JP2009026795A - Semiconductor apparatus and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor apparatus which can be more improved in carrier mobility. <P>SOLUTION: The semiconductor apparatus includes a side wall 5b formed in an L shape in side elevation view to cover a flank of a gate 3 and an extension area 6a of a source/drain 6, a silicide layer 7 formed on the gate 3 and on a contact area 6b of the source/drain 6, and a stress liner film 8 formed to cover the side wall 5b and the silicide layer 7, where the contact area 6b of the source/drain 6 is formed of a semiconductor raw material (SiGe) having larger grid intervals than a semiconductor raw material (Si) of a semiconductor substrate 1 and the stress liner film 8 is a compression type, or the contact area 6b of the source/drain 6 is formed of a semiconductor raw material (SiC) having smaller grid intervals than the semiconductor raw material (Si) of the semiconductor substrate 1 and the stress liner film 8 is an extension type. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体装置およびその製造方法に関し、特に微細MOSトランジスタのキャリア移動度を向上させるための技術に関する。   The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a technique for improving carrier mobility of a fine MOS transistor.

微細MOSトランジスタのキャリア移動度の向上のために、チャネル領域に意図的に歪みを加えることは、非常に有効な方法であり、これまで様々な種類の歪み形成方法が提案されてきた。提案された方法の中には、下記(1)(2)のものがある。   In order to improve the carrier mobility of a fine MOS transistor, intentionally applying strain to the channel region is a very effective method, and various types of strain forming methods have been proposed so far. Among the proposed methods, there are the following (1) and (2).

(1)ソース/ドレイン−SiGe選択エピ
Si基板におけるソース/ドレインが形成される領域のSiをリセスし、そこにSiよりも格子間隔の大きいSi1-xGexを選択的にエピタキシャル成長させてソース/ドレインを形成し、このソース/ドレインにより、チャネル領域に1軸性の圧縮歪みを加える。尚、Si1-xGexの代わりにSi1-xxを適用すれば、チャネル領域に引張歪みを加えることもできる。
(1) Source / Drain—SiGe selective epi Si in the region where the source / drain is formed in the Si substrate is recessed, and Si 1-x Ge x having a larger lattice spacing than Si is selectively epitaxially grown there. / Drain is formed, and the uniaxial compressive strain is applied to the channel region by the source / drain. If Si 1-x C x is applied instead of Si 1-x Ge x , tensile strain can be applied to the channel region.

(2)ディスポーザブル(Disposable)・サイドウォール
ゲートおよびソース/ドレインをシリサイド化して、ドライエッチングでサイドウォールを除去した後、高ストレス性のストレスライナー膜をゲートおよびソース/ドレインを覆う様に形成し、このストレスライナー膜により、チャネル領域に1軸性の圧縮歪みを加える。その際、上記の様にサイドウォールを除去することで、ストレスライナー膜がゲートおよびソース/ドレインに一層密着して、ストレスライナー膜によるチャネル領域の1軸性歪みの効果を高める事ができる。尚、ストレスライナー膜の素材の種類を変更することで、チャネル領域に圧縮歪みも引張歪みも加える事ができる。
(2) Disposable sidewall After siliciding the gate and source / drain and removing the sidewall by dry etching, a highly stressed stress liner film is formed so as to cover the gate and source / drain, By this stress liner film, uniaxial compressive strain is applied to the channel region. At this time, by removing the sidewalls as described above, the stress liner film is further adhered to the gate and the source / drain, and the effect of uniaxial distortion of the channel region by the stress liner film can be enhanced. Incidentally, by changing the material type of the stress liner film, it is possible to add compressive strain and tensile strain to the channel region.

上記(1)(2)を組み合わせると、キャリア移動度を一層向上できるが、実際には下記の問題が生じるので、上記(1)(2)を組み合わせる事ができなかった(即ちキャリア移動度を一層向上させる事ができなかった)。   When the above (1) and (2) are combined, the carrier mobility can be further improved. However, since the following problems actually occur, the above (1) and (2) cannot be combined (that is, the carrier mobility is reduced). It couldn't be improved further).

即ち、上記(1)のSiGeの選択的エピタキシャル成長は、ソース/ドレインでのみで起こる必要があるので、ゲート上では、SiGeの選択的エピタキシャル成長が起こらない様にする必要がある。従って、上記(1)のSiGeの選択的エピタキシャル成長の際には、ゲート上には、SiGeの選択的エピタキシャル成長を防止するめのハードマスク(従来では、このハードマスクは酸化膜(SiO2)により形成されていた。)を形成しておく必要がある。 That is, since the selective epitaxial growth of SiGe in the above (1) needs to occur only at the source / drain, it is necessary to prevent the selective epitaxial growth of SiGe from occurring on the gate. Therefore, during the selective epitaxial growth of SiGe in the above (1), a hard mask (previously, this hard mask is formed of an oxide film (SiO 2 ) for preventing the selective epitaxial growth of SiGe on the gate. It is necessary to form.

しかしその様にすると、上記(2)で、上記のハードマスクが邪魔となり、ゲートをシリサイド化できなくなる。従って、ゲートもシリサイド化するためには、シリサイド化の前に上記のハードマスクを除去しておく必要がある。そのマスク除去では、フッ酸によるウェットエッチングなどを使用するが、上記のハードマスクは素子分離膜(SiO2)と同じ酸化膜なので、そのマスク除去の際に、素子分離膜を溶かして落ち込ませる等の破損が生じるという問題があった。また、サイドウォールを完全に除去するので、その除去の際にソース/ドレインのエクステンション領域を破損させるという問題もあった。 However, in such a case, in the above (2), the hard mask becomes an obstacle and the gate cannot be silicided. Therefore, in order to silicide the gate, it is necessary to remove the hard mask before silicidation. For removing the mask, wet etching using hydrofluoric acid is used. Since the hard mask is the same oxide film as the element isolation film (SiO 2 ), the element isolation film is melted and dropped when the mask is removed. There was a problem that damage occurred. Further, since the sidewall is completely removed, there is a problem that the extension region of the source / drain is damaged at the time of the removal.

そこで、この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、従来と比べてキャリア移動度を一層向上できる半導体装置およびその製造方法を提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and it is an object of the present invention to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the same that can further improve carrier mobility as compared with the prior art.

上記課題を解決する為に、本発明の第1の形態は、半導体基板と、前記半導体基板上に形成されたゲートと、前記半導体基板に形成されたソース/ドレインと、前記ゲートの側面と前記ソース/ドレインのエクステンション領域とを被覆する様に側面視断面L字状に形成されたサイドウォールと、前記ゲート上および前記ソース/ドレインのコンタクト領域上に形成されたシリサイド層と、前記サイドウォールおよび前記シリサイド層を介して前記ゲートおよび前記ソース/ドレインを被覆する様に形成されたストレスライナー膜と、を備え、前記ソース/ドレインの前記コンタクト領域が前記半導体基板の半導体素材よりも格子間隔の大きい第1の半導体素材により形成され且つ前記ストレスライナー膜が圧縮型であり、または、前記ソース/ドレインの前記コンタクト領域が前記半導体基板の半導体素材よりも格子間隔の小さい第2の半導体素材により形成され且つ前記ストレスライナー膜が引張型であるものである。   In order to solve the above problems, a first embodiment of the present invention includes a semiconductor substrate, a gate formed on the semiconductor substrate, a source / drain formed on the semiconductor substrate, a side surface of the gate, A sidewall formed in an L-shaped cross-section in a side view so as to cover the extension region of the source / drain; a silicide layer formed on the gate and the contact region of the source / drain; A stress liner film formed so as to cover the gate and the source / drain via the silicide layer, and the contact region of the source / drain has a larger lattice spacing than the semiconductor material of the semiconductor substrate The stress liner film is formed of a first semiconductor material and is a compression type, or the saw / The contact region of the drain is of the than the semiconductor substrate of the semiconductor material is formed by a small second semiconductor material having lattice spacing and the stress liner film is a tension type.

本発明の第1の形態によれば、ソース/ドレインのコンタクト領域が、半導体基板の半導体素材よりも格子間隔の大きい第1の半導体素材により形成されると共に、ストレスライナー膜が圧縮型に形成された場合は、コンタクト領域とストレスライナー膜との両方からチャネル領域に圧縮歪みを加える事ができ、これによりP型MOSFET等のP型の半導体装置において、キャリア移動度を従来より一層向上できる。   According to the first aspect of the present invention, the source / drain contact region is formed of the first semiconductor material having a larger lattice spacing than the semiconductor material of the semiconductor substrate, and the stress liner film is formed in a compression type. In this case, it is possible to apply compressive strain to the channel region from both the contact region and the stress liner film, thereby further improving carrier mobility in a P-type semiconductor device such as a P-type MOSFET.

また、ソース/ドレインのコンタクト領域が、半導体基板の半導体素材よりも格子間隔の小さい第2の半導体素材により形成されると共に、ストレスライナー膜が引張型に形成された場合は、コンタクト領域とストレスライナー膜との両方からチャネル領域に引張歪みを加える事ができ、これによりN型MOSFET等のN型の半導体装置において、キャリア移動度を従来より一層向上できる。   In addition, when the source / drain contact region is formed of the second semiconductor material having a smaller lattice spacing than the semiconductor material of the semiconductor substrate and the stress liner film is formed in a tension type, the contact region and the stress liner are formed. A tensile strain can be applied to the channel region from both the film and the carrier mobility can be further improved in an N-type semiconductor device such as an N-type MOSFET.

またサイドウォールが側面視断面L字状に形成されるので、ストレスライナー膜をゲートおよびソース/ドレインに一層密着でき、これによりストレスライナー膜によるチャネル領域9の1軸性歪みの効果を一層高める事ができる。   Further, since the side wall is formed in an L shape in a side view, the stress liner film can be further adhered to the gate and the source / drain, thereby further enhancing the effect of uniaxial distortion of the channel region 9 by the stress liner film. Can do.

またサイドウォールを備えるので、製造工程において、サイドウォールにより、ソース/ドレインのエクステンション領域を保護できる。   Further, since the side wall is provided, the source / drain extension regions can be protected by the side wall in the manufacturing process.

実施の形態1.
この実施の形態に係る半導体装置は、図1の様に、半導体基板1と、半導体基板1上に形成されたゲート3と、半導体基板1の表層に形成されたソース/ドレイン6と、ゲート3の側面とソース/ドレイン6のエクステンション領域6aとを被覆する様に側面視断面L字状に形成されたサイドウォール5aと、ゲート3上およびソース/ドレイン6のコンタクト領域6b上に形成されたシリサイド層7と、サイドウォール5aおよびシリサイド層7を介してゲート3およびソース/ドレイン6を被覆する様に形成されたストレスライナー膜8とを備えている。ゲート3は、半導体基板1上に形成されたゲート絶縁膜3aと、その上に形成されたゲート電極3bとから構成される。
Embodiment 1 FIG.
As shown in FIG. 1, the semiconductor device according to this embodiment includes a semiconductor substrate 1, a gate 3 formed on the semiconductor substrate 1, a source / drain 6 formed on the surface layer of the semiconductor substrate 1, and a gate 3. Side wall 5a formed in an L-shaped cross section in side view so as to cover the side surface of source and drain / extension region 6a, and silicide formed on gate 3 and contact region 6b of source / drain 6 A layer 7 and a stress liner film 8 formed so as to cover the gate 3 and the source / drain 6 via the sidewall 5a and the silicide layer 7 are provided. The gate 3 is composed of a gate insulating film 3a formed on the semiconductor substrate 1 and a gate electrode 3b formed thereon.

半導体基板1は、例えばSi(シリコン)基板である。ゲート電極3bは、例えばポリシリコンにより形成されている。サイドウォール5aは、酸化膜(例えばシリコン酸化膜(SiO2))により形成されている。 The semiconductor substrate 1 is, for example, a Si (silicon) substrate. The gate electrode 3b is made of, for example, polysilicon. The sidewall 5a is formed of an oxide film (for example, a silicon oxide film (SiO 2 )).

ソース/ドレイン6のコンタクト領域6bは、半導体基板1の半導体素材(ここではSi)よりも格子間隔の大きい半導体素材(ここではSiGe(シリコンゲルマニウム))により形成されている。これにより、コンタクト領域6bにより、チャネル領域9に1軸性の圧縮歪みが加えられる。またコンタクト領域6bは、例えば20nm以上の厚さに形成されている。   The contact region 6b of the source / drain 6 is formed of a semiconductor material (here, SiGe (silicon germanium)) having a larger lattice spacing than the semiconductor material (here, Si) of the semiconductor substrate 1. Thereby, uniaxial compressive strain is applied to the channel region 9 by the contact region 6b. The contact region 6b is formed with a thickness of 20 nm or more, for example.

シリサイド層7は、例えばNiSi(ニッケルシリサイド)により形成されている。   The silicide layer 7 is made of, for example, NiSi (nickel silicide).

ストレスライナー膜8は、チャネル領域9に1軸性の圧縮(Compressive)歪みを加える事が可能な圧縮型の窒化膜(例えばSiN(窒化シリコン))により形成されている。   The stress liner film 8 is formed of a compression type nitride film (for example, SiN (silicon nitride)) that can apply uniaxial compressive strain to the channel region 9.

以上の様に構成された半導体装置によれば、ソース/ドレイン6のコンタクト領域6bが、半導体基板1の半導体素材(ここではSi)よりも格子間隔の大きい半導体素材(ここではSiGe)により形成されると共に、ストレスライナー膜8が、チャネル領域9に1軸性の圧縮歪みを加える事が可能な圧縮型の窒化膜(例えばSiN)により形成されるので、コンタクト領域6bとストレスライナー膜8との両方からチャネル領域9に圧縮歪みを加える事ができ、これによりP型MOSFET等のP型の半導体装置において、キャリア移動度を従来より一層向上できる。   According to the semiconductor device configured as described above, the contact region 6b of the source / drain 6 is formed of a semiconductor material (here, SiGe) having a larger lattice spacing than the semiconductor material (here, Si) of the semiconductor substrate 1. In addition, since the stress liner film 8 is formed of a compression type nitride film (for example, SiN) capable of applying a uniaxial compressive strain to the channel region 9, the contact region 6b and the stress liner film 8 are The compressive strain can be applied to the channel region 9 from both, and thereby carrier mobility can be further improved in a P-type semiconductor device such as a P-type MOSFET.

またサイドウォール5aが側面視断面L字状に形成されるので、ストレスライナー膜8をゲート3およびソース/ドレイン6に一層密着でき、これによりストレスライナー膜8によるチャネル領域9の1軸性歪みの効果を一層高める事ができる。   Further, since the side wall 5a is formed in an L-shaped cross section when viewed from the side, the stress liner film 8 can be further adhered to the gate 3 and the source / drain 6 and thereby the uniaxial strain of the channel region 9 caused by the stress liner film 8 can be reduced. The effect can be further enhanced.

またサイドウォール5aを備えるので、製造工程において、サイドウォール5aにより、ソース/ドレイン6のエクステンション領域6aを保護できる。   Further, since the sidewall 5a is provided, the extension region 6a of the source / drain 6 can be protected by the sidewall 5a in the manufacturing process.

またコンタクト領域6bは、例えば20nm以上の厚さに形成されるので、チャネル領域9に十分な歪みを加える事ができる。   Further, since the contact region 6b is formed with a thickness of 20 nm or more, for example, sufficient strain can be applied to the channel region 9.

尚、この実施の形態において、ソース/ドレイン6のコンタクト領域6bを、半導体基板1の半導体素材(ここではSi)よりも格子間隔の小さい半導体素材(ここではSiC(炭化シリコン))により形成し、且つストレスライナー膜8を、チャネル領域9に1軸性の引張(Tensile)歪みを加える事が可能な引張型の窒化膜(ここではSiN)により形成しても良い。これによりN型MOSFET等のN型の半導体装置において、キャリア移動度(即ち電流駆動能力)を従来より一層向上できる。   In this embodiment, the contact region 6b of the source / drain 6 is formed of a semiconductor material (here, SiC (silicon carbide)) having a lattice spacing smaller than that of the semiconductor material (here, Si) of the semiconductor substrate 1. Further, the stress liner film 8 may be formed of a tensile type nitride film (here, SiN) capable of applying a uniaxial tensile strain to the channel region 9. As a result, in an N-type semiconductor device such as an N-type MOSFET, carrier mobility (that is, current driving capability) can be further improved.

実施の形態2.
この実施の形態では、実施の形態1の半導体装置を製造する製造方法(第1の製造方法)の概要を説明する。
Embodiment 2. FIG.
In this embodiment, an outline of a manufacturing method (first manufacturing method) for manufacturing the semiconductor device of the first embodiment will be described.

まず図2の様に、半導体基板(ここではSi基板)1上に、ゲート絶縁膜用の絶縁膜3aおよびゲート電極用のポリシリコン層3bを順に堆積し、その上に窒化膜(例えばSiN(窒化シリコン))製のハードマスク14をパターン形成する。そして、そのハードマスク14をエッチングマスクとして各部3a,3bをエッチング処理することで、図3の様にゲート3を形成する。   First, as shown in FIG. 2, an insulating film 3a for a gate insulating film and a polysilicon layer 3b for a gate electrode are sequentially deposited on a semiconductor substrate (here, Si substrate) 1, and a nitride film (for example, SiN (for example, SiN (for example)) is deposited thereon. The hard mask 14 made of silicon nitride)) is patterned. Then, the portions 3a and 3b are etched using the hard mask 14 as an etching mask, thereby forming the gate 3 as shown in FIG.

そして図3の様に、イオン注入により、半導体基板1の表層にソース/ドレイン6のエクステンション領域6aを形成する。そして、ゲート3の側面とエクステンション領域6aの必要部分(ゲート3の近傍部分)の上面とを被覆する様に、それらの面上に、下層がシリコン酸化膜(酸化膜)5aからなり、上層がシリコン窒化膜(窒化膜)5bからなるサイドウォール5を形成する。この状態で、シリコン窒化膜5bは、ゲート3の側面とエクステンション領域6aの必要部分の上面とを被覆する様に側面視断面L字状になっている。   As shown in FIG. 3, extension regions 6a of the source / drain 6 are formed in the surface layer of the semiconductor substrate 1 by ion implantation. The lower layer is made of a silicon oxide film (oxide film) 5a on the surface of the gate 3 so as to cover the side surface of the gate 3 and the upper surface of a necessary portion of the extension region 6a (the vicinity of the gate 3). Sidewalls 5 made of silicon nitride film (nitride film) 5b are formed. In this state, the silicon nitride film 5b has an L-shaped cross section in side view so as to cover the side surface of the gate 3 and the upper surface of the necessary portion of the extension region 6a.

そして図4の様に、半導体基板1においてソース/ドレイン6のコンタクト領域6bとなる領域をSiエッチングによりリセス(溝を掘る)し、その溝に、半導体基板1の半導体素材(Si)よりも格子間隔の大きい半導体素材(ここではSiGe)を、例えば半導体基板1の表面付近の位置までエピタキシャル成長させることで、SiGe製のコンタクト領域6bを形成する。このコンタクト領域6bは、例えば20nm以上の厚さに形成される。そして、引き続き連続して純粋なシリコンを、例えばハードマスク14と同程度の厚さまでエピタキシャル成長させることで、コンタクト領域6bの上にシリコン層15を形成する。   Then, as shown in FIG. 4, a region to be the contact region 6 b of the source / drain 6 in the semiconductor substrate 1 is recessed (groove) by Si etching, and the lattice is more latticed than the semiconductor material (Si) of the semiconductor substrate 1. A contact material 6b made of SiGe is formed by epitaxially growing a semiconductor material (here, SiGe) having a large interval to a position near the surface of the semiconductor substrate 1, for example. The contact region 6b is formed with a thickness of 20 nm or more, for example. Then, a silicon layer 15 is formed on the contact region 6b by continuously epitaxially growing pure silicon, for example, to a thickness similar to that of the hard mask 14.

そして図5の様に、等方性の窒化膜(SiN)ドライエッチングにより、窒化膜(SiN)製のハードマスク14およびサイドウォール5の上層のシリコン窒化膜5bを除去する。この除去により、下層のシリコン酸化膜5aだけがサイドウォールとして残る(以後、サイドウォール5aと呼ぶ)。   Then, as shown in FIG. 5, the hard mask 14 made of nitride film (SiN) and the silicon nitride film 5b on the sidewall 5 are removed by isotropic nitride film (SiN) dry etching. By this removal, only the lower silicon oxide film 5a remains as a sidewall (hereinafter referred to as sidewall 5a).

またその除去の際、SiNとSiとの選択比はあまり差がないので、その窒化膜ドライエッチングにより、シリコン層15もある程度削られて適度な厚さになる(それ故、シリコン層15は、ハードマスク14と同程度の厚さに形成されている)。そして、シリコン層15とポリシリコン製のゲート電極3bの上層とをセルフアライン−シリサイド化することで、図6の様に、コンタクト領域6上およびゲート電極3bの上層にそれぞれシリサイド層7を形成する。   In addition, since the selection ratio between SiN and Si is not so different at the time of removal, the silicon layer 15 is also shaved to a certain extent by the nitride film dry etching so that the silicon layer 15 has an appropriate thickness. It is formed to the same thickness as the hard mask 14). Then, the silicon layer 15 and the upper layer of the polysilicon gate electrode 3b are self-aligned and silicided to form the silicide layers 7 on the contact region 6 and the upper layer of the gate electrode 3b as shown in FIG. .

そして図6の様に、サイドウォール5およびシリサイド層7を介してゲート3およびソース/ドレイン6を被覆する様に、例えば窒化膜により圧縮型のストレスライナー膜8を形成する。この様にして実施の形態1の半導体装置(チャネル領域9に圧縮歪みを加える場合の半導体装置)が製造される。   Then, as shown in FIG. 6, a compressive stress liner film 8 is formed of, for example, a nitride film so as to cover the gate 3 and the source / drain 6 via the sidewall 5 and the silicide layer 7. In this manner, the semiconductor device of the first embodiment (semiconductor device when compressive strain is applied to the channel region 9) is manufactured.

以上に説明した半導体装置の製造方法によれば、実施の形態1の効果を奏する半導体装置を製造できる他に、ハードマスク14を窒化膜で形成するので(即ち素子分離膜(SiO2)(図示せず)と異なる素材で形成するので)、そのハードマスク14をエッチング除去する際、そのエッチングにより素子分離膜が溶けて落ち込む等の破損が生じる事を防止できる。 According to the semiconductor device manufacturing method described above, the semiconductor device having the effects of the first embodiment can be manufactured, and the hard mask 14 is formed of a nitride film (that is, an element isolation film (SiO 2 ) (FIG. Therefore, when the hard mask 14 is removed by etching, it is possible to prevent the element isolation film from melting and dropping due to the etching.

また、サイドウォール5を、その下層がシリコン酸化膜5aからなり、その上層がシリコン窒化膜5bからなる2層構造として形成するので、窒化膜エッチングにより、下層のシリコン酸化膜5aを残して、上層のシリコン窒化膜5bだけを適切に除去できる。   Further, since the sidewall 5 is formed as a two-layer structure in which the lower layer is made of the silicon oxide film 5a and the upper layer is made of the silicon nitride film 5b, the lower layer silicon oxide film 5a is left by etching the nitride film, and the upper layer is formed. Only the silicon nitride film 5b can be appropriately removed.

またソース/ドレイン6のコンタクト領域6bの形成にSiGeを使用しているが、そのコンタクト領域(即ちSiGe)6b上にシリコン層15を連続的に形成するので、製造途中でSiGeを露出する事を防止でき、これによりGeの飛散を防止できて製造ラインの汚染を防止できる。またSiGeを直接ドライエッチすることもないので、これによってもGeの飛散を防止できて製造ラインの汚染を防止できる。   In addition, SiGe is used for forming the contact region 6b of the source / drain 6. However, since the silicon layer 15 is continuously formed on the contact region (ie, SiGe) 6b, the SiGe is exposed during the manufacturing process. This can prevent the scattering of Ge and prevent contamination of the production line. Further, since SiGe is not directly dry-etched, this can also prevent Ge from being scattered and contamination of the production line.

また等方性の窒化膜ドライエッチングを用いるので、サイドウォール5の上層のシリコン窒化膜5bおよびハードマスク14を適切に除去できる。   Further, since isotropic nitride film dry etching is used, the silicon nitride film 5b and the hard mask 14 in the upper layer of the sidewall 5 can be appropriately removed.

実施の形態3.
この実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、実施の形態2において、主に、等方性の窒化膜ドライエッチングを用いる代わりに、リン酸を用いた窒化膜ウエットエッチングを用いることで、窒化膜(SiN)製のハードマスク14およびサイドウォール5の上層のシリコン窒化膜5bを除去する様にしたものである。以下、この実施の形態について説明する。
Embodiment 3 FIG.
The manufacturing method of the semiconductor device according to this embodiment mainly uses a nitride film wet etching using phosphoric acid in place of the isotropic nitride film dry etching in the second embodiment. The hard mask 14 made of a film (SiN) and the silicon nitride film 5b in the upper layer of the side wall 5 are removed. Hereinafter, this embodiment will be described.

まず図2の様に、半導体基板(ここではSi基板)1上に、ゲート絶縁膜となる絶縁膜3aおよびゲート電極となるポリシリコン層3bを順に堆積し、その上に窒化膜(例えばSiN(窒化シリコン))製のハードマスク14をパターン形成する。そして、そのハードマスク14をマスクとして各部3a,3bをエッチング処理することで、図3の様にゲート3を形成する。   First, as shown in FIG. 2, an insulating film 3a to be a gate insulating film and a polysilicon layer 3b to be a gate electrode are sequentially deposited on a semiconductor substrate (here, Si substrate) 1, and a nitride film (for example, SiN (for example, SiN (for example)) is deposited thereon. The hard mask 14 made of silicon nitride)) is patterned. Then, the portions 3a and 3b are etched using the hard mask 14 as a mask to form the gate 3 as shown in FIG.

そして図3の様に、イオン注入により、半導体基板1の表層にソース/ドレイン6のエクステンション領域6aを形成する。そして、ゲート3の側面とエクステンション領域6aの必要部分(ゲート3の近傍部分)の上面とを被覆する様に、それらの面上に、下層がシリコン酸化膜(酸化膜)5aからなり、上層がシリコン窒化膜(窒化膜)5bからなるサイドウォール5を形成する。この状態で、シリコン窒化膜5bは、ゲート3の側面とエクステンション領域6aの必要部分の上面とを被覆する様に側面視断面L字状になっている。   As shown in FIG. 3, extension regions 6a of the source / drain 6 are formed in the surface layer of the semiconductor substrate 1 by ion implantation. The lower layer is made of a silicon oxide film (oxide film) 5a on the surface of the gate 3 so as to cover the side surface of the gate 3 and the upper surface of a necessary portion of the extension region 6a (the vicinity of the gate 3). Sidewalls 5 made of silicon nitride film (nitride film) 5b are formed. In this state, the silicon nitride film 5b has an L-shaped cross section in side view so as to cover the side surface of the gate 3 and the upper surface of the necessary portion of the extension region 6a.

そして図7の様に、半導体基板1においてソース/ドレイン6のコンタクト領域6bとなる領域をSiエッチングによりリセス(溝状に掘る)し、その溝に、半導体基板1の半導体素材(Si)よりも格子間隔の大きい半導体素材(ここではSiGe)を、例えば半導体基板1の表面付近の位置までエピタキシャル成長させることで、SiGe製のコンタクト領域6bを形成する。そして、引き続き連続して純粋なシリコンを、例えば半導体基板1の表面付近をやや越える位置までエピタキシャル成長させることで、コンタクト領域6bの上にシリコン層15を形成する。   Then, as shown in FIG. 7, a region to be the contact region 6 b of the source / drain 6 in the semiconductor substrate 1 is recessed (digged into a groove shape) by Si etching, and the groove is more than the semiconductor material (Si) of the semiconductor substrate 1. A contact region 6b made of SiGe is formed by epitaxially growing a semiconductor material having a large lattice spacing (here, SiGe) to a position near the surface of the semiconductor substrate 1, for example. Then, the silicon layer 15 is formed on the contact region 6b by continuously epitaxially growing pure silicon, for example, to a position slightly beyond the vicinity of the surface of the semiconductor substrate 1.

そして図5の様に、リン酸を用いた窒化膜(SiN)ウエットエッチングにより、窒化膜(SiN)製のハードマスク14およびサイドウォール5の上層のシリコン窒化膜5bを除去する。この除去により、下層のシリコン酸化膜5aだけがサイドウォールとして残る(以後、サイドウォール5aと呼ぶ)。そして、シリコン層15とポリシリコン製のゲート電極3bの上層とをセルフアライン−シリサイド化することで、図6の様に、各コンタクト領域6上およびゲート電極3bの上層にそれぞれシリサイド層7を形成する。   Then, as shown in FIG. 5, the hard mask 14 made of nitride film (SiN) and the silicon nitride film 5b on the upper side of the sidewall 5 are removed by wet etching using phosphoric acid (SiN). By this removal, only the lower silicon oxide film 5a remains as a sidewall (hereinafter referred to as sidewall 5a). Then, the silicon layer 15 and the polysilicon gate electrode 3b are self-aligned and silicided to form silicide layers 7 on the contact regions 6 and on the gate electrode 3b, respectively, as shown in FIG. To do.

そして図6の様に、サイドウォール5およびシリサイド層7を介してゲート3およびソース/ドレイン6を被覆する様に、例えば窒化膜により圧縮型のストレスライナー膜8を形成する。この様にして実施の形態1の半導体装置(チャネル領域9に圧縮歪みを加える場合の半導体装置)が製造される。   Then, as shown in FIG. 6, a compressive stress liner film 8 is formed of, for example, a nitride film so as to cover the gate 3 and the source / drain 6 via the sidewall 5 and the silicide layer 7. In this manner, the semiconductor device of the first embodiment (semiconductor device when compressive strain is applied to the channel region 9) is manufactured.

以上に説明した半導体装置の製造方法によれば、実施の形態2と同様の効果を得る他、窒化膜製のハードマスク14およびサイドウォール5の上層のシリコン窒化膜5bを除去する際、リン酸を用いた窒化膜ウエットエッチングを用いるので、その除去の際にエクステンション領域6a上のシリコン層15が削られる事を防止できる。故に、シリコン層15を、実施の形態2の様にハードマスク14と同程度の厚さまで厚く形成しておく必要が無くなる。   According to the semiconductor device manufacturing method described above, the same effects as those of the second embodiment can be obtained, and phosphoric acid can be used when the hard mask 14 made of nitride film and the silicon nitride film 5b on the sidewall 5 are removed. Since the nitride film wet etching using is used, it is possible to prevent the silicon layer 15 on the extension region 6a from being scraped during the removal. Therefore, it is not necessary to form the silicon layer 15 as thick as the hard mask 14 as in the second embodiment.

尚、実施の形態2,3では、チャネル領域9に圧縮歪みを加える場合で説明したが、チャネル領域9に引張歪みを加える場合は、リセスした溝13に、半導体基板1の半導体素材(Si)よりも格子間隔の小さい半導体素材(ここではSiC)をエピタキシャル成長させ、且つストレスライナー膜8として引張型のものを形成すれば良い。   In the second and third embodiments, the case where compressive strain is applied to the channel region 9 has been described. However, when tensile strain is applied to the channel region 9, the semiconductor material (Si) of the semiconductor substrate 1 is formed in the recessed groove 13. A semiconductor material (in this case, SiC) having a smaller lattice spacing than that may be epitaxially grown, and a tensile type may be formed as the stress liner film 8.

実施の形態4.
この実施の形態は、実施の形態2の半導体装置の製造方法をロジック回路チップに適用したものである。
Embodiment 4 FIG.
In this embodiment, the semiconductor device manufacturing method of the second embodiment is applied to a logic circuit chip.

まず図8の様に、半導体基板(ここではSi基板)1に、周知の方法で深さ300nm程度の素子分離膜(SiO2)17を形成した後、ウェル注入を行う。そしてその半導体基板1の上面全体に、ゲート絶縁膜3a用のシリコン酸化膜を2nm程度の厚さで堆積し、その上にゲート電極3b用のポリシリコンを100nm程度の厚さで堆積し、その上にハードマスク14用のシリコン窒化膜(窒化膜)を30nm程度の厚さで堆積する。そして、リソグラフィにより当該シリコン窒化膜をパターン形成してハードマスク14をパターン形成し、そのハードマスク14をエッチングマスクとして当該シリコン酸化膜および当該ポリシリコンをエッチング処理することで、各MOSFET領域P,Nにゲート絶縁膜3aおよびゲート電極3bを形成する。 First, as shown in FIG. 8, an element isolation film (SiO 2 ) 17 having a depth of about 300 nm is formed on a semiconductor substrate (here, Si substrate) 1 by a well-known method, and then well implantation is performed. Then, a silicon oxide film for the gate insulating film 3a is deposited on the entire upper surface of the semiconductor substrate 1 with a thickness of about 2 nm, and a polysilicon for the gate electrode 3b is deposited thereon with a thickness of about 100 nm. A silicon nitride film (nitride film) for the hard mask 14 is deposited on the top with a thickness of about 30 nm. Then, the silicon nitride film is patterned by lithography to form a hard mask 14, and the silicon oxide film and the polysilicon are etched using the hard mask 14 as an etching mask, whereby each MOSFET region P, N Then, the gate insulating film 3a and the gate electrode 3b are formed.

そして図9の様に、P型MOSFET領域PのみにBF2イオン注入に行って、P型ソース/ドレインのエクステンション領域6apを形成し、同様に、N型MOSFET領域NのみにAsイオン注入を行って、N型ソース/ドレインのエクステンション領域6anを形成する。そして半導体基板1の上面全体上に、サイドウォール5の下層となるシリコン酸化膜5aを100nm程度堆積し、その上にサイドウォール5の上層となるシリコン窒化膜5bを300nm程度堆積し、ドライエッチングにより、それらの不要な部分を除去する。これにより、ゲート3の側面とエクステンション領域6ap(6an)の必要部分(ゲート3の近傍部分)の上面とを被覆する様に、それらの面上に、下層が側面視断面L字状のシリコン酸化膜5aからなり、上層がシリコン窒化膜5bからなるサイドウォール5を形成する。   Then, as shown in FIG. 9, BF2 ion implantation is performed only in the P-type MOSFET region P to form a P-type source / drain extension region 6ap. Similarly, As ion implantation is performed only in the N-type MOSFET region N. Then, an N-type source / drain extension region 6an is formed. Then, a silicon oxide film 5a serving as a lower layer of the sidewall 5 is deposited on the entire upper surface of the semiconductor substrate 1 to a thickness of about 100 nm, and a silicon nitride film 5b serving as a top layer of the sidewall 5 is deposited thereon to a thickness of about 300 nm. , Remove those unwanted parts. As a result, silicon oxide whose lower layer is L-shaped in cross section in side view is formed on these surfaces so as to cover the side surface of the gate 3 and the upper surface of the necessary portion of the extension region 6ap (6an) (the vicinity of the gate 3). A sidewall 5 made of the film 5a and having an upper layer made of the silicon nitride film 5b is formed.

そして半導体基板1上に、N型MOSFET領域Nのみを開口する様にフォトレジスト(図示せず)を形成し、その開口を介してN型MOSFET領域Nのみに5E15/cm2程度の濃度でAsイオン注入を行って、図10の様に、N型ソース/ドレインのコンタクト領域6bnを形成する。 Then, a photoresist (not shown) is formed on the semiconductor substrate 1 so as to open only the N-type MOSFET region N, and As is provided at a concentration of about 5E15 / cm 2 only in the N-type MOSFET region N through the opening. Ion implantation is performed to form N-type source / drain contact regions 6bn as shown in FIG.

そして半導体基板1の上面全体に、シリコン酸化膜19(図10参照)を20nm程度堆積し、その上にP型MOSFET領域Pを開口する様にフォトレジスト(図示せず)を形成し、そのフォトレジストをエッチングマスクとして、フッ酸などによる酸化膜ウェットエッチングを行って、図10の様に、P型MOSFET領域P上のシリコン酸化膜19のみを除去する。更に、P型MOSFET領域Pにおけるソース/ドレインのコンタクト領域6bpとなる領域を、Siエッチングにより80nm程度の深さでリセス(溝13を掘る)する。そして、使用済みの上記のフォトレジストを除去する。   Then, a silicon oxide film 19 (see FIG. 10) is deposited to a thickness of about 20 nm on the entire top surface of the semiconductor substrate 1, and a photoresist (not shown) is formed thereon so as to open a P-type MOSFET region P. Oxide film wet etching with hydrofluoric acid or the like is performed using the resist as an etching mask to remove only the silicon oxide film 19 on the P-type MOSFET region P as shown in FIG. Further, a region that becomes the source / drain contact region 6 bp in the P-type MOSFET region P is recessed (grooves 13) to a depth of about 80 nm by Si etching. Then, the used photoresist is removed.

そして図11の様に、上記のリセスした溝13に、SiGe(ここではボロンを1E20/cm3程度の濃度でドープしたSiGe)を、例えば半導体基板1の表面付近の位置(例えば表面を10nmほど越えた位置)までエピタキシャル成長させることで、SiGe製のコンタクト領域6bpを形成する。そして、引き続き連続して純粋なシリコンを、例えばハードマスク14と同程度(例えば30nm程度)の厚さまでエピタキシャル成長させることで、コンタクト領域6bpの上にシリコン層15を形成する。尚、SiGeは、シリコンが露出している部分でのみ成長するので、シリコン酸化膜19で覆われたN型MOSFET領域Nでは成長しない。 Then, as shown in FIG. 11, SiGe (here, SiGe doped with boron at a concentration of about 1E20 / cm 3 ) is placed in the recessed groove 13, for example, at a position near the surface of the semiconductor substrate 1 (for example, the surface is about 10 nm). SiGe contact region 6 bp is formed by epitaxial growth up to (over the position). Then, the silicon layer 15 is formed on the contact region 6 bp by continuously epitaxially growing pure silicon, for example, to the same thickness as the hard mask 14 (for example, about 30 nm). Since SiGe grows only in the portion where silicon is exposed, it does not grow in the N-type MOSFET region N covered with the silicon oxide film 19.

そして、N型MOSFET領域Nを覆っていたシリコン酸化膜19を除去する。そして図12の様に、等方性の窒化膜(SiN)ドライエッチングにより、各MOSFET領域P,Nの窒化膜(SiN)製のハードマスク14及びサイドウォール5の上層のシリコン窒化膜5bを除去する(以後、サイドウォール5aと呼ぶ)。その際、SiとSiNとの選択比はあまり差がないので、その窒化膜ドライエッチングにより、ソース/ドレインのコンタクト領域6bp上のシリコン層15が、ある程度削られて適宜厚さになる。   Then, the silicon oxide film 19 covering the N-type MOSFET region N is removed. Then, as shown in FIG. 12, isotropic nitride film (SiN) dry etching removes the hard mask 14 made of nitride film (SiN) in each MOSFET region P and N and the silicon nitride film 5b on the upper side wall 5. (Hereinafter referred to as sidewall 5a). At this time, since there is not much difference in the selection ratio between Si and SiN, the silicon layer 15 on the source / drain contact region 6 bp is shaved to some extent by the nitride film dry etching to have an appropriate thickness.

そして図13の様に、Siが露出している部分(シリコン層15、ポリシリコン製のゲート電極3bの上層およびN型MOSFET領域Nのエクステンション領域6an)をセルフアライン−シリサイド化することで、その部分上にシリサイド層(ここではNiSi層)7を形成する。   Then, as shown in FIG. 13, the silicon exposed portion (the silicon layer 15, the upper layer of the polysilicon gate electrode 3b and the extension region 6an of the N-type MOSFET region N) is self-aligned and silicided. A silicide layer (here, NiSi layer) 7 is formed on the portion.

そして図14の様に、P型MOSFET領域P上に(即ちサイドウォール5およびシリサイド層7を介してゲート3およびソース/ドレイン6を被覆する様に)圧縮型のストレスライナー膜(シリコン窒化膜)8pを積層し、同様にN型MOSFET領域Nに引張型のストレスライナー膜(シリコン窒化膜)8nを積層する。具体的には例えば、半導体基板1の上面全体に圧縮型のストレスライナー膜8pを積層し、そのうち、P型MOSFET領域P上の積層部分をフォトレジストなどでマスクをし、N型MOSFET領域N上の積層層分をドライエッチングで除去する。同様に、半導体基板1の上面全体に引張型のストレスライナー膜8nを積層し、そのうち、N型MOSFET領域N上の積層部分をフォトレジストなどでマスクをし、P型MOSFET領域P上の堆積部分をドライエッチングで除去する。この様にしてロジック回路チップを製造する。   Then, as shown in FIG. 14, a compression type stress liner film (silicon nitride film) is formed on the P-type MOSFET region P (that is, so as to cover the gate 3 and the source / drain 6 via the sidewall 5 and the silicide layer 7). 8p is laminated, and similarly, a tensile stress liner film (silicon nitride film) 8n is laminated in the N-type MOSFET region N. Specifically, for example, a compression type stress liner film 8p is laminated on the entire upper surface of the semiconductor substrate 1, and the laminated portion on the P-type MOSFET region P is masked with a photoresist or the like, and the N-type MOSFET region N is formed. The laminated layer is removed by dry etching. Similarly, a tension type stress liner film 8n is laminated on the entire upper surface of the semiconductor substrate 1, and the laminated portion on the N-type MOSFET region N is masked with a photoresist or the like, and the deposited portion on the P-type MOSFET region P Are removed by dry etching. In this way, a logic circuit chip is manufactured.

以上に説明した半導体装置の製造方法によれば、実施の形態2の効果を奏するロジック回路チップを製造できる。   According to the semiconductor device manufacturing method described above, a logic circuit chip having the effects of the second embodiment can be manufactured.

尚、この実施の形態では、P型MOSFET領域Pでは、ソース/ドレイン6のコンタクト領域6bpがSiGeにより形成され、且つストレスライナー膜8pが圧縮型に形成されるので、実施の形態2と同様に、それらの両方6bp,8pからチャネル領域9に圧縮歪みが加えられるが、N型MOSFET領域Nでは、ストレスライナー膜8nが引張型に形成されるのみなので、従来同様に、ストレスライナー膜8nからチャネル領域9に引張歪みが加えられるのみとなっている。   In this embodiment, in the P-type MOSFET region P, the contact region 6bp of the source / drain 6 is formed of SiGe and the stress liner film 8p is formed in a compression type, so that it is the same as in the second embodiment. The compressive strain is applied to the channel region 9 from both 6 bp and 8 p. However, in the N-type MOSFET region N, the stress liner film 8 n is only formed in a tensile type. Only the tensile strain is applied to the region 9.

尚、この実施の形態では、P型MOSFET領域Pのソース/ドレイン6のエクステンション領域6apをSiGeで形成し、N型MOSFET領域Nのソース/ドレイン6のエクステンション領域6anを従来同様に形成したが、その代わりに、P型MOSFET領域Pのソース/ドレイン6のエクステンション領域6apを従来同様に形成し、N型MOSFET領域Nのソース/ドレイン6のエクステンション領域6anをSiCで形成しても良く、または、P型MOSFET領域Pのソース/ドレイン6のエクステンション領域6apをSiGeで形成すると共にN型MOSFET領域Nのソース/ドレイン6のエクステンション領域6anをSiCで形成しても良い。   In this embodiment, the extension region 6ap of the source / drain 6 of the P-type MOSFET region P is formed of SiGe, and the extension region 6an of the source / drain 6 of the N-type MOSFET region N is formed as in the conventional case. Instead, the extension region 6ap of the source / drain 6 of the P-type MOSFET region P may be formed in the same manner as in the prior art, and the extension region 6an of the source / drain 6 of the N-type MOSFET region N may be formed of SiC, or The extension region 6ap of the source / drain 6 in the P-type MOSFET region P may be formed of SiGe, and the extension region 6an of the source / drain 6 of the N-type MOSFET region N may be formed of SiC.

尚、この実施の形態では、実施の形態2の製造方法を適用したが、実施の形態3の製造方法を適用する場合は、この実施の形態における、SiGeのエピタキシャル成長→窒化膜ドライエッチングによるハードマスク14の除去→シサイド層7の形成という処理の流れを、実施の形態3を参考にして、SiGeのエピタキシャル成長→燐酸などの窒化膜ウェットエッチングによるハードマスク14の除去→シリサイド層14の形成という処理の流れに変更すれば良い。   In this embodiment, the manufacturing method of the second embodiment is applied. However, in the case of applying the manufacturing method of the third embodiment, the hard mask by SiGe epitaxial growth → nitride film dry etching in this embodiment is applied. 14 with reference to the third embodiment, the process flow of removal 14 → formation of the silicide layer 7 is referred to the third embodiment, and the process of removal of the hard mask 14 by wet etching of nitride film such as phosphoric acid → formation of the silicide layer 14 is performed. Change to flow.

本発明は、トランジスタの電流駆動性能の向上が望まれる全ての半導体集積回路(特に高速動作を求められるロジック回路など)を対象とする。   The present invention is directed to all semiconductor integrated circuits (especially logic circuits that require high-speed operation) in which improvement in transistor current drive performance is desired.

実施の形態1に係る半導体装置の構成概略図である。1 is a schematic configuration diagram of a semiconductor device according to a first embodiment. 実施の形態2に係る半導体装置の製造方法において、半導体基板1上にゲート絶縁膜用の絶縁膜3aおよびゲート電極用のポリシリコン層3bを積層し、その上にハードマスク14をパターン形成した状態を示した図である。In the method of manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment, a state in which an insulating film 3a for a gate insulating film and a polysilicon layer 3b for a gate electrode are stacked on a semiconductor substrate 1, and a hard mask 14 is patterned thereon FIG. 実施の形態2に係る半導体装置の製造方法において、ソース/ドレイン6のエクステンション領域6aを形成し、且つサイドウォール5を形成した状態を示した図である。FIG. 10 is a diagram showing a state in which extension regions 6a of source / drains 6 are formed and sidewalls 5 are formed in the method of manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment. 実施の形態2に係る半導体装置の製造方法において、ソース/ドレイン6のコンタクト領域6bをSiGeで形成し、その上にシリコン層15を形成した状態を示した図である。In the method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment, the contact region 6b of the source / drain 6 is formed of SiGe and the silicon layer 15 is formed thereon. 実施の形態2,3に係る半導体装置の製造方法において、ハードマスク14およびサイドウォール5の上層のシリコン窒化膜5bを除去した状態を示した図である。In the method for manufacturing a semiconductor device according to the second and third embodiments, a state where the silicon nitride film 5b on the upper layer of the hard mask and the sidewalls 5 is removed is shown. 実施の形態2,3に係る半導体装置の製造方法において、シリサイド7を形成した後、ストレスライナー膜8を形成した状態を示した図である。In the method for manufacturing a semiconductor device according to the second and third embodiments, a state is shown in which a stress liner film 8 is formed after silicide 7 is formed. 実施の形態3に係る半導体装置の製造方法において、ソース/ドレイン6のコンタクト領域6bをSiGeで形成し、その上にシリコン層15を形成した状態を示した図である。In the method for manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment, the contact region 6b of the source / drain 6 is formed of SiGe, and the silicon layer 15 is formed thereon. 実施の形態4に係る半導体装置の製造方法において、半導体基板1上に素子分離膜17、ゲート3およびハードマスク13を形成した状態を示した図である。6 is a diagram showing a state in which an element isolation film 17, a gate 3 and a hard mask 13 are formed on a semiconductor substrate 1 in a method for manufacturing a semiconductor device according to a fourth embodiment. 実施の形態4に係る半導体装置の製造方法において、ソース/ドレイン6のエクステンション領域6ap,6anを形成し、且つサイドウォール5を形成した状態を示した図である。In the method for manufacturing a semiconductor device according to the fourth embodiment, the extension regions 6ap and 6an of the source / drain 6 are formed and the sidewalls 5 are formed. 実施の形態4に係る半導体装置の製造方法において、N型MOSFET領域Nのコンタクト領域6bnを従来法で形成した後にN型MOSFET領域N上にシリコン酸化膜19を形成した状態、およびP型MOSFET領域Pのソース/ドレインのコンタクト領域となる領域をリセスした状態を示した図である。In the method of manufacturing a semiconductor device according to the fourth embodiment, the silicon oxide film 19 is formed on the N-type MOSFET region N after the contact region 6bn of the N-type MOSFET region N is formed by the conventional method, and the P-type MOSFET region It is the figure which showed the state which recessed the area | region used as the contact region of the source / drain of P. 実施の形態4に係る半導体装置の製造方法において、リセスした溝13にSiGeでエピタキシャル成長させてコンタクト領域6bpを形成し、その上にシリコン層15を形成した状態を示した図である。In the method for manufacturing a semiconductor device according to the fourth embodiment, the contact region 6 bp is formed by epitaxial growth with SiGe in the recessed groove 13, and the silicon layer 15 is formed thereon. 実施の形態4に係る半導体装置の製造方法において、シリコン酸化膜19、ハードマスク14およびシリコン窒化膜15を除去した状態を示した図である。In the method for manufacturing a semiconductor device according to the fourth embodiment, the silicon oxide film 19, the hard mask 14, and the silicon nitride film 15 are removed. 実施の形態4に係る半導体装置の製造方法において、シリサイド層7を形成した状態を示した図である。FIG. 10 is a diagram showing a state in which a silicide layer 7 is formed in the method for manufacturing a semiconductor device according to the fourth embodiment. 実施の形態4に係る半導体装置の製造方法において、P型MOSFET領域P上に圧縮型のストレスライナー膜8pを形成し、N型MOSFET領域N上に引張型のストレスライナー膜8nを形成した状態を示した図である。In the method of manufacturing a semiconductor device according to the fourth embodiment, a state in which a compression type stress liner film 8p is formed on the P type MOSFET region P and a tensile type stress liner film 8n is formed on the N type MOSFET region N. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 半導体基板、3 ゲート、3a ゲート絶縁膜、3b ゲート電極、5 サイドウォール、5a シリコン酸化膜、5b シリコン窒化膜、6 ソース/ドレイン、6a エクステンション領域、6b コンタクト領域、7 シリサイド層、8 ストレスライナー膜、9 チャネル領域、13 溝、14 ハードマスク、15 シリコン層、17 素子分離膜、19 シリコン酸化膜。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor substrate, 3 gate, 3a gate insulating film, 3b gate electrode, 5 side wall, 5a silicon oxide film, 5b silicon nitride film, 6 source / drain, 6a extension region, 6b contact region, 7 silicide layer, 8 stress liner Film, 9 channel region, 13 groove, 14 hard mask, 15 silicon layer, 17 element isolation film, 19 silicon oxide film.

Claims (11)

半導体基板と、
前記半導体基板上に形成されたゲートと、
前記半導体基板に形成されたソース/ドレインと、
前記ゲートの側面と前記ソース/ドレインのエクステンション領域とを被覆する様に側面視断面L字状に形成されたサイドウォールと、
前記ゲート上および前記ソース/ドレインのコンタクト領域上に形成されたシリサイド層と、
前記サイドウォールおよび前記シリサイド層を介して前記ゲートおよび前記ソース/ドレインを被覆する様に形成されたストレスライナー膜と、を備え、
前記ソース/ドレインの前記コンタクト領域が前記半導体基板の半導体素材よりも格子間隔の大きい第1の半導体素材により形成され且つ前記ストレスライナー膜が圧縮型であり、または、前記ソース/ドレインの前記コンタクト領域が前記半導体基板の半導体素材よりも格子間隔の小さい第2の半導体素材により形成され且つ前記ストレスライナー膜が引張型であることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor substrate;
A gate formed on the semiconductor substrate;
A source / drain formed in the semiconductor substrate;
A sidewall formed in an L-shaped cross section in a side view so as to cover the side surface of the gate and the extension region of the source / drain;
A silicide layer formed on the gate and on the source / drain contact region;
A stress liner film formed so as to cover the gate and the source / drain via the sidewall and the silicide layer,
The contact region of the source / drain is formed of a first semiconductor material having a larger lattice spacing than the semiconductor material of the semiconductor substrate, and the stress liner film is a compression type, or the contact region of the source / drain Is formed of a second semiconductor material having a lattice spacing smaller than that of the semiconductor material of the semiconductor substrate, and the stress liner film is a tensile type.
前記半導体基板がSi(シリコン)基板の場合において、
前記第1の半導体素材はSiGe(シリコンゲルマニウム)であり、
前記第2の半導体素材はSiC(炭化シリコン)であることを特徴とするを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
In the case where the semiconductor substrate is a Si (silicon) substrate,
The first semiconductor material is SiGe (silicon germanium);
The semiconductor device according to claim 1, wherein the second semiconductor material is SiC (silicon carbide).
前記ソース/ドレインの前記コンタクト領域は、20nm以上の厚さに形成されることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the contact region of the source / drain is formed to a thickness of 20 nm or more. (a)半導体基板上に順にゲート絶縁膜用の絶縁膜およびゲート電極用のポリシリコン層を堆積し、その上に窒化膜製のハードマスクをパターン形成し、そのハードマスクをエッチングマスクとしてエッチング処理してゲートを形成する工程と、
(b)前記半導体基板にソース/ドレインのエクステンション領域を形成する工程と、
(c)前記ゲートの側面と前記エクステンション領域の必要部分とを被覆する様に側面視断面L字状に酸化膜を形成しその上に窒化膜を形成することで、サイドウォールを形成する工程と、
(c)前記半導体基板における、ソース/ドレインのコンタクト領域となる領域をリセスし、そのリセスした溝に、前記半導体基板の半導体素材よりも格子間隔の大きい第1の半導体素材または格子間隔の小さい第2の半導体素材をエピタキシャル成長させてソース/ドレインのコンタクト領域を形成し、その上にシリコン層を形成する工程と、
(d)窒化膜エッチングにより、前記サイドウォールの前記窒化膜および前記ハードマスクを除去する工程と、
(e)前記ゲート電極の上層部および前記シリコン層をシリサイド化してシリサイド層を形成する工程と、
(f)前記サイドウォールの前記酸化膜および前記シリサイド層を介して前記ゲートおよび前記ソース/ドレインを被覆する様に、圧縮型または引張型のストレスライナー膜を形成する工程と、
を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
(A) An insulating film for a gate insulating film and a polysilicon layer for a gate electrode are sequentially deposited on a semiconductor substrate, a hard mask made of a nitride film is formed thereon, and etching is performed using the hard mask as an etching mask. And forming a gate,
(B) forming a source / drain extension region in the semiconductor substrate;
(C) forming a sidewall by forming an oxide film in a cross-sectional L-shape in a side view so as to cover the side surface of the gate and a necessary portion of the extension region, and forming a nitride film thereon; ,
(C) Recessing a region to be a source / drain contact region in the semiconductor substrate, and in the recessed groove, a first semiconductor material having a lattice spacing larger than that of the semiconductor material of the semiconductor substrate or having a smaller lattice spacing. Epitaxially growing two semiconductor materials to form a source / drain contact region and forming a silicon layer thereon;
(D) removing the nitride film and the hard mask on the sidewall by nitride film etching;
(E) siliciding the upper layer portion of the gate electrode and the silicon layer to form a silicide layer;
(F) forming a compression type or tensile type stress liner film so as to cover the gate and the source / drain via the oxide film and the silicide layer of the sidewall;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記半導体基板には、酸化膜製の素子分離膜が形成されていることを特徴とする請求項4に記載の半導体装置の製造方法。   5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein an element isolation film made of an oxide film is formed on the semiconductor substrate. 前記工程(c)では、前記シリコン層は、前記コンタクト領域の形成後、引き続き連続してエピタキシャル成長により形成されることを特徴とする請求項4に記載の半導体装置の製造方法。   5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein in the step (c), the silicon layer is continuously formed by epitaxial growth after the formation of the contact region. 前記工程(d)では、前記窒化膜エッチングは、等方性の窒化膜ドライエッチングであることを特徴とする請求項4に記載の半導体装置の製造方法。   5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein in the step (d), the nitride film etching is isotropic nitride film dry etching. 前記工程(c)では、前記シリコン層は、前記ハードマスクと同程度の厚さに形成されることを特徴とする請求項7に記載の半導体装置の製造方法。   8. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein in the step (c), the silicon layer is formed to have a thickness comparable to that of the hard mask. 前記工程(d)では、前記窒化膜エッチングは、リン酸を用いた窒化膜ウエットエッチングであることを特徴とする請求項4に記載の半導体装置の製造方法。   5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein in the step (d), the nitride film etching is a nitride film wet etching using phosphoric acid. 前記工程(c)では、前記半導体基板がSi(シリコン)基板の場合において、
前記第1の半導体素材はSiGe(シリコンゲルマニウム)であり、
前記第2の半導体素材はSiC(炭化シリコン)であることを特徴とするを特徴とする請求項4に記載の半導体装置の製造方法。
In the step (c), when the semiconductor substrate is a Si (silicon) substrate,
The first semiconductor material is SiGe (silicon germanium);
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein the second semiconductor material is SiC (silicon carbide).
前記工程(c)では、前記コンタクト領域は、20nm以上の厚さに形成されることを特徴とする請求項4に記載の半導体装置の製造方法。   5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein in the step (c), the contact region is formed to a thickness of 20 nm or more.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009120612A2 (en) * 2008-03-25 2009-10-01 International Business Machines Corporation Semiconductor devices having tensile and/or compressive strain and methods of manufacturing and design structure
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
JP2012089784A (en) * 2010-10-22 2012-05-10 Renesas Electronics Corp Semiconductor device and method for manufacturing the same

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007049166A (en) * 2005-08-10 2007-02-22 Toshiba Corp Semiconductor device with close stress liner film, and method of manufacturing same
JP2007157924A (en) * 2005-12-02 2007-06-21 Fujitsu Ltd Semiconductor device and method of manufacturing same
WO2008139509A1 (en) * 2007-05-14 2008-11-20 Fujitsu Microelectronics Limited Process for producing semiconductor device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007049166A (en) * 2005-08-10 2007-02-22 Toshiba Corp Semiconductor device with close stress liner film, and method of manufacturing same
JP2007157924A (en) * 2005-12-02 2007-06-21 Fujitsu Ltd Semiconductor device and method of manufacturing same
WO2008139509A1 (en) * 2007-05-14 2008-11-20 Fujitsu Microelectronics Limited Process for producing semiconductor device

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009120612A2 (en) * 2008-03-25 2009-10-01 International Business Machines Corporation Semiconductor devices having tensile and/or compressive strain and methods of manufacturing and design structure
WO2009120612A3 (en) * 2008-03-25 2009-12-30 International Business Machines Corporation Semiconductor devices having tensile and/or compressive strain and methods of manufacturing and design structure
US7892932B2 (en) 2008-03-25 2011-02-22 International Business Machines Corporation Semiconductor devices having tensile and/or compressive strain and methods of manufacturing and design structure
US8578305B2 (en) 2008-03-25 2013-11-05 International Business Machines Corporation Semiconductor devices having tensile and/or compressive strain and methods of manufacturing and design structure
US8916933B2 (en) 2008-03-25 2014-12-23 International Business Machines Corporation Semiconductor devices having tensile and/or compressive strain and methods of manufacturing and design structure
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
JP2012089784A (en) * 2010-10-22 2012-05-10 Renesas Electronics Corp Semiconductor device and method for manufacturing the same

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