JP4101124B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4101124B2 JP4101124B2 JP2003179406A JP2003179406A JP4101124B2 JP 4101124 B2 JP4101124 B2 JP 4101124B2 JP 2003179406 A JP2003179406 A JP 2003179406A JP 2003179406 A JP2003179406 A JP 2003179406A JP 4101124 B2 JP4101124 B2 JP 4101124B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- region
- light
- metal
- manufacturing
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 34
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 33
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 69
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 69
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 claims description 60
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 60
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 42
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 42
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 42
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 33
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 27
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 17
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 14
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 11
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 47
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 43
- 230000008569 process Effects 0.000 description 19
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 7
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 7
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 5
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 5
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 4
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 4
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 4
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 2
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 2
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 2
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 2
- 241000894007 species Species 0.000 description 2
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 2
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 2
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 2
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910005883 NiSi Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000283080 Proboscidea <mammal> Species 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910021334 nickel silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- RUFLMLWJRZAWLJ-UHFFFAOYSA-N nickel silicide Chemical compound [Ni]=[Si]=[Ni] RUFLMLWJRZAWLJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 1
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/77—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
- H01L21/78—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
- H01L21/82—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components
- H01L21/822—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components the substrate being a semiconductor, using silicon technology
- H01L21/8232—Field-effect technology
- H01L21/8234—MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type
- H01L21/8238—Complementary field-effect transistors, e.g. CMOS
- H01L21/823828—Complementary field-effect transistors, e.g. CMOS with a particular manufacturing method of the gate conductors, e.g. particular materials, shapes
- H01L21/823835—Complementary field-effect transistors, e.g. CMOS with a particular manufacturing method of the gate conductors, e.g. particular materials, shapes silicided or salicided gate conductors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
- H01L21/28008—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes
- H01L21/28017—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon
- H01L21/28026—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon characterised by the conductor
- H01L21/28035—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon characterised by the conductor the final conductor layer next to the insulator being silicon, e.g. polysilicon, with or without impurities
- H01L21/28044—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon characterised by the conductor the final conductor layer next to the insulator being silicon, e.g. polysilicon, with or without impurities the conductor comprising at least another non-silicon conductive layer
- H01L21/28052—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon characterised by the conductor the final conductor layer next to the insulator being silicon, e.g. polysilicon, with or without impurities the conductor comprising at least another non-silicon conductive layer the conductor comprising a silicide layer formed by the silicidation reaction of silicon with a metal layer
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
- H01L21/321—After treatment
- H01L21/32115—Planarisation
- H01L21/3212—Planarisation by chemical mechanical polishing [CMP]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/77—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
- H01L21/78—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
- H01L21/82—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components
- H01L21/822—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components the substrate being a semiconductor, using silicon technology
- H01L21/8232—Field-effect technology
- H01L21/8234—MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type
- H01L21/8238—Complementary field-effect transistors, e.g. CMOS
- H01L21/823828—Complementary field-effect transistors, e.g. CMOS with a particular manufacturing method of the gate conductors, e.g. particular materials, shapes
- H01L21/823842—Complementary field-effect transistors, e.g. CMOS with a particular manufacturing method of the gate conductors, e.g. particular materials, shapes gate conductors with different gate conductor materials or different gate conductor implants, e.g. dual gate structures
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Description
【発明が属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造方法に係り、特に、ゲート絶縁膜、金属シリサイド膜を有するゲート電極、ソース/ドレイン領域、金属シリサイド層等の半導体要素を光照射により形成して半導体装置を製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、必要に応じて反応ガスや不活性ガスを用いて、基板全体の温度を所定の反応温度に加熱し、該反応温度で所定時間保持することにより、ゲート絶縁膜、ゲート電極、ソース/ドレイン領域、シリサイド層等の半導体要素を形成していた。
具体的には、金属シリサイド膜を有するゲート電極を形成する場合、金属とシリコンとが反応(シリサイド化)する温度に基板全体を保持させていた(例えば、非特許文献1参照)。
また、ゲート電極にドープする不純物の種類又は濃度を変えることによって、NMOS領域とPMOS領域において仕事関数の異なるゲート電極を作り分けていた(例えば、非特許文献2参照)。
【0003】
【非特許文献1】
「Nickel Silicide Metal Gate FDSOI Devices with Improved Gate Oxide Leakage」、2002年、IEDM(International Electron Devices Meeting)、p.271−274
【非特許文献2】
「Metal-gate FinFET and fully-depleted SOI devices using total gate silicidation」、2002年、IEDM(International Electron Devices Meeting)、p.247−250
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の方法では、基板全体を加熱していたため、基板の所定領域の反応温度のみを変更することができなかった。このため、同一基板上のNMOS領域やPMOS領域のような特定の領域毎に、同一材料を用いて異なる品質のゲート絶縁膜、ゲート電極用金属シリサイド膜、ソース/ドレイン領域、シリサイド層等の半導体要素を作り分けることができないという問題があった。
また、ゲート電極を構成する金属シリサイド膜を形成する際に、選択する金属によっては、例えば600℃以上のようにシリサイド反応温度が高いものがある。この場合、シリサイド反応中に不純物拡散層の不純物が不活性化してしまい、トランジスタ能力が劣化してしまうという問題があった。
【0005】
本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたもので、特定の領域毎に同一材料を用いて異なる品質の半導体要素を作り分けることを目的とする。また、本発明は、特定の領域毎に仕事関数の異なるゲート電極を作り分けることも目的とする。
【0007】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、基板上に、該基板の一部を露出させる開口部を複数有する絶縁膜を形成する工程と、
前記開口部の内部及び前記絶縁膜の上に、シリコン膜と金属膜とを形成する工程と、
前記シリコン膜及び金属膜が形成された領域のうちの第1領域にマスク膜を形成する工程と、
前記シリコン膜及び金属膜が形成された領域のうちの前記第1領域以外の第2領域に光を照射することにより、該第2領域に第1金属シリサイド層を形成する第1照射工程と、
前記第1照射工程の後、前記マスク膜を除去する工程と、
前記マスク膜を除去した後、前記第1及び第2領域に光を照射することにより、前記第1領域に第2金属シリサイド層を形成すると共に、前記第2領域の第1金属シリサイド膜を該第2金属シリサイド膜とは異なる相にする第2照射工程と、
前記第2照射工程の後、前記第1及び第2領域に形成された前記第1及び第2金属シリサイド層上に導電膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上の前記導電膜及び前記第1及び第2金属シリサイド層を除去する工程とを含むことを特徴とする。
【0008】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、基板上にシリコンからなるゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極をマスクとして不純物注入を行うことにより、前記基板の上層に不純物拡散層を形成する工程と、
前記ゲート電極及び前記基板の上に、金属膜を形成する工程と、
前記金属膜が形成された領域のうちの第1領域にマスク膜を形成する工程と、
前記金属膜が形成された領域のうちの前記第1領域以外の第2領域に光を照射することにより、該第2領域の前記ゲート電極及び不純物拡散層の上層に第1金属シリサイド層を形成する第1照射工程と、
前記第1照射工程の後、前記マスク膜を除去する工程と、
前記マスク膜を除去した後、前記第1及び第2領域に光を照射することにより、前記第1領域の前記ゲート電極及び不純物拡散層の上層に第2金属シリサイド層を形成すると共に、前記第2領域の前記第1金属シリサイド層を該第2金属シリサイド層とは異なる相にする第2照射工程と、
前記第2照射工程の後、前記第1及び第2照射工程で未反応の前記金属膜を除去する工程とを含むことを特徴とする。
【0011】
本発明に係る半導体装置の製造方法において、前記光が可視光であり、
前記マスク膜が、前記可視光を反射する金属膜を含むか、前記可視光を吸収する材料からなる膜を含むことが好適である。
前記可視光を吸収する材料からなる膜は、前記可視光の光量を反応対象が反応するために必要な光量未満にまで減衰できる膜厚で形成することが好適である。
【0012】
本発明に係る半導体装置の製造方法において、前記第1又は第2照射工程で、前記光を複数回照射することが好適である。
【0013】
本発明に係る半導体装置の製造方法において、前記光のエネルギーが、10J/cm2〜40J/cm2であり、
前記光の1回の照射時間が、0.1msec〜1.5msecであることが好適である。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図中、同一または相当する部分には同一の符号を付してその説明を簡略化ないし省略することがある。
【0015】
実施の形態1.
本実施の形態1では、NMOS領域とPMOS領域に、異なる仕事関数を有するゲート電極を形成する場合について説明する。
図1〜図9は、本発明の実施の形態1による半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図である。
先ず、図1に示すように、基板1としてのシリコン基板の分離領域に、例えばSTI(Shallow Trench Isolation)法を用いて素子分離2を形成する。そして、この素子分離2により分離された活性領域に、NMOS用のウェル領域3と、PMOS用のウェル領域4を形成する。
【0016】
次に、図2に示すように、シリコン基板1の表面にゲート絶縁膜5としてのゲート酸化膜を熱酸化法により形成する。そして、ゲート酸化膜5上にシリコン膜6としてのアモルファスシリコン膜又は多結晶シリコン膜を形成する。
【0017】
次に、図示しないが、シリコン膜6上にレジストパターンを形成し、該レジストパターンをマスクとしてシリコン膜6を異方性プラズマエッチングする。これにより、図3に示すように、シリコン膜からなるゲート電極7が形成される。次いで、ゲート電極7をマスクとしてイオン注入を行い、その後熱処理を行う。これにより、ゲート電極7を挟んだシリコン基板1上層に、エクステンション用の浅い拡散層8が形成される。
【0018】
そして、シリコン基板1全面に窒化膜を形成し、該窒化膜を異方性エッチングする。これにより、図4に示すように、ゲート電極7の側壁に窒化膜からなるサイドウォール9が形成される。続いて、ゲート電極7とサイドウォール9とをマスクとしてイオン注入を行い、さらに熱処理を行うことによって注入したイオンを活性化させる。これにより、ソース/ドレイン領域としての深い拡散層10が形成される。
【0019】
次に、絶縁膜11として、例えばシリコン酸化膜を、ゲート電極7を覆うように形成する。続いて、CMP法を用いて絶縁膜11を研磨して、ゲート電極7及びサイドウォール9の上面を露出させる。さらに、ゲート電極7とその直下のゲート絶縁膜5をエッチングにより除去する。これにより、図5に示すように、サイドウォール9の間に溝12が形成される。すなわち、開口としての溝12を有する絶縁膜11が形成される。
【0020】
次に、溝12の底部にゲート絶縁膜13としてのゲート酸化膜を熱酸化法により形成する。続いて、溝12の内部を含むシリコン基板1全面に金属膜14としてのNi(ニッケル)膜を形成し、このNi膜14上にシリコン膜15としてのアモルファスシリコン膜又はポリシリコン膜を形成する。ここで、金属膜14としては、Ni膜以外に、例えば、Pt(白金)膜、Ir(イリジウム)膜、Mo(モリブデン)膜、Co(コバルト)膜、W(タングステン)膜、Ti(チタン)膜、Hf(ハフニウム)膜、Zr(ジルコニウム)膜、Ta(タンタル)膜、Nb(ニオブ)膜、V(バナジウム)膜、Al(アルミニウム)膜等を用いることができる。
そして、NMOS領域に形成されたNi膜14を覆うように、シリコン膜15を介して、マスク膜16としての反射膜を形成する。ここで、反射膜16は可視光(後述)を反射する膜である。反射膜16としては、例えば、Pt(白金)膜、Ir(イリジウム)膜、Mo(モリブデン)膜、Ni(ニッケル)膜、Co(コバルト)膜、W(タングステン)膜、Ti(チタン)膜、Hf(ハフニウム)膜、Zr(ジルコニウム)膜、Ta(タンタル)膜、Nb(ニオブ)膜、V(バナジウム)膜等の遷移金属の膜を用いることができる。
さらに、図6に示すように、光源から光を必要回数だけ照射する。このとき、NMOS領域では、反射膜16により光が反射され、シリコン膜15とNi膜14との反応は起こらない。一方、PMOS領域では、反射膜16が形成されていないため、光がシリコン膜15を透過してNi膜14に達し、シリコン膜15とNi膜14とが反応して、Niシリサイド膜17が形成される。ここで、光としては、波長300nm〜800nm程度の可視光が好適であり、光源としては、例えば、ウシオ電機社製のキセノン封入ランプ等を用いることができる。また、1回の光照射時間は、0.1msec〜1.5msecが好適であり、例えば、上記シリサイド反応の場合には、0.8msec〜1.5msecがより好適である。また、光のエネルギーは、10J/cm2〜40J/cm2が好適である。かかる光エネルギーにより、反応材料であるNi膜14が温度上昇を起こす。
【0021】
次に、図7に示すように、反射膜16をエッチングにより選択的に除去する。このとき、シリコン膜15がエッチストッパ膜として機能する。その後、上記と同様に、光源から可視光を必要回数だけ照射する。可視光は、NMOS領域とPMOS領域に照射される。これにより、NMOS領域において、シリコン膜15とNi膜14とが反応して、Niシリサイド膜18が形成される。ここで、PMOS領域とNMOS領域とでは光照射回数が異なるため、以下に説明するように、Niシリサイド膜17,18は互いに相が異なっている。
【0022】
ここで、光照射回数と、Niシリサイド膜の相との関係について説明する。
図10は、光照射回数別のNiシリサイド膜の相変化を示す図(X線回折結果)である。
図10に示すように、光照射回数が1回又は2回の場合には、NiSi相であるのに対して、光照射回数が4回の場合には、Ni2Si相である。これより、光照射を1回又は2回行うことにより形成されたNiシリサイド膜と、光照射を4回行うことにより形成されたNiシリサイド膜とは、同一材料から形成されたにも関わらず、異なる相を有する。
【0023】
次に、Niシリサイド膜17,18の上層中央に残存する溝19(図7参照)内を含むシリコン基板1全面に、導電膜20としての金属膜を形成する。そして、絶縁膜11をストッパ膜としてCMP法を用いて不要な金属膜20及びNiシリサイド膜17,18を研磨する。これにより、図8に示すように、Niシリサイド膜17,18と、該シリサイド膜の上層中央に形成された金属膜20とを備えたゲート電極が形成される。
【0024】
次いで、シリコン基板1全面に、絶縁膜21として酸化膜を形成する。そして、絶縁膜21,11内に、ソース/ドレイン領域10と接続するコンタクト22を形成する。そして、コンタクト22上に、配線23を形成する。
【0025】
以上説明したように、本実施の形態1では、可視光を透過しない反射膜16を用いて、NMOS領域とPMOS領域とでNiシリサイド膜を形成するための光照射回数が異なるようにした。Niシリサイド膜は光照射回数により相が変化するため、PMOS領域とNMOS領域に、同一の材料を用いて異なる品質(相)のNiシリサイド膜17,18を形成することができる。よって、NMOS領域とPMOS領域とに、仕事関数の異なるゲート電極を作り分けることができる。
また、本実施の形態1では、光照射によりNiシリサイド膜17,18を形成するため、シリサイド反応温度が高い金属膜14を使用する場合であっても、光照射中に不純物拡散層10の不純物が不活性化することがない。よって、高温でシリサイド化する場合のようなトランジスタ能力の劣化が起こらない。
【0026】
なお、本実施の形態1では、マスク膜16として可視光を反射する金属膜を用いたが、この金属膜の代わりに、可視光に対して吸収係数が高い材料からなる膜としてのシリコン膜を用いることができる。このとき、シリコン膜(マスク膜)の形成膜厚は、可視光の光量をシリコン膜15がNi膜14と反応するために必要な光量未満にまで減衰できる膜厚とすればよい。すなわち、マスク膜16としてのシリコン膜により可視光が吸収されて、Ni膜14に達しないか、又はNi膜14が反応しない程度の微小光量がNi膜14に到達するようにすればよい。また、マスク膜16は、本実施の形態1のように金属膜からなる単層膜に限らず、絶縁膜とその上に形成された金属膜との積層膜であってもよい(後述する実施の形態についても同様)。
【0027】
また、金属膜14を形成する前に、絶縁膜11上にシリコン膜をCVD法により形成してもよい。この場合、金属膜14の成膜方法がPVD法しか選択できなくても、該シリコン膜によって絶縁膜11をPVDのダメージから保護することができる。
【0028】
また、本実施の形態1では、仕事関数が異なる金属シリサイド膜を特定領域毎に形成したが、仕事関数が異なる金属膜を形成する場合にも本発明を適用することができる。すなわち、金属膜をパターニングしてゲート電極を複数形成した後、可視光を反射する反射膜を用いてアニール(光照射)回数を特定領域毎に異なるようにすることができる。アニール回数の増加により金属膜の配向性を揃えることができるため、特定領域毎に仕事関数が異なる金属膜及びこの金属膜を有するゲート電極を形成することができる。
また、金属膜の他に、酸化膜や窒化膜についても同様に、特定領域毎に膜構成分子の配向性を変えることができる。
【0029】
次に、本実施の形態1の変形例について説明する。
本変形例では、NMOS領域とPMOS領域において、ポリシリコンゲート電極上層とソース/ドレイン領域上層に、異なる品質の金属シリサイド層を形成する場合について説明する。
図11及び図12は、本発明の実施の形態1の変形例を説明するための図である。
【0030】
先ず、上記実施の形態1の図1から図4に示す工程を行う。
次に、図11に示すように、シリコン基板1全面に、金属膜24としてのNi膜を形成する。そして、NMOS領域に形成されたNi膜24を覆うように、マスク膜25としての反射膜を形成する。続いて、光源から可視光を必要回数だけ照射する。このとき、PMOS領域ではNi膜24とシリコン(7,1)との反応が起こり、ゲート電極7上層とソース/ドレイン領域10上層とにNiシリサイド層26が形成される。一方、NMOS領域では反射膜25により可視光が反射されるため、Niシリサイド層のような金属シリサイド層は形成されない。
【0031】
次に、図12に示すように、反射膜25をエッチングにより選択的に除去した後に、再度光源から可視光を必要回数だけ照射する。これにより、NMOS領域において、Ni膜24とシリコン(7,1)との反応が起こり、ゲート電極7上層とソース/ドレイン領域10上層とにNiシリサイド層27が形成される。ここで、PMOS領域とNMOS領域とでは光照射回数が異なるため、実施の形態1のNiシリサイド膜17,18と同様に、Niシリサイド層26,27は互いに相が異なっている。
以上説明したように、本変形例では、可視光を透過しない反射膜25を用いて、NMOS領域とPMOS領域とで光照射回数が異なるようにした。本変形例によれば、PMOS領域とNMOS領域とに、同一の材料を用いて異なる品質のNiシリサイド層26,27を形成することができる。よって、NMOS領域とPMOS領域とに、仕事関数の異なるゲート電極を作り分けることができる。
【0032】
実施の形態2.
本実施の形態2では、NMOS領域とPMOS領域に、異なる品質のソース/ドレイン領域を形成する場合について説明する。
図13〜図14は、本発明の実施の形態2による半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図である。
先ず、前述した実施の形態1の図1から図3に示す工程を行う。
【0033】
次に、NMOS領域を覆うように、反射膜28を形成する。そして、PMOS領域において、ゲート電極7をマスクとしてイオン注入を行った後、光源から可視光を必要回数だけ照射する。これにより、図13に示すように、PMOS領域に、深い拡散層10aとしてのソース/ドレイン領域が形成される。その後、反射膜28をエッチングにより選択的に除去する。
【0034】
次いで、NMOS領域において、ゲート電極7をマスクとしてイオン注入を行った後、光源から可視光を必要回数だけ照射する。これにより、図14に示すように、NMOS領域において、深い拡散層10bとしてのソース/ドレイン領域が形成される。このとき、可視光は、NMOS領域だけでなく、PMOS領域を含むシリコン基板1全面に照射される。
よって、ソース/ドレイン領域10a,10bにおいて、領域毎に異なるイオン種に対して活性化率を最大にできる。または、ソース/ドレイン領域10a,10bにおいて、拡散深さを制御できる。
【0035】
以上説明したように、本実施の形態2では、可視光を透過しない反射膜28を用いて、NMOS領域とPMOS領域とで光照射回数が異なるようにした。よって、NMOS領域とPMOS領域毎に、イオン種の活性化率が最大となるソース/ドレイン領域10a,10b、または、拡散深さを制御したソース/ドレイン領域10a,10bを形成することができる。すなわち、特定の領域毎に、異なる品質の不純物拡散層10a,10bを作り分けることができる。
【0036】
なお、本実施の形態2では、PMOS領域の光照射回数がNMOS領域の光照射回数より多い場合について説明したが、NMOS領域の光照射回数がPMOS領域の光照射回数より多くてもよい。
【0037】
実施の形態3.
本実施の形態3では、NMOS領域とPMOS領域に、異なる品質のゲート絶縁膜を形成する場合について説明する。
図15は、本発明の実施の形態3による半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図である。
先ず、前述した実施の形態1の図1に示す工程を行う。
【0038】
次に、図15に示すように、NMOS領域を覆うように、反射膜29を形成する。続いて、酸素雰囲気下で、光源から可視光を必要回数だけ照射する。これにより、PMOS領域ではシリコン基板1上にゲート酸化膜5aが形成される。
次に、図16に示すように、反射膜29をエッチングにより選択的に除去した後に、再度光源から可視光を必要回数だけ照射する。これにより、NMOS領域のシリコン基板1上にゲート酸化膜5bが形成される。このとき、PMOS領域にも可視光が照射されるため、ゲート酸化膜5aの膜厚が増大する。
【0039】
以上説明したように、本実施の形態3では、可視光を透過しない反射膜29を用いて、NMOS領域とPMOS領域とで光照射回数が異なるようにした。よって、NMOS領域とPMOS領域に、膜厚が異なるゲート酸化膜5a,5bを形成することができる。すなわち、特定の領域毎に、異なる品質のゲート絶縁膜5a,5bを作り分けることができる。
【0040】
【発明の効果】
本発明によれば、特定の領域毎に同一材料を用いて異なる品質の半導体要素を作り分けることができる。また、本発明によれば、特定の領域毎に仕事関数の異なるゲート電極を作り分けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1による半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図である(その1)。
【図2】 本発明の実施の形態1による半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図である(その2)。
【図3】 本発明の実施の形態1による半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図である(その3)。
【図4】 本発明の実施の形態1による半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図である(その4)。
【図5】 本発明の実施の形態1による半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図である(その5)。
【図6】 本発明の実施の形態1による半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図である(その6)。
【図7】 本発明の実施の形態1による半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図である(その7)。
【図8】 本発明の実施の形態1による半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図である(その8)。
【図9】 本発明の実施の形態1による半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図である(その9)。
【図10】 本発明の実施の形態1において、光照射回数別のNiシリサイド膜の相変化を示す図である。
【図11】 本発明の実施の形態1の変形例を説明するための工程断面図である(その1)。
【図12】 本発明の実施の形態1の変形例を説明するための工程断面図である(その2)。
【図13】 本発明の実施の形態2による半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図である(その1)。
【図14】 本発明の実施の形態2による半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図である(その2)。
【図15】 本発明の実施の形態3による半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図である(その1)。
【図16】 本発明の実施の形態3による半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図である(その2)。
【符号の説明】
1 基板(シリコン基板)
2 素子分離
3 ウェル領域
4 ウェル領域
5,13 ゲート絶縁膜(ゲート酸化膜)
6 シリコン膜
7 ゲート電極
8 浅い拡散層(エクステンション)
9 サイドウォール
10 深い拡散層(ソース/ドレイン領域)
11 絶縁膜
12 溝
14,24 金属膜(Ni膜)
15 シリコン膜
16,25,28,29 マスク膜(反射膜)
17,18 金属シリサイド膜(Niシリサイド膜)
20 導電膜(金属膜)
21 絶縁膜
22 コンタクト
23 配線
26,27 金属シリサイド層(Niシリサイド層)
Claims (7)
- 基板上に、該基板の一部を露出させる開口部を複数有する絶縁膜を形成する工程と、
前記開口部の内部及び前記絶縁膜の上に、シリコン膜と金属膜とを形成する工程と、
前記シリコン膜及び金属膜が形成された領域のうちの第1領域にマスク膜を形成する工程と、
前記シリコン膜及び金属膜が形成された領域のうちの前記第1領域以外の第2領域に光を照射することにより、該第2領域に第1金属シリサイド層を形成する第1照射工程と、
前記第1照射工程の後、前記マスク膜を除去する工程と、
前記マスク膜を除去した後、前記第1及び第2領域に光を照射することにより、前記第1領域に第2金属シリサイド層を形成すると共に、前記第2領域の第1金属シリサイド層を該第2金属シリサイド層とは異なる相にする第2照射工程と、
前記第2照射工程の後、前記第1及び第2領域に形成された前記第1及び第2金属シリサイド層上に導電膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上の前記導電膜及び前記第1及び第2金属シリサイド層を除去する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 基板上にシリコンからなるゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極をマスクとして不純物注入を行うことにより、前記基板の上層に不純物拡散層を形成する工程と、
前記ゲート電極及び前記基板の上に、金属膜を形成する工程と、
前記金属膜が形成された領域のうちの第1領域にマスク膜を形成する工程と、
前記金属膜が形成された領域のうちの前記第1領域以外の第2領域に光を照射することにより、該第2領域の前記ゲート電極及び不純物拡散層の上層に第1金属シリサイド層を形成する第1照射工程と、
前記第1照射工程の後、前記マスク膜を除去する工程と、
前記マスク膜を除去した後、前記第1及び第2領域に光を照射することにより、前記第1領域の前記ゲート電極及び不純物拡散層の上層に第2金属シリサイド層を形成すると共に、前記第2領域の前記第1金属シリサイド層を該第2金属シリサイド層とは異なる相にする第2照射工程と、
前記第2照射工程の後、前記第1及び第2照射工程で未反応の前記金属膜を除去する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項1又は2に記載の製造方法において、
前記光が可視光であり、
前記マスク膜が、前記可視光を反射する金属膜を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項1又は2に記載の製造方法において、
前記光が可視光であり、
前記マスク膜が、前記可視光を吸収する材料からなる膜を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項4に記載の製造方法において、
前記可視光の光量を反応対象が反応するために必要な光量未満にまで減衰できる膜厚で、前記マスク膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項1から5の何れかに記載の製造方法において、
前記第1又は第2照射工程で、前記光を複数回照射することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項1から6の何れかに記載の製造方法において、
前記光のエネルギーが、10J/cm2〜40J/cm2であり、
前記光の1回の照射時間が、0.1msec〜1.5msecであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003179406A JP4101124B2 (ja) | 2003-06-24 | 2003-06-24 | 半導体装置の製造方法 |
KR1020040046847A KR20050001355A (ko) | 2003-06-24 | 2004-06-23 | 반도체 장치의 제조 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003179406A JP4101124B2 (ja) | 2003-06-24 | 2003-06-24 | 半導体装置の製造方法 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008034505A Division JP4888414B2 (ja) | 2008-02-15 | 2008-02-15 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005019515A JP2005019515A (ja) | 2005-01-20 |
JP4101124B2 true JP4101124B2 (ja) | 2008-06-18 |
Family
ID=34180736
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003179406A Expired - Fee Related JP4101124B2 (ja) | 2003-06-24 | 2003-06-24 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4101124B2 (ja) |
KR (1) | KR20050001355A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9825726B2 (en) | 2016-01-25 | 2017-11-21 | Tyco Electronics Subsea Communications Llc | Efficient optical signal amplification systems and methods |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005142344A (ja) | 2003-11-06 | 2005-06-02 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法および半導体製造装置 |
JPWO2006129637A1 (ja) * | 2005-06-01 | 2009-01-08 | 日本電気株式会社 | 半導体装置 |
JP5309454B2 (ja) | 2006-10-11 | 2013-10-09 | 富士通セミコンダクター株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
-
2003
- 2003-06-24 JP JP2003179406A patent/JP4101124B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2004
- 2004-06-23 KR KR1020040046847A patent/KR20050001355A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9825726B2 (en) | 2016-01-25 | 2017-11-21 | Tyco Electronics Subsea Communications Llc | Efficient optical signal amplification systems and methods |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20050001355A (ko) | 2005-01-06 |
JP2005019515A (ja) | 2005-01-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4863882B2 (ja) | 膜のエッチング選択比の変更方法 | |
JP4128771B2 (ja) | レーザアニーリングを用いた極浅接合形成方法 | |
US7737009B2 (en) | Method of implanting a non-dopant atom into a semiconductor device | |
JP5090173B2 (ja) | 高誘電率ゲート誘電体層及びシリサイドゲート電極を有する半導体デバイスの製造方法 | |
US20060105527A1 (en) | Semiconductor device and manufacturing method therefor | |
US20060102962A1 (en) | Semiconductor device and manufacturing method therefor | |
WO2011066746A1 (zh) | 一种半导体器件及其制造方法 | |
JP2007220755A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
JPH11284179A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
US20080206973A1 (en) | Process method to optimize fully silicided gate (FUSI) thru PAI implant | |
JP4101124B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JP2009117621A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
TWI303459B (en) | Method of manufacturing mental oxide semiconductor and complementary mental oxide semiconductor | |
JP2006196610A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
US6479336B2 (en) | Method for fabricating semiconductor device | |
JP4888414B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JP3866874B2 (ja) | シリサイド化素子を形成する方法 | |
TWI314350B (en) | Method for manufacturing integrated circuit self-aligned devices | |
KR20070045268A (ko) | 반도체 디바이스 및 그 제조 방법 | |
US20030162388A1 (en) | Anti-spacer structure for improved gate activation | |
JP3574644B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JP4679830B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JP2006339210A (ja) | 半導体装置の製造方法および半導体装置 | |
JP2006261282A (ja) | 半導体装置の製造方法および半導体装置 | |
KR100628253B1 (ko) | 반도체 소자의 자기 정렬 실리사이드 형성방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20050420 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060707 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060725 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060922 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080205 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080215 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080311 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080318 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110328 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |