁膜を覆って前記半導体基板上に全面に前記拡散抑制膜を堆積法で形成する工程と、
(b−2)前記拡散抑制膜上に全面に第2絶縁膜を形成する工程と、
(b−3)前記工程(b−2)で得られた構造をその上面から研磨して、前記第1絶縁膜を露出させる工程と、
(b−4)前記工程(b−3)において露出した前記第1絶縁膜を除去する工程と、
(b−5)前記工程(b−4)の後に、残りの前記第2絶縁膜を除去する工程と
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,
In the step (a), the semiconductor substrate in which a first insulating film made of a silicon nitride film is formed on the gate electrode is prepared,
The step (b)
(B-1) forming the diffusion suppression film on the entire surface of the semiconductor substrate by a deposition method so as to cover the gate insulating film, the gate electrode, and the first insulating film;
(B-2) forming a second insulating film on the entire surface of the diffusion suppressing film;
(B-3) polishing the structure obtained in the step (b-2) from its upper surface to expose the first insulating film;
(B-4) removing the first insulating film exposed in the step (b-3);
(B-5) A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the step of removing the remaining second insulating film after the step (b-4).
(a)N型MISトランジスタ及びP型MISトランジスタの各々のゲート絶縁膜及びゲート電極が上面上にこの順で積層して形成された半導体基板を準備する工程と、
(b)前記N型MISトランジスタの前記ゲート電極上に、シリサイド反応に必要な金属の拡散を抑制する拡散抑制膜を形成する工程と、
(c)前記拡散抑制膜上及び前記P型MISトランジスタの前記ゲート電極上に、前記金属から成る金属膜を形成する工程と、
(d)前記拡散抑制膜を介して前記金属膜と前記N型MISトランジスタの前記ゲート電極とを反応させるとともに、前記金属膜と前記P型MISトランジスタの前記ゲート電極とを反応させて、前記P型MISトランジスタの前記ゲート電極に形成されるシリサイドの金属組成比が、前記N型MISトランジスタの前記ゲート電極に形成されるシリサイドの金属組成比よりも大きくなるように、前記N型MISトランジスタ及び前記P型MISトランジスタの各々の前記ゲート電極の全領域をシリサイド化する工程と
を備える、半導体装置の製造方法。
(A) preparing a semiconductor substrate in which the gate insulating film and the gate electrode of each of the N-type MIS transistor and the P-type MIS transistor are stacked on the upper surface in this order;
(B) forming a diffusion suppression film on the gate electrode of the N-type MIS transistor, which suppresses diffusion of a metal necessary for the silicidation;
(C) forming a metal film made of the metal on the diffusion suppression film and on the gate electrode of the P-type MIS transistor;
(D) The metal film and the gate electrode of the N-type MIS transistor are reacted through the diffusion suppression film, and the metal film and the gate electrode of the P-type MIS transistor are reacted to form the P The N-type MIS transistor and the metal composition ratio of the silicide formed on the gate electrode of the N-type MIS transistor are larger than the metal composition ratio of the silicide formed on the gate electrode of the N-type MIS transistor. And siliciding the entire region of the gate electrode of each P-type MIS transistor.
請求項6に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記金属はニッケルである、半導体装置の製造方法。
A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the metal is nickel.
請求項6及び請求項7のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法であって、
前記拡散抑制膜はシリコン窒化膜から成る、半導体装置の製造方法。
A method of manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 6 and 7,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the diffusion suppression film is made of a silicon nitride film.
請求項8に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記N型MISトランジスタの前記ゲート電極はNiSi2から成る、半導体装置の製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 8, comprising:
Wherein the gate electrode of the N-type MIS transistor consists of NiSi 2, the method of manufacturing a semiconductor device.
請求項8及び請求項9のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法であって、
前記P型MISトランジスタの前記ゲート電極は、Ni3SiあるいはNi31Si12から成る、半導体装置の製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 8, wherein:
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the gate electrode of the P-type MIS transistor is made of Ni 3 Si or Ni 31 Si 12 .
請求項8に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記工程(b)では、シリコン窒化膜から成る前記拡散抑制膜を原子層成長法で形成する、半導体装置の製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 8, comprising:
In the step (b), the diffusion suppression film made of a silicon nitride film is formed by an atomic layer growth method.
請求項11に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記工程(b)は、
(b−1)前記工程(a)で得られた構造の全面にシリコン窒化膜から成る前記拡散抑制膜を原子層成長法で形成する工程と、
(b−2)前記P型MISトランジスタの前記ゲート電極上の前記拡散抑制膜をフッ酸を用いたウェットエッチングを行って除去する工程と
を備える、半導体装置の製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 11, comprising:
The step (b)
(B-1) forming the diffusion suppression film made of a silicon nitride film on the entire surface of the structure obtained in the step (a) by an atomic layer growth method;
(B-2) A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: removing the diffusion suppression film on the gate electrode of the P-type MIS transistor by performing wet etching using hydrofluoric acid.
(a)N型MISトランジスタ及びP型MISトランジスタの各々のゲート絶縁膜及びゲート電極が上面上にこの順で積層して形成された半導体基板を準備する工程と、
(b)前記N型MISトランジスタ及び前記P型MISトランジスタのうち、少なくとも前記N型MISトランジスタの前記ゲート電極をシリサイド化する工程と、
(c)前記工程(b)の後に、前記N型MISトランジスタの前記ゲート電極上に、シリサイド反応に必要な金属の拡散を阻止する拡散阻止膜を形成する工程と、
(d)前記拡散阻止膜上及び前記P型MISトランジスタの前記ゲート電極上に、前記金属から成る金属膜を形成する工程と、
(e)前記金属膜と前記P型MISトランジスタの前記ゲート電極とをシリサイド反応させる工程と
を備え、
前記工程(e)の後では、前記N型MISトランジスタ及び前記P型MISトランジスタの各々の前記ゲート電極の全領域がシリサイド化されており、前記P型MISトランジスタに形成されるシリサイドの金属組成比は、前記N型MISトランジスタの前記ゲート電極に形成されるシリサイドの金属組成比よりも大きくなっている、半導体装置の製造方法。
(A) preparing a semiconductor substrate in which the gate insulating film and the gate electrode of each of the N-type MIS transistor and the P-type MIS transistor are stacked on the upper surface in this order;
(B) siliciding at least the gate electrode of the N-type MIS transistor among the N-type MIS transistor and the P-type MIS transistor;
(C) after the step (b), forming a diffusion blocking film on the gate electrode of the N-type MIS transistor to prevent diffusion of a metal necessary for a silicide reaction;
(D) forming a metal film made of the metal on the diffusion barrier film and on the gate electrode of the P-type MIS transistor;
(E) a step of causing a silicide reaction between the metal film and the gate electrode of the P-type MIS transistor,
After the step (e), the entire region of the gate electrode of each of the N-type MIS transistor and the P-type MIS transistor is silicided, and the metal composition ratio of silicide formed in the P-type MIS transistor Is a method for manufacturing a semiconductor device, which is larger than a metal composition ratio of silicide formed on the gate electrode of the N-type MIS transistor.
請求項13に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記工程(b)及び(e)ではニッケルシリサイドが形成される、半導体装置の製造方法。
A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 13,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein nickel silicide is formed in the steps (b) and (e).
請求項13及び請求項14のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法であって、
前記拡散阻止膜はシリコン酸化膜から成る、半導体装置の製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 13, wherein:
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the diffusion barrier film is made of a silicon oxide film.
請求項13乃至請求項15のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法であって、
前記工程(b)では、前記N型MISトランジスタ及び前記P型MISトランジスタの各々の前記ゲート電極がシリサイド化される、半導体装置の製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 13 to 15,
In the step (b), the gate electrode of each of the N-type MIS transistor and the P-type MIS transistor is silicided.
請求項13乃至請求項15のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法であって、
前記工程(b)は、
(b−1)前記P型MISトランジスタの前記ゲート電極上に、前記金属の拡散を阻止する第2拡散阻止膜を形成する工程と、
(b−2)前記N型MISトランジスタの前記ゲート電極上及び前記第2拡散阻止膜上に、前記金属から成る第2金属膜を形成する工程と、
(b−3)前記第2金属膜と前記N型MISトランジスタの前記ゲート電極とをシリサイド反応させる工程と
を有する、半導体装置の製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 13 to 15,
The step (b)
(B-1) forming a second diffusion blocking film for blocking the diffusion of the metal on the gate electrode of the P-type MIS transistor;
(B-2) forming a second metal film made of the metal on the gate electrode and the second diffusion blocking film of the N-type MIS transistor;
(B-3) A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the step of silicidating the second metal film and the gate electrode of the N-type MIS transistor.
請求項6及び請求項13のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法であって、
(f)前記工程(a)及び(b)の間に、前記N型MISトランジスタ及び前記P型MISトランジスタの前記ゲート電極を覆って前記半導体基板上に全面に第1絶縁膜を形成する工程と、
(g)前記工程(b)の前に、前記第1絶縁膜上に第2絶縁膜を形成する工程と、
(h)前記工程(b)の前に、前記工程(g)で得られた構造をその上面から研磨して、前記N型MISトランジスタ及び前記P型MISトランジスタの前記ゲート電極の上面上の前記第1絶縁膜を露出させる工程と、
(i)前記工程(b)の前に、前記工程(h)で露出した、前記N型MISトランジスタ及び前記P型MISトランジスタの前記ゲート電極の上面上の前記第1絶縁膜を除去して、前記N型MISトランジスタ及び前記P型MISトランジスタの前記ゲート電極を露出させる工程と
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 any one of claims 6 and 13,
(F) forming a first insulating film on the entire surface of the semiconductor substrate so as to cover the gate electrodes of the N-type MIS transistor and the P-type MIS transistor between the steps (a) and (b); ,
(G) before the step (b), forming a second insulating film on the first insulating film;
(H) Before the step (b), the structure obtained in the step (g) is polished from the upper surface, and the upper surface of the gate electrode of the N-type MIS transistor and the P-type MIS transistor is Exposing the first insulating film;
(I) Before the step (b), the first insulating film on the upper surface of the gate electrode of the N-type MIS transistor and the P-type MIS transistor exposed in the step (h) is removed, And a step of exposing the gate electrodes of the N-type MIS transistor and the P-type MIS transistor.
請求項18に記載の半導体装置の製造方法であって、
(j)前記工程(a)及び(f)の間に、前記N型MISトランジスタ及び前記P型MISトランジスタの前記ゲート電極を覆って前記半導体基板上に全面に第3絶縁膜を形成する工程と、
(k)前記工程(f)の前に、前記第3絶縁膜をエッチングして、前記N型MISトランジスタ及び前記P型MISトランジスタの前記ゲート電極の側面上に、前記第3絶縁膜から成るサイドウォールを形成する工程と、
(l)前記工程(f)の前に、前記N型MISトランジスタの前記ゲート電極及び当該ゲート電極の側面上の前記サイドウォールをマスクに用いて前記半導体基板内に不純物を導入し、前記N型MISトランジスタのソース・ドレイン領域を前記半導体基板に形成する工程と、
(m)前記工程(f)の前に、前記P型MISトランジスタの前記ゲート電極及び当該ゲート電極の側面上の前記サイドウォールをマスクに用いて前記半導体基板内に不純物を導入し、前記P型MISトランジスタのソース・ドレイン領域を前記半導体基板に形成する工程と、
(n)前記工程(l)及び(m)の後であって前記工程(f)の前に、前記N型MISトランジスタ及び前記P型MISトランジスタの前記ゲート電極の側面上の前記サイドウォールを除去する工程と
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 18,
(J) forming a third insulating film on the entire surface of the semiconductor substrate so as to cover the gate electrodes of the N-type MIS transistor and the P-type MIS transistor between the steps (a) and (f); ,
(K) Before the step (f), the third insulating film is etched to form a side made of the third insulating film on the side surface of the gate electrode of the N-type MIS transistor and the P-type MIS transistor. Forming a wall;
(L) Before the step (f), an impurity is introduced into the semiconductor substrate using the gate electrode of the N-type MIS transistor and the sidewall on the side surface of the gate electrode as a mask, and the N-type Forming a source / drain region of a MIS transistor on the semiconductor substrate;
(M) Before the step (f), impurities are introduced into the semiconductor substrate using the gate electrode of the P-type MIS transistor and the sidewall on the side surface of the gate electrode as a mask, and the P-type Forming a source / drain region of a MIS transistor on the semiconductor substrate;
(N) After the steps (l) and (m) and before the step (f), the sidewalls on the side surfaces of the gate electrodes of the N-type MIS transistor and the P-type MIS transistor are removed. A method for manufacturing a semiconductor device.
請求項18に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記第1絶縁膜はシリコン窒化膜から成り、
(j)前記工程(a)及び(f)の間に、前記N型MISトランジスタ及び前記P型MISトランジスタの各々の前記ゲート電極の側面上に、当該ゲート電極側から順にシリコン酸化膜から成る第3絶縁膜とシリコン窒化膜から成る第4絶縁膜とが積層されたサイドウォールを形成する工程と、
(k)前記工程(f)の前に、前記N型MISトランジスタの前記ゲート電極及び当該ゲート電極の側面上の前記サイドウォールをマスクに用いて前記半導体基板内に不純物を導入し、前記N型MISトランジスタのソース・ドレイン領域を前記半導体基板に形成する工程と、
(l)前記工程(f)の前に、前記P型MISトランジスタの前記ゲート電極及び当該ゲート電極の側面上の前記サイドウォールをマスクに用いて前記半導体基板内に不純物を導入し、前記P型MISトランジスタのソース・ドレイン領域を前記半導体基板に形成する工程と、
(m)前記工程(k)及び(l)の後であって前記工程(f)の前に、前記サイドウォールの前記第4絶縁膜を除去する工程と
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 18,
The first insulating film is made of a silicon nitride film,
(J) During the steps (a) and (f), on the side surface of the gate electrode of each of the N-type MIS transistor and the P-type MIS transistor, a silicon oxide film is formed in order from the gate electrode side. Forming a sidewall in which three insulating films and a fourth insulating film made of a silicon nitride film are stacked;
(K) Before the step (f), impurities are introduced into the semiconductor substrate using the gate electrode of the N-type MIS transistor and the sidewall on the side surface of the gate electrode as a mask, and the N-type Forming a source / drain region of a MIS transistor on the semiconductor substrate;
(L) Before the step (f), impurities are introduced into the semiconductor substrate using the gate electrode of the P-type MIS transistor and the sidewall on the side surface of the gate electrode as a mask, and the P-type Forming a source / drain region of a MIS transistor on the semiconductor substrate;
(M) A method of manufacturing a semiconductor device, further comprising the step of removing the fourth insulating film on the sidewall after the steps (k) and (l) and before the step (f).
半導体基板と、
前記半導体基板上に形成され、全領域がシリサイド化されたMISトランジスタのゲート電極と、
前記半導体基板に形成された、前記MISトランジスタのソース・ドレイン領域と、
前記ゲート電極の側面上に形成されたシリコン酸化膜と、
前記シリコン酸化膜及び前記ソース・ドレイン領域に接触するように、前記シリコン酸化膜上から前記ソース・ドレイン領域上にかけて形成された一層のシリコン窒化膜と
を備える、半導体装置。
A semiconductor substrate;
A gate electrode of a MIS transistor formed on the semiconductor substrate and silicided in its entire region;
A source / drain region of the MIS transistor formed in the semiconductor substrate;
A silicon oxide film formed on a side surface of the gate electrode;
A semiconductor device comprising: a silicon nitride film formed on the silicon oxide film and the source / drain regions so as to be in contact with the silicon oxide film and the source / drain regions.
請求項21に記載の半導体装置であって、
前記ゲート電極の全領域はニッケルシリサイドから成る、半導体装置。
The semiconductor device according to claim 21, wherein
A semiconductor device, wherein the entire region of the gate electrode is made of nickel silicide.
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CN104934323A (en) * 2014-03-18 2015-09-23 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 Method for manufacturing semiconductor device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011108663A1 (en) * 2010-03-04 2011-09-09 東京エレクトロン株式会社 Plasma etching method, method for producing semiconductor device, and plasma etching device
US9324572B2 (en) 2010-03-04 2016-04-26 Tokyo Electron Limited Plasma etching method, method for producing semiconductor device, and plasma etching device
CN104934323A (en) * 2014-03-18 2015-09-23 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 Method for manufacturing semiconductor device

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