JP2010147032A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に、基板表面付近のチャネルの不純物濃度を減少させることで高いオン電流が得られる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, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor device in which a high on-current can be obtained by reducing the impurity concentration of a channel near the surface of a substrate.
近年、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)トランジスタの微細化を進めていく上で、ストッパー窒化膜などによる歪みを用いたオン電流向上技術が研究されている。しかしながら、歪みによるオン電流向上技術は、トランジスタの素の特性が良いことが前提であり、トランジスタの真性性能が良くなければ、歪みによるオン電流向上技術も十分生かされない。このような理由で、トランジスタの真性性能としてのオン電流(歪みをかける前のオン電流)を高めることは、今、なお重要である。 2. Description of the Related Art In recent years, a technique for improving an on-current using strain due to a stopper nitride film or the like has been studied as the miniaturization of a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) transistor proceeds. However, the on-current improvement technology by distortion is premised on the good characteristics of the transistor. If the intrinsic performance of the transistor is not good, the on-current improvement technology by distortion cannot be fully utilized. For these reasons, it is still important to increase the on-current (on-current before applying distortion) as the intrinsic performance of the transistor.
そのような技術の一つとして、レトログレード・チャネルに見られるような、チャネルの最上面付近の不純物濃度をさげて、イオン化不純物散乱を抑制し、オン電流を向上させようとする試みがある。このような試みとしては、例えば、特許文献1に示されるように、イオン注入によってチャネルの深さ方向のドーピング・プロファイルを制御する例、特許文献2に示されるように、シリコンのエピタキシャル成長によって、低不純物濃度の(真性の)チャネルを作ろうとする例がある。
One such technique is to reduce the ion concentration near the top surface of the channel, as seen in retrograde channels, to suppress ionized impurity scattering and improve on-current. As such an attempt, for example, as shown in
一方、チャネルに不純物を導入するタイミングについては、特許文献1や2のように、ゲート絶縁膜形成前にイオン注入を行うのが一般的であるが、ゲート電極形成後にチャネルに不純物をイオン注入する例もある。例えば、特許文献3から6の例である。これらは、ゲート電極形成後にチャネル不純物を斜めイオン注入している。
On the other hand, as to the timing of introducing the impurity into the channel, as in
特許文献3では、ゲート中央部下のチャネル不純物濃度を濃くするために、p型のMOSトランジスタにおいて、30度ないし45度でエネルギー100keVのAsを、ゲート電極を貫通させてイオン注入している。特許文献4では、ゲート下にチャネル不純物を拡散させる長時間の熱処理にかえて、n型のMOSトランジスタにおいて、45度でエネルギー150〜200keVのBをイオン注入している。特許文献5では、微細ゲートトランジスタでの短チャネル効果による閾値電圧低下を防ぐ目的で、逆短チャネル効果を引き起こすように、n型のMOSトランジスタにおいて、50度でエネルギー50keVのBをイオン注入する例が記述されている。特許文献6では、p型のMOSトランジスタにおいて、角度40度でエネルギー300keVのPをイオン注入している。
特許文献1や2に開示された半導体装置の製造方法では、チャネルの最上面の不純物濃度を薄くした、深さ方向のドーピング・プロファイルを形成した後に、ゲート絶縁膜を形成する工程を行っている。このため、ゲート絶縁膜形成工程でチャネル不純物が大きな熱負荷(サーマル・バジェット)を受け、基板上方に拡散し再分布してしまう。結果として、特許文献1や2の方法では、意図した不純物分布を得ることができなかった。もしくは、その効果(表面の不純物濃度をさげることによるオン電流の向上)が十分得られなかった。
In the method of manufacturing a semiconductor device disclosed in
特許文献3から6には、チャネルの最上面の不純物濃度を薄くした、深さ方向のドーピング・プロファイルを形成することとは別の目的で、チャネル不純物のイオン注入をゲート電極形成後に行う方法が開示されている。このような方法を用いると、ゲート絶縁膜形成工程の熱負荷を避けることができる。しかし、特許文献3から6の方法では、チャネルの最上面の不純物濃度を薄くした、深さ方向のドーピング・プロファイルを形成することは難しい。なぜなら、イオン注入の角度が大きいために、チャネル注入直後の不純物分布において、既に相当量の不純物が基板表面付近に分布しているからである。その結果、オン電流を向上させることはできない。
In
本発明の目的は、ゲート絶縁膜形成工程の大きな熱負荷を避けて、チャネルの最上面の不純物濃度を薄くした、深さ方向のドーピング・プロファイルを実現し、オン電流が向上する半導体装置の製造方法を提供することである。 An object of the present invention is to manufacture a semiconductor device that achieves a doping profile in the depth direction by reducing the impurity concentration on the uppermost surface of the channel while avoiding a large thermal load in the gate insulating film forming process, and improving the on-current Is to provide a method.
[発明の特徴]
本発明の半導体装置の製造方法は、チャネル不純物がRTA(Rapid Thermal Anneal)で活性化される際に拡散する距離の2倍以下のゲート長を有するMOSトランジスタの製造方法であること、ゲート電極形成後にゲート電極をマスクにして角度10度以下でチャネル不純物のイオン注入を行うこと、その後、このイオン注入で導入された不純物の活性化を、基板表面から所定の深さのチャネル不純物濃度がゲート長方向に一定になるように、RTAを用いたアニール(例えば、スパイクアニール、目的の温度に昇温した後、その温度で0秒維持し、降温させるアニール)で行うこと、さらに、その後のエクステンション/ハロー注入、深いS/D(ソース/ドレイン)注入の後の活性化を、拡散レスアニール(例えば、レーザーアニールやフラッシュランプアニール)、もしくは拡散が非常に小さいアニール(例えば、低温アニール)で行うことを特徴とする。
[Features of the invention]
The method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a method for manufacturing a MOS transistor having a gate length that is not more than twice the distance of diffusion when channel impurities are activated by RTA (Rapid Thermal Annealing). Thereafter, ion implantation of a channel impurity is performed at an angle of 10 degrees or less using the gate electrode as a mask, and then the activation of the impurity introduced by this ion implantation is performed with the channel impurity concentration at a predetermined depth from the substrate surface being the gate length. In order to be constant in the direction, for example, annealing using RTA (for example, spike annealing, annealing for which the temperature is raised to a target temperature, then maintained at that temperature for 0 second, and lowered), and further extension / Activation after halo implantation, deep S / D (source / drain) implantation, diffusionless annealing (eg, Laser annealing or flash lamp annealing), or diffusion is very small anneal (e.g., and performing at a low temperature annealing).
[作用]
本発明の半導体装置の製造方法では、ゲート電極をマスクにして角度10度以下でチャネル不純物のイオン注入を行うので、特許文献3から6の角度の大きいチャネル不純物のイオン注入のように、注入直後の不純物分布において、相当量の不純物がゲート電極下の基板表面付近に位置することはない。ただし、ゲート電極下の深いところにもチャネル不純物が導入されていない状態なので、これを防ぐために、熱負荷の小さいRTA(スパイクアニール)で拡散させる。本発明で対象としている半導体装置は、このときの活性化アニールでチャネルの不純物が拡散する距離の2倍以下のゲート長を有するMOSトランジスタなので、RTAを行うと、イオン注入直後にはチャネル不純物が存在しなかった、ゲート電極下の深いところにチャネル不純物が導入される。また、このチャネル不純物の濃度が高くなりすぎると、しきい値電圧の上昇がおこり、オン電流が得られないので、基板表面から所定の深さのチャネル不純物濃度がゲート長方向に一定になることを目安とする。このようなプロセスを行うことで、ゲート絶縁膜作製工程の後で、チャネルの最上面の不純物濃度を薄くした、深さ方向のドーピング・プロファイルを実現できる。さらに、このプロファイルを作製した後、ゲート絶縁膜作製工程を経ず、またエクステンション/ハロー注入、深いS/D(ソース/ドレイン)注入の後の活性化でも、拡散をほとんど生じさせないので、チャネルのプロファイルは維持されたまま、MOSトランジスタが作製できる。
[Action]
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, channel impurity ions are implanted at an angle of 10 degrees or less using a gate electrode as a mask. In this impurity distribution, a considerable amount of impurities is never located near the substrate surface under the gate electrode. However, since channel impurities are not introduced deeply under the gate electrode, in order to prevent this, diffusion is performed by RTA (spike annealing) with a small thermal load. Since the semiconductor device which is the subject of the present invention is a MOS transistor having a gate length that is not more than twice the distance at which the channel impurity is diffused by the activation annealing at this time, when RTA is performed, the channel impurity is immediately after ion implantation. A channel impurity is introduced deep in the gate electrode, which did not exist. If the channel impurity concentration is too high, the threshold voltage rises and no on-current can be obtained, so that the channel impurity concentration at a predetermined depth from the substrate surface becomes constant in the gate length direction. As a guide. By performing such a process, a doping profile in the depth direction in which the impurity concentration on the uppermost surface of the channel is reduced can be realized after the gate insulating film manufacturing step. Further, after this profile is produced, the gate insulating film production process is not performed, and even after activation after extension / halo implantation and deep S / D (source / drain) implantation, almost no diffusion is caused. A MOS transistor can be manufactured while maintaining the profile.
本発明によれば、MOSトランジスタの真性性能としてのオン電流(歪みをかける前のオン電流)を向上させることができる。 According to the present invention, it is possible to improve the on-current (on-current before applying distortion) as the intrinsic performance of the MOS transistor.
[発明の第1の実施の形態]
次に、本発明の第1の実施の形態の製造方法について図面を参照して詳細に説明する。
[First Embodiment of the Invention]
Next, the manufacturing method of the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1から図4は、本発明のMISFET(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor)の製造工程の各段階の状態を示す断面図である。各断面図は、MISFETのゲート長方向(ゲート電極に垂直な方向)の断面を示している。各断面図には、2つのMISFETが示されているが、左側がn型のMISFET、右側がp型のMISFETである。本発明の第1の実施形態は、通常S/Dプロセス(深いS/Dの形成をエクステンション/ハロー形成後に行うプロセス)で形成されるMISFETに、本発明に特徴的な製造方法を用いた例である。 FIG. 1 to FIG. 4 are cross-sectional views showing the state of each stage of the manufacturing process of a MISFET (Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor) of the present invention. Each cross-sectional view shows a cross section in the gate length direction (direction perpendicular to the gate electrode) of the MISFET. In each cross-sectional view, two MISFETs are shown. The left side is an n-type MISFET and the right side is a p-type MISFET. The first embodiment of the present invention is an example in which a manufacturing method characteristic of the present invention is used for a MISFET formed by a normal S / D process (a process in which formation of deep S / D is performed after extension / halo formation). It is.
最初に、図1(a)に示すように、Si基板1上に、素子分離構造2を作製する。この際には、MISFETの素子分離を作製する際の一般的な手法であるSTI(Shallow Trench Isolation)法を用いる。ないしはLOCOS(Local Oxidation of Silicon)法を用いてもよい。なお、本発明は、通常、Si(100)面を用いることを想定しているが、基板の面方位には限定されないので、Si(110)面などの異なる面を有するSi基板を用いてもよい。またSOI(Silicon on Insulator)基板やSGOI(Silicon Germanium on Insulator)基板でもかまわない。さらにトランジスタのチャネル方向にも限定されない。素子分離構造を作製した後は、リソグラフィーを行って、n型のFET(Field Effect Transistor)となる領域に、pウェル注入を行う。例えば、pウェル注入として、1価のBイオンをエネルギー150keVで8×1012cm−2注入する。注入後には、レジストを剥離し、再びリソグラフィーを行って、p型のFETとなる領域に、nウェル注入を行う。例えば、1価のPイオンをエネルギー350keVで1.5×1013cm−2注入する。その後、レジストを剥離すると、図1(a)の断面形状となる。
First, as shown in FIG. 1A, an
次に、図1(b)に示すように、シリコン基板1上にゲート絶縁膜5とゲート電極層6を作製する。例えばゲート絶縁膜として、膜厚1.2nmの酸窒化膜を形成する。ゲート絶縁膜5としては、この他に、酸化膜、Ta2O5、Al2O3、HfO2、ZrO2、ZrON、HfON、HfAlON、HfSiONなどのいわゆるHigh−k膜などを使用してもよい。また、これらの積層膜を用いる場合もある。本実施形態では、以後、ゲート絶縁膜5を酸窒化膜であるとして、説明していく。ゲート絶縁膜5の形成後は、ゲート電極材料を堆積させる。例えば、CVD(Chemical Vapor Deposition)法を用いて、ポリシリコン130nmを堆積させる。ゲート電極層6の材料としては、ポリSiの他に、ポリSiGe、TaN、TiN、W、WNなどの金属、NiSi等を用いたフルシリサイドなどを用いることもできる。また、これらの材料の積層構造としてもよい。本実施形態では、以後、ゲート電極材料をポリSiであるとして、説明していく。
Next, as shown in FIG. 1B, a gate insulating film 5 and a gate electrode layer 6 are formed on the
その後、図1(c)、(d)に示されるように、ゲート電極材料にプリドーピングを行う。まず、図1(c)に示すように、リソグラフィーを行い、n型FETのゲート電極となる領域に、プレドーピングを行う。プレドーピングは、例えば、1価のPイオンをエネルギー6keVで4×1015cm−2注入することで行う。その後、レジスト18を剥離し、再びリソグラフィーを行って、図1(d)に示すように、p型FETのゲート電極となる領域に、プレドーピングを行う。このプレドーピングは、例えば、1価のBイオンをエネルギー2keVで4×1015cm−2注入することで行う。注入後、レジスト18を剥離する。 Thereafter, as shown in FIGS. 1C and 1D, the gate electrode material is pre-doped. First, as shown in FIG. 1C, lithography is performed, and pre-doping is performed on a region that becomes a gate electrode of an n-type FET. Pre-doping is performed, for example, by implanting monovalent P ions at an energy of 6 keV at 4 × 10 15 cm −2 . Thereafter, the resist 18 is removed, and lithography is performed again, and as shown in FIG. 1D, pre-doping is performed on a region that becomes a gate electrode of the p-type FET. This pre-doping is performed, for example, by implanting monovalent B ions at an energy of 2 keV and 4 × 10 15 cm −2 . After the implantation, the resist 18 is peeled off.
プレドーピング後は、リソグラフィーを行い、レジストをマスクにHBr/O2系のガスを用いて、ゲート電極層6のエッチングを行う。エッチング後、レジストを剥離する。そうすると、図1(e)に示すように、n型FETのゲート電極7、p型FETのゲート電極8が形成された状態となる。
After pre-doping, lithography is performed, and the gate electrode layer 6 is etched using an HBr / O 2 gas with a resist as a mask. After etching, the resist is peeled off. Then, as shown in FIG. 1E, the n-type
その後、RTAにより、ゲートにプレドーピングした不純物を活性化させる。例えば、1030℃のスパイクアニールによって、活性化させる。このRTAは、ゲート電極とゲート絶縁膜の界面に、ゲート空乏化を防ぐだけの十分な不純物を存在させるためである。後述するように、後のプロセスで、チャネルの不純物を活性化させるためにRTAによるアニールを行うが、このアニールは、ゲート電極下のチャネルの不純物濃度を制御するように条件が設定され、ゲート電極の不純物をゲート絶縁膜界面付近にまで拡散させるのには十分でないことがあるので、この段階でアニールを行う。なお、理想的には、後のプロセスで行う、チャネルの不純物を活性化させるためのRTAとあわせた熱負荷で、ゲート電極とゲート絶縁膜の界面にゲート空乏化を防ぐだけの十分な不純物量となるように、このアニールを設定するのがよい。なお、必要であれば、アニールの前に、ゲートにドーピングされた不純物の抜けを防ぐために、オフセットスペーサーを形成する場合がある(未図示)。 Thereafter, the impurity pre-doped in the gate is activated by RTA. For example, activation is performed by spike annealing at 1030 ° C. This RTA is for causing sufficient impurities to prevent gate depletion at the interface between the gate electrode and the gate insulating film. As will be described later, RTA annealing is performed in a later process in order to activate the channel impurities. Conditions for controlling the channel impurity concentration under the gate electrode are set in this annealing, and the gate electrode Since this impurity may not be sufficient for diffusing the impurity to the vicinity of the gate insulating film interface, annealing is performed at this stage. Ideally, the amount of impurities sufficient to prevent gate depletion at the interface between the gate electrode and the gate insulating film with a thermal load combined with RTA for activating the channel impurities performed in a later process. This annealing is preferably set so that If necessary, an offset spacer may be formed (not shown) in order to prevent escape of impurities doped in the gate before annealing.
次に、チャネル部分に不純物を導入し、本発明に特徴的な手法で、チャネルの最上部付近の不純物濃度を薄くした、深さ方向のチャネル・プロファイルを作製する。
まず、図2(f)に示すように、リソグラフィーを行って、n型のFETとなる領域のみにイオン注入できるようにレジストマスク18を形成する。それから、このレジスト18、n型FETのゲート電極7をマスクにして、n型FETのチャネル不純物を導入するために、イオン注入を行う。例えば、1価のBイオンをエネルギー10keVで8×1012cm−2注入する。その後、レジスト18を剥離する。
Next, an impurity is introduced into the channel portion, and a channel profile in the depth direction is produced by reducing the impurity concentration in the vicinity of the uppermost portion of the channel by a technique characteristic of the present invention.
First, as shown in FIG. 2F, lithography is performed to form a resist mask 18 so that ions can be implanted only into a region to be an n-type FET. Then, ion implantation is performed to introduce channel impurities of the n-type FET using the resist 18 and the
次に、図2(g)に示すように、リソグラフィーを行って、p型のFETとなる領域のみにイオン注入できるようにレジストマスク18を形成する。それから、このレジスト18、p型FETのゲート電極8をマスクにして、n型FETのチャネル不純物を導入するために、イオン注入を行う。例えば、1価のAsイオンをエネルギー70keVで3×1012cm−2注入する。その後、レジスト18を剥離する。
Next, as shown in FIG. 2G, lithography is performed to form a resist mask 18 so that ions can be implanted only into a region that becomes a p-type FET. Then, ion implantation is performed to introduce channel impurities of the n-type FET using the resist 18 and the
そして、図2(h)に示すように、これらの不純物を1000℃のスパイクアニールで活性化させる。また、このスパイクアニール時に、不純物はゲート電極下のチャネル領域に拡散していく。 Then, as shown in FIG. 2 (h), these impurities are activated by spike annealing at 1000 ° C. Also, during this spike annealing, impurities diffuse into the channel region under the gate electrode.
本発明では、図2(f)から(h)に示すように、深さ方向のチャネル・プロファイルの作製をゲート絶縁膜形成後に行う。また、後述するように、このプロファイルを作製した後、このプロファイルがくずれないように、拡散レスのアニール(もしくは拡散の小さなアニール)を用いることを原則とする。そのため、特許文献1や2のように、意図したチャネル・プロファイルがその後のプロセスの大きな熱負荷でくずれてしまうことを回避できる。
In the present invention, as shown in FIGS. 2F to 2H, the channel profile in the depth direction is formed after the gate insulating film is formed. In addition, as will be described later, it is a principle to use diffusion-less annealing (or annealing with small diffusion) so that the profile is not broken after the profile is produced. Therefore, as in
本発明では、n型FETとp型FETのチャネル不純物を導入する際に、特許文献3から6とは異なり、そのイオン注入の角度を10度以下とし、垂直、もしくは垂直に近い角度でイオン注入する。この理由を、図5(a)から(c)に模式的に示す(図5ではn型のFETを例に示す)。イオン注入の角度だけを垂直から斜めに変えていくと、ゲート電極7をマスクにイオン注入しても、ゲート電極7下の領域にチャネル不純物が導入されるようになり、かつ、その深さが浅くなっていく。本発明の目的は、オン電流向上のために、チャネル領域の最上面付近の不純物濃度を薄くすることである。角度の大きいイオン注入を行うと、注入直後の不純物分布において、既にチャネル領域の最上面付近に相当量の不純物が存在してしまい、目的とする深さ方向のドーピング・プロファイルを作製できない。したがって、本発明では、チャネル不純物を導入する際のイオン注入の注入角度を10度以下とする。ただし、角度10度以下のイオン注入を行った直後の不純物分布では、図5(a)に示すように、ゲート電極7下の領域の浅いところにも深いところにも、(pウェル形成のための導入した不純物を除いて)不純物が存在せず、このままの状態では、短チャネル効果が顕著に現れ、微細なMOSトランジスタが動作しない。このため、ゲート電極7下の領域の深いところには、不純物を導入する必要がある。
In the present invention, when channel impurities of n-type FET and p-type FET are introduced, unlike in
このために、図2(h)でスパイクアニールを行い、不純物を活性化させるとともに、拡散させる。その結果、本発明では、図6(a)のようなチャネル不純物の分布を実現する。 For this purpose, spike annealing is performed in FIG. 2H to activate and diffuse the impurities. As a result, in the present invention, the channel impurity distribution as shown in FIG.
図6(a)は、n型のFETを例に、図2(h)後の不純物プロファイルを模式的に示したものである。図6(a)断面図中のA、B、C、Dの各点は、図6(a)の不純物濃度を示す各グラフの位置に対応する。A、Bの各点は、ソース側、もしくはドレイン側の領域において、深さ方向にチャネル不純物濃度が最大になる点を示している。C点は、ゲート電極7の中央直下のチャネル領域でゲート絶縁膜5に接する部分、D点は、ゲート7の中央直下のチャネル領域で深い部分を示している。
FIG. 6A schematically shows the impurity profile after FIG. 2H, taking an n-type FET as an example. Each point of A, B, C, and D in the cross-sectional view of FIG. 6A corresponds to the position of each graph indicating the impurity concentration in FIG. Each point of A and B indicates a point where the channel impurity concentration becomes maximum in the depth direction in the source side or drain side region. A point C indicates a portion in contact with the gate insulating film 5 in the channel region immediately below the center of the
本発明では、図2(h)で適当な熱負荷のアニールを行うことで、図6(a)に示すように、ゲート電極7下の深いところの不純物濃度がゲート長方向(A点からB点の方向)にほぼ一定になるような不純物分布を実現する(発明者らの実験では、例えばpMOSでA点からB点の方向のゲート電極7の中央下で50%、不純物濃度が高まると、しきい値電圧の絶対値が0.05V以上大きくなり、本発明がねらっているオン電流向上の効果が得られないので、 A点からB点の方向の不純物濃度の変化は、少なくとも+−30%以内とし、できるかぎり一定になるような不純物分布に近づけることが好ましい)。このとき、ゲート電極7下の深さ方向(C点からD点の方向)のチャネル・プロファイルは、チャネル領域の最上面付近の不純物濃度が薄くなったプロファイルとなる。このようなプロファイルを作製し、後述のプロセスを行うことで、本発明の目的であるオン電流の向上が実現される。
In the present invention, by performing annealing with an appropriate thermal load in FIG. 2 (h), as shown in FIG. 6 (a), the impurity concentration deep under the
本発明では、図2(h)で行うアニールの拡散距離とゲート長の関係が重要である。 In the present invention, the relationship between the diffusion distance of the annealing performed in FIG.
図2(h)で行うアニールの拡散距離がゲート長の1/2よりもずっと小さい場合、図6(b)のようになる(図6(b)は、ゲート長の方を大きくして、アニールによる拡散距離とゲート長の相関関係を図示している)。この場合、ゲート電極7下の領域に不純物が存在せず、短チャネル効果が顕著になり、しきい値電圧の大幅な低下が生じてしまう。
When the diffusion distance of the annealing performed in FIG. 2 (h) is much smaller than 1/2 of the gate length, it becomes as shown in FIG. 6 (b) (FIG. 6 (b) increases the gate length, (The correlation between the diffusion distance by annealing and the gate length is shown.) In this case, no impurity is present in the region under the
一方、図2(h)で行うアニールの拡散距離がゲート長の1/2よりずっと大きい場合、図6(c)のような不純物分布となる(図6(c)は、ゲート長の方を小さくして、アニールによる拡散距離とゲート長の相関関係を図示している)。この場合、ゲート電極下のチャネル領域の最上面付近の不純物濃度が濃くなりすぎて、しきい値電圧が上昇し、ゲート電極7にかける電圧を所定の電源電圧と同じ電圧としたときのオン電流が低下してしまう。したがって、図6(a)のような状況を実現することが重要である。
On the other hand, when the diffusion distance of annealing performed in FIG. 2 (h) is much longer than ½ of the gate length, the impurity distribution is as shown in FIG. 6 (c) (FIG. The correlation between the diffusion distance by annealing and the gate length is illustrated. In this case, the impurity concentration in the vicinity of the uppermost surface of the channel region under the gate electrode becomes too high, the threshold voltage rises, and the on-current when the voltage applied to the
特開昭60―058673号公報においては、アニールによってゲート電極7下にチャネル不純物を拡散させる方法が記述されている。特開昭60―058673号公報では、図3において、本発明の図6(c)に相当する不純物分布を実現することが記述され、短チャネル効果によるしきい値電圧の低下を抑制できることが述べられている。しかしながら、特開昭60―058673号公報の場合、上記で説明したように、ゲート下のチャネル領域の最上面付近の不純物濃度が高くなり、本発明のようにオン電流を向上させることができない。本発明では、短チャネル効果によるしきい値電圧の低下は、後述のプロセスのエクステンション注入の低エネルギー化、もしくはハロー注入の採用により抑制し、チャネル不純物の分布は、特開昭60―058673号公報の図3(本発明の図6(c))のようなプロファイルではなく、本発明の図6(a)のようなプロファイルとし、これにより、オン電流の増加という、特開昭60―058673号公報では得られない効果を実現する。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-058673 describes a method of diffusing channel impurities under the
上記の説明から推測されるように、同じチップ内に異なるゲート長のMOSトランジスタが存在する場合、そのすべてに本発明の方法を適用することはできない。一般的に、集積回路のチップには、コアのトランジスタとI/Oのトランジスタの2種類のトランジスタが存在しており、それぞれのゲート長はチップ内で同じであり、回路の主要部を構成するコアのトランジスタのゲート長の方が小さい。このような場合、本発明は、このコアのトランジスタに適用される。I/Oのトランジスタについては、そのチャネル不純物の注入は、従来の作成方法と同様に、図1(c)、(d)のウェル注入時に同時に実施される。 As inferred from the above description, when there are MOS transistors having different gate lengths in the same chip, the method of the present invention cannot be applied to all of them. In general, an integrated circuit chip has two types of transistors, a core transistor and an I / O transistor, each having the same gate length in the chip and constituting the main part of the circuit. The gate length of the core transistor is smaller. In such a case, the present invention is applied to this core transistor. For the I / O transistor, the channel impurity implantation is performed simultaneously with the well implantation in FIGS. 1C and 1D, as in the conventional fabrication method.
なお、CMOS集積回路においては、n型FETとp型FETが存在し、これらのチャネルに用いられる不純物は異なる。したがって、図2(h)のスパイクアニールで拡散する距離は、n型FETのチャネルに用いられる不純物とp型FETのチャネルに用いられる不純物で異なる。このため、次に示すような方法で、図2(f)、(g)のイオン注入直後のプロファイルを調整する。例として、n型FETのチャネルに用いられる不純物がBでp型FETのチャネルに用いられる不純物がAsの場合を考える。 In a CMOS integrated circuit, there are an n-type FET and a p-type FET, and impurities used for these channels are different. Therefore, the distance diffused by spike annealing in FIG. 2 (h) differs between the impurity used for the channel of the n-type FET and the impurity used for the channel of the p-type FET. Therefore, the profile immediately after the ion implantation shown in FIGS. 2F and 2G is adjusted by the following method. As an example, consider the case where the impurity used for the channel of the n-type FET is B and the impurity used for the channel of the p-type FET is As.
まず、最初の方法は、図2(f)、(g)のイオン注入の角度を変えることである。BとAsでは、拡散定数はBの方が大きいので、例えば、図2(f)のAsのイオン注入は5度の斜め注入とし、図2(g)のBのイオン注入は垂直注入とする。2番目の方法は、n型FETのチャネルに用いられる不純物とp型FETのチャネルに用いられる不純物でRTA(スパイクアニール)の条件を変えることである。このためには、図2(f)のように、p型FETのチャネルに用いられるチャネル不純物のAsを先に注入し、この後、一度RTA(スパイクアニール)を行う(未図示)。次に、図2(g)のように、n型FETのチャネルに用いられるチャネル不純物のBを注入し、RTA(スパイクアニール)を行う。BのRTA(スパイクアニール)条件にあわせると、Asの拡散距離が不足するので、あらかじめこの不足分に相当する拡散を、p型FETのチャネルに用いられるチャネル不純物のAsを注入した後のRTA(スパイクアニール)で補っておく。3番目の方法は、n型FETとp型FETのオフセットスペーサーの厚みを変えることである。例えば、図2(f)で、p型FETのチャネル不純物をイオン注入しレジスト剥離した後、膜厚4nmのオフセットスペーサーを作製する。こうすることで、p型FETのチャネル不純物(As)のイオン注入の際は、オフセットスペーサー0nmで注入し、n型FETのチャネル不純物(B)のイオン注入の際は、オフセットスペーサー4nmで注入することができる。ただし、オフセットスペーサーは、エクステンション設計の際にも用いられる重要なパラメータである。本発明のチャネル注入の際のオフセットスペーサーの条件と、エクステンション設計の際のオフセットスペーサーの条件とは、必ずしも一致しないため、これらの3つの手法では、1番目と2番目の方法のいずれか、もしくは1番目と2番目の方法の組み合わせが好ましい。 First, the first method is to change the angle of ion implantation in FIGS. 2 (f) and 2 (g). For B and As, the diffusion constant is larger for B. For example, the ion implantation of As in FIG. 2 (f) is an oblique implantation of 5 degrees, and the ion implantation of B in FIG. 2 (g) is a vertical implantation. . The second method is to change the RTA (spike annealing) conditions depending on the impurity used for the channel of the n-type FET and the impurity used for the channel of the p-type FET. For this purpose, as shown in FIG. 2F, channel impurity As used for the channel of the p-type FET is implanted first, and then RTA (spike annealing) is performed once (not shown). Next, as shown in FIG. 2G, channel impurity B used for the channel of the n-type FET is implanted, and RTA (spike annealing) is performed. In accordance with the RTA (spike annealing) condition of B, the diffusion distance of As is insufficient. Therefore, the diffusion corresponding to this shortage is performed in advance by RTA (injection of channel impurity As used for the channel of the p-type FET). Complement with spike annealing). The third method is to change the thickness of the offset spacer of the n-type FET and the p-type FET. For example, in FIG. 2F, after channel implantation of p-type FET channel impurities and resist stripping, an offset spacer having a film thickness of 4 nm is fabricated. By doing so, when the channel impurity (As) ion implantation of the p-type FET is implanted, the offset spacer is implanted at 0 nm, and when the channel impurity (B) ion implantation of the n-type FET is implanted, the offset spacer is implanted at 4 nm. be able to. However, the offset spacer is an important parameter used also in the extension design. Since the conditions of the offset spacer at the time of channel injection of the present invention and the conditions of the offset spacer at the time of extension design do not necessarily match, in these three methods, either the first method or the second method, or A combination of the first and second methods is preferred.
図2(f)から(h)のようにして、チャネル部分に不純物を導入し、本発明に特徴的な手法で、チャネルの最上部付近の不純物濃度を薄くした、深さ方向のチャネル・プロファイルを作製した後は、通常の方法で、MOSトランジスタのプロセスを進める。なお、以下の図3と図4では、図面を見やすくするため、図2(h)で示したチャネルの不純物分布は、省略する。 As shown in FIGS. 2 (f) to 2 (h), an impurity is introduced into the channel portion, and the channel profile in the depth direction is obtained by reducing the impurity concentration near the top of the channel by a technique characteristic of the present invention. After fabrication, the MOS transistor process is advanced by a normal method. In FIG. 3 and FIG. 4 below, the channel impurity distribution shown in FIG.
まず、図3(i)に示すように、リソグラフィーを行って、n型のFETとなる領域のみにイオン注入できるようにレジストマスク18を形成する。それから、このレジスト18、n型FETのゲート電極7をマスクにして、n型FETのS/Dエクステンション電極領域12を形成するために、イオン注入を行う。例えば、1価のAsイオンをエネルギー2keVで5×1014cm−2注入する。その後、レジスト18を剥離する。なお、図3(n)には図示していないが、n型FETのS/Dエクステンション電極領域12を形成するイオン注入の前もしくは後に、ポケット領域を形成するためのイオン注入を行う場合がある。例えば、1価のBF2イオンを2×1013cm−2イオン注入する。
First, as shown in FIG. 3I, lithography is performed to form a resist mask 18 so that ions can be implanted only into a region to be an n-type FET. Then, ion implantation is performed to form the S / D
次に、図3(j)に示すように、リソグラフィーを行って、p型のFETとなる領域のみにイオン注入できるようにレジストマスク18を形成する。それから、このレジスト18、p型FETのゲート電極8をマスクにして、p型FETのS/Dエクステンション電極領域13を形成するために、イオン注入を行う。例えば、1価のBイオンをエネルギー0.5keVで5×1014cm−2注入する。その後、レジスト18を剥離する。なお、図3(o)には図示していないが、p型FETのS/Dエクステンション電極領域13を形成するイオン注入の前もしくは後に、ポケット領域を形成するためのイオン注入を行う場合がある。例えば、1価のAsイオンを2×1013cm−2イオン注入する。
Next, as shown in FIG. 3J, lithography is performed to form a resist mask 18 so that ions can be implanted only into a region that becomes a p-type FET. Then, ion implantation is performed to form the S / D
それから、図3(k)で示すように、レーザーアニールにより、図3(i)、(j)で導入した不純物を活性化させる。例えば、波長10.6μmの炭酸ガスレーザーを用いて、温度1330℃で活性化させる。 Then, as shown in FIG. 3 (k), the impurities introduced in FIGS. 3 (i) and (j) are activated by laser annealing. For example, activation is performed at a temperature of 1330 ° C. using a carbon dioxide laser with a wavelength of 10.6 μm.
その後、図3(l)で示すように、サイドウォール9を作製する。それにはまず、ゲートサイドウォールとなる絶縁膜を堆積させる。例えば、CVD法を用いて酸化膜50nmを堆積させる。その後、サイドウォール絶縁膜として堆積させた材料をエッチバックし、ゲートサイドウォール9を形成する。なお、サイドウォール絶縁膜としては、窒化膜を用いてもよく、酸化膜と窒化膜の積層膜を用いることも可能である。なお、サイドウォール絶縁膜を堆積させる際には、その温度を750℃以下、好ましくは650℃以下、さらに可能ならば550℃以下にする。これは、レーザーアニールによって高活性化された不純物の不活性化を防ぐためである。 Thereafter, as shown in FIG. 3L, the sidewall 9 is produced. For this purpose, first, an insulating film to be a gate sidewall is deposited. For example, an oxide film of 50 nm is deposited using a CVD method. Thereafter, the material deposited as the sidewall insulating film is etched back to form the gate sidewall 9. Note that a nitride film may be used as the sidewall insulating film, or a stacked film of an oxide film and a nitride film may be used. Note that when the sidewall insulating film is deposited, the temperature is set to 750 ° C. or lower, preferably 650 ° C. or lower, and more preferably 550 ° C. or lower. This is to prevent inactivation of impurities highly activated by laser annealing.
その後、図4(m)に示すように、リソグラフィーを行って、n型のFETとなる領域のみにイオン注入できるようにレジストマスク18を形成する。それから、このレジスト18、n型FETのゲート電極7、ゲートサイドウォール9をマスクにして、n型FETの深いS/D電極領域10を形成するために、イオン注入を行う。例えば、1価のAsイオンをエネルギー12keVで3×1015cm−2注入する。その後、レジスト18を剥離する。
Thereafter, as shown in FIG. 4M, lithography is performed to form a resist mask 18 so that ions can be implanted only into a region to be an n-type FET. Then, ion implantation is performed to form a deep S /
次に、図4(n)に示すように、リソグラフィーを行って、p型のFETとなる領域のみにイオン注入できるようにレジストマスク18を形成する。それから、このレジスト18、p型FETのゲート電極8、ゲートサイドウォール9をマスクにして、p型FETの深いS/D電極領域11を形成するために、イオン注入を行う。例えば、1価のBイオンをエネルギー2keVで3×1015cm−2注入する。その後、レジスト18を剥離する。
Next, as shown in FIG. 4N, lithography is performed to form a resist mask 18 so that ions can be implanted only into a region that becomes a p-type FET. Then, ion implantation is performed to form a deep S /
それから、図4(o)で示すように、レーザーアニールにより、図7(m)、(n)で導入した不純物を活性化させる。例えば、波長10.6μmの炭酸ガスレーザーを用いて、温度1330℃で活性化させる。 Then, as shown in FIG. 4 (o), the impurities introduced in FIGS. 7 (m) and (n) are activated by laser annealing. For example, activation is performed at a temperature of 1330 ° C. using a carbon dioxide laser with a wavelength of 10.6 μm.
最後に、図4(p)で示すように、深いS/D電極領域に、シリサイドを形成する。例えば、膜厚20nmのNiシリサイドを形成する。なお、シリサイドは、Niシリサイドに限定されるものでなく、TiシリサイドやCoシリサイド、Pdシリサイド、Ptシリサイド、Erシリサイドであってもかまわない。また、金属合金のシリサイド(例えばNiPtシリサイド)でもよい。その後、ストッパー絶縁膜、層間絶縁膜を堆積させて、リソグラフィーとエッチングを行い、コンタクトホールを形成し、金属を埋め込んでコンタクトを形成する(未図示)。コンタクトに用いる金属としては、W、Al、TiN、Ti、Cuや、これら金属の積層膜を用いる。その後、配線工程を400℃以下の温度で行い、デバイスが完成する。 Finally, as shown in FIG. 4 (p), silicide is formed in the deep S / D electrode region. For example, Ni silicide having a thickness of 20 nm is formed. The silicide is not limited to Ni silicide, but may be Ti silicide, Co silicide, Pd silicide, Pt silicide, or Er silicide. Further, a metal alloy silicide (for example, NiPt silicide) may be used. Thereafter, a stopper insulating film and an interlayer insulating film are deposited, lithography and etching are performed, contact holes are formed, and metal is embedded to form contacts (not shown). As the metal used for the contact, W, Al, TiN, Ti, Cu, or a laminated film of these metals is used. Thereafter, the wiring process is performed at a temperature of 400 ° C. or lower to complete the device.
このようにして形成したMOSトランジスタのオン電流は、チャネル注入をゲート絶縁膜形成前に行い、均一な不純物チャネル濃度を持つMOSトランジスタと比較して、オン電流が5−10%程度増加した。 The on-current of the MOS transistor formed in this way was increased by about 5 to 10% compared to a MOS transistor having a uniform impurity channel concentration when channel injection was performed before the gate insulating film was formed.
なお、本発明の手法は、不純物の種類により限定されない。例えば、上記の説明でn型FETのチャネル領域に導入するする不純物として、Bを例に説明したが、Inでも可能であるし、BとInの両方の不純物を同時に用いることも可能である。またB10H14やB18H22などのクラスターをイオン注入してもよい。 Note that the technique of the present invention is not limited by the type of impurities. For example, in the above description, B has been described as an example of an impurity to be introduced into the channel region of the n-type FET. However, In can be used, and both B and In impurities can be used simultaneously. Further, a cluster such as B 10 H 14 or B 18 H 22 may be ion-implanted.
また、上記では、図3(k)と図4(o)のアニールとして、炭酸ガスレーザーによるレーザーアニールを用いた例を説明したが、アニールの種類はこれに限定されない。例えば、波長810nmの半導体レーザーを用いたレーザーアニールや、波長1064nmのYAGレーザーを用いたレーザーアニール、フラッシュランプアニール、RTAを用いた低温アニール(例えば600℃30秒)などでも可能である。また、これらのアニールの組み合わせ(例えば、低温アニールを実施した後レーザーアニールを行うアニール処理)でもよい。さらに、図3(k)と図4(o)で同じ種類のアニールを用いる必要もない。重要なのは、図3(k)と図4(o)のアニールにおいて、図2で作製したプロファイルを崩さないような、拡散レスのアニール、もしくは拡散のきわめて小さいアニールを用いることである。 In the above description, an example in which laser annealing by a carbon dioxide gas laser is used as the annealing in FIGS. 3K and 4O has been described, but the type of annealing is not limited thereto. For example, laser annealing using a semiconductor laser having a wavelength of 810 nm, laser annealing using a YAG laser having a wavelength of 1064 nm, flash lamp annealing, and low temperature annealing using RTA (for example, 600 ° C. for 30 seconds) are also possible. Further, a combination of these annealings (for example, annealing treatment in which laser annealing is performed after low-temperature annealing is performed) may be used. Further, it is not necessary to use the same type of annealing in FIGS. 3 (k) and 4 (o). What is important is that in the annealing shown in FIGS. 3 (k) and 4 (o), a diffusion-less annealing or an annealing with a very small diffusion is used so as not to destroy the profile produced in FIG.
以上のようなプロセスを経て、CMOSトランジスタを作製することにより、従来の製造方法(ゲート絶縁膜形成前にチャネル注入を行い、均一なチャネル不純物密度を有する場合)に比較して、5%以上のオン電流の向上が得られる。 By producing a CMOS transistor through the above-described process, it is 5% or more compared to the conventional manufacturing method (when channel implantation is performed before forming the gate insulating film and the channel has a uniform channel impurity density). Improved on-current can be obtained.
[発明の第2の実施の形態]
次に、本発明の第2の実施の形態の製造方法について図面を参照して詳細に説明する。
[Second Embodiment of the Invention]
Next, a manufacturing method according to the second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図7から図8は、本発明のMISFETの製造工程の各段階の状態を示す断面図である。各断面図は、MISFETのゲート長方向(ゲート電極に垂直な方向)の断面を示している。各断面図には、2つのMISFETが示されているが、左側がn型のMISFET、右側がp型のMISFETである。本発明の第2の実施形態は、逆転S/Dプロセス(深いS/Dの形成をエクステンション/ハロー形成前に行うプロセス)で形成されるMISFETに、本発明に特徴的な製造方法を用いた例である。 7 to 8 are cross-sectional views showing the state of each stage of the manufacturing process of the MISFET of the present invention. Each cross-sectional view shows a cross section in the gate length direction (direction perpendicular to the gate electrode) of the MISFET. In each cross-sectional view, two MISFETs are shown. The left side is an n-type MISFET and the right side is a p-type MISFET. In the second embodiment of the present invention, a manufacturing method characteristic of the present invention is used for a MISFET formed by a reverse S / D process (a process in which deep S / D is formed before extension / halo formation). It is an example.
本実施形態の製造方法では、まず、第1の実施形態の図1(a)から(e)までの工程を行う。 In the manufacturing method of this embodiment, first, the steps from FIG. 1A to FIG. 1E of the first embodiment are performed.
次に、図7(f)に示すように、ゲートサイドウォールを作製する。それにはまず、ゲートサイドウォールとなる絶縁膜を堆積させる。例えば、窒化膜50nmを堆積させる。その後、サイドウォール絶縁膜として堆積させた材料をエッチバックし、ゲートサイドウォール9を形成する。なお、サイドウォール絶縁膜としては、酸化膜を用いてもよく、酸化膜と窒化膜の積層膜を用いることも可能である。 Next, as shown in FIG. 7F, a gate sidewall is fabricated. For this purpose, first, an insulating film to be a gate sidewall is deposited. For example, a 50 nm nitride film is deposited. Thereafter, the material deposited as the sidewall insulating film is etched back to form the gate sidewall 9. Note that as the sidewall insulating film, an oxide film may be used, or a stacked film of an oxide film and a nitride film may be used.
この後、図7(g)〜(i)に示すように、深いS/D電極領域の形成と活性化を行う。
まず、図7(g)に示すように、リソグラフィーを行って、n型のFETとなる領域のみにイオン注入できるようにレジストマスク18を形成する。それから、このレジスト18、n型FETのゲート電極7、ゲートサイドウォール9をマスクにして、n型FETの深いS/D電極領域10を形成するために、イオン注入を行う。例えば、1価のAsイオンをエネルギー8keVで3×1015cm−2注入する。その後、レジスト18を剥離する。
Thereafter, as shown in FIGS. 7G to 7I, formation and activation of a deep S / D electrode region are performed.
First, as shown in FIG. 7G, lithography is performed to form a resist mask 18 so that ions can be implanted only into a region to be an n-type FET. Then, ion implantation is performed to form a deep S /
次に、図7(h)に示すように、リソグラフィーを行って、p型のFETとなる領域のみにイオン注入できるようにレジストマスク18を形成する。それから、このレジスト18、p型FETのゲート電極8、ゲートサイドウォール9をマスクにして、p型FETの深いS/D電極領域11を形成するために、イオン注入を行う。例えば、1価のBイオンをエネルギー1.2keVで3×1015cm−2注入する。その後、レジスト18を剥離する。
Next, as shown in FIG. 7H, lithography is performed to form a resist mask 18 so that ions can be implanted only into a region that becomes a p-type FET. Then, ion implantation is performed to form a deep S /
深いS/D電極領域を形成した後は、図7(i)に示すように、サイドウォール絶縁膜9を除去する。サイドウォール絶縁膜9として、窒化膜を用いている場合には、リン酸を用いて除去する。 After the deep S / D electrode region is formed, the sidewall insulating film 9 is removed as shown in FIG. If a nitride film is used as the sidewall insulating film 9, it is removed using phosphoric acid.
この後、第1の実施形態の図2(f)から図2(h)と同様に、チャネル部分に不純物を導入し、本発明に特徴的な手法で、チャネルの最上部付近の不純物濃度を薄くした、深さ方向のチャネル・プロファイルを作製する。必要であれば、図2(f)の前にオフセットスペーサーを作製することもある。図2(h)では、第1の実施形態の場合、チャネルの不純物を活性化していたが、本実施形態では、このアニールで、深いS/D電極の不純物も同時に活性化させる。 Thereafter, as in FIGS. 2 (f) to 2 (h) of the first embodiment, an impurity is introduced into the channel portion, and the impurity concentration in the vicinity of the top of the channel is set by a technique characteristic of the present invention. Create a thin, depth channel profile. If necessary, an offset spacer may be formed before FIG. In FIG. 2H, the channel impurity is activated in the first embodiment, but in this embodiment, the deep S / D electrode impurity is also activated by this annealing.
それから図8(j)〜(l)に示すように、エクステンション電極領域の形成と活性化を行う。 Then, as shown in FIGS. 8J to 8L, extension electrode regions are formed and activated.
まず、図8(j)に示すように、リソグラフィーを行って、n型のFETとなる領域のみにイオン注入できるようにレジストマスク18を形成する。それから、このレジスト18、n型FETのゲート電極7をマスクにして、n型FETのS/Dエクステンション電極領域12を形成するために、イオン注入を行う。例えば、1価のAsイオンをエネルギー2keVで5×1014cm−2注入する。その後、レジスト18を剥離する。なお、図8(j)には図示していないが、n型FETのS/Dエクステンション電極領域12を形成するイオン注入の前もしくは後に、ポケット領域を形成するためのイオン注入を行う場合がある。例えば、1価のBF2イオンを1×1013cm−2イオン注入する。
First, as shown in FIG. 8J, lithography is performed to form a resist mask 18 so that ions can be implanted only into a region to be an n-type FET. Then, ion implantation is performed to form the S / D
次に、図8(k)に示すように、リソグラフィーを行って、p型のFETとなる領域のみにイオン注入できるようにレジストマスク18を形成する。それから、このレジスト18、p型FETのゲート電極8をマスクにして、p型FETのS/Dエクステンション電極領域13を形成するために、イオン注入を行う。例えば、1価のBイオンをエネルギー0.5keVで5×1014cm−2注入する。その後、レジスト18を剥離する。なお、図8(k)には図示していないが、p型FETのS/Dエクステンション電極領域13を形成するイオン注入の前もしくは後に、ポケット領域を形成するためのイオン注入を行う場合がある。例えば、1価のAsイオンを1×1013cm−2イオン注入する。
Next, as shown in FIG. 8K, lithography is performed to form a resist mask 18 so that ions can be implanted only into a region that becomes a p-type FET. Then, ion implantation is performed to form the S / D
その後、図8(l)で示すように、レーザーアニールにより、図8(j)、(k)で導入した不純物を活性化させる。例えば、波長10.6μmの炭酸ガスレーザーを用いて、温度1330℃で活性化させる。 Thereafter, as shown in FIG. 8L, the impurities introduced in FIGS. 8J and 8K are activated by laser annealing. For example, activation is performed at a temperature of 1330 ° C. using a carbon dioxide laser with a wavelength of 10.6 μm.
この後、図8(m)で示すように、第2のサイドウォール14を作製する。それにはまず、ゲートサイドウォールとなる絶縁膜を堆積させる。例えば、酸化膜50nmを堆積させる。その後、サイドウォール絶縁膜として堆積させた材料をエッチバックし、ゲートサイドウォール14を形成する。なお、サイドウォール絶縁膜としては、窒化膜を用いてもよく、酸化膜と窒化膜の積層膜を用いることも可能である。なお、サイドウォール絶縁膜を堆積させる際には、その温度を750℃以下、好ましくは650℃以下、さらに可能ならば550℃以下にする。これは、レーザーアニールによって高活性化された不純物の不活性化を防ぐためである。 Thereafter, as shown in FIG. 8 (m), a second sidewall 14 is produced. For this purpose, first, an insulating film to be a gate sidewall is deposited. For example, an oxide film of 50 nm is deposited. Thereafter, the material deposited as the sidewall insulating film is etched back to form the gate sidewall 14. Note that a nitride film may be used as the sidewall insulating film, or a stacked film of an oxide film and a nitride film may be used. Note that when the sidewall insulating film is deposited, the temperature is set to 750 ° C. or lower, preferably 650 ° C. or lower, and more preferably 550 ° C. or lower. This is to prevent inactivation of impurities highly activated by laser annealing.
最後に、図8(n)で示すように、深いS/D電極領域に、シリサイドを形成する。例えば、膜厚20nmのNiシリサイドを形成する。なお、シリサイドは、Niシリサイドに限定されるものでなく、TiシリサイドやCoシリサイド、Pdシリサイド、Ptシリサイド、Erシリサイドであってもかまわないし、NiPtシリサイドのように、これらの金属合金のシリサイドであってもかまわない。その後、ストッパー絶縁膜、層間絶縁膜を堆積させて、リソグラフィーとエッチングを行い、コンタクトホールを形成し、金属を埋め込んでコンタクトを形成する(未図示)。コンタクトに用いる金属としては、W、Al、TiN、Ti、Cuや、これら金属の積層膜を用いる。その後、配線工程を400℃以下の温度で行い、デバイスが完成する。 Finally, as shown in FIG. 8 (n), silicide is formed in the deep S / D electrode region. For example, Ni silicide having a thickness of 20 nm is formed. The silicide is not limited to Ni silicide, but may be Ti silicide, Co silicide, Pd silicide, Pt silicide, Er silicide, or silicide of these metal alloys such as NiPt silicide. It doesn't matter. Thereafter, a stopper insulating film and an interlayer insulating film are deposited, lithography and etching are performed, contact holes are formed, and metal is embedded to form contacts (not shown). As the metal used for the contact, W, Al, TiN, Ti, Cu, or a laminated film of these metals is used. Thereafter, the wiring process is performed at a temperature of 400 ° C. or lower to complete the device.
本実施形態の場合、逆転プロセスを用いているので、工程数は若干増加するものの、第2のサイドウォール14形成のための絶縁膜の堆積が低温で行えるため、その分、MOSトランジスタのエクステンションのプロファイルが深くなりにくく、短チャネル効果を抑制しやすい。また、同様の理由でチャネルのプロファイルもくずれにくいので、高いオン電流も可能である。 In this embodiment, since the reverse process is used, the number of steps is slightly increased. However, the insulating film for forming the second sidewall 14 can be deposited at a low temperature. The profile is not prone to deepening and the short channel effect is easily suppressed. For the same reason, the channel profile is not easily broken, and a high on-state current is possible.
1 シリコン基板
2 素子分離絶縁膜
3 pウェル
4 nウェル
5 ゲート絶縁膜
6 ゲート電極層
7 n型FETのゲート電極
8 p型FETのゲート電極
9 サイドウォール絶縁膜(第1のサイドウォール絶縁膜)
10 n型FETの深いS/D電極
11 p型FETの深いS/D電極
12 n型FETのS/D・エクステンション電極
13 p型FETのS/D・エクステンション電極
14 サイドウォール絶縁膜(第2のサイドウォール絶縁膜)
15 シリサイド
16 ランプ光
17 レーザー光
18 レジスト
DESCRIPTION OF
10 n-type FET deep S / D electrode 11 p-type FET deep S / D electrode 12 n-type FET S / D extension electrode 13 p-type FET S / D extension electrode 14 side wall insulating film (second Side wall insulation film)
15
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