JP5493385B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
このため、従来の製造方法では、フォトレジストの硬化した層だけでなく、抵抗素子の周囲に形成された保護膜も除去してしまっていた。抵抗素子の周囲から保護膜が除去されると、後の工程で半導体基板をアニールしたときに抵抗素子から不純物が外方に拡散し易くなる。抵抗素子に注入した不純物が外方に拡散してしまうと、抵抗素子内の不純物濃度、つまり抵抗素子の抵抗値にばらつきが生じてしまう。
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、信頼性の高い半導体装置を効率良く製造できるようにすることを主な目的とする。
発明の目的および利点は、請求の範囲に具体的に記載された構成要素および組み合わせ
によって実現され達成される。
前述の一般的な説明および以下の詳細な説明は、典型例および説明のためのものであって、本発明を限定するためのものではない、と理解すべきである。
最初に、図1(a)に示す断面構造を得るまでの工程について説明する。
まず、n型又はp型のシリコン基板1(半導体基板)の表面に、素子分離領域2を形成する。素子分離領域2は、トランジスタの活性領域を画定すると共に、抵抗素子をその上に配置するために使用される。
そして、素子分離絶縁膜4及び各ウェル7,8を含むシリコン基板1の表面を熱酸化させてゲート絶縁膜10を形成する。この場合のゲート絶縁膜10は、熱酸化によるシリコン酸化膜であり、その厚さは約6〜7nmである。さらに、シリコン基板1の全面に、非晶質又は多結晶の半導体膜として、例えばポリシリコン膜11を形成する。
なお、ポリシリコン膜11のうち、抵抗素子を配置する領域の素子分離絶縁膜4Aの上とpウェル8の上に、別々にイオン注入を行って、それらの不純物濃度を変えても良い。
ポリシリコン膜11上に反射防止膜15を形成する。反射防止膜15は、例えばスパッタ法によって形成されたSi3N4膜が用いられる。さらに、反射防止膜15の上にレジスト膜を塗布してからパターニングを行って、ゲート電極と抵抗素子の配置及び形状に合わせたレジストパターン16を形成する。この後、レジストパターン16を用いて反射防止膜15及びポリシリコン膜11をそれぞれ例えばフッ素系ガス、塩素系ガスを用いてRIE法によりエッチングする。
最初に、図2(c)に示すように、nウェル7以外のpウェル8、抵抗素子23を含む領域をレジスト膜からなるマスク30で覆った後、ゲート電極21をマスクにしてnウェル7の表層にp型不純物、例えばフッ化ボロン(BF+)をイオン注入してソース/ドレイン領域31を形成する。さらに、ゲート電極21をマスクにしてnウェル7にリンを高加速度でイオン注入し、ソース/ドレイン領域31の下にn型不純物拡散領域32を形成する。
この後、ウェットエッチングによってゲート電極21,22上及び抵抗素子23上の反射防止膜15を除去する。
まず、ゲート電極21,22及び抵抗素子23のそれぞれの両側部に絶縁性サイドウォール41を形成する。具体的には、最初にゲート電極21,22及び抵抗素子23を含むシリコン基板1の上側全面に絶縁膜を形成し、その絶縁膜をエッチバックしてゲート電極21,22の両側面と、抵抗素子23の両側面にそれぞれ残し、シリコン基板1の表面を露出させる。絶縁性サイドウォール41を構成する絶縁膜には、例えばCVD法により形成された酸化シリコン膜が用いられる。
その後に、素子分離絶縁膜4上などで未反応となっている高融点金属膜をウェットエッチングによって除去する。
まず、抵抗素子23の抵抗値は、R=Rs×L/Wで得られる。ここで、Rは抵抗値を示し、Rsはシート抵抗である。Lは抵抗素子23の長さを示し、Wは抵抗素子23の幅である。
また、n型トランジタ、p型トランジタの一方のみを形成する場合には、ウェットプロセスは1回だけ行われる。さらに、保護膜24の膜厚を減少させるウェットプロセスが3回以上行われることもある。これらの場合でも、ウェットプロセスの処理時間の合計は3
分以内、又は保護膜24の膜厚が抵抗素子23内の不純物の外方拡散を抑制して抵抗値のばらつきを小さくできるような値に維持されるような条件で行う。
(付記1)半導体基板上に半導体膜を形成する工程と、前記半導体膜に不純物を注入する工程と、前記半導体膜上にレジストパターンを形成し、前記不純物を注入した前記半導体膜をドライエッチングによりパターニングして抵抗素子を形成する工程と、前記レジストパターンをアッシングにより除去すると共に、前記抵抗素子の側部に保護膜を形成する工程と、前記抵抗素子をレジスト膜で覆う工程と、前記抵抗素子の不純物濃度を所定値以上に保持する膜厚に前記保護膜を維持し、前記レジスト膜の除去用のウェットプロセスを行う工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(付記2)前記保護膜は、少なくとも前記抵抗素子の長辺の両側部に形成されることを特徴とする付記1に記載の半導体装置の製造方法。
(付記3)前記ウェットプロセスで前記保護膜の前記膜厚を横方向に1.26nm以上で残すことを特徴とする付記1又は付記2に記載の半導体装置の製造方法。
(付記4)前記ウェットプロセスにNH4OHとH2O2の混合液を使用することを特徴とする付記1乃至付記3のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
(付記5)前記レジスト膜除去用の前記ウェットプロセスの処理時間は、3分以内であることを特徴とする付記1乃至付記4のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
(付記6)前記半導体膜をエッチングしてトランジスタのゲート電極を形成する工程を有し、前記レジスト膜の形成から除去までの間に前記ゲート電極の両側方の前記半導体基板に不純物を注入する工程を含むことを特徴とする付記1乃至付記5のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
(付記7)前記保護膜の前記膜厚は、少なくとも前記ソース/ドレイン領域をアニールにより活性化するまで、保持されることを特徴とする付記6に記載の半導体装置の製造方法。
(付記8)前記レジストパターンの前記アッシングの後工程として、ウェット処理を行うことを特徴とする付記1乃至付記7のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
(付記9)前記保護膜を形成してから前記レジスト膜を除去するまでの前記ウェットプロセスは、少なくとも1回行われ、前記ウェットプロセスの処理時間の合計が3分以内であることを特徴とする付記1乃至付記8のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
11 ポリシリコン膜(半導体膜)
12,13,16 レジストパターン
21,22 ゲート電極
23 抵抗素子
24 保護膜
30,33 マスク
Tr1,Tr2 トランジスタ
Claims (4)
- 半導体基板上に半導体膜を形成する工程と、
前記半導体膜に不純物を注入する工程と、
前記半導体膜上にレジストパターンを形成し、前記不純物を注入した前記半導体膜をドライエッチングによりパターニングしてゲート電極と抵抗素子を形成する工程と、
前記レジストパターンをアッシングにより除去すると共に、前記抵抗素子の側部に保護膜を形成する工程と、
前記抵抗素子及び前記保護膜をレジスト膜で覆った後、前記ゲート電極をマスクにして前記半導体基板に不純物を注入し、不純物拡散層を形成する工程と、
前記保護膜を所定の膜厚以上に維持しつつ、前記レジスト膜をウェットプロセスで除去する工程と、
前記不純物拡散層をアニールして活性化した後、前記ゲート電極及び前記抵抗素子のそれぞれに側部に絶縁性のサイドウォールを形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記ウェットプロセスで前記保護膜の前記膜厚を横方向に1.26nm以上で残すことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- レジスト膜除去用の前記ウェットプロセスの処理時間は、3分以内であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記保護膜の前記膜厚は、少なくとも前記ソース/ドレイン領域をアニールにより活性化するまで、保持されることを特徴とする請求項3に記載の半導体装置の製造方法。
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