JP2009026955A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】ソース・ドレイン領域上にシリサイド膜を有するトランジスタにおいて、接合リークの発生を防止する。
【解決手段】第1のMISトランジスタは、第1の活性領域における第1の側壁スペーサの外側方下に形成された第1のソース・ドレイン領域108aと、第1のソース・ドレイン領域上に形成された第1のシリサイド膜112aと、半導体基板上に形成され第1の活性領域におけるゲート長方向に応力を生じさせる応力絶縁膜114とを備え、第2のMISトランジスタは、第2の活性領域における第2の側壁スペーサの外側方下に形成された第2のソース・ドレイン領域108bと、第2のゲート電極、第2の側壁スペーサ及び第2のソース・ドレイン領域の一部上に形成され第1の保護絶縁膜109bと第2の保護絶縁膜110bとからなる第1の保護膜111bと、第2のソース・ドレイン領域上に形成された第2のシリサイド膜112bと、応力絶縁膜とを備える。
【選択図】図5

Description

本発明は、半導体装置及びその製造方法に関し、特に、ソース・ドレイン領域上にシリサイド膜を有するトランジスタを備えた半導体装置及びその製造方法に関する。
近年の半導体集積回路には、高速化と低消費電力化との両立が要求され、これらの両立を実現するため、トランジスタには駆動力向上とリーク電流低減との両立が求められている。
ここで、トランジスタの駆動力向上のためには、ゲート電極及びソース・ドレイン領域の上へのシリサイド膜形成による寄生抵抗低減、並びにトランジスタへの応力印加によるチャネル中でのキャリア移動度向上が実施されている。トランジスタへの応力印加の方法としては、側壁スペーサの除去後、ゲート電極を覆うように応力絶縁膜を形成する方法が提案されている(例えば特許文献1参照)。ここで、N型トランジスタを構成するゲート電極の場合には、N型トランジスタのチャネルにおけるゲート長方向に引っ張り応力を生じさせる応力絶縁膜を形成する。一方、P型トランジスタを構成するゲート電極の場合には、P型トランジスタのチャネルにおけるゲート長方向に圧縮応力を生じさせる応力絶縁膜を形成する。
一方、半導体集積回路には、駆動力向上が要求されるトランジスタの他に、例えばESD保護素子等で使用されるトランジスタ、及びこれらのトランジスタのゲート電極材料と同一の材料からなる抵抗体を有する抵抗素子を搭載することが必要である。
以下に、駆動力向上が要求されるトランジスタ(以下、第1のMISトランジスタと称す)、例えばESD保護素子等で使用されるトランジスタ(以下、第2のMISトランジスタと称す)、及び第1,第2のMISトランジスタのゲート電極材料と同一の材料からなる抵抗体を有する抵抗素子を備えた半導体装置の製造方法について、図9(a) 〜(c) 、図10(a) 及び(b) 、図11(a) 及び(b) 、並びに図12(a) 及び(b) を参照しながら説明する。図9(a) 〜(c) 、図10(a) 及び(b) 、図11(a) 及び(b) 、並びに図12(a) 及び(b) は、従来の半導体装置の製造方法を工程順に示す要部工程断面図である。なお、図中において、左側に第1のMISトランジスタ形成領域Aを示し、中央に第2のMISトランジスタ形成領域Bを示し、右側に抵抗素子形成領域Cを示す。
まず、図9(a) に示すように、埋め込み素子分離(STI)法により、シリコンからなる半導体基板400の上部に、トレンチ内にシリコン酸化膜が埋め込まれた素子分離領域401を選択的に形成する。これにより、第1のMISトランジスタ形成領域には、素子分離領域401によって囲まれた半導体基板400からなる第1の活性領域400aが形成され、第2のMISトランジスタ形成領域には、素子分離領域401によって囲まれた半導体基板400からなる第2の活性領域400bが形成される。
次に、第1,第2の活性領域400a,400b上に、シリコン酸化膜(又はシリコン酸窒化膜)からなるゲート絶縁膜形成膜を形成した後、半導体基板400上に、シリコン膜からなるゲート電極形成膜を形成する。その後、第1,第2の活性領域400a,400b上のゲート電極形成膜及びゲート絶縁膜形成膜をパターニングして、ゲート絶縁膜形成膜からなる第1,第2のゲート絶縁膜402a,402b、及びゲート電極形成膜からなる第1,第2のゲート電極403a,403bを形成すると共に、抵抗素子形成領域の素子分離領域401上のゲート電極形成膜をパターニングして、ゲート電極形成膜からなる抵抗体403cを形成する。
このようにして、図9(a) に示すように、第1,第2の活性領域400a,400b上に、シリコン酸化膜(又はシリコン酸窒化膜)からなる第1,第2のゲート絶縁膜402a,402bを介して、シリコン膜からなる第1,第2のゲート電極403a,403bを形成すると共に、抵抗素子形成領域の素子分離領域401上に、第1,第2のゲート電極403a,403bと同一の材料からなる抵抗体403cを形成する。
次に、図9(b) に示すように、第1,第2の活性領域400a,400bに、第1,第2のゲート電極403a,403bをマスクにして、ヒ素(As)を2keVで注入することにより、第1,第2の活性領域400a,400bにおける第1,第2のゲート電極403a,403bの外側方下に、第1,第2のエクステンション領域404a,404bを自己整合的に形成する。
次に、図9(c) に示すように、半導体基板400上の全面に、第1,第2のゲート電極403a,403b及び抵抗体403cを覆うように、膜厚が10nmのシリコン酸化膜からなる第1の絶縁膜と、膜厚が40nmのシリコン窒化膜からなる第2の絶縁膜とを堆積した後、第1の絶縁膜及び第2の絶縁膜に対して異方性ドライエッチングを行う。これにより、第1,第2のゲート電極403a,403bの側面上に、断面形状がL字状の第1の絶縁膜405a,405bと、第2の絶縁膜406a,406bとからなる第1,第2の側壁スペーサ407a,407bを形成すると共に、抵抗体403cの側面上に、断面形状がL字状の第1の絶縁膜405cと、第2の絶縁膜406cとからなる第3の側壁スペーサ407cを形成する。
次に、図10(a) に示すように、第1,第2の活性領域400a,400bに、第1,第2のゲート電極403a,403b及び第1,第2の側壁スペーサ407a,407bをマスクにして、ヒ素(As)を15keVで注入することにより、第1,第2の活性領域400a,400bにおける第1,第2の側壁スペーサ407a,407bの外側方下に、第1,第2のソース・ドレイン領域408a,408bを自己整合的に形成する。その後、1050℃の熱処理により、第1,第2のソース・ドレイン領域408a,408bに含まれる不純物の活性化を行う。
次に、図10(b) に示すように、CVD法により、半導体基板400上の全面に、膜厚が30nmのシリコン酸化膜からなる保護膜409を堆積する。
次に、図11(a) に示すように、保護膜409のうち第2のゲート電極403b、第2の側壁スペーサ407b及び第2のソース・ドレイン領域408bの一部の上に形成された部分上に、レジスト膜r3を形成すると共に、保護膜409のうち抵抗体403c及び第3の側壁スペーサ407cの上に形成された部分上に、レジスト膜r4を形成する。その後、レジスト膜r3,r4をマスクにして、フッ化水素によるウェットエッチングにより、保護膜409のうちレジスト膜r3,r4下に形成された部分以外の部分を除去して、第2のゲート電極403b、第2の側壁スペーサ407b及び第2のソース・ドレイン領域408bの一部の上に、保護膜からなる第1の保護膜409bを形成すると共に、抵抗体403c及び第3の側壁スペーサ407cの上に、保護膜からなる第2の保護膜409cを形成する。このとき、ウェットエッチングの条件は、保護膜409の膜厚ばらつき、及びウェットエッチングのエッチングレートばらつきを考慮して、オーバーエッチングの条件に設定される。具体的には例えば、シリコン酸化膜からなる保護膜409の膜厚が30nmの場合、36nmのシリコン酸化膜が除去されるように、ウェットエッチングの条件が設定される。
次に、図11(b) に示すように、レジスト膜r3,r4を除去した後、スパッタ法により、半導体基板400上の全面に、10nmのNi膜からなる金属膜(図示せず)を堆積した後、熱処理により、第1,第2のソース・ドレイン領域408a,408b及び第1のゲート電極403aに含まれるSiと金属膜に含まれるNiとを反応させる。このようにして、第1のソース・ドレイン領域408aの上部と金属膜とを反応させて、第1のソース・ドレイン領域408a上における第1の絶縁膜405aの外側方下に、膜厚が20nmのNiSi膜からなる第1のシリサイド膜412aを形成すると共に、第1のゲート電極403aの上部と金属膜とを反応させて、第1のゲート電極403a上に、膜厚が20nmのNiSi膜からなるゲート上シリサイド膜413aを形成する。一方、第2のソース・ドレイン領域408bの上部と金属膜とを反応させて、第2のソース・ドレイン領域408b上における第1の保護膜409bの外側方下に、膜厚が20nmのNiSi膜からなる第2のシリサイド膜412bを形成する。その後、エッチングにより、半導体基板400上に残存する未反応の金属膜を除去する。
次に、図12(a) に示すように、第1,第2の保護膜409b,409c及び素子分離領域401、並びに第1,第2のシリサイド膜412a,412b及びゲート上シリサイド膜413aをマスクに利用して、異方性ドライエッチング、又は熱燐酸によるウェットエッチングにより、第1の側壁スペーサ407aのうち第2の絶縁膜406aを除去する。
次に、図12(b) に示すように、半導体基板400上の全面に、第1の活性領域400aにおけるゲート長方向に引っ張り応力を生じさせる応力絶縁膜414を形成する。
その後、通常のMISトランジスタを有する半導体装置の製造方法と同様に、CVD法により、応力絶縁膜414上に、層間絶縁膜415を堆積した後、応力絶縁膜414及び層間絶縁膜415に、第1,第2のシリサイド膜412a,412bと接続する第1,第2のコンタクトプラグ416a,416bを形成する。その後、層間絶縁膜415上に、配線間絶縁膜417を形成した後、配線間絶縁膜417に、第1,第2のコンタクトプラグ416a,416bと接続する第1,第2の配線418a,418bを形成する。
以上のようにして、従来の半導体装置を製造する。
特開2007−49166号公報
しかしながら、従来の半導体装置の製造方法では、以下に示す問題がある。この問題について、図13(a) 及び(b) を参照しながら説明する。図13(a) 及び(b) は、従来の半導体装置の問題について示す要部工程断面図であって、具体的には、図13(a) 及び(b) のそれぞれは、前述の図11(a) 及び図11(b) のそれぞれと対応している。
従来の半導体装置の製造方法では、保護膜(シリコン酸化膜)409に対してフッ化水素によるウェットエッチングを行う際に、第1の絶縁膜(シリコン酸化膜)405a、及び素子分離領域(シリコン酸化膜)401に対してもウェットエッチングが施されるため、図13(a) に示すように、表面に露出する第1の絶縁膜405aが除去されて、第1の絶縁膜405aの端部が第2の絶縁膜406aの側面よりも内側に入り込んで溝Deが形成されると共に、素子分離領域401が除去されて、素子分離領域401の上面が第1,第2のソース・ドレイン領域408a,408bの上面よりも下がって溝Dsが形成され、第1,第2のソース・ドレイン領域408a,408bの角部が露出する。
そのため、次工程のシリサイド化工程の際に、第1のMISトランジスタにおいて、シリサイド化用金属膜が溝De内に入り込んだ状態で熱処理が行われるため、図13(b) に示すように、第1のシリサイド膜412aの一端が第2の絶縁膜406aの下方に入り込んで形成される(Se参照)。このため、第1のエクステンション領域404aの底面と第1のシリサイド膜412aとの距離が短くなるので、第1のエクステンション領域404aにおいて接合リークが発生する。加えて、シリサイド化用金属膜が第1のソース・ドレイン領域408aの角部と接触した状態で熱処理が行われるため、図13(b) に示すように、第1のシリサイド膜412aの他端が下方に伸びて形成される(Ssa参照)。このため、第1のソース・ドレイン領域408aの底面と第1のシリサイド膜412aとの距離が短くなるので、第1のソース・ドレイン領域408aにおいて接合リークが発生する。
また、第2のMISトランジスタにおいて、シリサイド化用金属膜が第2のソース・ドレイン領域408bの角部と接触した状態で熱処理が行われるため、図13(b) に示すように、第2のシリサイド膜412bの素子分離領域401側の端部が下方に伸びて形成される(Ssb参照)。このため、第2のソース・ドレイン領域408bの底面と第2のシリサイド膜412bとの距離が短くなるので、第2のソース・ドレイン領域408bにおいて接合リークが発生する。
前記に鑑み、本発明の目的は、ソース・ドレイン領域上にシリサイド膜を有するトランジスタを備えた半導体装置において、接合リークの発生を防止することである。
前記の目的を達成するために、本発明に係る第1の半導体装置は、第1のMISトランジスタと第2のMISトランジスタとを備えた半導体装置であって、第1のMISトランジスタは、半導体基板における第1の活性領域上に形成された第1のゲート絶縁膜と、第1のゲート絶縁膜上に形成された第1のゲート電極と、第1のゲート電極の側面上に形成された第1の側壁スペーサと、第1の活性領域における第1の側壁スペーサの外側方下に形成された第1のソース・ドレイン領域と、第1のソース・ドレイン領域上に形成された第1のシリサイド膜と、第1のゲート電極、第1の側壁スペーサ及び第1のシリサイド膜の上に形成され、第1の活性領域におけるゲート長方向に応力を生じさせる応力絶縁膜とを備え、第2のMISトランジスタは、半導体基板における第2の活性領域上に形成された第2のゲート絶縁膜と、第2のゲート絶縁膜上に形成された第2のゲート電極と、第2のゲート電極の側面上に形成された第2の側壁スペーサと、第2の活性領域における第2の側壁スペーサの外側方下に形成された第2のソース・ドレイン領域と、第2のゲート電極、第2の側壁スペーサ及び第2のソース・ドレイン領域の一部の上に跨って形成され、第1の保護絶縁膜と該第1の保護絶縁膜上に形成された第2の保護絶縁膜とからなる第1の保護膜と、第2のソース・ドレイン領域上における第1の保護膜の外側方下に形成された第2のシリサイド膜と、第1の保護膜及び第2のシリサイド膜の上に形成された応力絶縁膜とを備えることを特徴とする。
本発明に係る第1の半導体装置によると、第1の保護膜の構成として第1の保護絶縁膜及び第2の保護絶縁膜が積層された構成を採用することにより、第1のシリサイド膜が第1のソース・ドレイン領域の底面から離れて形成されるため、第1のソース・ドレイン領域での接合リークの発生を防止することができる。加えて、第2のシリサイド膜が第2のソース・ドレイン領域の底面から離れて形成されるため、第2のソース・ドレイン領域での接合リークの発生を防止することができる。従って、第1のMISトランジスタ及び第2のMISトランジスタが搭載された半導体集積回路の消費電力を低減することができる。
本発明に係る第1の半導体装置において、半導体装置は、抵抗素子をさらに備え、抵抗素子は、半導体基板に設けられた素子分離領域上に形成された抵抗体と、抵抗体の側面上に形成された第3の側壁スペーサと、抵抗体及び第3の側壁スペーサの上に形成され、第1の保護絶縁膜と該第1の保護絶縁膜上に形成された第2の保護絶縁膜とからなる第2の保護膜と、第2の保護膜上に形成された応力絶縁膜とを備えることが好ましい。
このようにすると、第1,第2のMISトランジスタ及び抵抗素子が搭載された半導体集積回路の消費電力を低減することができる。
本発明に係る第1の半導体装置において、第1の側壁スペーサは、断面形状がL字状の第1の絶縁膜からなり、第2の側壁スペーサは、断面形状がL字状の第1の絶縁膜と該第1の絶縁膜上に形成された第2の絶縁膜とからなることが好ましく、第3の側壁スペーサは、断面形状がL字状の第1の絶縁膜と該第1の絶縁膜上に形成された第2の絶縁膜とからなることが好ましい。
本発明に係る第1の半導体装置において、第1の絶縁膜は、シリコン酸化膜であり、第2の絶縁膜は、シリコン窒化膜であることが好ましい。
本発明に係る第1の半導体装置において、第1のシリサイド膜は、第1の側壁スペーサから離間して形成されていることが好ましい。
本発明に係る第1の半導体装置において、第1の活性領域と第2の活性領域とを区画する素子分離領域と、第1の活性領域と素子分離領域との境界領域上及び第2の活性領域と素子分離領域との境界領域上のうち少なくとも一方の境界領域上に形成され、第1の保護絶縁膜と該第1の保護絶縁膜上に形成された第2の保護絶縁膜とからなる第3の保護膜とを備えることが好ましい。
このようにすると、素子分離領域のうち第1の活性領域及び/又は第2の活性領域との境界領域上に、第3の保護膜を設けることにより、シリサイド化用金属膜の堆積前に施す例えば洗浄等の処理に起因して、第1のソース・ドレイン領域及び/又は第2のソース・ドレイン領域において接合リークが発生することを防止することができる。
本発明に係る第1の半導体装置において、第2の活性領域と該第2の活性領域を区画する素子分離領域との境界領域上に形成され、第1の保護絶縁膜と該第1の保護絶縁膜上に形成された第2の保護絶縁膜とからなる第3の保護膜を備え、第3の保護膜は、第2の保護膜と一体形成されていることが好ましい。
本発明に係る第1の半導体装置において、第2のソース・ドレイン領域上における第2の側壁スペーサと第2のシリサイド膜との間に位置する領域には、第1の保護膜が形成されていることが好ましい。
本発明に係る第1の半導体装置において、第1のゲート電極上には、ゲート上シリサイド膜が形成されており、第2のゲート電極上には、ゲート上シリサイド膜が形成されていないことが好ましい。
本発明に係る第1の半導体装置において、半導体基板における第2のソース・ドレイン領域と第1の保護絶縁膜との間に下地絶縁膜が形成されていることが好ましい。
このようにすると、第2のMISトランジスタにおいて、第2のソース・ドレイン領域と第1の保護絶縁膜との界面に界面準位が発生することを抑制することができる。
本発明に係る第1の半導体装置において、下地絶縁膜は、シリコン酸化膜であることが好ましい。
本発明に係る第1の半導体装置において、第1のMISトランジスタと第2のMISトランジスタとは、同一導電型のMISトランジスタであることが好ましい。
前記の目的を達成するために、本発明に係る第2の半導体装置は、MISトランジスタと抵抗素子とを備えた半導体装置であって、MISトランジスタは、半導体基板における活性領域上に形成されたゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極と、ゲート電極の側面上に形成された第1の側壁スペーサと、活性領域における第1の側壁スペーサの外側方下に形成されたソース・ドレイン領域と、ソース・ドレイン領域上に形成されたシリサイド膜と、ゲート電極、第1の側壁スペーサ及びシリサイド膜の上に形成され、活性領域におけるゲート長方向に応力を生じさせる応力絶縁膜とを備え、抵抗素子は、半導体基板に設けられた素子分離領域上に形成された抵抗体と、抵抗体の側面上に形成された第2の側壁スペーサと、抵抗体及び第2の側壁スペーサの上に形成され、第1の保護絶縁膜と該第1の保護絶縁膜上に形成された第2の保護絶縁膜とからなる第1の保護膜と、第1の保護膜上に形成された応力絶縁膜とを備えることを特徴とする。
本発明に係る第2の半導体装置によると、第1の保護膜の構成として第1の保護絶縁膜及び第2の保護絶縁膜が積層された構成を採用することにより、シリサイド膜がソース・ドレイン領域の底面から離れて形成されるため、ソース・ドレイン領域での接合リークの発生を防止することができる。従って、MISトランジスタ及び抵抗素子が搭載された半導体集積回路の消費電力を低減することができる。
本発明に係る第2の半導体装置において、第1の側壁スペーサは、断面形状がL字状の第1の絶縁膜からなり、第2の側壁スペーサは、断面形状がL字状の第1の絶縁膜と該第1の絶縁膜上に形成された第2の絶縁膜とからなることが好ましい。
本発明に係る第2の半導体装置において、第1の絶縁膜は、シリコン酸化膜であり、第2の絶縁膜は、シリコン窒化膜であることが好ましい。
本発明に係る第2の半導体装置において、シリサイド膜は、第1の側壁スペーサから離間して形成されていることが好ましい。
本発明に係る第2の半導体装置において、活性領域と該活性領域を区画する素子分離領域との境界領域上に形成され、第1の保護絶縁膜と該第1の保護絶縁膜上に形成された第2の保護絶縁膜とからなる第2の保護膜を備えることが好ましい。
このようにすると、素子分離領域のうち活性領域との境界領域上に、第2の保護膜を設けることにより、シリサイド化用金属膜の堆積前に施す例えば洗浄等の処理に起因して、ソース・ドレイン領域において接合リークが発生することを防止することができる。
前記の目的を達成するために、本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板における第1の活性領域に設けられた第1のMISトランジスタと半導体基板における第2の活性領域に設けられた第2のMISトランジスタとを備えた半導体装置の製造方法であって、半導体基板に、第1の活性領域と第2の活性領域とを区画する素子分離領域を形成する工程(a)と、第1の活性領域上に第1のゲート絶縁膜を介して第1のゲート電極を形成する共に、第2の活性領域上に第2のゲート絶縁膜を介して第2のゲート電極を形成する工程(b)と、第1のゲート電極の側面上に第1の側壁スペーサを形成すると共に、第2のゲート電極の側面上に第2の側壁スペーサを形成する工程(c)と、第1の活性領域における第1の側壁スペーサの外側方下に第1のソース・ドレイン領域を形成すると共に、第2の活性領域における第2の側壁スペーサの外側方下に第2のソース・ドレイン領域を形成する工程(d)と、工程(d)の後に、第2のゲート電極、第2の側壁スペーサ及び第2のソース・ドレイン領域の一部の上に、第1の保護絶縁膜と該第1の保護絶縁膜上に形成された第2の保護絶縁膜とからなる第1の保護膜を形成する工程(e)と、工程(e)の後に、第1のソース・ドレイン領域上における第1の側壁スペーサの側方下に第1のシリサイド膜を形成すると共に、第2のソース・ドレイン領域上における第1の保護膜の側方下に第2のシリサイド膜を形成する工程(f)と、工程(f)の後に、半導体基板上に応力絶縁膜を形成する工程(g)とを備えることを特徴とする。
本発明に係る半導体装置の製造方法によると、第1の保護絶縁膜及び第2の保護絶縁膜が積層された第1の保護膜を形成することにより、第1の保護膜の形成の際に、従来のように素子分離領域等が除去されることはないため、第1,第2のシリサイド膜の形成の際に、第1,第2のシリサイド膜を、第1,第2のソース・ドレイン領域の底面から離して形成することができる。このため、第1のソース・ドレイン領域での接合リークの発生を防止すると共に、第2のソース・ドレイン領域での接合リークの発生を防止することができる。従って、第1のMISトランジスタ及び第2のMISトランジスタが搭載された半導体集積回路の消費電力を低減することができる。
本発明に係る半導体装置の製造方法において、工程(e)は、半導体基板上に第1の保護絶縁膜を形成する工程(e1)と、工程(e1)の後に、第1の保護絶縁膜上に第2の保護絶縁膜を形成する工程(e2)と、工程(e2)の後に、第2の保護絶縁膜のうち第2のゲート電極、第2の側壁スペーサ及び第2のソース・ドレイン領域の一部の上に形成された部分以外の部分を除去して、第1の保護絶縁膜上に第2の保護絶縁膜を残存させる工程(e3)と、工程(e3)の後に、第1の保護絶縁膜のうち第2の保護絶縁膜下に形成された部分以外の部分を除去して、第2のゲート電極、第2の側壁スペーサ及び第2のソース・ドレイン領域の一部の上に第1の保護絶縁膜を残存させる工程(e4)とを含むことが好ましい。
このようにすると、第2の保護絶縁膜のうち所定の部分(なお、所定の部分とは、第2のゲート電極、第2の側壁スペーサ及び第2のソース・ドレイン領域の一部上に形成された部分以外の部分をいう)を除去する際に、第2の保護絶縁膜下には、第2の保護絶縁膜に対して選択性を示す第1の保護絶縁膜が形成されているため、第2の保護絶縁膜を選択的に除去する一方、第1の保護絶縁膜が除去されることはなく、第1の保護絶縁膜によって、第1の保護絶縁膜下の素子分離領域等が除去されることを防止することができる。そのため、第1,第2のシリサイド膜の形成の際に、第1,第2のシリサイド膜を、第1,第2のソース・ドレイン領域の底面から離して形成することができる。
本発明に係る半導体装置の製造方法において、工程(b)は、素子分離領域上に抵抗体を形成する工程を含み、工程(c)は、抵抗体の側面上に第3の側壁スペーサを形成する工程を含み、工程(e)は、抵抗体及び第3の側壁スペーサの上に、第1の保護絶縁膜と該第1の保護絶縁膜上に形成された第2の保護絶縁膜とからなる第2の保護膜を形成する工程を含むことが好ましい。
このようにすると、第1,第2のMISトランジスタ及び抵抗素子が搭載された半導体集積回路の消費電力を低減することができる。
本発明に係る半導体装置の製造方法において、工程(c)は、断面形状がL字状の第1の絶縁膜と該第1の絶縁膜上に形成された第2の絶縁膜とからなる第1の側壁スペーサ及び第2の側壁スペーサを形成する工程を含み、工程(e)は、第1の側壁スペーサの側面上に第1の保護絶縁膜からなる保護サイドウォールを形成する工程を含み、工程(f)は、第1のソース・ドレイン領域上における保護サイドウォールの側方下に第1のシリサイド膜を形成する工程を含み、工程(f)の後であって且つ工程(g)の前に、第1の側壁スペーサのうち第2の絶縁膜を除去すると共に、保護サイドウォールを除去する工程(h)をさらに備えることが好ましい。
このようにすると、第1のシリサイド膜の形成の前に、保護サイドウォールを、第1の側壁スペーサの側面上に形成する、すなわち、第1のソース・ドレイン領域上に第1の側壁スペーサと隣接して形成することによって、第1のシリサイド膜の形成の際に、第1のソース・ドレイン領域上のうち保護サイドウォールが覆う領域がシリサイド化されることを防止することができるので、第1のシリサイド膜を、第1のソース・ドレイン領域上における保護サイドウォールの側方下に形成する、すなわち、第1の側壁スペーサから離間して形成することができる。
さらに、このようにすると、第2の絶縁膜の除去の際に、第1の保護絶縁膜からなる保護サイドウォールをも除去することができるので、製造コストの増大を抑制することができる。
本発明に係る半導体装置の製造方法において、工程(c)は、断面形状がL字状の第1の絶縁膜と該第1の絶縁膜上に形成された第2の絶縁膜とからなる第1の側壁スペーサ及び第2の側壁スペーサを形成する工程を含み、工程(e)の後であって且つ工程(f)の前に、第1の側壁スペーサのうち第2の絶縁膜を除去する工程(i)をさらに備えることが好ましい。
このようにすると、第2の絶縁膜の除去後に、第1,第2のシリサイド膜を形成することができるため、第2の絶縁膜の除去の際に、第1,第2のシリサイド膜の表面が除去されてダメージを受けることがないため、第1,第2のシリサイド膜を精度良く形成することができる。
本発明に係る半導体装置の製造方法において、工程(e)は、第1の活性領域と素子分離領域との境界領域上及び第2の活性領域と素子分離領域との境界領域上のうち少なくとも一方の境界領域上に、第1の保護絶縁膜と該第1の保護絶縁膜上に形成された第2の保護絶縁膜とからなる第3の保護膜を形成する工程を含むことが好ましい。
このようにすると、第1,第2のシリサイド膜の形成の際に、シリサイド化用金属膜の堆積前に施す例えば洗浄等の処理により、素子分離領域のうち第1の活性領域及び/又は第2の活性領域との境界領域が除去されることを防止することができるので、洗浄等の処理に起因して、第1,第2のソース・ドレイン領域において接合リークが発生することを防止することができる。
本発明に係る半導体装置の製造方法において、工程(f)は、第1のゲート電極上にゲート上シリサイド膜を形成する工程を含むことが好ましい。
本発明に係る半導体装置の製造方法において、工程(e)は、第2のソース・ドレイン領域と第1の保護絶縁膜との間に下地絶縁膜を形成する工程を含むことが好ましい。
このようにすると、第2のMISトランジスタにおいて、第2のソース・ドレイン領域と第1の保護絶縁膜との界面に界面準位が発生することを抑制することができる。
本発明に係る半導体装置の製造方法において、工程(e1)の後であって且つ工程(e2)の前に、第1のソース・ドレイン領域及び第2のソース・ドレイン領域に含まれる不純物を活性化するための熱処理を行う工程(j)をさらに備えることが好ましい。
このようにすると、熱処理により、第1の保護絶縁膜(例えばシリコン窒化膜)における例えばシリコン酸化膜(第2の保護絶縁膜)に対する選択比を大きくすることができるので、第2の保護絶縁膜のうち所定の部分を除去する際に、第1の保護絶縁膜を除去することなく、第2の保護絶縁膜のみを精度良く除去することができる。加えて、第1,第2のソース・ドレイン領域に含まれる不純物を活性化するための熱処理を利用して、第1の保護絶縁膜における第2の保護絶縁膜に対する選択比を大きくすることができる。
本発明に係る半導体装置の製造方法において、工程(e2)の後であって且つ工程(e3)の前に、第1のソース・ドレイン領域及び第2のソース・ドレイン領域に含まれる不純物を活性化するための熱処理を行う工程(j)をさらに備えることが好ましい。
本発明に係る半導体装置の製造方法において、工程(c)は、断面形状がL字状の第1の絶縁膜と該第1の絶縁膜上に形成された第2の絶縁膜とからなる第1の側壁スペーサ、第2の側壁スペーサ及び第3の側壁スペーサを形成する工程を含み、工程(e)は、第1の側壁スペーサの側面上に第1の保護絶縁膜からなる保護サイドウォールを形成する工程を含み、工程(f)は、第1のソース・ドレイン領域上における保護サイドウォールの側方下に第1のシリサイド膜を形成する工程を含み、工程(f)の後であって且つ工程(g)の前に、第1の側壁スペーサのうち第2の絶縁膜を除去すると共に、保護サイドウォールを除去する工程(h)をさらに備えることが好ましい。
本発明に係る半導体装置の製造方法において、工程(c)は、断面形状がL字状の第1の絶縁膜と該第1の絶縁膜上に形成された第2の絶縁膜とからなる第1の側壁スペーサ、第2の側壁スペーサ及び第3の側壁スペーサを形成する工程を含み、工程(e)の後であって且つ工程(f)の前に、第1の側壁スペーサのうち第2の絶縁膜を除去する工程(i)をさらに備えることが好ましい。
本発明に係る半導体装置及びその製造方法によると、第1の保護膜の構成として第1の保護絶縁膜及び第2の保護絶縁膜が積層された構成を採用することにより、第1のシリサイド膜が第1のソース・ドレイン領域の底面から離れて形成されるため、第1のソース・ドレイン領域での接合リークの発生を防止することができる。加えて、第2のシリサイド膜が第2のソース・ドレイン領域の底面から離れて形成されるため、第2のソース・ドレイン領域での接合リークの発生を防止することができる。
以下に、本発明の各実施形態について図面を参照しながら説明する。
(第1の実施形態)
以下に、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法について、図1(a) 〜(c) 、図2(a) 〜(c) 、図3(a) 及び(b) 、並びに図4(a) 及び(b) を参照しながら説明する。図1(a) 〜(c) 、図2(a) 〜(c) 、図3(a) 及び(b) 、並びに図4(a) 及び(b) は、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す要部工程断面図である。なお、図中において、左側に第1のMISトランジスタ形成領域Aを示し、中央に第2のMISトランジスタ形成領域Bを示し、右側に抵抗素子形成領域Cを示す。ここで、第1のMISトランジスタとは、駆動力向上が要求されるトランジスタであり、第2のMISトランジスタとは、例えばESD保護素子等で使用されるトランジスタであり、抵抗素子とは、第1,第2のMISトランジスタのゲート電極材料と同一の材料からなる抵抗体を有する抵抗素子である。
まず、図1(a) に示すように、埋め込み素子分離(STI)法により、シリコンからなる半導体基板100の上部に、トレンチ内に例えばシリコン酸化膜からなる絶縁膜が埋め込まれた素子分離領域101を選択的に形成する。これにより、第1のMISトランジスタ形成領域には、素子分離領域101によって囲まれた半導体基板100からなる第1の活性領域100aが形成されると共に、第2のMISトランジスタ形成領域には、素子分離領域101によって囲まれた半導体基板100からなる第2の活性領域100bが形成される。
次に、第1,第2の活性領域100a,100b上に、例えばシリコン酸化膜(又はシリコン酸窒化膜)からなるゲート絶縁膜形成膜を形成した後、半導体基板100上に、例えばシリコン膜からなるゲート電極形成膜を形成する。その後、第1,第2の活性領域100a,100b上のゲート電極形成膜及びゲート絶縁膜形成膜をパターニングして、ゲート絶縁膜形成膜からなる第1,第2のゲート絶縁膜102a,102b、及びゲート電極形成膜からなる第1,第2のゲート電極103a,103bを形成すると共に、抵抗素子形成領域の素子分離領域101上のゲート電極形成膜をパターニングして、ゲート電極形成膜からなる抵抗体103cを形成する。
このようにして、図1(a) に示すように、第1,第2の活性領域100a,100b上に、シリコン酸化膜(又はシリコン酸窒化膜)からなる第1,第2のゲート絶縁膜102a,102bを介して、シリコン膜からなる第1,第2のゲート電極103a,103bを形成すると共に、抵抗素子形成領域の素子分離領域101上に、第1,第2のゲート電極103a,103bと同一の材料からなる抵抗体103cを形成する。
次に、図1(b) に示すように、第1,第2の活性領域100a,100bに、第1,第2のゲート電極103a,103bをマスクにして、例えばAs等のN型不純物を2keVで注入することにより、第1,第2の活性領域100a,100bにおける第1,第2のゲート電極103a,103bの外側方下に、第1,第2のエクステンション領域104a,104bを自己整合的に形成する。
次に、図1(c) に示すように、半導体基板100上の全面に、第1,第2のゲート電極103a,103bを覆うように、例えば膜厚が10nmのシリコン酸化膜からなる第1の絶縁膜、例えば膜厚が40nmのシリコン窒化膜からなる第2の絶縁膜を順次堆積した後、第1の絶縁膜及び第2の絶縁膜に対して異方性ドライエッチングを行う。これにより、第1,第2のゲート電極103a,103bの側面上に、断面形状がL字状のシリコン酸化膜からなる第1の絶縁膜105a,105bと、シリコン窒化膜からなる第2の絶縁膜106a,106bとで構成された第1,第2の側壁スペーサ107a,107bを形成すると共に、抵抗体103cの側面上に、断面形状がL字状のシリコン酸化膜からなる第1の絶縁膜105cと、シリコン窒化膜からなる第2の絶縁膜106cとで構成された第3の側壁スペーサ107cを形成する。
次に、図2(a) に示すように、第1,第2の活性領域100a,100bに、第1,第2のゲート電極103a,103b及び第1,第2の側壁スペーサ107a,107bをマスクにして、例えばAs等のN型不純物を15keVで注入することにより、第1,第2の活性領域100a,100bにおける第1,第2の側壁スペーサ107a,107bの外側方下に、第1,第2のエクステンション領域104a,104bの接合深さよりも深い接合深さを有する第1,第2のソース・ドレイン領域108a,108bを自己整合的に形成する。その後、例えば1050℃の熱処理により、第1,第2のソース・ドレイン領域108a,108bに含まれる不純物の活性化を行う。
次に、図2(b) に示すように、CVD法により、半導体基板100上の全面に、例えば膜厚が5nmのシリコン窒化膜からなる第1の保護絶縁膜109、及び例えば膜厚が30nmのシリコン酸化膜からなる第2の保護絶縁膜110を順次堆積する。
次に、図2(c) に示すように、リソグラフィー法により、第2の保護絶縁膜110のうち第2のゲート電極103b、第2の側壁スペーサ107b及び第2のソース・ドレイン領域108bの一部の上に形成された部分上に、レジスト膜r1を形成すると共に、第2の保護絶縁膜110のうち抵抗体103c及び第3の側壁スペーサ107cの上に形成された部分上に、レジスト膜r2を形成する。
次に、レジスト膜r1,r2をマスクにして、フッ化水素によるウェットエッチングにより、第2の保護絶縁膜110のうちレジスト膜r1,r2下に形成された部分以外の部分を除去して、第1の保護絶縁膜109上に第2の保護絶縁膜110b,110cを残存させる。このとき、ウェットエッチングの条件は、第2の保護絶縁膜110の膜厚ばらつき、及びウェットエッチングのエッチングレートばらつきを考慮して、オーバーエッチングの条件に設定される。具体的には例えば、第2の保護絶縁膜(シリコン酸化膜)110の膜厚が30nmの場合、36nmのシリコン酸化膜が除去されるように、ウェットエッチングの条件が設定される。
次に、図3(a) に示すように、レジスト膜r1,r2を除去した後、第2の保護絶縁膜110b,110cをマスクにして、第1の保護絶縁膜109に対して異方性ドライエッチングを行う。これにより、第2の保護絶縁膜110b,110c下に、第1の保護絶縁膜109b,109cを残存させると共に、第1の側壁スペーサ107aの側面上に、第1の保護絶縁膜109aを残存させる。
このようにして、第2のゲート電極103b、第2の側壁スペーサ107b及び第2のソース・ドレイン領域108bの一部の上に、膜厚が5nmのシリコン窒化膜からなる第1の保護絶縁膜109bと、第1の保護絶縁膜109b上に形成され膜厚が30nmのシリコン酸化膜からなる第2の保護絶縁膜110bとで構成された第1の保護膜111bを形成すると共に、抵抗体103c及び第3の側壁スペーサ107cの上に、膜厚が5nmのシリコン窒化膜からなる第1の保護絶縁膜109cと、第1の保護絶縁膜109c上に形成され膜厚が30nmのシリコン酸化膜からなる第2の保護絶縁膜110cとで構成された第2の保護膜111cを形成する。それと共に、第1の側壁スペーサ107aの側面上に、シリコン窒化膜からなる第1の保護絶縁膜109aで構成された保護サイドウォールPを形成する。
このように、第2のソース・ドレイン領域108bの一部上に第1の保護膜111bを形成することにより、次工程のシリサイド化工程において、第2のソース・ドレイン領域108b上のうち所定の領域(すなわち、第1の保護膜111bの形成領域以外の領域)のみに、第2のシリサイド膜(後述の図3(b):112b参照)を形成することができる。ここで、所定の領域は、第2のソース・ドレイン領域108b上のうち少なくとも第2のコンタクトプラグ(後述の図4(b):116b参照)下の領域を含む。
次に、図3(b) に示すように、スパッタ法により、例えば膜厚が10nmのNi膜からなる金属膜(図示せず)を堆積した後、熱処理により、第1,第2のソース・ドレイン領域108a,108b及び第1のゲート電極103aに含まれるSiと、金属膜に含まれるNiとを反応させる。このようにして、第1のソース・ドレイン領域108aの上部と金属膜とを反応させて、第1のソース・ドレイン領域108a上における保護サイドウォールPの外側方下に、例えば膜厚が20nmのNiSi膜からなる第1のシリサイド膜112aを形成すると共に、第1のゲート電極103aの上部と金属膜とを反応させて、第1のゲート電極103a上に、例えば膜厚が20nmのNiSi膜からなるゲート上シリサイド膜113aを形成する。一方、第2のソース・ドレイン領域108bの上部と金属膜とを反応させて、第2のソース・ドレイン領域108b上における第1の保護膜111bの外側方下に、例えば膜厚が20nmのNiSi膜からなる第2のシリサイド膜112bを形成する。その後、ウェットエッチングにより、半導体基板100上に残存する未反応の金属膜を除去する。
次に、図4(a) に示すように、ドライエッチング、又は熱燐酸によるウェットエッチングにより、第1の側壁スペーサ107aのうちシリコン窒化膜からなる第2の絶縁膜106aと、シリコン窒化膜からなる保護サイドウォールPとを、表面が露出したシリコン酸化膜(第1,第2の保護絶縁膜110b,110c及び素子分離領域101)及びNiSi膜(第1,第2のシリサイド膜112a,112b及びゲート上シリサイド膜113a)に対して選択的に除去する。
次に、図4(b) に示すように、半導体基板100上の全面に、例えばSiN膜からなる応力絶縁膜114を形成する。ここで、応力絶縁膜114は、第1の活性領域100aにおけるゲート長方向に引っ張り応力を生じさせる絶縁膜である。
その後、通常のMISトランジスタを有する半導体装置の製造方法と同様に、CVD法により、応力絶縁膜114上に、層間絶縁膜115を堆積した後、応力絶縁膜114及び層間絶縁膜115に、第1,第2のシリサイド膜112a,112bと接続する第1,第2のコンタクトプラグ116a,116bを形成する。その後、層間絶縁膜115上に、配線間絶縁膜117を形成した後、配線間絶縁膜117に、第1,第2のコンタクトプラグ116a,116bと接続する第1,第2の配線118a,118bを形成する。
以上のようにして、本実施形態に係る半導体装置を製造することができる。
以下に、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の構造について、図5を参照しながら説明する。図5は、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の構造について示す断面図である。なお、図中において、左側に第1のMISトランジスタ形成領域Aを示し、中央に第2のMISトランジスタ形成領域Bを示し、右側に抵抗素子形成領域Cを示す。
図5に示すように、半導体基板100上の上部には、第1の活性領域100aと第2の活性領域100bとを区画するように、トレンチ内に絶縁膜が埋め込まれた素子分離領域101が形成されている。そして、半導体装置は、第1の活性領域100aに設けられた第1のMISトランジスタTr1と、第2の活性領域100bに設けられた第2のMISトランジスタTr2と、抵抗素子Reとを備えている。
ここで、第1のMISトランジスタTr1は、図5に示すように、第1の活性領域100a上に形成された第1のゲート絶縁膜102aと、第1のゲート絶縁膜102a上に形成された第1のゲート電極103aと、第1のゲート電極103aの側面上に形成され、断面形状がL字状の第1の絶縁膜からなる第1の側壁スペーサ(言い換えれば、第2の絶縁膜106aが除去された第1の側壁スペーサ)107aと、第1の活性領域100aにおける第1のゲート電極103aの外側方下に形成された第1のエクステンション領域104aと、第1の活性領域100aにおける第1の側壁スペーサ107aの外側方下に形成された第1のソース・ドレイン領域108aと、第1のソース・ドレイン領域108a上に第1の側壁スペーサ107aと離間して形成された第1のシリサイド膜112aと、第1のゲート電極103a上に形成されたゲート上シリサイド膜113aと、第1のゲート電極103a、第1の側壁スペーサ107a及び第1のシリサイド膜112aの上に形成され、第1の活性領域100aにおけるゲート長方向に応力を生じさせる応力絶縁膜114とを備えている。
一方、第2のMISトランジスタTr2は、図5に示すように、第2の活性領域100b上に形成された第2のゲート絶縁膜102bと、第2のゲート絶縁膜102b上に形成された第2のゲート電極103bと、第2のゲート電極103bの側面上に形成され、断面形状がL字状の第1の絶縁膜105bと該第1の絶縁膜105b上に形成された第2の絶縁膜106bとからなる第2の側壁スペーサ107bと、第2の活性領域100bにおける第2のゲート電極103bの外側方下に形成された第2のエクステンション領域104bと、第2の活性領域100bにおける第2の側壁スペーサ107bの外側方下に形成された第2のソース・ドレイン領域108bと、第2のゲート電極103b、第2の側壁スペーサ107b及び第2のソース・ドレイン領域108bの一部の上に跨って形成され、第1の保護絶縁膜109bと第1の保護絶縁膜109b上に形成された第2の保護絶縁膜110bとからなる第1の保護膜111bと、第2のソース・ドレイン領域108b上における第1の保護膜111bの外側方下に形成された第2のシリサイド膜112bと、第1の保護膜111b及び第2のシリサイド膜112bの上に形成された応力絶縁膜114とを備えている。
また、抵抗素子Reは、図5に示すように、素子分離領域101上に形成された抵抗体103cと、抵抗体103cの側面上に形成され、断面形状がL字状の第1の絶縁膜105cと該第1の絶縁膜105c上に形成された第2の絶縁膜106cとからなる第3の側壁スペーサ107cと、抵抗体103c及び第3の側壁スペーサ107cの上に形成され、第1の保護絶縁膜109cと第1の保護絶縁膜109c上に形成された第2の保護絶縁膜110cとからなる第2の保護膜111cと、第2の保護膜111c上に形成された応力絶縁膜114とを備えている。
応力絶縁膜114上には、層間絶縁膜115が形成されており、応力絶縁膜114及び層間絶縁膜115中には、第1,第2のシリサイド膜112a,112bを介して、第1,第2のソース・ドレイン領域108a,108bと電気的に接続する第1,第2のコンタクトプラグ116a,116bが形成されている。層間絶縁膜115上には、配線間絶縁膜117が形成されており、配線間絶縁膜117中には、第1,第2のコンタクトプラグ116a,116bと電気的に接続する第1,第2の配線118a,118bが形成されている。
第1の実施形態によると、第2の保護絶縁膜110のうち所定の部分(すなわち、レジスト膜r1,r2下に形成された部分以外の部分)を除去する(図2(c) 参照)際に、第2の保護絶縁膜(シリコン酸化膜)110下には、シリコン酸化膜に対して選択比が大きいシリコン窒化膜(第1の保護絶縁膜)109が形成されているため、第2の保護絶縁膜110のみを選択的に除去する一方、第1の保護絶縁膜109が除去されることはなく、第1の保護絶縁膜109によって、第1の保護絶縁膜109下の第1の絶縁膜105a及び素子分離領域101等が除去されることを防止することができる。
すなわち、従来のように、保護膜409のうち所定の部分(すなわち、レジスト膜r3,r4下に形成された部分以外の部分)を除去する(前述の図11(a) 参照)際に、第1の絶縁膜(シリコン酸化膜)405a及び素子分離領域(シリコン酸化膜)401が除去されて、溝(前述の図13(a):De,Ds参照)が形成されることはない。
このため、従来のように、シリサイド化工程(前述の図11(b) 参照)の際に、第1のシリサイド膜412aの一端が第2の絶縁膜406aの下方に入り込んで形成される(前述の図13(b):Se参照)と共に、その他端が下方に伸びて形成される(前述の図13(b):Ssa参照)ことがない。加えて、第2のシリサイド膜412bの素子分離領域401側の端部が下方に伸びて形成される(前述の図13(b):Ssb参照)ことがない。
従って、第1のシリサイド膜112aを、第1のエクステンション領域104aの底面、及び第1のソース・ドレイン領域108aの底面から離して形成することができるので、第1のエクステンション領域104a及び第1のソース・ドレイン領域108aでの接合リークの発生を防止することができる。加えて、第2のシリサイド膜112bを、第2のソース・ドレイン領域108bの底面から離して形成することができるので、第2のソース・ドレイン領域108bでの接合リークの発生を防止することができる。従って、第1のMISトランジスタ、第2のMISトランジスタ、及び抵抗素子が搭載された半導体集積回路の消費電力を低減することができる。
また、第1の実施形態によると、第1の保護絶縁膜109としてシリコン窒化膜を採用すると共に第2の保護絶縁膜110としてシリコン酸化膜を採用することにより、一般に、ウェットエッチングでのシリコン窒化膜とシリコン酸化膜との選択性が高いため、膜厚が30nmの第2の保護絶縁膜110下に膜厚が5nmの第1の保護絶縁膜109を設けるだけで、ウェットエッチングにより、第2の保護絶縁膜110のうち所定の部分を除去する際(図2(c) 参照)に、第1の保護絶縁膜109を除去せずに残存させることができるので、第1の保護絶縁膜109の膜厚を薄く設定することができる。
加えて、第1の実施形態によると、図3(b) に示すシリサイド化工程の前に、図3(a) に示すように、第1のソース・ドレイン領域108a上に、第1の側壁スペーサ107aと隣接する保護サイドウォールPを設けることによって、シリサイド化工程の際に、第1のソース・ドレイン領域108a上のうち保護サイドウォールPが覆う領域がシリサイド化されることを防止することができるので、第1のシリサイド膜112aは、図3(b) に示すように、第1のソース・ドレイン領域108a上における保護サイドウォールPの外側方下に形成され、保護サイドウォールP下には形成されない。そのため、第1のシリサイド膜112aを、第1のエクステンション領域104aの底面からより一層離して形成することができるので、第1のエクステンション領域104aでの接合リークの発生をより一層防止することができる。
さらに、第1の実施形態によると、第1の保護絶縁膜109の材料として第2の絶縁膜106aの材料と同一の材料(例えばシリコン窒化膜)を採用することにより、図4(a) に示す第2の絶縁膜106aの除去の際に、第1の保護絶縁膜109aからなる保護サイドウォールPをも除去することができるので、製造コストの増大を抑制することができる。
また、第1の実施形態によると、図4(b) に示す応力絶縁膜114の形成の前に、図4(a) に示すように、第2の絶縁膜106a及び保護サイドウォールPを除去することにより、図4(b) に示すように、応力絶縁膜114を、第1のゲート電極103a、第1の側壁スペーサ(詳細には、第2の絶縁膜106aが除去された第1の側壁スペーサ)107a、及び第1のシリサイド膜112aの上に形成することができ、第2の絶縁膜106a及び保護サイドウォールPの除去分だけ、応力絶縁膜114を厚く形成すると共に応力絶縁膜114と第1のMISトランジスタのチャネルとの距離を短くすることができる。そのため、応力絶縁膜114によって、第1のMISトランジスタのチャネルにおけるゲート長方向に引っ張り応力を効果的に印加させて、チャネル中でのキャリア移動度を効果的に向上させて、第1のMISトランジスタの駆動力を効果的に向上させることができる。
なお、第1の実施形態では、応力絶縁膜114による駆動力向上の効果を効果的に得ることを目的に、シリサイド化工程(図3(b) 参照)と、応力絶縁膜114の形成工程(図4(b) 参照)との間に、図4(a) に示すように、第2の絶縁膜106a、及び保護サイドウォールPを除去する場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば第1,第2のシリサイド膜112a,112b及びゲート上シリサイド膜113aを形成した後、第2の絶縁膜106a及び保護サイドウォールPを除去せずに、応力絶縁膜を形成してもよい。この場合、応力絶縁膜が、第1のゲート電極103a、第1の絶縁膜105aと第2の絶縁膜106aとからなる第1の側壁スペーサ107a、保護サイドウォールP、及び第1のシリサイド膜112aの上に形成される。すなわち、応力絶縁膜が、第1のゲート電極103a、第1の絶縁膜105a、及び第1のシリサイド膜112aの上に、第2の絶縁膜106a及び保護サイドウォールPを介して形成される。そのため、応力絶縁膜による駆動力向上の効果は第1の実施形態よりも比較的低いものの、その効果を充分に得ることができ、第1のMISトランジスタの駆動力を向上させることができる。
なお、第1の実施形態では、第1,第2のソース・ドレイン領域108a,108bの形成(図2(a) 参照)後、第1,第2のソース・ドレイン領域108a,108bに含まれる不純物を活性化させるための熱処理を行った後、第1の保護絶縁膜109の形成、及び第2の保護絶縁膜110の形成を順次行う(図2(b) 参照)場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば第1,第2のソース・ドレイン領域の形成後、第1の保護絶縁膜の形成を行い、その後、第1,第2のソース・ドレイン領域に含まれる不純物を活性化させるための熱処理を行った後、第2の保護絶縁膜の形成を行ってもよい。この場合、熱処理により、第1の保護絶縁膜(シリコン窒化膜)におけるシリコン酸化膜に対する選択比を大きくすることができるので、ウェットエッチングにより第2の保護絶縁膜のうちの所定の部分を除去する(図2(c) 参照)際に、第1の保護絶縁膜を除去することなく、シリコン酸化膜(第2の保護絶縁膜)のみを精度良く除去することができる。
また例えば第1,第2のソース・ドレイン領域の形成後、第1の保護絶縁膜の形成、及び第2の保護絶縁膜の形成を順次行った後、第1,第2のソース・ドレイン領域に含まれる不純物を活性化させるための熱処理を行ってもよい。この場合、熱処理により、第2の保護絶縁膜(シリコン酸化膜)におけるシリコン窒化膜に対する選択比を大きくすることができるので、異方性ドライエッチングではなくウェットエッチングを採用して、第2の絶縁膜及び保護サイドウォールを除去する(図4(a) 参照)際に、第2の保護絶縁膜を除去することなく、シリコン窒化膜(第2の絶縁膜及び保護サイドウォール)のみを精度良く除去することができる。
なお、第1の実施形態では、製造コストの増大を抑制することを目的に、第1の保護絶縁膜109の材料として第2の絶縁膜106aの材料と同一の材料を採用する場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、図4(a) に示す第2の絶縁膜106aの除去の際に、第1の保護絶縁膜109aも除去されるように、第1の保護絶縁膜109の材料を採用する、すなわち、第1の保護絶縁膜109の材料として第2の絶縁膜106aの材料と同一のエッチング特性を示す材料を採用すればよい。
また、第1の実施形態では、図4(a) に示すように、第2の絶縁膜106a、及び保護サイドウォールPを完全に除去する場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
<第1の変形例>
以下に、本発明の第1の変形例に係る半導体装置の製造方法について、図6(a) を参照しながら説明する。図6(a) は、本発明の第1の変形例に係る半導体装置の製造方法について示す要部工程断面図である。なお、図6(a) において、前述の第1の実施形態に係る半導体装置と同一の構成要素については、同一の符号を付す。従って、本変形例では、第1の実施形態と同様の説明は繰り返し行わない。
本変形例では、前述の図1(a) 〜(c) 並びに図2(a) 及び(b) に示す工程と同様の工程を順次経た後、第2の保護絶縁膜110のうち所定の領域を除去して、第1の実施形態と同様に、第2の保護絶縁膜110b,110cを残存させる(前述の図2(c) 参照)のに加えて、第1の活性領域100aと素子分離領域101との境界領域上、及び第2の活性領域100bと素子分離領域101との境界領域上に、第2の保護絶縁膜(後述の図6(a):210d参照)を残存させる。
次に、図6(a) に示すように、第1の保護絶縁膜109のうち所定の領域を除去して、第1の実施形態と同様に、第1の保護絶縁膜109a,109b,109cを残存させる(前述の図3(a) 参照)のに加えて、第2の保護絶縁膜210d下に、第1の保護絶縁膜209dを残存させる。
このようにして、図6(a) に示すように、第1の実施形態と同様に、第1の保護絶縁膜109aからなる保護サイドウォールP、第1の保護絶縁膜109bと第2の保護絶縁膜110bとからなる第1の保護膜111b、及び第1の保護絶縁膜109cと第2の保護絶縁膜110cとからなる第2の保護膜111cを形成する(前述の図3(a) 参照)のに加えて、第1の活性領域100aと素子分離領域101との境界領域上、及び第2の活性領域100bと素子分離領域101との境界領域上に、第1の保護絶縁膜209dと第2の保護絶縁膜210dとからなる第3の保護膜211dを形成する。
次に、前述の図3(b) 並びに図4(a) 及び(b) に示す工程と同様の工程を順次経ることにより、本変形例に係る半導体装置を製造することができる。
このように、本変形例に係る半導体装置は、第1の実施形態と同様の構成に加えて、第1の活性領域100aと素子分離領域101との境界領域上、及び第2の活性領域100bと素子分離領域101との境界領域上に形成され、第1の保護絶縁膜209dと、第1の保護絶縁膜209d上に形成された第2の保護絶縁膜210dとからなる第3の保護膜211d(図6(a) 参照)をさらに備えている。
ここで、第1の実施形態では、シリサイド化工程(前述の図3(b) 参照)の際に、シリサイド化用金属膜の堆積前に施す例えば洗浄等の処理により、素子分離領域101が除去されて、素子分離領域101の上面が第1,第2のソース・ドレイン領域108a,108bの上面よりも下がって、第1,第2のソース・ドレイン領域108a,108bの角部が露出されるおそれがある。
このように、第1,第2のソース・ドレイン領域108a,108bの角部が露出された場合、シリサイド化用金属膜が第1,第2のソース・ドレイン領域108a,108bの角部と接触した状態で熱処理が行われるため、第1,第2のシリサイド膜112a,112bの素子分離領域101側の端部が下方に伸びて形成され、第1,第2のソース・ドレイン領域108a,108bにおいて接合リークが発生する。
そこで、本変形例では、図6(a) に示すように、素子分離領域101のうち第1,第2の活性領域100a,100bとの境界領域上に、第3の保護膜211dを設ける。これにより、次工程のシリサイド化工程の際に、シリサイド化用金属膜の堆積前に施す例えば洗浄等の処理により、素子分離領域101のうち第1,第2の活性領域100a,100bとの境界領域が除去されることを防止することができる。そのため、この境界領域の上面が第1,第2のソース・ドレイン領域108a,108bの上面よりも下がって、第1,第2のソース・ドレイン領域108a,108bの角部が露出されることがないため、シリサイド化用金属膜の堆積前に施す例えば洗浄等の処理に起因して、第1,第2のソース・ドレイン領域108a,108bにおいて接合リークが発生することを防止することができる。
加えて、本変形例では、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
なお、本変形例では、第2の活性領域100bと素子分離領域101との境界領域上に形成される第3の保護膜が、図6(a) に示すように、第2の保護膜111cと分離して形成されている場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、図6(b) に示すように、第2の保護膜111cと一体形成されていてもよい。この場合においても、本変形例と同様の効果を得ることができる。
また、本変形例では、第1の活性領域100aと素子分離領域101との境界領域、及び第2の活性領域100bと素子分離領域101との境界領域の双方に、第3の保護膜211dを設ける場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば第1の活性領域100aと素子分離領域101との境界領域上にのみ、第3の保護膜を設けた場合、この第3の保護膜によって、第1のソース・ドレイン領域108aでの接合リークの発生を防止することができる。一方、第2の活性領域100bと素子分離領域101との境界領域上にのみ、第3の保護膜を設けた場合、この第3の保護膜によって、第2のソース・ドレイン領域108bでの接合リークの発生を防止することができる。
(第2の実施形態)
以下に、本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法について、図7(a) 及び(b) 、並びに図8(a) 及び(b) を参照しながら説明する。図7(a) 及び(b) 、並びに図8(a) 及び(b) は、本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す要部工程断面図である。なお、図7(a) 及び(b) 並びに図8(a) 及び(b) において、前述の第1の実施形態に係る半導体装置と同一の構成要素については、同一の符号を付す。従って、本実施形態では、第1の実施形態と同様の説明は繰り返し行わない。
まず、前述の図1(a) 〜(c) 並びに図2(a) 及び(b) に示す工程と同様の工程を順次行う。
次に、図7(a) に示すように、前述の図2(c) に示す工程と同様に、リソグラフィー法により、第2の保護絶縁膜のうち第2のゲート電極103b、第2の側壁スペーサ107b及び第2のソース・ドレイン領域108bの一部の上に形成された部分上に、レジスト膜r1を形成すると共に、第2の保護絶縁膜のうち抵抗体103c及び第3の側壁スペーサ107cの上に形成された部分上に、レジスト膜r2を形成する。
次に、レジスト膜r1,r2をマスクにして、フッ化水素によるウェットエッチングにより、第2の保護絶縁膜のうちレジスト膜r1,r2下に形成された部分以外の部分を除去して、第1の保護絶縁膜109上に、第2の保護絶縁膜110b,110cを残存させる。このとき、ウェットエッチングの条件は、第2の保護絶縁膜の膜厚ばらつき、及びウェットエッチングのエッチングレートばらつきを考慮して、オーバーエッチングの条件に設定される。
次に、図7(b) に示すように、第2の保護絶縁膜110b,110cをマスクにして、異方性ドライエッチング、又は熱燐酸によるウェットエッチングにより、第1の保護絶縁膜109のうち第2の保護絶縁膜110b,110c下に形成された部分以外の部分を除去して、第2の保護絶縁膜110b,110c下に、第1の保護絶縁膜109b,109cを残存させる。
引き続き、ドライエッチング、又は熱燐酸によるウェットエッチングにより、第1の側壁スペーサ107aのうち第2の絶縁膜106aを除去する。
このようにして、第2のゲート電極103b、第2の側壁スペーサ107b及び第2のソース・ドレイン領域108bの一部の上に、膜厚が5nmのシリコン窒化膜からなる第1の保護絶縁膜109bと、第1の保護絶縁膜109b上に形成され膜厚が30nmのシリコン酸化膜からなる第2の保護絶縁膜110bとで構成された第1の保護膜111bを形成すると共に、抵抗体103c及び第3の側壁スペーサ107cの上に、膜厚が5nmのシリコン窒化膜からなる第1の保護絶縁膜109cと、第1の保護絶縁膜109c上に形成され膜厚が30nmのシリコン酸化膜からなる第2の保護絶縁膜110cとで構成された第2の保護膜111cを形成する。
次に、図8(a) に示すように、スパッタ法により、例えば膜厚が10nmのNi膜からなる金属膜(図示せず)を堆積した後、熱処理により、第1,第2のソース・ドレイン領域108a,108b及び第1のゲート電極103aに含まれるSiと、金属膜に含まれるNiとを反応させる。このようにして、第1のソース・ドレイン領域108aの上部と金属膜とを反応させて、第1のソース・ドレイン領域108a上における第1の側壁スペーサ(詳細には、第2の絶縁膜106aが除去された第1の側壁スペーサ)107aの外側方下に、例えば膜厚が20nmのNiSi膜からなる第1のシリサイド膜312aを形成すると共に、第1のゲート電極103aの上部と金属膜とを反応させて、第1のゲート電極103a上に、例えば膜厚が20nmのNiSi膜からなるゲート上シリサイド膜313aを形成する。一方、第2のソース・ドレイン領域108bの上部と金属膜とを反応させて、第2のソース・ドレイン領域108b上における第1の保護膜111bの外側方下に、例えば膜厚が20nmのNiSi膜からなる第2のシリサイド膜312bを形成する。その後、ウェットエッチングにより、半導体基板100上に残存する未反応の金属膜を除去する。
次に、図8(b) に示すように、前述の図4(b) に示す工程と同様に、半導体基板100上の全面に、例えばSiN膜からなる応力絶縁膜114を形成する。ここで、応力絶縁膜114は、第1の活性領域100aにおけるゲート長方向に引っ張り応力を生じさせる絶縁膜である。
その後、通常のMISトランジスタを有する半導体装置の製造方法と同様に、CVD法により、応力絶縁膜114上に、層間絶縁膜115を堆積した後、応力絶縁膜114及び層間絶縁膜115に、第1,第2のシリサイド膜312a,312bと接続する第1,第2のコンタクトプラグ116a,116bを形成する。その後、層間絶縁膜115上に、配線間絶縁膜117を形成した後、配線間絶縁膜117に、第1,第2のコンタクトプラグ116a,116bと接続する第1,第2の配線118a,118bを形成する。
以上のようにして、第2の実施形態に係る半導体装置を製造することができる。
ここで、第1の実施形態と第2の実施形態との製造方法上の相違点は、以下に示す点である。
第1の実施形態では、第2の保護絶縁膜110b,110cを残存させた(前述の図2(c) 参照)後、第1の保護絶縁膜109に対して異方性ドライエッチングを行うことにより、第2の保護絶縁膜110b,110c下に第1の保護絶縁膜109b,109cを残存させると共に、第1の側壁スペーサ107aの側面上に第1の保護絶縁膜109aからなる保護サイドウォールPを残存させる(前述の図3(a) 参照)。その後、シリサイド化工程(前述の図3(b) 参照)を行い、ドライエッチング又はウェットエッチングにより、第2の絶縁膜106a及び保護サイドウォールPを除去する(前述の図4(a) 参照)。
これに対し、第2の実施形態では、第1の実施形態と同様に第2の保護絶縁膜110b,110cを残存させた(図7(a) 参照)後、異方性ドライエッチング又はウェットエッチングにより、第1の保護絶縁膜109のうち第2の保護絶縁膜110b,110c下に形成された部分以外の部分を除去して第1の保護絶縁膜109b,109cを残存させ、引き続き、ドライエッチング又はウェットエッチングにより、第2の絶縁膜106aを除去する(図7(b) 参照)。その後、シリサイド化工程(図8(a) 参照)を行う。
このように、第1の実施形態では、シリサイド化工程後に第2の絶縁膜106aの除去を行うのに対し、第2の実施形態では、第2の絶縁膜106aの除去後にシリサイド化工程を行う。
以下に、本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の構造について、図8(b) を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、第1の実施形態との相違点についてのみ説明し、第1の実施形態と同様の説明は繰り返し行わない。
ここで、第1の実施形態と第2の実施形態との構造上の相違点は、以下に示す点である。
第1の実施形態では、第1のシリサイド膜112aは、第1のソース・ドレイン領域108a上に第1の側壁スペーサ107aと離間して形成されている点に対し、第2の実施形態では、第1のシリサイド膜312aは、第1のソース・ドレイン領域108a上における第1の側壁スペーサ107aの外側方下に形成され、第1のソース・ドレイン領域108a上に第1の側壁スペーサ107aと隣接して形成されている。
第2の実施形態によると、第1の実施形態と同様に、第2の保護絶縁膜のうち所定の部分を除去する(図7(a) 参照)の際に、第2の保護絶縁膜(シリコン酸化膜)下には、シリコン酸化膜に対して選択比の大きいシリコン窒化膜からなる第1の保護絶縁膜109が形成されているため、第1の実施形態と同様に、第1のエクステンション領域104a及び第1のソース・ドレイン領域108aでの接合リークの発生を防止すると共に、第2のソース・ドレイン領域108bでの接合リークの発生を防止することができる。
加えて、第2の実施形態によると、第1の保護絶縁膜109の材料として第2の絶縁膜106aの材料と同一の材料(例えばシリコン窒化膜)を採用することにより、図7(b) に示すように、第1の保護絶縁膜109のうち第2の保護絶縁膜110b,110c下に形成された部分以外の部分の除去と、第2の絶縁膜106aの除去とを同一の工程で行うことができるため、製造コストの低減を図ることができる。
さらに、第2の実施形態によると、第2の絶縁膜106aの除去(図7(b) 参照)後に、第1,第2のシリサイド膜312a,312b及びゲート上シリサイド膜313aを形成することができる(図8(a) 参照)ため、第1の実施形態のように第2の絶縁膜106a(及び保護サイドウォールP)の除去(前述の図4(a) 参照)の際に、第1,第2のシリサイド膜112a,112b及びゲート上シリサイド膜113aの表面が除去されてダメージを受けることを防止することができる。このため、第1の実施形態と比較して、第1,第2のシリサイド膜312a,312b及びゲート上シリサイド膜313aを精度良く形成することができる。
また、第2の実施形態によると、図8(b) に示す応力絶縁膜114の形成工程の前に、図7(b) に示すように、第2の絶縁膜106aを除去することにより、図8(b) に示すように、第2の絶縁膜106aの除去分だけ、応力絶縁膜114を厚く形成すると共に応力絶縁膜114と第1のMISトランジスタのチャネルとの距離を短くすることができる。そのため、第1の実施形態と同様に、第1のMISトランジスタの駆動力を効果的に向上させることができる。
なお、第2の実施形態では、応力絶縁膜114による駆動力向上の効果を効果的に得ることを目的に、図7(b) に示すように、第1の保護絶縁膜109のうち第2の保護絶縁膜110b,110c下に形成された部分以外の部分を除去した後、引き続き、第2の絶縁膜106aを除去し、その後、シリサイド化工程(図8(a) 参照)と、応力絶縁膜114の形成工程(図8(b) 参照)とを順次行う場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば第1の保護絶縁膜109のうち第2の保護絶縁膜110b,110c下に形成された部分以外の部分を除去した後、第2の絶縁膜106aを除去せずに、シリサイド化工程と、応力絶縁膜の形成工程とを順次行ってもよい。この場合、応力絶縁膜が、第1のゲート電極103a、第1の絶縁膜105a、及び第1のシリサイド膜312aの上に、第2の絶縁膜106aを介して形成される。そのため、応力絶縁膜による駆動力向上の効果は第2の実施形態よりも比較的低いものの、その効果を充分に得ることができ、第1のMISトランジスタの駆動力を向上させることができる。
なお、第2の実施形態では、図8(b) に示す構成を備えた半導体装置を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば前述の第1の変形例と同様に、第1の活性領域100aと素子分離領域101との境界領域上、及び第2の活性領域100bと素子分離領域101との境界領域上に形成され、第1の保護絶縁膜(前述の図6(a):209d参照)と第2の保護絶縁膜(前述の図6(a):210d参照)とからなる第3の保護膜(前述の図6(a):211d参照)をさらに備えていてもよい。この場合においても、第1の変形例と同様に、シリサイド化用金属膜の堆積前に施す例えば洗浄等の処理に起因して、第1,第2のソース・ドレイン領域108a,108bにおいて接合リークが発生することを防止することができる。
また、第2の活性領域100bと素子分離領域101との境界領域上に形成された第3の保護膜は、前述の図6(b) に示すように、第2の保護膜111cと一体形成されていてもよい。
なお、第2の実施形態では、第1,第2のソース・ドレイン領域の形成(図2(a) 参照)後、第1,第2のソース・ドレイン領域に含まれる不純物を活性化させるための熱処理を行った後、第1の保護絶縁膜の形成、及び第2の保護絶縁膜の形成を順次行う(図2(b) 参照)場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば第1,第2のソース・ドレイン領域の形成後、第1の保護絶縁膜の形成を行い、その後、第1,第2のソース・ドレイン領域に含まれる不純物を活性化させるための熱処理を行った後、第2の保護絶縁膜の形成を行ってもよい。この場合、熱処理により、第1の保護絶縁膜(シリコン窒化膜)におけるシリコン酸化膜に対する選択比を大きくすることができるので、ウェットエッチングにより、第2の保護絶縁膜のうち所定の部分を除去する(図7(a) 参照)際に、第1の保護絶縁膜を除去することなく、シリコン酸化膜(第2の保護絶縁膜)のみを精度良く除去することができる。
また例えば第1,第2のソース・ドレイン領域の形成後、第1の保護絶縁膜の形成、及び第2の保護絶縁膜の形成を順次行った後、第1,第2のソース・ドレイン領域に含まれる不純物を活性化させるための熱処理を行ってもよい。この場合、熱処理により、第2の保護絶縁膜(シリコン酸化膜)におけるシリコン窒化膜に対する選択比を大きくすることができるので、異方性ドライエッチングではなくウェットエッチングを採用して、第1の保護絶縁膜のうち第2の保護絶縁膜110b,110c下に形成された部分以外の部分、及び第2の絶縁膜を除去する(図7(b) 参照)際に、第2の保護絶縁膜を除去することなく、シリコン窒化膜(第1の保護絶縁膜のうち所定の部分及び第2の絶縁膜)のみを精度良く除去することができる。
なお、第2の実施形態では、製造コストの低減を図ることを目的に、第1の保護絶縁膜109の材料として第2の絶縁膜106aの材料と同一の材料を採用する場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、図7(b) に示すように、第1の保護絶縁膜のうち所定の部分(詳細には、第1の保護絶縁膜109のうち第2の保護絶縁膜110b,110c下に形成された部分以外の部分)の除去と、第2の絶縁膜106aの除去とが同一の工程で行われるように、第1の保護絶縁膜109の材料を採用する、すなわち、第1の保護絶縁膜109の材料として第2の絶縁膜106aの材料と同一のエッチング特性を示す材料を採用すればよい。
また、第2の実施形態では、図7(b) に示すように、第2の絶縁膜106aを完全に除去する場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
また、第1及び第2の実施形態では、第1,第2のソース・ドレイン領域108a,108bの形成(図2(a) 参照)後、図2(b) に示すように、半導体基板100上の全面に、第1の保護絶縁膜109及び第2の保護絶縁膜110を順次形成する場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば第1,第2のソース・ドレイン領域108a,108bの形成後、例えばアッシング、プラズマ酸化、又は熱酸化により、半導体基板100の表面に、例えば膜厚が1nmのシリコン酸化膜からなる下地絶縁膜を形成した後、図2(b) に示す工程と同様に、半導体基板100上の全面に、第1の保護絶縁膜109及び第2の保護絶縁膜110を順次形成してもよい。この場合、第2のソース・ドレイン領域108bと第1の保護絶縁膜(シリコン窒化膜)109bとの間に下地絶縁膜(シリコン酸化膜)を介在させることができるので、第2のMISトランジスタにおいて、第2のソース・ドレイン領域108bと第1の保護絶縁膜109bとの界面に界面準位が発生することを抑制することができる。
このように、第1及び第2の実施形態では、第1,第2の保護膜111b,111cの構成として、第1の保護絶縁膜109b,109c及び第2の保護絶縁膜110b,110cの2層が積層された構成を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、第1,第2の保護膜の構成として、3層以上の層が積層された構成を用いてもよい。
なお、第1及び第2の実施形態では、第1,第2のMISトランジスタとして、N型MISトランジスタを用いた場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、P型MISトランジスタを用いた場合においても、本実施形態と同様の効果を得ることができる。但し、この場合、第1の活性領域100aにおけるゲート長方向に引っ張り応力を生じさせる応力絶縁膜114の代わりに、第1の活性領域100aにおけるゲート長方向に圧縮応力を生じさせる応力絶縁膜を用いる必要がある。
また、第1及び第2の実施形態では、第1,第2のゲート電極103a,103bがシリコン膜からなる場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば第1,第2のゲート電極が、金属膜と該金属膜上に形成されたシリコン膜とからなる場合においても、第1,第2の実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、第1及び第2の実施形態では、第1,第2のゲート絶縁膜102a,102bとしてシリコン酸化膜(又はシリコン酸窒化膜)を用いた場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、高誘電体膜を用いた場合においても、第1,第2の実施形態と同様の効果を得ることができる。但し、この場合、第1,第2の実施形態におけるシリコン酸化膜(又はシリコン酸窒化膜)からなるゲート絶縁膜形成膜を、第1,第2の活性領域100a,100b上に形成する代わりに、高誘電体膜からなるゲート絶縁膜形成膜を、例えばCVD法により半導体基板上の全面に形成した後、第1,第2の実施形態と同様に、半導体基板上の全面に、ゲート電極形成膜を形成し、その後、ゲート絶縁膜形成膜及びゲート電極形成膜をパターニングするため、抵抗素子形成領域の素子分離領域と抵抗体との間に、高誘電体膜からなるゲート絶縁膜が形成される。
また、第1及び第2の実施形態では、第1の保護絶縁膜109b,109c上の全面に、第2の保護絶縁膜110b,110cが形成されている場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。特に、第1,第2の実施形態のように第2の保護絶縁膜110b,110cがシリコン酸化膜からなる場合、シリコン酸化膜(第2の保護絶縁膜)110b,110cは、シリサイド化工程(図3(b) ,図8(a) 参照)の際に、シリサイド化用金属膜の堆積前に施される例えば洗浄等の処理により、その角部又は端部が除去されて、第1の保護絶縁膜109b,109c上の全面に、第2の保護絶縁膜110b,110cが残存していない可能性がある。
以上説明したように、本発明は、ソース・ドレイン領域での接合リークの発生を防止することができるので、ソース・ドレイン領域上にシリサイド膜を有するトランジスタを備えた半導体装置及びその製造方法に有用である。
(a) 〜(c) は、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す要部工程断面図である。 (a) 〜(c) は、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す要部工程断面図である。 (a) 及び(b) は、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す要部工程断面図である。 (a) 及び(b) は、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す要部工程断面図である。 本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の構造について示す断面図である。 (a) 及び(b) は、本発明の第1の変形例に係る半導体装置の製造方法を示す要部工程断面図である。 (a) 及び(b) は、本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す要部工程断面図である。 (a) 及び(b) は、本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す要部工程断面図である。 (a) 〜(c) は、従来の半導体装置の製造方法を工程順に示す要部工程断面図である。 (a) 及び(b) は、従来の半導体装置の製造方法を工程順に示す要部工程断面図である。 (a) 及び(b) は、従来の半導体装置の製造方法を工程順に示す要部工程断面図である。 (a) 及び(b) は、従来の半導体装置の製造方法を工程順に示す要部工程断面図である。 (a) 及び(b) は、従来の半導体装置の問題について示す要部工程断面図である。
符号の説明
100 半導体基板
101 素子分離領域
102a 第1のゲート絶縁膜
102b 第2のゲート絶縁膜
103a 第1のゲート電極
103b 第2のゲート電極
103c 抵抗体
104a 第1のエクステンション領域
104b 第2のエクステンション領域
105a,105b,105c 第1の絶縁膜
106a,106b,106c 第2の絶縁膜
107a 第1の側壁スペーサ
107b 第2の側壁スペーサ
107c 第3の側壁スペーサ
108a 第1のソース・ドレイン領域
108b 第2のソース・ドレイン領域
109,109b,109c 第1の保護絶縁膜
110,110b,110c 第2の保護絶縁膜
111b 第1の保護膜
111c 第2の保護膜
112a 第1のシリサイド膜
112b 第2のシリサイド膜
113a ゲート上シリサイド膜
114 応力絶縁膜
115 層間絶縁膜
116a 第1のコンタクトプラグ
116b 第2のコンタクトプラグ
117 配線間絶縁膜
118a 第1の配線
118b 第2の配線
209d 第1の保護絶縁膜
210d 第2の保護絶縁膜
211d 第3の保護膜
312a 第1のシリサイド膜
312b 第2のシリサイド膜
313a ゲート上シリサイド膜

Claims (30)

  1. 第1のMISトランジスタと第2のMISトランジスタとを備えた半導体装置であって、
    前記第1のMISトランジスタは、
    半導体基板における第1の活性領域上に形成された第1のゲート絶縁膜と、
    前記第1のゲート絶縁膜上に形成された第1のゲート電極と、
    前記第1のゲート電極の側面上に形成された第1の側壁スペーサと、
    前記第1の活性領域における前記第1の側壁スペーサの外側方下に形成された第1のソース・ドレイン領域と、
    前記第1のソース・ドレイン領域上に形成された第1のシリサイド膜と、
    前記第1のゲート電極、前記第1の側壁スペーサ及び前記第1のシリサイド膜の上に形成され、前記第1の活性領域におけるゲート長方向に応力を生じさせる応力絶縁膜とを備え、
    前記第2のMISトランジスタは、
    前記半導体基板における第2の活性領域上に形成された第2のゲート絶縁膜と、
    前記第2のゲート絶縁膜上に形成された第2のゲート電極と、
    前記第2のゲート電極の側面上に形成された第2の側壁スペーサと、
    前記第2の活性領域における前記第2の側壁スペーサの外側方下に形成された第2のソース・ドレイン領域と、
    前記第2のゲート電極、前記第2の側壁スペーサ及び前記第2のソース・ドレイン領域の一部の上に跨って形成され、第1の保護絶縁膜と該第1の保護絶縁膜上に形成された第2の保護絶縁膜とからなる第1の保護膜と、
    前記第2のソース・ドレイン領域上における前記第1の保護膜の外側方下に形成された第2のシリサイド膜と、
    前記第1の保護膜及び前記第2のシリサイド膜の上に形成された前記応力絶縁膜とを備えることを特徴とする半導体装置。
  2. 請求項1に記載の半導体装置において、
    前記半導体装置は、抵抗素子をさらに備え、
    前記抵抗素子は、
    前記半導体基板に設けられた素子分離領域上に形成された抵抗体と、
    前記抵抗体の側面上に形成された第3の側壁スペーサと、
    前記抵抗体及び前記第3の側壁スペーサの上に形成され、前記第1の保護絶縁膜と該第1の保護絶縁膜上に形成された前記第2の保護絶縁膜とからなる第2の保護膜と、
    前記第2の保護膜上に形成された前記応力絶縁膜とを備えることを特徴とする半導体装置。
  3. 請求項1又は2に記載の半導体装置において、
    前記第1の側壁スペーサは、断面形状がL字状の第1の絶縁膜からなり、
    前記第2の側壁スペーサは、断面形状がL字状の前記第1の絶縁膜と該第1の絶縁膜上に形成された第2の絶縁膜とからなることを特徴とする半導体装置。
  4. 請求項2に記載の半導体装置において、
    前記第1の側壁スペーサは、断面形状がL字状の第1の絶縁膜からなり、
    前記第2の側壁スペーサ及び前記第3の側壁スペーサは、断面形状がL字状の前記第1の絶縁膜と該第1の絶縁膜上に形成された第2の絶縁膜とからなることを特徴とする半導体装置。
  5. 請求項3又は4に記載の半導体装置において、
    前記第1の絶縁膜は、シリコン酸化膜であり、
    前記第2の絶縁膜は、シリコン窒化膜であることを特徴とする半導体装置。
  6. 請求項1〜5のうちいずれか1項に記載の半導体装置において、
    前記第1のシリサイド膜は、前記第1の側壁スペーサから離間して形成されていることを特徴とする半導体装置。
  7. 請求項1〜6のうちいずれか1項に記載の半導体装置において、
    前記第1の活性領域と前記第2の活性領域とを区画する素子分離領域と、
    前記第1の活性領域と前記素子分離領域との境界領域上及び前記第2の活性領域と前記素子分離領域との境界領域上のうち少なくとも一方の境界領域上に形成され、前記第1の保護絶縁膜と該第1の保護絶縁膜上に形成された前記第2の保護絶縁膜とからなる第3の保護膜とを備えることを特徴とする半導体装置。
  8. 請求項2又は4に記載の半導体装置において、
    前記第2の活性領域と該第2の活性領域を区画する素子分離領域との境界領域上に形成され、前記第1の保護絶縁膜と該第1の保護絶縁膜上に形成された前記第2の保護絶縁膜とからなる第3の保護膜を備え、
    前記第3の保護膜は、前記第2の保護膜と一体形成されていることを特徴とする半導体装置。
  9. 請求項1〜8のうちいずれか1項に記載の半導体装置において、
    前記第2のソース・ドレイン領域上における前記第2の側壁スペーサと前記第2のシリサイド膜との間に位置する領域には、前記第1の保護膜が形成されていることを特徴とする半導体装置。
  10. 請求項1〜9のうちいずれか1項に記載の半導体装置において、
    前記第1のゲート電極上には、ゲート上シリサイド膜が形成されており、
    前記第2のゲート電極上には、前記ゲート上シリサイド膜が形成されていないことを特徴とする半導体装置。
  11. 請求項1〜10のうちいずれか1項に記載の半導体装置において、
    前記半導体基板における前記第2のソース・ドレイン領域と前記第1の保護絶縁膜との間に下地絶縁膜が形成されていることを特徴とする半導体装置。
  12. 請求項11に記載の半導体装置において、
    前記下地絶縁膜は、シリコン酸化膜であることを特徴とする半導体装置。
  13. 請求項1〜12のうちいずれか1項に記載の半導体装置において、
    前記第1のMISトランジスタと前記第2のMISトランジスタとは、同一導電型のMISトランジスタであることを特徴とする半導体装置。
  14. MISトランジスタと抵抗素子とを備えた半導体装置であって、
    前記MISトランジスタは、
    半導体基板における活性領域上に形成されたゲート絶縁膜と、
    前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極と、
    前記ゲート電極の側面上に形成された第1の側壁スペーサと、
    前記活性領域における前記第1の側壁スペーサの外側方下に形成されたソース・ドレイン領域と、
    前記ソース・ドレイン領域上に形成されたシリサイド膜と、
    前記ゲート電極、前記第1の側壁スペーサ及び前記シリサイド膜の上に形成され、前記活性領域におけるゲート長方向に応力を生じさせる応力絶縁膜とを備え、
    前記抵抗素子は、
    前記半導体基板に設けられた素子分離領域上に形成された抵抗体と、
    前記抵抗体の側面上に形成された第2の側壁スペーサと、
    前記抵抗体及び前記第2の側壁スペーサの上に形成され、前記第1の保護絶縁膜と該第1の保護絶縁膜上に形成された前記第2の保護絶縁膜とからなる第1の保護膜と、
    前記第1の保護膜上に形成された前記応力絶縁膜とを備えることを特徴とする半導体装置。
  15. 請求項14に記載の半導体装置において、
    前記第1の側壁スペーサは、断面形状がL字状の第1の絶縁膜からなり、
    前記第2の側壁スペーサは、断面形状がL字状の前記第1の絶縁膜と該第1の絶縁膜上に形成された第2の絶縁膜とからなることを特徴とする半導体装置。
  16. 請求項15に記載の半導体装置において、
    前記第1の絶縁膜は、シリコン酸化膜であり、
    前記第2の絶縁膜は、シリコン窒化膜であることを特徴とする半導体装置。
  17. 請求項14〜16のうちいずれか1項に記載の半導体装置において、
    前記シリサイド膜は、前記第1の側壁スペーサから離間して形成されていることを特徴とする半導体装置。
  18. 請求項14〜17のうちいずれか1項に記載の半導体装置において、
    前記活性領域と該活性領域を区画する前記素子分離領域との境界領域上に形成され、前記第1の保護絶縁膜と該第1の保護絶縁膜上に形成された前記第2の保護絶縁膜とからなる第2の保護膜を備えることを特徴とする半導体装置。
  19. 半導体基板における第1の活性領域に設けられた第1のMISトランジスタと前記半導体基板における第2の活性領域に設けられた第2のMISトランジスタとを備えた半導体装置の製造方法であって、
    前記半導体基板に、前記第1の活性領域と前記第2の活性領域とを区画する素子分離領域を形成する工程(a)と、
    前記第1の活性領域上に第1のゲート絶縁膜を介して第1のゲート電極を形成する共に、前記第2の活性領域上に第2のゲート絶縁膜を介して第2のゲート電極を形成する工程(b)と、
    前記第1のゲート電極の側面上に第1の側壁スペーサを形成すると共に、前記第2のゲート電極の側面上に第2の側壁スペーサを形成する工程(c)と、
    前記第1の活性領域における前記第1の側壁スペーサの外側方下に第1のソース・ドレイン領域を形成すると共に、前記第2の活性領域における前記第2の側壁スペーサの外側方下に第2のソース・ドレイン領域を形成する工程(d)と、
    前記工程(d)の後に、前記第2のゲート電極、前記第2の側壁スペーサ及び前記第2のソース・ドレイン領域の一部の上に、第1の保護絶縁膜と該第1の保護絶縁膜上に形成された第2の保護絶縁膜とからなる第1の保護膜を形成する工程(e)と、
    前記工程(e)の後に、前記第1のソース・ドレイン領域上における前記第1の側壁スペーサの側方下に第1のシリサイド膜を形成すると共に、前記第2のソース・ドレイン領域上における前記第1の保護膜の側方下に第2のシリサイド膜を形成する工程(f)と、
    前記工程(f)の後に、前記半導体基板上に応力絶縁膜を形成する工程(g)とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  20. 請求項19に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記工程(e)は、前記半導体基板上に前記第1の保護絶縁膜を形成する工程(e1)と、
    前記工程(e1)の後に、前記第1の保護絶縁膜上に前記第2の保護絶縁膜を形成する工程(e2)と、
    前記工程(e2)の後に、前記第2の保護絶縁膜のうち前記第2のゲート電極、前記第2の側壁スペーサ及び前記第2のソース・ドレイン領域の一部の上に形成された部分以外の部分を除去して、前記第1の保護絶縁膜上に前記第2の保護絶縁膜を残存させる工程(e3)と、
    前記工程(e3)の後に、前記第1の保護絶縁膜のうち前記第2の保護絶縁膜下に形成された部分以外の部分を除去して、前記第2のゲート電極、前記第2の側壁スペーサ及び前記第2のソース・ドレイン領域の一部の上に前記第1の保護絶縁膜を残存させる工程(e4)とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  21. 請求項19又は20に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記工程(b)は、前記素子分離領域上に抵抗体を形成する工程を含み、
    前記工程(c)は、前記抵抗体の側面上に第3の側壁スペーサを形成する工程を含み、
    前記工程(e)は、前記抵抗体及び前記第3の側壁スペーサの上に、前記第1の保護絶縁膜と該第1の保護絶縁膜上に形成された前記第2の保護絶縁膜とからなる第2の保護膜を形成する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  22. 請求項19〜21のうちいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記工程(c)は、断面形状がL字状の第1の絶縁膜と該第1の絶縁膜上に形成された第2の絶縁膜とからなる前記第1の側壁スペーサ及び前記第2の側壁スペーサを形成する工程を含み、
    前記工程(e)は、前記第1の側壁スペーサの側面上に前記第1の保護絶縁膜からなる保護サイドウォールを形成する工程を含み、
    前記工程(f)は、前記第1のソース・ドレイン領域上における前記保護サイドウォールの側方下に前記第1のシリサイド膜を形成する工程を含み、
    前記工程(f)の後であって且つ前記工程(g)の前に、前記第1の側壁スペーサのうち前記第2の絶縁膜を除去すると共に、前記保護サイドウォールを除去する工程(h)をさらに備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  23. 請求項19〜21のうちいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記工程(c)は、断面形状がL字状の第1の絶縁膜と該第1の絶縁膜上に形成された第2の絶縁膜とからなる前記第1の側壁スペーサ及び前記第2の側壁スペーサを形成する工程を含み、
    前記工程(e)の後であって且つ前記工程(f)の前に、前記第1の側壁スペーサのうち前記第2の絶縁膜を除去する工程(i)をさらに備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  24. 請求項19〜23のうちいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記工程(e)は、前記第1の活性領域と前記素子分離領域との境界領域上及び前記第2の活性領域と前記素子分離領域との境界領域上のうち少なくとも一方の境界領域上に、前記第1の保護絶縁膜と該第1の保護絶縁膜上に形成された前記第2の保護絶縁膜とからなる第3の保護膜を形成する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  25. 請求項19〜24のうちいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記工程(f)は、前記第1のゲート電極上にゲート上シリサイド膜を形成する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  26. 請求項19〜25のうちいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記工程(e)は、前記第2のソース・ドレイン領域と前記第1の保護絶縁膜との間に下地絶縁膜を形成する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  27. 請求項20に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記工程(e1)の後であって且つ前記工程(e2)の前に、前記第1のソース・ドレイン領域及び前記第2のソース・ドレイン領域に含まれる不純物を活性化するための熱処理を行う工程(j)をさらに備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  28. 請求項20に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記工程(e2)の後であって且つ前記工程(e3)の前に、前記第1のソース・ドレイン領域及び前記第2のソース・ドレイン領域に含まれる不純物を活性化するための熱処理を行う工程(j)をさらに備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  29. 請求項21に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記工程(c)は、断面形状がL字状の第1の絶縁膜と該第1の絶縁膜上に形成された第2の絶縁膜とからなる前記第1の側壁スペーサ、前記第2の側壁スペーサ及び前記第3の側壁スペーサを形成する工程を含み、
    前記工程(e)は、前記第1の側壁スペーサの側面上に前記第1の保護絶縁膜からなる保護サイドウォールを形成する工程を含み、
    前記工程(f)は、前記第1のソース・ドレイン領域上における前記保護サイドウォールの側方下に前記第1のシリサイド膜を形成する工程を含み、
    前記工程(f)の後であって且つ前記工程(g)の前に、前記第1の側壁スペーサのうち前記第2の絶縁膜を除去すると共に、前記保護サイドウォールを除去する工程(h)をさらに備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  30. 請求項21に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記工程(c)は、断面形状がL字状の第1の絶縁膜と該第1の絶縁膜上に形成された第2の絶縁膜とからなる前記第1の側壁スペーサ、前記第2の側壁スペーサ及び前記第3の側壁スペーサを形成する工程を含み、
    前記工程(e)の後であって且つ前記工程(f)の前に、前記第1の側壁スペーサのうち前記第2の絶縁膜を除去する工程(i)をさらに備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
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