JP2011009580A - 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する。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device.
最先端のシリコンLSI、特に、MOS(Metal−Oxide−Semiconductor)/MIS(metal−insulator−semiconductor)トランジスタでは、シリコン(Si)チャネル層の最表面に組成の異なる化合物半導体膜を形成することによってトランジスタや回路動作を向上させることが検討されている。化合物半導体膜としては、シリコンゲルマニウム(SiGe)膜、ゲルマニウム(Ge)膜、III−V族化合物半導体膜などが選ばれ、Siに比したキャリア移動度の向上を実現することが期待されている。 In a state-of-the-art silicon LSI, in particular, a MOS (Metal-Oxide-Semiconductor) / MIS (Metal-Insulator-Semiconductor) transistor is formed by forming a compound semiconductor film having a different composition on the outermost surface of a silicon (Si) channel layer. It has been studied to improve circuit operation. As the compound semiconductor film, a silicon germanium (SiGe) film, a germanium (Ge) film, a III-V group compound semiconductor film, or the like is selected, and it is expected to improve carrier mobility compared to Si.
化合物半導体膜を選択的に形成する方法としては、Si基板上の必要な領域のみに化合物半導体膜を選択的に成長させる技術がある。この技術の一例が、特許文献1に記載されている。特許文献1では、SiGe層がP型トランジスタにのみ設けられているため、N型MOSトランジスタの性能が維持されると共に、P型MOSトランジスタにおける高移動度が得られることが記載されている。また、ゲート絶縁膜が、N型トランジスタではP型ウェル上に形成され、P型トランジスタではSiGe層上に形成されるため、両トランジスタ間におけるゲート絶縁膜の表面の高さの相違はSiGe層の厚さの分のみとなり、高さの相違を原因とする不具合の発生を抑制することが可能となることが記載されている。 As a method for selectively forming the compound semiconductor film, there is a technique for selectively growing the compound semiconductor film only in a necessary region on the Si substrate. An example of this technique is described in Patent Document 1. Patent Document 1 describes that since the SiGe layer is provided only in the P-type transistor, the performance of the N-type MOS transistor is maintained and high mobility in the P-type MOS transistor is obtained. In addition, since the gate insulating film is formed on the P-type well in the N-type transistor and on the SiGe layer in the P-type transistor, the difference in the height of the surface of the gate insulating film between the two transistors is different between the SiGe layer. It is described that it becomes only the thickness, and it is possible to suppress the occurrence of problems due to the difference in height.
しかしながら、特許文献1のような技術では、(1)化合物半導体膜を成長させる領域が比較的狭く、成膜させる下地の面積によって成膜速度が大きく異なる条件にならざるを得ないこと、(2)成長させるべきでない領域に化合物半導体膜が成長しやすくなり、プロセス条件の選定の幅が狭くなること、(3)成長させるべきでない領域にマスク材を残すとき、そのマスク能力の確保のためにウェット処理などに制限が発生すること、などの問題がある。 However, in the technique such as Patent Document 1, (1) the region in which the compound semiconductor film is grown is relatively narrow, and the film formation speed must be greatly different depending on the area of the base to be formed. ) The compound semiconductor film is easy to grow in a region that should not be grown, and the range of selection of process conditions becomes narrow. (3) When the mask material is left in the region that should not be grown, in order to secure its masking ability There are problems such as limitations on wet processing.
これらの(1)〜(3)の問題を解決できる方法として、Si基板の広い範囲に形成した後に、不要な領域から化合物半導体膜を除去する技術がある。この技術の一例が、特許文献2に記載されている。特許文献2では、不純物をドープしたキャリア供給層及びアンドープ(若しくは低ドープ)チャネル層を逆構造とし、格子緩和状態のシリコンゲルマニウム層(第1の半導体層)、引っ張り歪み状態のシリコン層(第2の半導体層)、及び格子緩和状態のシリコンゲルマニウム層(第3の半導体層)の3層を積層することによって、半導体層の3層構造でpチャネル及びnチャネルのヘテロ接合FETを同一基板上に集積化できる、と記載されている。これにより、動作速度の高速化をはかることができる、と記載されている。 As a method for solving these problems (1) to (3), there is a technique of removing a compound semiconductor film from an unnecessary region after being formed on a wide area of a Si substrate. An example of this technique is described in Patent Document 2. In Patent Document 2, an impurity-doped carrier supply layer and an undoped (or low-doped) channel layer have an inverse structure, a lattice-relaxed silicon germanium layer (first semiconductor layer), a tensile strained silicon layer (second And a lattice-relaxed silicon germanium layer (third semiconductor layer) are stacked to form a p-channel and n-channel heterojunction FET on the same substrate in a three-layer structure of semiconductor layers. It is described that it can be integrated. As a result, it is described that the operation speed can be increased.
しかしながら、特許文献2に例示される従来技術では、不要な部分の化合物半導体膜を除去する際に、下地の構造(例えばシリコン基板)がエッチングされて、ダメージが入ったり、表面モフォロジーが悪化したりして、トランジスタ特性を劣化させるという問題があった。 However, in the prior art exemplified in Patent Document 2, when an unnecessary portion of the compound semiconductor film is removed, the underlying structure (for example, a silicon substrate) is etched to cause damage or deterioration of the surface morphology. As a result, there is a problem of deteriorating transistor characteristics.
本発明によれば、
素子分離膜と、前記素子分離膜によって互いに分離された第一、第二のウェルと、前記第一、第二のウェル上に形成された化合物半導体膜とを有する基板を用意する工程と、
前記第一のウェル上に位置する前記化合物半導体膜をマスク膜で被覆する工程と、
前記マスク膜をマスクとして酸化処理を行うことにより前記第二のウェル上に形成された前記化合物半導体膜を酸化する工程と、
酸化された前記化合物半導体膜を除去する工程と、
を含む半導体装置の製造方法
が提供される。
According to the present invention,
Preparing a substrate having an element isolation film, first and second wells separated from each other by the element isolation film, and a compound semiconductor film formed on the first and second wells;
Coating the compound semiconductor film located on the first well with a mask film;
Oxidizing the compound semiconductor film formed on the second well by performing an oxidation treatment using the mask film as a mask;
Removing the oxidized compound semiconductor film;
A method for manufacturing a semiconductor device is provided.
また、本発明によれば、上記の方法によって製造された半導体装置が提供される。 Moreover, according to this invention, the semiconductor device manufactured by said method is provided.
この発明によれば、第二のウェル上に形成された化合物半導体膜のみを酸化することで、化合物半導体膜のエッチング速度を下地となる基板のエッチング速度よりも早くすることができる。これにより、第二のウェル上に形成された化合物半導体膜を選択的に除去することができ、第二のウェルに対するダメージや表面モフォロジーの悪化を抑制することができる。したがって、簡便な方法でトランジスタ特性を向上させることが可能となる。 According to this invention, by oxidizing only the compound semiconductor film formed on the second well, the etching rate of the compound semiconductor film can be made faster than the etching rate of the underlying substrate. Thereby, the compound semiconductor film formed on the second well can be selectively removed, and damage to the second well and deterioration of the surface morphology can be suppressed. Therefore, transistor characteristics can be improved by a simple method.
本発明によれば、トランジスタ特性を向上させることができる。 According to the present invention, transistor characteristics can be improved.
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings, the same reference numerals are given to the same components, and the description will be omitted as appropriate.
図1〜3は、本実施形態の半導体装置の製造方法を説明する模式的な断面図である。この製造方法は、STI(Shallow Trench Isolation、素子分離膜)109と、STI109によって互いに分離されたp型ウェル102及びn型ウェル103と、p型ウェル102及びn型ウェル103上に形成されたシリコンゲルマニウム膜(SiGe膜)108とを有するシリコン基板(Si基板)101を用意する工程(図1(a))と、n型ウェル103上に位置するSiGe膜108をシリコン酸化膜(SiO2膜、マスク膜)116で被覆する工程(図1(b))と、SiO2膜116をマスクとして酸化処理を行うことによりp型ウェル102上に形成されたSiGe膜108を酸化し、酸化シリコンゲルマニウム膜(SixGeyOz膜)117を形成する工程(図2(c))と、そのSixGeyOz膜117及びマスクSiO2膜116とを除去する工程(図2(d))と、を含む。
1 to 3 are schematic cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to this embodiment. This manufacturing method includes STI (Shallow Trench Isolation) 109, p-
以下、本実施形態の半導体装置の製造方法について、具体的に説明する。まず、Si基板101にSTI109を作成する。ついで、Si基板101に不純物を注入してp型ウェル102及びn型ウェル103を作製する。p型ウェル102が設けられた領域をnMOS領域といい、n型ウェル103が設けられた領域をpMOS領域という。nMOS領域はn型MOSトランジスタが形成される領域であり、pMOS領域は、p型MOSトランジスタが形成される領域である。ついで、p型ウェル102及びn型ウェル103上にそれぞれSiGe膜108をエピタキシャル成長させる(図1(a))。SiGe膜108の膜厚は、期待する歪の大きさによって任意に決められる。SiGe膜108のGe原子濃度は、20%以上が好適である。
Hereinafter, the method for manufacturing the semiconductor device of this embodiment will be described in detail. First, the STI 109 is created on the
ついで、CVD(Chemical Vapor Deposition)法を用いてSi基板101全面にSiO2膜116を成長させる。ついで、レジストを塗布し、一般的な露光・現像技術を用いてn型ウェル103上にのみSiO2膜116を残し、p型ウェル102上のSiGe膜108を露出させる(図1(b))。こうすることで、pMOS領域のSiGe膜108のみをSiO2膜116で覆うことができる。ここで、SiO2膜116は、後述するSixGeyOz膜117のエッチング工程において、n型ウェル103上のSiGe膜108がエッチングされないように膜厚を確保する。
Next, a SiO 2 film 116 is grown on the entire surface of the
ついで、酸化ガス雰囲気下において、露出したp型ウェル102上のSiGe膜108を熱処理する。酸化ガスとしては、たとえば、酸素ガス、オゾンガス、酸素と水素の混合ガス、水蒸気、塩酸ガスと酸素の混合ガスなどを用いることができる。更に、熱処理する装置としては、通常の酸化炉と呼ばれる抵抗加熱のFurnaceでも、ランプ加熱を利用した枚葉処理装置でも可能である。ゲルマニウム(Ge)を含んだシリコン膜は酸化速度が非常に速い。そのため、p型ウェル102上のSiGe膜108は急速に酸化されて、厚いSixGeyOz膜117が形成される(図2(c))。一方、SiO2膜116は、十分に厚いため、酸化種の拡散が十分律速して、n型ウェル103上のSiGe膜108には到達しない。結果的に酸化速度が非常に遅くなり、n型ウェル103上のSiGeの酸化膜は新たに形成されない。
Next, the exposed SiGe
ついで、フッ素含有エッチング液に浸漬させることによって、SixGeyOz膜117をウェットエッチングにより除去する(図2(d))。ここではフッ素が含有した溶液をエッチング液として用いる。たとえば、フッ化水素酸(HF)、バッファードフッ酸(NH4FとHFとの混合液)、またそれらを適度にH2Oで希釈した薬液を用いることができる。SixGeyOz膜117は、Siに比べ、HF系の薬液によるエッチング速度が非常に速い。更に、通常のSTIに用いられているSiO2膜に比べてもエッチング速度は非常に速いため、下地のp型ウェル102及び周辺のSTI109に大きな影響を与えることなく、除去される。加えて、SixGeyOz膜117は、SiGe膜108に対してもエッチング速度が速い。そのため、n型ウェル103上のSiGe膜108にも影響を与えることなく、除去することができる。このとき、SiO2膜116の膜質及び膜厚を制御することで、SixGeyOz膜117の除去時にSiO2膜116を同時に除去することができる。
Next, the Si x Ge y O z film 117 is removed by wet etching by immersing it in a fluorine-containing etching solution (FIG. 2D). Here, a solution containing fluorine is used as an etching solution. For example, hydrofluoric acid (HF), buffered hydrofluoric acid (mixed solution of NH 4 F and HF), or a chemical solution obtained by appropriately diluting them with H 2 O can be used. The Si x Ge y O z film 117 has an extremely high etching rate with an HF-based chemical compared to Si. Furthermore, since the etching rate is very high even compared with the SiO 2 film used for normal STI, it is removed without greatly affecting the underlying p-
ついで、n型ウェル103にのみ形成されたSiGe膜108及び露出したp型ウェル102上にゲート絶縁膜111を形成する。例えば、このゲート絶縁膜111の材料としては、一般的なSiO2膜の他、酸窒化膜(SiON、oxynitride)、ハフニウム(Hf)やジルコニウム(Zr)、アルミニウム(Al)などを含有した酸化膜、更には添加物として、イットリウム(Y)やランタン(La)を含有するものが用いられる。また、その成膜方法としては、熱酸化法のほか、CVD法又はALD(アトミックレイヤーデポジション)法、又はそれらとPVD(Physical Vapor Deposition)法との組み合わせなどが適宜選択される。更にLTO(Low Temperature Oxide)堆積膜やONO(SiO2/Si3N4/SiO2)積層膜等も適宜選択できる。
Next, a
ついで、レジストマスク(図示せず)を用いたエッチングを行うことにより、ゲート絶縁膜111上にゲート電極112を形成する。ついで、レジストマスク(図示せず)を用いて、イオン注入することにより、n型ウェル103上のゲート電極112にp型不純物を導入するととともに、n型ウェル103の表面にp型不純物を注入してp型エクステンション領域106を形成する。また、p型ウェル102上のゲート電極112にn型不純物を導入するととともに、p型ウェル102の表面にn型不純物を注入しn型エクステンション領域107を形成する。ついで、ゲート電極112の側壁に、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜からなるサイドウォ−ル113を形成する。ついで、レジストマスク(図示せず)を用いてp型エクステンション領域106よりも高い濃度でイオン注入し、p+ソースドレイン(SD)領域104を形成する。また、n型エクステンション領域107よりも高い濃度でイオン注入し、n+ソースドレイン(SD)領域105を形成する。ついで、露出したシリコン基板101の表面全体を覆うように層間絶縁膜110を形成し、これをCMP(化学機械的研磨法)により平坦化する。ついで、層間絶縁膜110に、p+SD領域104、n+SD領域105及びゲート電極112に到達するように開口部を形成し、この開口部をコンタクトメタル114で埋め込む。その後、コンタクトメタル114上に配線115を形成し、図3で示すように、nMOS領域にn型MOSトランジスタが形成され、pMOS領域にp型MOSトランジスタが形成されたCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)を完成させる。
Next, the
つづいて、本実施形態の作用効果について説明する。本実施形態の方法によれば、p型ウェル102上に形成されたSiGe膜108のみを酸化することで、SiGe膜108の酸化により形成されたSixGeyO2膜117のエッチング速度を下地のp型ウェル102よりも早くすることができる。これにより、p型ウェル102上に形成されたSiGe膜108を選択的に除去することができ、下地のp型ウェル102に対するダメージや表面モフォロジーの悪化を抑制することができる。したがって、簡便な方法でトランジスタ特性を向上させることが可能となる。
It continues and demonstrates the effect of this embodiment. According to the method of the present embodiment, the etching rate of the Si x Ge y O 2 film 117 formed by oxidizing the
図7には、Si基板101に形成されたp型ウェル102及びn型ウェル103上に、化合物半導体膜としてSiGe膜108を選択的に成長させ、更にpMOS領域のみにSiGe膜108を残す場合の従来例を示す。図7に示す方法においては、まず、nMOS及びpMOSの両領域のSi基板101の表面が露出した領域にSiGe膜108を成長させる。マスク膜916には、レジストやSiO2等のハードマスクなどが用いられ、pMOS領域のみをマスク膜916によりマスクした後、露出したnMOS領域のSiGe膜108が選択的にエッチングされる。エッチングはドライエッチング又はウェットエッチングが用いられ、例えば、ウェットエッチングではアルカリ系の薬液を用いることが一般的である。
FIG. 7 shows a case where a
しかしながら、この従来例では、ドライエッチングやウェットエッチングによるSiGe膜108に対して、その下層のp型ウェル102のエッチング選択性が低い。そのため、下層のp型ウェル102に影響無く上層のSiGe膜108のみを除去することはかなり困難であった。例えば、ドライエッチングを用いるとSiGe膜108除去後のp型ウェル102にダメージを与えてしまう。また、アルカリ系の薬液によるウェットエッチングでは、除去するSiGe膜108の膜厚の制御が難しいだけでなく、下地のp型ウェル102表面のモフォロジーを極端に劣化させてしまう。下地のp型ウェル102表面は、ゲート絶縁膜が触れるnMOSトランジスタのチャネル部であるため、nMOSトランジスタの移動度の劣化を生じてしまう。
However, in this conventional example, the etching selectivity of the underlying p-
特許文献2の技術では、Si基板上にひずみ緩和SiGe層、ひずみSi層及びひずみ緩和SiGe層を順に積層し、最上層のSiGe層及びその下のひずみSi層をpMOSが形成される領域だけ選択的に除去することが記載されている。その除去方法については言及されていないが、SiGe層の下に多層のSi層が形成されていて、上層のSiGe層だけでなく下層のSi層まで十分に除去するプロセスが用いられている。したがって、この従来例では、下層のSi層をエッチングしないようにするなどの考慮がなされておらす、プロセスのバラツキが問題となる。 In the technique of Patent Document 2, a strain relaxation SiGe layer, a strain Si layer, and a strain relaxation SiGe layer are sequentially stacked on a Si substrate, and the uppermost SiGe layer and the strained Si layer below it are selected only in the region where the pMOS is formed. It is described that it is removed. Although the removal method is not mentioned, a multilayer Si layer is formed under the SiGe layer, and a process of sufficiently removing not only the upper SiGe layer but also the lower Si layer is used. Therefore, in this conventional example, there is a problem of process variation, such as not etching the lower Si layer.
一方、本実施形態の方法によれば、pMOS領域のSixGeyOz膜117の除去には、たとえばHF系のフッ素含有薬液を用いることができる。HF系薬液では、p型ウェル102をほとんどエッチングすることができない。したがって、nMOS領域において、チャネル領域となるp型ウェル102表面をダメージなく平滑のまま保ちつつ、SixGeyOz膜117を除去することができる。その結果、nMOSトランジスタの移動度を劣化させることなく、pMOS領域のキャリア移動度の向上に必要なSiGe膜108を選択的に形成することができる。
On the other hand, according to the method of the present embodiment, for example, an HF-based fluorine-containing chemical solution can be used to remove the Si x Ge y O z film 117 in the pMOS region. With the HF chemical solution, the p-type well 102 can hardly be etched. Therefore, in the nMOS region, the Si x Ge y O z film 117 can be removed while keeping the surface of the p-type well 102 serving as the channel region smooth without damage. As a result, the
また、SixGeyOz膜117中のGe原子濃度を高めることで、酸化速度をp型ウェル102よりも早くすることができ、かつ、十分なエッチング速度を確保することができる。例えば、Ge原子濃度が20%以上あれば、通常のSi層に比較して、5倍以上速くすることができる。また、Ge原子濃度が30%であれば、酸化速度は通常のSi層の10倍以上となる。
Further, by increasing the Ge atom concentration in the Si x Ge y O z film 117, the oxidation rate can be made faster than that of the p-
また、SiGe膜108の膜厚を制御することでSiGe膜108の酸化速度を制御することができる。図4は、SiGe膜(I)の酸化時間に対する酸化膜厚を示している。図4(a)では、SiGe膜(I)が十分厚い場合を示す。また、図4(b)では、SiGe膜(I)がある程度の厚さ(図4(a)で示すSiGe膜よりも薄い)の場合を示す。図示するように、Si基板(II)に対して、SiGe膜(I)では、酸化膜の形成速度が非常に速いことがわかる。更に、SiGe膜が十分厚い場合には単調に増加して行くものの(図4(a))、SiGe膜がある程度の厚みに制限される場合(図4(b))には、ある時間で急に飽和傾向を示す。これはSiGe膜が全て酸化膜になり、酸化種が下層のシリコン基板に到達したことを示す。つまり、酸化時間及びSiGe膜108の膜厚は、その飽和する変局点を越えたところに設定することができる。
Further, by controlling the film thickness of the
また、pMOS領域のSiGe膜108をマスクするSiO2膜116は、その酸化時間(膜厚)に対して十分厚く設定することができる。こうすることによって、SiO2膜116下部のSiGe膜108の酸化を抑制できる。例えば、SiGe膜108が5nmの場合、SixGeyOz膜117としての膜厚は20nm程度を想定すれば良く、10倍の酸化速度を実現できる場合、Siに対して2nm程度酸化する条件を選択することになる。したがって、SiO2膜116の膜厚を20nm程度に設定すれば、SiO2膜116の下部のSiGe膜108が酸化されることを抑制できる。
Further, the SiO 2 film 116 that masks the
また、SixGeyOz膜117の膜厚を制御し、かつ、SixGeyOz膜117を高いエッチング速度でエッチングできるエッチング液を選択することで、nMOS領域のSiGe膜108を完全に除去することができる。
Further, by controlling the thickness of the Si x Ge y O z layer 117, and, by selecting the Si x Ge y O z etchant can etch the
図5は、種々の酸化膜についてのHF系エッチング速度の例である。SixGeyOz膜(B)に対して、マスク膜であるSiO2膜(A)は約2倍のエッチング速度を有する。STI(C)は約5分の1のエッチング速度を有する。図示しないが、Si基板及びSiGe膜のエッチング速度はこのグラフではほぼ0となる。これは、SixGeyOz層の膜厚に対して、マスクのSiO2膜は約2倍の膜厚を許容できることを意味している。換言すれば、20nmのSixGeyOz層の除去時に、マスクの20nmSiO2膜を完全に除去できることを意味している。一方、STIはSixGeyOz層やマスクのSiO2膜に比べて僅かな後退(約4nm)にとどめることができる。 FIG. 5 shows examples of HF-based etching rates for various oxide films. The SiO 2 film (A), which is a mask film, has an etching rate about twice that of the Si x Ge y O z film (B). STI (C) has an etch rate of about 1/5. Although not shown, the etching rate of the Si substrate and the SiGe film is almost zero in this graph. This means that the SiO 2 film of the mask can accept a film thickness approximately twice that of the Si x Ge y O z layer. In other words, it means that the 20 nm SiO 2 film of the mask can be completely removed when removing the 20 nm Si x Ge y O z layer. On the other hand, the STI can be reduced slightly (about 4 nm) as compared with the Si x Ge y O z layer and the mask SiO 2 film.
さらに、SiO2膜116の膜質と膜厚を選択することで、SixGeyOz膜117と同時にSiO2膜116もエッチングすることができる。SiO2膜116とSixGeyOz膜117とを同時に除去することで、工程数を削減することができる。また、図5で図示するように、STI109も微量にエッチングされるため、SiO2膜116及びSixGeyOz膜117の除去により、STI109の高さのばらつくことが懸念されるが、SiO2膜116とSixGeyOz膜117とを同時に除去できれば、このような問題を低減することができる。
Further, by selecting the film quality and film thickness of the SiO 2 film 116 can be Si x Ge y O z layer 117 simultaneously with the SiO 2 film 116 is also etched. By simultaneously removing the SiO 2 film 116 and the Si x Ge y O z film 117, the number of steps can be reduced. Further, as shown in FIG. 5, since the
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
たとえば、実施の形態では、Si基板101にSTI109、p型ウェル102及びn型ウェル103を形成した後、SiGe膜108をエピタキシャル成長させる例について説明した。pMOS領域及びnMOS領域の両方に面積を広げることによってSiGe膜を安定的に成長できるが、SiGe膜を更に安定的に成長することもできる。それは、図6で示すように、Si基板101の全面にSiGe膜108をエピタキシャル成長させた後(図6(a))、STI109を形成し(図6(b))、不純物を注入してp型ウェル102及びn型ウェル103を形成させる方法である(図1(a))。この方法を選択すると、常にウエハ全面での成膜になるため所望なGe濃度や膜厚に対する条件は一意に決まる。実施形態の方法では、例えば、製品によって成膜すべきn型ウェル103の面積が変わったときに、n型ウェル103の面積にあわせてGe濃度や膜厚を変える必要が生じるが、図6に示す方法では、このような製品毎のチューニングが必要なくなり、かつ、SiGe膜108を安定に成長させることができる。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, these are the illustrations of this invention, Various structures other than the above are also employable.
For example, in the embodiment, the example in which the
また、実施形態では、SiGe膜を例にして説明したが、これに代えて、Ge膜、SiC膜、又はIII族元素とV族元素とからなる化合物半導体を主成分とする膜、より好ましくは、III族元素とV族元素とからなる膜としてもよい。III族元素とV族元素とからなる化合物半導体膜は、SiGe膜の場合に比べて、低温でSi膜に対してより大きな酸化選択性を有する。III族元素とV族元素とからなる化合物半導体の酸化膜のエッチングには、例えば純水を使用することができる。III族元素とV族元素とかなる化合物半導体としては、たとえば、GaAs、InAs、InSb、InP等が例示される。こうした化合物半導体はN型MOSトランジスタのチャネル材料として好適であり、GaAsやInPの電子移動度はSiの3〜6倍に留まるが禁制帯の広さから低消費電力向きであり、InAsやInSbはSiの数十倍の電子移動度を有している。さらに、本発明では、実施形態のSiGe膜に代えて、組成の異なる化合物半導体膜の積層膜とすることもできる。このような積層膜は、SiGe膜、Ge膜及びIII族元素とV族元素とからなる化合物半導体膜を任意に積層させて形成することができる。 In the embodiment, the SiGe film has been described as an example. Instead, a Ge film, a SiC film, or a film mainly composed of a compound semiconductor composed of a group III element and a group V element, more preferably A film made of a group III element and a group V element may be used. A compound semiconductor film composed of a group III element and a group V element has a greater oxidation selectivity with respect to the Si film at a lower temperature than the case of the SiGe film. For example, pure water can be used for etching the oxide film of a compound semiconductor composed of a group III element and a group V element. Examples of compound semiconductors composed of group III elements and group V elements include GaAs, InAs, InSb, InP, and the like. Such a compound semiconductor is suitable as a channel material for an N-type MOS transistor. Although the electron mobility of GaAs and InP is 3 to 6 times that of Si, it is suitable for low power consumption due to the wide forbidden band. InAs and InSb are The electron mobility is several tens of times that of Si. Furthermore, in the present invention, instead of the SiGe film of the embodiment, a laminated film of compound semiconductor films having different compositions may be used. Such a laminated film can be formed by arbitrarily laminating a SiGe film, a Ge film, and a compound semiconductor film made of a group III element and a group V element.
また、実施形態では、Si基板を例に挙げて説明したが、絶縁膜上にシリコン膜が形成されたSOI(Silicon On Insulator)基板、又は、絶縁膜上にSiGe膜とSi膜とが積層された基板とすることもできる。 In the embodiments, the Si substrate has been described as an example. However, an SOI (Silicon On Insulator) substrate in which a silicon film is formed on an insulating film, or an SiGe film and an Si film are stacked on the insulating film. It can also be a substrate.
さらに、実施形態では、pMOS領域のみにSiGe膜が形成されている構成を例に挙げて説明したが、nMOS領域のみにSiC膜、又は、III族元素とV族元素とかなる化合物半導体膜が形成されていてもよい。 Furthermore, in the embodiment, the configuration in which the SiGe film is formed only in the pMOS region has been described as an example. However, a SiC film or a compound semiconductor film composed of a group III element and a group V element is formed only in the nMOS region. May be.
101 シリコン基板
102 p型ウェル
103 n型ウェル
104 p+ソースドレイン領域
105 n+ソースドレイン領域
106 p型エクステンション領域
107 n型エクステンション領域
108 シリコンゲルマニウム膜
109 素子分離膜
110 層間絶縁膜
111 ゲート絶縁膜
112 ゲート電極
113 サイドウォール
114 コンタクトメタル
115 配線
116 シリコン酸化膜
117 酸化シリコンゲルマニウム膜
916 マスク膜
101 silicon substrate 102 p-type well 103 n-type well 104 p + source / drain region 105 n + source / drain region 106 p-type extension region 107 n-
Claims (12)
前記第一のウェル上に位置する前記化合物半導体膜をマスク膜で被覆する工程と、
前記マスク膜をマスクとして酸化処理を行うことにより前記第二のウェル上に形成された前記化合物半導体膜を酸化する工程と、
酸化された前記化合物半導体膜を除去する工程と、
を含む半導体装置の製造方法。 Preparing a substrate having an element isolation film, first and second wells separated from each other by the element isolation film, and a compound semiconductor film formed on the first and second wells;
Coating the compound semiconductor film located on the first well with a mask film;
Oxidizing the compound semiconductor film formed on the second well by performing an oxidation treatment using the mask film as a mask;
Removing the oxidized compound semiconductor film;
A method of manufacturing a semiconductor device including:
前記第二のウェルとしてP型のウェルを有するN型MOSトランジスタを形成する工程と、
をさらに含む、請求項1乃至10いずれかに記載の半導体装置の製造方法。 Forming a P-type MOS transistor having an N-type well as the first well;
Forming an N-type MOS transistor having a P-type well as the second well;
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009152981A JP2011009580A (en) | 2009-06-26 | 2009-06-26 | Method of manufacturing semiconductor device |
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---|---|---|---|---|
JP2013004968A (en) * | 2011-06-17 | 2013-01-07 | Toshiba Corp | Semiconductor device and manufacturing method of the same |
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- 2009-06-26 JP JP2009152981A patent/JP2011009580A/en active Pending
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