JP2009277816A - Semiconductor device and method for manufacturing thereof - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device and a method for manufacturing thereof, which is equipped with a protective insulating film which is little in substrate oxidation, and does not cause the drive power reduction of a PMOS. <P>SOLUTION: A CMOS includes an NMISFET having a first protective insulating film 5 covering the surface of an N-type source-drain region and the periphery of a first gate electrode, and a PMISFET having a second protective insulating film 6 covering a P-type source-drain region 8 formed in both sides of a second gate electrode and the periphery of the second gate electrode, wherein the first protective insulating film 5 consists of one layer or more, the one layer is a silicon nitride film or an silicon oxynitride film, a portion contacting a semiconductor substrate among the second protective insulating film 6 is an silicon oxide film, and wherein the distance from the silicon substrate under the second protective insulating film 6 to the silicon nitride film or the silicon oxynitride film is longer than the distance from the silicon substrate under the first protective insulating film 5 to the silicon nitride film or the silicon oxynitride film. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体装置及びその製造方法に関し、特に浅いソース・ドレイン接合を有するMISFETに有効な半導体装置及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a semiconductor device effective for a MISFET having a shallow source / drain junction and a manufacturing method thereof.

半導体装置は、スケーリング則に従って微細化が進められている。半導体装置の微細化は、トランジスタにおいて、ゲート電極長の微細化、ゲート絶縁膜の薄膜化、エクステンション領域の浅接合化などにより進められている。それらにより、トランジスタの微細化が進み、半導体装置の高集積化、高駆動化が推し進められている。   Semiconductor devices are being miniaturized in accordance with scaling rules. Miniaturization of semiconductor devices is being promoted in transistors by reducing the gate electrode length, reducing the thickness of the gate insulating film, and reducing the extension region shallowly. As a result, miniaturization of transistors has progressed, and higher integration and higher drive of semiconductor devices have been promoted.

従来、トランジスタの微細化に伴い、ソース・ドレイン領域の形成は、イオン注入の低エネルギー化により、急峻な不純物プロファイルを形成し、実現している。図9(a)は、ゲート酸化膜およびゲート電極形成後のCMOSトランジスタの断面図である。ゲート電極加工後に、酸化シリコン膜や窒化シリコン膜からなるオフセットスペーサーを必要に応じて形成する。その後、図9(b)に示すように、PMOS領域をレジスト材料11で表面を覆い、Halo注入及びソース・ドレイン領域注入を実施し、NMOS、PMOSのソース・ドレイン領域7,8を形成する。   Conventionally, with the miniaturization of transistors, the formation of source / drain regions has been realized by forming a steep impurity profile by reducing the energy of ion implantation. FIG. 9A is a cross-sectional view of the CMOS transistor after forming the gate oxide film and the gate electrode. After processing the gate electrode, an offset spacer made of a silicon oxide film or a silicon nitride film is formed as necessary. Thereafter, as shown in FIG. 9B, the surface of the PMOS region is covered with a resist material 11, and Halo implantation and source / drain region implantation are performed to form NMOS and PMOS source / drain regions 7 and 8.

ここで、イオン注入時に使用したレジストを除去するためには、例えばSPM(硫酸過水)、APM(アンモニア過水)やDHF(希弗酸)による薬液、あるいは酸素プラズマによるアッシング、あるいはそれらの組み合わせによって行う。これらの処理は、少なからずシリコン基板表面をエッチングする。例えば、APMはシリコン表面を直接エッチングする作用を持つ。あるいはSPMやアッシングによって形成された膜密度の低い酸化シリコン膜(ケミカル酸化膜)は、DHFによって容易にエッチングされる。この繰り返しにより結果としてシリコン表面がエッチングされ、図9(c)のようになる。   Here, in order to remove the resist used at the time of ion implantation, for example, a chemical solution using SPM (sulfuric acid hydrogen peroxide), APM (ammonia hydrogen peroxide) or DHF (dilute hydrofluoric acid), ashing using oxygen plasma, or a combination thereof. Do by. These treatments etch the silicon substrate surface at least. For example, APM has a function of directly etching a silicon surface. Alternatively, a silicon oxide film (chemical oxide film) having a low film density formed by SPM or ashing is easily etched by DHF. As a result of this repetition, the silicon surface is etched, as shown in FIG.

その後、図9(d)に示すように、NMOS領域をレジスト材料12で表面を覆い、Halo注入及びソース・ドレイン領域注入を実施し、PMOSのソース・ドレイン領域8を形成する。そして、レジストを剥離した結果、図9(e)を得る。その後、サイドウォールスペーサ9、深い拡散層形成により、図9(f)となる。   Thereafter, as shown in FIG. 9D, the surface of the NMOS region is covered with a resist material 12, and Halo implantation and source / drain region implantation are performed to form a PMOS source / drain region 8. Then, as a result of peeling the resist, FIG. 9E is obtained. Thereafter, the side wall spacer 9 and the deep diffusion layer are formed, so that FIG. 9F is obtained.

このようにして、ソース・ドレイン領域の表面がエッチングされることは、ソース・ドレイン領域の接合深さ(xj)と寄生抵抗の関係を悪化させる。特にトランジスタの微細化が進むとこの影響は顕著となる。例えば、ゲート長30nmのトランジスタは、xjが5nmを要求するが、もしシリコン表面が2nmエッチングされると、寄生抵抗を67%も上昇させることになる。   The etching of the surface of the source / drain region in this manner deteriorates the relationship between the junction depth (xj) of the source / drain region and the parasitic resistance. In particular, this effect becomes more prominent when transistors are miniaturized. For example, a transistor with a gate length of 30 nm requires xj to be 5 nm, but if the silicon surface is etched by 2 nm, the parasitic resistance will increase by 67%.

上記課題を解決するために、特許文献1、2では、半導体製造プロセスで生じるソース・ドレイン領域の酸化を防止するために、ゲート電極加工後に窒化シリコン膜をトランジスタ表面に成膜し、半導体製造プロセスで生じるエクステンション領域のエッチングを防止する方法が開示されている。   In order to solve the above problem, in Patent Documents 1 and 2, a silicon nitride film is formed on the transistor surface after processing the gate electrode in order to prevent oxidation of the source / drain region that occurs in the semiconductor manufacturing process, and the semiconductor manufacturing process A method for preventing the etching of the extension region that occurs in the above is disclosed.

しかしながら、この特許文献1、2に開示された半導体装置にはいくつかの問題がある。筆者らの実験によると、窒化シリコンは接触するシリコンの表面近傍のボロンの活性化を阻害するため、Xjが短いところにおけるPMOSのソース・ドレイン領域が著しく高抵抗となり、PMOSの駆動力低下を招くことを見出した。図1は窒化シリコンをシリコン基板に接触させた場合のPMOSのポテンシャル分布である。+側がP型であり、−側がN型となる。これによると、ソース・ドレイン領域表面近傍において、注入されたボロンによってP型となるべき箇所(図1の丸囲み部分)のポテンシャルが低下していた。   However, the semiconductor devices disclosed in Patent Documents 1 and 2 have several problems. According to the authors' experiment, since silicon nitride inhibits the activation of boron in the vicinity of the silicon surface in contact, the source / drain region of the PMOS where Xj is short becomes extremely high resistance, leading to a decrease in the driving force of the PMOS. I found out. FIG. 1 shows a potential distribution of PMOS when silicon nitride is brought into contact with a silicon substrate. The + side is P-type and the-side is N-type. According to this, in the vicinity of the surface of the source / drain region, the potential of the portion to be P-type (the circled portion in FIG. 1) is lowered by the implanted boron.

酸化防止膜を酸化シリコン膜にすることでこの現象は防ぐことが可能だが、酸化シリコン膜ではn型領域の基板酸化を防ぐことが出来ない。非特許文献1によると代表的なn型の不純物であるリンドープ酸化膜は代表的なp型の不純物であるボロンドープ酸化膜に比べてエッチングレートが非常に早く、保護耐性が弱い。そして、NMOSのソース・ドレイン領域にリンを注入した場合、表面保護膜にも物理的にリンが混入するため、保護膜が酸化シリコン膜の場合は後工程ですべてエッチングされてしまう懸念がある。
特開2004−158806号公報 特開2004−014875号公報 ジャーナル オブ コリアン フィジカル ソサエーティ(Journal of the Korean Physical Society) 33巻, No.,November 1998, pp.S99−S103 (Fig.5)
Although this phenomenon can be prevented by using a silicon oxide film as the antioxidant film, the silicon oxide film cannot prevent the oxidation of the substrate in the n-type region. According to Non-Patent Document 1, a phosphorus-doped oxide film, which is a typical n-type impurity, has a much higher etching rate and weak protection resistance than a boron-doped oxide film, which is a typical p-type impurity. When phosphorus is implanted into the source / drain regions of the NMOS, phosphorus is physically mixed into the surface protective film, and therefore, if the protective film is a silicon oxide film, there is a concern that all will be etched later.
JP 2004-158806 A JP 2004-014875 A Journal of the Korean Physical Society, Vol. 33, No. , November 1998, pp. S99-S103 (FIG. 5)

そこで本発明は、基板酸化が少なく,かつPMOSの駆動力低下を起こさない、保護絶縁膜を備えた半導体装置および半導体装置の製造方法を提供することを主たる課題とする。   SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is a main object of the present invention to provide a semiconductor device including a protective insulating film and a method for manufacturing the semiconductor device, in which the substrate oxidation is small and the driving force of the PMOS does not decrease.

(発明の特徴)
本発明の半導体装置は半導体基板と、前記基板上に形成された第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のゲート電極の両側の前記半導体基板内に形成されたN型のソース・ドレイン領域と、前記N型のソース・ドレイン領域の表面を少なくとも第1のゲート電極周辺を覆う第1の保護絶縁膜とを有するNMISFETと、前記基板上に形成された第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のゲート電極の両側の前記半導体基板内に形成されたP型のソース・ドレイン領域と、前記P型のソース・ドレイン領域の表面を少なくとも第2のゲート電極周辺を覆う第2の保護絶縁膜とを有するPMISFETと、を含み、前記第1の保護絶縁膜が一層以上からなり、少なくとも一層は窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜である絶縁膜であり、前記第2の保護絶縁膜のうち半導体基板に接している部分が酸化シリコン膜であり、前記第1の保護絶縁膜下の前記シリコン基板から窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜までの距離よりも前記第2の保護絶縁膜下の前記シリコン基板から窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜までの距離が長いことを特徴とする。
(Characteristics of the invention)
The semiconductor device of the present invention includes a semiconductor substrate, a first gate insulating film formed on the substrate, a first gate electrode formed on the first gate insulating film, and the first gate electrode. NMISFET having N-type source / drain regions formed in the semiconductor substrate on both sides of the semiconductor substrate, and a first protective insulating film covering at least the periphery of the first gate electrode on the surface of the N-type source / drain region A second gate insulating film formed on the substrate, a second gate electrode formed on the second gate insulating film, and in the semiconductor substrate on both sides of the second gate electrode. A PMISFET having a P-type source / drain region formed and a second protective insulating film covering at least the periphery of the second gate electrode on the surface of the P-type source / drain region, Protection The film is composed of one or more layers, at least one layer is an insulating film that is a silicon nitride film or a silicon oxynitride film, and a portion of the second protective insulating film that is in contact with the semiconductor substrate is a silicon oxide film, The distance from the silicon substrate under the second protective insulating film to the silicon nitride film or silicon oxynitride film is longer than the distance from the silicon substrate under one protective insulating film to the silicon nitride film or silicon oxynitride film It is characterized by that.

また、前記N型のソース・ドレイン領域が、前記ゲート電極の側壁より外側に形成されたN型の深いソース・ドレイン領域と、前記深いソース・ドレイン領域より浅く前記深いソース・ドレイン領域から前記ゲート電極の下部のチャネル領域に向かって延びたN型のソース・ドレイン拡張領域からなる。   In addition, the N-type source / drain region is formed outside the sidewall of the gate electrode, and the N-type deep source / drain region is shallower than the deep source / drain region. It consists of an N-type source / drain extension region extending toward the channel region below the electrode.

また、前記第1の保護絶縁膜が少なくともN型のソース・ドレイン拡張領域の表面を覆う。   The first protective insulating film covers at least the surface of the N-type source / drain extension region.

また、前記P型のソース・ドレイン領域が、前記ゲート電極の側壁より外側に形成されたP型の深いソース・ドレイン領域と、前記深いソース・ドレイン領域より浅く前記深いソース・ドレイン領域から前記ゲート電極の下部のチャネル領域に向かって延びたP型のソース・ドレイン拡張領域からなる。   In addition, the P-type source / drain region is formed outside the sidewall of the gate electrode, and the P-type deep source / drain region is shallower than the deep source / drain region. It consists of a P-type source / drain extension region extending toward the channel region below the electrode.

また、前記第2の保護絶縁膜が少なくともP型のソース・ドレイン拡張領域の表面を覆うことを特徴とする。   The second protective insulating film covers at least the surface of the P-type source / drain extension region.

好適には、前記第1の保護絶縁膜および、前記第2の保護絶縁膜の厚みは0.5nm以上3nm以下となる。   Preferably, the first protective insulating film and the second protective insulating film have a thickness of 0.5 nm to 3 nm.

本発明の半導体装置の製造方法は、第1および第2のゲート絶縁膜およびゲート電極が形成された半導体基板上に、半導体基板に接している部分が酸化シリコン膜である第1の絶縁膜を堆積する工程と、第1の絶縁膜堆積より後に、p型のソース・ドレイン領域を含む領域をレジスト等のマスクで覆い、n型のソース・ドレイン領域を含む領域の前記第1の絶縁膜を除去する工程と、前記第1の絶縁膜を除去する工程より後に、半導体基板に接している部分が一層以上からなり、少なくとも一層は窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜である第2の絶縁膜を堆積する工程と、n型のゲート電極・ソース・ドレイン領域を含む領域をレジスト等のマスクで覆い、ボロンもしくは複数のボロンからなる分子を含むp型の不純物のドーピングを行い、前記半導体基板内にp型のソース・ドレイン領域を形成する工程と、前記第2の絶縁膜堆積の後に、p型のゲート電極・ソース・ドレイン領域を含む領域をレジスト等のマスクで覆い、n型の不純物のドーピングを行い、前記半導体基板内にn型のソース・ドレイン領域を形成する工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法である。   According to a method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a first insulating film in which a portion in contact with a semiconductor substrate is a silicon oxide film is formed on the semiconductor substrate on which the first and second gate insulating films and the gate electrode are formed. After the step of depositing and depositing the first insulating film, the region including the p-type source / drain region is covered with a mask such as a resist, and the first insulating film in the region including the n-type source / drain region is covered. After the step of removing and the step of removing the first insulating film, the portion in contact with the semiconductor substrate is composed of one or more layers, and at least one layer is a silicon nitride film or a silicon oxynitride film. A step of depositing and covering a region including the n-type gate electrode / source / drain region with a mask such as a resist, and doping with p-type impurities including molecules of boron or a plurality of boron is performed. A step of forming a p-type source / drain region in the semiconductor substrate, and after depositing the second insulating film, a region including the p-type gate electrode / source / drain region is covered with a mask such as a resist; and a step of forming an n-type source / drain region in the semiconductor substrate by doping with an n-type impurity.

また、第1および第2のゲート絶縁膜およびゲート電極が形成され、レジスト等のマスクでn型のゲート電極・ソース・ドレイン領域を含む領域が覆われた半導体基板上に、フッ素を含む不純物を注入し、レジストを剥離する工程と、その後、酸化シリコン膜を形成する工程と、続いて窒化シリコン膜の堆積もしくは窒素雰囲気処理を行う工程と、その後、p型のゲート電極・ソース・ドレイン領域を含む領域をレジスト等のマスクで覆い、n型の不純物のドーピングを行い、前記半導体基板内にn型のソース・ドレイン領域を形成する工程と、n型のゲート電極・ソース・ドレイン領域を含む領域をレジスト等のマスクで覆い、ボロンもしくは複数のボロンからなる分子を含むp型の不純物のドーピングを行い、前記半導体基板内にp型のソース・ドレイン領域を形成する工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法によっても得ることができる。   In addition, an impurity containing fluorine is formed on the semiconductor substrate in which the first and second gate insulating films and the gate electrode are formed and the region including the n-type gate electrode / source / drain region is covered with a mask such as a resist. A step of implanting and stripping the resist, a step of forming a silicon oxide film, a step of depositing a silicon nitride film or performing a nitrogen atmosphere treatment, and a p-type gate electrode / source / drain region thereafter. A region including an n-type gate electrode / source / drain region, and a step of forming an n-type source / drain region in the semiconductor substrate by covering the region including the resist with a mask such as a resist and doping an n-type impurity. Is covered with a mask such as a resist, and doped with a p-type impurity containing a molecule of boron or a plurality of boron, and a p-type impurity is formed in the semiconductor substrate. Forming a over scan and drain regions can also be obtained by the method for manufacturing a semiconductor device, which comprises a.

また、第1および第2のゲート絶縁膜およびゲート電極が形成され、レジスト等のマスクでp型のゲート電極・ソース・ドレイン領域を含む領域が覆われた半導体基板上に、窒素を含む不純物を注入し、レジストを剥離する工程と、その後、酸化シリコン膜を形成する工程と、その後、p型のゲート電極・ソース・ドレイン領域を含む領域をレジスト等のマスクで覆い、n型の不純物のドーピングを行い、前記半導体基板内にn型のソース・ドレイン領域を形成する工程と、n型のゲート電極・ソース・ドレイン領域を含む領域をレジスト等のマスクで覆い、ボロンもしくは複数のボロンからなる分子を含むp型の不純物のドーピングを行い、前記半導体基板内にp型のソース・ドレイン領域を形成する工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法によっても得ることができる。   In addition, an impurity containing nitrogen is formed on the semiconductor substrate in which the first and second gate insulating films and the gate electrode are formed and the region including the p-type gate electrode / source / drain region is covered with a mask such as a resist. Implanting and stripping the resist, then forming a silicon oxide film, and then covering the region including the p-type gate electrode / source / drain region with a mask such as a resist, and doping with n-type impurities And forming an n-type source / drain region in the semiconductor substrate, covering the region including the n-type gate electrode / source / drain region with a mask such as a resist, and forming a molecule composed of boron or a plurality of boron. And a step of forming a p-type source / drain region in the semiconductor substrate. It can also be obtained by the manufacturing method of the device.

(作用)
nMOSの保護絶縁膜を、一層以上からなり、少なくとも一層は窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜とすることにより、エッチング耐性が向上し、nMOS領域の拡散層の酸化を抑えることができる。
(Function)
When the protective insulating film of the nMOS is composed of one or more layers, and at least one layer is a silicon nitride film or a silicon oxynitride film, etching resistance can be improved and oxidation of the diffusion layer in the nMOS region can be suppressed.

また、pMOSの保護絶縁膜を半導体基板に接している部分が酸化シリコン膜とすることにより、窒化シリコン膜と接している場合に発生するP型の不純物であるボロンの不活性化を抑えることができる。   In addition, by making the pMOS protective insulating film in contact with the semiconductor substrate a silicon oxide film, it is possible to suppress inactivation of boron, which is a P-type impurity, which occurs when the pMOS protective insulating film is in contact with the silicon nitride film. it can.

本発明により、PMOSのソース・ドレイン形成に用いられるボロンの不活性化が起こらず、PMOSの駆動力を維持しつつ、製造プロセス中にソース・ドレインの不純物注入領域がエッチングを抑えることが出来るため、拡散層領域の抵抗増加を抑制することができ、その結果、高駆動のトランジスタを提供することができる。   According to the present invention, boron used for forming the source / drain of the PMOS is not deactivated, and the source / drain impurity implantation region can suppress etching during the manufacturing process while maintaining the driving power of the PMOS. As a result, an increase in resistance in the diffusion layer region can be suppressed, and as a result, a highly driven transistor can be provided.

(構造)
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
(Construction)
Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図2は本発明の第1の実施の形態である半導体装置の断面図である。   FIG. 2 is a sectional view of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

N型のソース・ドレイン領域7の一部の上には、保護絶縁膜5が形成されている。この保護絶縁膜5は窒化シリコン膜である。ボロンを含む不純物を注入して形成されたP型のソース・ドレイン領域8の一部の上には、保護絶縁膜6が形成されている。この保護絶縁膜6は2層からなっており、半導体基板に接している層が酸化シリコン膜である。従って、nMOSの保護絶縁膜のエッチング耐性が高く、nMOS領域の拡散層の酸化を抑えることができる。   A protective insulating film 5 is formed on part of the N-type source / drain region 7. This protective insulating film 5 is a silicon nitride film. A protective insulating film 6 is formed on part of the P-type source / drain region 8 formed by implanting an impurity containing boron. This protective insulating film 6 consists of two layers, and the layer in contact with the semiconductor substrate is a silicon oxide film. Accordingly, the etching resistance of the protective insulating film of the nMOS is high, and oxidation of the diffusion layer in the nMOS region can be suppressed.

また、P型の不純物であるボロンの不活性化を抑えることができる。保護絶縁膜5は窒化シリコン膜の上に酸化シリコン膜が形成された二層構造であり、保護絶縁膜6は酸化シリコン膜単層構造であってもよい。   In addition, inactivation of boron, which is a P-type impurity, can be suppressed. The protective insulating film 5 may have a two-layer structure in which a silicon oxide film is formed on a silicon nitride film, and the protective insulating film 6 may have a silicon oxide film single-layer structure.

また、保護絶縁膜5は酸化シリコン膜の上に窒化シリコン膜が形成された二層構造であり、保護絶縁膜6も酸化シリコン膜の上に窒化シリコン膜が形成された二層構造であり、保護絶縁膜5中の窒化シリコン膜からシリコン基板1までの距離よりも保護絶縁膜6中の窒化シリコン膜からシリコン基板1までの距離が長い構造であってもよい。   The protective insulating film 5 has a two-layer structure in which a silicon nitride film is formed on a silicon oxide film, and the protective insulating film 6 also has a two-layer structure in which a silicon nitride film is formed on a silicon oxide film. The distance from the silicon nitride film in the protective insulating film 6 to the silicon substrate 1 may be longer than the distance from the silicon nitride film in the protective insulating film 5 to the silicon substrate 1.

また、保護絶縁膜5,6は層構造ではなく、徐々に窒素濃度が変化していく状態であってもよい。   Further, the protective insulating films 5 and 6 do not have a layer structure, and may be in a state where the nitrogen concentration gradually changes.

また、保護絶縁膜5,6の窒化シリコン膜が酸窒化シリコン膜であってもよい。   Further, the silicon nitride film of the protective insulating films 5 and 6 may be a silicon oxynitride film.

図3は本発明の第2の実施の形態である半導体装置の断面図である。   FIG. 3 is a sectional view of a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.

N型のソース・ドレイン領域7およびP型のソース・ドレイン領域8はゲート電極4の側壁10より外側に形成されたN型の深いソース・ドレイン領域と、深いソース・ドレイン領域より浅く、深いソース・ドレイン領域からゲート電極4の下部のチャネル領域に向かって延びたN型のソース・ドレイン拡張領域からなる。N型のソース・ドレイン領域7のソース・ドレイン拡張領域の上には、保護絶縁膜5が形成されている。この保護絶縁膜5は窒化シリコン膜である。   The N-type source / drain region 7 and the P-type source / drain region 8 are an N-type deep source / drain region formed outside the side wall 10 of the gate electrode 4 and a shallower and deeper source than the deep source / drain region. An N-type source / drain extension region extending from the drain region toward the channel region below the gate electrode 4. A protective insulating film 5 is formed on the source / drain extension region of the N-type source / drain region 7. This protective insulating film 5 is a silicon nitride film.

ボロンを含む不純物を注入して形成されたP型のソース・ドレイン領域8のソース・ドレイン拡張領域の上には、保護絶縁膜6が形成されている。この保護絶縁膜6は2層からなっており、半導体基板に接している層が酸化シリコン膜である。従って、nMOSの保護絶縁膜のエッチング耐性が高く、nMOS領域の拡散層の酸化を抑えることができる。また、P型の不純物であるボロンの不活性化を抑えることができる。   A protective insulating film 6 is formed on the source / drain extension region of the P-type source / drain region 8 formed by implanting an impurity containing boron. This protective insulating film 6 consists of two layers, and the layer in contact with the semiconductor substrate is a silicon oxide film. Accordingly, the etching resistance of the protective insulating film of the nMOS is high, and oxidation of the diffusion layer in the nMOS region can be suppressed. In addition, inactivation of boron, which is a P-type impurity, can be suppressed.

(製法)
図4は、本発明の第1の実施の形態の半導体装置及び半導体装置の製造方法である。まず、図4(a)に示すように、半導体基板1上に素子分離酸化膜2を形成した後に、NWell及びPWellを形成する。その後、ゲート絶縁膜3として1.2nmの酸窒化シリコン膜を形成した後に、ポリシリコンを100nm成膜し、そして、フォトリソグラフィー技術によるパターンニングを行い、ゲート電極4を形成する。
(Manufacturing method)
FIG. 4 shows a semiconductor device and a method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. First, as shown in FIG. 4A, after forming the element isolation oxide film 2 on the semiconductor substrate 1, Nwell and Pwell are formed. Thereafter, after a 1.2 nm silicon oxynitride film is formed as the gate insulating film 3, a polysilicon film is formed to 100 nm, and patterning is performed by a photolithography technique to form the gate electrode 4.

次に、図4(b)に示すように、酸化防止の保護酸化膜としてシリコン熱酸化膜6を2nm成膜する。保護酸化膜の膜厚は、0.5nm以上3nm以下の範囲である。   Next, as shown in FIG. 4B, a silicon thermal oxide film 6 having a thickness of 2 nm is formed as a protective oxide film for preventing oxidation. The thickness of the protective oxide film is in the range of 0.5 nm to 3 nm.

ここで、図5を用いて、この理由を説明する。図中の実線は、ソース・ドレイン表面がエッチングされていないときの理想的な状態の寄生抵抗と接合深さの関係を示している。これに対し、点線は、ソース・ドレイン表面が1.5nmエッチングされた場合の関係を示している。基板表面がエッチングされると、おおよそ接合深さが15nm以下になると寄生抵抗上昇の効果が顕著になることが分かる。   Here, the reason will be described with reference to FIG. The solid line in the figure shows the relationship between the parasitic resistance and the junction depth in an ideal state when the source / drain surface is not etched. On the other hand, the dotted line shows the relationship when the surface of the source / drain is etched by 1.5 nm. It can be seen that when the substrate surface is etched, the effect of increasing the parasitic resistance becomes significant when the junction depth is approximately 15 nm or less.

一方、MOSFETに要求される寄生抵抗と接合深さのスペックはITRS(International Technology Roadmap for Semiconductors)で開示されている。近年のMOSFETに要求されるスペックのウィンドウ(余裕)は極めて厳しく、これらの要求を満たさなければ所望の性能を満たすことはできない。図5には、ITRS2005年に示された32nmノード世代のスペックを斜線で記入してある。これによれば、この要求を満たすためにはソース・ドレイン表面のエッチングは1.5nm以下に抑えなければならないことが理解される。   On the other hand, specifications of parasitic resistance and junction depth required for MOSFETs are disclosed in ITRS (International Technology Roadmap for Semiconductors). The window (margin) of specifications required for MOSFETs in recent years is extremely strict, and the desired performance cannot be satisfied unless these requirements are satisfied. In FIG. 5, the specifications of the 32 nm node generation shown in ITRS 2005 are entered with diagonal lines. According to this, it is understood that the etching of the surface of the source / drain must be suppressed to 1.5 nm or less in order to satisfy this requirement.

一方、熱酸化で酸化シリコン膜を形成する場合、酸化膜厚の半分の膜厚のシリコン表面を消費してしまう。すなわち、熱酸化それ自体がエッチングと同じ効果を持つ。従って、1.5nm×2=3.0nm以下に熱酸化膜厚を抑えることが必要である。しかし、薄すぎると逆に表面保護効果が小さくなる。熱酸化膜でも、0.5nm以下では短時間のDHF処理でもすぐに除去されてしまう。また、0.5nm以下の熱酸化膜の膜厚制御は困難という問題もある。   On the other hand, when a silicon oxide film is formed by thermal oxidation, a silicon surface having a film thickness half that of the oxide film is consumed. That is, thermal oxidation itself has the same effect as etching. Therefore, it is necessary to suppress the thermal oxide film thickness to 1.5 nm × 2 = 3.0 nm or less. However, if it is too thin, the surface protection effect is reduced. Even in the case of a thermal oxide film, when it is 0.5 nm or less, it is immediately removed even by a short DHF treatment. There is also a problem that it is difficult to control the thickness of the thermal oxide film of 0.5 nm or less.

熱酸化膜を用いるのは、WETエッチングの耐性が高いため、保護絶縁膜が薄くとも、製造プロセス中に保護絶縁膜の欠損を防げるためである。図6に、各方法で形成した酸化シリコン膜の各種薬液へのエッチングレートを示す。これによると、CVDで形成した酸化シリコン膜に比べ、熱酸化で形成した酸化シリコン膜はエッチングレートが最も遅く、基板保護膜として最も好適である。熱酸化膜に近い酸化シリコン膜を得る方法として、プラズマ酸化でもよい。   The reason why the thermal oxide film is used is that since the resistance to WET etching is high, even if the protective insulating film is thin, the protective insulating film can be prevented from being lost during the manufacturing process. FIG. 6 shows the etching rate of the silicon oxide film formed by each method to various chemical solutions. According to this, compared with a silicon oxide film formed by CVD, a silicon oxide film formed by thermal oxidation has the slowest etching rate and is most suitable as a substrate protective film. Plasma oxidation may be used as a method for obtaining a silicon oxide film close to a thermal oxide film.

次に、形成した保護酸化膜のPMOS領域を図4(c)に示すようにレジスト10で覆い、エッチングによってNMOS領域の保護酸化膜を除去する。その後、窒素プラズマ雰囲気で処理を行い、図4(d)に示すように酸窒化シリコン膜5を形成する。これにより、NMOS領域には窒化シリコン膜が形成され、PMOS領域の保護絶縁膜のWETエッチング耐性も向上する。この結果、PMOS領域の保護絶縁膜はシリコン基板側の窒素濃度が低く、表面側の窒素濃度が高くなる。このようにPMOS領域の保護絶縁膜が窒素を含む場合においても、窒素含有領域をシリコン基板から遠ざけることにより、pMOS領域でのボロンの不活性化を抑えることができる。   Next, the PMOS region of the formed protective oxide film is covered with a resist 10 as shown in FIG. 4C, and the protective oxide film in the NMOS region is removed by etching. Thereafter, processing is performed in a nitrogen plasma atmosphere to form a silicon oxynitride film 5 as shown in FIG. Thereby, a silicon nitride film is formed in the NMOS region, and the WET etching resistance of the protective insulating film in the PMOS region is also improved. As a result, the protective insulating film in the PMOS region has a low nitrogen concentration on the silicon substrate side and a high nitrogen concentration on the surface side. As described above, even when the protective insulating film in the PMOS region contains nitrogen, the inactivation of boron in the pMOS region can be suppressed by keeping the nitrogen-containing region away from the silicon substrate.

次に、図4(e)に示すように、PMOS領域にレジストマスク11を形成し、NMOS領域にHalo及びn型の不純物によるソース・ドレイン注入を行い、n型ソース・ドレイン領域7を形成する。次に、硫酸過水洗浄によりレジストマスク11を除去する。また、レジストの除去方法として、プラズマ酸化雰囲気によるアッシング処理と硫酸過水洗浄を併用することも可能である。保護絶縁膜表面が酸窒化シリコン膜に改質されているために、もしくは窒化シリコン膜であるためにアッシング処理による基板酸化の進行が抑制され、また熱酸化膜を用いているため、硫酸過水洗浄による膜厚減少を抑えられ、イオン注入条件にフィードバックする必要がない。次に、図4(f)に示すように、NMOS領域にレジストマスク12を形成し、PMOS領域にHalo及びボロンイオンによるソース・ドレイン注入を行い、p型ソース・ドレイン領域8を同様に形成する。その後、レジストマスクの除去を行う。   Next, as shown in FIG. 4E, a resist mask 11 is formed in the PMOS region, and source / drain implantation with Halo and n-type impurities is performed in the NMOS region to form an n-type source / drain region 7. . Next, the resist mask 11 is removed by sulfuric acid / hydrogen peroxide cleaning. Further, as a resist removal method, it is possible to use both ashing treatment in a plasma oxidizing atmosphere and sulfuric acid / hydrogen peroxide cleaning. Since the surface of the protective insulating film is modified to a silicon oxynitride film, or because it is a silicon nitride film, the progress of substrate oxidation due to the ashing process is suppressed, and since a thermal oxide film is used, sulfuric acid-hydrogen peroxide Reduction in film thickness due to cleaning can be suppressed, and there is no need to feed back to ion implantation conditions. Next, as shown in FIG. 4 (f), a resist mask 12 is formed in the NMOS region, and source / drain implantation is performed in the PMOS region by Halo and boron ions to form the p-type source / drain region 8 in the same manner. . Thereafter, the resist mask is removed.

次に、20nmの酸化シリコン膜を成膜する。そして、ドライエッチング(RIE: Reactive Ion Etching)を行い、サイドウォールスペーサ9を形成する。   Next, a 20 nm silicon oxide film is formed. Then, dry etching (RIE: Reactive Ion Etching) is performed to form sidewall spacers 9.

その後は保護絶縁膜の一部を除去し、公知の手法にてソース・ドレイン電極を形成する。   Thereafter, a part of the protective insulating film is removed, and source / drain electrodes are formed by a known method.

(発明の他の実施の形態)
上記実施の形態において、ゲート絶縁膜3は、比誘電率5以上の高誘電率絶縁膜単層、酸化シリコン膜/比誘電率5以上の高誘電率絶縁膜積層、酸窒化シリコン膜/比誘電率5以上の高誘電率絶縁膜積層と代用可能である。ゲート絶縁膜3の膜厚は、0.5nm以上、10nm以下が望ましい。
(Another embodiment of the invention)
In the above embodiment, the gate insulating film 3 includes a single layer of a high dielectric constant insulating film having a relative dielectric constant of 5 or more, a silicon oxide film / a high dielectric constant insulating film stack having a relative dielectric constant of 5 or more, a silicon oxynitride film / a dielectric constant. A high dielectric constant insulating film stack having a rate of 5 or more can be substituted. The film thickness of the gate insulating film 3 is desirably 0.5 nm or more and 10 nm or less.

ゲート電極4は、Ni、Co含有電極、W、Ta、Ru、Mo、Tiからなる金属を1つ以上含む金属電極を代用することが可能である。また、後で除去する仮のゲート電極を含む。ゲート電極膜厚は、20nm以上、200nm以下の範囲が望ましい。   As the gate electrode 4, a metal electrode containing one or more metals made of Ni, Co-containing electrodes, W, Ta, Ru, Mo, and Ti can be substituted. In addition, a temporary gate electrode to be removed later is included. The gate electrode film thickness is desirably in the range of 20 nm to 200 nm.

酸化シリコン膜6の形成にはHDP膜や、LPCVD膜等を用いても良い。窒化処理によりウエットエッチング耐性を強化するため、熱酸化膜より劣るものの基板の保護効果は得られる。   For the formation of the silicon oxide film 6, an HDP film, an LPCVD film, or the like may be used. Since the wet etching resistance is enhanced by nitriding, the protective effect of the substrate is obtained although it is inferior to the thermal oxide film.

窒化シリコン膜5の形成には窒素プラズマ雰囲気処理の代わりにCVD(Chemical Vaper Deposition)法やスパッタ法、ALD(Atomic Layer Deposition)法を用いても良い。   The silicon nitride film 5 may be formed by CVD (Chemical Vapor Deposition), sputtering, or ALD (Atomic Layer Deposition) instead of nitrogen plasma atmosphere treatment.

サイドウォールスペーサ9の形成には20nmの酸化シリコン膜の代わりに、窒化シリコン膜を使用することも可能である。また、膜構造は、前記酸化シリコン膜単層、前記窒化シリコン膜単層、酸化シリコン膜/窒化シリコン膜積層、窒化シリコン膜積層/酸化シリコン膜、酸化シリコン膜/窒化シリコン膜/酸化シリコン膜の積層構造が代用可能である。膜厚は膜厚範囲は、単層のとき5nm以上80nm以下が望ましい。積層のとき全体の膜厚範囲は、前記の5nm以上、80nm以下が望ましい。   A silicon nitride film can be used for forming the sidewall spacer 9 instead of the 20 nm silicon oxide film. Further, the film structure includes the silicon oxide film single layer, the silicon nitride film single layer, the silicon oxide film / silicon nitride film stack, the silicon nitride film stack / silicon oxide film, and the silicon oxide film / silicon nitride film / silicon oxide film. A laminated structure can be substituted. The film thickness is preferably 5 nm or more and 80 nm or less in the case of a single layer. The total film thickness range is preferably 5 nm to 80 nm.

また、サイドウォールスペーサ9をソース・ドレイン注入後に除去し、再度サイドウォールスペーサを付け直しても良い。   Alternatively, the sidewall spacer 9 may be removed after the source / drain implantation, and the sidewall spacer may be attached again.

また、サイドウォールスペーサ9形成後に、再度PMOS領域にレジストマスクを形成し、NMOS領域にn型の不純物によるソース・ドレイン注入を行い、既に形成されているソース・ドレイン領域よりも深いn型ソース・ドレイン領域を形成してもよい。同様に、NMOS領域にレジストマスクを形成し、PMOS領域にp型の不純物によるソース・ドレイン注入を行い、既に形成されているソース・ドレイン領域よりも深いp型ソース・ドレイン領域を同様に形成してもよい。   Further, after the sidewall spacer 9 is formed, a resist mask is formed again in the PMOS region, and source / drain implantation with n-type impurities is performed in the NMOS region, so that the n-type source / drain region deeper than the already formed source / drain regions is formed. A drain region may be formed. Similarly, a resist mask is formed in the NMOS region, source / drain implantation with p-type impurities is performed in the PMOS region, and p-type source / drain regions deeper than the already formed source / drain regions are similarly formed. May be.

p型ソース・ドレイン領域8の形成において、ボロンと共に他のp型不純物を注入しても良い。また、複数のボロンからなるクラスタイオンやカーボランを注入しても良い。   In forming the p-type source / drain region 8, another p-type impurity may be implanted together with boron. Further, cluster ions or carboranes composed of a plurality of boron may be implanted.

図7は、本発明の第2の実施の形態の半導体装置及び半導体装置の製造方法である。   FIG. 7 shows a semiconductor device and a method for manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.

まず、図7(a)に示すように、半導体基板1上に素子分離酸化膜2を形成した後に、NWell及びPWellを形成する。その後、ゲート絶縁膜3として1.2nmの酸窒化シリコン膜を形成した後に、ポリシリコンを100nm成膜し、そして、フォトリソグラフィー技術によるパターンニングを行い、ゲート電極4を形成する。ゲート絶縁膜3は、比誘電率5以上の高誘電率絶縁膜単層、酸化シリコン膜/比誘電率5以上の高誘電率絶縁膜積層、酸窒化シリコン膜/比誘電率5以上の高誘電率絶縁膜積層と代用可能である。ゲート絶縁膜3の膜厚は、0.5nm以上、10nm以下である。ゲート電極4は、Ni含有電極、W、Ta、Ru、Mo、Tiからなる金属を1つ以上含む金属電極を代用することが可能である。ゲート電極膜厚は、20nm以上、200nm以下の範囲である。   First, as shown in FIG. 7A, after forming the element isolation oxide film 2 on the semiconductor substrate 1, Nwell and Pwell are formed. Thereafter, after a 1.2 nm silicon oxynitride film is formed as the gate insulating film 3, a polysilicon film is formed to 100 nm, and patterning is performed by a photolithography technique to form the gate electrode 4. The gate insulating film 3 is a single layer of a high dielectric constant insulating film having a relative dielectric constant of 5 or higher, a silicon oxide film / a high dielectric constant insulating film stack having a relative dielectric constant of 5 or higher, or a silicon oxynitride film / a high dielectric constant having a relative dielectric constant of 5 or higher. It is possible to substitute a rate insulating film stack. The film thickness of the gate insulating film 3 is not less than 0.5 nm and not more than 10 nm. As the gate electrode 4, a Ni-containing electrode, or a metal electrode containing one or more metals made of W, Ta, Ru, Mo, Ti can be substituted. The thickness of the gate electrode ranges from 20 nm to 200 nm.

次に図7(b)に示すように、PWell部分をレジストマスク13で覆い、NWell部分にフッ素を注入する。その後、レジストマスク14を除去し、図7(c)に示すように保護絶縁膜としてシリコン熱酸化膜6を成膜する。このとき、さきほど注入したフッ素の効果によって、PMOS領域の酸化シリコン膜15はNMOS領域よりも厚くなる。なお、フッ素注入のタイミングは保護絶縁膜形成以前であれば、何時でも良い。保護絶縁膜の膜厚は、0.5nm以上3nm以下の範囲である。   Next, as shown in FIG. 7B, the PWell portion is covered with a resist mask 13, and fluorine is implanted into the NWell portion. Thereafter, the resist mask 14 is removed, and a silicon thermal oxide film 6 is formed as a protective insulating film as shown in FIG. At this time, due to the effect of fluorine implanted earlier, the silicon oxide film 15 in the PMOS region becomes thicker than the NMOS region. Note that the timing of fluorine implantation may be any time before the protective insulating film is formed. The thickness of the protective insulating film is in the range of 0.5 nm to 3 nm.

ここで、保護絶縁膜6,14のWETエッチング耐性をさらに向上させるために、表面の酸化シリコン膜改質処理を行う。図7(d)に示すように、保護絶縁膜であるシリコン熱酸化膜6の表面を窒素プラズマ雰囲気で処理を行い、窒化シリコン膜5を形成する。窒素プラズマ雰囲気処理の代わりにCVD(Chemical Vaper Deposition)法やスパッタ法ぴ、ALD(Atomic Layer Deposition)法にて窒化シリコン膜を形成しても良い。この結果、保護絶縁膜はシリコン基板側の窒素濃度が低く、表面側の窒素濃度が高くなる。そして、窒化シリコン膜形成前の酸化シリコン膜の厚みはPMOS領域で大きいため、PMOS領域でよりシリコン基板側の窒素濃度が低くなる。   Here, in order to further improve the WET etching resistance of the protective insulating films 6 and 14, the surface silicon oxide film modification treatment is performed. As shown in FIG. 7D, the surface of the silicon thermal oxide film 6 that is a protective insulating film is treated in a nitrogen plasma atmosphere to form a silicon nitride film 5. Instead of the nitrogen plasma atmosphere treatment, a silicon nitride film may be formed by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, a sputtering method, or an ALD (Atomic Layer Deposition) method. As a result, the protective insulating film has a low nitrogen concentration on the silicon substrate side and a high nitrogen concentration on the surface side. Since the thickness of the silicon oxide film before forming the silicon nitride film is large in the PMOS region, the nitrogen concentration on the silicon substrate side is lower in the PMOS region.

その後は、第1の実施形態図4(e)以降の工程を実施する。   After that, the process after 1st Embodiment FIG.4 (e) is implemented.

このようにPMOS領域の保護絶縁膜が窒素を含む場合においても、窒素含有領域をシリコン基板から遠ざけることにより、nMOS領域のエッチング耐性を高めつつ、pMOS領域でのボロンの不活性化を抑えることができる。   As described above, even when the protective insulating film in the PMOS region contains nitrogen, the inactivation of boron in the pMOS region can be suppressed while increasing the etching resistance of the nMOS region by keeping the nitrogen-containing region away from the silicon substrate. it can.

図8は、本発明の第3の実施の形態の半導体装置及び半導体装置の製造方法である。   FIG. 8 shows a semiconductor device and a method for manufacturing the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention.

まず、図8(a)に示すように、半導体基板1上に素子分離酸化膜2を形成した後に、NWell及びPWellを形成する。その後、ゲート絶縁膜3として1.2nmの酸窒化シリコン膜を形成した後に、ポリシリコンを100nm成膜し、そして、フォトリソグラフィー技術によるパターンニングを行い、ゲート電極4を形成する。ゲート絶縁膜3は、比誘電率5以上の高誘電率絶縁膜単層、酸化シリコン膜/比誘電率5以上の高誘電率絶縁膜積層、酸窒化シリコン膜/比誘電率5以上の高誘電率絶縁膜積層と代用可能である。ゲート絶縁膜3の膜厚は、0.5nm以上、10nm以下である。ゲート電極4は、Ni含有電極、W、Ta、Ru、Mo、Tiからなる金属を1つ以上含む金属電極を代用することが可能である。ゲート電極膜厚は、20nm以上、200nm以下の範囲である。   First, as shown in FIG. 8A, after forming the element isolation oxide film 2 on the semiconductor substrate 1, NWell and PWell are formed. Thereafter, after a 1.2 nm silicon oxynitride film is formed as the gate insulating film 3, a polysilicon film is formed to 100 nm, and patterning is performed by a photolithography technique to form the gate electrode 4. The gate insulating film 3 is a single layer of a high dielectric constant insulating film having a relative dielectric constant of 5 or higher, a silicon oxide film / a high dielectric constant insulating film stack having a relative dielectric constant of 5 or higher, or a silicon oxynitride film / a high dielectric constant having a relative dielectric constant of 5 or higher. It is possible to substitute a rate insulating film stack. The film thickness of the gate insulating film 3 is not less than 0.5 nm and not more than 10 nm. As the gate electrode 4, a Ni-containing electrode, or a metal electrode containing one or more metals made of W, Ta, Ru, Mo, Ti can be substituted. The thickness of the gate electrode ranges from 20 nm to 200 nm.

次に図8(b)に示すように、NWell部分をレジストマスク14で多い、PWell部分に窒素を注入する。その後、レジストマスク13を除去し、図8(c)に示すように保護絶縁膜としてシリコン熱酸化膜6を成膜する。このとき、さきほど注入した窒素の効果によって、NMOS領域の酸化膜は酸窒化シリコン膜15となる。なお、窒素注入のタイミングは保護絶縁膜形成以前であれば、どこでも良い。これにより、PMOS側で酸化シリコン膜、NMOS側で酸窒化シリコン膜の酸化保護膜が形成できる。保護絶縁膜の膜厚は、0.5nm以上3nm以下の範囲である。   Next, as shown in FIG. 8B, nitrogen is implanted into the PWell portion where the NWell portion is more than the resist mask 14. Thereafter, the resist mask 13 is removed, and a silicon thermal oxide film 6 is formed as a protective insulating film as shown in FIG. At this time, the oxide film in the NMOS region becomes the silicon oxynitride film 15 due to the effect of the nitrogen implanted earlier. Note that the timing of nitrogen implantation may be anywhere as long as it is before the formation of the protective insulating film. Thereby, a silicon oxide film on the PMOS side and a silicon oxynitride film on the NMOS side can be formed. The thickness of the protective insulating film is in the range of 0.5 nm to 3 nm.

また、保護絶縁膜6,15のWETエッチング耐性をさらに向上させるために、表面の酸化膜改質処理を行っても良い。たとえば、図8(d)に示すように、保護絶縁膜であるシリコン熱酸化膜の表面を窒素プラズマ雰囲気で処理を行い、酸窒化シリコン膜5を形成する。窒素プラズマ雰囲気処理の代わりにCVD(Chemical Vaper Deposition)法やスパッタ法や、ALD(Atomic Layer Deposition)法にて窒化シリコン膜を形成しても良い。この結果、PMOS領域の保護絶縁膜はシリコン基板側の窒素濃度が低く、表面側の窒素濃度が高くなる。   In order to further improve the wet etching resistance of the protective insulating films 6 and 15, surface oxide film modification treatment may be performed. For example, as shown in FIG. 8D, the surface of the silicon thermal oxide film as the protective insulating film is treated in a nitrogen plasma atmosphere to form the silicon oxynitride film 5. Instead of the nitrogen plasma atmosphere treatment, a silicon nitride film may be formed by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, a sputtering method, or an ALD (Atomic Layer Deposition) method. As a result, the protective insulating film in the PMOS region has a low nitrogen concentration on the silicon substrate side and a high nitrogen concentration on the surface side.

その後は、第1の実施形態図4(e)以降の工程を実施する。   After that, the process after 1st Embodiment FIG.4 (e) is implemented.

このようにPMOS領域の保護絶縁膜が窒素を含む場合においても、窒素含有領域をシリコン基板から遠ざけることにより、nMOS領域のエッチング耐性を高めつつ、pMOS領域でのボロンの不活性化を抑えることができる。   As described above, even when the protective insulating film in the PMOS region contains nitrogen, the inactivation of boron in the pMOS region can be suppressed while increasing the etching resistance of the nMOS region by keeping the nitrogen-containing region away from the silicon substrate. it can.

窒化シリコン膜をシリコン基板に接触させた場合のPMOSのポテンシャル分布PMOS potential distribution when silicon nitride film is in contact with silicon substrate 本発明の半導体装置の第1の実施の形態を示す断面図Sectional drawing which shows 1st Embodiment of the semiconductor device of this invention 本発明の半導体装置の第2の実施の形態を示す断面図Sectional drawing which shows 2nd Embodiment of the semiconductor device of this invention 本発明の第1の実施の形態の半導体装置の製法を示す工程図Process drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device of the 1st Embodiment of this invention 接合深さと寄生抵抗の関係を示す図Diagram showing the relationship between junction depth and parasitic resistance 各方法で形成した酸化シリコン膜の各種薬液へのエッチングレートを示す図The figure which shows the etching rate to various chemicals of the silicon oxide film formed by each method 本発明の第2の実施の形態の半導体装置の製法を示す工程図Process drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device of the 2nd Embodiment of this invention 本発明の第3の実施の形態の半導体装置の製法を示す工程図Process drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device of the 3rd Embodiment of this invention 従来方法の実施形態にかかる半導体装置の各製造工程を示す断面図Sectional drawing which shows each manufacturing process of the semiconductor device concerning embodiment of the conventional method

符号の説明Explanation of symbols

1 基板
2 素子分離酸化膜
3 ゲート絶縁膜
4 ゲート電極
5 保護絶縁膜(窒化シリコン膜)
6 保護絶縁膜(酸化シリコン膜)
7 n型ソース・ドレイン領域
8 p型ソース・ドレイン領域
9 サイドウォールスペーサ
10 レジスト
11 レジスト
12 レジスト
13 レジスト
14 フッ素の効果により成長が早くなり厚くなった酸化シリコン膜
15 酸窒化シリコン膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Oxide isolation film 3 Gate insulating film 4 Gate electrode 5 Protective insulating film (silicon nitride film)
6 Protective insulating film (silicon oxide film)
7 n-type source / drain region 8 p-type source / drain region 9 side wall spacer 10 resist 11 resist 12 resist 13 resist 14 silicon oxide film 15 which has grown faster and thickered by the effect of fluorine 15 silicon oxynitride film

Claims (6)

半導体基板と、
前記基板上に形成された第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のゲート電極の両側の前記半導体基板内に形成されたN型のソース・ドレイン領域と、
前記N型のソース・ドレイン領域の表面を少なくとも第1のゲート電極周辺を覆う第1の保護絶縁膜と、
を有するNMISFETと、
前記基板上に形成された第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のゲート電極の両側の前記半導体基板内に形成されたP型のソース・ドレイン領域と、
前記P型のソース・ドレイン領域の表面を少なくとも第2のゲート電極周辺を覆う第2の保護絶縁膜と、
を有するPMISFETと、を含み、
前記第1の保護絶縁膜が一層以上からなり、
少なくとも一層は窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜である絶縁膜であり、
前記第2の保護絶縁膜のうち半導体基板に接している部分が酸化シリコン膜であり、
前記第1の保護絶縁膜下の前記シリコン基板から窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜までの距離よりも前記第2の保護絶縁膜下の前記シリコン基板から窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜までの距離が長いことを特徴とする半導体装置。
A semiconductor substrate;
A first gate insulating film formed on the substrate;
A first gate electrode formed on the first gate insulating film;
N-type source / drain regions formed in the semiconductor substrate on both sides of the first gate electrode;
A first protective insulating film covering at least the periphery of the first gate electrode on the surface of the N-type source / drain region;
NMISFET having
A second gate insulating film formed on the substrate;
A second gate electrode formed on the second gate insulating film;
P-type source / drain regions formed in the semiconductor substrate on both sides of the second gate electrode;
A second protective insulating film covering at least the periphery of the second gate electrode on the surface of the P-type source / drain region;
A PMISFET having
The first protective insulating film comprises one or more layers;
At least one layer is an insulating film which is a silicon nitride film or a silicon oxynitride film,
A portion of the second protective insulating film that is in contact with the semiconductor substrate is a silicon oxide film,
The distance from the silicon substrate under the second protective insulating film to the silicon nitride film or the silicon oxynitride film rather than the distance from the silicon substrate under the first protective insulating film to the silicon nitride film or silicon oxynitride film A semiconductor device characterized by having a long length.
前記N型のソース・ドレイン領域が、
前記ゲート電極の側壁より外側に形成されたN型の深いソース・ドレイン領域と、
前記深いソース・ドレイン領域より浅く前記深いソース・ドレイン領域から前記ゲート電極の下部のチャネル領域に向かって延びたN型のソース・ドレイン拡張領域からなり、
前記第1の保護絶縁膜が少なくともN型のソース・ドレイン拡張領域の表面を覆うNMISFETと、
前記P型のソース・ドレイン領域が、
前記ゲート電極の側壁より外側に形成されたP型の深いソース・ドレイン領域と、
前記深いソース・ドレイン領域より浅く前記深いソース・ドレイン領域から前記ゲート電極の下部のチャネル領域に向かって延びたP型のソース・ドレイン拡張領域からなり、
前記第2の保護絶縁膜が少なくともP型のソース・ドレイン拡張領域の表面を覆うPMISFETと、
を含むことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
The N-type source / drain regions are
N-type deep source / drain regions formed outside the side wall of the gate electrode;
An N-type source / drain extension region extending from the deep source / drain region to the channel region below the gate electrode and shallower than the deep source / drain region;
An NMISFET in which the first protective insulating film covers at least the surface of the N-type source / drain extension region;
The P-type source / drain regions are
A P-type deep source / drain region formed outside the sidewall of the gate electrode;
A P-type source / drain extension region extending from the deep source / drain region to the channel region below the gate electrode, which is shallower than the deep source / drain region;
A PMISFET in which the second protective insulating film covers at least the surface of the P-type source / drain extension region;
The semiconductor device according to claim 1, comprising:
前記第1の保護絶縁膜および、前記第2の保護絶縁膜の厚みが0.5nm以上3nm以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置。   3. The semiconductor device according to claim 1, wherein thicknesses of the first protective insulating film and the second protective insulating film are 0.5 nm or more and 3 nm or less. 第1および第2のゲート絶縁膜およびゲート電極が形成された半導体基板上に、
半導体基板に接している部分が酸化シリコン膜である第1の保護絶縁膜を堆積する工程と、
第1の保護絶縁膜堆積より後に、p型のソース・ドレイン領域を含む領域をレジスト等のマスクで覆い、n型のソース・ドレイン領域を含む領域の前記第1の保護絶縁膜を除去する工程と、
前記第1の保護絶縁膜を除去する工程より後に、一層以上からなり、少なくとも一層は窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜である第2の保護絶縁膜を堆積する工程と、
p型のゲート電極・ソース・ドレイン領域を含む領域をレジスト等のマスクで覆い、n型の不純物のドーピングを行い、前記半導体基板内にn型のソース・ドレイン領域を形成する工程と、
前記第2の保護絶縁膜堆積の後に、n型のゲート電極・ソース・ドレイン領域を含む領域をレジスト等のマスクで覆い、ボロンもしくは複数のボロンからなる分子を含むp型の不純物のドーピングを行い、前記半導体基板内にp型のソース・ドレイン領域を形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
On the semiconductor substrate on which the first and second gate insulating films and the gate electrode are formed,
Depositing a first protective insulating film whose portion in contact with the semiconductor substrate is a silicon oxide film;
After depositing the first protective insulating film, a step including covering a region including the p-type source / drain region with a mask such as a resist and removing the first protective insulating film in the region including the n-type source / drain region. When,
After the step of removing the first protective insulating film, a step of depositing a second protective insulating film consisting of one or more layers, at least one layer being a silicon nitride film or a silicon oxynitride film;
covering a region including a p-type gate electrode / source / drain region with a mask such as a resist, doping with an n-type impurity, and forming an n-type source / drain region in the semiconductor substrate;
After the second protective insulating film is deposited, the region including the n-type gate electrode / source / drain region is covered with a mask such as a resist, and doping with p-type impurities including molecules of boron or a plurality of boron is performed. Forming a p-type source / drain region in the semiconductor substrate;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
第1および第2のゲート絶縁膜およびゲート電極が形成され、レジスト等のマスクでn型のゲート電極・ソース・ドレイン領域を含む領域が覆われた半導体基板上に、
フッ素を含む不純物を注入し、レジストを剥離する工程と、
その後、酸化シリコン膜を形成する工程と、
続いて窒化シリコン膜の堆積もしくは窒素雰囲気処理を行う工程と、
その後、p型のゲート電極・ソース・ドレイン領域を含む領域をレジスト等のマスクで覆い、n型の不純物のドーピングを行い、前記半導体基板内にn型のソース・ドレイン領域を形成する工程と、
n型のゲート電極・ソース・ドレイン領域を含む領域をレジスト等のマスクで覆い、ボロンもしくは複数のボロンからなる分子を含むp型の不純物のドーピングを行い、前記半導体基板内にp型のソース・ドレイン領域を形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
On the semiconductor substrate in which the first and second gate insulating films and the gate electrode are formed, and the region including the n-type gate electrode / source / drain region is covered with a mask such as a resist,
Implanting impurities containing fluorine and stripping the resist;
Thereafter, a step of forming a silicon oxide film,
Subsequently, a step of depositing a silicon nitride film or performing a nitrogen atmosphere treatment,
A step of covering a region including the p-type gate electrode / source / drain region with a mask such as a resist, doping with an n-type impurity, and forming an n-type source / drain region in the semiconductor substrate;
The region including the n-type gate electrode / source / drain region is covered with a mask such as a resist, and doped with p-type impurities including a molecule composed of boron or a plurality of boron. Forming a drain region;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
第1および第2のゲート絶縁膜およびゲート電極が形成され、レジスト等のマスクでp型のゲート電極・ソース・ドレイン領域を含む領域が覆われた半導体基板上に、
窒素を含む不純物を注入し、レジストを剥離する工程と、
その後、酸化シリコン膜を形成する工程と、
その後、p型のゲート電極・ソース・ドレイン領域を含む領域をレジスト等のマスクで覆い、n型の不純物のドーピングを行い、前記半導体基板内にn型のソース・ドレイン領域を形成する工程と、
n型のゲート電極・ソース・ドレイン領域を含む領域をレジスト等のマスクで覆い、ボロンもしくは複数のボロンからなる分子を含むp型の不純物のドーピングを行い、前記半導体基板内にp型のソース・ドレイン領域を形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
On the semiconductor substrate in which the first and second gate insulating films and the gate electrode are formed, and the region including the p-type gate electrode / source / drain region is covered with a mask such as a resist,
Implanting impurities containing nitrogen and stripping the resist;
Thereafter, a step of forming a silicon oxide film,
A step of covering a region including the p-type gate electrode / source / drain region with a mask such as a resist, doping with an n-type impurity, and forming an n-type source / drain region in the semiconductor substrate;
The region including the n-type gate electrode / source / drain region is covered with a mask such as a resist, and doped with p-type impurities including a molecule composed of boron or a plurality of boron. Forming a drain region;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
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