JP2009158710A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、SOI基板上に形成されるトランジスタを含む半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device including a transistor formed over an SOI substrate.
図71〜図85はSOI基板上に形成されるMOSトランジスタを含む半導体装置の従来の製造方法を示す断面図である。以下、これらの図を参照して従来の半導体装置の製造方法を説明する。 71 to 85 are cross-sectional views showing a conventional manufacturing method of a semiconductor device including a MOS transistor formed on an SOI substrate. Hereinafter, a conventional method for manufacturing a semiconductor device will be described with reference to these drawings.
まず、図71に示すように、シリコン支持基板101、埋め込み酸化膜102、SOI層103から構成されるSOI基板のSOI層103上に、シリコン酸化膜104、シリコン窒化膜105を順次成膜する。その後、全面にレジスト膜を塗布し、写真製版技術(フォトリソグラフィー)によりトレンチ形成用のレジストパターン106を形成する。
First, as shown in FIG. 71, a
次に、図72に示すように、トレンチ形成用のレジストパターン106(図72では図示せず)をマスクとしてシリコン窒化膜105、シリコン酸化膜104、及びSOI層103に対するエッチングを行いトレンチ開口部107を形成する。この時、トレンチ開口部107の底面下にSOI層103の一部である残存SOI層103aが残るように行う(パーシャルトレンチ分離)。
Next, as shown in FIG. 72, the
その後、図73に示すように、トレンチ内壁の酸化(膜厚:50nm以下)を行い、トレンチ開口部107におけるSOI層103の側面、及び残存SOI層103aの表面上に酸化膜108を形成する。この後、必要であれば写真工程とエッチング工程を追加し、埋め込み酸化膜102に到達するまで内壁酸化膜である酸化膜108及び残存SOI層103aをエッチングして完全分離部用の開口部を形成しても良い。
Thereafter, as shown in FIG. 73, the inner wall of the trench is oxidized (film thickness: 50 nm or less) to form an
続いて、図74に示すように、全面にシリコン酸化膜109を形成し、500℃〜1300℃のアニール処理により焼き締めを行う。なお、このアニールは省略しても良い。
Subsequently, as shown in FIG. 74, a
そして、平坦化のために前処理として全面にレジスト膜を塗布し、フォトリソグラフィーによりエッチング用レジストパターンを形成しエッチングする。この前処理はシリコン酸化膜109のパターンが比較的大きく形成されている大面積部分(CMP(Chemical Mechanical Polishing))処理されにくい)のみを選択的に予めエッチングするために行われる。
Then, as a pretreatment for planarization, a resist film is applied on the entire surface, an etching resist pattern is formed by photolithography, and etching is performed. This pre-processing is performed to selectively pre-etch only a large area portion (difficult to perform CMP (Chemical Mechanical Polishing)) where the pattern of the
その後、図75に示すように、シリコン窒化膜105をストッパーとしてシリコン酸化膜109に対しCMP処理を施し、シリコン酸化膜109を平坦化する。
Thereafter, as shown in FIG. 75, the
次に、図76に示すように、シリコン窒化膜105を除去後にSOI層103に対するチャネル領域形成目的の不純物注入を行った後、シリコン酸化膜104を除去する。
Next, as shown in FIG. 76, after removing the
続いて、図77に示すように、SOI層103上にゲート絶縁膜110を形成し、全面にゲート電極用のポリシリコン膜111を形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 77, a gate
そして、フォトリソグラフィーによりエッチング用のレジストパターン(図示せず)を形成し、図78に示すように、当該レジストパターンをマスクとしたエッチングによりパターニングを行いポリシリコンゲート111gを得た後、さらに、図79に示すように、ゲート絶縁膜110に対するパターニングを行いゲート絶縁膜110gを得る。
Then, a resist pattern (not shown) for etching is formed by photolithography, and as shown in FIG. 78, patterning is performed by etching using the resist pattern as a mask to obtain a
その後、図80に示すように、ポリシリコンゲート111gの側面にシリコン酸化膜スペーサ112を形成する。続いて、ポリシリコンゲート111g及びシリコン酸化膜112をマスクとしてSOI層3に対してExt部用不純物113及びポケット用不純物114を順次注入,拡散してExt部(エクステンション領域)及びPck部(ポケット領域)を得る。
Thereafter, as shown in FIG. 80, a silicon
次に、図81に示すように、シリコン酸化膜112の側面に、サイドウォール用シリコン酸化膜115及びサイドウォール用シリコン窒化膜116を順次形成する。サイドウォール用シリコン酸化膜115及びサイドウォール用シリコン窒化膜116によってサイドウォール部が構成される。続いて、ポリシリコンゲート111g、シリコン酸化膜112及び上記サイドウォール部をマスクとして、S/D部用不純物117を注入,拡散してS/D部(ソース・ドレイン領域)を得る。この際、Ext部及びPck部も確定する。なお、説明の都合上、S/D部、Ext部及びPck部のSOI層3内における正確な形成位置の図示を省略している。以降の図も同様である。
Next, as shown in FIG. 81, a sidewall
その後、図82に示すように、アニール処理を行った後に低抵抗化のためにS/D部の表面内及び表面上、並びにポリシリコンゲート11gの表面内及び表面上にシリサイド領域118s並びにシリサイド領域118gを形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 82, silicide regions 118s and silicide regions are formed in and on the surface of the S / D portion and on the surface and on the surface of the
続いて、図83に示すように、全面にライナー窒化膜119及び層間絶縁膜120を成膜し、CMP処理により層間絶縁膜120の平坦化を行う。
Subsequently, as shown in FIG. 83, a
そして、フォトリソグラフィーによりエッチング用レジストパターン(図示せず)を形成し、エッチングによるコンタクトホール形成後、図84に示すように、当該コンタクトホール内にコンタクトプラグ121を形成する。
Then, an etching resist pattern (not shown) is formed by photolithography, and after contact holes are formed by etching,
最後に、全面に金属層を形成し、フォトリソグラフィーによりエッチング用レジストパターン(図示せず)を形成した後、図85に示すように、当該レジストパターンをマスクとして金属配線122をパターニングする。
Finally, a metal layer is formed on the entire surface, an etching resist pattern (not shown) is formed by photolithography, and then the
なお、SOI基板上において素子分離を行いながらMOSトランジスタを形成する半導体装置の製造方法は例えば特許文献1に開示されている。
For example,
上述したように、従来の半導体装置の製造方法によって、SOI基板上にMOSトランジスタを有する半導体装置を製造していた。 As described above, a semiconductor device having a MOS transistor on an SOI substrate is manufactured by a conventional method for manufacturing a semiconductor device.
図86〜図88は従来の半導体装置の製造方法による問題点を説明するための説明図である。図86に示すように、分離酸化膜であるシリコン酸化膜109はSOI層103の表面から段差st19分、突出して形成されているため、ポリシリコン膜111において、シリコン酸化膜109上とSOI層103(ゲート絶縁膜110)上との間に段差st11(SOI層103の表面からのシリコン酸化膜109の突き出した高さ)が形成される結果、ポリシリコン膜111はゲート絶縁膜110上において凹部を有することになる。
86 to 88 are explanatory views for explaining problems caused by a conventional method for manufacturing a semiconductor device. As shown in FIG. 86, the
このように、段差st11(st19)に起因する凹部を有するポリシリコン膜111上に反射防止防止膜として粘性の低い有機BARCを塗布すると、ポリシリコン膜111の凹部に有機BARC領域123が溜まる。すなわち、局所的に有機BARC領域123が存在することになる。
As described above, when an organic BARC having a low viscosity is applied as an antireflection film on the
したがって、レジスト124のパターニング時において、有機BARC領域123の影響によりその寸法および形状にバラツキが生じてしまうため、レジスト124をマスクとしてパターニングされるポリシリコンゲート111gのパターン精度を劣化させるという第1の問題点があった。
Therefore, when the
加えて、レジスト124によってポリシリコン膜111をパターニングする際、上部に有機BARC領域123を有する分、ポリシリコン膜111に対するパターニング精度が劣化しポリシリコンゲート111gの形状にバラツキが生じるという第2の問題点があった。
In addition, when the
また、図87及び図88に示すように、ポリシリコン膜111を成膜した際に段差st11が高いと分離エッジゲート領域125におけるポリシリコン膜111の膜厚tbが他の領域の膜厚taより厚くなる。なお、図87のC−C断面が図88となる。その結果、ポリシリコンゲート111gを得るためのエッチング後に分離エッジゲート領域125のゲート寸法が設計時より太くなる結果、MOSトランジスタの動作特性を劣化させてしまうという第3の問題点があった。
Also, as shown in FIGS. 87 and 88, when the level difference st11 is high when the
この発明は上記第1〜第3の問題点を解決するためになされたもので、SOI基板におけるSOI層を素子分離領域によって分離しても、SOI層に形成されるトランジスタとして良好なトランジスタ特性を有するトランジスタを含む半導体装置の製造方法を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above first to third problems. Even if the SOI layer in the SOI substrate is separated by the element isolation region, the transistor characteristics are excellent as a transistor formed in the SOI layer. An object is to obtain a method for manufacturing a semiconductor device including a transistor having the transistor.
この発明の一実施の形態によれば、ゲート材料として形成されたポリシリコン膜の表面からCMP処理を施し、ポリシリコン膜の表面を平坦化する。そして、ポリシリコン膜をパターニングして、一部が部分分離領域を構成するシリコン酸化膜上に存在するポリシリコンゲートを得る。その後、ポリシリコンゲートを表面からシリサイド化してシリサイド領域を形成する。この際、シリサイド領域は、シリコン酸化膜上においてポリシリコンゲートの全領域に形成される。 According to one embodiment of the present invention, the CMP process is performed from the surface of the polysilicon film formed as the gate material to flatten the surface of the polysilicon film. Then, the polysilicon film is patterned to obtain a polysilicon gate partly existing on the silicon oxide film constituting the partial isolation region. Thereafter, the polysilicon gate is silicided from the surface to form a silicide region. At this time, the silicide region is formed in the entire region of the polysilicon gate on the silicon oxide film.
この実施の形態によれば、シリコン酸化膜上のポリシリコンゲートを全てシリサイド領域によって形成することにより、シリコン酸化膜下の残存SOI層を介した良好なボディ電位固定が行え、その結果、トランジスタ特性が良好なトランジスタを得ることができる効果を奏する。 According to this embodiment, all the polysilicon gates on the silicon oxide film are formed by the silicide region, so that the good body potential can be fixed through the remaining SOI layer below the silicon oxide film. However, there is an effect that a good transistor can be obtained.
<実施の形態1>
(製造処理工程全般)
図1〜図15はこの発明の実施の形態1であるSOI基板上に形成されるMOSトランジスタを含む半導体装置の製造方法を示す断面図である。以下、これらの図を参照して実施の形態の製造処理内容を説明する。
<
(General manufacturing process)
1 to 15 are sectional views showing a method for manufacturing a semiconductor device including a MOS transistor formed on an SOI substrate according to the first embodiment of the present invention. Hereinafter, the manufacturing process contents of the embodiment will be described with reference to these drawings.
まず、図1に示すように、シリコン支持基板1、埋め込み酸化膜2、SOI層3から構成されるSOI基板のSOI層3上に、シリコン酸化膜4、シリコン窒化膜5を順次成膜する。その後、全面にレジスト膜を塗布し、フォトリソグラフィーによりトレンチ形成用のレジストパターン6を形成する。
First, as shown in FIG. 1, a
次に、図2に示すように、トレンチ形成用のレジストパターン6をマスクとしてシリコン窒化膜5、シリコン酸化膜4、及びSOI層3に対するエッチングを行いトレンチ開口部7を形成する。この時、トレンチ開口部7の底面下にSOI層3の一部である残存SOI層3aが残るように行う(パーシャルトレンチ分離)。
Next, as shown in FIG. 2, the
その後、図3に示すように、トレンチ内壁の酸化(膜厚:50nm以下)を行い、トレンチ開口部7におけるSOI層3の側面、及び残存SOI層3aの表面上に酸化膜8を形成する。この後、必要であれば写真工程とエッチング工程を追加し、埋め込み酸化膜2に到達するまで内壁酸化膜である酸化膜8及び残存SOI層3aをエッチングして完全分離部を形成しても良い。
Thereafter, as shown in FIG. 3, the inner wall of the trench is oxidized (film thickness: 50 nm or less), and an
続いて、図4に示すように、全面にシリコン酸化膜9を形成し、500℃〜1300℃のアニール処理により焼き締めを行う。なお、このアニールは省略しても良い。
Subsequently, as shown in FIG. 4, a
そして、平坦化のための前処理として全面にレジスト膜を塗布し、フォトリソグラフィーによりエッチング用レジストパターンを形成しエッチングする。この前処理はシリコン酸化膜9のパターンが比較的大きく形成されている大面積部分(CMP処理されにくい)のみを選択的に予めエッチングするために行われる。
Then, as a pretreatment for planarization, a resist film is applied on the entire surface, an etching resist pattern is formed by photolithography, and etching is performed. This pretreatment is performed in order to selectively pre-etch only a large area portion (which is difficult to undergo CMP treatment) where the pattern of the
その後、図5に示すように、シリコン窒化膜5をストッパーとしてシリコン酸化膜9に対しCMP処理を施し、シリコン酸化膜9を平坦化する。その結果、残存したシリコン酸化膜9(酸化膜8)が部分絶縁膜となる。そして、シリコン酸化膜9下の残存SOI層3aとシリコン酸化膜9とにより素子分離用の部分分離領域を形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 5, the
次に、図6に示すように、シリコン窒化膜5を除去し、その後にSOI層3に対するチャネル領域形成目的の不純物注入を行い、その後シリコン酸化膜4を除去する。図6に示すように、シリコン酸化膜9はSOI層3の表面から段差st9(所定段差)分、突出して形成されることになる。
Next, as shown in FIG. 6, the
続いて、図7に示すように、SOI層3上にシリコン酸化膜等のゲート絶縁膜10を形成し、全面にゲート電極用のポリシリコン膜11を形成する。この際、ポリシリコン膜11は、後に詳述するポリシリコン膜11に対する平坦化処理によって、SOI層3上及びシリコン酸化膜9上との間に表面に段差が生じることなく平坦に形成される。
Subsequently, as shown in FIG. 7, a
そして、フォトリソグラフィーによりエッチング用のレジストパターン(図示せず)を形成し、図8に示すように、当該レジストパターンをマスクとしたエッチングによりパターニングを行いポリシリコンゲート11gを得た後、さらに、図9に示すように、ゲート絶縁膜10に対するパターニングを行いゲート絶縁膜10gを得る。
Then, a resist pattern (not shown) for etching is formed by photolithography, and patterning is performed by etching using the resist pattern as a mask to obtain a
その後、図10に示すように、ポリシリコンゲート11gの側面にシリコン酸化膜スペーサ12を形成する。続いて、ポリシリコンゲート11g及びシリコン酸化膜12をマスクとしてSOI層3に対してExt部用不純物13及びポケット用不純物14を順次注入,拡散してExt部及びPck部を得る。
Thereafter, as shown in FIG. 10, a silicon
次に、図11に示すように、シリコン酸化膜12の側面に、サイドウォール用シリコン酸化膜15及びサイドウォール用シリコン窒化膜16を順次形成する。サイドウォール用シリコン酸化膜15及びサイドウォール用シリコン窒化膜16によってサイドウォール部が構成される。続いて、ポリシリコンゲート11g、シリコン酸化膜12及び上記サイドウォール部をマスクとして、S/D部用不純物17を注入,拡散してS/D部(ソース・ドレイン領域)を得る。この際、Ext部及びPck部も確定する。なお、説明の都合上、S/D部、Ext部及びPck部のSOI層3内における正確な形成位置の図示を省略している。以降の図も同様である。
Next, as shown in FIG. 11, a sidewall
その後、図12に示すように、アニール処理を行った後に低抵抗化のためにS/D部の表面内及び表面上、並びにポリシリコンゲート1gの表面内及び表面上にシリサイド領域18s並びにシリサイド領域18gを形成する。シリサイド領域18g及びシリサイド領域18sはポリシリコン膜11及びS/D部の表面から内部にかけてシリサイド化することによって形成される。
Thereafter, as shown in FIG. 12,
その結果、S/D部(シリサイド領域18s)、Ext部、ゲート絶縁膜10g、ポリシリコンゲート11g(シリサイド領域18g)を主要部としたMOSトランジスタが完成する。このMOSトランジスタはシリコン酸化膜9(酸化膜8)及びその下方の残存SOI層3aからなる部分分離領域によって素子分離される。
As a result, a MOS transistor having the S / D portion (
なお、シリサイド領域18gは、後に説明するように、シリコン酸化膜9上においてシリコン酸化膜9に到達する深さで形成される。その結果、シリサイド領域18gは、シリコン酸化膜9上においてポリシリコンゲート11gの全領域に形成されることになる。
The silicide region 18g is formed on the
続いて、図13に示すように、全面にライナー窒化膜19及び層間絶縁膜20を順次成膜し、CMP処理により層間絶縁膜20の平坦化を行う。
Subsequently, as shown in FIG. 13, a
そして、フォトリソグラフィーによりエッチング用レジストパターン(図示せず)を形成し、エッチングによるコンタクトホール形成後、図14に示すように、当該コンタクトホール内にコンタクトプラグ21を形成する。 Then, an etching resist pattern (not shown) is formed by photolithography, and after contact holes are formed by etching, contact plugs 21 are formed in the contact holes as shown in FIG.
最後に、全面に金属層を形成し、フォトリソグラフィーによりエッチング用レジストパターン(図示せず)を形成した後、図15に示すように、当該レジストパターンをマスクとして金属配線22をパターニングする。
Finally, a metal layer is formed on the entire surface, an etching resist pattern (not shown) is formed by photolithography, and then the
(ポリシリコン膜11に対する平坦化処理)
図16〜図20は、実施の形態1におけるポリシリコン膜11に対する平坦化処理の製造工程(以下、「ポリシリコン平坦化処理」と略記する場合あり)を示す断面図である。これらの図は、図1〜図15で示した全般工程における図7〜図9に示した工程に相当する。以下、図16〜図20を参照して実施の形態1のポリシリコン平坦化処理内容を説明する。
(Planarization process for the polysilicon film 11)
16 to 20 are cross-sectional views showing a manufacturing process of planarization processing for the
まず、図16に示すように、全面にポリシリコン膜11((第1の)ゲート電極材料層)を、シリコン酸化膜9の段差st9、かつ目標膜厚より厚い膜厚で形成する。この際、シリコン酸化膜9の段差st9を反映してSOI層3上とシリコン酸化膜9上との間に段差st1が形成される。
First, as shown in FIG. 16, a polysilicon film 11 ((first) gate electrode material layer) is formed on the entire surface with a step st9 of the
そして、図17に示すように、ポリシリコン膜11に対し所定時間なされる時間決めCMP処理を施すことにより、ポリシリコン膜11の表面を平坦化して段差st1をなくす。
Then, as shown in FIG. 17, the
この際、シリコン酸化膜9上のポリシリコン膜11が全て除去されず、かつポリシリコン膜11を目標膜厚とする時間に上記所定時間を設定することにより、目標膜厚でかつ平坦化されたポリシリコン膜11を得ることができる。
At this time, the
なお、CMP処理後にゲート絶縁膜10上及びシリコン酸化膜9上それぞれのポリシリコン膜11の膜厚を測定することによりポリシリコン膜11が目標膜厚に達したか否かを確認することが望ましい。
Note that it is desirable to confirm whether or not the
次に、図18に示すように、ポリシリコン膜11にゲート注入用不純物31を注入し、ポリシリコン膜11を所定の導電型にする。なお、ゲート注入用不純物31はMOS種別(PMOS,NMOS)によって適宜決定される。
Next, as shown in FIG. 18, an
次に、図19に示すように、表面が平坦化されたポリシリコン膜11上にレジスト32を塗布し、パターニングする。
Next, as shown in FIG. 19, a resist 32 is applied on the
そして、図20に示すように、パターニングされたレジスト32(図20では図示せず)をマスクとしてポリシリコン膜11及びゲート絶縁膜10を順次エッチングして、ポリシリコンゲート11g及びゲート絶縁膜10gを得る。
Then, as shown in FIG. 20, using the patterned resist 32 (not shown in FIG. 20) as a mask, the
図21は実施の形態1の半導体装置の製造方法で製造される半導体装置の平面構成を示す平面図である。同図に示すように、所定間隔毎にシリコン酸化膜9が図中横断して形成されることにより、シリコン酸化膜9,9間のSOI層3が外部から素子分離される。なお、実際には同様にして所定間隔毎にシリコン酸化膜9が図中縦断して形成されているが、説明の都合上、図示を省略している。
FIG. 21 is a plan view showing a planar configuration of a semiconductor device manufactured by the semiconductor device manufacturing method of the first embodiment. As shown in the figure, the
一方、シリコン酸化膜9及びSOI層3を図中縦断してポリシリコンゲート11gが形成される。図21のA−A断面が図20となる。また、図21のB−B断面が図9となる。なお、図9は図21ではB−B断面の延長線上にシリコン酸化膜9が存在する場合を示している。
On the other hand, the
このように、実施の形態1によるポリシリコン平坦化処理によってポリシリコン膜11の表面を平坦化することができる。したがって、凹み部に反射防止膜となる有機BARC等の異物も溜まることがない結果、上述した第1及び第2の問題点が生じないため、ポリシリコンゲート形成用のレジスト(図19のレジスト32相当)パターニング時の寸法および形状バラツキは生じることなく、ポリシリコンゲート11gのパターン精度の向上を図ることができる。
Thus, the surface of the
さらに、分離エッジゲート領域におけるポリシリコン膜11の膜厚が他の領域の膜厚より厚くなることがなく上述した第3の問題点が生じないため、当該レジストを用いたゲートエッチング後の分離エッジ部の太りも含めた、ポリシリコンゲート11gの寸法バラツキおよび形状バラツキ(図87及び図88参照)を低減することができる。
Further, since the
このように、実施の形態1によるポリシリコン平坦化処理によって、良好なトランジスタ特性を有するMOSトランジスタを得ることができる。 Thus, a MOS transistor having good transistor characteristics can be obtained by the polysilicon planarization process according to the first embodiment.
図22はポリシリコンゲート11gを得た後の、ポリシリコンゲート11gの平面形状を模式的に示す平面図である。同図に示すように、ポリシリコン膜11を上述したポリシリコン平坦化処理により平坦化した結果、シリコン酸化膜9上のポリシリコン膜11の膜厚が他の領域より薄くなるため、分離領域上ゲート近傍領域30は早くエッチング除去されていまい、先細りの平面形状となる傾向がある。
FIG. 22 is a plan view schematically showing the planar shape of the
(シリサイド領域18gの形成処理)
図23は図1〜図15で示した全般処理における図12で示したシリサイド領域の形成工程を示す他の断面を示す断面図である。この断面は図21のA−A断面に相当する。
(Process for forming silicide region 18g)
FIG. 23 is a cross-sectional view showing another cross-section showing the formation process of the silicide region shown in FIG. 12 in the general processing shown in FIGS. This section corresponds to the section AA in FIG.
同図に示すように、シリサイド領域18gはポリシリコンゲート11gの表面から深さ方向に延びて形成されており、シリコン酸化膜9上においては全面がシリサイド領域18gとなる。
As shown in the figure, the silicide region 18g is formed extending in the depth direction from the surface of the
図24はボディ電位固定部を含めた断面構造を示す断面図である。同図に示すように、部分絶縁膜であるシリコン酸化膜9下に形成される残存SOI層3aに隣接してボディ固定領域3bが設けられる。このボディ固定領域3bの上層部にボディコンタクト領域3cが形成される。このボディコンタクト領域3cに所定のボディ電位が付与されることにより、ボディ固定領域3b、残存SOI層3aを介してポリシリコンゲート11g下のSOI層3であるボディ領域のボディ電位を設定することができる。
FIG. 24 is a sectional view showing a sectional structure including the body potential fixing portion. As shown in the figure, a
このように、部分分離領域を構成する残存SOI層3aはボディ電位設定用の電気的接続手段として重要な役割を果たしている。しかし、ポリシリコンゲート11gにゲート電圧が印加され、残存SOI層3aにおいて空乏化が起こると、高抵抗化するためボディ電位設定に支障を来すことになる。
Thus, the remaining
したがって、ポリシリコンゲート11g下の部分絶縁膜(シリコン酸化膜9)にかかる電圧VSは小さい方が望ましい。一般に部分絶縁膜にかかる電圧VBは、ゲート電圧をVG、フラットバンド電圧をVFBとすると、以下の式(1)で決定する。
VB=VG+VFB…(1)
Therefore, it is desirable that the voltage VS applied to the partial insulating film (silicon oxide film 9) under the
VB = VG + VFB (1)
一方、フラットバンド電圧VFBは、実施の形態1のように分離部上がすべてシリサイド領域18gとなっている場合(第1のフラットバンド電圧VFB1)と、分離部上の一部にポリシリコンが残存している場合(第2のフラットバンド電圧VFB2)とで異なる。 On the other hand, in the flat band voltage VFB, when the isolation region is entirely the silicide region 18g as in the first embodiment (first flat band voltage VFB1), polysilicon remains in a part of the isolation region. (Second flat band voltage VFB2).
シリサイドの仕事関数はミッドギャップ付近(0.46eV)であり、ポリシリコンより小さいため、第1のフラットバンド電圧VFB1は第2のフラットバンド電圧VFB2より小さい。よって、式(1)から明らかなように、部分絶縁膜にかかる電圧VBを抑えることにより、残存SOI層3aの空乏層幅を小さくし、残存SOI層3aの高抵抗化を効果的に抑えることができる効果を奏する。
Since the work function of silicide is near the mid gap (0.46 eV) and smaller than polysilicon, the first flat band voltage VFB1 is smaller than the second flat band voltage VFB2. Therefore, as apparent from the equation (1), by suppressing the voltage VB applied to the partial insulating film, the depletion layer width of the remaining
その結果、実施の形態1の半導体装置の製造方法によって、部分絶縁膜であるシリコン酸化膜9上のポリシリコンゲート11gを全てシリサイド領域18gによって形成することにより、良好なボディ電位固定が行えることにより、トランジスタ特性が良好なMOSトランジスタを得ることができる効果を奏する。
As a result, by forming the
図25はシリサイド領域18s及び18gを得た後の平面構造を示す平面図である。同図に示すように、SOI層3の表面内はシリサイド領域18sが形成され、ポリシリコンゲート11gの表面内はシリサイド領域18gが形成される。そして、シリサイド領域18g(ポリシリコンゲート11g)の周囲にシリコン酸化膜12が形成され、シリコン酸化膜12の周囲にサイドウォール用シリコン窒化膜16(サイドウォール用シリコン酸化膜15)が形成される。
FIG. 25 is a plan view showing a planar structure after obtaining the
<実施の形態2>
(ポリシリコン平坦化処理)
図26〜図30は、実施の形態2の半導体装置の製造方法におけるポリシリコン平坦化処理を示す断面図である。これらの図は実施の形態1で示した全般工程における図7〜図9に示した工程に相当する。以下、図26〜図30を参照して実施の形態2のポリシリコン平坦化処理内容を説明する。
<
(Polysilicon planarization)
26 to 30 are cross-sectional views showing a polysilicon planarization process in the method of manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment. These drawings correspond to the steps shown in FIGS. 7 to 9 in the general steps shown in the first embodiment. The contents of the polysilicon planarization process according to the second embodiment will be described below with reference to FIGS.
まず、図26に示すように、全面にポリシリコン膜11を形成する。この際、段差st9を反映してSOI層3上とシリコン酸化膜9上との間に段差st2が形成される。なお、ポリシリコン膜11はシリコン酸化膜9の段差st9より厚い膜厚で形成される。
First, as shown in FIG. 26, a
そして、図27に示すように、ポリシリコン膜11に対する時間決めCMP処理を所定時間行うことにより、ポリシリコン膜11の表面を平坦化して段差st2をなくす。なお、上記所定時間はシリコン酸化膜9上のポリシリコン膜11が全て除去されない時間に設定される。
Then, as shown in FIG. 27, the time-determined CMP process for the
次に、図28に示すように、ポリシリコン膜11上にさらに追加ポリシリコン層23(第2のゲート電極材料層)を堆積する。なお、追加ポリシリコン層23の膜厚は、ポリシリコン膜11と追加ポリシリコン層23の膜厚の和が目標膜厚になる膜厚に設定される。その後、ゲート注入用不純物31を注入し、ポリシリコン膜11及び追加ポリシリコン層23を所定の導電型にする。
Next, as shown in FIG. 28, an additional polysilicon layer 23 (second gate electrode material layer) is further deposited on the
なお、CMP処理後の追加ポリシリコン層23の形成前に、ゲート絶縁膜10上及びシリコン酸化膜9上それぞれのポリシリコン膜11の膜厚を測定し、上記目標膜厚を達成すべく測定結果に基づき追加ポリシリコン層23の膜厚を決定することが望ましい。
Before forming the
次に、図29に示すように、追加ポリシリコン層23上にレジスト32を塗布し、パターニングする。
Next, as shown in FIG. 29, a resist 32 is applied on the
そして、図30に示すように、パターニングされたレジスト32(図30では図示せず)をマスクとしてポリシリコン膜11、追加ポリシリコン層23及びゲート絶縁膜10をエッチングして、ポリシリコンゲート11g及びゲート絶縁膜10gを得る。
Then, as shown in FIG. 30, the
なお、図26〜図30で示した断面構造は、実施の形態1で示した図21のA−A断面に相当する。 The cross-sectional structures shown in FIGS. 26 to 30 correspond to the AA cross section of FIG. 21 shown in the first embodiment.
(効果)
このように、実施の形態2によるポリシリコン平坦化処理によってポリシリコン膜11の表面を平坦化することにより、実施の形態1と同様、良好なトランジスタ特性を有するMOSトランジスタを得ることができる。
(effect)
As described above, by planarizing the surface of the
また、ポリシリコン膜11に対するCMP処理後に追加ポリシリコン層23を堆積するため、CMP処理によるポリシリコン膜11の膜厚減少を補いながら、所望の目標膜厚を達成することができる。この際、CMP処理後のポリシリコン膜11の膜厚を測定することにより、目標膜厚を満足させる追加ポリシリコン層23の膜厚を正確に認識することができる。
Further, since the
なお、実施の形態2の半導体装置の製造方法においても、実施の形態1と同様、シリサイド領域18gはシリコン酸化膜9上においてポリシリコン領域を存在させることなく形成される。したがって、実施の形態2の半導体装置の製造方法によって、実施の形態1と同様、良好なボディ電位固定が行えることにより、トランジスタ特性が良好なMOSトランジスタを得ることができる。
In the method of manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment, the silicide region 18g is formed on the
また、実施の形態2の半導体装置の製造方法で製造される、ポリシリコン膜11は分離領域上ゲート近傍領域30において先細りの平面形状となる傾向がある(図22参照)。
Further, the
<実施の形態3>
(ポリシリコン平坦化処理)
図31〜図35は、実施の形態3の半導体装置の製造方法におけるポリシリコン平坦化処理を示す断面図である。これらの図は実施の形態1で示した全般工程における図7〜図9に示した工程に相当する。以下、図31〜図35を参照して実施の形態3のポリシリコン平坦化処理内容を説明する。
<
(Polysilicon planarization)
31 to 35 are cross-sectional views showing a polysilicon planarization process in the semiconductor device manufacturing method of the third embodiment. These drawings correspond to the steps shown in FIGS. 7 to 9 in the general steps shown in the first embodiment. The details of the polysilicon planarization process according to the third embodiment will be described below with reference to FIGS.
まず、図31に示すように、全面にポリシリコン膜11を形成する。この際、段差st9を反映してSOI層3上とシリコン酸化膜9上との間に段差st2が形成される。なお、ポリシリコン膜11はシリコン酸化膜9の段差st9より厚い膜厚で形成される。
First, as shown in FIG. 31, a
そして、図32に示すように、ポリシリコン膜11に対するCMP処理をシリコン酸化膜9をストッパー(シリコン酸化膜9によって終端を検知)として行うことにより、ポリシリコン膜11の表面をシリコン酸化膜9の形成高さで平坦化して段差st2をなくす。
Then, as shown in FIG. 32, the CMP process for the
次に、図33に示すように、ポリシリコン膜11上にさらに追加ポリシリコン層23を堆積する。なお、追加ポリシリコン層23の膜厚は、ポリシリコン膜11と追加ポリシリコン層23の膜厚の和が目標膜厚になる膜厚に設定される。その後、ゲート注入用不純物31を注入し、ポリシリコン膜11及び追加ポリシリコン層23を所定の導電型にする。
Next, as shown in FIG. 33, an
なお、CMP処理後の追加ポリシリコン層23の形成前に、ゲート絶縁膜10上のポリシリコン膜11の膜厚を測定し、測定結果に基づき追加ポリシリコン層23の膜厚を決定することが望ましい。
Before forming the
次に、図34に示すように、追加ポリシリコン層23上にレジスト32を塗布し、パターニングする。
Next, as shown in FIG. 34, a resist 32 is applied on the
そして、図35に示すように、パターニングされたレジスト32(図35では図示せず)をマスクとしてポリシリコン膜11、追加ポリシリコン層23及びゲート絶縁膜10をエッチングして、ポリシリコンゲート11g及びゲート絶縁膜10gを得る。
Then, as shown in FIG. 35, the
なお、図31〜図35で示した断面構造は、実施の形態1で示した図21のA−A断面に相当する。 The cross-sectional structure shown in FIGS. 31 to 35 corresponds to the AA cross section of FIG. 21 shown in the first embodiment.
(効果)
このように、実施の形態3によるポリシリコン平坦化処理によってポリシリコン膜11の表面を平坦化することにより、実施の形態1と同様、良好なトランジスタ特性を有するMOSトランジスタを得ることができる。
(effect)
As described above, by planarizing the surface of the
さらに、実施の形態3の半導体装置の製造方法においては、ポリシリコン膜11の平坦化をシリコン酸化膜9をストッパーしたストッパー留めCMP処理で行うため、CMP処理時の削り量を制御性良く行うことができる。その結果、追加ポリシリコン層23の堆積は膜厚制御性良く行えるため、最終的に得られるポリシリコン膜11及び追加ポリシリコン層23の合成膜厚制御を容易に行うことができるという効果を奏する。
Furthermore, in the method of manufacturing the semiconductor device according to the third embodiment, since the
なお、実施の形態3の半導体装置の製造方法においても、実施の形態1と同様、シリサイド領域18gはシリコン酸化膜9上においてポリシリコン領域を存在させることなく形成される。したがって、実施の形態3の半導体装置の製造方法によって、実施の形態1と同様、良好なボディ電位固定が行えることにより、トランジスタ特性が良好なMOSトランジスタを得ることができる。
In the method of manufacturing the semiconductor device according to the third embodiment, the silicide region 18g is formed on the
また、実施の形態3の半導体装置の製造方法で製造される、ポリシリコン膜11は分離領域上ゲート近傍領域30において先細りの平面形状となる傾向がある(図22参照)。
Further, the
<実施の形態4>
(ポリシリコン平坦化処理)
図36〜図40は、実施の形態4の半導体装置の製造方法におけるポリシリコン平坦化処理を示す断面図である。これらの図は実施の形態1で示した全般工程における図7〜図9に示した工程に相当する。以下、図36〜図40を参照して実施の形態4のポリシリコン平坦化処理内容を説明する。
<
(Polysilicon planarization)
36 to 40 are cross-sectional views showing a polysilicon planarization process in the semiconductor device manufacturing method of the fourth embodiment. These drawings correspond to the steps shown in FIGS. 7 to 9 in the general steps shown in the first embodiment. The details of the polysilicon planarization process according to the fourth embodiment will be described below with reference to FIGS.
まず、図36に示すように、全面にポリシリコン(第1の材質)よりなるポリシリコン膜11を形成する。この際、段差st9を反映してSOI層3上とシリコン酸化膜9上との間に段差st3が形成される。ポリシリコン膜11はシリコン酸化膜9の段差st9より厚い膜厚で形成される。
First, as shown in FIG. 36, a
そして、図37に示すように、段差st3に起因するポリシリコン膜11の凹み部をレジスト27(埋め込み領域)で埋め込む。レジスト27は一般的なレジスト材料の有する材質(第2の材質)を有している。なお、レジスト27として有機BARCを用いても良い。
Then, as shown in FIG. 37, the concave portion of the
次に、図38に示すように、ポリシリコン膜11の表面から、レジスト27の膜厚分の深さの領域を除去対象ポリシリコン領域11rとする。そして、レジスト27及び除去対象ポリシリコン領域11rをドライエッチングにより表面から深さ方向にかけて除去する。
Next, as shown in FIG. 38, a region having a depth corresponding to the thickness of the resist 27 from the surface of the
ドライエッチングとして、スパッタ法を用いる等、レジスト27及び除去対象ポリシリコン領域11r間の選択比が小さいエッチングを行うことにより、レジスト27及び除去対象ポリシリコン領域11rを同時に同程度の深さで除去することができる。その結果、残存したポリシリコン膜11の表面を平坦化することができる。
As the dry etching, the resist 27 and the removal target polysilicon region 11r are simultaneously removed at the same depth by performing etching with a small selection ratio between the resist 27 and the removal target polysilicon region 11r, such as using a sputtering method. be able to. As a result, the surface of the remaining
なお、レジスト27及び除去対象ポリシリコン領域11rの除去後にゲート絶縁膜10上及びシリコン酸化膜9上それぞれのポリシリコン膜11の膜厚を測定することによりポリシリコン膜11が目標膜厚に達したか否かを確認することが望ましい。
The
次に、図39に示すように、レジスト27及び除去対象ポリシリコン領域11rの除去後のポリシリコン膜11に対し、ゲート注入用不純物31を注入し、ポリシリコン膜11を所定の導電型にする。
Next, as shown in FIG. 39, a
次に、図40に示すように、パターニングされたレジスト(図40では図示せず)をマスクとしてポリシリコン膜11及びゲート絶縁膜10をエッチングして、ポリシリコンゲート11g及びゲート絶縁膜10gを得る。
Next, as shown in FIG. 40, the
なお、図36〜図40で示した断面構造は、実施の形態1で示した図21のA−A断面に相当する。 The cross-sectional structure shown in FIGS. 36 to 40 corresponds to the AA cross section of FIG. 21 shown in the first embodiment.
(効果)
このように、実施の形態4によるポリシリコン平坦化処理によってポリシリコン膜11の表面を平坦化することにより、実施の形態1と同様、良好なトランジスタ特性を有するMOSトランジスタを得ることができる。
(effect)
As described above, by planarizing the surface of the
なお、実施の形態4の半導体装置の製造方法においても、実施の形態1と同様、シリサイド領域18gはシリコン酸化膜9上においてポリシリコン領域を存在させることなく形成される。したがって、実施の形態4の半導体装置の製造方法によって、実施の形態1と同様、良好なボディ電位固定が行えることにより、トランジスタ特性が良好なMOSトランジスタを得ることができる。
In the method of manufacturing the semiconductor device according to the fourth embodiment, the silicide region 18g is formed on the
また、実施の形態4の半導体装置の製造方法で製造される、ポリシリコン膜11は分離領域上ゲート近傍領域30において先細りの平面形状となる傾向がある(図22参照)。
Further, the
<実施の形態5>
(ポリシリコン平坦化処理)
図41〜図45は、実施の形態5の半導体装置の製造方法におけるポリシリコン平坦化処理を示す断面図である。これらの図は実施の形態1で示した全般工程における図7〜図9に示した工程に相当する。以下、図41〜図45を参照して実施の形態5のポリシリコン平坦化処理内容を説明する。
<
(Polysilicon planarization)
41 to 45 are cross-sectional views showing a polysilicon planarization process in the semiconductor device manufacturing method of the fifth embodiment. These drawings correspond to the steps shown in FIGS. 7 to 9 in the general steps shown in the first embodiment. The details of the polysilicon planarization process according to the fifth embodiment will be described below with reference to FIGS.
まず、図41に示すように、全面にポリシリコン(第1の材質)からなるポリシリコン膜11を形成する。この際、段差st9を反映してSOI層3上とシリコン酸化膜9上との間に段差st3が形成される。なお、ポリシリコン膜11は段差st9より厚い膜厚で形成される。
First, as shown in FIG. 41, a
そして、図42に示すように、段差st3に起因するポリシリコン膜11の凹み部をレジスト27で埋め込む。レジスト27は一般的なレジスト材料の有する材質(第2の材質)を有している。なお、レジスト27として有機BARCを用いても良い。
Then, as shown in FIG. 42, the recess of the
次に、図43に示すように、ポリシリコン膜11におけるポリシリコン膜11の凹み分、すなわち、レジスト27の膜厚に対応する形成高さに存在する部分をアモルファス化対象ポリシリコン領域11aとする。そして、レジスト27及びアモルファス化対象ポリシリコン領域11aにSiやGeを低エネルギーで注入し、アモルファス化対象ポリシリコン領域11aをアモルファス化する(第4の材質に変化させる)。
Next, as shown in FIG. 43, the recess portion of the
なお、アモルファス化対象ポリシリコン領域11aはSi等の注入エネルギーを調整することにより形成深さをレジスト27の底面と同程度にすることができる。
Note that the amorphization
次に、図44に示すように、レジスト27を除去し、さらに、アルカリ水溶液に浸漬させる等によりアモルファス化したアモルファス化対象ポリシリコン領域11aを除去する。ポリシリコン膜11において、アモルファス化したアモルファス化対象ポリシリコン領域11aとアモルファス化していない領域とは材質が異なり、アルカリ水溶液に対するエッチングレートは大きく異なるため、アモルファス化対象ポリシリコン領域11aのみを選択的に除去することができる。
Next, as shown in FIG. 44, the resist 27 is removed, and the
図43及び図44で示す工程において、アモルファス化対象ポリシリコン領域11aの形成深さをレジスト27の底面と同程度にして、レジスト27及びアモルファス化対象ポリシリコン領域11aをそれぞれ選択的に精度良く除去することができる。その結果、レジスト27及びアモルファス化対象ポリシリコン領域11a除去後のポリシリコン膜11の表面を精度良く平坦化することができる。
43 and 44, the formation depth of the amorphization
なお、レジスト27及びアモルファス化対象ポリシリコン領域11aの除去後にゲート絶縁膜10上及びシリコン酸化膜9上それぞれのポリシリコン膜11の膜厚を測定することによりポリシリコン膜11が目標膜厚に達したか否かを確認することが望ましい。
The
その後、レジスト27及びアモルファス化対象ポリシリコン領域11aの除去後のポリシリコン膜11に対し、ゲート注入用不純物31を注入し、ポリシリコン膜11を所定の導電型にする。
Thereafter, an
次に、図45に示すように、パターニングされたレジスト(図45では図示せず)をマスクとしてポリシリコン膜11及びゲート絶縁膜10をエッチングして、ポリシリコンゲート11g及びゲート絶縁膜10gを得る。
Next, as shown in FIG. 45, the
なお、図41〜図45で示した断面構造は、実施の形態1で示した図21のA−A断面に相当する。 The cross-sectional structure shown in FIGS. 41 to 45 corresponds to the AA cross section of FIG. 21 shown in the first embodiment.
(効果)
このように、実施の形態5によるポリシリコン平坦化処理によってポリシリコン膜11の表面を平坦化することにより、実施の形態1と同様、良好なトランジスタ特性を有するMOSトランジスタを得ることができる。
(effect)
In this way, by planarizing the surface of the
なお、実施の形態5の半導体装置の製造方法においても、実施の形態1と同様、シリサイド領域18gはシリコン酸化膜9上においてポリシリコン領域を存在させることなく形成される。したがって、実施の形態5の半導体装置の製造方法によって、実施の形態1と同様、良好なボディ電位固定が行えることにより、トランジスタ特性が良好なMOSトランジスタを得ることができる。
In the method of manufacturing the semiconductor device according to the fifth embodiment, the silicide region 18g is formed on the
また、実施の形態5の半導体装置の製造方法で製造される、ポリシリコン膜11は分離領域上ゲート近傍領域30において先細りの平面形状となる傾向がある(図22参照)。
Further, the
<実施の形態6>
(ポリシリコン平坦化処理)
図46〜図50は、実施の形態6の半導体装置の製造方法におけるポリシリコン平坦化処理を示す断面図である。これらの図は実施の形態1で示した全般工程における図7〜図9に示した工程に相当する。以下、図46〜図50を参照して実施の形態5のポリシリコン平坦化処理内容を説明する。
<
(Polysilicon planarization)
46 to 50 are cross-sectional views showing a polysilicon planarization process in the semiconductor device manufacturing method of the sixth embodiment. These drawings correspond to the steps shown in FIGS. 7 to 9 in the general steps shown in the first embodiment. The details of the polysilicon planarization process of the fifth embodiment will be described below with reference to FIGS.
まず、図46に示すように、全面にポリシリコン膜11を形成する。この際、段差st9を反映してSOI層3上とシリコン酸化膜9上との間に段差st2が形成される。なお、ポリシリコン膜11は段差st9より厚い膜厚で形成される。
First, as shown in FIG. 46, a
そして、図47に示すように、ポリシリコン膜11に対する400℃〜1300℃の高温下で水素アニール処理を行い、ポリシリコン膜11の表面を平坦化して段差st2を少なくすることができる。
As shown in FIG. 47, the
なお、水素アニール処理後にゲート絶縁膜10上及びシリコン酸化膜9上それぞれのポリシリコン膜11の膜厚を測定することによりポリシリコン膜11が目標膜厚に達したか否かを確認することが望ましい。
Note that it is possible to confirm whether or not the
次に、図48に示すように、ゲート注入用不純物31を注入し、ポリシリコン膜11を所定の導電型にする。
Next, as shown in FIG. 48, an
続いて、図49に示すように、ポリシリコン膜11上にレジスト32を塗布し、パターニングする。
Subsequently, as shown in FIG. 49, a resist 32 is applied on the
そして、図50に示すように、パターニングされたレジスト32(図50では図示せず)をマスクとしてポリシリコン膜11及びゲート絶縁膜10をエッチングして、ポリシリコンゲート11g及びゲート絶縁膜10gを得る。
Then, as shown in FIG. 50, the
なお、図46〜図50で示した断面構造は、実施の形態1で示した図21のA−A断面に相当する。 46 to 50 correspond to the AA cross section of FIG. 21 shown in the first embodiment.
(効果)
このように、実施の形態6によるポリシリコン平坦化処理によってポリシリコン膜11の表面を平坦化することにより、実施の形態1と同様、良好なトランジスタ特性を有するMOSトランジスタを得ることができる。
(effect)
In this way, by planarizing the surface of the
なお、実施の形態6の半導体装置の製造方法においても、実施の形態1と同様、シリサイド領域18gはシリコン酸化膜9上においてポリシリコン領域を存在させることなく形成される。したがって、実施の形態6の半導体装置の製造方法によって、実施の形態1と同様、良好なボディ電位固定が行えることにより、トランジスタ特性が良好なMOSトランジスタを得ることができる。
In the method of manufacturing the semiconductor device according to the sixth embodiment, the silicide region 18g is formed on the
また、実施の形態6の半導体装置の製造方法で製造される、ポリシリコン膜11は分離領域上ゲート近傍領域30において先細りの平面形状となる傾向がある(図22参照)。
Further, the
<実施の形態7>
(ポリシリコン平坦化処理)
図51〜図55は、実施の形態7の半導体装置の製造方法におけるポリシリコン平坦化処理を示す断面図である。これらの図は実施の形態1で示した全般工程における図7〜図9に示した工程に相当する。以下、図51〜図55を参照して実施の形態7のポリシリコン平坦化処理内容を説明する。
<
(Polysilicon planarization)
51 to 55 are cross-sectional views showing a polysilicon planarization process in the semiconductor device manufacturing method of the seventh embodiment. These drawings correspond to the steps shown in FIGS. 7 to 9 in the general steps shown in the first embodiment. The details of the polysilicon planarization process according to the seventh embodiment will be described below with reference to FIGS.
まず、図51に示すように、全面にポリシリコン膜11を形成する。この際、段差st9を反映してSOI層3上とシリコン酸化膜9上との間に段差st2が形成される。なお、ポリシリコン膜11は段差st9より厚い膜厚で形成される。
First, as shown in FIG. 51, a
そして、図52に示すように、ポリシリコン膜11の上層部であるアモルファス化対象ポリシリコン領域11aに対し、SiやGeを低エネルギーで注入し、アモルファス化対象ポリシリコン領域11aをアモルファス化する。
Then, as shown in FIG. 52, Si or Ge is implanted with low energy into the amorphization
その後、図53に示すように、400℃〜1300℃の高温下で水素アニール処理を行い、ポリシリコン膜11(11a)の表面を平坦化して段差st2を少なくする。この際、アモルファス化したアモルファス化対象ポリシリコン領域11aが再びポリシリコン化する。その後、ゲート注入用不純物31を注入し、アモルファス化対象ポリシリコン領域11aが再びポリシリコン化したポリシリコン膜11を所定の導電型にする。
Thereafter, as shown in FIG. 53, hydrogen annealing is performed at a high temperature of 400 ° C. to 1300 ° C. to flatten the surface of the polysilicon film 11 (11a) and reduce the level difference st2. At this time, the amorphized
なお、水素アニール処理後にゲート絶縁膜10上及びシリコン酸化膜9上それぞれのポリシリコン膜11の膜厚を測定することによりポリシリコン膜11が目標膜厚に達したか否かを確認することが望ましい。
Note that it is possible to confirm whether or not the
次に、図54に示すように、ポリシリコン膜11上にレジスト32を塗布し、パターニングする。
Next, as shown in FIG. 54, a resist 32 is applied on the
そして、図55に示すように、パターニングされたレジスト32(図55では図示せず)をマスクとしてポリシリコン膜11及びゲート絶縁膜10をエッチングして、ポリシリコンゲート11g及びゲート絶縁膜10gを得る。
Then, as shown in FIG. 55, the
なお、図51〜図55で示した断面構造は、実施の形態1で示した図21のA−A断面に相当する。 The cross-sectional structures shown in FIGS. 51 to 55 correspond to the AA cross section of FIG. 21 shown in the first embodiment.
(効果)
このように、実施の形態7によるポリシリコン平坦化処理によってポリシリコン膜11の表面を平坦化することにより、実施の形態1と同様、良好なトランジスタ特性を有するMOSトランジスタを得ることができる。
(effect)
Thus, by planarizing the surface of the
さらに、実施の形態7では、ポリシリコン膜11の上層部であるアモルファス化対象ポリシリコン領域11aをアモルファス化した後に、水素アニールを行っているため、より不安定な状態で水素アニールが行われることになる結果、実施の形態6の場合より、ポリシリコン膜11の表面の平坦度を高めることができる。
Furthermore, in the seventh embodiment, hydrogen annealing is performed after the amorphization
なお、実施の形態7の半導体装置の製造方法においても、実施の形態1と同様、シリサイド領域18gはシリコン酸化膜9上においてポリシリコン領域を存在させることなく形成される。したがって、実施の形態7の半導体装置の製造方法によって、実施の形態1と同様、良好なボディ電位固定が行えることにより、トランジスタ特性が良好なMOSトランジスタを得ることができる。
In the method of manufacturing the semiconductor device according to the seventh embodiment, the silicide region 18g is formed on the
また、実施の形態7の半導体装置の製造方法で製造される、ポリシリコン膜11は分離領域上ゲート近傍領域30において先細りの平面形状となる傾向がある(図22参照)。
Further, the
<実施の形態8>
(ポリシリコン平坦化処理)
図56〜図60は、実施の形態8の半導体装置の製造方法におけるポリシリコン平坦化処理を示す断面図である。これらの図は実施の形態1で示した全般工程における図7〜図9に示した工程に相当する。以下、図56〜図60を参照して実施の形態8のポリシリコン平坦化処理内容を説明する。
<Eighth embodiment>
(Polysilicon planarization)
56 to 60 are cross-sectional views showing a polysilicon planarization process in the semiconductor device manufacturing method according to the eighth embodiment. These drawings correspond to the steps shown in FIGS. 7 to 9 in the general steps shown in the first embodiment. The contents of the polysilicon planarization process according to the eighth embodiment will be described below with reference to FIGS.
まず、図56に示すように、全面にアモルファスシリコン層24(アモルファス化ゲート電極材料層)を形成する。この際、段差st9を反映してSOI層3上とシリコン酸化膜9上との間に段差st2が形成される。なお、アモルファスシリコン層24は段差st9より厚い膜厚で形成さる。
First, as shown in FIG. 56, an amorphous silicon layer 24 (amorphized gate electrode material layer) is formed on the entire surface. At this time, a step st2 is formed between the
そして、図57に示すように、アモルファスシリコン層24に対し400℃〜1300℃の高温下で水素アニール処理を行い、ポリシリコン膜11(アモルファスシリコン層24)の表面を平坦化して段差st2を少なくする。この際、アモルファスシリコン層24はポリシリコン化してポリシリコン膜11(結晶化ゲート電極材料層)となる。
Then, as shown in FIG. 57, the
その後、図58に示すように、ゲート注入用不純物31を注入し、ポリシリコン膜11を所定の導電型にする。
Thereafter, as shown in FIG. 58, an
次に、図59に示すように、ポリシリコン膜11上にレジスト32を塗布し、パターニングする。
Next, as shown in FIG. 59, a resist 32 is applied on the
そして、図60に示すように、パターニングされたレジスト32(図60では図示せず)をマスクとしてポリシリコン膜11及びゲート絶縁膜10をエッチングして、ポリシリコンゲート11g及びゲート絶縁膜10gを得る。
Then, as shown in FIG. 60, the
なお、図56〜図60で示した断面構造は、実施の形態1で示した図21のA−A断面に相当する。 The cross-sectional structures shown in FIGS. 56 to 60 correspond to the AA cross section of FIG. 21 shown in the first embodiment.
(効果)
このように、実施の形態8によるポリシリコン平坦化処理によってポリシリコン膜11の表面を平坦化することにより、実施の形態1と同様、良好なトランジスタ特性を有するMOSトランジスタを得ることができる。
(effect)
As described above, by planarizing the surface of the
さらに、実施の形態8では、ポリシリコン膜11よりも不安定な層であるアモルファスシリコン層24に対し水素アニールを行っているため、実施の形態6の場合より、ポリシリコン膜11の表面の平坦度を高めることができる。
Furthermore, in the eighth embodiment, hydrogen annealing is performed on the
なお、実施の形態8の半導体装置の製造方法においても、実施の形態1と同様、シリサイド領域18gはシリコン酸化膜9上においてポリシリコン領域を存在させることなく形成される。したがって、実施の形態8の半導体装置の製造方法によって、実施の形態1と同様、良好なボディ電位固定が行えることにより、トランジスタ特性が良好なMOSトランジスタを得ることができる。
In the semiconductor device manufacturing method according to the eighth embodiment, the silicide region 18g is formed on the
また、実施の形態8の半導体装置の製造方法で製造される、ポリシリコン膜11は分離領域上ゲート近傍領域30において先細りの平面形状となる傾向がある(図22参照)。
Further, the
<実施の形態9>
(ポリシリコン平坦化処理)
図61〜図65は、実施の形態9の半導体装置の製造方法におけるポリシリコン平坦化処理を示す断面図である。これらの図は実施の形態1で示した全般工程における図7〜図9に示した工程に相当する。以下、図61〜図65を参照して実施の形態9のポリシリコン平坦化処理内容を説明する。
<
(Polysilicon planarization)
61 to 65 are cross-sectional views showing a polysilicon planarization process in the semiconductor device manufacturing method according to the ninth embodiment. These drawings correspond to the steps shown in FIGS. 7 to 9 in the general steps shown in the first embodiment. The details of the polysilicon planarization process according to the ninth embodiment will be described below with reference to FIGS.
まず、図61に示すように、全面にポリシリコン(第1の材質)からなるポリシリコン膜11を形成する。この際、段差st9を反映してSOI層3上とシリコン酸化膜9上との間に段差st2が形成される。なお、ポリシリコン膜11は段差st9より厚い膜厚で形成する。
First, as shown in FIG. 61, a
そして、図62に示すように、液体酸化膜であるポリシラザン(SOG(Spin On Glass);第2の材質)を塗布することにより、段差st2に起因するポリシリコン膜11の凹み部をポリシラザン領域25で埋め込む。
Then, as shown in FIG. 62, polysilazane (SOG (Spin On Glass); second material), which is a liquid oxide film, is applied so that the depressions in the
次に、図63に示すように、1000℃以下のアニール処理のを行いポリシラザン領域25を酸化し、ポリシラザンからシリコン酸化膜(第3の材質)に変化させてシリコン酸化領域25oを得る。一方、ポリシリコン膜11のうち、ポリシリコン膜11の凹み分、すなわち、シリコン酸化領域25oの膜厚に対応する部分を除去対象ポリシリコン領域11rとする。
Next, as shown in FIG. 63, annealing at 1000 ° C. or lower is performed to oxidize the
そして、シリコン酸化領域25o及び除去対象ポリシリコン領域11rをドライエッチングにより除去することにより、残存したポリシリコン膜11の表面を平坦化する。なお、シリコン酸化領域25oと除去対象ポリシリコン領域11rとは共にSiを材質としている点で共通しているため、選択比(エッチングレート)が無いドライエッチングを容易に行えるため、残存したポリシリコン膜11の表面を精度良く平坦化することができる。
Then, the surface of the remaining
次に、図64に示すように、表面が平坦化したポリシリコン膜11に対し、ゲート注入用不純物31を注入し、ポリシリコン膜11を所定の導電型にする。
Next, as shown in FIG. 64, an
次に、図65に示すように、パターニングされたレジスト(図65では図示せず)をマスクとしてポリシリコン膜11及びゲート絶縁膜10をエッチングして、ポリシリコンゲート11g及びゲート絶縁膜10gを得る。
Next, as shown in FIG. 65, the
なお、図61〜図65で示した断面構造は、実施の形態1で示した図21のA−A断面に相当する。 The cross-sectional structures shown in FIGS. 61 to 65 correspond to the AA cross section of FIG. 21 shown in the first embodiment.
(効果)
このように、実施の形態9によるポリシリコン平坦化処理によってポリシリコン膜11の表面を平坦化することにより、実施の形態1と同様、良好なトランジスタ特性を有するMOSトランジスタを得ることができる。
(effect)
In this way, by planarizing the surface of the
なお、実施の形態9の半導体装置の製造方法においても、実施の形態1と同様、シリサイド領域18gはシリコン酸化膜9上においてポリシリコン領域を存在させることなく形成される。したがって、実施の形態9の半導体装置の製造方法によって、実施の形態1と同様、良好なボディ電位固定が行えることにより、トランジスタ特性が良好なMOSトランジスタを得ることができる。
In the semiconductor device manufacturing method according to the ninth embodiment, the silicide region 18g is formed on the
また、実施の形態9の半導体装置の製造方法で製造される、ポリシリコン膜11は分離領域上ゲート近傍領域30において先細りの平面形状となる傾向がある(図22参照)。
Further, the
<実施の形態10>
(ポリシリコン平坦化処理)
図66〜図70は、実施の形態10の半導体装置の製造方法におけるポリシリコン平坦化処理を示す断面図である。これらの図は実施の形態1で示した全般工程における図7〜図9に示した工程に相当する。以下、図66〜図70を参照して実施の形態10のポリシリコン平坦化処理内容を説明する。
<
(Polysilicon planarization)
66 to 70 are cross-sectional views showing a polysilicon planarization process in the semiconductor device manufacturing method of the tenth embodiment. These drawings correspond to the steps shown in FIGS. 7 to 9 in the general steps shown in the first embodiment. The contents of the polysilicon planarization process according to the tenth embodiment will be described below with reference to FIGS.
まず、図66に示すように、全面にポリシリコン膜11を形成する。この際、段差st9を反映してSOI層3上とシリコン酸化膜9上との間に段差st2が形成される。なお、ポリシリコン膜11は段差st9より厚い膜厚で形成される。
First, as shown in FIG. 66, a
そして、図67に示すように、液体Siを塗布することにより、段差st2に起因するポリシリコン膜11の凹み部を液体シリコン領域26(埋め込み領域)で埋め込む。
Then, as shown in FIG. 67, by applying liquid Si, the recessed portion of the
なお、液体Siについては、シクロペンタシラン(CPS)とポリシランを混合し有機溶剤にとかしたもの等が考えられる。また、液体Siについての詳細は、例えば、文献「液体プロセスによるシリコン膜の形成とトランジスタの作成(Solution-Processed Silicon Films and Transistors) 松木安生他,P16-22 JSR TECHNICAL REVIEW No.114/2007」に開示されている。 In addition, about liquid Si, what mixed cyclopentasilane (CPS) and polysilane and dissolved in the organic solvent etc. can be considered. Details of liquid Si can be found in, for example, the document “Solution-Processed Silicon Films and Transistors, Yasuo Matsuki et al., P16-22 JSR TECHNICAL REVIEW No. 114/2007”. It is disclosed.
次に、図68に示すように、1000℃以下のアニール処理を行い液体シリコン領域26をポリシリコン化して、固体化したポリシリコン化領域26pを得る。その結果、ポリシリコン膜11及びポリシリコン化領域26pからなる合成ポリシリコン膜28の表面は精度良く平坦化されることになる。その後、合成ポリシリコン膜28に対し、ゲート注入用不純物31を注入し、ポリシリコン化領域26p及びポリシリコン膜11を所定の導電型にする。
Next, as shown in FIG. 68, annealing at 1000 ° C. or lower is performed to convert the
なお、ポリシリコン化に代えて、液体シリコン領域26をアモルファス化(エキシマレーザを照射することにより結晶の粒径を変えることも可能)して固体化したアモルファス化領域にする方法を用いても良い。
Instead of forming polysilicon, a method may be used in which the
その後、図69に示すように、合成ポリシリコン膜28上にレジスト32を塗布しパターニングする。
Thereafter, as shown in FIG. 69, a resist 32 is applied on the
次に、図70に示すように、パターニングされたレジスト(図70では図示せず)をマスクとして合成ポリシリコン膜28及びゲート絶縁膜10をエッチングして、ポリシリコンゲート11g及びゲート絶縁膜10gを得る。
Next, as shown in FIG. 70, the
なお、図66〜図70で示した断面構造は、実施の形態1で示した図21のA−A断面に相当する。 The cross-sectional structures shown in FIGS. 66 to 70 correspond to the AA cross section of FIG. 21 shown in the first embodiment.
(効果)
このように、実施の形態10によるポリシリコン平坦化処理によってポリシリコン膜11の表面を平坦化することにより、実施の形態1と同様、良好なトランジスタ特性を有するMOSトランジスタを得ることができる。
(effect)
In this way, by planarizing the surface of the
なお、実施の形態10の半導体装置の製造方法においても、実施の形態1と同様、シリサイド領域18gはシリコン酸化膜9上においてポリシリコン領域を存在させることなく形成される。したがって、実施の形態10の半導体装置の製造方法によって、実施の形態1と同様、良好なボディ電位固定が行えることにより、トランジスタ特性が良好なMOSトランジスタを得ることができる。
In the semiconductor device manufacturing method according to the tenth embodiment, the silicide region 18g is formed on the
また、実施の形態10の半導体装置の製造方法で製造される、ポリシリコン膜11は分離領域上ゲート近傍領域30において先細りの平面形状となる傾向がある(図22参照)。
Further, the
1 シリコン支持基板、2 埋め込み酸化膜、3 SOI層、4,9 シリコン酸化膜、5 シリコン窒化膜、6 レジストパターン、7 トレンチ開口部、8 酸化膜、10,10g ゲート絶縁膜、11 ポリシリコン膜、11g ポリシリコンゲート、12 シリコン酸化膜、13 Ext部用不純物、14 ポケット用不純物、15 サイドウォール用シリコン酸化膜、16 サイドウォール用シリコン窒化膜、17 S/D部用不純物、18g,18s シリサイド領域、19 ライナー窒化膜、20 層間絶縁膜、21 コンタクトプラグ、22 金属配線層、23 追加ポリシリコン層、24 アモルファスシリコン層、25 ポリシラザン領域、25o シリコン酸化領域、26 液体シリコン領域、26p ポリシリコン化領域、27 レジスト、28 合成ポリシリコン膜。
1 silicon support substrate, 2 buried oxide film, 3 SOI layer, 4,9 silicon oxide film, 5 silicon nitride film, 6 resist pattern, 7 trench opening, 8 oxide film, 10, 10 g gate insulating film, 11
Claims (13)
前記トランジスタは部分分離領域によって素子分離され、前記部分分離領域は、前記SOI層の上層部に設けられた部分絶縁膜と前記部分絶縁膜下の前記SOI層の一部である残存SOI層とからなり、前記部分絶縁膜は前記SOI層の表面から所定段差突出して形成され、
前記トランジスタにおけるゲート電極の形成工程は、
(a) 前記部分絶縁膜上を含む全面にシリコンを含む第1のゲート電極材料層を前記所定段差以上の膜厚で形成するステップと、
(b) 前記第1のゲート電極材料層の表面からCMP処理を施し、前記第1のゲート電極材料層の表面を平坦化するステップと、
(c) 前記第1のゲート電極材料層をパターニングして前記ゲート電極を得るステップと、
(d) 前記ゲート電極を表面からシリサイド化してシリサイド領域を形成するステップと含み、
前記シリサイド領域は、前記部分絶縁膜上において前記ゲート電極の全領域に形成されることを特徴とする、
半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device including a transistor formed on an SOI substrate including a semiconductor support substrate, a buried insulating film, and an SOI layer,
The transistor is isolated by a partial isolation region, and the partial isolation region includes a partial insulating film provided in an upper layer portion of the SOI layer and a remaining SOI layer that is a part of the SOI layer under the partial insulating film. The partial insulating film is formed to protrude from the surface of the SOI layer by a predetermined step,
The step of forming a gate electrode in the transistor includes
(a) forming a first gate electrode material layer containing silicon on the entire surface including on the partial insulating film with a film thickness equal to or larger than the predetermined step;
(b) performing a CMP process from the surface of the first gate electrode material layer to planarize the surface of the first gate electrode material layer;
(c) patterning the first gate electrode material layer to obtain the gate electrode;
(d) siliciding the gate electrode from the surface to form a silicide region,
The silicide region is formed in the entire region of the gate electrode on the partial insulating film,
A method for manufacturing a semiconductor device.
前記ステップ(b) で実行されるCMP処理は、予め定められた時間なされる時間決めCMP処理を含む、
半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1,
The CMP process executed in step (b) includes a timed CMP process that is performed for a predetermined time.
A method for manufacturing a semiconductor device.
前記ステップ(b) で実行されるCMP処理は、前記部分絶縁膜をストッパーとして行うストッパー留めCMP処理を含む、
半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1,
The CMP process performed in the step (b) includes a stopper CMP process using the partial insulating film as a stopper.
A method for manufacturing a semiconductor device.
(e) 前記ステップ(b) 後、前記ステップ(c) 前に実行され、前記第1のゲート電極材料層上に第2のゲート電極材料層を形成するステップをさらに備え、
前記ステップ(c) は、
前記第1のゲート電極材料層に加え、前記第2のゲート電極材料層をパターニングして前記ゲート電極を得るステップを含む、
半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 1 to 3,
(e) after the step (b) and before the step (c), further comprising the step of forming a second gate electrode material layer on the first gate electrode material layer,
Step (c)
Patterning the second gate electrode material layer in addition to the first gate electrode material layer to obtain the gate electrode;
A method for manufacturing a semiconductor device.
前記トランジスタは部分分離領域によって素子分離され、前記部分分離領域は、前記SOI層の上層部に設けられた部分絶縁膜と前記部分絶縁膜下の前記SOI層の一部である残存SOI層とからなり、前記部分絶縁膜は前記SOI層の表面から所定段差突出して形成され、
前記トランジスタにおけるゲート電極の形成工程は、
(a) 前記部分絶縁膜上を含む全面に第1の材質を有するゲート電極材料層を、前記所定段差以上の膜厚で形成するステップを備え、前記SOI層上に形成される前記ゲート電極材料層は前記所定段差を反映して凹みを有し、
(b) 前記ゲート電極材料層の前記凹み部に第2の材質を有する埋め込み領域を形成するステップと、
(c) 前記埋め込み領域及び前記ゲート電極材料層を表面から深さ方向にかけて除去し、前記ゲート電極材料層のみを残存させるステップと、
(d) 前記ゲート電極材料層をパターニングして前記ゲート電極を得るステップとをさらに備える、
半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device including a transistor formed on an SOI substrate including a semiconductor support substrate, a buried insulating film, and an SOI layer,
The transistor is isolated by a partial isolation region, and the partial isolation region includes a partial insulating film provided in an upper layer portion of the SOI layer and a remaining SOI layer that is a part of the SOI layer under the partial insulating film. The partial insulating film is formed to protrude from the surface of the SOI layer by a predetermined step,
The step of forming a gate electrode in the transistor includes
(a) The gate electrode material formed on the SOI layer, comprising a step of forming a gate electrode material layer having a first material on the entire surface including the partial insulating film with a film thickness equal to or greater than the predetermined step. The layer has a recess reflecting the predetermined step,
(b) forming a buried region having a second material in the recess of the gate electrode material layer;
(c) removing the buried region and the gate electrode material layer from the surface in the depth direction, leaving only the gate electrode material layer;
(d) patterning the gate electrode material layer to obtain the gate electrode,
A method for manufacturing a semiconductor device.
前記ステップ(c) は、
前記第1及び前記第2の材質間の選択比が小さいエッチング処理を前記埋め込み領域及び前記ゲート電極材料層に対して行う処理を含む、
半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5,
Step (c)
A process of performing an etching process on the buried region and the gate electrode material layer with a small selectivity between the first and second materials;
A method for manufacturing a semiconductor device.
(e) 前記ステップ(b) 後、前記ステップ(c) 前に実行され、前記埋め込み領域の前記第2の材質を、前記第1の材質とその成分が一部共通する第3の材質に変化させるステップをさらに備える、
半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6,
(e) After the step (b) and before the step (c), the second material of the embedded region is changed to a third material that is partially in common with the first material. Further comprising the step of:
A method for manufacturing a semiconductor device.
(e) 前記ステップ(b) 後、前記ステップ(c) 前に実行され、前記ゲート電極材料層のうち前記埋め込み領域に対応する形成高さに存在する除去対象領域を、前記第1の材質とは異なる第4の材質に変化させるステップとをさらに備え、
前記ステップ(c) は、
(c-1) 前記埋め込み領域を選択的に除去するステップと、
(c-2) 前記ステップ(e) の実行後に前記第3の材料に変化された除去対象領域を選択的に除去するステップとを含む、
半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5,
(e) After the step (b) and before the step (c), a removal target region existing at a formation height corresponding to the buried region in the gate electrode material layer is defined as the first material. Further comprising a step of changing to a different fourth material,
Step (c)
(c-1) selectively removing the embedded region;
(c-2) selectively removing the region to be removed that has been changed to the third material after the execution of the step (e),
A method for manufacturing a semiconductor device.
前記トランジスタは、部分分離領域によって素子分離され、前記部分分離領域は、前記SOI層の上層部に設けられた部分絶縁膜と前記部分絶縁膜下の前記SOI層の一部である残存SOI層とからなり、前記部分絶縁膜は前記SOI層の表面から所定段差突出して形成され、
前記トランジスタにおけるゲート電極の形成工程は、
(a) 前記部分絶縁膜上を含む全面にゲート電極材料層を、前記所定段差以上の膜厚で形成するステップと、
(b) 前記ゲート電極材料層に対し400℃以上の高温アニール処理を行い、前記ゲート電極材料層の表面を平坦化するステップと、
(c) 前記ゲート電極材料層をパターニングして前記ゲート電極を得るステップとを備える、
半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device including a transistor formed on an SOI substrate including a semiconductor support substrate, a buried insulating film, and an SOI layer,
The transistor is element-isolated by a partial isolation region, and the partial isolation region includes a partial insulating film provided in an upper layer portion of the SOI layer and a remaining SOI layer that is a part of the SOI layer under the partial insulating film. The partial insulating film is formed to protrude from the surface of the SOI layer by a predetermined step,
The step of forming a gate electrode in the transistor includes
(a) forming a gate electrode material layer on the entire surface including on the partial insulating film with a film thickness equal to or greater than the predetermined step;
(b) performing a high temperature annealing process on the gate electrode material layer at 400 ° C. or higher to flatten the surface of the gate electrode material layer;
(c) patterning the gate electrode material layer to obtain the gate electrode,
A method for manufacturing a semiconductor device.
(d) 前記ステップ(a) 後、前記ステップ(b) 前に実行され、前記ゲート電極材料層の上層部をアモルファス化するステップをさらに備える、
半導体装置の製造方法。 A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 9, comprising:
(d) After the step (a), before the step (b), further comprising the step of amorphizing the upper layer portion of the gate electrode material layer,
A method for manufacturing a semiconductor device.
前記ステップ(a) で形成される前記ゲート電極材料層はアモルファス化したアモルファスゲート電極材料層を含み、
前記ステップ(b) 処理後の前記ゲート電極材料層は、前記アモルファスゲート電極材料層が結晶化された結晶化ゲート電極材料層を含む、
半導体装置の製造方法。 A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 9, comprising:
The gate electrode material layer formed in the step (a) includes an amorphous gate electrode material layer that has been made amorphous.
The gate electrode material layer after the step (b) treatment includes a crystallized gate electrode material layer obtained by crystallizing the amorphous gate electrode material layer,
A method for manufacturing a semiconductor device.
前記トランジスタは部分分離領域によって素子分離され、前記部分分離領域は、前記SOI層の上層部に設けられた部分絶縁膜と前記部分絶縁膜下の前記SOI層の一部である残存SOI層とからなり、前記部分絶縁膜は前記SOI層の表面から所定段差突出して形成され、
前記トランジスタにおけるゲート電極の形成工程は、
(a) 前記部分絶縁膜上を含む全面にポリシリコンからなるゲート電極材料層を、前記所定段差以上の膜厚で形成するステップを備え、前記SOI層上に形成される前記ゲート電極材料層は前記所定段差を反映して凹みを有し、
(b) 前記ゲート電極材料層の前記凹み部に液体シリコンからなる埋め込み領域を形成して、前記埋め込み領域を含む前記ゲート電極材料層の表面を平坦化するステップと、
(c) 前記埋め込み領域に対し熱処理を行い、前記埋め込み領域を固体化するステップとをさらに備え、前記ゲート電極材料層と前記埋め込み領域によって合成ポリシリコン膜が形成され、
(d) 前記合成ポリシリコン膜をパターニングして前記ゲート電極を得るステップをさらに備える、
半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device including a transistor formed on an SOI substrate including a semiconductor support substrate, a buried insulating film, and an SOI layer,
The transistor is isolated by a partial isolation region, and the partial isolation region includes a partial insulating film provided in an upper layer portion of the SOI layer and a remaining SOI layer that is a part of the SOI layer under the partial insulating film. The partial insulating film is formed to protrude from the surface of the SOI layer by a predetermined step,
The step of forming a gate electrode in the transistor includes
(a) forming a gate electrode material layer made of polysilicon on the entire surface including on the partial insulating film with a film thickness equal to or larger than the predetermined step, and the gate electrode material layer formed on the SOI layer includes: Reflecting the predetermined step, and having a dent,
(b) forming a buried region made of liquid silicon in the recess of the gate electrode material layer, and planarizing the surface of the gate electrode material layer including the buried region;
(c) heat-treating the buried region to solidify the buried region, and a synthetic polysilicon film is formed by the gate electrode material layer and the buried region,
(d) further comprising the step of patterning the synthetic polysilicon film to obtain the gate electrode;
A method for manufacturing a semiconductor device.
前記ゲート電極は表面からシリサイド化可能であり、
(f) 前記ゲート電極を表面からシリサイド化してシリサイド領域を形成するステップと含み、
前記シリサイド領域は、前記部分絶縁膜上において前記ゲート電極の全領域に形成されることを特徴とする、
半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 5 to 12,
The gate electrode can be silicided from the surface;
(f) siliciding the gate electrode from the surface to form a silicide region,
The silicide region is formed in the entire region of the gate electrode on the partial insulating film,
A method for manufacturing a semiconductor device.
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