JP2010263169A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents
Method of manufacturing semiconductor device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010263169A JP2010263169A JP2009114925A JP2009114925A JP2010263169A JP 2010263169 A JP2010263169 A JP 2010263169A JP 2009114925 A JP2009114925 A JP 2009114925A JP 2009114925 A JP2009114925 A JP 2009114925A JP 2010263169 A JP2010263169 A JP 2010263169A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- oxide film
- polycrystalline silicon
- gate
- semiconductor device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、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.
従来、微細加工技術を用いて半導体装置の製造が行われている。半導体装置の微細化は、例えば、動作速度の向上又は消費電力の低減を目的に用いられている。 Conventionally, a semiconductor device is manufactured using a fine processing technique. The miniaturization of a semiconductor device is used, for example, for the purpose of improving the operation speed or reducing power consumption.
微細加工の下限は、主に使用する露光装置の解像力によって定められる。そこで、より高い解像力を有する露光装置を新たに導入することにより、微細加工の下限を更に小さくすることができる。 The lower limit of the fine processing is determined mainly by the resolving power of the exposure apparatus used. Therefore, the lower limit of fine processing can be further reduced by newly introducing an exposure apparatus having a higher resolving power.
一方、露光装置の解像力に頼ることなく、MOSトランジスタのゲート酸化膜をエッチングにより縮小して、ゲート酸化膜の長さを縮小する技術が開示されている(特許文献2)。また、ゲート酸化膜をエッチングしゲート酸化膜の長さを縮小した後に、ゲート電極とソースドレイン領域のシリコンをエッチングして、ゲート長を縮小する技術も開示されている(特許文献1)。 On the other hand, a technique for reducing the length of the gate oxide film by reducing the gate oxide film of the MOS transistor by etching without depending on the resolution of the exposure apparatus is disclosed (Patent Document 2). Also disclosed is a technique for reducing the gate length by etching the gate oxide film and reducing the length of the gate oxide film, and then etching the silicon in the gate electrode and the source / drain region (Patent Document 1).
MOSトランジスタのゲート長を縮小すると、トランジスタの駆動に必要な電荷量と共にオン抵抗が低減されるので、トランジスタを高速駆動することによる副作用が抑えられる。 When the gate length of the MOS transistor is reduced, the on-resistance is reduced together with the amount of charge necessary for driving the transistor, so that side effects caused by driving the transistor at high speed can be suppressed.
しかし、トランジスタのゲート酸化膜をエッチングにより縮小してゲート酸化膜の微細化を行う従来の技術では、ゲート酸化膜の長さが縮小されても、ソース領域とドレイン領域との間が縮小されないために、ソース領域とドレイン領域との間の距離であるゲート長が縮小されない場合があった。また、ゲート酸化膜をエッチングしゲート酸化膜の長さを縮小した後に、ゲート電極とソースドレイン領域のシリコンをエッチングして、ゲート調を縮小する際には、エッチングストップ材が無く(選択エッチングプロセスでは無く)、時間制御のエッチングプロセスであるため、ゲート長の寸法の揺らぎが大きくなりやすくかつ、ソースドレイン領域のシリコンをエッチングしているために実効チャネル長の揺らぎも大きくなりやすく、サブミクロン世代のデバイスプロセスへの適用が困難な場合があった。 However, in the conventional technique in which the gate oxide film of the transistor is reduced by etching and the gate oxide film is miniaturized, even if the length of the gate oxide film is reduced, the space between the source region and the drain region is not reduced. In some cases, the gate length, which is the distance between the source region and the drain region, is not reduced. In addition, when etching the gate oxide film to reduce the length of the gate oxide film and then etching the silicon in the gate electrode and the source / drain region to reduce the gate tone, there is no etching stop material (selective etching process). However, because it is a time-controlled etching process, fluctuations in the gate length dimension are likely to increase, and since the silicon in the source / drain region is etched, fluctuations in the effective channel length are also likely to increase. In some cases, it was difficult to apply to the device process.
本明細書は、露光装置の解像力に頼ることなく短いゲート長の加工を可能とし、ゲート長の寸法揺らぎの小さい半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。 It is an object of the present specification to provide a method of manufacturing a semiconductor device that enables processing with a short gate length without depending on the resolution of an exposure apparatus and has a small gate length dimensional fluctuation.
上記課題を解決するために、本明細書で開示する半導体装置の製造方法の一形態によれば、基板上に酸化膜を形成する工程と、上記酸化膜上に所定の幅を有する多結晶シリコン膜を形成する工程と、上記基板表面に対して酸化処理を行って、少なくとも上記多結晶シリコン膜の側部を酸化する工程と、上記所定の幅よりも狭い幅を有する上記酸化膜の部分を上記多結晶シリコン膜の下に残すように、上記酸化膜を、上記多結晶シリコン膜の酸化された部分と共にエッチングする工程と、を有する。 In order to solve the above problems, according to one embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device disclosed in this specification, a step of forming an oxide film on a substrate, and polycrystalline silicon having a predetermined width on the oxide film Forming a film; oxidizing the substrate surface to oxidize at least a side portion of the polycrystalline silicon film; and a portion of the oxide film having a width smaller than the predetermined width. Etching the oxide film together with the oxidized portion of the polycrystalline silicon film so as to remain under the polycrystalline silicon film.
上述した半導体装置の製造方法の一形態によれば、露光装置の解像力に頼ることなく短いゲート長を加工可能にする。 According to one embodiment of the semiconductor device manufacturing method described above, a short gate length can be processed without depending on the resolving power of the exposure apparatus.
本発明の目的及び効果は、特に請求項において指摘される構成要素及び組み合わせを用いることによって認識され且つ得られるだろう。 The objects and advantages of the invention will be realized and obtained by means of the elements and combinations particularly pointed out in the appended claims.
前述の一般的な説明及び後述の詳細な説明の両方は、例示的及び説明的なものであり、クレームされている本発明を制限するものではない。また、本発明の技術範囲は、後述する実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶものである。 Both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not restrictive of the invention as claimed. Further, the technical scope of the present invention is not limited to the embodiments described later, but extends to the invention described in the claims and equivalents thereof.
以下、本明細書で開示する半導体装置の好ましい一実施形態(以下、本実施形態ともいう)を、図1及び図2を用いて説明する。 Hereinafter, a preferred embodiment (hereinafter also referred to as this embodiment) of a semiconductor device disclosed in this specification will be described with reference to FIGS.
図1は、本明細書に開示する半導体装置の一実施形態を示す断面図である。図2は、図1のPチャンネルMOSトランジスタの拡大断面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating one embodiment of a semiconductor device disclosed in this specification. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the P-channel MOS transistor of FIG.
本実施形態の半導体装置1は、p型のシリコン基板2と、このシリコン基板2上においてn型不純物が拡散されて形成されたNウェル3及びp型不純物が拡散されて形成されたPウェル4を有する。Nウェル3及びPウェル4それぞれは、周囲が素子分離絶縁膜32によって囲まれている。
The
また、Nウェル3の周囲には、平面視したNウェル3を取り囲むように、n型不純物が拡散された埋め込み拡散領域5がチャネルストップ領域として形成される。同様に、Pウェル4の周囲には、平面視したPウェル4を取り囲むように、p型不純物が拡散された埋め込み拡散領域6がチャネルストップ領域として形成される。
A buried
Nウェル3には、PチャンネルMOSトランジスタ10が配置される。
In N well 3, a P
PチャンネルMOSトランジスタ10は、図2に示すように、ゲート絶縁膜11と、ゲート12と、p型不純物が低濃度に拡散されたソース/ドレインエクステンション領域13と、側壁絶縁膜14と、p型不純物が拡散されたソース/ドレイン領域14とを有する。
As shown in FIG. 2, the P-
図2に示すように、ゲート12は、ゲート絶縁膜11の上に形成される。ゲート12は、ゲート酸化膜11との接合面から該接合面の対向面に向かうに従って、外方に向かって延びた後、幅が一定に形成されており、両側がアンダーカットされている。このアンダーカットされている部分は、外方に向かって凹状に湾曲している。ゲート12は、幅T1を有する。幅T1は、ゲートの幅が一定となっている部分の寸法である。
As shown in FIG. 2, the
ゲート絶縁膜11は、幅T1よりも狭い幅T2を有する。
The
ゲート12の上には、ゲート電極として機能するシリサイド層16bが配置される。
A
ソース/ドレインエクステンション領域13は、ゲート絶縁膜11の外側のシリコン基板2の表面部分に形成される。
The source /
側壁絶縁膜14は、ゲート12及びゲート酸化膜11の側壁を覆うように形成される。
ソース/ドレイン領域15は、側壁絶縁膜14の外側のシリコン基板2の表面部分に形成される。ソース/ドレイン領域15の上には、ソース電極/ドレイン電極として機能するシリサイド層16aが配置される。
The source /
また、Nウェル3には、PチャンネルMOSトランジスタ10のバックゲートとなるNウェルコンタクト領域17が配置される。コンタクト領域17は、N型の不純物拡散層18とその上に配置されるシリサイド層16cとを有する。
In N well 3, an N well contact
図1に示すように、Pウェル4には、NチャンネルMOSトランジスタ20が配置される。NチャンネルMOSトランジスタ20は、図2に示すPチャンネルMOSトランジスタ10と同様の構造を有する。
As shown in FIG. 1, an N
具体的には、NチャンネルMOSトランジスタ20は、ゲート絶縁膜21と、ゲート22と、n型不純物が低濃度に拡散されたソース/ドレインエクステンション領域23と、側壁絶縁膜24と、n型不純物が拡散されたソース/ドレイン領域25とを有する。ゲート22は、幅T1を有し、ゲート絶縁膜21は幅T2を有する。
Specifically, the N-
また、NチャンネルMOSトランジスタ20は、ソース電極/ドレイン電極として機能するシリサイド層26a、及びゲート電極として機能するシリサイド層26bを有する。
The N-
Pウェル4には、NチャンネルMOSトランジスタ20のバックゲートとなるPウェルコンタクト領域27が配置される。コンタクト領域27は、P型の不純物拡散層28とその上に配置されるシリサイド層26cとを有する。
P well contact
また、第1絶縁膜37が、PチャンネルMOSトランジスタ10と、NチャンネルMOSトランジスタ20と、コンタクト領域17、27と、素子分離絶縁膜32を覆うように配置される。
The first insulating
更に、第2絶縁膜38が、第1絶縁膜37を覆うように配置される。更にまた、第3絶縁膜39が、第2絶縁膜38を覆うように配置される。第3絶縁膜39の上面は平坦に形成される。以降、一般的な半導体集積回路の配線形成工程を経て、トランジスタが完成する(図示せず)。
Further, the second insulating
上述した本実施形態の半導体装置1によれば、ソースエクステンション領域とドレインエクステンション領域との間の距離であるゲート長が、ゲートの幅T1よりも短い。トランジスタ10、20は、ゲート長が短いので、トランジスタ10、20の駆動に必要な電荷量と共にオン抵抗が低減されるため、トランジスタ10,20を高速駆動することによる副作用が抑えられる。従って、トランジスタ10,20は高速駆動され得る。
According to the
次に、上述した半導体装置の製造方法の好ましい一実施形態(以下、本実施形態ともいう)を、図3〜図18を用いて以下に説明する。 Next, a preferred embodiment (hereinafter also referred to as this embodiment) of the above-described method for manufacturing a semiconductor device will be described below with reference to FIGS.
まず、図3に示すように、p型のシリコン基板2上に保護膜30としてのシリコン酸化膜が形成される。保護膜30は、後述する素子分離絶縁膜が形成される際の窒化ケイ素膜の変形に伴う応力の緩和又はイオン注入の際のシリコン基板への損傷の防止等の働きを有する。保護膜30の厚さは、適宜設定できるが、本実施形態では、5nmとする。
First, as shown in FIG. 3, a silicon oxide film as a
そして、保護膜30上に窒化ケイ素膜31が形成される。窒化ケイ素膜31は、後述する素子分離絶縁膜を形成する際に利用される。窒化ケイ素膜31の厚さは、適宜設定できるが、本実施形態では、100nmとする。
Then, a
次に、図4に示すように、フォトリソグラフィ技術を用い、窒化ケイ素膜31及び保護膜30がパターニングされる。
Next, as shown in FIG. 4, the
そして、窒化ケイ素膜31及び保護膜30が除去された部分に、保護膜30aとしてのシリコン酸化膜が形成される。保護膜30aの厚さは、適宜設定できるが、本実施形態では、15nmとする。
Then, a silicon oxide film as the
次に、全面にスピンコート法により、フォトレジスト膜(図示せず)が形成される。そして、フォトリソグラフィ技術を用いて、Nウェルを形成する領域に開口部を有するフォトレジスト膜(図示せず)が形成される。 Next, a photoresist film (not shown) is formed on the entire surface by spin coating. Then, using a photolithography technique, a photoresist film (not shown) having an opening in a region for forming the N well is formed.
そして、フォトレジスト膜をマスクとして、シリコン基板2内にn型不純物がイオン注入される。この後、フォトレジスト膜が除去される。
Then, n-type impurities are ion-implanted into the
本実施形態ではこのn型不純物として、リンを用いる。また、本実施形態では、リンイオンの入射エネルギーを200keVとし、イオン注入密度を4.0E12cm-2とする。 In this embodiment, phosphorus is used as the n-type impurity. In this embodiment, the incident energy of phosphorus ions is 200 keV, and the ion implantation density is 4.0E12 cm −2 .
そして、シリコン基板2がアニールされて、注入されたリン原子が拡散されると共に活性化される。このようにして、図5に示すように、Nウェル3が形成される。
Then, the
次に、全面にスピンコート法により、フォトレジスト膜(図示せず)が形成される。そして、フォトリソグラフィ技術を用いて、n型不純物の埋め込み拡散領域を形成する領域に開口部を有するフォトレジスト膜(図示せず)が形成される。 Next, a photoresist film (not shown) is formed on the entire surface by spin coating. Then, using a photolithography technique, a photoresist film (not shown) having an opening in a region where an n-type impurity buried diffusion region is formed is formed.
そして、フォトレジスト膜をマスクとして、シリコン基板2内にn型不純物がイオン注入される。この後、フォトレジスト膜が除去される。
Then, n-type impurities are ion-implanted into the
本実施形態ではこのn型不純物として、リンを用いる。また、本実施形態では、リンイオンの入射エネルギーを45keVとし、イオン注入密度を1.5E13cm-2とする。このようにして、図6に示すように、埋め込み拡散領域5がNウェル3の周囲に形成される。
In this embodiment, phosphorus is used as the n-type impurity. In this embodiment, the incident energy of phosphorus ions is 45 keV, and the ion implantation density is 1.5E13 cm −2 . In this way, as shown in FIG. 6, the buried
同様の工程を用いて、ホウ素イオンがシリコン基板2にイオン注入されることによって、図6に示すように、p型不純物の埋め込み拡散領域6が形成される。本実施形態では、ホウ素イオンの入射エネルギーを30keVとし、イオン注入密度を9.0E13cm-2とする。
Using the same process, boron ions are ion-implanted into the
次に、図7に示すように、素子分離絶縁膜32としてのシリコン酸化膜が、保護膜30aが形成された部分に熱酸化によって形成される。シリコン酸化膜である保護膜30aは、素子分離絶縁膜32と一体化する。素子分離絶縁膜32は、窒化ケイ素膜32が形成されている部分には選択的に形成されない。素子分離絶縁膜32は、いわゆるフィールド酸化膜である。
Next, as shown in FIG. 7, a silicon oxide film as the element
本実施形態では、素子分離絶縁膜32は、酸素を含む雰囲気下において、温度が1000℃で形成される。素子分離絶縁膜32の厚さは、適宜設定できるが、本実施形態では、400nmとする。また、この熱酸化によって埋め込み拡散領域6の不純物が拡散する。
In the present embodiment, the element
そして、素子分離絶縁膜32間に形成される窒化ケイ素膜32及び保護膜30が除去された後、この除去された部分に保護膜33としてのシリコン酸化膜が形成される。本実施形態では、保護膜33は、酸素を含む雰囲気下において、温度が950℃で形成される。保護膜33の厚さは、適宜設定できるが、本実施形態では、30nmとする。
Then, after the
次に、全面にスピンコート法により、フォトレジスト膜(図示せず)が形成される。そして、フォトリソグラフィ技術を用いて、Pウェルを形成する領域に開口部を有するフォトレジスト膜(図示せず)が形成される。 Next, a photoresist film (not shown) is formed on the entire surface by spin coating. Then, using a photolithography technique, a photoresist film (not shown) having an opening in a region for forming the P well is formed.
そして、フォトレジスト膜をマスクとして、シリコン基板2内にp型不純物がイオン注入される。この後、フォトレジスト膜が除去される。
Then, p-type impurities are ion-implanted into the
本実施形態ではこのp型不純物として、ホウ素を用いる。また、本実施形態では、ホウ素イオンの入射エネルギーを160keVとし、イオン注入密度を8.0E12cm-2とする。このようにして、図8に示すように、埋め込み拡散領域6の内側の領域にPウェル4が形成される。
In this embodiment, boron is used as the p-type impurity. In this embodiment, the incident energy of boron ions is set to 160 keV, and the ion implantation density is set to 8.0E12 cm −2 . In this way, as shown in FIG. 8, the
次に、保護膜33が除去された後、図9に示すように、シリコン酸化膜34が、シリコン基板2上の素子分離絶縁膜32が形成されていない部分に形成される。このシリコン酸化膜34は、後にゲート酸化膜11を構成する。
Next, after the
本実施形態では、シリコン酸化膜34は、酸素を含む雰囲気下において、温度が1000℃で形成される。シリコン酸化膜34の厚さは、適宜設定できるが、本実施形態では、15nmとする。
In the present embodiment, the
そして、不純物がドープされた多結晶シリコン膜35が、全面に形成される。多結晶シリコン膜35は、後にゲートを形成する。多結晶シリコン膜35の厚さは、適宜設定できるが、本実施形態では、300nmとする。
Then, a
そして、保護膜36としてのシリコン酸化膜が、多結晶シリコン膜35の上を覆うように形成される。本実施形態では、保護膜36は、酸素を含む雰囲気下において、温度が950℃で形成される。保護膜36の厚さは、適宜設定できるが、本実施形態では、30nmとする。
Then, a silicon oxide film as the
次に、全面にスピンコート法により、フォトレジスト膜(図示せず)が形成される。そして、フォトリソグラフィ技術を用いて、Nウェル3の領域に開口部を有するフォトレジスト膜(図示せず)が形成される。 Next, a photoresist film (not shown) is formed on the entire surface by spin coating. Then, using a photolithography technique, a photoresist film (not shown) having an opening in the N well 3 region is formed.
そして、フォトレジスト膜をマスクとして、Nウェル3の表面領域にトランジスタの閾値電圧制御のためのp型不純物がイオン注入される。この後、フォトレジスト膜が除去される。 A p-type impurity for controlling the threshold voltage of the transistor is ion-implanted into the surface region of the N well 3 using the photoresist film as a mask. Thereafter, the photoresist film is removed.
本実施形態ではこのp型不純物として、ホウ素を用いる。また、本実施形態では、ホウ素イオンの入射エネルギーを110keVとし、イオン注入密度を1.0E12cm-2とする。このようにして、Nウェル3の表面領域に、p型不純物が注入される。 In this embodiment, boron is used as the p-type impurity. In this embodiment, the incident energy of boron ions is 110 keV, and the ion implantation density is 1.0E12 cm −2 . In this way, p-type impurities are implanted into the surface region of the N well 3.
そして、図10に示すように、保護膜36に酸化膜が堆積されて膜厚が増加される。本実施形態では、シリコン酸化膜である保護膜36の膜厚が150nmに増加される。
Then, as shown in FIG. 10, an oxide film is deposited on the
次に、図11及び図18(A)に示すように、フォトリソグラフィ技術を用い、保護膜36及び多結晶シリコン膜35がパターニングされて、保護膜36aと多結晶シリコン膜35aとが積層した積層体10aがシリコン酸化膜34上に形成される。保護膜36a及び多結晶シリコン膜35aは、共に所定の幅T3を有する。多結晶シリコン膜35aは、後にゲート12を形成する。
Next, as shown in FIGS. 11 and 18A, the
図18(A)に示すように、多結晶シリコン膜35aは、接合面J1を介して、シリコン酸化膜34と接合している。また、多結晶シリコン膜35aは、接合面J2を介して、保護膜36aと接合している。接合面J2は、接合面J1の対向面である。
As shown in FIG. 18A, the
同時に、所定の幅T3を有する保護膜36bと多結晶シリコン膜35bとが積層した積層体20aがシリコン酸化膜34上に形成される。多結晶シリコン膜35bは、後にゲート22を形成する。
At the same time, a
次に、シリコン基板2の表面に対して酸化処理が行われる。この酸化処理方法は、熱酸化法、又は、O2ガス又はO3ガスを用いたプラズマ酸化法、又は、酸性溶液を用いたケミカル酸化法等を用いることができる。
Next, an oxidation process is performed on the surface of the
本実施形態では、熱酸化法を用いる。この熱酸化法の詳細は後述する。 In this embodiment, a thermal oxidation method is used. Details of this thermal oxidation method will be described later.
そして、図12及び図18(B)に示すように、多結晶シリコン膜35aの両側部及びシリコン基板2の表面部分が熱酸化される。この熱酸化によって、シリコン酸化膜34は、多結晶シリコン膜35aを両側から包み込むように成長する。
Then, as shown in FIGS. 12 and 18B, both side portions of the
図18(B)に示すように、熱酸化された多結晶シリコン膜35aの側部は、点線Pで示される酸化前の側部表面に対して、内方に向かって酸化される。また、酸化された多結晶シリコン膜35aの側部では、点線Pで示される酸化前の側部表面に対して、外方に向かってシリコン酸化膜が成長する。
As shown in FIG. 18B, the side portion of the thermally oxidized
また、図18(B)に示すように、多結晶シリコン膜35aの両側部は、Nウェル3と多結晶シリコン膜35aとの間に位置するシリコン酸化膜34の部分に沿って他の部分よりも内方に向かって深く酸化される。これは、多結晶シリコン膜35aとシリコン酸化膜34との接合面J1では、多結晶シリコン膜35a及びシリコン基板2からのシリコンの供給及びシリコン酸化膜34を介した酸素の供給が共に豊富なためである。
Further, as shown in FIG. 18B, both sides of the
酸化された後の多結晶シリコン膜36aは、シリコン酸化膜34との接合面J1から該接合面J1の対向面J2に向かうに従って、外方に向かって延びている。その結果、多結晶シリコン膜36aは、その両側がアンダーカットされた形状となる。このアンダーカットされている部分は、外方に向かって凹状に湾曲している。
The oxidized
また、Nウェル3が形成されているシリコン基板2の表面部分も、点線Qで示される酸化前の表面に対して、内方に向かって熱酸化される。また、酸化されたシリコン基板2の表面部分では、点線Qで示される酸化前の表面に対して、外方に向かってシリコン酸化膜が成長する。その結果、多結晶シリコン膜36aと対向するNウェル3の部分は、多結晶シリコン膜36aに向かって凸状の形状を有する。
The surface portion of the
同時に、Pウェル4上でも、図12に示すように、多結晶シリコン膜35bの両側部及びシリコン基板2の表面部分が熱酸化される。
At the same time, also on the P well 4, as shown in FIG. 12, both sides of the
次に、図13及び図18(C)に示すように、シリコン酸化膜34がエッチングされて、ゲート酸化膜11及びゲート12が形成される。
Next, as shown in FIGS. 13 and 18C, the
具体的には、シリコン酸化膜34は、上記所定の幅T3よりも狭い幅T2を有するシリコン酸化膜34の部分を多結晶シリコン膜35aの下に残すようにエッチングされる。また、このエッチングによって、酸化膜34の一部分である多結晶シリコン膜35aの酸化された部分及びシリコン基板2の酸化された部分も同時にエッチングされる。
Specifically, the
具体的には、多結晶シリコン膜35aは、酸化された部分がエッチングされて、シリコン酸化膜34との接合面J1から該接合面J1の対向面J2に向かうに従って、外方に向かって延びた後、幅が一定に形成される。このようにして、幅T1を有するゲート12が形成される。ここで、幅T1は、ゲート12の幅が一定の部分の寸法である。幅T1は、幅T3(図11参照)を有する多結晶シリコン膜の酸化膜厚を適宜設定することによって調節される。
Specifically, the oxidized portion of the
また、シリコン酸化膜34はエッチングされて、幅T2を有するゲート酸化膜11が形成される。幅T2は、シリコン酸化膜34のエッチング量を調節することによって適宜調節される。
The
シリコン酸化膜34のエッチング方法は、異方性エッチング又は等方性エッチングを用いることができる。異方性エッチングとしては、例えば、ドライエッチング又はアルカリ性溶液を用いたウェットエッチングが挙げられる。等方性エッチングとしては、例えば、酸性溶液を用いたウエットエッチングが挙げられる。
As the etching method of the
本実施形態では、ウエットエッチングを用いた等方性エッチングを用いる。ウエットエッチングを用いた等方性エッチングでは、多結晶シリコン膜35aの側部の酸化された部分及びシリコン基板2の表面の酸化された部分がほぼ同じエッチング速度でエッチングされる。また、エッチング溶液が、多結晶シリコン膜35aのアンダーカットされた部分の内方にも周り込むので、ゲート酸化膜11を形状精度良くエッチングできる。この際、多結晶シリコン膜35aがアンダーカットされた形状を有するので、シリコン基板2と多結晶シリコン膜35aとの間の部分へのエッチング溶液の供給及びエッチング生成物の拡散が良好となる。従って、ゲート酸化膜11が加工精度良く形成される。
In this embodiment, isotropic etching using wet etching is used. In isotropic etching using wet etching, the oxidized portion on the side of the
等方性エッチングの好ましいウェットエッチング条件の詳細は後述する。 Details of preferable wet etching conditions for isotropic etching will be described later.
同時に、Pウェル4上でも、ゲート酸化膜21及びゲート22が形成される。
At the same time, the
そして、全面に、保護膜(図示せず)としてのシリコン酸化膜が形成される。この保護膜の厚さは、適宜設定できるが、本実施形態では、5nmとする。 Then, a silicon oxide film as a protective film (not shown) is formed on the entire surface. The thickness of this protective film can be set as appropriate, but in this embodiment, it is 5 nm.
次ぎに、全面にスピンコート法により、フォトレジスト膜(図示せず)が形成される。そして、フォトリソグラフィ技術を用いて、Nウェル3のPチャンネルMOSトランジスタを形成する領域に開口部を有するフォトレジスト膜(図示せず)が形成される。 Next, a photoresist film (not shown) is formed on the entire surface by spin coating. Then, using a photolithography technique, a photoresist film (not shown) having an opening in a region for forming the P-channel MOS transistor in the N well 3 is formed.
そして、フォトレジスト膜の開口部内において、酸化された部分がエッチングされた多結晶シリコン膜であるゲート12をマスクとして、ゲート12の両側のシリコン基板2の部分にp型不純物がイオン注入される。この後、フォトレジスト膜が除去される。
Then, in the opening of the photoresist film, p-type impurities are ion-implanted into portions of the
本実施形態ではこのp型不純物として、2フッ化ホウ素を用いる。また、本実施形態では、2フッ化ホウ素イオンの入射エネルギーを20keVとし、イオン注入密度を1.0E13cm-2とする。 In this embodiment, boron difluoride is used as the p-type impurity. In the present embodiment, the incident energy of boron difluoride ions is 20 keV, and the ion implantation density is 1.0E13 cm −2 .
このようにして、図14及び図18(D)に示すように、ソース/ドレインエクステンション領域13が自己整合的に形成される。
In this way, the source /
ゲート12を形成する多結晶シリコン膜は、熱酸化後のウエットエッチングによって、ゲート酸化膜11の縮小と共に、幅T3から幅T1に幅が縮小されている。また、ゲート12は、両側がアンダーカットされた形状を有する。従って、p型不純物は、ゲート酸化膜11のすぐ外側までイオン注入される。
The polycrystalline silicon film forming the
続いて、全面にスピンコート法により、フォトレジスト膜(図示せず)が形成される。そして、フォトリソグラフィ技術を用いて、Pウェル4のNチャンネルMOSトランジスタを形成する領域に開口部を有するフォトレジスト膜(図示せず)が形成される。
Subsequently, a photoresist film (not shown) is formed on the entire surface by spin coating. Then, using a photolithography technique, a photoresist film (not shown) having an opening in the region where the N channel MOS transistor of the
そして、フォトレジスト膜の開口部内において、酸化された部分がエッチングされた多結晶シリコン膜であるゲート22をマスクとして、ゲート22の両側のシリコン基板2の部分にn型不純物がイオン注入される。この後、フォトレジスト膜が除去される。
In the opening of the photoresist film, n-type impurities are ion-implanted into portions of the
本実施形態ではこのn型不純物として、リンを用いる。また、本実施形態では、リンイオンの入射エネルギーを20keVとし、イオン注入密度を2.0E13cm-2とする。 In this embodiment, phosphorus is used as the n-type impurity. In this embodiment, the incident energy of phosphorus ions is 20 keV, and the ion implantation density is 2.0E13 cm −2 .
このようにして、図14及び図18(D)に示すように、ソース/ドレインエクステンション領域23が自己整合的に形成される。
In this manner, as shown in FIGS. 14 and 18D, the source /
ゲート22を形成する多結晶シリコン膜は、熱酸化後のウエットエッチングによって、ゲート酸化膜21の縮小と共に、幅T3から幅T1に幅が縮小されている。更に、ゲート22は、両側がアンダーカットされた形状を有する。従って、n型不純物も、ゲート酸化膜21のすぐ外側までイオン注入される。
The width of the polycrystalline silicon film forming the
次に、CVD法によりシリコン酸化膜を形成し、このシリコン酸化膜をエッチングすることによって、図15及び図18(E)に示すように、多結晶シリコン膜であるゲート12の両側に側壁絶縁膜14が形成される。同時に、ゲート22の両側にも側壁絶縁膜24が形成される。
Next, a silicon oxide film is formed by a CVD method, and this silicon oxide film is etched to form sidewall insulating films on both sides of the
そして、全面に保護膜(図示せず)としてのシリコン酸化膜が形成される。この保護膜の厚さは、適宜設定できるが、本実施形態では、5nmとする。 Then, a silicon oxide film as a protective film (not shown) is formed on the entire surface. The thickness of this protective film can be set as appropriate, but in this embodiment, it is 5 nm.
次ぎに、全面にスピンコート法により、フォトレジスト膜(図示せず)が形成される。そして、フォトリソグラフィ技術を用いて、Nウェル3のPチャンネルMOSトランジスタ及びPウェルコンタクト領域を形成する領域に開口部を有するフォトレジスト膜(図示せず)が形成される。 Next, a photoresist film (not shown) is formed on the entire surface by spin coating. Then, using a photolithography technique, a photoresist film (not shown) having an opening in a region for forming the P-channel MOS transistor and the P-well contact region in the N well 3 is formed.
そして、フォトレジスト膜の開口部内において、側壁絶縁膜14が形成された多結晶シリコン膜であるゲート12をマスクとして、ゲート12の両側のシリコン基板2の部分にp型不純物がイオン注入される。この後、フォトレジスト膜が除去される。
Then, p-type impurities are ion-implanted into the portions of the
本実施形態ではこのp型不純物として、2フッ化ホウ素を用いる。また、本実施形態では、2フッ化ホウ素イオンの入射エネルギーを20keVとし、イオン注入密度を3.0E15cm-2とする。 In this embodiment, boron difluoride is used as the p-type impurity. In the present embodiment, the incident energy of boron difluoride ions is set to 20 keV, and the ion implantation density is set to 3.0E15 cm −2 .
このようにして、図16に示すように、ソース/ドレイン領域15が自己整合的に形成される。また、不純物拡散層28が形成される。
In this way, as shown in FIG. 16, the source /
続いて、全面にスピンコート法により、フォトレジスト膜(図示せず)が形成される。そして、フォトリソグラフィ技術を用いて、Pウェル4のNチャンネルMOSトランジスタ及びNウェルコンタクト領域を形成する領域に開口部を有するフォトレジスト膜(図示せず)が形成される。
Subsequently, a photoresist film (not shown) is formed on the entire surface by spin coating. Then, using a photolithography technique, a photoresist film (not shown) having an opening in the region for forming the N channel MOS transistor and the N well contact region of the
そして、フォトレジスト膜の開口部内において、側壁絶縁膜24が形成された多結晶シリコン膜であるゲート22をマスクとして、ゲート22の両側のシリコン基板2の部分にn型不純物がイオン注入される。この後、フォトレジスト膜が除去される。
Then, n-type impurities are ion-implanted into the portions of the
本実施形態ではこのn型不純物として、ヒ素を用いる。また、本実施形態では、ヒ素イオンの入射エネルギーを30keVとし、イオン注入密度を1.0E15cm-2とする。 In this embodiment, arsenic is used as the n-type impurity. In this embodiment, the incident energy of arsenic ions is 30 keV, and the ion implantation density is 1.0E15 cm −2 .
このようにして、図16に示すように、ソース/ドレイン領域25が自己整合的に形成される。また、不純物拡散層18が形成される。
In this way, as shown in FIG. 16, the source /
次に、スパッタリング法により、全面にチタン膜(図示せず)が形成される。チタン膜の厚さは、適宜設定できるが、本実施形態では、33nmとする。そして、アニールを行うことにより、シリコン基板2の表面のシリコン原子とチタン原子とを反応させた後、シリコン原子と未反応のチタン原子が除去される。本実施形態では、このアニールは、温度を750℃とし、時間を90秒とする。
Next, a titanium film (not shown) is formed on the entire surface by sputtering. Although the thickness of the titanium film can be set as appropriate, in the present embodiment, the thickness is 33 nm. Then, annealing is performed to react silicon atoms and titanium atoms on the surface of the
そして、更にアニールを行うことにより、ソース/ドレイン領域15の表面のシリコン原子とチタン膜のチタン原子とを反応させて、シリサイド層16aが形成される。また、ゲート12の表面のシリコン原子とチタン膜のチタン原子とを反応させて、シリサイド層16bが形成される。更に、不純物拡散層17の表面のシリコン原子とチタン膜のチタン原子とを反応させて、シリサイド層16cが形成される。本実施形態では、このアニールは、温度を850℃とし、時間を30秒とする。
Further, by further annealing, the silicon atoms on the surface of the source /
同時に、ソース/ドレイン領域25の表面のシリコン原子とチタン膜のチタン原子とを反応させて、シリサイド層26aが形成される。また、ゲート22の表面のシリコン原子とチタン膜のチタン原子とを反応させて、シリサイド層26bが形成される。更に、不純物拡散層27の表面のシリコン原子とチタン膜のチタン原子とを反応させて、シリサイド層26cが形成される。
At the same time, silicon atoms on the surface of the source /
次に、図1に示すように、CVD法により全面に第1絶縁膜37としてのシリコン酸窒化膜が形成される。第1絶縁膜37の厚さは、適宜設定できるが、本実施形態では、200nmとする。
Next, as shown in FIG. 1, a silicon oxynitride film as a first insulating
そして、CVD法により、第1絶縁膜37上に、第2絶縁膜38としてのシリコン酸化膜が形成される。第2絶縁膜38の厚さは、適宜設定できるが、本実施形態では、300nmとする。
Then, a silicon oxide film as the second insulating
更に、スピンオングラス(SOG)法により、第2絶縁膜38上に、第3絶縁膜39としてのシリコン酸化膜が形成される。第3絶縁膜39の厚さは、適宜設定できるが、本実施形態では、240nmとする。また、この第3絶縁膜39は、SOG溶液が塗布された後、熱処理により形成される。熱処理の条件は、温度を450℃とし、時間を30分とする。
Further, a silicon oxide film as a third insulating
このようにして、図1に示す半導体装置1が形成される。以降、一般的な半導体集積回路の配線工程を経て、半導体装置が完成する(図示せず)。
In this way, the
次に、図12の熱酸化法の詳細を以下に説明する。 Next, details of the thermal oxidation method of FIG. 12 will be described below.
熱酸化の温度は、750℃〜1150℃の範囲の温度で酸化を行うことが好ましい。熱酸化の温度が750℃よりも低いと、熱酸化速度が低いのでスループットが悪くなる。一方、熱酸化の温度が1150℃よりも高いと、不純物の拡散が大きくなり且つシリコン基板2等に熱による損傷が生じるおそれがある。
The thermal oxidation is preferably performed at a temperature in the range of 750 ° C to 1150 ° C. When the temperature of thermal oxidation is lower than 750 ° C., the thermal oxidation rate is low, so that the throughput is deteriorated. On the other hand, if the temperature of thermal oxidation is higher than 1150 ° C., the diffusion of impurities increases and the
具体的な熱酸化の温度は、上記範囲の中で、好ましい酸化速度に応じて適宜設定される。例えば、酸化膜厚の制御は、酸化温度が低い方が酸化速度が低いので、制御がし易い場合がある。 The specific temperature of thermal oxidation is appropriately set in the above range according to a preferable oxidation rate. For example, the control of the oxide film thickness may be easier because the oxidation rate is lower when the oxidation temperature is lower.
熱酸化に用いるガスは、酸素、又は、酸素及び水素、又は水蒸気を用いることが好ましい。また、上記のガスに加えて、N2又はHClを添加しても良い。 The gas used for thermal oxidation is preferably oxygen, oxygen and hydrogen, or water vapor. In addition to the above gas, N 2 or HCl may be added.
熱酸化に用いるガス流量は、好ましい酸化速度に応じて適宜設定される。ガス流量は、例えば、酸素を0.845Pa・m3/s(5slm)、水素を1.69Pa・m3/s(10slm)とすることができる。 The gas flow rate used for thermal oxidation is appropriately set according to a preferable oxidation rate. Gas flow rate, for example, may be oxygen of 0.845Pa · m 3 / s (5slm ), hydrogen 1.69Pa · m 3 / s (10slm ).
熱酸化に用いる圧力は、好ましい酸化速度に応じて適宜設定される。圧力は、例えば、常圧を用いることができる。以上が熱酸化法の説明である。 The pressure used for thermal oxidation is appropriately set according to a preferable oxidation rate. As the pressure, for example, normal pressure can be used. The above is the description of the thermal oxidation method.
なお、シリコン基板2内における不純物の拡散を抑制したい場合には、比較的低温で酸化処理を行うプラズマ酸化法又はケミカル酸化法を用いることが好ましい。また、酸化膜厚を特に小さく抑えたい場合にも、低温で行う酸化方法を用いることが好ましい。以上が、酸化法の説明である。
In order to suppress the diffusion of impurities in the
次に、図13の等方性エッチングの好ましいウェットエッチング条件の詳細を以下に説明する。 Next, details of preferable wet etching conditions for the isotropic etching of FIG. 13 will be described below.
本実施形態では、等方性エッチングのウエットエッチングは、フッ化水素酸を含むエッチング溶液を用いて行う。具体的には、本実施形態では、フッ化水素の水溶液を用いる。 In this embodiment, wet etching for isotropic etching is performed using an etching solution containing hydrofluoric acid. Specifically, in this embodiment, an aqueous solution of hydrogen fluoride is used.
フッ化水素酸を含むエッチング溶液は、フッ化水素の濃度が0.01体積%〜20体積%の範囲、特に1体積%〜5体積%の範囲にあることが好ましい。フッ化水素の濃度が0.01体積%よりも低いと、エッチング速度が低いのでスループットが悪くなる。一方、フッ化水素の濃度が20体積%よりも高いと、エッチング速度が高くなるのでエッチングの制御が難しくなるおそれがある。具体的なフッ化水素の濃度は、上記範囲の中で、好ましいエッチング速度に応じて適宜設定される。 The etching solution containing hydrofluoric acid preferably has a hydrogen fluoride concentration in the range of 0.01% by volume to 20% by volume, particularly in the range of 1% by volume to 5% by volume. When the concentration of hydrogen fluoride is lower than 0.01% by volume, the etching rate is low and the throughput is deteriorated. On the other hand, if the concentration of hydrogen fluoride is higher than 20% by volume, the etching rate becomes high, so that it may be difficult to control the etching. The specific concentration of hydrogen fluoride is appropriately set within the above range according to a preferable etching rate.
ウエットエッチングに用いる温度は、好ましいエッチング速度に応じて適宜設定される。温度は、例えば、室温を用いることができる。 The temperature used for wet etching is appropriately set according to a preferable etching rate. For example, room temperature can be used as the temperature.
ウエットエッチングの時間は、好ましいゲート長11の幅T2に応じて適宜設定される。ウエットエッチングの時間は、多結晶シリコン膜35aの側部の酸化された部分及びシリコン基板2の表面の酸化された部分を除去し得る時間よりも長くすることが好ましい。以上が、ウェットエッチング条件の説明である。
The wet etching time is appropriately set according to the preferable width T2 of the
上述した本実施形態の半導体装置の製造方法によれば、ゲート及びゲート酸化膜の幅を縮小すると共に、ソースエクステンション領域とドレインエクステンション領域との間の距離であるゲート長を短く形成できる。従って、本実施形態を用いれば、製造に用いる露光装置の解像力を上回る微細加工を行うことができる。 According to the semiconductor device manufacturing method of the present embodiment described above, the width of the gate and the gate oxide film can be reduced, and the gate length which is the distance between the source extension region and the drain extension region can be shortened. Therefore, if this embodiment is used, fine processing exceeding the resolving power of the exposure apparatus used for manufacturing can be performed.
また、本実施形態によれば、ゲート酸化膜が精度良く微細加工される。 Further, according to this embodiment, the gate oxide film is finely processed with high accuracy.
また、多結晶シリコン膜35a、35bを熱酸化した後に、フッ化水素水溶液を用いて等方性エッチングしているので、多結晶シリコン膜35a、35bの酸化された部分のみがエッチングされる。多結晶シリコン膜35a、35bの熱酸化による酸化膜厚の制御は精度高く行えるので、ゲート12のエッチング加工精度は高い。例えば、本実施形態のように熱酸化後の多結晶シリコン膜35a、35bを等方性エッチングする方法は、多結晶シリコン膜35a、35bを例えばフッ硝酸水溶液を用いて直接エッチングする場合(例えば、特許文献1など)よりもエッチングの加工精度が高い。
Since the
従って、ゲート12を加工精度良く形成できる。従って、半導体装置が精度良く微細加工ができる。
Therefore, the
上述した本実施形態により製造される半導体装置1が有するMOSトランジスタ10,20は、ゲート12,22がアンダーカットされた部分を有しており、この部分には側壁絶縁膜14,24の一部分が埋め込まれている。そこで、このアンダーカットされた部分に埋め込まれた側壁絶縁膜14,24の一部分も、ゲート酸化膜11,21の一部分と考えることができる。
The
そこで、図1に示すMOSトランジスタ10,20を、ゲート12,22がアンダーカットされていない場合と比べてみる。
Therefore, the
図1に示すMOSトランジスタ10,20では、ゲート12,22がアンダーカットされた部分は、シリコン基板2の表面とゲート12,22との間隔が、ゲート酸化膜11,21の部分よりも大きい。従って、MOSトランジスタ10,20は、ゲート12,22がアンダーカットされていないMOSトランジスタと比べて、静電容量が小さくなることが分かる。
In the
従って、図1に示すMOSトランジスタ10,20は、ゲート12,22がアンダーカットされていないMOSトランジスタの場合と比べて、トランジスタの駆動に必要な電荷量が低減されることになる。
Therefore, in the
次に、上述した本実施形態の半導体装置1の変形例を、図19を用いて以下に説明する。
Next, a modification of the
図19は、本明細書に開示する半導体装置の実施形態の一変形例のPチャンネルMOSトランジスタ50を示す断面図である。
FIG. 19 is a cross-sectional view showing a P-
図19に示すPチャンネルMOSトランジスタ50は、ゲート12のアンダーカットされた部分が空洞18になっている。空洞18は、ゲート12と、ゲート酸化膜11と、ソース/ドレイン領域16aと、側壁絶縁膜14とによって囲まれた領域である。この空洞18は、減圧されていることが好ましく、特に真空となっていることが好ましい。
In the P-
PチャンネルMOSトランジスタ50は、シリコン基板2の表面とゲート12,22との間の静電容量が更に低減される。従って、トランジスタの駆動に必要な電荷量が更に低減される。なお、この空洞は、NチャンネルMOSトランジスタにも設けても良い。変形例の半導体装置のその他の構造は、上述した実施形態と同様である。
In the P-
本発明では、上述した本明細書に開示した半導体装置及びその製造方法は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更が可能である。例えば、図1に示す半導体装置1には、配線層又はプラグ等を適宜配置しても良い。PチャンネルMOSトランジスタとNチャンネルMOSトランジスタとを相補うように接続してCMOSを形成しても良い。
In the present invention, the above-described semiconductor device and the manufacturing method thereof disclosed in this specification can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention. For example, in the
次に、本明細書に開示する半導体装置の製造方法における酸化する工程の実験例を、図20を用いて以下に説明する。ただし、本発明はかかる実験例に制限されるものではない。 Next, an experimental example of the oxidation step in the method for manufacturing a semiconductor device disclosed in this specification will be described below with reference to FIGS. However, the present invention is not limited to such experimental examples.
図20は、多結晶シリコン膜35a、35bの熱酸化時間と酸化膜厚との関係を示す図である。
FIG. 20 is a diagram showing the relationship between the thermal oxidation time and the oxide film thickness of the
図20では、横軸が酸化時間を示し、縦軸が酸化膜厚を示す。また、熱酸化の酸化温度をパラメータとして、750℃〜950℃の間で50℃の間隔で5水準の測定を行った。 In FIG. 20, the horizontal axis represents the oxidation time, and the vertical axis represents the oxide film thickness. Further, five levels of measurement were performed at intervals of 50 ° C. between 750 ° C. and 950 ° C. using the oxidation temperature of thermal oxidation as a parameter.
酸化膜厚は、酸化温度の増加と共に増加する。また、単位時間当たりの酸化膜厚の増加量である酸化速度は、酸化温度の増加と共に増加する。 The oxide film thickness increases as the oxidation temperature increases. Further, the oxidation rate, which is an increase amount of the oxide film thickness per unit time, increases with an increase in the oxidation temperature.
図20に示すように、例えば、酸化温度950℃で熱酸化を行った場合には、酸化時間10分当たりにおける酸化膜厚の増加量は0.1μm程度である。酸化温度を低くすれば、酸化膜厚の増加量は更に小さくなる。従って、多結晶シリコン膜35a、35bの熱酸化による酸化膜厚の制御が精度高く行えることが分かる。
As shown in FIG. 20, for example, when thermal oxidation is performed at an oxidation temperature of 950 ° C., the amount of increase in the oxide film thickness per 10 minutes of oxidation time is about 0.1 μm. If the oxidation temperature is lowered, the amount of increase in the oxide film thickness is further reduced. Therefore, it can be seen that the oxide film thickness can be controlled with high accuracy by thermal oxidation of the
次に、本明細書に開示する半導体装置の製造方法におけるエッチングする工程の実験例を、図21を用いて以下に説明する。ただし、本発明はかかる実験例に制限されるものではない。 Next, an experimental example of an etching process in the method for manufacturing a semiconductor device disclosed in this specification will be described below with reference to FIGS. However, the present invention is not limited to such experimental examples.
図21は、多結晶シリコン35a、35bが酸化された酸化膜のエッチング時間とエッチング量との関係を示す図である。エッチング方法として、フッ化水素の水溶液の等方性エッチングを用いた。
FIG. 21 is a diagram showing the relationship between the etching time and the etching amount of the oxide film in which the
図21では、横軸がエッチング時間を示し、縦軸がエッチング量を示す。また、フッ化水素濃度をパラメータとして、1体積%及び5体積%の2水準の測定を行った。 In FIG. 21, the horizontal axis represents the etching time, and the vertical axis represents the etching amount. Further, two levels of 1% and 5% by volume were measured using the hydrogen fluoride concentration as a parameter.
酸化膜のエッチング量は、フッ化水素濃度の増加と共に増加する。また、単位時間当たりのエッチング量の増加量であるエッチング速度は、フッ化水素濃度の増加と共に増加する。 The etching amount of the oxide film increases as the hydrogen fluoride concentration increases. In addition, the etching rate, which is the amount of increase in the etching amount per unit time, increases as the hydrogen fluoride concentration increases.
次に、本明細書に開示する半導体装置の製造方法におけるゲート酸化膜の幅のエッチング量の実験例を、図22を用いて以下に説明する。ただし、本発明はかかる実験例に制限されるものではない。 Next, an experimental example of the etching amount of the gate oxide film width in the method for manufacturing a semiconductor device disclosed in this specification will be described below with reference to FIGS. However, the present invention is not limited to such experimental examples.
図22は、多結晶シリコン膜の熱酸化時間と酸化膜のゲート縮小長との関係を示す図である。ここで、ゲート酸化膜の幅のエッチング量は、幅T3(図11参照)と幅T2(図13参照)との差を意味する。図22に示す測定結果は、上述した熱酸化条件で図12に示す熱酸化を行った後、図13に示すエッチングを行って得たものである。 FIG. 22 is a diagram showing the relationship between the thermal oxidation time of the polycrystalline silicon film and the gate reduction length of the oxide film. Here, the etching amount of the width of the gate oxide film means a difference between the width T3 (see FIG. 11) and the width T2 (see FIG. 13). The measurement results shown in FIG. 22 are obtained by performing the etching shown in FIG. 13 after the thermal oxidation shown in FIG. 12 under the above-described thermal oxidation conditions.
図22では、横軸が酸化時間を示し、縦軸がゲート酸化膜の幅のエッチング量を示す。また、熱酸化の酸化温度をパラメータとして、750℃〜950℃の間で50℃の間隔で5水準の測定を行った。 In FIG. 22, the horizontal axis represents the oxidation time, and the vertical axis represents the etching amount of the width of the gate oxide film. Further, five levels of measurement were performed at intervals of 50 ° C. between 750 ° C. and 950 ° C. using the oxidation temperature of thermal oxidation as a parameter.
また、エッチング方法は、フッ化水素濃度が5体積%の水溶液を用いた。エッチング時間は、図18(B)に示す多結晶酸化膜35aの側部に形成されたシリコン酸化膜が除去される時間とした。
As an etching method, an aqueous solution having a hydrogen fluoride concentration of 5% by volume was used. The etching time was set to a time for removing the silicon oxide film formed on the side portion of the
図22に示すように、例えば、酸化温度950℃で熱酸化を行った場合には、酸化時間10分当たりにおけるゲート酸化膜の幅のエッチング量は0.18μm程度である。酸化温度を低くすれば、ゲート酸化膜の幅のエッチング量は更に小さくなる。従って、ゲート酸化膜の幅のエッチング量の制御が精度高く行えることが分かる。 As shown in FIG. 22, for example, when thermal oxidation is performed at an oxidation temperature of 950 ° C., the etching amount of the width of the gate oxide film per 10 minutes of oxidation time is about 0.18 μm. If the oxidation temperature is lowered, the etching amount of the width of the gate oxide film is further reduced. Therefore, it can be seen that the etching amount of the width of the gate oxide film can be controlled with high accuracy.
また、ゲート酸化膜の幅のエッチング量を適宜調節することによって、図12に示す熱酸化によって形成されたシリコン酸化膜をエッチングすることにより、熱酸化前のシリコン酸化膜(図11参照)のみにより形成されるゲート酸化膜を形成することができる。また、ゲート酸化膜の幅のエッチング量を適宜調節することによって、図12に示す熱酸化によって形成されたシリコン酸化膜を一部残した状態で、ゲート酸化膜を形成することもできる。 Further, by appropriately adjusting the etching amount of the width of the gate oxide film, by etching the silicon oxide film formed by the thermal oxidation shown in FIG. 12, only the silicon oxide film before the thermal oxidation (see FIG. 11) is used. A gate oxide film to be formed can be formed. Further, by appropriately adjusting the etching amount of the width of the gate oxide film, the gate oxide film can be formed with a part of the silicon oxide film formed by thermal oxidation shown in FIG. 12 remaining.
ここで述べられた全ての例及び条件付きの言葉は、読者が、発明者によって寄与された発明及び概念を技術を深めて理解することを助けるための教育的な目的を意図する。ここで述べられた全ての例及び条件付きの言葉は、そのような具体的に述べられた例及び条件に限定されることなく解釈されるべきである。また、明細書のそのような例示の機構は、本発明の優越性及び劣等性を示すこととは関係しない。本発明の実施形態は詳細に説明されているが、その様々な変更、置き換え又は修正が本発明の精神及び範囲を逸脱しない限り行われ得ることが理解されるべきである。 All examples and conditional words mentioned herein are intended for educational purposes to help the reader deepen and understand the inventions and concepts contributed by the inventor. All examples and conditional words mentioned herein are to be construed without limitation to such specifically stated examples and conditions. Also, such exemplary mechanisms in the specification are not related to showing the superiority and inferiority of the present invention. While embodiments of the present invention have been described in detail, it should be understood that various changes, substitutions or modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention.
以上の上述した実施形態及びその変形例に関し、更に以下の付記を開示する。 With respect to the above-described embodiment and its modifications, the following additional notes are disclosed.
(付記1)
基板上に酸化膜を形成する工程と、
前記酸化膜上に所定の幅を有する多結晶シリコン膜を形成する工程と、
前記基板表面に対して酸化処理を行って、少なくとも前記多結晶シリコン膜の側部を酸化する工程と、
前記所定の幅よりも狭い幅を有する前記酸化膜の部分を前記多結晶シリコン膜の下に残すように、前記酸化膜を、前記多結晶シリコン膜の酸化された部分と共にエッチングする工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
(Appendix 1)
Forming an oxide film on the substrate;
Forming a polycrystalline silicon film having a predetermined width on the oxide film;
Oxidizing the substrate surface to oxidize at least the sides of the polycrystalline silicon film;
Etching the oxide film together with the oxidized portion of the polycrystalline silicon film so as to leave a portion of the oxide film having a width smaller than the predetermined width under the polycrystalline silicon film;
A method for manufacturing a semiconductor device comprising:
(付記2)
前記酸化する工程は、前記多結晶シリコン膜の側部を、前記酸化膜に沿って他の部分よりも内方に向かって深く酸化する付記1に記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 2)
2. The method of manufacturing a semiconductor device according to
(付記3)
前記エッチングする工程は、前記多結晶シリコン膜を、前記酸化膜との接合面から該接合面の対向面に向かうに従って、外方に向かって延びるようにエッチングする、付記2に記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 3)
3. The semiconductor device according to
(付記4)
前記酸化する工程は、熱酸化を用いる付記1から3の何れか一項に記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 4)
The method of manufacturing a semiconductor device according to any one of
(付記5)
前記酸化する工程は、750℃〜1150℃の範囲の温度で熱酸化を行う付記4に記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 5)
The semiconductor device manufacturing method according to
(付記6)
前記酸化する工程は、酸素又は水蒸気を用いて熱酸化を行う付記4又は5に記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 6)
6. The method of manufacturing a semiconductor device according to
(付記7)
前記エッチングする工程は、等方性エッチングを用いる付記1から6の何れか一項に記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 7)
The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of
(付記8)
前記エッチングする工程は、フッ化水素酸を含むエッチング溶液を用いて等方性エッチングを行う付記7に記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 8)
The method for manufacturing a semiconductor device according to
(付記9)
前記フッ化水素酸を含むエッチング溶液は、フッ化水素の濃度が0.01体積%〜20体積%の範囲にある付記8に記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 9)
The semiconductor device manufacturing method according to
(付記10)
前記エッチングする工程の後に、
酸化された部分がエッチングされた前記多結晶シリコン膜をマスクとして、前記多結晶シリコン膜の両側の前記基板の部分に不純物をイオン注入する工程と、
前記多結晶シリコン膜の両側に側壁絶縁膜を形成する工程と、
前記側壁絶縁膜が形成された前記多結晶シリコン膜をマスクとして、前記多結晶シリコン膜の両側の前記基板の部分に不純物をイオン注入する工程と、
を有する付記1から9の何れか一項に記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 10)
After the etching step,
Implanting impurities into the portions of the substrate on both sides of the polycrystalline silicon film, using the polycrystalline silicon film with the oxidized portion etched as a mask;
Forming sidewall insulating films on both sides of the polycrystalline silicon film;
Using the polycrystalline silicon film on which the sidewall insulating film is formed as a mask, ion-implanting impurities into portions of the substrate on both sides of the polycrystalline silicon film;
The manufacturing method of the semiconductor device as described in any one of
1 半導体装置
2 シリコン基板
3 Nウェル
4 Pウェル
5 埋め込み拡散領域
6 埋め込み拡散領域
10 PチャンネルMOSトランジスタ
11 ゲート絶縁膜
12 ゲート
13 ソース/ドレインエクステンション領域
14 側壁絶縁膜
15 ソース/ドレイン領域
16a、16b、16c シリサイド層
17 Nウェルコンタクト領域
18 Nウェルコンタクト用不純物拡散層
20 NチャンネルMOSトランジスタ
21 ゲート絶縁膜
22 ゲート
23 ソース/ドレインエクステンション領域
24 側壁絶縁膜
25 ソース/ドレイン領域
26a、26b、26c シリサイド層
27 Pウェルコンタクト領域
28 Pウェルコンタクト用不純物拡散層
30 保護膜
31 窒化ケイ素膜
32 素子分離絶縁膜
33 保護膜
34 シリコン酸化膜
35 多結晶シリコン膜
36 保護膜
37 第1絶縁膜
38 第2絶縁膜
39 第3絶縁膜
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記酸化膜上に所定の幅を有する多結晶シリコン膜を形成する工程と、
前記基板表面に対して酸化処理を行って、少なくとも前記多結晶シリコン膜の側部を酸化する工程と、
前記所定の幅よりも狭い幅を有する前記酸化膜の部分を前記多結晶シリコン膜の下に残すように、前記酸化膜を、前記多結晶シリコン膜の酸化された部分と共にエッチングする工程と、
を有する半導体装置の製造方法。 Forming an oxide film on the substrate;
Forming a polycrystalline silicon film having a predetermined width on the oxide film;
Oxidizing the substrate surface to oxidize at least the sides of the polycrystalline silicon film;
Etching the oxide film together with the oxidized portion of the polycrystalline silicon film so as to leave a portion of the oxide film having a width smaller than the predetermined width under the polycrystalline silicon film;
A method for manufacturing a semiconductor device comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009114925A JP2010263169A (en) | 2009-05-11 | 2009-05-11 | Method of manufacturing semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009114925A JP2010263169A (en) | 2009-05-11 | 2009-05-11 | Method of manufacturing semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010263169A true JP2010263169A (en) | 2010-11-18 |
Family
ID=43360999
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009114925A Pending JP2010263169A (en) | 2009-05-11 | 2009-05-11 | Method of manufacturing semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2010263169A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106898610A (en) * | 2015-12-17 | 2017-06-27 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | Semiconductor devices and its manufacture method |
-
2009
- 2009-05-11 JP JP2009114925A patent/JP2010263169A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106898610A (en) * | 2015-12-17 | 2017-06-27 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | Semiconductor devices and its manufacture method |
US10872890B2 (en) | 2015-12-17 | 2020-12-22 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Semiconductor device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5605134B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
US5382534A (en) | Field effect transistor with recessed buried source and drain regions | |
US7718506B2 (en) | Isolation structure for MOS transistor and method for forming the same | |
JP2000332237A (en) | Manufacture of semiconductor device | |
KR100837555B1 (en) | Semiconductor device and the fabrication method | |
JP5870478B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
JP5821174B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
JP5365054B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
TWI492278B (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
KR100606925B1 (en) | A method for fabricating a fin-FET | |
US20090114957A1 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
JP4656854B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
JP2010263169A (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
JP4082280B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
JP6194684B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
JP4031408B2 (en) | Manufacturing method of MOS transistor | |
US20030124793A1 (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
JP5434489B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
JP4146121B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
KR100670395B1 (en) | Method of manufacturging semiconductor device | |
JP2006310484A (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
JP2004186359A (en) | Semiconductor integrated circuit device and its manufacturing method | |
JP2944595B2 (en) | Method for manufacturing metal oxide semiconductor transistor having p + polycrystalline silicon gate | |
JP4136393B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
JP2008135765A (en) | Semiconductor device |