JP5117076B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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本発明は半導体装置の製造方法および半導体装置に関し、特にNチャネルMIS(Metal Insulator Semiconductor;金属絶縁膜半導体)トランジスタとPチャネルMISトランジスタとを有すると共にPチャネルMISトランジスタの分布に偏りがある半導体装置の製造方法、およびNチャネルMISトランジスタとPチャネルMISトランジスタとを有する半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device manufacturing method and a semiconductor device, and more particularly, to a semiconductor device having an N-channel MIS (Metal Insulator Semiconductor) transistor and a P-channel MIS transistor and having a biased distribution of P-channel MIS transistors. The present invention relates to a manufacturing method and a semiconductor device having an N-channel MIS transistor and a P-channel MIS transistor.
今日、電子機器については小型化、高機能化、高性能化が常に求められており、小型で高機能、高性能の電子機器を得るために、システムオンチップ(SoC)の小型化、高性能化も進められている。システムオンチップは、1つの半導体チップに論理回路部や記憶部、インターフェース回路部等の機能部を混載した半導体装置であり、当該システムオンチップの小型化、高性能化を図るために、電界効果トランジスタ等の回路素子の集積密度の向上、および回路素子の高性能化が図られている。 Today, electronic devices are always required to be small, highly functional, and high-performance. In order to obtain small, high-performance, and high-performance electronic devices, system-on-chip (SoC) is downsized and high-performance. Progress is also being made. A system-on-chip is a semiconductor device in which functional units such as a logic circuit unit, a storage unit, and an interface circuit unit are mixedly mounted on one semiconductor chip. In order to reduce the size and increase the performance of the system-on-chip, the field effect Improvements in integration density of circuit elements such as transistors and higher performance of circuit elements have been achieved.
例えば電界効果トランジスタの集積密度を向上させる際には、スケーリング則に則って当該電界効果トランジスタが微細化(小型化)される。この微細化に伴ってゲート絶縁膜の膜厚も薄くなる結果としてゲート絶縁膜容量が増大し、これによりオン電流が増大して電界効果トランジスタの速度性能が向上する。 For example, when increasing the integration density of a field effect transistor, the field effect transistor is miniaturized (downsized) in accordance with a scaling law. As a result of the miniaturization, the gate insulating film becomes thinner as a result of which the gate insulating film capacity increases, thereby increasing the on-current and improving the speed performance of the field effect transistor.
また、電界効果トランジスタを表面チャネル型とすることにより、埋め込みチャネル型とした場合に比べて駆動性能が高まる。一般に、表面チャネル型のNチャネル電界効果トランジスタや埋め込みチャネル型のPチャネル電界効果トランジスタではN型ポリシリコン(N型不純物がドープされたポリシリコン)によってゲート電極が形成され、表面チャネル型のPチャネル電界効果トランジスタではP型ポリシリコン(P型不純物がドープされたポリシリコン)によってゲート電極が形成される。 In addition, by making the field effect transistor a surface channel type, the driving performance is improved as compared to the case of the buried channel type. In general, in a surface channel type N channel field effect transistor or a buried channel type P channel field effect transistor, a gate electrode is formed of N type polysilicon (polysilicon doped with an N type impurity), and the surface channel type P channel is formed. In the field effect transistor, the gate electrode is formed of P-type polysilicon (polysilicon doped with P-type impurities).
ただし、ゲート絶縁膜の膜厚がある程度以上薄くなると当該ゲート絶縁膜を通り抜ける直接トンネル電流が増大して、消費電力が大きくなる。すなわち、ゲートリーク電流が増大して、消費電力が大きくなる。例えば、ゲート絶縁膜として多用されているシリコン酸化物膜(熱酸化膜)では、その膜厚を2nm程度以下にまで薄くするとゲートリーク電流が増大する。そして、ゲート絶縁膜の膜厚が薄くなると、ゲート電極にドープされている不純物が外方拡散を起こして半導体基板にまで達し易くなり、当該不純物が半導体基板に達すると電界効果トランジスタの閾値電圧や駆動電流が変動してその性能や信頼性が低下する。特に、P型不純物として多用されるホウ素は外方拡散を起こし易い。 However, when the thickness of the gate insulating film is reduced to a certain degree or more, the direct tunnel current passing through the gate insulating film increases and the power consumption increases. That is, the gate leakage current increases and the power consumption increases. For example, in a silicon oxide film (thermal oxide film) often used as a gate insulating film, the gate leakage current increases when the film thickness is reduced to about 2 nm or less. When the thickness of the gate insulating film is reduced, the impurity doped in the gate electrode is easily diffused out to reach the semiconductor substrate. When the impurity reaches the semiconductor substrate, the threshold voltage of the field effect transistor or The drive current fluctuates and its performance and reliability are reduced. In particular, boron frequently used as a P-type impurity tends to cause outward diffusion.
例えば、表面チャネル型のPチャネル電界効果トランジスタのゲート電極にドープされたホウ素が外方拡散を起こして半導体基板にまで達すると、負バイアス温度不安定性(NBTI;negative bias temperature instability)についての耐性(以下、「NBTI信頼性」と略記する。)が比較的顕著に低下する。 For example, when boron doped in the gate electrode of a surface channel type P-channel field effect transistor causes outward diffusion to reach the semiconductor substrate, resistance to negative bias temperature instability (NBTI) (NBTI) Hereinafter, it will be abbreviated as “NBTI reliability”).
ゲート絶縁膜容量を増大させ、かつゲートリーク電流を抑えるうえからは、シリコン酸化物膜より肉厚にしても所望のゲート絶縁膜容量を得ることができる高誘電率誘電体膜によってゲート絶縁膜を形成することが望まれる。また、ホウ素の外方拡散を抑えるうえからは、窒素原子を含有した絶縁材料によってゲート絶縁膜を形成することが望まれる。 In order to increase the gate insulating film capacity and suppress the gate leakage current, the gate insulating film is made of a high dielectric constant dielectric film that can obtain a desired gate insulating film capacity even if it is thicker than the silicon oxide film. It is desirable to form. In order to suppress the outward diffusion of boron, it is desirable to form the gate insulating film with an insulating material containing nitrogen atoms.
これらの観点から、表面チャネル型の微細なPチャネル電界効果トランジスタを備えた半導体装置では、今日、ゲート絶縁膜の材料としてシリコン酸窒化物膜が多用されている。シリコン酸窒化物膜のみよってゲート絶縁膜を形成することも可能であるが、ホウ素の外方拡散を抑えるという観点から、シリコン酸化物膜上にシリコン酸窒化物膜が積層された積層膜によってゲート絶縁膜を形成することもある。 From these viewpoints, a silicon oxynitride film is frequently used as a material for a gate insulating film in a semiconductor device having a fine surface channel type P-channel field effect transistor. Although it is possible to form the gate insulating film only by the silicon oxynitride film, from the viewpoint of suppressing the outward diffusion of boron, the gate is formed by the laminated film in which the silicon oxynitride film is laminated on the silicon oxide film. An insulating film may be formed.
ゲート絶縁膜の元となるシリコン酸窒化物膜は、例えば特許文献1に記載されているように、化学的気相蒸着法(CVD法)によって形成することができる。未結合手や不純物準位が少ない良好な膜質のシリコン酸窒化物膜を形成するうえからは、例えば特許文献2〜特許文献4に記載されているように、シリコン基板(単結晶シリコン基板やSOI(Silicon on Insulator)基板等)を所定の雰囲気中で熱処理することで当該シリコン基板上にシリコン酸窒化物膜を成長させることが好ましい。
The silicon oxynitride film that is the source of the gate insulating film can be formed by a chemical vapor deposition method (CVD method), as described in
そして、特許文献5に記載されているように、ゲート絶縁膜の元となるシリコン酸窒化物膜を一旦形成した後に当該シリコン酸窒化物膜を所定の雰囲気中でアニーリングすれば、ホール(正孔)のトラップに寄与するOH基(水酸基)や結合状態が不安定な窒素原子を取り除くと共に界面準位の数を減少させて、膜質が更に良好なシリコン酸窒化物膜を得ることができる。
Then, as described in
シリコン酸窒化物膜を含んだゲート絶縁膜は、例えば、当該ゲート絶縁膜の元となる膜を形成し、その上にゲート電極の元となるポリシリコン膜(不純物がドープされたもの)を形成した後に、当該ポリシリコン膜およびゲート絶縁膜の元となる膜をこの順番でエッチングにより順次パターニングすることで得られる。このとき、上記のポリシリコン膜からゲート電極が得られる。 For the gate insulating film including the silicon oxynitride film, for example, a film that becomes the source of the gate insulating film is formed, and a polysilicon film that is the source of the gate electrode is formed on the gate insulating film. After that, the polysilicon film and the gate insulating film are sequentially patterned by etching in this order. At this time, a gate electrode is obtained from the polysilicon film.
しかしながら、MISトランジスタを形成する際には、上述のようにしてゲート絶縁膜とゲート電極とを形成した後にサイドウォールの形成や不純物拡散領域(ソース領域およびドレイン領域)の形成、層間絶縁膜の形成が行われる。ゲート絶縁膜の膜質は、これらサイドウォール、不純物拡散領域、あるいは層間絶縁膜を形成する過程で低下する。その結果として、表面チャネル型のPチャネル電界効果トランジスタを備えた半導体装置では、上記Pチャネル電界効果トランジスタのゲート電極にドープされているホウ素の外方拡散を長期に亘ってゲート絶縁膜により抑えることが困難になり、そのNTBI信頼性が低下する。 However, when forming the MIS transistor, after forming the gate insulating film and the gate electrode as described above, the sidewalls are formed, the impurity diffusion regions (source region and drain region) are formed, and the interlayer insulating film is formed. Is done. The film quality of the gate insulating film is deteriorated in the process of forming these sidewalls, impurity diffusion regions, or interlayer insulating films. As a result, in a semiconductor device having a surface channel type P-channel field effect transistor, the outward diffusion of boron doped in the gate electrode of the P-channel field effect transistor is suppressed by the gate insulating film for a long period of time. And the reliability of the NTBI decreases.
表面チャネル型の微細なPチャネル電界効果トランジスタを備え、NTBI信頼性が高い半導体装置を得るうえからは、半導体基板上に層間絶縁膜を形成した後に、ゲート絶縁膜に含まれているシリコン酸窒化物膜をアニーリングすることが望まれる。そして、このときのアニール温度が比較的高温となることから、高温に曝されることに起因する配線の断線、例えば論理回路部での配線の断線を防止することが必要となる。 In order to obtain a semiconductor device having a surface channel type fine P-channel field effect transistor and high NTBI reliability, after forming an interlayer insulating film on the semiconductor substrate, silicon oxynitride contained in the gate insulating film It is desirable to anneal the material film. Since the annealing temperature at this time is relatively high, it is necessary to prevent disconnection of the wiring due to exposure to a high temperature, for example, disconnection of the wiring in the logic circuit section.
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、表面チャネル型の微細なPチャネルMISトランジスタを備え、装置全体としてのNBTI信頼性が高い半導体装置を製造し易い半導体装置の製造方法を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a method for manufacturing a semiconductor device that includes a fine P-channel MIS transistor of a surface channel type and that can easily manufacture a semiconductor device having high NBTI reliability as the entire device. For the purpose.
また本発明は、表面チャネル型の微細なPチャネルMISトランジスタを備え、装置全体としてのNBTI信頼性が高いものを得易い半導体装置を得ることを他の目的とする。 Another object of the present invention is to obtain a semiconductor device that includes a fine P-channel MIS transistor of a surface channel type and that can easily obtain an NBTI-reliable device as a whole.
本発明の半導体装置の製造方法に係る一形態では、最終的にスタティックランダムアクセスメモリ(SRAM)になる記憶部用領域と最終的に論理回路部になる論理回路部用領域とが片面に形成された半導体基板での上記記憶部用領域を対象に選択的にレーザアニールを施す選択的アニーリングを行って、記憶部用領域内に形成されているMISトランジスタのゲート絶縁膜に含まれているシリコン酸窒化物膜を改質する。選択的アニーリングに先だって、上記の半導体基板には、論理回路部用領域におけるPチャネルMISトランジスタの各々、および記憶部用領域におけるPチャネルMISトランジスタの各々を覆う電気絶縁膜が予め形成される。 In one embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a storage unit region that finally becomes a static random access memory (SRAM) and a logic circuit unit region that finally becomes a logic circuit unit are formed on one side. The silicon oxide contained in the gate insulating film of the MIS transistor formed in the memory region is selectively annealed by selectively performing laser annealing on the memory region in the semiconductor substrate. The nitride film is modified. Prior to the selective annealing, an electrical insulating film is formed in advance on the semiconductor substrate so as to cover each of the P channel MIS transistors in the logic circuit region and each of the P channel MIS transistors in the memory region.
また、本発明の半導体装置に係る一形態では、記憶部用領域と論理回路部用領域とが半導体基板の片面に形成されていると共に、論理回路部用領域内のPチャネルMISトランジスタの各々および記憶部用領域内のPチャネルMISトランジスタの各々を覆う層間絶縁膜が形成されており、記憶部用領域内の金属シリサイドでのケイ素原子の原子数比と論理回路部用領域内の金属シリサイドでのケイ素原子の原子数比とは互いに異なった値になっている。 In one embodiment of the semiconductor device of the present invention, the memory area and the logic circuit area are formed on one side of the semiconductor substrate, and each of the P channel MIS transistors in the logic circuit area and An interlayer insulating film is formed to cover each of the P-channel MIS transistors in the memory region, and the atomic ratio of silicon atoms in the metal silicide in the memory region and the metal silicide in the logic circuit region. The number ratio of silicon atoms is different from each other.
ここで、記憶部用領域に形成されているPチャネルMISトランジスタの各々は、シリコン酸窒化物膜を含んだゲート絶縁膜と、上面から所定の深さに亘って金属シリサイド化されたゲート電極とを有している。また、論理回路部用領域に形成されているPチャネルMISトランジスタの各々も、上面から所定の深さに亘って金属シリサイド化されたゲート電極とを有している。そして、上記の「ケイ素原子の原子数比」とは、PチャネルMISトランジスタのゲート電極に形成された金属シリサイドでのケイ素原子の原子数比を意味している。記憶部用領域内と論理回路部用領域内とでは、上記金属シリサイドでのダイシリサイドの含有率が互いに異なった値になっている。 Here, each of the P-channel MIS transistors formed in the memory region includes a gate insulating film including a silicon oxynitride film, a gate electrode formed into a metal silicide over a predetermined depth from the upper surface, have. Each of the P channel MIS transistors formed in the logic circuit region has a gate electrode that is metal silicided from the upper surface to a predetermined depth. The above-mentioned “atom ratio of silicon atoms” means the atomic ratio of silicon atoms in the metal silicide formed on the gate electrode of the P-channel MIS transistor. In the memory area and the logic circuit area, the disilicide contents in the metal silicide are different from each other.
本発明の半導体装置の製造方法に係る一形態では、記憶部用領域に形成されているPチャネルMISトランジスタのゲート絶縁膜に含まれているシリコン酸窒化物膜を、層間絶縁膜の元となる電気絶縁膜の形成後に選択的アニーリングにより改質するので、当該電気絶縁膜の形成前に上記のシリコン酸窒化物膜を改質する場合に比べ、改質後の後工程でゲート絶縁膜(シリコン酸窒化物膜)がダメージを受けるということが抑えられる。また、記憶部用領域を対象に選択的アニーリングを行うので、当該選択的アニーリングの対象とされない論理回路部用領域の昇温が抑えられ、結果として、論理回路部用領域が高温に曝されることに起因する配線の断線を容易に防止することができる。 In one embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the silicon oxynitride film included in the gate insulating film of the P-channel MIS transistor formed in the memory region is used as the source of the interlayer insulating film. Since it is modified by selective annealing after the formation of the electrical insulating film, the gate insulating film (silicone) is formed in a later process after the modification as compared with the case where the silicon oxynitride film is modified before the electrical insulating film is formed. It is suppressed that the oxynitride film) is damaged. In addition, since selective annealing is performed on the memory area, the temperature increase of the logic circuit area that is not the target of the selective annealing is suppressed, and as a result, the logic circuit area is exposed to a high temperature. The disconnection of the wiring resulting from this can be easily prevented.
論理回路部用領域に形成されているゲート絶縁膜についてはアニーリングを行わないが、PチャネルMISトランジスタの数は記憶部用領域における方が論理回路部用領域におけるよりも圧倒的に多いので、最終的に得られる半導体装置全体で考えれば、NBTI信頼性を高めることができる。したがって上記の形態によれば、表面チャネル型の微細なPチャネルMISトランジスタを備え、装置全体としてのNBTI信頼性が高い半導体装置を製造することが容易になる。 The gate insulating film formed in the logic circuit area is not annealed, but the number of P-channel MIS transistors is much larger in the memory area than in the logic circuit area. NBTI reliability can be improved by considering the overall obtained semiconductor device. Therefore, according to the above embodiment, it becomes easy to manufacture a semiconductor device having a surface channel type fine P-channel MIS transistor and having high NBTI reliability as the entire device.
記憶部用領域および論理回路部用領域それぞれに形成されたPチャネルMISトランジスタのゲート電極が部分的に金属シリサイド化されている半導体装置を上述のようにして製造すると、選択的アニーリングを受けたPチャネルMISトランジスタのゲート電極と、選択的アニーリングを受けていないPチャネルMISトランジスタのゲート電極とで、金属シリサイドの組成が異なるものとなる。具体的には、記憶部用領域内と論理回路部用領域内とで、上記金属シリサイドでのダイシリサイドの含有率が互いに異なる値となる。その結果として、記憶部用領域内の金属シリサイドでのケイ素原子の原子数比と、論理回路部用領域内の金属シリサイドでのケイ素原子の原子数比とが互いに異なる上記本発明に係る一形態の半導体装置が得られる。 When the semiconductor device in which the gate electrode of the P-channel MIS transistor formed in each of the memory region and the logic circuit region is partially metal-silicided is manufactured as described above, the P having undergone selective annealing is manufactured. The metal silicide composition differs between the gate electrode of the channel MIS transistor and the gate electrode of the P-channel MIS transistor that has not undergone selective annealing. More specifically, the content of disilicide in the metal silicide is different between the memory area and the logic circuit area. As a result, the aspect ratio of silicon atoms in the metal silicide in the memory region and the atomic ratio of silicon atoms in the metal silicide in the logic circuit region are different from each other. The semiconductor device can be obtained.
以下、本発明の半導体装置の製造方法および半導体装置それぞれの実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、本発明は以下に説明する実施の形態に限定されるものではない。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, a method for manufacturing a semiconductor device and embodiments of the semiconductor device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments described below.
(実施の形態1)
本発明の半導体装置の製造方法は選択的アニーリングを行うものであり、この選択的アニーリングでは、PチャネルMISトランジスタが形成されている半導体基板の所定箇所に選択的にレーザアニールを施す。上記の半導体基板は、例えば、システムオンチップの中間製品が複数個形成されたシリコンウェハまたはSOI基板である。個々の中間品には、ゲート絶縁膜がシリコン酸窒化物を含んでいるPチャネルMISトランジスタの集積密度が相対的に高い第1機能領域、例えば最終的にSRAM等の記憶部となる記憶部用領域と、PチャネルMISトランジスタの集積密度が相対的に低い第2機能領域、例えば最終的に論理回路部となる論理回路部用領域とが形成されている。また、PチャネルMISトランジスタの各々を覆う層間絶縁膜用の電気絶縁膜が形成されている。
(Embodiment 1)
The method for manufacturing a semiconductor device of the present invention performs selective annealing, and in this selective annealing, laser annealing is selectively performed on a predetermined portion of a semiconductor substrate on which a P-channel MIS transistor is formed. The semiconductor substrate is, for example, a silicon wafer or an SOI substrate on which a plurality of system-on-chip intermediate products are formed. For each intermediate product, a first functional region having a relatively high integration density of a P-channel MIS transistor whose gate insulating film contains silicon oxynitride, for example, for a storage unit that finally becomes a storage unit such as an SRAM. A region and a second functional region in which the integration density of the P-channel MIS transistors is relatively low, for example, a region for a logic circuit portion that finally becomes a logic circuit portion are formed. In addition, an electrical insulating film for an interlayer insulating film is formed to cover each of the P channel MIS transistors.
図1は、選択的アニーリングが行われる半導体基板の一例を概略的に示す平面図である。同時に示す半導体基板10は、シリコンウェハ1上にシステムオンチップの中間製品100Aが複数個形成されたものであり、個々の中間製品100Aは3つの機能領域、すなわち互いに離隔して形成された2つの記憶部用領域MR、MRと、これら2つの記憶部用領域MR,MRの間に位置する1つの論理回路部LRとを有している。各中間製品100Aは、記憶部用領域MRの向きを揃えて配置されている。
FIG. 1 is a plan view schematically showing an example of a semiconductor substrate on which selective annealing is performed. The
上記の記憶部用領域MRの各々には、例えば相補型MIS(Complementary MIS)トランジスタを構成することになるPチャネルMISトランジスタとNチャネルMISトランジスタ(いずれも、図1においては図示せず。)とが所定個形成されている。また、論理回路部LRの各々には、例えば、PチャネルMISトランジスタと、NチャネルMISトランジスタと、所定の回路を形成する配線(いずれも、図1においては図示せず。)とが形成されている。上述した層間絶縁膜用の電気絶縁膜(図1においては図示せず。)は、個々の中間製品100Aに形成されている各MISトランジスタや他の回路素子を覆うようにして、シリコンウェハ1上に形成されている。
In each of the memory region MR, for example, a P-channel MIS transistor and an N-channel MIS transistor (both not shown in FIG. 1) constituting a complementary MIS (Complementary MIS) transistor. Are formed in a predetermined number. Each of the logic circuit portions LR is formed with, for example, a P-channel MIS transistor, an N-channel MIS transistor, and a wiring that forms a predetermined circuit (none of which is shown in FIG. 1). Yes. The above-mentioned electrical insulating film for interlayer insulating film (not shown in FIG. 1) covers each MIS transistor and other circuit elements formed on each
なお、少なくとも記憶部用領域MRに形成されている各MISトランジスタのゲート絶縁膜には、シリコン酸窒化物膜が含まれている。当該ゲート絶縁膜は、1つのシリコン窒化物膜のみからなっていてもよいし、シリコン酸化物膜上にシリコン酸窒化物膜が積層された2層構造を有していてもよいし、シリコン酸化物膜上にシリコン酸窒化物膜とシリコン酸化物膜とがこの順番で積層された3層構造を有していてもよい。このようなゲート絶縁膜を有するPチャネルMISトランジスタの集積密度は、論理回路部用領域LRにおけるよりも記憶部用領域MRにおける方が高い。各記憶部用領域MRは本発明でいう「第1機能領域」に相当し、各論理回路部用領域LRは本発明でいう「第2機能領域」に相当する。 At least the gate insulating film of each MIS transistor formed in the memory region MR includes a silicon oxynitride film. The gate insulating film may consist of only one silicon nitride film, or may have a two-layer structure in which a silicon oxynitride film is stacked on a silicon oxide film, or a silicon oxide film. It may have a three-layer structure in which a silicon oxynitride film and a silicon oxide film are stacked in this order on a physical film. The integration density of the P-channel MIS transistors having such a gate insulating film is higher in the memory region MR than in the logic circuit region LR. Each memory area MR corresponds to a “first function area” in the present invention, and each logic circuit area LR corresponds to a “second function area” in the present invention.
図2は、中間製品100Aを概略的に示す断面図である。同図に示すように、半導体基板10を構成するシリコンウェハ1には、N型活性領域(N型ウェル)3とP型活性領域(P型ウェル)5とが所定のパターンで形成されていると共に、各活性領域3,5を平面視上区画するようにして素子分離領域7が形成されている。
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the
そして、中間製品100Aにおける記憶部用領域MRには、相補型MISトランジスタを構成することになる表面チャネル型のPチャネルMISトランジスタ20Pと表面チャネル型のNチャネルMISトランジスタ30Nとが形成されている。これらのMISトランジスタ20P,30Nは、いずれも、LDD(Lightly Doped Drain)構造を有している。
A surface channel type P-
PチャネルMIS型トランジスタ20Pは、半導体基板10上にシリコン酸窒化物膜からなるゲート絶縁膜11を介して配置されたP型ポリシリコン製(ただし、後述のニッケルシリサイド層Sを含む。)のゲート電極13と、ゲート電極13における線幅方向の両側面上に形成されたオフセットスペーサ膜OS,OSと、各オフセットスペーサ膜OS上に配置されたサイドウォールスペーサSW,SWとを有している。また、N型活性領域3にP型不純物をドープすることで形成されたソース領域15、ドレイン領域17および2つのエクステンション領域19,19も有している。そして、ゲート電極13、ソース領域15およびドレイン領域17の各々には、上面から所定の深さに亘ってニッケルシリサイド層Sが形成されている。
The P-
同様に、NチャネルMIS型トランジスタ30は、半導体基板10上にシリコン酸窒化物膜からなるゲート絶縁膜21を介して配置されたN型ポリシリコン製(ただし、後述のニッケルシリサイド層Sを含む。)のゲート電極23と、ゲート電極23における線幅方向の両側面上に形成されたオフセットスペーサ膜OS,OSと、各オフセットスペーサ膜OS上に配置されたサイドウォールスペーサSW,SWとを有している。また、P型活性領域5にN型不純物をドープすることで形成されたソース領域25、ドレイン領域27および2つのエクステンション領域29,29も有している。そして、ゲート電極23、ソース領域25およびドレイン領域27の各々には、上面から所定の深さに亘ってニッケルシリサイド層Sが形成されている。
Similarly, the N-channel MIS transistor 30 is made of N-type polysilicon (including a nickel silicide layer S described later) disposed on the
一方、論理回路部用領域LRには、前述のようにPチャネルMISトランジスタと、NチャネルMISトランジスタと、所定の回路を形成する配線とが形成されているわけであるが、図2においては表面チャネル型のNチャネルMISトランジスタ32Nのみが現れている。このNチャネルMISトランジスタ32Nは、例えば、図2には現れていない埋め込みチャネル型のPチャネルMISトランジスタと共に1つの相補型MISトランジスタを構成する。NチャネルMISトランジスタ32Nの構造は上述のNチャネルMISトランジスタ30Nの構造と同じである。
On the other hand, in the logic circuit region LR, as described above, the P-channel MIS transistor, the N-channel MIS transistor, and the wiring for forming a predetermined circuit are formed. Only the channel-type N-
各MISトランジスタ20P,30N,32Nを覆うようにして、また半導体基板10に形成されている他の回路素子を覆うようにして、例えばシリコン窒化物からなるライナーストレス膜35が半導体基板10上に形成され、このライナーストレス膜35を覆うようにして、層間絶縁膜用の電気絶縁膜40Aが形成されている。電気絶縁膜40Aは、例えばシリコン酸化物からなる。
A
本発明の半導体装置の製造方法での選択的アニーリングでは、第1機能領域である各記憶部用領域MRを対象に選択的にレーザアニールを施す。この選択的アニーリングでは、図2に示すように記憶部用領域MRにレーザ光LBが照射され、記憶部用領域MR内に形成されている各ゲート絶縁膜11,21が所定温度にまで加熱される。図1に示した半導体基板10上でレーザ光を所定方向に走査させると、上記の選択的アニーリングを容易に行うことができる。
In the selective annealing in the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, laser annealing is selectively performed on each memory region MR that is the first functional region. In this selective annealing, the memory region MR is irradiated with the laser beam LB as shown in FIG. 2, and the
このとき、電気絶縁膜40A(図1参照)の表面でのレーザ光LBの反射や、層同士の界面でのレーザ光LBの反射、および各層でのレーザ光LBの吸収を考慮して、各ゲート絶縁膜11,21が800〜1100℃程度に加熱されるようにレーザ光のパワーと照射時間とを選定することが好ましい。例えば、レーザ光LBのパワーを1400Wとし、個々の照射スポットでの照射時間を1秒程度とすれば、各ゲート絶縁膜11,21を比較的容易に1000℃程度にまで加熱することができる。電気絶縁膜40A上に反射膜を設けて、レーザ光LBのパワーは一定値としたまま各ゲート絶縁膜11,21の加熱温度を調節することも可能である。
At this time, in consideration of the reflection of the laser beam LB on the surface of the electrical
選択的アニーリングを行う際の雰囲気は不活性雰囲気、例えば水素ガスと窒素ガスとの混合雰囲気とすることができ、当該選択的アニーリングは減圧下で行うこともできるし、常圧下で行うこともできる。必要に応じて、不活性雰囲気中での選択的アニーリングと酸化性雰囲気中での選択的アニーリングとを組み合わせてもよい。 The atmosphere for performing the selective annealing can be an inert atmosphere, for example, a mixed atmosphere of hydrogen gas and nitrogen gas, and the selective annealing can be performed under reduced pressure or under normal pressure. . If necessary, selective annealing in an inert atmosphere and selective annealing in an oxidizing atmosphere may be combined.
このようにして選択的アニーリングを行うことにより、記憶部用領域MR内に形成されているシリコン酸窒化物膜中の未結合手を終端させて、換言すれば各ゲート絶縁膜11,21中の未結合手を終端させて、その膜質を良好なものとすることができる。また、記憶部用領域MR内に形成されているシリコン酸窒化物膜(ゲート絶縁膜11,21)の界面モホロジーを良好なものとして、ゲート絶縁膜11とゲート電極13との間に存在する界面準位の数や、ゲート絶縁膜21とゲート電極23との間に存在する界面準位の数を低減させることができる。さらには、各ゲート絶縁膜11,21中の不純物準位の数を低減させることができる。
By performing the selective annealing in this way, the dangling bonds in the silicon oxynitride film formed in the memory region MR are terminated, in other words, in each of the
これらの結果として、PチャネルMISトランジスタ20Pのゲート電極13にP型不純物としてホウ素をドープした場合でも、活性領域3への当該ホウ素の外方拡散を長期間に亘ってゲート絶縁膜11により抑えて、そのNBTI信頼性を高めることができる。また、PチャネルMISトランジスタ20Pを高性能化することができる。そして、記憶部用領域MRを対象に選択的アニーリングを施すので、当該選択的アニーリングの対象とされない論理回路部用領域LRの昇温が抑えられ、結果として、論理回路部用領域LRが高温に曝されることに起因する配線の断線を容易に防止することができる。
As a result, even when the
論理回路部用領域RLに形成されている表面チャネル型のPチャネルMISトランジスタについては、アニーリングを行わないのでNBTI信頼性の向上が望めないが、表面チャネル型のPチャネルMISトランジスタの数は記憶部用領域MRにおける方が論理回路部用領域LRにおけるよりも圧倒的に多い。また、論理回路部用領域LR内のMISトランジスタについては比較的大型のものとすることも可能である。 The surface channel type P-channel MIS transistors formed in the logic circuit region RL cannot be improved in NBTI reliability because annealing is not performed. However, the number of surface channel type P-channel MIS transistors is not There are overwhelmingly more in the use area MR than in the logic circuit area LR. In addition, the MIS transistor in the logic circuit area LR can be made relatively large.
このため、中間製品100A(図1参照)から最終的に得られる半導体装置全体で考えれば、上述の選択的アニーリングを行わない場合に比べて、あるいは電気絶縁膜40A(図1参照)を形成する前に各ゲート絶縁膜11,21を改質した場合に比べて、NBTI信頼性が高いものを得ることが容易である。
Therefore, when considering the entire semiconductor device finally obtained from the
なお、上述のようにして選択的アニーリングを行うと、記憶部用領域MR内に形成されている各MISトランジスタ20P,30N(図1参照)では、ニッケルシリサイドの組成が変化する。すなわち、ゲート電極13,23に形成されているニッケルシリサイド層S、ソース領域15,25に形成されているニッケルシリサイド層S、およびドレイン領域17,27に形成されているニッケルシリサイド層S(図1参照)の各々において、ニッケルモノシリサイド(NiSi)の含有量が低下する一方でニッケルダイシリサイド(NiSi2)の含有量が増加する。
When selective annealing is performed as described above, the composition of nickel silicide changes in the
その結果として、記憶部用領域MR内に形成されている各MISトランジスタのゲート電極に形成されたニッケルシリサイドでのケイ素原子の原子数比と、アニーリングを受けていない論理回路部用領域LR(図1参照)内に形成されている各MISトランジスタのゲート電極に形成されたニッケルシリサイドでのケイ素原子の原子数比とは、互いに異なった値となる。ニッケルシリサイドに代えて他の金属シリサイド、例えばコバルトシリサイドを形成した場合にも、上述のようにしてレーザアニールを施すことによって組成変化が生じる。金属シリサイドの組成は、例えばTEM−EELS(透過型電子顕微鏡−電子エネルギー損失分光スペクトル)法を用いて分析可能である。 As a result, the atomic ratio of silicon atoms in the nickel silicide formed on the gate electrode of each MIS transistor formed in the memory region MR and the logic circuit region LR not subjected to annealing (see FIG. 1), the atomic ratio of silicon atoms in the nickel silicide formed on the gate electrode of each MIS transistor is different from each other. Even when another metal silicide such as cobalt silicide is formed in place of nickel silicide, the composition change is caused by laser annealing as described above. The composition of the metal silicide can be analyzed using, for example, a TEM-EELS (Transmission Electron Microscope—Electron Energy Loss Spectroscopy) method.
目的とする半導体装置(システムオンチップ)は、上述の選択的アニーリングを行ってから半導体基板10上に所望の集積回路を構築し、その後にダイシングにより切り出すことで得られる。
A target semiconductor device (system-on-chip) is obtained by constructing a desired integrated circuit on the
上記の集積回路を構築するにあたっては、まず、前述した電気絶縁膜40A(図2参照)の所定箇所にシリコンウェハ1の上面(活性領域3,5の上面)に達するコンタクトホールを形成して当該電気絶縁膜40Aを第1層間絶縁膜に成形する。次いで、上記のコンタクトホールをタングステン等の導電性材料で埋めてコンタクトプラグを形成した後、第1層間絶縁膜上に第2層間絶縁膜を形成し、この第2層間絶縁膜の所定箇所にビアコンタクトと配線とを形成する。この後、所定箇所にビアコンタクトおよび配線が形成された所望数の層間絶縁膜を第2層間絶縁膜上に積層して、上記の集積回路を得る。
In constructing the integrated circuit, first, a contact hole reaching the upper surface of the silicon wafer 1 (the upper surfaces of the
図3−1は、第1層間絶縁膜および該第1層間絶縁膜に設けられたコンタクトプラグそれぞれの一例を概略的に示す断面図である。同図に示す構成要素のうちで図2に示した構成要素と共通するものについては、図2で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。 FIG. 3A is a cross-sectional view schematically showing an example of each of the first interlayer insulating film and the contact plugs provided in the first interlayer insulating film. Among the constituent elements shown in the figure, those common to the constituent elements shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals as those used in FIG. 2 and description thereof is omitted.
図3−1に示す第1層間絶縁膜40は、図2に示した電気絶縁膜40Aの所定箇所にコンタクトホールを設けることにより得られたものである。図3−1には、6つのコンタクトホールCH1〜CH6と、個々のコンタクトホールCH1〜CH6に1つずつ設けられた計6つのコンタクトプラグ43a〜43fが示されている。
The first
各コンタクトホールCH1〜CH6は、例えば、図2に示した電気絶縁膜40A上に所定形状のエッチングマスクを設けて電気絶縁膜40Aをエッチングすることにより形成される。また、各コンタクトプラグ43a〜43fは、例えば、各コンタクトホールCH1〜CH6内および第1層間絶縁膜40上にタングステン等の導電性材料を堆積させてブランケット膜を成膜した後、このブランケット膜のうちで第1層間絶縁膜40の上面上に位置する領域が除去されるまで当該ブランケット膜を化学的機械研磨することにより形成される。
The contact holes CH 1 to CH 6 are formed by, for example, providing an etching mask having a predetermined shape on the electrical
図3−2は、本発明の半導体装置の製造方法によって製造される半導体装置の一例を概略的に示す断面図であると共に、本発明の半導体装置の一例を概略的に示す断面図でもある。同図に示す構成要素のうちで図3−1に示した構成要素と共通するものについては、図3−1で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。 FIG. 3-2 is a cross-sectional view schematically showing an example of a semiconductor device manufactured by the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, and is also a cross-sectional view schematically showing an example of the semiconductor device of the present invention. Among the constituent elements shown in the figure, those common to the constituent elements shown in FIG. 3A are denoted by the same reference numerals as those used in FIG. 3A and their description is omitted.
図3−2に示す半導体装置100では、図3−1に示した第1層間絶縁膜40上に第2層間絶縁膜50が形成され、この第2層間絶縁膜50の所定箇所にビアコンタクトと配線とが形成されている。また、所定箇所にビアコンタクトおよび配線が形成された所望数の層間絶縁膜が第2層間絶縁膜上に積層されている。図3−2には、第2層間絶縁膜50と第3層間絶縁膜60とが現れている。
In the
第2層間絶縁膜50には、バリアメタル層51a,51b,51c,51d,51eまたは51fによって側面および底面が覆われた6つのデュアルダマシン配線53a〜53fを含め、所定数のデュアルダマシン配線が形成されている。また、第3層間絶縁膜60には、バリアメタル層61a,61bまたは61cによって側面および底面が覆われた3つのデュアルダマシン配線63a,63b,63cを含め、所定数のデュアルダマシン配線が形成されている。なお、個々のデュアルダマシン配線は、ビアコンタクトと該ビアコンタクトに接続された配線との一体成形物であり、例えば銅等により形成される。
In the second
バリアメタル層およびデュアルダマシン配線は、例えば、無機膜の成膜、ダマシン配線材料の堆積、および化学的機械研磨をこの順番で行うことにより形成される。デュアルダマシン配線を形成しようとする層間絶縁膜には、ビアホールの他に、デュアルダマシン配線における配線部分が形成されるトレンチも形成される。層間絶縁膜に形成された各ビアホール内、各トレンチ内、および当該層間絶縁膜の上面上にバリアメタル層の元となる無機膜がCVD法等により成膜され、次いで、各ビアホールおよび各トレンチを埋めるようにして上記の無機膜上に銅等のダマシン配線材料がメッキ法により堆積される。この後、余剰のダマシン配線材料と、上記バリアメタル層の元となる無機膜のうちで層間絶縁膜の上面(トレンチの底を除く。)上に成膜された領域とが化学的機械研磨により除去される。結果として、上述のバリアメタル層およびデュアルダマシン配線が得られる。 The barrier metal layer and the dual damascene wiring are formed by, for example, forming an inorganic film, depositing a damascene wiring material, and chemical mechanical polishing in this order. In addition to the via hole, a trench in which a wiring portion in the dual damascene wiring is formed is formed in the interlayer insulating film in which the dual damascene wiring is to be formed. An inorganic film serving as a base of the barrier metal layer is formed in each via hole, each trench, and on the upper surface of the interlayer insulating film formed in the interlayer insulating film by a CVD method or the like, and then each via hole and each trench is formed. A damascene wiring material such as copper is deposited on the above inorganic film by plating so as to be buried. Thereafter, the surplus damascene wiring material and the region formed on the upper surface of the interlayer insulating film (excluding the bottom of the trench) in the inorganic film that is the source of the barrier metal layer are formed by chemical mechanical polishing. Removed. As a result, the above-described barrier metal layer and dual damascene wiring are obtained.
半導体装置100では、前述のように、所定箇所にビアコンタクトおよび配線が形成された所望数の層間絶縁膜を第2層間絶縁膜50上に積層して集積回路が構築されている。記憶部用領域MR(図2参照)に形成されている各MISトランジスタはSRAM部を構成しており、論理回路部用領域LRに(図2参照)に形成されている各MISトランジスタは論理回路部を構成している。したがって、半導体装置100は2つのSRAM部と1つの論理回路部とを有している。
In the
(実施の形態2)
本発明の半導体装置の製造方法においては、選択的アニーリングの対象となる第1機能領域内の各MISトランジスタの構造を、金属シリサイドを有していないものとすることができる。例えばニッケルシリサイドに高温のアニール処理を施すと、当該ニッケルシリサイドに凝集が生じて高電気抵抗の箇所が生じ、これによりMISトランジスタの性能が低下することがある。第1機能領域に形成されている各MISトランジスタが金属シリサイドを有していなければ、上記高電気抵抗の箇所の発生が防止され、結果としてMISトランジスタの性能の低下が防止される。
(Embodiment 2)
In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the structure of each MIS transistor in the first functional region that is the target of selective annealing can be made to have no metal silicide. For example, when nickel silicide is subjected to a high-temperature annealing treatment, the nickel silicide is agglomerated to form a portion having a high electrical resistance, which may deteriorate the performance of the MIS transistor. If each MIS transistor formed in the first functional region does not have metal silicide, the occurrence of the high electrical resistance is prevented, and as a result, the performance of the MIS transistor is prevented from being deteriorated.
(実施の形態3)
本発明の半導体装置の製造方法においては、選択的アニーリングの対象となる第1機能領域内のPチャネルMISトランジスタそれぞれにおけるゲート電極でのP型不純物のドーズ量を、PチャネルMISトランジスタの集積密度が相対的に低い第2機能領域内のPチャネルMISトランジスタにおけるゲート電極でのP型不純物のドーズ量よりも少なくすることができる。例えば、第1機能領域に形成されているPチャネルMISトランジスタそれぞれにおけるゲート電極でのP型不純物のドーズ量を、第2機能領域に形成されているPチャネルMISトランジスタにおけるゲート電極でのP型不純物のドーズ量から半減させることができる。
(Embodiment 3)
In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the dose amount of the P-type impurity at the gate electrode in each of the P-channel MIS transistors in the first functional region to be selectively annealed is determined by the integration density of the P-channel MIS transistors. The dose amount of the P-type impurity at the gate electrode in the P channel MIS transistor in the relatively low second function region can be reduced. For example, the dose amount of the P-type impurity at the gate electrode in each of the P-channel MIS transistors formed in the first functional region is set as the P-type impurity at the gate electrode in the P-channel MIS transistor formed in the second functional region. The dose can be halved.
このようにして各PチャネルMISトランジスタにおけるゲート電極でのP型不純物のドーズ量を調節すると、第1機能領域に形成されているPチャネルMISトランジスタでは半導体基板にかかる実効電圧が低くなり、結果として、ゲート電極にドープされているP型不純物の外方拡散が抑制される。前述した選択的アニーリングを行うことと相俟って、第1機能領域に形成されているPチャネルMISトランジスタのNBTI信頼性が向上する。 When the dose amount of the P-type impurity at the gate electrode in each P-channel MIS transistor is adjusted in this way, the effective voltage applied to the semiconductor substrate is lowered in the P-channel MIS transistor formed in the first functional region. Out diffusion of P-type impurities doped in the gate electrode is suppressed. In combination with the selective annealing described above, the NBTI reliability of the P-channel MIS transistor formed in the first functional region is improved.
以上、本発明の半導体装置の製造方法および半導体装置それぞれについて実施の形態を挙げて説明したが、前述のように、本発明は上述の形態に限定されるものではない。例えば、半導体基板にどのような機能領域を幾つ形成するかは、製造しようとする半導体装置に求められ機能や性能等に応じて、あるいは製造しようとする半導体装置の用途等に応じて、適宜選定可能である。また、半導体基板上に構築される集積回路での配線は、デュアルダマシン配線とする他にシングルダマシン配線とすることもできる。本発明の半導体装置の製造方法については、上述した以外にも種々の変形、修飾、組合せ等が可能である。 As described above, the semiconductor device manufacturing method and the semiconductor device of the present invention have been described with reference to the embodiments. However, as described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments. For example, how many functional regions are to be formed on a semiconductor substrate is appropriately selected according to functions and performance required for the semiconductor device to be manufactured or according to the use of the semiconductor device to be manufactured. Is possible. In addition to the dual damascene wiring, the wiring in the integrated circuit constructed on the semiconductor substrate may be a single damascene wiring. The semiconductor device manufacturing method of the present invention can be variously modified, modified, combined, etc. in addition to those described above.
また、選択的アニーリングが行われる半導体基板、すなわち層間絶縁膜の元となる電気絶縁膜40A(図2参照)まで形成された半導体基板は、自ら作製してもよいし、他で作製されたものを購入してもよい。
Further, the semiconductor substrate on which selective annealing is performed, that is, the semiconductor substrate formed up to the electrical
図2に示した電気絶縁膜40Aまで形成された半導体基板10を自ら作製する場合には、まず、図4−1に示すように、所定箇所に活性領域3,5および素子分離領域7が形成されたシリコンウェハ1上にゲート絶縁膜11,21(図2参照)の元となるシリコン酸窒化物膜ONと、ゲート電極13,23の元となるポリシリコン膜PL(不純物がドープされたもの)とを形成する。シリコン酸窒化物膜ONは、例えば、シリコンウェハ1に酸化性雰囲気中で熱処理を施してその表面に熱酸化膜(シリコン酸化物膜)を成長させた後、当該熱酸化膜をプラズマ窒化処理等の方法で窒化することにより形成される。また、ポリシリコン膜PLは、例えば、PVD法またはCVD法によってアンドープのポリシリコン膜を成膜した後に当該ポリシリコン膜の所定箇所にP型またはN型の不純物を添加し、活性化することで形成される。
When the
次いで、上記のシリコン酸窒化物膜ONおよびポリシリコン膜PLをそれぞれパターニングして、図4−2に示すように、ゲート絶縁膜11と、ゲート電極13(図2参照)の元となるポリシリコン電極13Aとを得る。なお、図4−2には現れていないが、他のゲート電極やポリシリコン電極も、ゲート絶縁膜11またはポリシリコン電極13Aと一緒に形成される。
Next, the silicon oxynitride film ON and the polysilicon film PL are respectively patterned, and as shown in FIG. 4B, polysilicon serving as a source of the
また、ポリシリコン電極13Aが形成された後のシリコンウェハ1上に所定形状のイオン注入マスクを設けてから当該シリコンウェハ1にP型不純物を注入し、活性化させて、図4−2に示すように、各エクステンション領域19(図2参照)の元となる不純物拡散領域19A,19Aを得る。さらに、シリコンウェハ1上に所定形状のイオン注入マスクを設けてから当該シリコンウェハ1にN型不純物を注入し、活性化させて、図4−2に示すように、各エクステンション領域29,29(図2参照)の元となる不純物拡散領域29A,29Aを得る。ただし、図4−2には、1つの不純物拡散領域29Aのみが現れている。
Further, after providing an ion implantation mask having a predetermined shape on the
なお、シリコン酸化物膜ONおよびポリシリコン膜PL(図4−1参照)のパターニングは、例えば、ポリシリコン膜PL上に所定形状のエッチングマスクを設けてから当該ポリシリコン膜PLおよびシリコン酸化物膜ONをこの順番でエッチングすることにより行われ、上記のエッチングマスクはシリコン酸化物膜ONのパターニング後に除去される。 The patterning of the silicon oxide film ON and the polysilicon film PL (see FIG. 4A) is performed, for example, after an etching mask having a predetermined shape is provided on the polysilicon film PL, the polysilicon film PL and the silicon oxide film ON is performed in this order, and the etching mask is removed after the patterning of the silicon oxide film ON.
次に、各ゲート絶縁膜および各ポリシリコン電極をそれぞれ覆うようにして、オフセットスペーサ膜OS(図2参照)の元となる無機絶縁膜、およびサイドウォールスペーサSW(図2参照)の元となる無機絶縁膜をこの順番で例えばCVD法により成膜して半導体基板10上に積層した後、これらの膜をエッチバックする。これにより、図4−3に示すように、各オフセットスペーサ膜OSおよび各サイドウォールスペーサSWが得られる。
Next, each of the gate insulating films and each of the polysilicon electrodes is covered, and the inorganic insulating film serving as the base of the offset spacer film OS (see FIG. 2) and the base of the sidewall spacer SW (see FIG. 2). After the inorganic insulating films are formed in this order by, for example, the CVD method and stacked on the
また、シリコンウェハ1上に所定形状のイオン注入マスクを設けてから当該シリコンウェハ1にP型不純物を注入し、活性化させて、図4−3に示すように、ソース領域15(図2参照)の元となる不純物拡散領域15Aと、ドレイン領域17(図2参照)の元となる不純物拡散領域17Aとを得る。さらに、シリコンウェハ1上に所定形状のイオン注入マスクを設けてから当該シリコンウェハ1にN型不純物を注入し、活性化させて、ソース領域25(図2参照)の元となる不純物拡散領域、およびドレイン領域27(図2参照)の元となる不純物拡散領域を得る。図4−3には、ソース領域25およびドレイン領域27それぞれの元となる不純物拡散領域のうち、ドレイン領域27の元となる不純物拡散領域27Aのみが現れている。
Further, after providing an ion implantation mask of a predetermined shape on the
各不純物拡散領域15A,17Aの形成に伴って、図4−2に示した各不純物拡散領域19A,19Aにおけるポリシリコン電極13A側の端部がエクステンション領域19(図4−3参照)として残る。同様に、ソース領域25およびドレイン領域27それぞれの元となる不純物拡散領域の形成に伴って、図2に示した各エクステンション領域29、29が形成される。
With the formation of the
次いで、各ポリシリコン電極、各オフセットスペーサ膜、各サイドウォールスペーサ、および半導体基板の表面をそれぞれ覆うようにして、ニッケルシリサイド層S(図2参照)の原料となるニッケル膜を成膜し、所定の温度で熱処理して当該ニッケル膜と各ポリシリコン電極とを反応させると共に、当該ニッケル膜とソース領域およびドレイン領域それぞれの元となる不純物拡散領域とを反応させる。反応に寄与しなかった残余のニッケル膜は、エッチングにより除去する。 Next, a nickel film serving as a raw material of the nickel silicide layer S (see FIG. 2) is formed so as to cover each polysilicon electrode, each offset spacer film, each side wall spacer, and the surface of the semiconductor substrate, respectively. The nickel film and each polysilicon electrode are reacted by heat treatment at a temperature of the temperature, and the nickel film is reacted with the impurity diffusion region that is the source of the source region and the drain region. The remaining nickel film that did not contribute to the reaction is removed by etching.
図4−4に示すように、上記の反応によりポリシリコン電極13Aがその上面側から所定の深さに亘ってニッケルシリサイド化されてニッケルシリサイド層Sが形成され、ゲート電極13になる。また、ソース領域の元となる不純物拡散領域15A(図4−3参照)およびドレイン領域の元となる不純物拡散領域17A(図4−3参照)がそれぞれ上面側から所定の深さに亘ってニッケルシリサイド化され、ニッケルシリサイド層Sを有するソース領域15と、ニッケルシリサイド層Sを有するドレイン領域17とが得られる。なお、図4−4には現れていないが、他のポリシリコン電極や不純物拡散領域も同様にニッケルシリサイド化されて、所定のゲート電極、ソース領域、またはドレイン領域になる。
As shown in FIG. 4-4, the
次に、図4−5に示すように、例えばCVD法によりライナーストレス膜35を成膜する。そして、このライナーストレス膜35上にシリコン酸化物等の電気絶縁材料を等方的に堆積させ、熱処理により緻密化した後に化学的機械研磨により平坦化して、図4−6に示すように、層間絶縁膜の元となる電気絶縁膜40Aを得る。このようにして電気絶縁膜40Aまで形成することにより、シリコンウェハ1上にシステムオンチップの中間製品100A(図1参照)が形成されて、選択的アニーリングが行われる半導体基板10(図1参照)が得られる。
Next, as shown in FIGS. 4-5, the liner stress film |
1 シリコンウェハ
10 半導体基板
11,21 ゲート絶縁膜(シリコン酸化物膜)
13,23 ゲート電極
15,25 ソース領域
17,27 ドレイン領域
20P 表面チャネル型のPチャネルMISトランジスタ
30N 表面チャネル型のNチャネルMISトランジスタ
32N 埋め込みチャネル型のNチャネルMISトランジスタ
40A 層間絶縁膜の元となる電気絶縁膜
40 層間絶縁膜(第1層間絶縁膜)
50 第2層間絶縁膜
60 第3層間絶縁膜
100A システムオンチップの中間品
100 半導体装置(システムオンチップ)
S ニッケルシリサイド層
MR 記憶部用領域(第1機能領域)
LR 論理回路部(第2機能領域)
LB レーザ光
DESCRIPTION OF
13, 23
50 Second
S Nickel silicide layer MR Memory area (first functional area)
LR logic circuit (second functional area)
LB laser light
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