JP5121207B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明はシリサイド層を有する半導体装置及びその作製方法に関する。     The present invention relates to a semiconductor device having a silicide layer and a manufacturing method thereof.

集積回路の縮小に伴い、集積回路を構成する半導体装置は、金属配線とのコンタクト抵抗の低抵抗化や不純物領域の低抵抗化が要求されている。そのため、半導体膜にシリサイド層を形成することで、コンタクト抵抗や、不純物領域を低抵抗化する技術が半導体分野で採用されている(例えば特許文献1)。半導体膜の抵抗を低くすると、半導体装置のオン電流が向上し、特性の高い半導体装置を作製できる。     Along with the shrinking of integrated circuits, semiconductor devices constituting integrated circuits are required to have low resistance of contact with metal wiring and low resistance of impurity regions. For this reason, a technique for reducing contact resistance and the resistance of an impurity region by forming a silicide layer in a semiconductor film has been adopted in the semiconductor field (for example, Patent Document 1). When the resistance of the semiconductor film is reduced, the on-state current of the semiconductor device is improved and a semiconductor device with high characteristics can be manufactured.

一方で、半導体のシリサイド層は厚くすればするほど、シート抵抗が下がるので、オン電流が高くなることが予測される。しかし、非特許文献1にあるように、実際シリサイド層を厚く形成すると抵抗が上がり、オン電流が下がることが報告されている。
特開2004−221115号公報 OPTIMIZATION OF SERIES RESISTANCE IN SUB−0.2μm SOI MOSFETs: Lisa T.Su et al.,IEDM93,pp.723−726,1993
On the other hand, the thicker the silicide layer of the semiconductor, the lower the sheet resistance, so that the on-current is expected to increase. However, as described in Non-Patent Document 1, it has been reported that when the silicide layer is actually formed thick, the resistance increases and the on-current decreases.
JP 2004-221115 A OPTIMIZATION OF SERIES RESISTANCE IN SUB-0.2 μm SOI MOSFETs: Lisa T. Su et al. , IEDM93, pp. 723-726, 1993

本発明の第1の課題は、シリサイド層を有する半導体装置において、オン電流が高い半導体装置を得ることである。     A first object of the present invention is to obtain a semiconductor device having a high on-state current in a semiconductor device having a silicide layer.

また、本発明の第2の課題は、シート抵抗を下げるとともに、オン電流が高い半導体装置を得ることである。     A second object of the present invention is to obtain a semiconductor device with low sheet resistance and high on-current.

オン電流を高くしたい場合は、シリサイド層を設けるほか、不純物領域を活性化する際の熱処理を高温にし、不純物領域の活性化率を上げる方法がある。もしくは、半導体膜を加熱するまたはレーザ照射することによりアニールして半導体膜の結晶性を改善する方法がある。     In order to increase the on-current, there is a method of increasing the activation rate of the impurity region by providing a silicide layer and increasing the temperature of heat treatment for activating the impurity region. Alternatively, there is a method of improving the crystallinity of the semiconductor film by annealing the semiconductor film by heating or laser irradiation.

しかし、これらの方法では熱処理工程が一つ増えるとともに、熱処理するための装置が別途必要になるため、作製コストが高くなる問題があった。また、基板としてガラス基板等の耐熱性が低い基板を用いた場合は、高温の熱処理により基板がシュリンクしてしまう可能性がある。そのため、使用する基板が耐熱性の高い基板に制限されてしまい、基板の自由度がなくなるという問題があった。     However, these methods have a problem that the manufacturing cost increases because one heat treatment step is added and an apparatus for heat treatment is additionally required. In addition, when a substrate having low heat resistance such as a glass substrate is used as the substrate, the substrate may shrink due to high-temperature heat treatment. Therefore, the substrate to be used is limited to a substrate having high heat resistance, and there is a problem that the degree of freedom of the substrate is lost.

したがって、本発明の第3の課題として、本発明は工程を増やさずに高いオン電流を持つ半導体装置を得ることを目的とする。また、基板の制限なしにオン電流を高くすることを目的とする。     Therefore, a third object of the present invention is to obtain a semiconductor device having a high on-current without increasing the number of steps. Another object of the present invention is to increase the on-state current without limiting the substrate.

本発明の特徴の一つは、チャネル形成領域、不純物領域及びシリサイド層を有するシリコン膜と、ゲート絶縁膜と、ゲート電極と、不純物領域にシリサイド層を介して電気的に接続する配線とを有し、シリサイド層断面は、チャネル形成領域側の端点からシリサイド層膜厚が増加している第1領域と、第1領域と比べて膜厚が一定である第2領域とを有する半導体装置である。さらに、第1領域と第2領域は、水平線に対し垂直な直線で分けられ、その直線がシリサイド層と不純物領域との界面と交わる点を第1の点としたとき、第1の点とシリサイド層端点を通る直線は水平線に対し角度θ(0°<θ<45°)をなし、シリコン膜の膜厚に対する第2領域の膜厚は0.6以上であることを特徴とする。     One of the features of the present invention is that it includes a silicon film having a channel formation region, an impurity region, and a silicide layer, a gate insulating film, a gate electrode, and a wiring electrically connected to the impurity region through the silicide layer. The silicide layer cross section is a semiconductor device having a first region where the thickness of the silicide layer is increased from an end point on the channel formation region side and a second region where the film thickness is constant compared to the first region. . Further, the first region and the second region are separated by a straight line perpendicular to the horizontal line, and when the first point is a point where the straight line intersects the interface between the silicide layer and the impurity region, the first point and the silicide region The straight line passing through the layer end point forms an angle θ (0 ° <θ <45 °) with respect to the horizontal line, and the film thickness of the second region with respect to the film thickness of the silicon film is 0.6 or more.

本発明の特徴の一つは、チャネル形成領域、不純物領域及びシリサイド層を有するシリコン膜と、ゲート絶縁膜と、ゲート電極と、不純物領域にシリサイド層を介して電気的に接続する配線とを有し、シリサイド層断面は、チャネル形成領域側の端点から膜厚が増加している第1領域と、膜厚がシリコン膜の膜厚と等しい第2領域とを有し、第1領域と第2領域は、水平線に対し垂直な直線で分けられ、その直線がシリコン膜の底面と交わる点を第1の点としたとき、第1の点と端点を通る直線は水平線に対し角度θ(0°<θ<45°)をなす半導体装置である。     One of the features of the present invention is that it includes a silicon film having a channel formation region, an impurity region, and a silicide layer, a gate insulating film, a gate electrode, and a wiring electrically connected to the impurity region through the silicide layer. The silicide layer cross section has a first region where the film thickness increases from the end point on the channel formation region side, and a second region where the film thickness is equal to the film thickness of the silicon film. The region is divided by a straight line perpendicular to the horizontal line, and when the first point is a point where the straight line intersects the bottom surface of the silicon film, the straight line passing through the first point and the end point is at an angle θ (0 ° with respect to the horizontal line). <Θ <45 °) is a semiconductor device.

また、上記半導体装置が有するシリコン膜をシリコン基板に代えたものを本発明の特徴の一つとする。     Another feature of the present invention is that the silicon film included in the semiconductor device is replaced with a silicon substrate.

また、本発明の特徴の一つは、シリサイド層を形成するための金属膜の成膜を、意図的に金属膜の膜厚が不均一になるように成膜条件を制御することである。これにより、シリサイド層の膜厚が増加している第1領域を大きく、または第1領域のチャネル長方向の長さを長くすることができる。     In addition, one of the features of the present invention is to control the film formation conditions so that the metal film for forming the silicide layer is intentionally non-uniform in thickness. As a result, the first region where the thickness of the silicide layer is increased can be increased, or the length of the first region in the channel length direction can be increased.

図1を用いて説明する。図1(A)はトランジスタの断面であり、図1(A)の破線で囲んだ部分を拡大して図1(B)とする。シリコン膜またはシリコン基板は領域11、不純物領域12、シリサイド層13を有する。領域11は少なくともチャネル形成領域を含んでいればよく、不純物領域12に接する低濃度不純物領域または高濃度不純物領域を含んでいてもよい。シリサイド層13には層間絶縁膜をエッチングして設けた配線16が接続している。シリサイド層13は、図1(B)に示すように第1領域13aと第2領域13bを有する。第1領域13aはチャネル形成領域側の端点Aから膜厚が増加している。第2領域13bは第1領域13aに比べ膜厚が一定である。     This will be described with reference to FIG. FIG. 1A is a cross-sectional view of a transistor, and a portion surrounded by a broken line in FIG. 1A is enlarged to be FIG. 1B. The silicon film or silicon substrate has a region 11, an impurity region 12, and a silicide layer 13. The region 11 only needs to include at least a channel formation region, and may include a low concentration impurity region or a high concentration impurity region in contact with the impurity region 12. A wiring 16 provided by etching an interlayer insulating film is connected to the silicide layer 13. As shown in FIG. 1B, the silicide layer 13 includes a first region 13a and a second region 13b. The film thickness of the first region 13a increases from the end point A on the channel formation region side. The second region 13b has a constant film thickness compared to the first region 13a.

シリコン膜またはシリコン基板上にはゲート絶縁膜14と、その上にゲート電極15がある。ゲート絶縁膜14の形状及び幅は図1に限られたものではなく、どのような形状及び幅でも良い。例えばゲート絶縁膜14がテーパー形状で、傾斜のある側面を有していてもよい。また、ゲート電極15も図1に限定されず単層でも積層でもよく、断面がテーパー形状でもよい。つまり、本発明はゲート電極15及びゲート絶縁膜14に左右されない。     A gate insulating film 14 is provided on the silicon film or the silicon substrate, and a gate electrode 15 is provided thereon. The shape and width of the gate insulating film 14 are not limited to those shown in FIG. 1 and may be any shape and width. For example, the gate insulating film 14 may have a tapered shape and an inclined side surface. In addition, the gate electrode 15 is not limited to that shown in FIG. That is, the present invention does not depend on the gate electrode 15 and the gate insulating film 14.

第1領域13aと第2領域13bは点Bを通り、且つ水平線に対し垂直な線で分けられる。さらに点Bはシリサイド層13と不純物領域12との界面上にある。点Bと端点Aを通る直線は水平線とθの角度をなす。なお、θは0°<θ<45°、シリコン膜の膜厚d2、シリサイド層の第2領域13bの膜厚をd1としたとき、d1/d2≧0.6である。なお、d1/d2=1.0のときは、点Bはシリコン膜またはシリコン基板の底面に位置する。     The first region 13a and the second region 13b are separated by a line passing through the point B and perpendicular to the horizontal line. Further, the point B is on the interface between the silicide layer 13 and the impurity region 12. A straight line passing through the point B and the end point A forms an angle θ with the horizontal line. Θ is 0 ° <θ <45 °, d1 / d2 ≧ 0.6, where d1 is the thickness of the silicon film d2, and d1 is the thickness of the second region 13b of the silicide layer. When d1 / d2 = 1.0, the point B is located on the bottom surface of the silicon film or silicon substrate.

本発明により、シリサイド層の形状を制御することにより、高いオン電流の半導体装置を得ることができる。また、シート抵抗を下げつつ、オン電流の高い半導体装置を得ることができる。また、半導体装置の作製工程を増やさずに、オン電流を高くすることができる。これにより、従来の半導体装置の作製コストを維持したまま、高いオン電流を得ることができる。また、高いオン電流を得るのに高温の熱処理を必要としないため、耐熱性の低い基板を使うこともでき、耐熱性の制限なく基板を使うことができる。     According to the present invention, a semiconductor device with high on-state current can be obtained by controlling the shape of the silicide layer. In addition, a semiconductor device with high on-current can be obtained while reducing the sheet resistance. In addition, the on-state current can be increased without increasing the number of manufacturing steps of the semiconductor device. Thereby, a high on-current can be obtained while maintaining the manufacturing cost of the conventional semiconductor device. In addition, since high temperature heat treatment is not required to obtain a high on-state current, a substrate having low heat resistance can be used, and the substrate can be used without limitation of heat resistance.

以下、本発明の実施の形態について説明する。但し、本発明は、実施可能な範囲において、多くの異なる態様で実施することが可能である。本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。     Embodiments of the present invention will be described below. However, the present invention can be implemented in many different modes within a practicable range. It will be readily appreciated by those skilled in the art that various changes and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, the present invention is not construed as being limited to the description of this embodiment mode.

(実施の形態1)
本発明は、シリサイド層を有するトランジスタにおいて、シリサイドの膜厚及び形状がオン電流にどのような影響を及ぼすかをコンピュータにより解析した。
(Embodiment 1)
In the present invention, in a transistor having a silicide layer, the influence of the film thickness and shape of the silicide on the on-current is analyzed by a computer.

図2(A)、(B)はトップゲート型トランジスタの半導体膜であるシリコン膜の一部の模式図で、この解析で仮定した素子の構造である。図2(A)、(B)は、図1(A)の破線で囲んだシリコン膜の部分を模式的に示している。解析で用いる素子は、薄膜トランジスタ(TFT:thin film transistor)、シリコン基板に直接形成したトランジスタ、SIMOX(separation by implanted oxygen)基板等のSOI(silicon on insulator)基板に形成したトランジスタのいずれも含む。     FIGS. 2A and 2B are schematic views of a part of a silicon film which is a semiconductor film of a top gate type transistor, and the structure of an element assumed in this analysis. 2A and 2B schematically show a silicon film portion surrounded by a broken line in FIG. The element used in the analysis includes any of a thin film transistor (TFT), a transistor formed directly on a silicon substrate, a transistor formed on an SOI (silicon on insulator) substrate such as a SIMOX (separation by imprinted oxygen) substrate.

図2(A)はシリサイド層33と領域31との間に低濃度不純物領域がない場合の素子構造であり、図2(B)は、シリサイド層33と領域31との間に低濃度不純物領域がある場合の素子構造である。両者とも領域31と不純物領域32とシリサイド層33を有する。領域31は上部にゲート絶縁膜を介してゲート電極が配置されている領域であり、少なくともチャネル形成領域を含む。領域31は、チャネル形成領域の他に、図2(A)では不純物領域32に接して不純物領域を有してもよいし、図2(B)では低濃度不純物領域32bに接して低濃度不純物領域を有していてもよい。キャリアはシリサイド層33及び不純物領域32から電極34へ流れると仮定する。したがって、不純物領域32または高濃度不純物領域32aはソース領域として機能する。     2A shows an element structure in the case where there is no low-concentration impurity region between the silicide layer 33 and the region 31, and FIG. 2B shows a low-concentration impurity region between the silicide layer 33 and the region 31. It is an element structure when there is. Both have a region 31, an impurity region 32, and a silicide layer 33. The region 31 is a region where a gate electrode is disposed on the upper portion through a gate insulating film, and includes at least a channel formation region. In addition to the channel formation region, the region 31 may have an impurity region in contact with the impurity region 32 in FIG. 2A, or the low concentration impurity in contact with the low concentration impurity region 32b in FIG. It may have a region. It is assumed that carriers flow from the silicide layer 33 and the impurity region 32 to the electrode 34. Therefore, the impurity region 32 or the high concentration impurity region 32a functions as a source region.

図2(A)、(B)ともに、領域31の上方に反転層の代わりとして電極34を仮定した。領域31は上部にゲート電極を有する部分であるため、ゲート電極の下のシリコン膜は、トランジスタがオンしているとき、シリコン膜表面をキャリアが流れる。そのキャリアの通り道を電極34として仮定した。トランジスタにおいてキャリアの流れる道、いわゆる反転層の厚さは一般的に約10nm以下のため、電極34の厚さを10nmと仮定した。電極34にはN型トランジスタなら5V、P型トランジスタなら−5Vが印加されるとした。     2A and 2B, an electrode 34 is assumed above the region 31 as an inversion layer. Since the region 31 is a portion having an upper gate electrode, carriers flow on the surface of the silicon film under the gate electrode when the transistor is on. The path of the carrier was assumed as the electrode 34. The thickness of the electrode 34 is assumed to be 10 nm because the carrier flow path in the transistor, the so-called inversion layer generally has a thickness of about 10 nm or less. It is assumed that 5V is applied to the electrode 34 for an N-type transistor and -5V is applied for a P-type transistor.

シリサイド層33の上面のチャネル長方向の長さを1.0μm、シリサイド層33と領域31の間の不純物領域の長さを0.1μmとした。また、シリコン膜の膜厚はシリサイド層の膜厚を含んだものとした。     The length of the upper surface of the silicide layer 33 in the channel length direction is 1.0 μm, and the length of the impurity region between the silicide layer 33 and the region 31 is 0.1 μm. The film thickness of the silicon film includes the film thickness of the silicide layer.

シリコン膜の膜厚、シリコン膜に対するシリサイド層の膜厚比率、キャリア濃度、シリコン膜とシリサイド層のコンタクト抵抗Rcには、図2(C)の表で示すように、いくつかの値を採用した。導電型はN型とP型それぞれを仮定した。     As shown in the table of FIG. 2C, several values were adopted for the thickness of the silicon film, the ratio of the thickness of the silicide layer to the silicon film, the carrier concentration, and the contact resistance Rc between the silicon film and the silicide layer. . The conductivity type was assumed to be N-type and P-type, respectively.

シリサイド層33と領域31の間に低濃度不純物領域がない図2(A)の場合は、不純物領域32のキャリア濃度は1×1020cm−3とした。シリサイド層33と領域31の間に低濃度不純物領域32bがある図2(B)の場合は、低濃度不純物領域32bのキャリア濃度は1×1017cm−3または1×1018cm−3とし、高濃度不純物領域32aのキャリア濃度は1×1020cm−3とした。また、低濃度不純物領域32bのチャネル長方向の長さは0.1μmとした。 In the case of FIG. 2A where there is no low-concentration impurity region between the silicide layer 33 and the region 31, the carrier concentration of the impurity region 32 is 1 × 10 20 cm −3 . In the case of FIG. 2B where the low concentration impurity region 32b is present between the silicide layer 33 and the region 31, the carrier concentration of the low concentration impurity region 32b is 1 × 10 17 cm −3 or 1 × 10 18 cm −3. The carrier concentration of the high concentration impurity region 32a is 1 × 10 20 cm −3 . Further, the length of the low concentration impurity region 32b in the channel length direction was set to 0.1 μm.

全ての条件において、シリサイド層33のチャネル形成領域側の端部の角度θ(以下、角度θという)とオン電流の関係を計算により解析した。本解析はSynopsys社製のDessisで行い、角度θ=15°、30°、45°、60°、75°それぞれのときのオン電流を計算した。     Under all conditions, the relationship between the angle θ at the end of the silicide layer 33 on the channel formation region side (hereinafter referred to as angle θ) and the on-current was analyzed by calculation. This analysis was performed using Dessis made by Synopsys, and the on-currents were calculated at angles θ = 15 °, 30 °, 45 °, 60 °, and 75 °.

コンタクト抵抗はシリサイドの種類によって変わってくるが、半導体分野で用いられているシリサイドとシリコンとのコンタクト抵抗値の中で、想定できる最小値と最大値、そしてその間の値と、計3つの値を仮定した。     The contact resistance varies depending on the type of silicide. Among the contact resistance values of silicide and silicon used in the semiconductor field, there are a total of three values: the minimum and maximum values that can be assumed, and the value between them. Assumed.

シリサイド層断面のTEM写真を図3に示す。図3(A)はトップゲート型トランジスタの断面写真であり、図3(B)は図3(A)の破線で囲んだ領域を拡大した写真である。トランジスタの構成は図1の構成と似ており、トップゲート型で不純物領域の表面に黒色のシリサイド層が形成されているのが分かる。実際のシリサイド層断面は図3の写真のように、チャネル形成領域側の端点から徐々に膜厚が厚くなり、曲率を持った形状となる。しかし計算では便宜上、シリサイド層断面は曲率を持たず、シリサイド層は水平線と角度θをなす側面を持つように仮定した。     A TEM photograph of the cross section of the silicide layer is shown in FIG. 3A is a cross-sectional photograph of a top-gate transistor, and FIG. 3B is an enlarged photograph of a region surrounded by a broken line in FIG. The structure of the transistor is similar to that of FIG. 1, and it can be seen that a black silicide layer is formed on the surface of the impurity region in the top gate type. As shown in the photograph of FIG. 3, the actual silicide layer cross section gradually increases in thickness from the end point on the channel formation region side, and has a shape with curvature. However, in the calculation, for convenience, it is assumed that the cross section of the silicide layer has no curvature, and the silicide layer has a side surface that forms an angle θ with the horizontal line.

コンピュータによる解析結果を図4〜図9に示す。図4〜図6はN型トランジスタの結果であり、図7〜図9はP型トランジスタの結果である。横軸がシリサイド層33のチャネル形成領域側の端部における角度θであり、縦軸がシリサイド層33と不純物領域32から電極34へ流れる電流、いわゆるオン電流の値である。     The analysis results by the computer are shown in FIGS. 4 to 6 show the results of the N-type transistor, and FIGS. 7 to 9 show the results of the P-type transistor. The horizontal axis is the angle θ at the end of the silicide layer 33 on the channel formation region side, and the vertical axis is the current flowing from the silicide layer 33 and the impurity region 32 to the electrode 34, the so-called on-current value.

図4(A)、図5(A)、図6(A)、図7(A)、図8(A)、図9(A)はシリコン膜厚150nm、図4(B)、図5(B)、図6(B)、図7(B)、図8(B)、図9(B)はシリコン膜厚100nm、図4(C)、図5(C)、図6(C)、図7(C)、図8(C)、図9(C)はシリコン膜厚50nmのときの評価結果である。それぞれのシリコン膜厚のときの結果をシリコン膜に対するシリサイド層の膜厚比率(以下、膜厚比率と言う)別にプロットした。     4A, FIG. 5A, FIG. 6A, FIG. 7A, FIG. 8A, and FIG. 9A are silicon film thicknesses of 150 nm, FIG. B), FIG. 6B, FIG. 7B, FIG. 8B, and FIG. 9B are silicon film thicknesses of 100 nm, FIG. 4C, FIG. 5C, FIG. 7C, 8C, and 9C show the evaluation results when the silicon film thickness is 50 nm. The results for each silicon film thickness were plotted according to the film thickness ratio of the silicide layer to the silicon film (hereinafter referred to as the film thickness ratio).

図4及び図7は図2(A)で示す素子構成で、領域31とシリサイド層33の間に低濃度不純物領域がない場合の結果である。図4及び図7において、それぞれシリコン膜厚を一定にして、膜厚比率が増えていくときのオン電流を見る。すると、図4(A−1)、(B−1)、(C−1)の膜厚比率0.4のときは、あまり角度θに対しオン電流は依存していないが、膜厚比率を高くするのに従い、角度θに対しオン電流の依存性が強くなっていくのが分かる。     4 and 7 show the results obtained when there is no low-concentration impurity region between the region 31 and the silicide layer 33 in the element structure shown in FIG. In FIGS. 4 and 7, the on-current when the film thickness ratio increases while the silicon film thickness is constant is seen. Then, when the film thickness ratio is 0.4 in FIGS. 4A-1, (B-1), and (C-1), the on-current does not depend much on the angle θ. It can be seen that the dependence of the on-current on the angle θ increases as the value increases.

シリコン膜厚150nmの図4(A)において、コンタクト抵抗Rc=5×10−8Ω・cm、角度θ=15°のときの図4(A−1)から(A−4)の各膜厚比率でのオン電流を比べると、ほとんど値は同じである。しかし、膜厚比率を大きくするのに従い、角度θに依存してオン電流が下がっている。この傾向は図4及び図7の全てのグラフに共通する。 4A having a silicon film thickness of 150 nm, each film of FIGS. 4A-1 to 4A-4 when the contact resistance Rc = 5 × 10 −8 Ω · cm 2 and the angle θ = 15 °. When comparing the on-current at the thickness ratio, the values are almost the same. However, as the film thickness ratio increases, the on-current decreases depending on the angle θ. This tendency is common to all the graphs in FIGS.

図5、図6、図8及び図9は図2(B)の示す構成で、低濃度不純物領域32bのキャリア濃度が1×1017cm−3または1×1018cm−3の結果である。図5、図6、図8及び図9は、図4及び図7と同様、膜厚比率を大きくするのに従い、角度θに対しオン電流が依存していく傾向がある。また、同一シリコン膜厚で、角度θ=15°のときの各膜厚比率でのオン電流はほとんど同じである一方で、膜厚比率を大きくするのに従い、角度θの増加に依存してオン電流が下がっていく傾向がある。 5, FIG. 6, FIG. 8 and FIG. 9 are the results shown in FIG. 2B, in which the carrier concentration of the low concentration impurity region 32b is 1 × 10 17 cm −3 or 1 × 10 18 cm −3. . 5, 6, 8, and 9, as in FIGS. 4 and 7, the on-current tends to depend on the angle θ as the film thickness ratio is increased. On-state current at each film thickness ratio at the same silicon film thickness and angle θ = 15 ° is almost the same. On the other hand, as the film thickness ratio is increased, the on current depends on the increase in angle θ. There is a tendency for the current to decrease.

また、図4〜図9において、同一のシリコン膜厚で、コンタクト抵抗Rc=5×10−7Ω・cmのときは、角度θ=15°のオン電流の値も、膜厚比率を大きくするのに従い、下がっていく傾向もある。 4 to 9, when the contact resistance Rc = 5 × 10 −7 Ω · cm 2 with the same silicon film thickness, the ON current value at the angle θ = 15 ° also increases the film thickness ratio. There is also a tendency to go down as you do.

したがって、シリコン膜に対するシリサイド層の膜厚比率が0.4では角度θとオン電流との相関は強く表れないが、膜厚比率0.6以上では角度θを大きくするとオン電流が下がることが分かった。これは背景技術で紹介した非特許文献1の報告と共通する。シリサイド層の膜厚を厚くするとシート抵抗が下がるため、オン電流が高くなることが予測されるが、実際行ってみるとオン電流が低くなるという結果が出ていた。     Therefore, when the film thickness ratio of the silicide layer to the silicon film is 0.4, the correlation between the angle θ and the on-current does not appear strongly, but when the film thickness ratio is 0.6 or more, the on-current decreases when the angle θ is increased. It was. This is in common with the report of Non-Patent Document 1 introduced in Background Art. When the thickness of the silicide layer is increased, the sheet resistance is lowered, so that the on-current is predicted to increase. However, actually, the on-current is reduced.

図10〜図15は図4〜図9と同一の評価結果であるが、膜厚比率が0.6以上のみの結果を、コンタクト抵抗Rcが5×10−7Ω・cm、1×10−7Ω・cm、5×10−8Ω・cmそれぞれのときの、シリコン膜厚別にプロットしたものである。図10〜図12はN型トランジスタの結果であり、図13〜図15はP型トランジスタの結果である。図10及び図13は図2(A)の領域31とシリサイド層33の間に低濃度不純物領域がない構成である。図11及び図14は図2(B)の領域31とシリサイド層33の間に低濃度不純物領域32bを有する構成で、低濃度不純物領域32bのキャリア濃度1×1017cm−3の結果である。図12及び図15は図2(B)の低濃度不純物領域32bを有する構成で、低濃度不純物領域32bのキャリア濃度1×1018cm−3の結果である。 10 to 15 show the same evaluation results as those of FIGS. 4 to 9, but the results of the film thickness ratio of only 0.6 or more show that the contact resistance Rc is 5 × 10 −7 Ω · cm 2 and 1 × 10. It is plotted according to the silicon film thickness at −7 Ω · cm 2 and 5 × 10 −8 Ω · cm 2 . 10 to 12 show the results of the N-type transistor, and FIGS. 13 to 15 show the results of the P-type transistor. 10 and 13 show a structure in which there is no low-concentration impurity region between the region 31 and the silicide layer 33 in FIG. FIG. 11 and FIG. 14 show the result of the carrier concentration of 1 × 10 17 cm −3 in the low concentration impurity region 32 b in the structure having the low concentration impurity region 32 b between the region 31 and the silicide layer 33 in FIG. . FIG. 12 and FIG. 15 show the result of the carrier concentration of 1 × 10 18 cm −3 in the low concentration impurity region 32b in the structure having the low concentration impurity region 32b of FIG.

図10において、角度θが大きくなるにつれオン電流が下がっている傾向が確認できる。そして角度θ=45°を境にオン電流の下がる割合が大きく変わる。角度θ≦45°のオン電流の下がる割合と角度θ≧45°のオン電流の下がる割合とを比較すると、角度θ≦45°のオン電流の下がる割合のほうが、角度θ≧45°のオン電流の下がる割合よりも大きい。膜厚比率0.6、0.8では角度θ≧45°でオン電流がほぼ一定になっている結果もでている。     In FIG. 10, it can be confirmed that the on-current tends to decrease as the angle θ increases. The rate at which the on-current decreases is greatly changed at the angle θ = 45 °. Comparing the rate of decrease in on-current with an angle θ ≦ 45 ° and the rate of decrease in on-current with an angle θ ≧ 45 °, the rate of decrease in on-current with an angle θ ≦ 45 ° is greater than the rate of on-current with an angle θ ≧ 45 °. Greater than the rate of down. At film thickness ratios of 0.6 and 0.8, the on-current is almost constant at an angle θ ≧ 45 °.

図11では、いくつかの条件では、角度θが15°から75°にかけて、角度θが大きくなるほど同じ割合でオン電流が下がっている。一方で、残りの条件では、角度θ=45°を境にオン電流の下がる割合が大きく変わる。角度θ≦45°のオン電流の下がる割合のほうが、角度θ≧45°のオン電流の下がる割合よりも大きい。図11(A−3)、(B−3)、(C−3)の膜厚比率0.6では、角度θ≧45°でオン電流がほぼ一定になっている。     In FIG. 11, under some conditions, the ON current decreases at the same rate as the angle θ increases as the angle θ increases from 15 ° to 75 °. On the other hand, in the remaining conditions, the rate of decrease of the on-current greatly changes at the angle θ = 45 °. The rate of decrease of the on-current with an angle θ ≦ 45 ° is larger than the rate of decrease of the on-current with an angle θ ≧ 45 °. When the film thickness ratio is 0.6 in FIGS. 11A-3, B-3, and C-3, the on-current is substantially constant at an angle θ ≧ 45 °.

図12においても、図11と同様に、いくつかの条件では、角度θが15°から75°にかけて、角度θが大きくなるほど同じ割合でオン電流が下がっている。一方で、残りの条件では、角度θ=45°を境にオン電流の下がる割合が大きく変わる。角度θ≦45°のオン電流の下がる割合のほうが、角度θ≧45°のオン電流の下がる割合よりも大きい。     Also in FIG. 12, as in FIG. 11, under some conditions, the ON current decreases at the same rate as the angle θ increases as the angle θ increases from 15 ° to 75 °. On the other hand, in the remaining conditions, the rate of decrease of the on-current greatly changes at the angle θ = 45 °. The rate of decrease of the on-current with an angle θ ≦ 45 ° is larger than the rate of decrease of the on-current with an angle θ ≧ 45 °.

図13は、いずれの条件でも、角度θ=45°を境にオン電流の下がる割合が大きく変わる。角度θ≦45°のオン電流の下がる割合のほうが、角度θ≧45°のオン電流の下がる割合よりも大きい。膜厚比率0.6、0.8においては、角度θ≧45°のオン電流はほぼ一定である。     In FIG. 13, the ratio of the on-current drop greatly changes at the angle θ = 45 ° under any condition. The rate of decrease of the on-current with an angle θ ≦ 45 ° is larger than the rate of decrease of the on-current with an angle θ ≧ 45 °. At film thickness ratios of 0.6 and 0.8, the on-current at an angle θ ≧ 45 ° is substantially constant.

図14では、いくつかの条件では、角度θが15°から75°にかけて、角度θが大きくなるほど同じ割合でオン電流が下がっている。一方で、残りの条件では、角度θ=45°を境にオン電流の下がる割合が大きく変わる。角度θ≦45°のオン電流の下がる割合のほうが、角度θ≧45°のオン電流の下がる割合よりも大きい。図14(A−3)の膜厚比率0.6、0.8では角度θ≧45°でオン電流がほぼ一定になっている。     In FIG. 14, under some conditions, the on-current decreases at the same rate as the angle θ increases as the angle θ increases from 15 ° to 75 °. On the other hand, in the remaining conditions, the rate of decrease of the on-current greatly changes at the angle θ = 45 °. The rate of decrease of the on-current with an angle θ ≦ 45 ° is larger than the rate of decrease of the on-current with an angle θ ≧ 45 °. In the film thickness ratios 0.6 and 0.8 in FIG. 14A-3, the on-current is substantially constant at an angle θ ≧ 45 °.

図15においても、図14と同様に、いくつかの条件では、角度θが15°から75°にかけて、角度θが大きくなるほど同じ割合でオン電流が下がっている。一方で、残りの条件では、角度θ=45°を境にオン電流の下がる割合が大きく変わる。角度θ≦45°のオン電流の下がる割合のほうが、角度θ≧45°のオン電流の下がる割合よりも大きい。図15(A−3)の膜厚比率0.6、0.8では角度θ≧45°でオン電流がほぼ一定になっている。     Also in FIG. 15, as in FIG. 14, under some conditions, the ON current decreases at the same rate as the angle θ increases as the angle θ increases from 15 ° to 75 °. On the other hand, in the remaining conditions, the rate of decrease of the on-current greatly changes at the angle θ = 45 °. The rate of decrease of the on-current with an angle θ ≦ 45 ° is larger than the rate of decrease of the on-current with an angle θ ≧ 45 °. In the film thickness ratios 0.6 and 0.8 in FIG. 15A-3, the on-state current is substantially constant at an angle θ ≧ 45 °.

以上、膜厚比率0.6以上の図10〜図15の結果より、少なくともθ=45°以内(θ=0は除く)では、全ての条件に共通して、角度θを大きくするほどオン電流が下がることが判明した。     As described above, from the results of FIGS. 10 to 15 having a film thickness ratio of 0.6 or more, at least within θ = 45 ° (excluding θ = 0), the on-current is increased as the angle θ is increased, common to all conditions. Turned out to go down.

よって、オン電流が角度θに依存して下がる膜厚比率0.6以上においては、シリサイド層端部の角度θを0°<θ<45°にすれば、角度θ≧45°のトランジスタよりもオン電流の高いトランジスタを得ることが分かった。     Therefore, at a film thickness ratio of 0.6 or more where the on-current decreases depending on the angle θ, if the angle θ at the end of the silicide layer is 0 ° <θ <45 °, the transistor with an angle θ ≧ 45 ° can be obtained. It was found that a transistor with a high on-current was obtained.

実際のトランジスタのシリサイド層断面は図3の写真で示したように、チャネル形成領域側のシリサイド層端点から膜厚が厚くなり、曲率を持った形状である。そのためシリサイド層端部の角度θは一律でない。つまり、シリサイド層と不純物領域の界面は、計算で仮定した水平線から角度θをなす線で示されるシリサイド層と不純物領域の界面よりも、よりチャネル形成領域側にふくらんだものとなる。     As shown in the photograph of FIG. 3, the actual silicide layer cross section of the transistor has a shape in which the film thickness increases from the end of the silicide layer on the channel formation region side and has a curvature. Therefore, the angle θ at the end of the silicide layer is not uniform. That is, the interface between the silicide layer and the impurity region is more swelled toward the channel formation region than the interface between the silicide layer and the impurity region indicated by a line that forms an angle θ from the horizontal line assumed in the calculation.

したがって、上記解析により見出した角度θを実際のトランジスタに適用する場合は次のように考えるとよい。図1に示すように、膜厚が増加する第1領域13aと第1領域13aと比べて膜厚が一定である第2領域13bはある直線で分けられる。その直線がシリサイド層と不純物領域との界面と交わる点を点Bとする。そのとき、シリサイド層13のチャネル形成領域側の端点Aと点Bを通る直線は、水平線から角度θをなす直線になっていればよい。     Therefore, when the angle θ found by the above analysis is applied to an actual transistor, the following is considered. As shown in FIG. 1, the first region 13a and the second region 13b having a constant film thickness compared to the first region 13a are divided by a certain straight line. A point where the straight line intersects the interface between the silicide layer and the impurity region is defined as a point B. At this time, the straight line passing through the end point A and the point B on the channel forming region side of the silicide layer 13 only needs to be a straight line that forms an angle θ from the horizontal line.

図1(B)において、シリサイド層の膜厚d1を一定にして角度θを小さくしていくと、点Bがシリサイド層13と不純物領域12との界面に沿って領域11から離れていく方向に移動する。つまり、第1領域13aのチャネル長方向の長さがより大きくなっていく。したがって、角度θを0°<θ<45°にするということは、角度θ≧45°よりも、シリサイド層13の第1領域13aのチャネル長方向の長さを長くする、第1領域13aの面積を大きくするということである。そうすることにより、オン電流の高い半導体装置を得ることができる。     In FIG. 1B, when the angle θ is decreased while the thickness d1 of the silicide layer is kept constant, the point B moves away from the region 11 along the interface between the silicide layer 13 and the impurity region 12. Moving. That is, the length of the first region 13a in the channel length direction becomes larger. Therefore, setting the angle θ to 0 ° <θ <45 ° means that the length of the first region 13a of the silicide layer 13 in the channel length direction is longer than the angle θ ≧ 45 °. It means to increase the area. By doing so, a semiconductor device with a high on-state current can be obtained.

また、図1(B)に示すように、点Bを通る水平線と、水平線に対し垂直でかつ点Aを通る線とが交わる点を点Cとする。そのとき、点Aと点Bを通る直線より不純物領域の方へはみ出ている第1領域13aの面積が、点A、点B、点Cで形成される三角形の面積の1/2以下のときが、特にオン電流の高い半導体装置を得るのに有効である。また、仮に不純物領域12が点Aと点Bを通る直線よりも、第1領域13aの方へはみ出し、第1領域13aが点Aと点Bを通る直線よりくぼんだ形状であったときも同様に考えてよい。つまり、点Aと点Bを通る線より不純物領域がはみ出ている面積が、点A、点B、点Cで形成される三角形の面積の1/2以下のときが、特にオン電流の高い半導体装置を得るのに有効である。     As shown in FIG. 1B, a point where a horizontal line passing through the point B intersects with a line perpendicular to the horizontal line and passing through the point A is defined as a point C. At that time, when the area of the first region 13a protruding from the straight line passing through the points A and B toward the impurity region is ½ or less of the area of the triangle formed by the points A, B, and C However, this is particularly effective for obtaining a semiconductor device with a high on-current. The same applies when the impurity region 12 protrudes toward the first region 13a from the straight line passing through the points A and B, and the first region 13a is recessed from the straight line passing through the points A and B. You may think. That is, when the area where the impurity region protrudes from the line passing through the points A and B is ½ or less of the area of the triangle formed by the points A, B, and C, a semiconductor with a particularly high on-current It is effective to obtain the device.

また、トランジスタの形成方法にもよるが、実際のトランジスタでは半導体膜の膜厚が一定でない場合がある。そのときはシリサイド層が形成されている部分のシリコン膜厚を用いて、膜厚比率を計算すればよい。     Although depending on the formation method of the transistor, the film thickness of the semiconductor film may not be constant in an actual transistor. At that time, the film thickness ratio may be calculated using the silicon film thickness of the portion where the silicide layer is formed.

以上より、シリコン膜厚に対するシリサイド層の膜厚比率が0.6以上であれば、角度θを45°未満(0°を除く)にすることでオン電流の高い半導体装置を得ることができる。よって、熱処理工程を設けなくても、シリサイド層のチャネル形成領域側の端部の角度θを制御するだけで、高いオン電流を得ることができる。また、高いオン電流を得るために、半導体装置の作製工程を増やさず、また熱処理装置を用意しなくてもよいため、製造コストを維持したまま特性の高いトランジスタを作製できる。さらに、シート抵抗を下げつつ、オン電流の高いトランジスタを得ることができる。     As described above, when the thickness ratio of the silicide layer to the silicon film is 0.6 or more, a semiconductor device with high on-state current can be obtained by setting the angle θ to less than 45 ° (excluding 0 °). Therefore, a high on-state current can be obtained only by controlling the angle θ of the end portion of the silicide layer on the channel formation region side without providing a heat treatment step. In addition, in order to obtain a high on-state current, it is not necessary to increase the number of steps for manufacturing a semiconductor device and to prepare a heat treatment apparatus, so that a transistor with high characteristics can be manufactured while maintaining manufacturing costs. Furthermore, a transistor with a high on-state current can be obtained while reducing the sheet resistance.

なお、上記コンピュータによる解析では、図2に示すように、ソース領域として機能する不純物領域32または高濃度不純物領域32aから電極34に流れるオン電流を計算した。しかし、不純物領域32または高濃度不純物領域32aをドレイン領域としても、キャリアの流れる方向が電極34から不純物領域32及びシリサイド層33へ変わるだけで同様である。よって、不純物領域32はソース領域として機能しても、ドレイン領域として機能しても、どちらでもよい。また、コンピュータによる解析ではチャネル形成領域の片側にあるシリサイド層のみの形状について検討したが、チャネル形成領域の両側にあるシリサイド層ともに、角度θを0°<θ<45°にすればさらにオン電流が高くなることは言うまでもない。     In the analysis by the computer, as shown in FIG. 2, the on-current flowing from the impurity region 32 functioning as the source region or the high concentration impurity region 32a to the electrode 34 was calculated. However, even if the impurity region 32 or the high-concentration impurity region 32a is used as the drain region, the same is true except that the carrier flow direction changes from the electrode 34 to the impurity region 32 and the silicide layer 33. Therefore, the impurity region 32 may function as a source region or a drain region. Further, in the analysis by the computer, the shape of only the silicide layer on one side of the channel formation region was examined. However, in the silicide layer on both sides of the channel formation region, if the angle θ is 0 ° <θ <45 °, the on-current is further increased. Needless to say, the price increases.

(実施の形態2)
本発明の半導体装置の作製方法を図16〜図18を用いて説明する。
(Embodiment 2)
A method for manufacturing a semiconductor device of the present invention will be described with reference to FIGS.

まず、基板101上に絶縁膜102を100〜300nm形成する。基板101としてはガラス基板、石英基板、プラスチック基板、セラミックス基板等の絶縁性基板、金属基板等を用いることができる。     First, the insulating film 102 is formed with a thickness of 100 to 300 nm on the substrate 101. As the substrate 101, a glass substrate, a quartz substrate, a plastic substrate, an insulating substrate such as a ceramic substrate, a metal substrate, or the like can be used.

絶縁膜102は、酸化珪素(SiOx)、窒化珪素(SiNx)、窒素を含む酸化珪素(SiOxNy)(x>y)(酸化窒化珪素とも言う)、酸素を含む窒化珪素(SiNxOy)(x>y)(窒化酸化珪素とも言う)等の酸素または窒素を有する絶縁膜の単層構造、またはこれらの積層構造を用いることができる。絶縁膜102は必ずしも必要ではないが、基板からの汚染が懸念される場合には、絶縁膜102を形成するのが好ましい。     The insulating film 102 includes silicon oxide (SiOx), silicon nitride (SiNx), silicon oxide containing nitrogen (SiOxNy) (x> y) (also referred to as silicon oxynitride), silicon nitride containing silicon (SiNxOy) (x> y) ) (Also referred to as silicon nitride oxide) or a single-layer structure of an insulating film containing oxygen or nitrogen, or a stacked structure thereof. Although the insulating film 102 is not always necessary, the insulating film 102 is preferably formed when there is a concern about contamination from the substrate.

また、半導体膜に接する絶縁膜102は、膜厚0.01〜10μm、好ましくは100〜300nmの窒化珪素膜、あるいは窒化酸化珪素膜とするとよい。後の結晶化工程で、半導体膜に金属元素を添加して結晶化する方法を用いた場合、金属元素をゲッタリングする必要がある。このときに、絶縁膜が酸化珪素膜であると、酸化珪素膜と半導体膜の珪素膜との界面において、珪素膜中の金属元素と酸化珪素膜中の酸素が反応して酸化金属物になり、金属元素がゲッタリングされにくくなる場合がある。よって、半導体膜に接する絶縁膜102部分は窒化珪素膜、あるいは窒化酸化珪素膜にすることが好ましい。     The insulating film 102 in contact with the semiconductor film may be a silicon nitride film or a silicon nitride oxide film with a thickness of 0.01 to 10 μm, preferably 100 to 300 nm. In a later crystallization process, when a method of adding a metal element to a semiconductor film to crystallize is used, it is necessary to getter the metal element. At this time, if the insulating film is a silicon oxide film, the metal element in the silicon film reacts with the oxygen in the silicon oxide film at the interface between the silicon oxide film and the silicon film of the semiconductor film to become a metal oxide. In some cases, the metal element is difficult to getter. Therefore, the insulating film 102 in contact with the semiconductor film is preferably a silicon nitride film or a silicon nitride oxide film.

続いて、絶縁膜102上に膜厚10〜150nmの島状半導体膜103を形成する。半導体膜の材料はシリコン膜とする。島状半導体膜103は、絶縁膜102上にスパッタ法、LPCVD法、またはプラズマCVD法等により半導体膜を全面に形成した後、フォトリソグラフィ法等により形成されたマスクを用いて半導体膜を形状加工して形成する。島状半導体膜103を結晶性半導体膜で形成するときは、絶縁膜102上に直接結晶性半導体膜を形成する方法と、非晶質半導体膜を絶縁膜102上に形成した後に、加熱処理により結晶化させて結晶性半導体膜を形成する方法がある。後者の方法において、結晶化の際の加熱処理は、加熱炉、レーザ照射、若しくはレーザ光の代わりにランプから発する光の照射(以下、ランプアニールと表記する)、又はそれらを組み合わせて用いることにより行われる。     Subsequently, an island-shaped semiconductor film 103 with a thickness of 10 to 150 nm is formed over the insulating film 102. The material of the semiconductor film is a silicon film. The island-shaped semiconductor film 103 is formed by forming a semiconductor film over the entire surface of the insulating film 102 by sputtering, LPCVD, plasma CVD, or the like, and then processing the semiconductor film using a mask formed by photolithography or the like. To form. When the island-shaped semiconductor film 103 is formed using a crystalline semiconductor film, a method of forming a crystalline semiconductor film directly over the insulating film 102 and a heat treatment after an amorphous semiconductor film is formed over the insulating film 102 There is a method of forming a crystalline semiconductor film by crystallization. In the latter method, the heat treatment at the time of crystallization is performed by using a heating furnace, laser irradiation, irradiation of light emitted from a lamp instead of laser light (hereinafter referred to as lamp annealing), or a combination thereof. Done.

また、ニッケルなどを非晶質半導体膜に添加した後に上記加熱処理を行う熱結晶化法により結晶性半導体膜を形成してもよい。なお、ニッケルを用いた熱結晶化法を用いて結晶化を行って結晶性半導体膜を得た場合は、結晶化後にニッケルを除去するゲッタリング処理を行うことが好ましい。     Alternatively, the crystalline semiconductor film may be formed by a thermal crystallization method in which the heat treatment is performed after nickel or the like is added to the amorphous semiconductor film. Note that in the case where a crystalline semiconductor film is obtained by performing crystallization using a thermal crystallization method using nickel, it is preferable to perform gettering treatment for removing nickel after crystallization.

レーザ照射により結晶化して結晶性半導体膜を作製する場合には、連続発振(CW:continuous−wave)型のレーザビームやパルス発振型のレーザビーム(パルスレーザビーム)を用いることができる。ここで用いることができるレーザビームは、Arレーザ、Krレーザ、エキシマレーザなどの気体レーザ、単結晶のYAG、YVO、フォルステライト(MgSiO)、YAlO、GdVO、若しくは多結晶(セラミック)のYAG、Y、YVO、YAlO、GdVOに、ドーパントとしてNd、Yb、Cr、Ti、Ho、Er、Tm、Taのうち1種または複数種添加されているものを媒質とするレーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライトレーザ、Ti:サファイアレーザ、銅蒸気レーザまたは金蒸気レーザのうち一種または複数種から発振されるものを用いることができる。このようなレーザビームの基本波、及びこれらの基本波の第2高調波から第4高調波のレーザビームを照射することで、大粒径の結晶を得ることができる。例えば、Nd:YVOレーザ(基本波1064nm)の第2高調波(532nm)や第3高調波(355nm)を用いることができる。このレーザは、CWで射出することも、パルス発振で射出することも可能である。CWで射出する場合は、レーザのパワー密度は0.01〜100MW/cm程度(好ましくは0.1〜10MW/cm)必要である。そして、走査速度を10〜2000cm/sec程度として照射する。 In the case of manufacturing a crystalline semiconductor film by crystallization by laser irradiation, a continuous-wave (CW) laser beam or a pulsed laser beam (pulse laser beam) can be used. The laser beam that can be used here is a gas laser such as an Ar laser, a Kr laser, or an excimer laser, single crystal YAG, YVO 4 , forsterite (Mg 2 SiO 4 ), YAlO 3 , GdVO 4 , or polycrystalline ( (Ceramics) YAG, Y 2 O 3 , YVO 4 , YAlO 3 , GdVO 4 with one or more of Nd, Yb, Cr, Ti, Ho, Er, Tm, Ta added as dopants A laser oscillated from one or more of laser, glass laser, ruby laser, alexandrite laser, Ti: sapphire laser, copper vapor laser, or gold vapor laser as a medium can be used. By irradiating the fundamental wave of such a laser beam and the second to fourth harmonic laser beams of these fundamental waves, a crystal having a large grain size can be obtained. For example, a second harmonic (532 nm) or a third harmonic (355 nm) of an Nd: YVO 4 laser (fundamental wave 1064 nm) can be used. This laser can be emitted by CW or pulsed oscillation. When injected at a CW, the power density of the laser is about 0.01 to 100 MW / cm 2 (preferably 0.1 to 10 MW / cm 2) is required. Then, irradiation is performed at a scanning speed of about 10 to 2000 cm / sec.

なお、単結晶のYAG、YVO、フォルステライト(MgSiO)、YAlO、GdVO、若しくは多結晶(セラミック)のYAG、Y、YVO、YAlO、GdVOに、ドーパントとしてNd、Yb、Cr、Ti、Ho、Er、Tm、Taのうち1種または複数種添加されているものを媒質とするレーザ、Arイオンレーザ、またはTi:サファイアレーザは、連続発振をさせることが可能であり、Qスイッチ動作やモード同期などを行うことによって10MHz以上の発振周波数でパルス発振をさせることも可能である。10MHz以上の発振周波数でレーザビームを発振させると、半導体膜がレーザによって溶融してから固化するまでの間に、次のパルスが半導体膜に照射される。従って、発振周波数が低いパルスレーザを用いる場合と異なり、半導体膜中において固液界面を連続的に移動させることができるため、走査方向に向かって連続的に成長した結晶粒を得ることができる。 Note that single crystal YAG, YVO 4 , forsterite (Mg 2 SiO 4 ), YAlO 3 , GdVO 4 , or polycrystalline (ceramic) YAG, Y 2 O 3 , YVO 4 , YAlO 3 , GdVO 4 , dopants Nd, Yb, Cr, Ti, Ho, Er, Tm, Ta, a laser using a medium added with one or more, an Ar ion laser, or a Ti: sapphire laser should oscillate continuously It is also possible to perform pulse oscillation at an oscillation frequency of 10 MHz or more by performing Q switch operation, mode synchronization, or the like. When the laser beam is oscillated at an oscillation frequency of 10 MHz or more, the semiconductor film is irradiated with the next pulse during the period from when the semiconductor film is melted by the laser to solidification. Therefore, unlike the case of using a pulse laser having a low oscillation frequency, the solid-liquid interface can be continuously moved in the semiconductor film, so that crystal grains continuously grown in the scanning direction can be obtained.

媒質としてセラミック(多結晶)を用いると、短時間かつ低コストで自由な形状に媒質を形成することが可能である。単結晶を用いる場合、通常、直径数mm、長さ数十mmの円柱状の媒質が用いられているが、セラミックを用いる場合はさらに大きいものを作ることが可能である。     When ceramic (polycrystal) is used as the medium, it is possible to form the medium in a free shape in a short time and at low cost. When a single crystal is used, a cylindrical medium having a diameter of several millimeters and a length of several tens of millimeters is usually used. However, when ceramic is used, a larger one can be made.

発光に直接寄与する媒質中のNd、Ybなどのドーパントの濃度は、単結晶中でも多結晶中でも大きくは変えられないため、濃度を増加させることによるレーザの出力向上にはある程度限界がある。しかしながら、セラミックの場合、単結晶と比較して媒質の大きさを著しく大きくすることができるため大幅に出力向上できる。     Since the concentration of dopants such as Nd and Yb in the medium that directly contributes to light emission cannot be changed greatly regardless of whether it is a single crystal or a polycrystal, there is a certain limit to improving the laser output by increasing the concentration. However, in the case of ceramic, since the size of the medium can be remarkably increased compared with the single crystal, the output can be greatly improved.

さらに、セラミックの場合では、平行六面体形状や直方体形状の媒質を容易に形成することが可能である。このような形状の媒質を用いて、発振光を媒質の内部でジグザグに進行させると、発振光路を長くとることができる。そのため、振幅が大きくなり、大出力で発振させることが可能になる。また、このような形状の媒質から射出されるレーザビームは射出時の断面形状が四角形状であるため、丸状のビームと比較すると、線状ビームに整形するのに有利である。このように射出されたレーザビームを、光学系を用いて整形することによって、短辺の長さ1mm以下、長辺の長さ数mm〜数mの線状ビームを容易に得ることが可能となる。また、励起光を媒質に均一に照射することにより、線状ビームは長辺方向にエネルギー分布の均一なものとなる。     Further, in the case of ceramic, a medium having a parallelepiped shape or a rectangular parallelepiped shape can be easily formed. When a medium having such a shape is used to cause oscillation light to travel in a zigzag manner inside the medium, the oscillation optical path can be made longer. For this reason, the amplitude becomes large, and it becomes possible to oscillate with a large output. Further, since the laser beam emitted from the medium having such a shape has a quadrangular cross-sectional shape at the time of emission, it is advantageous for shaping into a linear beam as compared with a round beam. By shaping the emitted laser beam using an optical system, it is possible to easily obtain a linear beam having a short side length of 1 mm or less and a long side length of several mm to several m. Become. In addition, by irradiating the medium with the excitation light uniformly, the linear beam has a uniform energy distribution in the long side direction.

この線状ビームを半導体膜に照射することによって、半導体膜の全面をより均一にアニールすることが可能になる。線状ビームの両端まで均一なアニールが必要な場合は、その両端にスリットを配置し、エネルギーの減衰部を遮光するなどの工夫が必要となる。     By irradiating the semiconductor film with this linear beam, the entire surface of the semiconductor film can be annealed more uniformly. When uniform annealing is required up to both ends of the linear beam, it is necessary to arrange a slit at both ends to shield the energy attenuating portion.

このようにして得られた強度が均一な線状ビームを用いて半導体膜をアニールし、この半導体膜を用いて電子機器を作製すると、その電子機器の特性は、良好かつ均一である。     When a semiconductor film is annealed using a linear beam having a uniform intensity obtained in this manner and an electronic device is manufactured using this semiconductor film, the characteristics of the electronic device are good and uniform.

次いで、必要があればトランジスタのしきい値を制御するために微量な不純物元素(ボロンまたはリン)のドーピングを半導体層に対して行う。ここでは、ジボラン(B)を質量分離しないでプラズマ励起したイオンドープ法を用いる。 Next, if necessary, a small amount of impurity element (boron or phosphorus) is doped into the semiconductor layer in order to control the threshold value of the transistor. Here, an ion doping method in which diborane (B 2 H 6 ) is plasma-excited without mass separation is used.

次に島状半導体膜103を覆うように、ゲート絶縁膜104を5〜50nm形成する。ゲート絶縁膜104はCVD法やスパッタ法により、酸化珪素(SiOx)、窒化珪素(SiNx)、窒素を含む酸化珪素(SiOxNy)(x>y)、酸素を含む窒化珪素(SiNxOy)(x>y)などのいずれかを適宜組み合わせて積層構造としてもよい。本実施の形態では、ゲート絶縁膜104は、SiNxOy膜及びSiOxNy膜の積層構造とする。     Next, a gate insulating film 104 is formed to have a thickness of 5 to 50 nm so as to cover the island-shaped semiconductor film 103. The gate insulating film 104 is formed by silicon oxide (SiOx), silicon nitride (SiNx), silicon oxide containing nitrogen (SiOxNy) (x> y), silicon nitride containing silicon (SiNxOy) (x> y) by CVD or sputtering. ) And the like may be combined as appropriate to form a laminated structure. In this embodiment, the gate insulating film 104 has a stacked structure of a SiNxOy film and a SiOxNy film.

続いて、ゲート絶縁膜104上にゲート電極となる導電膜を膜厚200〜550nmで形成する。導電膜としては、アルミニウム(Al)膜、銅(Cu)膜、アルミニウム又は銅を主成分とする膜、クロム(Cr)膜、タンタル(Ta)膜、窒化タンタル(TaN)膜、チタン(Ti)膜、タングステン(W)膜、モリブデン(Mo)膜、タンタルを主成分とする膜等を用いることができる。本実施の形態では2層の導電膜を用いる。導電膜の材料としては、1層目を窒化タンタル膜とし、その上に2層目としてタングステン膜を形成した。     Subsequently, a conductive film to be a gate electrode is formed with a thickness of 200 to 550 nm on the gate insulating film 104. As the conductive film, an aluminum (Al) film, a copper (Cu) film, a film containing aluminum or copper as a main component, a chromium (Cr) film, a tantalum (Ta) film, a tantalum nitride (TaN) film, or titanium (Ti) A film, a tungsten (W) film, a molybdenum (Mo) film, a film containing tantalum as a main component, or the like can be used. In this embodiment mode, a two-layer conductive film is used. As a material for the conductive film, a first layer was a tantalum nitride film, and a tungsten film was formed thereon as a second layer.

続いて、導電膜上にフォトマスクを用い、フォトリソグラフィー技術を使用して、2層構造のゲート電極105を形成する(図16(A))。ゲート電極105は単層であってもよいし、2層以上の積層であっていてもよい。     Subsequently, a gate electrode 105 having a two-layer structure is formed using a photomask over the conductive film and using a photolithography technique (FIG. 16A). The gate electrode 105 may be a single layer or a stack of two or more layers.

次に、島状半導体膜103に高濃度の不純物イオン106のドーピングを行う(図16(B))。ゲート絶縁膜104を透過させて島状半導体膜103に不純物元素をドーピングし、不純物領域107、108、チャネル形成領域109を形成する。ドーピング法としてはイオンドーピング法、イオン注入法を用いることができる。例えばP型の半導体を作製する際には不純物元素として、ボロン(B)、ガリウム(Ga)等を用い、N型の半導体を作製する際にはリン(P)、砒素(As)等を用いる。     Next, the island-shaped semiconductor film 103 is doped with high-concentration impurity ions 106 (FIG. 16B). Impurity regions 107 and 108 and a channel formation region 109 are formed by doping the island-shaped semiconductor film 103 with an impurity element through the gate insulating film 104. As a doping method, an ion doping method or an ion implantation method can be used. For example, boron (B), gallium (Ga), or the like is used as an impurity element when a P-type semiconductor is manufactured, and phosphorus (P), arsenic (As), or the like is used when an N-type semiconductor is manufactured. .

次にゲート絶縁膜104、ゲート電極105を覆うように、絶縁膜を形成する。絶縁膜は、例えばプラズマCVD法により窒素を含む酸化珪素(SiOxNy)(x>y)を100nm、その後熱CVD法により酸化珪素膜(SiO膜)を200nm成膜して形成する。 Next, an insulating film is formed so as to cover the gate insulating film 104 and the gate electrode 105. Insulating film, for example, a plasma CVD method by a silicon oxide containing nitrogen (SiOxNy) (x> y) the 100 nm, by subsequent thermal CVD method is formed by 200nm silicon oxide film (SiO 2 film).

次に絶縁膜を、垂直方向を主体とした異方性エッチングにより選択的にエッチングして、ゲート電極105の側面に接する絶縁層(以下サイドウォールとよぶ)110を形成する(図16(C))。サイドウォール110は、後にシリサイドを形成する際のマスクとして用いる。またこのエッチングによってゲート絶縁膜104も一部除去してゲート絶縁膜111を形成し、半導体膜の一部を露出させる。絶縁膜と半導体膜のエッチングの選択比が低い場合は、露出している半導体膜は多少エッチングされ膜厚が薄くなる。図16(C)のように半導体膜の膜厚が均一でない場合は、後にシリサイド層が形成される露出した島状半導体部分の膜厚を、半導体膜の膜厚としてシリサイド層との膜厚比率を計算するとよい。     Next, the insulating film is selectively etched by anisotropic etching mainly in the vertical direction to form an insulating layer (hereinafter referred to as a sidewall) 110 in contact with the side surface of the gate electrode 105 (FIG. 16C). ). The sidewall 110 is used as a mask when forming silicide later. Further, part of the gate insulating film 104 is also removed by this etching to form the gate insulating film 111, and a part of the semiconductor film is exposed. In the case where the etching selectivity between the insulating film and the semiconductor film is low, the exposed semiconductor film is slightly etched and thinned. When the film thickness of the semiconductor film is not uniform as shown in FIG. 16C, the film thickness ratio of the exposed island-like semiconductor portion where the silicide layer is to be formed later is defined as the film thickness of the semiconductor film. It is good to calculate.

次に露出した半導体膜部分の表面に形成された自然酸化膜除去後、金属膜112を成膜する(図16(D))。金属膜112は半導体であるシリコン膜と反応してシリサイドを形成する材料でなる。金属膜112としては、例えばニッケル膜、チタン膜、コバルト膜、白金膜、もしくはこれら元素のうち少なくとも2種類を含む合金でなる膜等がある。本実施の形態では金属膜112としてニッケル膜を用い、室温の下、成膜電力500W〜1kWでニッケル膜をスパッタにより成膜する。     Next, after removing the natural oxide film formed on the surface of the exposed semiconductor film portion, a metal film 112 is formed (FIG. 16D). The metal film 112 is made of a material that forms silicide by reacting with a silicon film that is a semiconductor. Examples of the metal film 112 include a nickel film, a titanium film, a cobalt film, a platinum film, or a film made of an alloy containing at least two of these elements. In this embodiment, a nickel film is used as the metal film 112, and the nickel film is formed by sputtering at a film formation power of 500 W to 1 kW at room temperature.

金属膜112を成膜した後、加熱処理によってシリサイド層113を形成する(図17(A)、(B))。加熱処理はRTA(Rapid Thermal Anneal)やファーネスアニール等を用いることができる。本実施の形態では、金属膜112を成膜した後大気にさらさず、減圧または真空雰囲気下、600℃、30秒の条件でRTA処理を行った。これにより金属膜112の酸化の影響を受けない良質なシリサイド層113が形成される。シリサイド層113には、チャネル形成領域側またはゲート絶縁膜111の端部と一致する部分に端点を有し、そこから膜厚が増加している領域と、膜厚が一定の領域と、シリコン膜の側面に沿って形成される領域とがある。     After the metal film 112 is formed, a silicide layer 113 is formed by heat treatment (FIGS. 17A and 17B). RTA (Rapid Thermal Anneal), furnace annealing, or the like can be used for the heat treatment. In this embodiment mode, after the metal film 112 is formed, RTA treatment is performed under conditions of 600 ° C. and 30 seconds in a reduced pressure or vacuum atmosphere without being exposed to the air. As a result, a high-quality silicide layer 113 that is not affected by the oxidation of the metal film 112 is formed. The silicide layer 113 has an end point on the channel formation region side or a portion that coincides with the end of the gate insulating film 111, a region where the film thickness is increased from there, a region where the film thickness is constant, a silicon film And a region formed along the side surface of the substrate.

この加熱処理で形成されるシリサイド層113の膜厚は、図16(D)で形成した金属膜112の膜厚、加熱処理の条件を制御することにより、制御できる。図17(A)はシリサイド層113が島状半導体膜103の表面のみに形成され、一方、図17(B)はシリサイド層113が島状半導体膜103のシリコン膜厚のほぼ全てにわたっており、フルシリサイドと呼ばれる構成になっている。シリサイド層113は、金属膜112の膜厚を厚くするほど、加熱処理温度を高くするほど、または加熱処理時間を長くするほど、シリサイド層113の膜厚が厚くなりフルシリサイドの構成になりやすい。つまり、加熱処理時間を長く、金属膜112の膜厚を厚く形成すれば、膜厚が厚いシリサイド層113を形成できる。     The thickness of the silicide layer 113 formed by this heat treatment can be controlled by controlling the thickness of the metal film 112 formed in FIG. 16D and the conditions of the heat treatment. In FIG. 17A, the silicide layer 113 is formed only on the surface of the island-shaped semiconductor film 103, while in FIG. 17B, the silicide layer 113 extends over almost the entire silicon film thickness of the island-shaped semiconductor film 103. The structure is called silicide. As the thickness of the metal film 112 is increased, the heat treatment temperature is increased, or the heat treatment time is lengthened, the silicide layer 113 is likely to have a full silicide structure as the thickness of the silicide layer 113 increases. That is, when the heat treatment time is long and the metal film 112 is formed thick, the silicide layer 113 having a large film thickness can be formed.

また、シリサイド層113の膜厚が増加している領域のチャネル長方向の長さは、金属膜112の形成方法で制御できる。     The length in the channel length direction of the region where the thickness of the silicide layer 113 is increased can be controlled by the method for forming the metal film 112.

例えば、図18(A)に示すように、金属膜112の被覆性を悪く、特に側面の被覆性を悪く形成する。金属膜112はゲート絶縁膜111の側面のおける膜厚が最も薄く、そこからゲート電極上面に向かって、島状半導体膜103の側面に向かって膜厚が厚くなっている。被覆性の悪い金属膜112を形成後、加熱処理をして、シリサイド層113を形成したのが図18(B)である。シリサイド層113も金属膜112の膜厚を反映して、チャネル形成領域側から島状半導体膜103の側面に向かって膜厚が厚くなっている。つまり、図18(B)のA−A´、B−B´、C−C´の部分でのシリサイド層113の膜厚を比較すると、(A−A´)<(B−B´)<(C−C´)となる。     For example, as shown in FIG. 18A, the metal film 112 is formed with poor coverage, particularly with poor side coverage. The metal film 112 has the smallest film thickness on the side surface of the gate insulating film 111, and the film thickness is increased from the metal film 112 toward the upper surface of the gate electrode toward the side surface of the island-shaped semiconductor film 103. FIG. 18B shows the silicide layer 113 formed by heat treatment after forming the metal film 112 with poor coverage. Reflecting the film thickness of the metal film 112, the silicide layer 113 is also thicker from the channel formation region side toward the side surface of the island-like semiconductor film 103. That is, when the film thicknesses of the silicide layers 113 in the portions AA ′, BB ′, and CC ′ in FIG. 18B are compared, (A−A ′) <(BB ′) < (C-C ').

したがって、金属膜112の被覆性の度合いを制御することで、シリサイド層113のチャネル形成領域側の端部における、膜厚が増加していく領域を大きくすることができる。つまり図1(B)の第1領域13aをチャネル長方向に伸ばし、また、図1(B)における角度θを小さくできるのである。     Therefore, by controlling the degree of coverage of the metal film 112, the region where the film thickness increases at the end of the silicide layer 113 on the channel formation region side can be increased. That is, the first region 13a in FIG. 1B can be extended in the channel length direction, and the angle θ in FIG. 1B can be reduced.

金属膜112の被覆性は成膜条件で制御できる。金属膜112をスパッタで形成するならば、半導体とターゲットの間隔が短いほど、ターゲットから飛び出すスパッタ原子の方向が不揃いになるため被覆性が悪くなっていく。また、スパッタ時の雰囲気圧力を高圧にするほど、スパッタ原子の半導体までの軌道が乱れるため、被覆性が悪くなっていく。これらの条件を制御することで、角度θが0°<θ<45°のシリサイド層を形成することができる。     The coverage of the metal film 112 can be controlled by film forming conditions. If the metal film 112 is formed by sputtering, the shorter the distance between the semiconductor and the target, the more uneven the directions of the sputtered atoms jumping out of the target, and the coverage becomes worse. In addition, as the atmospheric pressure during sputtering is increased, the trajectory of the sputtered atoms to the semiconductor is disturbed, so that the coverage becomes worse. By controlling these conditions, a silicide layer having an angle θ of 0 ° <θ <45 ° can be formed.

また、金属膜112を被膜性悪く、且つ金属膜112の膜厚をより薄く形成すれば、ゲート絶縁膜111側面の部分の金属膜112の膜厚と、島状半導体膜103の端の部分での金属膜112の膜厚との差が小さくなる。そうすれば、シリサイド層113の膜厚が増加していく領域(図1(B)の第1領域13a)のチャネル長方向の長さを長くでき、角度θが小さいシリサイド層113を形成できる。     Further, if the metal film 112 has poor coating properties and the metal film 112 is formed thinner, the metal film 112 on the side surface of the gate insulating film 111 and the end portion of the island-shaped semiconductor film 103 are formed. The difference from the film thickness of the metal film 112 becomes smaller. By doing so, the length in the channel length direction of the region where the thickness of the silicide layer 113 increases (the first region 13a in FIG. 1B) can be increased, and the silicide layer 113 having a small angle θ can be formed.

以上のように、金属膜112の成膜条件またはシリサイド層113形成時の加熱処理条件を制御することで、シリサイド層の膜厚及び形状を制御することができる。本実施の形態では、シリサイド層113の膜厚が、島状半導体膜103の膜厚の6割以上になるように、金属膜112を形成する。     As described above, the film thickness and shape of the silicide layer can be controlled by controlling the film formation conditions of the metal film 112 or the heat treatment conditions when the silicide layer 113 is formed. In this embodiment, the metal film 112 is formed so that the thickness of the silicide layer 113 is 60% or more of the thickness of the island-shaped semiconductor film 103.

次に未反応の金属膜112を除去する。     Next, the unreacted metal film 112 is removed.

その後、層間絶縁膜114を形成する(図17(C))。層間絶縁膜114は有機材料もしくは無機材料を用いて形成する。層間絶縁膜114は単層構造でも良いし、積層構造でも良い。層間絶縁膜114にシリサイド層113を露出するためのコンタクトホールをエッチングにより形成する。次にコンタクトホールを充填するように導電層を形成し、エッチングして配線115を形成する。     After that, an interlayer insulating film 114 is formed (FIG. 17C). The interlayer insulating film 114 is formed using an organic material or an inorganic material. The interlayer insulating film 114 may have a single layer structure or a stacked structure. A contact hole for exposing the silicide layer 113 is formed in the interlayer insulating film 114 by etching. Next, a conductive layer is formed so as to fill the contact hole, and the wiring 115 is formed by etching.

一方、図17(B)のように半導体膜の膜厚全体がシリサイドとなった後は、図17(C)と同様に、層間絶縁膜114を形成し、配線115を形成して図17(D)の構成となる。図17(D)においてはシリサイド層113でなるソース領域、ドレイン領域を形成することができる。     On the other hand, after the entire thickness of the semiconductor film becomes silicide as shown in FIG. 17B, an interlayer insulating film 114 is formed and a wiring 115 is formed as shown in FIG. D). In FIG. 17D, a source region and a drain region formed of the silicide layer 113 can be formed.

なお、層間絶縁膜を形成する前、または層間絶縁膜が積層なら1層目もしくは2層目の膜を形成した後に、不純物領域の熱活性化を行っても良い。熱活性はレーザ光照射、RTA、炉を用いた加熱処理などの方法を用いることができる。熱活性化はまた、本構成はシリサイドにより配線とコンタクトしているため、不純物領域の熱活性化の工程は省くこともできる。     Note that the impurity region may be thermally activated before the interlayer insulating film is formed or after the first or second film is formed if the interlayer insulating film is a stacked layer. For thermal activation, methods such as laser light irradiation, RTA, and heat treatment using a furnace can be used. In the thermal activation, since the structure is in contact with the wiring by silicide, the step of thermally activating the impurity region can be omitted.

図17(C)の構成は、図17(D)の構成と比較すると、シリサイド層113が不純物領域107及び108と接触している面積が大きい。そのためシリサイド層113と不純物領域107及び108との接触抵抗が低くなり、寄生抵抗が図17(D)よりも小さくなる。     The structure in FIG. 17C has a larger area in which the silicide layer 113 is in contact with the impurity regions 107 and 108 than the structure in FIG. Therefore, the contact resistance between the silicide layer 113 and the impurity regions 107 and 108 becomes low, and the parasitic resistance becomes smaller than that in FIG.

一方で図17(D)の構成は、図17(C)の構成と比べて、ソース領域及びドレイン領域の抵抗が小さくなる。本実施の形態で形成したトランジスタはコンピュータによる解析で仮定した図2(A)の構成に対応し、図2(A)の領域31に対応する箇所はチャネル形成領域109となる。本実施の形態のゲート電極105を断面がテーパーとなるように形成し、底辺よりも上辺を短くした場合は、ゲート電極の底辺の端部がチャネル形成領域109と不純物領域107、108との界面と一致する。     On the other hand, the structure in FIG. 17D has lower resistance in the source region and the drain region than the structure in FIG. The transistor formed in this embodiment corresponds to the structure in FIG. 2A assumed in the analysis by the computer, and a portion corresponding to the region 31 in FIG. In the case where the gate electrode 105 of this embodiment is formed to have a tapered cross section and the upper side is shorter than the bottom side, the end of the bottom side of the gate electrode is the interface between the channel formation region 109 and the impurity regions 107 and 108. Matches.

なお、サイドウォール110を形成してから金属膜112を形成したが、この方法に限定されるものではない。サイドウォールの代わりにマスクを用いても良い。     Although the metal film 112 is formed after the sidewall 110 is formed, the present invention is not limited to this method. A mask may be used instead of the sidewall.

また、本実施の形態ではチャネル形成領域を挟んで形成される一対のシリサイド層113両方の形状及び膜厚を制御して、オン電流の高い半導体装置を作製することを述べた。しかし、本発明は少なくとも、どちらかのシリサイド層を、シリコン膜との膜厚比率0.6以上、角度θ=45°未満(θは0を除く)にすれば良いため、必ずしも一対のシリサイド層113の形状及び膜厚を制御しなくともよい。     Further, in this embodiment mode, it is described that a semiconductor device with high on-state current is manufactured by controlling the shape and film thickness of both the pair of silicide layers 113 formed with the channel formation region interposed therebetween. However, in the present invention, at least one of the silicide layers only needs to have a thickness ratio of 0.6 or more with respect to the silicon film and an angle θ = less than 45 ° (θ excludes 0), and thus the pair of silicide layers is not necessarily required. The shape and film thickness of 113 need not be controlled.

本実施の形態ではTFTの作製方法について述べた。しかし、シリコン基板またはSOI基板に不純物領域及びシリサイド層を形成して、トランジスタを形成してもよい。上述したトランジスタの作製工程をシリコン基板またはSOI基板に適用する際は、アイソレーション技術等により素子分離を行った後に、ゲート絶縁膜104、ゲート電極105を形成する工程を順に行っていけばよい。     In this embodiment mode, a method for manufacturing a TFT is described. However, a transistor may be formed by forming an impurity region and a silicide layer on a silicon substrate or an SOI substrate. When the above-described transistor manufacturing process is applied to a silicon substrate or an SOI substrate, the steps of forming the gate insulating film 104 and the gate electrode 105 may be sequentially performed after element isolation is performed using an isolation technique or the like.

本実施の形態は実施の形態1と自由に組み合わせることができる。     This embodiment mode can be freely combined with Embodiment Mode 1.

(実施の形態3)
低濃度不純物領域を有する半導体装置の作製方法を、図19〜図20を用いて説明する。実施の形態2と同一の部分については同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
(Embodiment 3)
A method for manufacturing a semiconductor device having a low-concentration impurity region will be described with reference to FIGS. The same parts as those in the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

まず19(A)の構成を形成するまでは、実施の形態2の図16(A)と同一である。その後、低濃度の不純物イオン201のドーピングを行う(図19(B))。ゲート絶縁膜104を透過させて島状半導体膜103に不純物元素をドーピングし、低濃度不純物領域202、203、チャネル形成領域109を形成する。ドーピング法としてはイオンドーピング法、イオン注入法を用いることができる。例えばP型の半導体を作製する際には不純物元素として、ボロン(B)、ガリウム(Ga)等を用い、N型の半導体を作製する際にはリン(P)、砒素(As)等を用いる。     First, the process until the structure 19 (A) is formed is the same as that in FIG. After that, doping with low-concentration impurity ions 201 is performed (FIG. 19B). The impurity element is doped into the island-shaped semiconductor film 103 through the gate insulating film 104, and low-concentration impurity regions 202 and 203 and a channel formation region 109 are formed. As a doping method, an ion doping method or an ion implantation method can be used. For example, boron (B), gallium (Ga), or the like is used as an impurity element when a P-type semiconductor is manufactured, and phosphorus (P), arsenic (As), or the like is used when an N-type semiconductor is manufactured. .

次に、サイドウォール110を形成するとともに、ゲート絶縁膜111を形成する(図19(C))。この露出した半導体膜部分が後にソース領域及びドレイン領域となる。ゲート絶縁膜と半導体膜のエッチングの選択比が低い場合は、露出している半導体膜は多少エッチングされ膜厚が薄くなる。     Next, a sidewall 110 is formed, and a gate insulating film 111 is formed (FIG. 19C). This exposed semiconductor film portion later becomes a source region and a drain region. In the case where the etching selectivity between the gate insulating film and the semiconductor film is low, the exposed semiconductor film is slightly etched and thinned.

その後、実施の形態2と同様の方法で金属膜112を形成する(図19(D))。そして、加熱処理をして、図20(A)または(B)のシリサイド層113を形成する。シリサイド層113の膜厚、形状は実施の形態2で述べた方法により、制御し、シリコン膜との膜厚比が0.6以上で、角度θが0°より大きく45°未満のシリサイド層を形成する。     After that, a metal film 112 is formed by a method similar to that in Embodiment 2 (FIG. 19D). Then, heat treatment is performed to form the silicide layer 113 shown in FIG. The thickness and shape of the silicide layer 113 are controlled by the method described in the second embodiment, and a silicide layer having a thickness ratio with respect to the silicon film of 0.6 or more and an angle θ of greater than 0 ° and less than 45 °. Form.

次に、ゲート電極105及びサイドウォール110をマスクとして高濃度の不純物イオン204のドーピングを行う(図20(C)、(D))。島状半導体膜103には高濃度不純物領域205、206が形成される。これに伴い、低濃度不純物領域207、208が形成される。例えばP型の半導体を作製する際には不純物元素として、ボロン(B)、ガリウム(Ga)等を用い、N型の半導体を作製する際にはリン(P)、砒素(As)等を用いる。     Next, doping with high-concentration impurity ions 204 is performed using the gate electrode 105 and the sidewall 110 as a mask (FIGS. 20C and 20D). High-concentration impurity regions 205 and 206 are formed in the island-like semiconductor film 103. Accordingly, low concentration impurity regions 207 and 208 are formed. For example, boron (B), gallium (Ga), or the like is used as an impurity element when a P-type semiconductor is manufactured, and phosphorus (P), arsenic (As), or the like is used when an N-type semiconductor is manufactured. .

そして、層間絶縁膜114を形成後、エッチングしてシリサイド層113に接続する配線115を形成する(図20(E)、(F))。本実施の形態により、ゲート電極と重ならない低濃度不純物領域207及び208を形成できる。ゲート電極と重ならない低濃度不純物領域をLoff領域というが、Loff領域はオフ電流値を抑える効果は高い。よって、本実施の形態で半導体装置を作製すると、オン電流も高く、さらにリーク電流の少ない半導体装置を形成できる。     Then, after the interlayer insulating film 114 is formed, etching is performed to form a wiring 115 connected to the silicide layer 113 (FIGS. 20E and 20F). According to this embodiment mode, low-concentration impurity regions 207 and 208 that do not overlap with the gate electrode can be formed. A low-concentration impurity region that does not overlap with the gate electrode is referred to as a Loff region. The Loff region has a high effect of suppressing the off-current value. Therefore, when a semiconductor device is manufactured in this embodiment mode, a semiconductor device with high on-state current and less leakage current can be formed.

本実施の形態で形成したトランジスタは、コンピュータによる解析で仮定した図2(B)の構成に対応し、図2(B)の領域31に対応する箇所はチャネル形成領域109となる。     The transistor formed in this embodiment corresponds to the structure in FIG. 2B assumed in the analysis by the computer, and a portion corresponding to the region 31 in FIG.

なお、層間絶縁膜を形成する前、または層間絶縁膜が積層なら1層目もしくは2層目の膜を形成した後に、不純物領域の熱活性化を行っても良い。熱活性はレーザ光照射、RTA、炉を用いた加熱処理などの方法を用いることができる。また、本構成はシリサイドにより配線とコンタクトしているため、不純物領域の熱活性化の工程は省くこともできる。     Note that the impurity region may be thermally activated before the interlayer insulating film is formed or after the first or second film is formed if the interlayer insulating film is a stacked layer. For thermal activation, methods such as laser light irradiation, RTA, and heat treatment using a furnace can be used. In addition, since this structure is in contact with the wiring by silicide, the step of thermally activating the impurity region can be omitted.

なお、図19、20では、シリサイド層113を形成してから高濃度の不純物イオン204をドーピングしたが、不純物イオン204をドーピングした後に金属膜112を形成してシリサイド化しても良い。また、図20(D)では、フルシリサイド化されているため、オーミック接続が十分にとれれば、不純物イオン204をドーピングしなくとも良い。     19 and 20, the silicide layer 113 is formed and then doped with the high-concentration impurity ions 204. However, the metal film 112 may be formed and silicided after the impurity ions 204 are doped. In FIG. 20D, since it is fully silicided, it is not necessary to dope the impurity ions 204 if sufficient ohmic connection can be obtained.

また、サイドウォールを形成してから金属膜112を形成したが、この方法に限定されるものではない。サイドウォールの代わりにマスクを用いても良い。     Further, although the metal film 112 is formed after the sidewalls are formed, the present invention is not limited to this method. A mask may be used instead of the sidewall.

本実施の形態ではTFTの作製方法について述べた。しかし、シリコン基板またはSOI基板に不純物領域及びシリサイド層を形成して、トランジスタを形成してもよい。上述したトランジスタの作製工程をシリコン基板またはSOI基板に適用する際は、アイソレーション技術等により素子分離を行った後に、ゲート絶縁膜104、ゲート電極105を形成する工程を順に行っていけばよい。     In this embodiment mode, a method for manufacturing a TFT is described. However, a transistor may be formed by forming an impurity region and a silicide layer on a silicon substrate or an SOI substrate. When the above-described transistor manufacturing process is applied to a silicon substrate or an SOI substrate, the steps of forming the gate insulating film 104 and the gate electrode 105 may be sequentially performed after element isolation is performed using an isolation technique or the like.

本実施の形態は実施の形態1及び2と実施可能な範囲で自由に組み合わせることができる。     This embodiment mode can be freely combined with Embodiment Modes 1 and 2 within a feasible range.

(実施の形態4)
上層と下層でゲート電極の幅が異なる積層構造のゲート電極を有する半導体装置の作製方法を説明する。本実施の形態も実施の形態1〜3と同様のものは同じ符号を付し説明を省略する。
(Embodiment 4)
A method for manufacturing a semiconductor device having a gate electrode having a stacked structure in which the width of the gate electrode is different between the upper layer and the lower layer will be described. In this embodiment, the same components as those in Embodiments 1 to 3 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

まず、基板101上に絶縁膜102、島状半導体膜103、ゲート絶縁膜104を形成するまでは実施の形態1と同様である。次に、ゲート絶縁膜104上に、後にゲート電極となる1層目の第1の導電膜301、2層目の第2の導電膜302を形成する。ただし、第1の導電膜301と第2の導電膜302は互いのエッチングにおいて選択比の取れる組み合わせにしなければならない。選択比の取れる第1の導電膜と第2の導電膜の組み合わせとして例えば、AlとTa、AlとTi、TaNとWを用いることができる。本実施の形態では第1の導電膜301を窒化タンタル膜、第2の導電膜302をタングステン膜とする。     First, the process is the same as that in Embodiment 1 until the insulating film 102, the island-shaped semiconductor film 103, and the gate insulating film 104 are formed over the substrate 101. Next, a first conductive film 301 for the first layer and a second conductive film 302 for the second layer, which will be gate electrodes later, are formed over the gate insulating film 104. However, the first conductive film 301 and the second conductive film 302 must be combined so that a selection ratio can be obtained in the mutual etching. For example, Al and Ta, Al and Ti, and TaN and W can be used as a combination of the first conductive film and the second conductive film that can be selected. In this embodiment mode, the first conductive film 301 is a tantalum nitride film, and the second conductive film 302 is a tungsten film.

続いて、第2の導電膜302上に第1のレジスト303を形成する(図21(A))。     Subsequently, a first resist 303 is formed over the second conductive film 302 (FIG. 21A).

続いて、第1のレジスト303をマスクとして第1のエッチングを行う(図21(B))。第1のエッチングでは第2の導電膜302をエッチングし、導電膜304を形成する。このとき、第1の導電膜301をエッチングしないように、第1の導電膜301に対し選択比の高いエッチング条件でエッチングすることが好ましい。なお、第1のレジスト303もエッチングされ第2のレジスト305になる。但し、図面上では第1のレジスト303から第2のレジスト305への後退幅を図示していない。このとき導電膜304の側面が有するテーパー角θは80°≦θ≦90°であり、ほぼ垂直なテーパー角を有する。     Subsequently, first etching is performed using the first resist 303 as a mask (FIG. 21B). In the first etching, the second conductive film 302 is etched to form the conductive film 304. At this time, it is preferable to perform etching under an etching condition with a high selectivity with respect to the first conductive film 301 so that the first conductive film 301 is not etched. Note that the first resist 303 is also etched to become the second resist 305. However, the receding width from the first resist 303 to the second resist 305 is not shown in the drawing. At this time, the taper angle θ of the side surface of the conductive film 304 is 80 ° ≦ θ ≦ 90 °, and has a substantially vertical taper angle.

第1のエッチングでは、エッチングガスとしてCl、SF、Oの混合ガスを用い、流量比はCl/SF/O=33/33/10sccmである。0.67Paの圧力でコイル型の電極に2000Wの電力を供給してプラズマを生成する。基板側(試料ステージ)には50Wの電力を投入する。 In the first etching, a mixed gas of Cl 2 , SF 6 , and O 2 is used as an etching gas, and the flow rate ratio is Cl 2 / SF 6 / O 2 = 33/33/10 sccm. Plasma is generated by supplying 2000 W of power to the coil-type electrode at a pressure of 0.67 Pa. A power of 50 W is applied to the substrate side (sample stage).

続いて導電膜304をマスクにして第1の導電膜301に第2のエッチングをする(図21(C))。第2のエッチングにより、第1の導電膜301から第1のゲート電極306を形成する。このとき、ゲート絶縁膜104をエッチングしないように、ゲート絶縁膜104に対し選択比の高いエッチング条件でエッチングすることが好ましい。第2のエッチングの条件は、0.67Paの圧力でコイル型の電極に2000Wの電力を供給してプラズマを生成する。基板側(試料ステージ)には50Wの電力を投入する。エッチングガスはClである。なお、第2のレジスト305もエッチングされ後退し、第3のレジスト307になるが、その後退している様子は図示していない。 Subsequently, second etching is performed on the first conductive film 301 using the conductive film 304 as a mask (FIG. 21C). A first gate electrode 306 is formed from the first conductive film 301 by second etching. At this time, it is preferable to perform etching under an etching condition with a high selectivity with respect to the gate insulating film 104 so that the gate insulating film 104 is not etched. The second etching condition is that plasma is generated by supplying power of 2000 W to the coil-type electrode at a pressure of 0.67 Pa. A power of 50 W is applied to the substrate side (sample stage). Etching gas is Cl 2. The second resist 305 is also etched and receded to become the third resist 307, but the receding state is not shown.

次に、第3のエッチングを行う(図21(D))。第3のエッチング条件は、1.33Paの圧力でコイル型の電極に2000Wの電力を供給してプラズマを生成する。基板側(試料ステージ)には電力は投入しない。エッチングガスはCl、SF、Oの混合ガスとし、流量比はCl/SF/O=22/22/30sccmである。第3のエッチングでは、第3のレジスト307を後退させる。これと同時に後退する第3のレジスト307をマスクとして導電膜304のチャネル長方向の長さも同様に後退させ、第2のゲート電極308を形成する。なお、後退した第3のレジスト307は第4のレジスト309となる。その後、第4のレジスト309を除去する。 Next, third etching is performed (FIG. 21D). The third etching condition is that plasma is generated by supplying power of 2000 W to the coil-type electrode at a pressure of 1.33 Pa. No power is supplied to the substrate side (sample stage). The etching gas is a mixed gas of Cl 2 , SF 6 , and O 2 , and the flow rate ratio is Cl 2 / SF 6 / O 2 = 22/22/30 sccm. In the third etching, the third resist 307 is retracted. At the same time, the length of the conductive film 304 in the channel length direction is also receded using the third resist 307 that recedes as a mask to form the second gate electrode 308. Note that the recessed third resist 307 becomes the fourth resist 309. Thereafter, the fourth resist 309 is removed.

以上の工程により、上層である第2のゲート電極308よりも、下層の第1のゲート電極306のチャネル長方向の長さが長い、積層構造のゲート電極を形成する。本実施の形態のゲート電極構造は、エッチング時のレジスト後退幅を利用して形成される。具体的には、第3のエッチング時における第3のレジスト307から第4のレジスト309への後退幅が、第1のゲート電極のゲート長と第2のゲート電極308のチャネル長方向の長さの差になっている。     Through the above steps, a gate electrode having a stacked structure in which the length of the lower first gate electrode 306 in the channel length direction is longer than that of the upper second gate electrode 308 is formed. The gate electrode structure of the present embodiment is formed using the resist recession width at the time of etching. Specifically, the receding width from the third resist 307 to the fourth resist 309 during the third etching is the length of the first gate electrode and the length of the second gate electrode 308 in the channel length direction. It is a difference.

本実施の形態は、第1のゲート電極306のチャネル長方向の長さと第2のゲート電極308のチャネル長方向の長さの差を、20〜200nmにすることができ、非常に微細なゲート電極構造を形成することが可能である。     In this embodiment mode, the difference between the length of the first gate electrode 306 in the channel length direction and the length of the second gate electrode 308 in the channel length direction can be set to 20 to 200 nm. It is possible to form an electrode structure.

本実施の形態の第1〜第3エッチングは、ドライエッチングで行うことができ、ICP(Inductively Coupled Plasma:誘導結合型プラズマ)エッチング法を用いて行うことが出来る。     The first to third etchings in this embodiment can be performed by dry etching, and can be performed by using an ICP (Inductively Coupled Plasma) etching method.

次に、島状半導体膜103に低濃度の不純物イオン201のドーピングを行う(図22(A))。第1のゲート電極306とゲート絶縁膜104を透過させて島状半導体膜103に低濃度の不純物元素をドーピングし、第1のゲート電極306と重なる島状半導体膜部分に低濃度不純物領域310、311を形成する。また、同時にゲート絶縁膜のみを通過させ島状半導体膜の両端部分にも不純物元素をドーピングし、低濃度不純物領域312、313を形成する。またチャネル形成領域314も形成される。低濃度不純物領域310〜313の元素濃度は1×1016〜1×1020atoms/cm(好ましくは1×1016〜5×1018atoms/cm)とする。ドーピング法としてはイオンドーピング法、イオン注入法を用いることができる。例えばP型の半導体を作製する際には不純物元素として、ボロン(B)、ガリウム(Ga)等を用い、N型の半導体を作製する際にはリン(P)、砒素(As)等を用いる。 Next, the island-shaped semiconductor film 103 is doped with low-concentration impurity ions 201 (FIG. 22A). The island-shaped semiconductor film 103 is doped with a low-concentration impurity element through the first gate electrode 306 and the gate insulating film 104, and a low-concentration impurity region 310 is formed in the island-shaped semiconductor film portion overlapping the first gate electrode 306. 311 is formed. At the same time, only the gate insulating film is allowed to pass through, and impurity elements are doped into both end portions of the island-shaped semiconductor film to form low concentration impurity regions 312 and 313. A channel formation region 314 is also formed. The element concentration of the low-concentration impurity regions 310 to 313 is 1 × 10 16 to 1 × 10 20 atoms / cm 3 (preferably 1 × 10 16 to 5 × 10 18 atoms / cm 3 ). As a doping method, an ion doping method or an ion implantation method can be used. For example, boron (B), gallium (Ga), or the like is used as an impurity element when a P-type semiconductor is manufactured, and phosphorus (P), arsenic (As), or the like is used when an N-type semiconductor is manufactured. .

低濃度不純物領域310、311へのドーピングは、ゲート絶縁膜だけでなく第1のゲート電極306も介して行われる。そのため、低濃度不純物領域310、311の不純物元素の濃度は低濃度不純物領域312、313よりも低い。     The doping to the low-concentration impurity regions 310 and 311 is performed not only through the gate insulating film but also through the first gate electrode 306. Therefore, the concentration of the impurity element in the low concentration impurity regions 310 and 311 is lower than that in the low concentration impurity regions 312 and 313.

次にゲート絶縁膜104、第1のゲート電極306及び第2のゲート電極308を覆うように絶縁膜を形成し、エッチングして、第1のゲート電極306及び第2のゲート電極308の側面に接するサイドウォール110を形成する(図22(B))。サイドウォール110は、後にシリサイドを形成する際のマスクとして用いる。またこのエッチングによってゲート絶縁膜104も一部除去してゲート絶縁膜111を形成し、半導体膜の一部を露出させる。     Next, an insulating film is formed so as to cover the gate insulating film 104, the first gate electrode 306, and the second gate electrode 308, and etched to form side surfaces of the first gate electrode 306 and the second gate electrode 308. A sidewall 110 in contact is formed (FIG. 22B). The sidewall 110 is used as a mask when forming silicide later. Further, part of the gate insulating film 104 is also removed by this etching to form the gate insulating film 111, and a part of the semiconductor film is exposed.

次に露出した半導体膜部分の表面に形成された自然酸化膜除去後、金属膜112を成膜する(図22(C))。金属膜112は実施の形態2で述べた方法で成膜し、形成するシリサイド層の形状及び膜厚を制御する。その後、加熱処理によってシリサイド層113を形成する。     Next, after removing the natural oxide film formed on the exposed surface of the semiconductor film, a metal film 112 is formed (FIG. 22C). The metal film 112 is formed by the method described in Embodiment Mode 2, and the shape and thickness of the silicide layer to be formed are controlled. Thereafter, a silicide layer 113 is formed by heat treatment.

シリサイド層113はここではニッケルシリサイドとなる。加熱処理はRTAやファーネスアニール等を用いることができる。このとき、金属膜112の膜厚、加熱温度、加熱時間を制御することにより、図22(D)または図22(G)のどちらかの構成となる。     The silicide layer 113 is nickel silicide here. As the heat treatment, RTA, furnace annealing, or the like can be used. At this time, by controlling the film thickness, the heating temperature, and the heating time of the metal film 112, the structure of FIG. 22D or FIG. 22G is obtained.

次に未反応のニッケルを除去する。ここではHCl:HNO:HO=3:2:1からなるエッチング溶液を用いて未反応のニッケルを除去する。 Next, unreacted nickel is removed. Here, unreacted nickel is removed using an etching solution of HCl: HNO 3 : H 2 O = 3: 2: 1.

図22(D)はシリサイド層113を半導体膜の膜厚以下の膜厚になるよう、シリサイド層を形成する加熱処理条件を制御する。または成膜する金属膜112の膜厚を制御する。サイドウォール110をマスクとして高濃度の不純物イオン315のドーピングを行う。このドーピングにより、ソース領域及びドレイン領域として機能する高濃度不純物領域318、319が形成される。高濃度不純物領域318、319には不純物元素が1×1019〜1×1021atoms/cmになるようにドーピングする。同時に、低濃度不純物領域316、317が形成される。ドーピング法としてはイオンドーピング法、イオン注入法を用いることができる。P型の半導体を作製する際には不純物元素としてボロン(B)、ガリウム(Ga)等を用い、N型の半導体を作製する際にはリン(P)、ヒ素(As)等を用いる。 In FIG. 22D, heat treatment conditions for forming the silicide layer are controlled so that the silicide layer 113 has a thickness less than or equal to that of the semiconductor film. Alternatively, the thickness of the metal film 112 to be formed is controlled. Doping of high concentration impurity ions 315 is performed using the sidewall 110 as a mask. By this doping, high concentration impurity regions 318 and 319 functioning as a source region and a drain region are formed. The high-concentration impurity regions 318 and 319 are doped so that the impurity element is 1 × 10 19 to 1 × 10 21 atoms / cm 3 . At the same time, low concentration impurity regions 316 and 317 are formed. As a doping method, an ion doping method or an ion implantation method can be used. Boron (B), gallium (Ga), or the like is used as an impurity element when a P-type semiconductor is manufactured, and phosphorus (P), arsenic (As), or the like is used when an N-type semiconductor is manufactured.

その後、層間絶縁膜114を形成し、配線115を形成する(図22(F))。     After that, an interlayer insulating film 114 is formed, and a wiring 115 is formed (FIG. 22F).

一方、図22(G)は半導体膜の膜厚全体がシリサイドとなるシリサイド層113を形成する。その後は、高濃度の不純物イオン315をサイドウォール110をマスクとしてドーピングし、低濃度不純物領域320、321、高濃度不純物領域322、323を形成する(図22(H))。図22(F)と同様に、層間絶縁膜114を形成し、配線115を形成して図22(I)の構成となる。     On the other hand, in FIG. 22G, a silicide layer 113 is formed in which the entire thickness of the semiconductor film is silicide. After that, high concentration impurity ions 315 are doped using the sidewall 110 as a mask to form low concentration impurity regions 320 and 321, and high concentration impurity regions 322 and 323 (FIG. 22H). Similarly to FIG. 22F, an interlayer insulating film 114 is formed, and a wiring 115 is formed, so that the structure of FIG.

本実施の形態の構成は、図22(F)では、高濃度不純物領域318、319がソース領域及びドレイン領域となる。また第1のゲート電極306の側面に形成されているサイドウォールの底面とゲート絶縁膜111を介して重なる半導体膜の部分である低濃度不純物領域316、317がLoff領域となる。また、ゲート電極と重なる低濃度不純物領域をLov領域というが、第1のゲート電極306とゲート絶縁膜111を介して重なる低濃度不純物領域310、311はLov領域となる。     In the structure of this embodiment mode, the high-concentration impurity regions 318 and 319 serve as a source region and a drain region in FIG. Further, the low concentration impurity regions 316 and 317 which are portions of the semiconductor film which overlap with the bottom surface of the sidewall formed on the side surface of the first gate electrode 306 with the gate insulating film 111 interposed therebetween serve as a Loff region. In addition, although the low concentration impurity region overlapping with the gate electrode is referred to as a Lov region, the low concentration impurity regions 310 and 311 overlapping with the first gate electrode 306 through the gate insulating film 111 become Lov regions.

図22(I)では、シリサイド層113がソース領域及びドレイン領域となる。また、低濃度不純物領域320、321がLoff領域となり、また低濃度不純物領域310、311がLov領域となる。     In FIG. 22I, the silicide layer 113 becomes a source region and a drain region. The low concentration impurity regions 320 and 321 become Loff regions, and the low concentration impurity regions 310 and 311 become Lov regions.

図22(F)の構成は、図22(I)の構成と比較すると、シリサイド層113が高濃度不純物領域318、319との接触している面積が大きい。そのためシリサイド層113と高濃度不純物領域318、319との接触抵抗が低くなり、寄生抵抗が図22(I)よりも小さくなる。     The structure in FIG. 22F has a larger area where the silicide layer 113 is in contact with the high-concentration impurity regions 318 and 319 as compared with the structure in FIG. Therefore, the contact resistance between the silicide layer 113 and the high-concentration impurity regions 318 and 319 becomes low, and the parasitic resistance becomes smaller than that in FIG.

一方で図22(I)の構成は、図22(F)の構成と比べて、シリサイド層113の膜厚が厚いため、不純物領域のシート抵抗が小さくなる。     On the other hand, in the structure of FIG. 22I, the thickness of the silicide layer 113 is larger than that of the structure of FIG.

本実施の形態はオン電流値の劣化を防止し高い信頼性を実現することができるとともに、オン電流の高い構成を形成できる。また、Lov長が20〜200nm、Loff長が30〜500nm、チャネル長が0.1〜1.0μmである微細なTFTを形成できる。したがって、非常に微細なTFTであっても、そのサイズに適した低濃度不純物領域を形成でき、所定のオン電流を得ることができる。     This embodiment can prevent deterioration of the on-current value and achieve high reliability, and can form a structure with high on-current. Further, a fine TFT having a Lov length of 20 to 200 nm, a Loff length of 30 to 500 nm, and a channel length of 0.1 to 1.0 μm can be formed. Therefore, even for a very fine TFT, a low-concentration impurity region suitable for the size can be formed, and a predetermined on-current can be obtained.

本実施の形態で形成したトランジスタはコンピュータによる解析で仮定した図2(B)の構成に対応する。図2(B)の領域31に対応する箇所はチャネル形成領域314と低濃度不純物領域310、311である。     The transistor formed in this embodiment corresponds to the structure in FIG. 2B assumed in the analysis by the computer. Locations corresponding to the region 31 in FIG. 2B are a channel formation region 314 and low-concentration impurity regions 310 and 311.

なお、図22では、シリサイド層113を形成してから高濃度の不純物イオン315をドーピングしたが、不純物イオン315をドーピングした後に金属膜112を形成してシリサイド化しても良い。また、また、図22(H)では、フルシリサイド化されているため、オーミック接続が十分にとれれば、不純物イオン315をドーピングしなくとも良い。     In FIG. 22, the high-concentration impurity ions 315 are doped after the silicide layer 113 is formed. However, the metal film 112 may be formed and silicided after the impurity ions 315 are doped. Further, in FIG. 22H, since it is fully silicided, it is not necessary to dope the impurity ions 315 if sufficient ohmic connection can be obtained.

また、サイドウォールを形成してから金属膜112を形成したが、この方法に限定されるものではない。サイドウォールの代わりにマスクを用いても良い。     Further, although the metal film 112 is formed after the sidewalls are formed, the present invention is not limited to this method. A mask may be used instead of the sidewall.

本実施の形態ではTFTの作製方法について述べた。しかし、シリコン基板またはSOI基板に不純物領域及びシリサイド層を形成して、トランジスタを形成してもよい。上述したトランジスタの作製工程をシリコン基板またはSOI基板に適用する際は、アイソレーション技術等により素子分離を行った後に、ゲート絶縁膜104、第1のゲート電極306、第2のゲート電極308を形成する工程を順に行っていけばよい。     In this embodiment mode, a method for manufacturing a TFT is described. However, a transistor may be formed by forming an impurity region and a silicide layer on a silicon substrate or an SOI substrate. When the above-described transistor manufacturing process is applied to a silicon substrate or an SOI substrate, element isolation is performed by an isolation technique or the like, and then the gate insulating film 104, the first gate electrode 306, and the second gate electrode 308 are formed. The steps to be performed may be performed in order.

本実施の形態は実施の形態1〜3と実施可能な範囲で自由に組み合わせることができる。     This embodiment can be freely combined with Embodiments 1 to 3 within a feasible range.

(実施の形態5)
本実例では、上層と下層でゲート電極の幅が異なる積層構造のゲート電極を有し、Lov領域のみを有する半導体装置の作製方法を図23に示す。また、本実施の形態において、実施の形態1〜4と同じものについては同じ符号を用い、詳細な説明を省略する。
(Embodiment 5)
In this example, FIG. 23 illustrates a method for manufacturing a semiconductor device having a gate electrode having a stacked structure in which the width of the gate electrode is different between an upper layer and a lower layer, and having only a Lov region. Moreover, in this Embodiment, the same code | symbol is used about the same thing as Embodiment 1-4, and detailed description is abbreviate | omitted.

本実施の形態は、図21(A)〜図21(D)まで実施の形態4と同様な工程で半導体装置を形成する。次に、図22(A)と同様に低濃度の不純物イオン201をドーピングして、低濃度不純物領域310、311、低濃度不純物領域312、313、チャネル形成領域314を形成する(図23(A))。     In this embodiment mode, a semiconductor device is formed through steps similar to those in Embodiment Mode 4 from FIG. 21A to FIG. Next, as in FIG. 22A, low-concentration impurity ions 201 are doped to form low-concentration impurity regions 310 and 311, low-concentration impurity regions 312 and 313, and a channel formation region 314 (FIG. 23A). )).

次に、第1のゲート電極306をマスクとして高濃度の不純物イオン401をドーピングし、高濃度不純物領域402、403を形成する(図23(B))。なお、図23(A)の低濃度の不純物イオン201のドーピングと、図23(B)の高濃度の不純物イオン401のドーピングの順序を逆にして、図23(B)の状態を得ても良い。もしくは、低濃度の不純物イオン201のドーピングを省略して高濃度の不純物イオン401のみドーピングしても良い。高濃度の不純物イオン401をドーピングし高濃度不純物領域402、403を形成するときに、第1のゲート電極306と重なる低濃度不純物領域310、311にも多少不純物イオンがドーピングされる。この現象を利用して、不純物イオン201をドーピングせずに、不純物イオン401のドーピングのみで低濃度不純物領域310、311を形成することもできる。例えばP型の半導体を作製する際には不純物元素として、ボロン(B)、ガリウム(Ga)等を用い、N型の半導体を作製する際にはリン(P)、砒素(As)等を用いる。     Next, high-concentration impurity ions 401 are doped using the first gate electrode 306 as a mask to form high-concentration impurity regions 402 and 403 (FIG. 23B). Note that the order of doping of the low-concentration impurity ions 201 in FIG. 23A and the doping of the high-concentration impurity ions 401 in FIG. 23B may be reversed to obtain the state of FIG. good. Alternatively, the doping of the low-concentration impurity ions 201 may be omitted and only the high-concentration impurity ions 401 may be doped. When the high-concentration impurity ions 401 are doped to form the high-concentration impurity regions 402 and 403, the low-concentration impurity regions 310 and 311 overlapping with the first gate electrode 306 are also somewhat doped. By utilizing this phenomenon, the low-concentration impurity regions 310 and 311 can be formed only by doping the impurity ions 401 without doping the impurity ions 201. For example, boron (B), gallium (Ga), or the like is used as an impurity element when a P-type semiconductor is manufactured, and phosphorus (P), arsenic (As), or the like is used when an N-type semiconductor is manufactured. .

次に、サイドウォール110を形成し、また、ゲート絶縁膜をエッチングして新たにゲート絶縁膜111を形成する(図23(C))。     Next, the sidewall 110 is formed, and the gate insulating film is etched to form a new gate insulating film 111 (FIG. 23C).

そして、サイドウォール110及び島状半導体膜103を覆って金属膜を形成後、加熱処理をして、シリサイド層113を形成する。図23(D)または図23(F)のようにシリサイド層113を形成した後、層間絶縁膜114、配線115を形成して図23(E)または図23(G)の構成を得る。     Then, a metal film is formed so as to cover the sidewall 110 and the island-like semiconductor film 103, and then heat treatment is performed to form a silicide layer 113. After the silicide layer 113 is formed as shown in FIG. 23D or FIG. 23F, the interlayer insulating film 114 and the wiring 115 are formed to obtain the structure of FIG. 23E or FIG.

本実施の形態で形成したトランジスタはコンピュータによる解析で仮定した図2(A)の構成に対応する。図2(A)の領域31に対応する箇所はチャネル形成領域314と低濃度不純物領域310、311である。     The transistor formed in this embodiment corresponds to the structure in FIG. 2A assumed in the analysis by the computer. Locations corresponding to the region 31 in FIG. 2A are a channel formation region 314 and low-concentration impurity regions 310 and 311.

実施の形態1と同様にサイドウォールの代わりにマスクを用いて本実施の形態のトランジスタの構成を形成しても良い。     As in Embodiment 1, the structure of the transistor of this embodiment may be formed using a mask instead of a sidewall.

以上の工程より、Lov領域として低濃度不純物領域310、311を有するTFTが完成する。本実施の形態で形成したTFTはLoff領域を有さないため、実施の形態4のTFTに比べて寄生抵抗が低く、高いオン電流を実現することができる。     Through the above steps, the TFT having the low concentration impurity regions 310 and 311 as the Lov region is completed. Since the TFT formed in this embodiment does not have a Loff region, the parasitic resistance is lower than that of the TFT in Embodiment 4, and a high on-state current can be realized.

本実施の形態ではTFTの作製方法について述べた。しかし、シリコン基板またはSOI基板に不純物領域及びシリサイド層を形成して、トランジスタを形成してもよい。上述したトランジスタの作製工程をシリコン基板またはSOI基板に適用する際は、アイソレーション技術等により素子分離を行った後に、ゲート絶縁膜104、第1のゲート電極306、第2のゲート電極308を形成する工程を順に行っていけばよい。     In this embodiment mode, a method for manufacturing a TFT is described. However, a transistor may be formed by forming an impurity region and a silicide layer on a silicon substrate or an SOI substrate. When the above-described transistor manufacturing process is applied to a silicon substrate or an SOI substrate, element isolation is performed by an isolation technique or the like, and then the gate insulating film 104, the first gate electrode 306, and the second gate electrode 308 are formed. The steps to be performed may be performed in order.

本実施の形態は実施の形態1〜4と実施可能な範囲で自由に組み合わせることができる。     This embodiment mode can be freely combined with Embodiment Modes 1 to 4 within a feasible range.

(実施の形態6)
本発明の半導体装置の構成を図24〜図26を用いて説明する。本実施の形態で説明する半導体装置はメモリセルとして使われるDRAM(Dynamic Random Access Memory)である。
(Embodiment 6)
The structure of the semiconductor device of the present invention will be described with reference to FIGS. The semiconductor device described in this embodiment is a DRAM (Dynamic Random Access Memory) used as a memory cell.

図24(A)に示すように、第1の単結晶シリコン層511と、絶縁層512と、第2の単結晶半導体層513とが積層されたSIMOX基板上に無機絶縁膜614を形成する。     As shown in FIG. 24A, an inorganic insulating film 614 is formed over a SIMOX substrate in which a first single crystal silicon layer 511, an insulating layer 512, and a second single crystal semiconductor layer 513 are stacked.

次いで、導電材料からなるゲート電極616を形成する。ゲート電極616は単層でもよいし、積層でもよい。この段階で図24(B)の状態が得られる。     Next, a gate electrode 616 made of a conductive material is formed. The gate electrode 616 may be a single layer or a stacked layer. At this stage, the state of FIG. 24B is obtained.

次いで、低濃度の不純物領域形成のため、イオンドーピング法により低濃度で不純物を導入して第1の不純物領域617を形成する。この段階で図24(C)の状態が得られる。     Next, in order to form a low concentration impurity region, a first impurity region 617 is formed by introducing an impurity at a low concentration by an ion doping method. At this stage, the state of FIG. 24C is obtained.

次いで、ゲート電極616を覆うように窒化珪素膜を成膜し、異方的にドライエッチングする。こうして、図24(D)に示すように、ゲート電極616の側面に接するサイドウォール618を形成する。続いて、サイドウォール618をマスクとして無機絶縁膜614をエッチングして、ゲート絶縁膜510を形成する。     Next, a silicon nitride film is formed so as to cover the gate electrode 616 and anisotropically dry-etched. Thus, sidewalls 618 in contact with the side surfaces of the gate electrode 616 are formed as shown in FIG. Subsequently, the inorganic insulating film 614 is etched using the sidewall 618 as a mask to form the gate insulating film 510.

次いで、ソース領域およびドレイン領域として機能する高濃度不純物領域を形成するため、イオンドーピング法により高濃度の不純物を導入して第2の不純物領域619を形成する。この段階で図24(E)の状態が得られる。     Next, in order to form a high concentration impurity region functioning as a source region and a drain region, a second impurity region 619 is formed by introducing a high concentration impurity by an ion doping method. At this stage, the state shown in FIG. 24E is obtained.

次に、ゲート電極616、サイドウォール618、第2の不純物領域619、ゲート絶縁膜510を覆うように、第1の単結晶シリコン層511と反応してシリサイド層を形成する金属膜を形成する。実施の形態1〜5で説明したように、本発明のシリサイド層形状になるよう、金属膜の成膜条件を制御して行う。そして加熱処理を行い、シリサイド層509を形成し、未反応の金属膜を除去する(図24(F))。     Next, a metal film which forms a silicide layer by reacting with the first single crystal silicon layer 511 is formed so as to cover the gate electrode 616, the sidewall 618, the second impurity region 619, and the gate insulating film 510. As described in the first to fifth embodiments, the metal film formation conditions are controlled so that the silicide layer shape of the present invention is obtained. Then, heat treatment is performed, a silicide layer 509 is formed, and an unreacted metal film is removed (FIG. 24F).

次いで、第2の不純物領域619の活性化を行う。ここでの活性化としては、YAGレーザ或いはXeClレーザを用いてエネルギ密度0.1〜1J/cm程度のレーザアニールを行う。なお、このレーザアニールに代えて、基本波であり、且つ、パルス幅が10ps以下のレーザ光を用いるレーザアニールを行うことも可能である。なお、活性化の工程は省略してもよい。 Next, the second impurity region 619 is activated. As activation here, laser annealing at an energy density of about 0.1 to 1 J / cm 2 is performed using a YAG laser or a XeCl laser. Instead of this laser annealing, it is also possible to perform laser annealing using a laser beam having a fundamental wave and a pulse width of 10 ps or less. Note that the activation step may be omitted.

次いで、図25に示すように、第1の酸化珪素膜620をCVD(Chemical Vapor Deposition)法により形成した後、CMP(Chemical Mechanical Polishing)で平坦化し、コンタクトホールのフォトリソグラフィを行う。第1の酸化珪素膜620をエッチングして形成されたコンタクトホールをポリシリコンで充填し、シリサイド層509と接する引出端子(プラグとも呼ぶ)621を形成する。なお、キャパシタ用のプラグ624、625も同時に形成される。     Next, as shown in FIG. 25, a first silicon oxide film 620 is formed by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, and then planarized by CMP (Chemical Mechanical Polishing), and contact hole photolithography is performed. A contact hole formed by etching the first silicon oxide film 620 is filled with polysilicon, and an extraction terminal (also referred to as a plug) 621 in contact with the silicide layer 509 is formed. Capacitor plugs 624 and 625 are also formed at the same time.

次いで、第2の酸化珪素膜622を全面に成膜した後、ビット線を形成する部分を開口する。次いで、スパッタ法により窒化チタン膜とタングステン膜とを積層成膜し、形状加工してビット線623を形成する。なお、ビット線623は2つのメモリセルで共通とする。     Next, after a second silicon oxide film 622 is formed on the entire surface, a portion for forming a bit line is opened. Next, a titanium nitride film and a tungsten film are stacked by sputtering, and shape processing is performed to form the bit line 623. Note that the bit line 623 is common to two memory cells.

次いで、ビット線623の上に第3の酸化珪素膜626と窒化珪素膜627をCVD法により形成した後、CMPで平坦化し、コンタクトホールのフォトリソグラフィを行う。第3の酸化珪素膜626及び窒化珪素膜627をエッチングして形成されたコンタクトホールをポリシリコンで充填し、キャパシタ用の第1のプラグ624、625と接続するキャパシタ用の第2のプラグ628、629を形成する。     Next, a third silicon oxide film 626 and a silicon nitride film 627 are formed over the bit line 623 by a CVD method, planarized by CMP, and contact hole photolithography is performed. A contact hole formed by etching the third silicon oxide film 626 and the silicon nitride film 627 is filled with polysilicon, and a capacitor second plug 628 connected to the capacitor first plug 624, 625, 629 is formed.

次いで、円筒形状のキャパシタを形成する。まず、キャパシタの下部電極を形成する。形成しようとするキャパシタの高さに相当する膜厚の第4の酸化珪素膜をCVD法により形成する。第4の酸化珪素膜にフォトリソグラフィにより、孔を開け、キャパシタの下部電極用の孔を開ける。なお、キャパシタが隣のキャパシタと接触しない範囲で極力大きくなるよう、キャパシタの下部電極用の孔を設計する。     Next, a cylindrical capacitor is formed. First, the lower electrode of the capacitor is formed. A fourth silicon oxide film having a thickness corresponding to the height of the capacitor to be formed is formed by a CVD method. A hole is made in the fourth silicon oxide film by photolithography to form a hole for the lower electrode of the capacitor. Note that the hole for the lower electrode of the capacitor is designed so that the capacitor is as large as possible without contacting the adjacent capacitor.

次いで、第4の酸化珪素膜の孔の内面を含めて、第4の酸化珪素膜の表面全面に薄いポリシリコン膜をCVD法により形成する。次いで、エッチバックを行って、第4の酸化珪素膜の孔の内面以外のポリシリコン膜を部分的に除去すると、孔の内面だけにポリシリコン膜が残り、円筒形状の電極(キャパシタの下部電極)630が複数形成される。その後、第4の酸化珪素膜を除去して、下部電極630の外周部を露出する。     Next, a thin polysilicon film is formed by CVD on the entire surface of the fourth silicon oxide film including the inner surfaces of the holes of the fourth silicon oxide film. Next, etching back is performed to partially remove the polysilicon film other than the inner surface of the hole of the fourth silicon oxide film, so that the polysilicon film remains only on the inner surface of the hole, and the cylindrical electrode (lower electrode of the capacitor) ) 630 are formed. Thereafter, the fourth silicon oxide film is removed, and the outer peripheral portion of the lower electrode 630 is exposed.

また、図25に示すメモリセルの構造に限定されず、たとえば、プレーナ型、スタック型、トレンチ型としてもよい。     Further, the present invention is not limited to the structure of the memory cell shown in FIG. 25, and may be a planar type, a stack type, or a trench type, for example.

次いでTa膜を成膜し、TiN膜をCVD法により形成する。そしてTiN膜を形状加工してTiN膜からなる上部電極(プレートとも呼ばれる)631を形成する。Ta膜はキャパシタの誘電体637として機能する。以上の工程でメモリセルが完成する。なお、Ta膜に代わる誘電体637としてBaSrTiOやSiOやSiなどを用いることができる。 Next, a Ta 2 O 5 film is formed, and a TiN film is formed by a CVD method. Then, the TiN film is shaped to form an upper electrode (also called a plate) 631 made of the TiN film. The Ta 2 O 5 film functions as a capacitor dielectric 637. The memory cell is completed through the above steps. Note that BaSrTiO 3 , SiO 2 , Si 3 N 4, or the like can be used as the dielectric 637 instead of the Ta 2 O 5 film.

そして、第1の層間絶縁膜632を形成後、TiN膜634aと、Alを主成分とする膜634bの積層でなる第1の配線634を形成する。第1の配線634上に第2の層間絶縁膜633を形成し、さらに、TiN膜635aと、Alを主成分とする膜635bの積層でなる第2の配線635を形成する。     Then, after the first interlayer insulating film 632 is formed, a first wiring 634 including a stack of a TiN film 634a and a film 634b containing Al as a main component is formed. A second interlayer insulating film 633 is formed over the first wiring 634, and further, a second wiring 635 including a TiN film 635a and a film 635b containing Al as a main component is formed.

メモリセルの周辺に設けられたCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)回路には、第1の配線634と第2の配線635を介して接続する。なお、図25に示すようにメモリセルには配線の接続はなく、メモリセルが並んだメモリアレイ上は第1の配線と、第2の配線とが横切るだけである。周辺のCMOS回路に対して、メモリセルにはビット線と、第1の配線と、第2の配線との計3層の配線構造が組まれている。     A complementary metal oxide semiconductor (CMOS) circuit provided around the memory cell is connected through a first wiring 634 and a second wiring 635. As shown in FIG. 25, there is no wiring connection in the memory cell, and only the first wiring and the second wiring cross over the memory array in which the memory cells are arranged. For the peripheral CMOS circuit, the memory cell has a total three-layer wiring structure including a bit line, a first wiring, and a second wiring.

そして、ダメージ回復などのために水素雰囲気下でアニールを行った後、例えば酸化珪素膜または窒化珪素膜等の保護膜636を形成する。図示しないが、保護膜636には、ボンディングパッド(パッケージへの接続端子部分)だけ第2の配線が露出するように開口する。     Then, after annealing in a hydrogen atmosphere to recover damage, a protective film 636 such as a silicon oxide film or a silicon nitride film is formed. Although not shown, the protective film 636 has an opening so that the second wiring is exposed only at the bonding pad (connecting terminal portion to the package).

最後に、第2の単結晶半導体層513を削り除去する。こうして、図25に構造の一部を示したDRAMが完成する。以上により、シリサイド形状を最適にしたトランジスタを有するメモリセルを作製できるため、読み出し速度の速いメモリセルを作製できる。     Finally, the second single crystal semiconductor layer 513 is removed by scraping. Thus, a DRAM whose structure is partially shown in FIG. 25 is completed. As described above, a memory cell including a transistor with an optimized silicide shape can be manufactured, so that a memory cell with high reading speed can be manufactured.

なお、第2の単結晶半導体層513の除去は、砥石等の研削研磨装置を用いて行ってもよいし、エッチング剤を用いて行ってもよいし、研削研磨装置とエッチング剤を併用して行ってもよい。好ましくは、第2の単結晶半導体層513がある程度の薄さになるまでは研削研磨し、その後、絶縁層512が露出するまで、エッチング剤により第2の単結晶半導体層513を除去するとよい。エッチング剤は、ウエットエッチングであれば、フッ酸を水やフッ化アンモニウムで希釈した混液、フッ酸と硝酸の混液、フッ酸と硝酸と酢酸の混液、過酸化水素と硫酸の混液、過酸化水素とアンモニウム水と水の混液、過酸化水素と塩酸と水の混液等を用いる。また、ドライエッチングであれば、フッ素等のハロゲン系の原子や分子を含む気体、又は酸素を含む気体を用いる。好ましくは、フッ化ハロゲン又はハロゲン化合物を含む気体又は液体を使用する。例えば、フッ化ハロゲンを含む気体として三フッ化塩素(ClF)を用いるとよい。 Note that the removal of the second single crystal semiconductor layer 513 may be performed using a grinding / polishing apparatus such as a grindstone, or may be performed using an etching agent, or the grinding / polishing apparatus and the etching agent may be used in combination. You may go. Preferably, the second single crystal semiconductor layer 513 is ground and polished until the second single crystal semiconductor layer 513 becomes thin to some extent, and then the second single crystal semiconductor layer 513 is removed with an etchant until the insulating layer 512 is exposed. If the etching agent is wet etching, a mixture of hydrofluoric acid diluted with water or ammonium fluoride, a mixture of hydrofluoric acid and nitric acid, a mixture of hydrofluoric acid, nitric acid and acetic acid, a mixture of hydrogen peroxide and sulfuric acid, hydrogen peroxide And a mixed solution of ammonium water and water, a mixed solution of hydrogen peroxide, hydrochloric acid, and water. In the case of dry etching, a gas containing a halogen atom or molecule such as fluorine or a gas containing oxygen is used. Preferably, a gas or liquid containing halogen fluoride or a halogen compound is used. For example, chlorine trifluoride (ClF 3 ) may be used as a gas containing halogen fluoride.

そして、ウエハーからDRAMを有するチップを個々に分離するためにダイシングを行う。次いで、ウエハーからチップを一つずつピックアップし、図26に示すリードフレーム701に搭載する。そして、チップ702の電極端子とリードフレーム701のインナリードとの間を、直径約20〜30μmの金ワイヤー707で電気的導通できるように繋ぐ。次いで、取り扱いが容易になるようにモールド樹脂層703で封止する。次いで、リードをはんだメッキして錆を防ぐ。次いで、リードフレーム701から個々のパッケージに切り離し、リードを成形する。こうして、パッケージを行う。     Then, dicing is performed to separate individual chips having DRAMs from the wafer. Next, chips are picked up one by one from the wafer and mounted on a lead frame 701 shown in FIG. Then, the electrode terminals of the chip 702 and the inner leads of the lead frame 701 are connected by a gold wire 707 having a diameter of about 20 to 30 μm so as to be electrically connected. Next, sealing is performed with a mold resin layer 703 so as to facilitate handling. The leads are then solder plated to prevent rust. Next, the lead frame 701 is cut into individual packages, and leads are formed. Thus, packaging is performed.

図26に、パッケージが行われたデバイスの断面構造を表す斜視図を示す。図26に示す構造は、ワイヤボンディング法でチップ702がリードフレーム701に接続されている。また、チップ702は、モールド樹脂層703によって封止されている。また、チップ702はリードフレーム701上に、マウント用の接着剤704によりマウントされている。     FIG. 26 is a perspective view showing a cross-sectional structure of a device in which packaging is performed. In the structure shown in FIG. 26, a chip 702 is connected to a lead frame 701 by a wire bonding method. The chip 702 is sealed with a mold resin layer 703. The chip 702 is mounted on the lead frame 701 with a mounting adhesive 704.

また、リードフレーム701は、ソルダーボール705が設けられたボールグリッドアレイ型である。ソルダーボール705は、リードフレーム701のチップ702がマウントされている側とは反対側に設けられている。そしてリードフレーム701に設けられた配線706は、リードフレームに設けられたコンタクトホールを介して、ソルダーボール705と電気的に接続している。     The lead frame 701 is a ball grid array type provided with solder balls 705. The solder ball 705 is provided on the opposite side of the lead frame 701 from the side on which the chip 702 is mounted. The wiring 706 provided in the lead frame 701 is electrically connected to the solder ball 705 through a contact hole provided in the lead frame.

なお、本実施の形態では、チップ702とソルダーボール705との電気的な接続をするための配線706を、リードフレーム701のチップがマウントされている面上に設けているがこれに限定されない。例えば、リードフレームの内部において配線が多層化されて設けられていても良い。     In this embodiment mode, the wiring 706 for electrical connection between the chip 702 and the solder ball 705 is provided on the surface of the lead frame 701 on which the chip is mounted. However, the present invention is not limited to this. For example, the wiring may be provided in multiple layers inside the lead frame.

そして、図26では、チップ702と配線706とが、金ワイヤー707によって電気的に接続されている。チップ702にはDRAMを含む半導体素子が設けられており、またチップ702のリードフレーム701が設けられている側とは反対側に、パッドが設けられている。パッドは該半導体素子と電気的に接続されている。そしてパッドは、リードフレーム701に設けられた配線706と、金ワイヤー707によって接続されている。     In FIG. 26, the chip 702 and the wiring 706 are electrically connected by a gold wire 707. The chip 702 is provided with a semiconductor element including a DRAM, and a pad is provided on the side of the chip 702 opposite to the side on which the lead frame 701 is provided. The pad is electrically connected to the semiconductor element. The pad is connected to a wiring 706 provided on the lead frame 701 by a gold wire 707.

また、本実施の形態は実施の形態1〜5と実施可能な範囲で自由に組み合わせることができる。     In addition, this embodiment can be freely combined with Embodiments 1 to 5 within a feasible range.

(実施の形態7)
本発明の半導体装置の構成について、図27を参照して説明する。本発明の半導体装置1100は、演算処理回路1101、記憶回路1103、アンテナ1104、電源回路1109、復調回路1110、変調回路1111を有する。半導体装置1100は、アンテナ1104と電源回路1109を必須の構成要素としており、他の要素は、半導体装置1100の用途に従って、適宜設けられる。
(Embodiment 7)
The structure of the semiconductor device of the present invention will be described with reference to FIG. A semiconductor device 1100 of the present invention includes an arithmetic processing circuit 1101, a memory circuit 1103, an antenna 1104, a power supply circuit 1109, a demodulation circuit 1110, and a modulation circuit 1111. The semiconductor device 1100 includes the antenna 1104 and the power supply circuit 1109 as essential components, and other components are provided as appropriate in accordance with the use of the semiconductor device 1100.

演算処理回路1101は、復調回路1110から入力される信号に基づき、命令の解析、記憶回路1103の制御、外部に送信するデータの変調回路1111への出力などを行う。     The arithmetic processing circuit 1101 performs instruction analysis, control of the storage circuit 1103, output of data to be transmitted to the modulation circuit 1111, and the like based on a signal input from the demodulation circuit 1110.

記憶回路1103は、記憶素子を含む回路と、データの書き込みやデータの読み出しを制御する制御回路を有する。記憶回路1103には、少なくとも、半導体装置自体の識別番号が記憶されている。識別番号は、他の半導体装置と区別するために用いられる。また、記憶回路1103は、有機メモリ、DRAM、SRAM(Static Random Access Memory)、FeRAM(Ferroelectric Random Access Memory)、マスクROM(Read Only Memory)、PROM(Programmable Read Only Memory)、EPROM(Electrically Programmable Read Only Memory)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)及びフラッシュメモリから選択された一種又は複数種を有する。有機メモリは、一対の導電層間に有機化合物を含む層が挟まれた構造を有する。有機メモリは、構造が単純であるため、作製工程を簡略化することができ、費用を削減することができる。また、構造が単純であるために、積層体の面積を小型化することが容易であり、大容量化を容易に実現することができる。また、不揮発性であり、電池を内蔵する必要がないという長所がある。従って、記憶回路1103として、有機メモリを用いることが好ましい。     The memory circuit 1103 includes a circuit including a memory element and a control circuit that controls data writing and data reading. The memory circuit 1103 stores at least an identification number of the semiconductor device itself. The identification number is used to distinguish from other semiconductor devices. The memory circuit 1103 includes an organic memory, DRAM, SRAM (Static Random Access Memory), FeRAM (Ferroelectric Random Access Memory), mask ROM (Read Only Memory Only), and PROM (Programmable Read Only Memory, PROM). Memory, EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), and flash memory. An organic memory has a structure in which a layer containing an organic compound is sandwiched between a pair of conductive layers. Since the organic memory has a simple structure, the manufacturing process can be simplified and the cost can be reduced. In addition, since the structure is simple, the area of the stacked body can be easily reduced, and a large capacity can be easily realized. In addition, it is non-volatile and does not require a built-in battery. Therefore, it is preferable to use an organic memory as the memory circuit 1103.

アンテナ1104は、リーダ/ライタ1112から供給された搬送波を、交流の電気信号に変換する。また、変調回路1111により、負荷変調が加えられる。電源回路1109は、アンテナ1104が変換した交流の電気信号を用いて電源電圧を生成し、各回路に電源電圧を供給する。     The antenna 1104 converts the carrier wave supplied from the reader / writer 1112 into an AC electrical signal. Also, load modulation is applied by the modulation circuit 1111. The power supply circuit 1109 generates a power supply voltage using the alternating electrical signal converted by the antenna 1104 and supplies the power supply voltage to each circuit.

復調回路1110は、アンテナ1104が変換した交流の電気信号を復調し、復調した信号を、演算処理回路1101に供給する。変調回路1111は、演算処理回路1101から供給される信号に基づき、アンテナ1104に負荷変調を加える。     The demodulation circuit 1110 demodulates the AC electrical signal converted by the antenna 1104 and supplies the demodulated signal to the arithmetic processing circuit 1101. The modulation circuit 1111 applies load modulation to the antenna 1104 based on the signal supplied from the arithmetic processing circuit 1101.

リーダ/ライタ1112は、アンテナ1104に加えられた負荷変調を、搬送波として受信する。また、リーダ/ライタ1112は、搬送波を半導体装置1100に送信する。なお、搬送波とは、リーダ/ライタ1112が発する電磁波である。     The reader / writer 1112 receives the load modulation applied to the antenna 1104 as a carrier wave. Further, the reader / writer 1112 transmits a carrier wave to the semiconductor device 1100. Note that the carrier wave is an electromagnetic wave emitted from the reader / writer 1112.

半導体装置1100が有する種々の回路を実施の形態1〜5で示したトランジスタを用いて形成することができる。また、記憶回路1103を実施の形態6のDRAMで形成してもよい。こうすることで、特性の高い半導体装置を作製できる。     Various circuits included in the semiconductor device 1100 can be formed using the transistors described in any of Embodiments 1 to 5. Further, the memory circuit 1103 may be formed by the DRAM of the sixth embodiment. Thus, a semiconductor device with high characteristics can be manufactured.

半導体装置1100とリーダ/ライタ1112を利用して、非接触でデータの送信と受信をする。そのため、半導体装置1100を様々な物品に貼り付けたり、埋め込んだりして、固定することで、その物品の情報をリーダ/ライタ1112で読み込んだり書き込んだりすることができる。     The semiconductor device 1100 and the reader / writer 1112 are used to transmit and receive data without contact. Therefore, by attaching and embedding the semiconductor device 1100 to various articles and fixing them, information on the articles can be read and written by the reader / writer 1112.

物品とは、例えば、鍵(図28(A)参照。)、紙幣、硬貨、有価証券類、無記名債券類、証書類(運転免許証や住民票等)、書籍類、容器類(シャーレ等、図28(B)参照。)、装身具(鞄や眼鏡等、図28(C)参照。)、包装用容器類(包装紙やボトル等、図28(D)参照。)、記録媒体(ディスクやビデオテープ等)、乗物類(自転車等)、食品類、衣類、生活用品類、電子機器(液晶表示装置、EL表示装置、テレビジョン装置、携帯端末等)等である。     Articles include, for example, keys (see FIG. 28 (A)), banknotes, coins, securities, bearer bonds, certificates (driver's license, resident's card, etc.), books, containers (such as petri dishes, 28B), accessories (such as a bag and glasses, see FIG. 28C), packaging containers (wrapping paper, bottles, etc., see FIG. 28D), recording media (discs and discs) Video tapes, etc.), vehicles (bicycles, etc.), foods, clothing, daily necessities, electronic devices (liquid crystal display devices, EL display devices, television devices, portable terminals, etc.).

また、半導体装置1100とリーダ/ライタ1112を利用してシステムを構築することができる。システムとは、物流・在庫管理システム、認証システム、流通システム、生産履歴システム、書籍管理システム等であり、本発明の半導体装置1100を用いることにより、読み出し及び書き込みが速く、特性の高いシステムを構築できる。     Further, a system can be constructed using the semiconductor device 1100 and the reader / writer 1112. The system includes a distribution / inventory management system, an authentication system, a distribution system, a production history system, a book management system, and the like. By using the semiconductor device 1100 of the present invention, a system that is fast in reading and writing and has high characteristics is constructed. it can.

例えば、本発明の半導体装置1100を身分証明証の内部に設けておき、かつ、建物の入り口などに、リーダ/ライタ1112を設けておく(図28(E)参照。)。リーダ/ライタ1112は、各人が所有する身分証明証内の認証番号を読み取り、その読み取った認証番号に関する情報を、コンピュータ1122に供給する。コンピュータ1122では、リーダ/ライタ1112から供給された情報に基づき、入室又は退室を許可するか否かを判断する。このように、本発明の半導体装置を用いることにより、利便性を向上させた入退室管理システムを提供することができる。     For example, a semiconductor device 1100 of the present invention is provided inside an identification card, and a reader / writer 1112 is provided at an entrance of a building or the like (see FIG. 28E). The reader / writer 1112 reads an authentication number in an identification card owned by each person, and supplies information related to the read authentication number to the computer 1122. The computer 1122 determines whether to allow entry or exit based on information supplied from the reader / writer 1112. As described above, by using the semiconductor device of the present invention, an entrance / exit management system with improved convenience can be provided.

なお、本実施の形態を実施の形態1〜6と実施可能な範囲で自由に組み合わせることが可能である。     Note that this embodiment mode can be freely combined with Embodiment Modes 1 to 6 within a feasible range.

(実施の形態8)
本実施の形態では、本発明を用いてCPU(中央演算装置:Central Processing Unit)を作製した例を示す。ここでは実施の形態5に基づき作製したトランジスタを用いてCPUを作製する。なお、本実施の形態において、実施の形態1〜7と同じものについては同じ符号を用い、詳細な説明を省略する。
(Embodiment 8)
In this embodiment mode, an example in which a CPU (Central Processing Unit) is manufactured using the present invention is shown. Here, a CPU is manufactured using a transistor manufactured based on Embodiment Mode 5. In the present embodiment, the same components as those in the first to seventh embodiments are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

まず、実施の形態5で説明した工程に基づき、図29に示すように、シリコン基板900にLov領域を有するP型トランジスタ820、N型トランジスタ810をそれぞれ形成する。P型トランジスタ820とN型トランジスタ810は素子分離領域800で分離されている。素子分離領域800はLOCOS法(選択酸化法)やSTI法(Shallow Trench Isolation)等の公知のアイソレーション技術により形成し、これに伴いシリコン基板に活性層が形成される。後は実施の形態5と同様にゲート絶縁膜、ゲート電極、イオンドーピング等を行う。     First, based on the steps described in the fifth embodiment, a P-type transistor 820 and an N-type transistor 810 each having a Lov region are formed on a silicon substrate 900 as shown in FIG. P-type transistor 820 and N-type transistor 810 are separated by element isolation region 800. The element isolation region 800 is formed by a known isolation technique such as a LOCOS method (selective oxidation method) or an STI method (Shallow Trench Isolation), and an active layer is formed on the silicon substrate accordingly. Thereafter, a gate insulating film, a gate electrode, ion doping, and the like are performed as in the fifth embodiment.

実施の形態5で形成した配線115を覆うように、絶縁層901を形成する。絶縁層901は、無機材料又は有機材料により、単層又は積層で形成する。絶縁層901は、トランジスタによる凸凹を緩和し、平坦化することを目的に形成する薄膜である。そのため、有機材料により形成することが好ましい。     An insulating layer 901 is formed so as to cover the wiring 115 formed in Embodiment 5. The insulating layer 901 is formed as a single layer or a stacked layer using an inorganic material or an organic material. The insulating layer 901 is a thin film formed for the purpose of relaxing and planarizing unevenness caused by the transistor. Therefore, it is preferable to form with an organic material.

次に、フォトリソグラフィ法により絶縁層901をエッチングして、ソース電極及びドレイン電極として機能する配線115を露出させるコンタクトホールを形成する。続いて、コンタクトホールを充填するように、導電層を形成し、当該導電層を形状加工して、配線等として機能する導電層902、903を形成する。導電層902、903は、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、銀(Ag)、銅(Cu)から選択された元素、又はこれらの元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で、単層又は積層で形成する。例えば、バリア層の上のアルミニウム層、アルミニウム層をバリア層で挟む3層構造を採用するとよい。バリア層とは、チタン、チタンの窒化物、モリブデン又はモリブデンの窒化物などに相当する。     Next, the insulating layer 901 is etched by photolithography to form contact holes that expose the wirings 115 functioning as a source electrode and a drain electrode. Subsequently, a conductive layer is formed so as to fill the contact hole, and the conductive layer is shaped to form conductive layers 902 and 903 that function as wirings or the like. The conductive layers 902 and 903 are an element selected from aluminum (Al), titanium (Ti), silver (Ag), and copper (Cu), or an alloy material or a compound material containing these elements as a main component, and is a single layer. Or it forms by lamination. For example, a three-layer structure in which an aluminum layer on the barrier layer and an aluminum layer are sandwiched between the barrier layers may be employed. The barrier layer corresponds to titanium, titanium nitride, molybdenum, molybdenum nitride, or the like.

複数のN型トランジスタ810、複数のP型トランジスタ820でなる素子群と、配線等として機能する複数の導電層902、903を合わせて薄膜集積回路904とよぶ。なお、本工程では示さないが、薄膜集積回路904を覆うように、公知の手段により、保護層を形成してもよい。保護層は、DLC(ダイヤモンドライクカーボン)などの炭素を含む層、窒化珪素を含む層、窒化酸化珪素を含む層等に相当する。     An element group including a plurality of N-type transistors 810 and a plurality of P-type transistors 820 and a plurality of conductive layers 902 and 903 functioning as wirings are collectively referred to as a thin film integrated circuit 904. Although not shown in this step, a protective layer may be formed by a known means so as to cover the thin film integrated circuit 904. The protective layer corresponds to a layer containing carbon such as DLC (Diamond Like Carbon), a layer containing silicon nitride, a layer containing silicon nitride oxide, or the like.

以上のように形成された薄膜集積回路904を同一基板に複数形成することでCPUを作製することができる。     A CPU can be manufactured by forming a plurality of thin film integrated circuits 904 formed as described above over the same substrate.

しかし、このトランジスタ構成に限定されず、用途に応じて実施の形態1〜5の各構成を、N型トランジスタ810及びP型トランジスタ820のそれぞれに適用することができる。また、シリコン基板を用いたトランジスタに限定されず、SOI基板、TFTを用いて薄膜集積回路904を形成しても良い。     However, the present invention is not limited to this transistor structure, and each structure of Embodiments 1 to 5 can be applied to each of the N-type transistor 810 and the P-type transistor 820 depending on the application. The thin film integrated circuit 904 may be formed using an SOI substrate or a TFT without being limited to a transistor using a silicon substrate.

完成したCPUに可撓性を持たせたり、さらに軽量にしたい場合は、シリコン基板900を研磨して薄くしても良い。     In order to make the completed CPU flexible or lighter, the silicon substrate 900 may be polished and thinned.

更に本実施の形態のCPUの具体的構成についてブロック図を用いて説明する。     Further, a specific configuration of the CPU of this embodiment will be described with reference to a block diagram.

図30に示すCPUは、基板3600上に、演算回路(ALU:Arithmetic logic unit)3601、演算回路用制御回路部(ALU Controller)3602、命令解析部(Instruction Decoder)3603、割り込み制御部(Interrupt Controller)3604、タイミング制御部(Timing Controller)3605、レジスタ(Register)3606、レジスタ制御部(Register Controller)3607、バスインターフェース(Bus I/F)3608、書き換え可能なROM3609、ROMインターフェース(ROM I/F)3620とを主に有している。またROM3609及びROMインターフェース3620は、別チップに設けても良い。これらCPUを構成する様々な回路は、薄膜集積回路904が複数集まって構成される。     30 includes an arithmetic circuit (ALU) 3601, an arithmetic circuit control circuit unit (ALU Controller) 3602, an instruction analysis unit (Instruction Decoder) 3603, and an interrupt control unit (Interrupt Controller). 3604, Timing Controller 3605, Register 3606, Register Controller 3607, Bus Interface (Bus I / F) 3608, Rewriteable ROM 3609, ROM Interface (ROM I / F) 3620. The ROM 3609 and the ROM interface 3620 may be provided in separate chips. These various circuits constituting the CPU are configured by collecting a plurality of thin film integrated circuits 904.

勿論、図30に示すCPUは、その構成を簡略化して示した一例にすぎず、実際のCPUはその用途によって多種多様な構成を有している。     Needless to say, the CPU illustrated in FIG. 30 is just an example in which the configuration is simplified, and an actual CPU may have various configurations depending on the application.

バスインターフェース3608を介してCPUに入力された命令は、命令解析部3603に入力され、デコードされた後、演算回路用制御回路部3602、割り込み制御部3604、レジスタ制御部3607、タイミング制御部3605に入力される。     An instruction input to the CPU via the bus interface 3608 is input to the instruction analysis unit 3603 and decoded, and then input to the arithmetic circuit control circuit unit 3602, the interrupt control unit 3604, the register control unit 3607, and the timing control unit 3605. Entered.

演算回路用制御回路部3602、割り込み制御部3604、レジスタ制御部3607、タイミング制御部3605は、デコードされた命令に基づき、各種制御を行う。具体的に演算回路用制御回路部3602は、演算回路3601の駆動を制御するための信号を生成する。また、割り込み制御部3604は、CPUのプログラム実行中に、外部の入出力装置や、周辺回路からの割り込み要求を、その優先度やマスク状態から判断し、処理する。レジスタ制御部3607は、レジスタ3606のアドレスを生成し、CPUの状態に応じてレジスタ3606の読み出しや書き込みを行う。     The arithmetic circuit control circuit portion 3602, the interrupt control portion 3604, the register control portion 3607, and the timing control portion 3605 perform various controls based on the decoded instruction. Specifically, the arithmetic circuit control circuit portion 3602 generates a signal for controlling driving of the arithmetic circuit 3601. Further, the interrupt control unit 3604 determines and processes an interrupt request from an external input / output device or a peripheral circuit from the priority or mask state during execution of the CPU program. The register control unit 3607 generates an address of the register 3606, and reads and writes the register 3606 according to the state of the CPU.

またタイミング制御部3605は、演算回路3601、演算回路用制御回路部3602、命令解析部3603、割り込み制御部3604、レジスタ制御部3607の駆動のタイミングを制御する信号を生成する。例えばタイミング制御部3605は、基準クロック信号CLK1(3621)を元に、内部クロック信号CLK2(3622)を生成する内部クロック生成部を備えており、クロック信号CLK2を上記各種回路に供給する。     In addition, the timing control unit 3605 generates a signal for controlling the driving timing of the arithmetic circuit 3601, the arithmetic circuit control circuit unit 3602, the instruction analysis unit 3603, the interrupt control unit 3604, and the register control unit 3607. For example, the timing control unit 3605 includes an internal clock generation unit that generates an internal clock signal CLK2 (3622) based on the reference clock signal CLK1 (3621), and supplies the clock signal CLK2 to the various circuits.

図31にはパッケージングされたCPUの形態を示す。トランジスタアレイ3801には薄膜集積回路904が複数設けられている。     FIG. 31 shows the form of a packaged CPU. A plurality of thin film integrated circuits 904 are provided in the transistor array 3801.

図31(A)では、基板3800上に形成されたCPUの機能を有するトランジスタアレイ3801、及びCPU表面に設けられた電極(ソース電極やドレイン電極、又はそれらの上に絶縁膜を介して形成された電極等)3802が下側となるフェイスダウン状態でCPUがパッケージングされている。また銅やその合金で形成される配線3803が設けられた配線基板、例えばプリント基板3807を用意する。プリント基板3807には、接続端子(ピン)3804が設けられている。そして電極3802と、配線3803とを異方性導電膜3808等を介して接続する。その後、エポキシ樹脂等の樹脂3805で基板3800を上方から覆い、パッケージングされたCPUとして完成する。また、CPUを樹脂で覆わずに中空に保った状態で外周をプラスチックなどで囲んでもよい。     In FIG. 31A, a transistor array 3801 having a CPU function formed over a substrate 3800 and electrodes (source and drain electrodes provided on the surface of the CPU, or an insulating film formed over them) are provided. The CPU is packaged in a face-down state with 3802 on the lower side. Further, a wiring board provided with wiring 3803 formed of copper or an alloy thereof, for example, a printed board 3807 is prepared. A connection terminal (pin) 3804 is provided on the printed circuit board 3807. Then, the electrode 3802 and the wiring 3803 are connected through an anisotropic conductive film 3808 and the like. Thereafter, the substrate 3800 is covered from above with a resin 3805 such as an epoxy resin to complete a packaged CPU. Further, the outer periphery may be surrounded by plastic or the like while the CPU is kept hollow without being covered with resin.

図31(B)では、図31(A)と異なり、CPU表面に設けられた電極3802が上側となるフェイスアップ状態でCPUがパッケージングされている。そしてプリント基板3807上に基板3800を固定し、電極3802と、配線3803とをワイヤ3818により接続する。このようにワイヤにより接続することをワイヤボンディングという。そして電極3802と、配線3803に接続されるバンプ3814とが電気的に接続する。その後、CPUの周りを中空に保った状態で、CPUをプラスチック3815等で囲み、パッケージングされたCPUとして完成する。     In FIG. 31B, unlike FIG. 31A, the CPU is packaged in a face-up state in which the electrode 3802 provided on the surface of the CPU is on the upper side. Then, the substrate 3800 is fixed over the printed circuit board 3807, and the electrode 3802 and the wiring 3803 are connected by the wire 3818. Such connection by a wire is called wire bonding. Then, the electrode 3802 and the bump 3814 connected to the wiring 3803 are electrically connected. Thereafter, the CPU is surrounded by plastic 3815 or the like with the periphery of the CPU kept hollow, and a packaged CPU is completed.

図31(C)には、可撓性を有する基板、例えばFPC(Flexible printed circuit)3817上に、CPUの機能を有するトランジスタアレイ3801を固定する例を示す。基板3800に形成されたCPUの機能を有するトランジスタアレイ3801を、CPU表面に設けられた電極3802が下側となるフェイスダウン状態で、CPUをパッケージングする。また、可撓性を有するFPC3817には銅やその合金で形成される配線3803を設ける。そして、電極3802と、配線3803とを異方性導電膜3808を介して接続する。その後、エポキシ樹脂等の樹脂3805を基板3800を覆うように形成し、パッケージングされたCPUとして完成する。     FIG. 31C illustrates an example in which a transistor array 3801 having a CPU function is fixed over a flexible substrate, for example, an FPC (Flexible Printed Circuit) 3817. The CPU is packaged with the transistor array 3801 formed on the substrate 3800 having the CPU function in a face-down state in which the electrode 3802 provided on the CPU surface is on the lower side. A flexible FPC 3817 is provided with a wiring 3803 formed of copper or an alloy thereof. Then, the electrode 3802 and the wiring 3803 are connected through an anisotropic conductive film 3808. Thereafter, a resin 3805 such as an epoxy resin is formed so as to cover the substrate 3800, and a packaged CPU is completed.

このようにパッケージングされたCPUは、外部から保護され、さらに携帯しやすくなる。そして所望の箇所にCPUを実装することができる。     The CPU packaged in this way is protected from the outside and becomes easier to carry. A CPU can be mounted at a desired location.

本発明の半導体装置の一例であるCPUは、演算処理が速く、特性の高いCPUを作製することができる。     A CPU which is an example of a semiconductor device of the present invention can manufacture a CPU with high arithmetic processing and high characteristics.

本実施の形態は実施可能な範囲で自由に実施の形態1〜7と組み合わせることが可能である。     This embodiment mode can be freely combined with Embodiment Modes 1 to 7 as long as practicable.

本発明の半導体装置を示す断面図。Sectional drawing which shows the semiconductor device of this invention. 解析で仮定した素子構造を示す断面図及び解析で採用した各値の表。(実施の形態1)Sectional drawing which shows element structure assumed by analysis, and table | surface of each value employ | adopted by analysis. (Embodiment 1) シリサイド層断面のTEM写真。(実施の形態1)TEM photograph of silicide layer cross section. (Embodiment 1) N型トランジスタの評価結果。(実施の形態1)Evaluation results of N-type transistors. (Embodiment 1) N型トランジスタの評価結果。(実施の形態1)Evaluation results of N-type transistors. (Embodiment 1) N型トランジスタの評価結果。(実施の形態1)Evaluation results of N-type transistors. (Embodiment 1) P型トランジスタの評価結果。(実施の形態1)Evaluation results of P-type transistors. (Embodiment 1) P型トランジスタの評価結果。(実施の形態1)Evaluation results of P-type transistors. (Embodiment 1) P型トランジスタの評価結果。(実施の形態1)Evaluation results of P-type transistors. (Embodiment 1) N型トランジスタの評価結果。(実施の形態1)Evaluation results of N-type transistors. (Embodiment 1) N型トランジスタの評価結果。(実施の形態1)Evaluation results of N-type transistors. (Embodiment 1) N型トランジスタの評価結果。(実施の形態1)Evaluation results of N-type transistors. (Embodiment 1) P型トランジスタの評価結果。(実施の形態1)Evaluation results of P-type transistors. (Embodiment 1) P型トランジスタの評価結果。(実施の形態1)Evaluation results of P-type transistors. (Embodiment 1) P型トランジスタの評価結果。(実施の形態1)Evaluation results of P-type transistors. (Embodiment 1) 本発明の半導体装置の作製方法を示す図。(実施の形態2)4A and 4B illustrate a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention. (Embodiment 2) 本発明の半導体装置の作製方法を示す図。(実施の形態2)4A and 4B illustrate a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention. (Embodiment 2) 本発明の半導体装置の作製方法を示す図。(実施の形態2)4A and 4B illustrate a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention. (Embodiment 2) 本発明の半導体装置の作製方法を示す図。(実施の形態3)4A and 4B illustrate a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention. (Embodiment 3) 本発明の半導体装置の作製方法を示す図。(実施の形態3)4A and 4B illustrate a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention. (Embodiment 3) 本発明の半導体装置の作製方法を示す図。(実施の形態4)4A and 4B illustrate a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention. (Embodiment 4) 本発明の半導体装置の作製方法を示す図。(実施の形態4)4A and 4B illustrate a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention. (Embodiment 4) 本発明の半導体装置の作製方法を示す図。(実施の形態5)4A and 4B illustrate a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention. (Embodiment 5) 本発明の半導体装置の作製方法を示す図。(実施の形態6)4A and 4B illustrate a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention. (Embodiment 6) 本発明の半導体装置の作製方法を示す図。(実施の形態6)4A and 4B illustrate a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention. (Embodiment 6) 本発明の半導体装置の斜視図。(実施の形態6)1 is a perspective view of a semiconductor device of the present invention. (Embodiment 6) 本発明の半導体装置を示す図。(実施の形態7)FIG. 11 illustrates a semiconductor device of the present invention. (Embodiment 7) 本発明の半導体装置の利用法を説明する図。(実施の形態7)4A and 4B illustrate how to use a semiconductor device of the invention. (Embodiment 7) 本発明の半導体装置の作製方法を示す図。(実施の形態8)4A and 4B illustrate a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention. (Embodiment 8) 本発明の半導体装置のブロック図。(実施の形態8)1 is a block diagram of a semiconductor device of the present invention. (Embodiment 8) 本発明の半導体装置を示す図。(実施の形態8)FIG. 11 illustrates a semiconductor device of the present invention. (Embodiment 8)

符号の説明Explanation of symbols

11 領域
12 不純物領域
13 シリサイド層
14 ゲート絶縁膜
15 ゲート電極
16 配線
13a 第1領域
13b 第2領域
11 region 12 impurity region 13 silicide layer 14 gate insulating film 15 gate electrode 16 wiring 13a first region 13b second region

Claims (9)

チャネル形成領域、不純物領域及びシリサイド層を有し、絶縁膜上に接する結晶性シリコン膜と、
前記結晶性シリコン膜上のゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上のゲート電極と、
前記不純物領域に前記シリサイド層を介して電気的に接続する配線とを有し、
前記シリサイド層は、前記チャネル形成領域側の前記シリサイド層表面にある端点から膜厚が増加している第1領域と、膜厚が前記結晶性シリコン膜の膜厚と等しい第2領域とを有し、
前記第1領域と前記第2領域は、水平線に対し垂直な直線で分けられ、前記垂直な直線が前記結晶性シリコン膜の底面と交わる点を第1の点としたとき、前記第1の点と前記端点を通る直線は水平線に対し角度θ(0°<θ<45°)をなすことを特徴とする半導体装置。
A crystalline silicon film having a channel formation region, an impurity region and a silicide layer, and in contact with the insulating film;
A gate insulating film on the crystalline silicon film;
A gate electrode on the gate insulating film;
A wiring electrically connected to the impurity region through the silicide layer;
The silicide layer has a first region whose film thickness increases from an end point on the surface of the silicide layer on the channel formation region side, and a second region whose film thickness is equal to the film thickness of the crystalline silicon film. And
The first region and the second region are separated by a straight line perpendicular to a horizontal line, and the first point is defined as a point where the perpendicular straight line intersects the bottom surface of the crystalline silicon film. A straight line passing through the end points forms an angle θ (0 ° <θ <45 °) with respect to a horizontal line.
チャネル形成領域、不純物領域及びシリサイド層を有し、基板上のシリコン膜と、
前記シリコン膜上のゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上のゲート電極と、
前記不純物領域に前記シリサイド層を介して電気的に接続する配線とを有し、
前記シリサイド層は、前記チャネル形成領域側の前記シリサイド層表面にある端点から膜厚が増加している第1領域と、膜厚が前記シリコン膜の膜厚と等しい第2領域とを有し、
前記第1領域と前記第2領域は、水平線に対し垂直な直線で分けられ、前記垂直な直線が前記シリコン膜の底面と交わる点を第1の点としたとき、前記第1の点と前記端点を通る直線は水平線に対し角度θ(0°<θ<45°)をなすことを特徴とする半導体装置。
A channel formation region, an impurity region and a silicide layer, and a silicon film on the substrate;
A gate insulating film on the silicon film;
A gate electrode on the gate insulating film;
A wiring electrically connected to the impurity region through the silicide layer;
The silicide layer has a first region whose film thickness is increased from an end point on the surface of the silicide layer on the channel formation region side, and a second region whose film thickness is equal to the film thickness of the silicon film,
The first region and the second region are separated by a straight line perpendicular to a horizontal line, and when the first point is a point where the perpendicular straight line intersects the bottom surface of the silicon film, the first point and the second region A semiconductor device, wherein a straight line passing through an end point forms an angle θ (0 ° <θ <45 °) with respect to a horizontal line.
請求項1において、前記結晶性シリコン膜は単結晶シリコンであることを特徴とする半導体装置。 Oite to claim 1, wherein a said crystalline silicon film is a single crystal silicon. 請求項1乃至請求項のいずれか一項において、前記シリサイド層の前記端点と前記ゲート絶縁膜の端部は一致することを特徴とする半導体装置。 In any one of claims 1 to 3, a semiconductor device and an end portion of the gate insulating film and the end point of the silicide layer corresponds. 請求項1乃至請求項のいずれか一項において、前記ゲート絶縁膜及び前記ゲート電極に接するサイドウォールを有することを特徴とする半導体装置。 In any one of claims 1 to 4, wherein a has a side wall in contact with the gate insulating film and the gate electrode. 請求項1乃至請求項のいずれか一項において、アンテナを有することを特徴とする半導体装置。 In any one of claims 1 to 5, the semiconductor device characterized in that it comprises an antenna. 請求項1乃至請求項のいずれか一項において、DRAMを有することを特徴とする半導体装置。 In the claims 1 to any one of claims 6, wherein a has a DRAM. 請求項1乃至請求項のいずれか一項において、前記半導体装置はDRAMまたはCPUであることを特徴とする半導体装置。 In the claims 1 to any one of claims 6, a semiconductor device wherein the semiconductor device is a DRAM or CPU. 基板上のシリコン膜上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成し、
前記ゲート絶縁膜を選択的に除去することにより、前記シリコン膜を選択的に露出し、
前記露出したシリコン膜表面に接して金属膜を形成し、
加熱処理することにより、前記シリコン膜の一部にシリサイド層を形成し、
前記シリサイド層に接続する配線を形成し、
前記シリサイド層は、前記ゲート絶縁膜の端部と一致する前記シリサイド層表面にある端点から膜厚が増加している第1領域と、膜厚が前記シリコン膜の膜厚と等しい第2領域とを有し、
前記第1領域と前記第2領域は、水平線に対し垂直な直線で分けられ、前記垂直な直線が前記シリコン膜の底面と交わる点を第1の点としたとき、前記第1の点と前記端点を通る直線は水平線に対し角度θ(0°<θ<45°)をなし、
前記金属膜を前記ゲート絶縁膜の側面において最も膜厚が薄くなるよう形成し、前記加熱処理をすることで、前記第1領域及び前記第2領域を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
Forming a gate insulating film on the silicon film on the substrate;
Forming a gate electrode on the gate insulating film;
By selectively removing the gate insulating film, the silicon film is selectively exposed,
Forming a metal film in contact with the exposed silicon film surface;
By performing heat treatment, a silicide layer is formed on a part of the silicon film,
Forming a wiring connected to the silicide layer;
The silicide layer includes a first region having a thickness increasing from an end point on the surface of the silicide layer coinciding with an end portion of the gate insulating film, and a second region having a thickness equal to the thickness of the silicon film, Have
The first region and the second region are separated by a straight line perpendicular to a horizontal line, and when the first point is a point where the perpendicular straight line intersects the bottom surface of the silicon film, the first point and the second region The straight line passing through the end point makes an angle θ (0 ° <θ <45 °) with respect to the horizontal line,
The metal film is formed to have the smallest thickness on the side surface of the gate insulating film, and the heat treatment is performed to form the first region and the second region. Method.
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