JP6119454B2 - Method for manufacturing semiconductor device and method for measuring semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は、半導体装置の製造方法及び半導体装置を測定する方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device and a method for measuring a semiconductor device.
従来、トランジスタのチャネル領域を測定する技術が提案されている。 Conventionally, a technique for measuring a channel region of a transistor has been proposed.
例えば、P型MOSトランジスタでは、チャネル領域に圧縮応力を加えることでキャリアの移動度が向上し、一方、N型MOSトランジスタでは、チャネル領域に引っ張り応力を加えることでキャリアの移動度が向上することが知られている。 For example, in a P-type MOS transistor, the carrier mobility is improved by applying a compressive stress to the channel region, while in the N-type MOS transistor, the carrier mobility is improved by applying a tensile stress to the channel region. It has been known.
そこで、チャネル領域に意図的に応力を与えて、トランジスタの動作速度を向上させる方法として、ストレインドシリコン(strained silicon)技術がある。これは、チャネル領域へ応力を加えることで、バンド構造を変化させて、キャリアの有効質量を軽減し、キャリア移動度を向上することにより電流駆動能力を向上する技術である。 Therefore, there is a strained silicon technique as a method for intentionally applying stress to the channel region to improve the operation speed of the transistor. This is a technique for improving the current driving capability by applying a stress to the channel region to change the band structure, reduce the effective mass of the carrier, and improve the carrier mobility.
このような応力が加えられたチャネル領域の状態は、例えば、ラマン散乱分光法を用いて、チャネル領域の歪み量として測定される。 The state of the channel region to which such stress is applied is measured as the amount of strain in the channel region using, for example, Raman scattering spectroscopy.
ラマン散乱分光法は、チャネル領域で散乱された散乱光の入射光に対する波数シフト量を調べることにより、結晶格子の歪み量を非破壊で測定できる。例えば、顕微ラマン散乱分光法を用いることにより、数100nmの空間分解能で結晶の歪み量を測定することが可能である。 In Raman scattering spectroscopy, the amount of distortion of the crystal lattice can be measured nondestructively by examining the amount of wave number shift of the scattered light scattered in the channel region with respect to the incident light. For example, the amount of crystal distortion can be measured with a spatial resolution of several hundreds of nanometers by using microscopic Raman scattering spectroscopy.
また、特に、ストレインドシリコン技術を用いていないトランジスタに対しても、キャリアの移動度を測定するために、チャネル領域の歪み量が測定される。 In particular, the amount of strain in the channel region is also measured for transistors that do not use the strained silicon technology in order to measure carrier mobility.
通常、チャネル領域には、閾値を調整するためにP型又はN型の極性を有する不純物元素が注入される。 Usually, an impurity element having P-type or N-type polarity is implanted into the channel region in order to adjust the threshold value.
そして、結晶に注入された不純物元素は、ラマン散乱分光法で測定される波数シフト量に影響を与えることが知られている。 It is known that the impurity element injected into the crystal affects the wave number shift amount measured by Raman scattering spectroscopy.
例えば、格子定数が同じ結晶でも、不純物元素の濃度が異なると、波数シフト量が違うので、正しい歪み量を測定できない場合があった。 For example, even with crystals having the same lattice constant, if the concentration of the impurity element is different, the amount of wave number shift is different, so that the correct amount of distortion may not be measured.
そこで、本明細書では、不純物の影響を受けずに歪み量を測定できる半導体装置の製造方法を提供することを課題とする。 Therefore, an object of the present specification is to provide a method for manufacturing a semiconductor device that can measure the amount of strain without being affected by impurities.
また、本明細書では、不純物の影響を受けずに歪み量を測定できる半導体装置を測定する方法を提供することを課題とする。 Another object of the present specification is to provide a method for measuring a semiconductor device that can measure the amount of strain without being affected by impurities.
本明細書に開示する半導体装置の製造方法の一形態によれば、シリコン基板上に形成された、第1チャネルと、上記第1チャネルの両側に配置される第1ソース/ドレインとを有する第1素子と、第2チャネルと、上記第2チャネルの両側に配置される第2ソース/ドレインとを有する第2素子とを備えた半導体装置の製造方法であって、上記第2素子が形成される第2素子形成領域上に第1マスクを形成して、上記第1マスクに覆われた上記第2素子形成領域及び上記第1チャネルが形成される第1チャネル形成領域に、第1極性を有する不純物を注入する第1工程と、上記第1ソース/ドレインが形成される第1ソース/ドレイン形成領域及び上記第2ソース/ドレインが形成される第2ソース/ドレイン形成領域それぞれに、第2極性を有する不純物を注入して、上記第1ソース/ドレイン及び上記第2ソース/ドレインを形成する第2工程と、上記第1ソース/ドレイン及び上記第2ソース/ドレインそれぞれの上に、シリサイド層を形成する第3工程と、を備える。 According to one embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device disclosed in the present specification, a first channel formed on a silicon substrate and having a first source / drain disposed on both sides of the first channel. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a second element having one element, a second channel, and a second source / drain disposed on both sides of the second channel, wherein the second element is formed. A first mask is formed on the second element formation region, and a first polarity is applied to the second element formation region covered with the first mask and the first channel formation region where the first channel is formed. A second step of implanting impurities, a first source / drain formation region where the first source / drain is formed, and a second source / drain formation region where the second source / drain is formed. polarity A second step of implanting impurities to form the first source / drain and the second source / drain, and forming a silicide layer on each of the first source / drain and the second source / drain. And a third step.
また、本明細書に開示する半導体装置を測定する方法の一形態によれば、シリコン基板上に形成された、第1チャネルと、上記第1チャネルの両側に配置される第1ソース/ドレインとを有する第1素子と、第2チャネルと、上記第2チャネルの両側に配置される第2ソース/ドレインとを有する第2素子とを備えた半導体装置を測定する方法であって、
上記半導体装置は、上記第2素子が形成される第2素子形成領域上に第1マスクを形成して、上記第1マスクに覆われた上記第2素子形成領域及び上記第1チャネルが形成される第1チャネル形成領域に、第1極性を有する不純物を注入する第1工程と、上記第1ソース/ドレインが形成される第1ソース/ドレイン形成領域及び上記第2ソース/ドレインが形成される第2ソース/ドレイン形成領域それぞれに、第2極性を有する不純物を注入して、上記第1ソース/ドレイン及び上記第2ソース/ドレインを形成する第2工程と、上記第1ソース/ドレイン及び上記第2ソース/ドレインそれぞれの上に、シリサイド層を形成する第3工程を用いて製造されており、上記第2チャネルにおける歪み量を測定して、上記第1チャネルの歪み量を推定する。
Further, according to one mode of the method for measuring a semiconductor device disclosed in the present specification, the first channel formed on the silicon substrate, and the first source / drain disposed on both sides of the first channel, A method of measuring a semiconductor device comprising: a first element having a first element; a second channel; and a second element having a second source / drain disposed on both sides of the second channel,
In the semiconductor device, a first mask is formed on a second element formation region in which the second element is formed, and the second element formation region and the first channel covered with the first mask are formed. A first step of implanting an impurity having a first polarity into the first channel formation region, a first source / drain formation region in which the first source / drain is formed, and a second source / drain are formed. A second step of implanting an impurity having a second polarity into each of the second source / drain formation regions to form the first source / drain and the second source / drain; and the first source / drain and the above It is manufactured using a third step of forming a silicide layer on each of the second source / drain, and the strain in the first channel is measured by measuring the strain in the second channel. To estimate.
上述した本明細書に開示する半導体装置の製造方法の一形態によれば、製造された半導体装置の歪み量を不純物の影響を受けずに測定できる。 According to one embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device disclosed in this specification, the strain amount of the manufactured semiconductor device can be measured without being affected by impurities.
また、上述した本明細書に開示する半導体装置の測定方法の一形態によれば、半導体装置の歪み量を不純物の影響を受けずに測定できる。 Further, according to one embodiment of the method for measuring a semiconductor device disclosed in this specification, the strain amount of the semiconductor device can be measured without being affected by impurities.
本発明の目的及び効果は、特に請求項において指摘される構成要素及び組み合わせを用いることによって認識され且つ得られるだろう。 The objects and advantages of the invention will be realized and obtained by means of the elements and combinations particularly pointed out in the appended claims.
前述の一般的な説明及び後述の詳細な説明の両方は、例示的及び説明的なものであり、特許請求の範囲に記載されている本発明を制限するものではない。 Both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not restrictive of the invention as claimed.
以下、本明細書で開示する半導体装置の好ましい一実施形態を、図を参照して説明する。但し、本発明の技術範囲はそれらの実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶものである。 Hereinafter, a preferred embodiment of a semiconductor device disclosed in this specification will be described with reference to the drawings. However, the technical scope of the present invention is not limited to these embodiments, but extends to the invention described in the claims and equivalents thereof.
図1は、本明細書に開示する半導体装置の一実施形態を示す図である。図2は、本明細書に開示する半導体装置が形成されたシリコン基板を示す図である。 FIG. 1 is a diagram illustrating an embodiment of a semiconductor device disclosed in this specification. FIG. 2 is a diagram illustrating a silicon substrate on which the semiconductor device disclosed in this specification is formed.
半導体装置10は、トランジスタが形成される第1デバイス領域T1及び第2デバイス領域T2と、歪み量を測定するための第1モニタ領域M1及び第2モニタ領域M2とを有する。第1デバイス領域T1及び第2デバイス領域T2と、第1モニタ領域M1及び第2モニタ領域M2は、同一のシリコン基板11上に形成される。
The
第1モニタ領域M1は、第1デバイス領域T1の歪み量を推定するために形成される領域であり、第2モニタ領域M2は、第2デバイス領域T2の歪み量を推定するために形成される領域である。 The first monitor region M1 is a region formed for estimating the amount of distortion in the first device region T1, and the second monitor region M2 is formed for estimating the amount of distortion in the second device region T2. It is an area.
図2に示すように、第1デバイス領域T1及び第2デバイス領域T2は、シリコン基板11上において、回路素子等が形成される回路形成領域30に配置される。第1モニタ領域M1及び第2モニタ領域M2は、シリコン基板11上において、モニタ領域31に配置される。モニタ領域31は、シリコン基板11上において、回路形成領域30と回路形成領域30との間のスクライブ領域に配置されることが、回路形成領域30の素子密度を低減しない観点から好ましい。また、モニタ領域31は、回路形成領域30に配置されても良い。第1モニタ領域M1と第2モニタ領域M2とは、同一のモニタ領域31に配置されなくても良い。
As shown in FIG. 2, the first device region T <b> 1 and the second device region T <b> 2 are disposed on a
第1デバイス領域T1には、N型MOSトランジスタ1aが配置される。N型MOSトランジスタ1aは、P型不純物が注入されたP型チャネル領域A1と、P型チャネル領域A1の両側に配置されるN型ソース/ドレイン領域B1とを有する。
An N-
第2デバイス領域T2には、P型MOSトランジスタ1bが配置される。P型MOSトランジスタ1bは、N型不純物が注入されたN型チャネル領域A2と、N型チャネル領域A2の両側に配置されるP型ソース/ドレイン領域B2とを有する。
A P-
N型MOSトランジスタ1aとP型MOSトランジスタ1bとにより、CMOSトランジスタが形成され得る。
A CMOS transistor can be formed by the N-
第1モニタ領域M1には、N型MOSトランジスタ1cが配置される。N型MOSトランジスタ1cは、不純物が注入されないモニタチャネル領域C1と、モニタチャネル領域C1の両側に配置されるN型ソース/ドレイン領域D1とを有する。N型MOSトランジスタ1cは、モニタチャネル領域C1の応力状態が、N型MOSトランジスタ1aのP型チャネル領域A1と同じになるように形成される。即ち、モニタチャネル領域C1の歪み量は、P型チャネル領域A1と同じである。
An N-
第2モニタ領域M2には、P型MOSトランジスタ1dが配置される。P型MOSトランジスタ1dは、不純物が注入されないモニタチャネル領域C2と、モニタチャネル領域C2の両側に配置されるP型ソース/ドレイン領域D2とを有する。P型MOSトランジスタ1dは、モニタチャネル領域C2の応力状態が、P型MOSトランジスタ1bのN型チャネル領域A2と同じになるように形成される。即ち、モニタチャネル領域C2の歪み量は、N型チャネル領域A2と同じである。
A P-
モニタチャネル領域C1、C2には、不純物が注入されていないので、ラマン散乱分光法を用いて、結晶の歪み量を正確に測定することができる。 Since impurities are not implanted into the monitor channel regions C1 and C2, the amount of crystal distortion can be accurately measured using Raman scattering spectroscopy.
N型MOSトランジスタ1aのP型チャネル領域A1の歪み量は、不純物が注入されないN型MOSトランジスタ1cのモニタチャネル領域C1の歪み量に基づいて推定することができる。具体的には、ラマン散乱分光法を用いて、N型MOSトランジスタ1cのモニタチャネル領域C1の歪み量を測定し、測定された歪み量が、モニタチャネル領域C1の歪み量であると推定される。
The strain amount of the P-type channel region A1 of the N-
このように、不純物が注入されているP型チャネル領域A1の歪み量を、モニタチャネル領域C1の測定値に基づいて推定することにより、不純物の影響を受けずにP型チャネル領域A1の歪み量を得ることができる。 As described above, by estimating the strain amount of the P-type channel region A1 into which the impurity is implanted based on the measured value of the monitor channel region C1, the strain amount of the P-type channel region A1 without being affected by the impurity. Can be obtained.
同様に、P型MOSトランジスタ1bのN型チャネル領域A2の歪み量は、不純物が注入されないP型MOSトランジスタ1dのモニタチャネル領域C2の歪み量に基づいて推定することができる。具体的には、ラマン散乱分光法を用いて、P型MOSトランジスタ1dのモニタチャネル領域C2の歪み量を測定し、測定された歪み量が、N型チャネル領域A2の歪み量であると推定される。
Similarly, the strain amount of the N-type channel region A2 of the P-
このように、不純物が注入されているN型チャネル領域A2の歪み量を、モニタチャネル領域C2の測定値に基づいて推定することにより、不純物の影響を受けずにN型チャネル領域A2の歪み量を得ることができる。 As described above, by estimating the strain amount of the N-type channel region A2 into which the impurity is implanted based on the measured value of the monitor channel region C2, the strain amount of the N-type channel region A2 without being affected by the impurity. Can be obtained.
次に、各領域に配置されるトランジスタの構造について、更に説明する。 Next, the structure of the transistor disposed in each region will be further described.
まず、第1デバイス領域T1に配置されるN型MOSトランジスタ1aについて説明する。第2デバイス領域T2に配置されるP型MOSトランジスタ1bは、極性が異なる他は、N型MOSトランジスタ1aと同様の構造を有するので、N型MOSトランジスタ1aに関する説明は、P型MOSトランジスタ1bに対しても適宜適用される。
First, the N-
図1に示すように、単結晶のシリコン基板11には、素子分離層12で画成された第1デバイス領域T1が配置される。第1デバイス領域T1は、P型の極性を有するP型ウェル13aを有し、このP型ウェル13aには、P型MOSトランジスタ1bが配置される。
As shown in FIG. 1, a first device region T <b> 1 defined by an
シリコン基板11上にはP型チャネル領域A1に対応してゲート絶縁膜14aが配置される。ゲート絶縁膜14aは、例えば、シリコン酸化膜又はシリコン酸窒化膜により形成される。P型チャネル領域A1は、2つのN型ソース/ドレイン領域B1に挟まれた領域であり、ゲート電極15aから印加される電場により、キャリアの流れが制御される領域である。
On the
また、ゲート絶縁膜14a上にはゲート電極15aが配置される。ゲート電極15aは、例えば、タングステン又はポリシリコンにより形成される。
A
ゲート電極15aの両側には、第1サイドウォール16aが配置される。第1サイドウォール16aの外側には、第2サイドウォール17aが配置される。第1サイドウォール16a及び第2サイドウォール17aは、ラマン散乱分光法で試料に照射される入射光を透過する材料を用いて形成されることが好ましい。ラマン散乱分光法の入射光として、通常、可視光〜紫外光が用いられる。この場合、第1サイドウォール16a及び第2サイドウォール17aの形成材料として、例えば、窒化ケイ素を用いることができる。
シリコン基板11中には、第2サイドウォール17aの外側に、N型の極性を有するN型ソース/ドレイン領域B1が配置される。
In the
N型ソース/ドレイン領域B1から第2サイドウォール17aの下の部分に向かって、N型の極性を有するエクステンション領域19aが延びている。
An
P型チャネル領域A1の両側の部分は、エクステンション領域19aと重畳しているので、このエクステンション領域19aと重畳しているP型チャネル領域A1の部分は、チャネルとしての電気的特性を有さない。
Since the portions on both sides of the P-type channel region A1 overlap with the
また、エクステンション領域19a及びN型ソース/ドレイン領域B1を囲むように、不純物拡散抑制領域18aが配置される。不純物拡散抑制領域18aは、エクステンション領域19a及びN型ソース/ドレイン領域B1の不純物元素が他の領域に拡散することを抑制する働きを有する。
An impurity
不純物拡散抑制領域18aを形成する不純物拡散抑制元素としては、例えば、炭素、窒素又はフッ素を用いることができる。
As the impurity diffusion suppression element that forms the impurity
また、N型ソース/ドレイン領域B1上には、シリサイド層20aが配置される。
A
シリコン基板11上には、N型MOSトランジスタ1aを埋め込むように絶縁層21が形成される。絶縁層21は、ラマン散乱分光法で試料に照射される入射光を透過する材料を用いて形成されることが好ましい。絶縁層21の形成材料として、例えば、酸化ケイ素を用いることができる。
On the
シリサイド層20a上には、絶縁層21を貫通するコンタクト22が配置される。
A
以上が、N型MOSトランジスタ1aの説明である。
The above is the description of the N-
P型MOSトランジスタ1bは、第2デバイス領域T2におけるN型の極性を有するN型ウェル13bに配置される。P型MOSトランジスタ1bは、P型の極性を有するP型ソース/ドレイン領域B2と、P型の極性を有するエクステンション領域19bを有する。上述したように、N型MOSトランジスタ1aに関する説明は、P型MOSトランジスタ1bに対しても適宜適用される。
The P-
次に、第1モニタ領域M1に配置されるN型MOSトランジスタ1cについて、以下に説明する。第2モニタ領域M2に配置されるP型MOSトランジスタ1dは、極性が異なる他は、N型MOSトランジスタ1cと同様の構造を有するので、N型MOSトランジスタ1cに関する説明は、P型MOSトランジスタ1dに対しても適宜適用される。
Next, the N-
N型MOSトランジスタ1cは、第1モニタ領域M1に配置される。第1モニタ領域M1は、P型ウェルを有さない。また、N型MOSトランジスタ1cは、エクステンション領域を有さない。更に、モニタチャネル領域C1には不純物が注入されない。これらのことを除いては、N型MOSトランジスタ1cは、上述したN型MOSトランジスタ1aと同様の構造を有する。そして、N型MOSトランジスタ1cの各構造は、N型MOSトランジスタ1aの対応する各構造と同じように形成される。
The N-
第1モニタ領域M1にP型ウェルが配置されず、また及びN型MOSトランジスタ1cがエクステンション領域を有さない理由は、モニタチャネル領域C1に対して、不純物が注入又は拡散することを防止するためである。
The reason why the P-type well is not disposed in the first monitor region M1 and the N-
一方、N型MOSトランジスタ1cは、N型MOSトランジスタ1aと同様に、N型の極性を有するN型ソース/ドレイン領域D1及びシリサイド層20cを有する。
On the other hand, the N-
N型MOSトランジスタ1cがシリサイド層20cを有する理由は、シリサイド層20cがモニタチャネル領域C1に対して与える応力の状態を、N型MOSトランジスタ1aと同様に再現するためである。
The reason why the N-
従って、N型MOSトランジスタ1cのシリサイド層20cは、N型MOSトランジスタ1aのシリサイド層20aと同じように形成される。
Accordingly, the
シリサイド層20cは、N型ソース/ドレイン領域D1の上に形成されるが、シリサイド層20cの厚さは、N型ソース/ドレイン領域D1の極性又は不純物の濃度により影響を受けることが報告されている(例えば、非特許文献2参照)。
The
そこで、N型MOSトランジスタ1cでは、N型ソース/ドレイン領域D1を、N型MOSトランジスタ1aのN型ソース/ドレイン領域B1と同じように形成して、シリサイド層20cがシリサイド層20aと同じように形成される。
Therefore, in the N-
モニタチャネル領域C1に歪みを与える構成要素としては、N型ソース/ドレイン領域D1以外にも、第1サイドウォール16c及び第2サイドウォール17c、並びに、コンタクト22等がある。そこで、第1モニタ領域M1におけるこれらの構成要素も、第1デバイス領域T1と同様に形成される。
In addition to the N-type source / drain region D1, the
また、N型ソース/ドレイン領域D1を囲むように、不純物拡散抑制領域18cが配置される。不純物拡散抑制領域18cは、N型ソース/ドレイン領域D1の不純物元素がモニタチャネル領域C1に拡散することを抑制する働きを有する。
An impurity
N型MOSトランジスタ1cの第1サイドウォール16c及び第2サイドウォール17cは、上述したように、N型MOSトランジスタ1aと同様に、ラマン散乱分光法で試料に照射される入射光を透過する材料を用いて形成されることが好ましい。これは、モニタチャネル領域C1に入射し散乱する散乱光の波数シフトに影響を与えないようにするためである。
As described above, the
具体的には、N型MOSトランジスタ1cの第1サイドウォール16c及び第2サイドウォール17cは、N型MOSトランジスタ1aの第1サイドウォール16a及び第2サイドウォール17aと同じ材料を用いて、同じように形成される。
Specifically, the
モニタチャネル領域C1の上には、ゲート電極15cが配置される。このゲート電極15cは、通常、金属又はポリシリコンによって形成される。金属は、可視光から紫外光を透過しない。ポリシリコンは、散乱光の波数シフトに影響を与える。
A
第1モニタ領域M1では、第1サイドウォール16c及び第2サイドウォール17cの下に位置するモニタチャネル領域C1の部分であるチャネル測定領域E1の歪み量が測定される。
In the first monitor region M1, the amount of distortion in the channel measurement region E1, which is a portion of the monitor channel region C1 located below the
そこで、モニタチャネル領域C1には、第1サイドウォール16c及び第2サイドウォール17cを透過させて、チャネル測定領域E1に光を入射し、且つ、チャネル測定領域E1で散乱した光を、第1サイドウォール16c及び第2サイドウォール17cを透過させて測定する。
Therefore, the monitor channel region C1 is transmitted through the
N型MOSトランジスタ1aのモニタチャネル領域A1は、通常、ラマン散乱分光法による測定は行われない。この観点からは、N型MOSトランジスタ1aの第1サイドウォール16a及び第2サイドウォール17aは、ラマン散乱分光法で照射される入射光を透過する材料を用いて形成されることは求められない。だが、N型MOSトランジスタ1aの第1サイドウォール16a及び第2サイドウォール17aは、N型MOSトランジスタ1cの第1サイドウォール16c及び第2サイドウォール17cと同時に形成されるので、同じ特性を有することになる。
The monitor channel region A1 of the N-
以上が、N型MOSトランジスタ1cの説明である。
The above is the description of the N-
P型MOSトランジスタ1dは、第2モニタ領域M2に配置される。第2モニタ領域M2には、N型ウェルは配置されない。また、P型MOSトランジスタ1dは、エクステンション領域を有さない。更に、P型MOSトランジスタ1dのモニタチャネル領域C2には不純物が注入されない。一方、P型MOSトランジスタ1dは、P型の極性を有するP型ソース/ドレイン領域D2及びシリサイド層20dを有する。また、第2モニタ領域M2では、第1サイドウォール16d及び第2サイドウォール17dの下に位置するモニタチャネル領域C2の部分であるチャネル測定領域E2の歪み量が測定される。上述したように、N型MOSトランジスタ1cに関する説明は、P型MOSトランジスタ1dに対しても適宜適用される。
The P-
シリコン基板11上には、上述した第1モニタ領域M1及び第2モニタ領域M2を有するモニタ領域31が、少なくとも1つ配置される。また、複数のモニタ領域31を、シリコン基板11上に配置することにより、シリコン基板11上の歪み量の分布を測定することができる。
On the
モニタ領域31がスクライブ領域に配置される場合には、シリコン基板11が回路形成領域30ごとに切断される前に、モニタ領域31の歪み量の測定を行うことが好ましい。
When the
次に、上述した本実施形態の半導体装置の製造方法の好ましい一実施形態を、図面を参照して、以下に説明する。 Next, a preferred embodiment of the semiconductor device manufacturing method of the present embodiment described above will be described below with reference to the drawings.
半導体装置の製造方法に対する基本的な考え方は、以下の通りである。 The basic concept of the semiconductor device manufacturing method is as follows.
1.モニタ領域のトランジスタのモニタチャネル領域には、不純物を注入しない。この観点から、モニタ領域では、歪みを与えるシリサイド層を形成するためのソース/ドレイン領域以外には、不純物の注入は行わない。 1. Impurities are not implanted into the monitor channel region of the transistor in the monitor region. From this point of view, in the monitor region, no impurity is implanted except for the source / drain region for forming a strained silicide layer.
2.モニタ領域のトランジスタのモニタチャネル領域が有する歪み量が、デバイス領域のトランジスタのチャネル領域が有する歪み量と同じになるようにする。この観点から、モニタ領域のトランジスタの各構成要素は、デバイス領域のトランジスタの対応する各構成要素と同時に同じ条件で同じ材料を用いて形成される。 2. The strain amount of the monitor channel region of the transistor in the monitor region is set to be the same as the strain amount of the channel region of the transistor in the device region. From this viewpoint, each component of the transistor in the monitor region is formed using the same material under the same conditions at the same time as each corresponding component of the transistor in the device region.
本実施形態では、シリコン基板11上において、回路領域30及びモニタ領域31(図2参照)は、同時に形成される。以下に説明する各工程の処理は、シリコン基板11の全面に対して、同時に同じ条件で行われるので、シリコン基板11上の離れた場所ある回路領域30とモニタ領域31の対応する構成要素は、同じように形成される。
In the present embodiment, the
まず、図3に示すように、シリコン基板11に素子分離層12が形成されて、第1デバイス領域T1が形成される第1デバイス形成領域S1と、第2デバイス領域T2が形成される第2デバイス形成領域S2が規定される。同様に、シリコン基板11に素子分離層12が形成されて、第1モニタ領域M1が形成される第1モニタ形成領域N1と、第2モニタ領域M2が形成される第2モニタ形成領域N2が規定される。
First, as shown in FIG. 3, the
また、第1デバイス形成領域S1には、P型チャネル領域A1が形成されるP型チャネル形成領域F1及びN型ソース/ドレイン領域B1が形成されるN型ソース/ドレイン形成領域G1が示されている。第2デバイス形成領域S2には、N型チャネル領域A2が形成されるN型チャネル形成領域F2及びP型ソース/ドレイン領域B2が形成されるP型ソース/ドレイン形成領域G2が示されている。 In the first device formation region S1, a P-type channel formation region F1 in which a P-type channel region A1 is formed and an N-type source / drain formation region G1 in which an N-type source / drain region B1 is formed are shown. Yes. In the second device formation region S2, an N-type channel formation region F2 in which an N-type channel region A2 is formed and a P-type source / drain formation region G2 in which a P-type source / drain region B2 is formed are shown.
同様に、第1モニタ形成領域N1には、モニタチャネル領域C1が形成されるモニタチャネル形成領域H1及びN型ソース/ドレイン領域D1が形成されるN型ソース/ドレイン形成領域I1が示されている。第2モニタ形成領域N2には、モニタチャネル領域C2が形成されるモニタチャネル形成領域H2及びP型ソース/ドレイン領域D2が形成されるP型ソース/ドレイン形成領域I2が示されている。 Similarly, in the first monitor formation region N1, a monitor channel formation region H1 in which the monitor channel region C1 is formed and an N type source / drain formation region I1 in which the N type source / drain region D1 is formed are shown. . In the second monitor formation region N2, a monitor channel formation region H2 where the monitor channel region C2 is formed and a P type source / drain formation region I2 where the P type source / drain region D2 is formed are shown.
次に、図4に示すように、第2デバイス形成領域S2上にマスク40を形成すると共に、第1モニタ形成領域N1及び第2モニタ形成領域N2にマスク41が形成される。そして、第1デバイス形成領域S1、及び、マスク40で覆われた第2デバイス形成領域S2、及び、マスク41で覆われた第1モニタ形成領域N1及び第2モニタ形成領域N2に対して、P型不純物が注入されて、第1デバイス形成領域S1にP型ウェル13aが形成される。マスクで覆われたシリコン基板11の部分には、不純物は注入されない。そして、マスク40が除去される。
Next, as shown in FIG. 4, a
次に、図5に示すように、第1デバイス形成領域S1上にマスク42が形成される。そして、マスク42で覆われた第1デバイス形成領域S1、及び、第2デバイス形成領域S2、及び、マスク41で覆われた第1モニタ形成領域N1及び第2モニタ形成領域N2に対して、N型不純物が注入されて、第2デバイス形成領域S2にN型ウェル13bが形成される。マスクで覆われたシリコン基板11の部分には、不純物は注入されない。そして、マスク42が除去される。
Next, as shown in FIG. 5, a
次に、図6に示すように、第2デバイス形成領域S2上にマスク43が形成される。そして、第1デバイス形成領域S1、及び、マスク43で覆われた第2デバイス形成領域S2、及び、マスク41で覆われた第1モニタ形成領域N1及び第2モニタ形成領域N2に対して、P型不純物が注入されて、第1デバイス形成領域S1にP型不純物領域44が形成される。P型不純物領域44は、P型チャネル形成領域F1を含む領域である。P型チャネル形成領域F1は、将来、P型チャネル領域A1になる領域である。P型不純物の注入量として、例えば、2×1012から8×1012cm−2の範囲にすることができる。そして、マスク43が除去される。
Next, as shown in FIG. 6, a
次に、図7に示すように、第1デバイス形成領域S1上にマスク45が形成される。そして、マスク45で覆われた第1デバイス形成領域S1、及び、第2デバイス形成領域S2、及び、マスク41で覆われた第1モニタ形成領域N1及び第2モニタ形成領域N2に対して、N型不純物が注入されて、第2デバイス形成領域S2にN型不純物領域46が形成される。N型不純物領域46は、N型チャネル形成領域F2を含む領域である。N型チャネル形成領域F2は、将来、N型チャネル領域A2になる領域である。N型不純物の注入量として、例えば、2×1012から8×1012cm−2の範囲にすることができる。そして、マスク45及びマスク41が除去される。
Next, as shown in FIG. 7, a
次に、図8に示すように、フォトリソグラフィー技術及びエッチング技術等を用いて、P型チャネル形成領域F1と、N型チャネル形成領域F2と、モニタチャネル形成領域H1,H2上において、ゲート絶縁膜14a〜14d及びゲート電極15aが形成される。ゲート絶縁膜14a〜14dは、同じ材料を用いて、同じ形状に同時に形成される。同様に、ゲート電極15aは、同じ材料を用いて、同じ形状に同時に形成される。
Next, as shown in FIG. 8, a gate insulating film is formed on the P-type channel formation region F1, the N-type channel formation region F2, and the monitor channel formation regions H1 and H2 by using a photolithography technique and an etching technique. 14a-14d and the
次に、図9に示すように、第1デバイス形成領域S1、及び第2デバイス形成領域S2、及び第1モニタ形成領域N1、及び第2モニタ形成領域N2それぞれに、不純物の拡散を抑制する不純物拡散抑制元素が同じように注入されて、不純物拡散抑制領域18a〜18dが形成される。不純物拡散抑制領域18a〜18dは、将来形成されるソース/ドレイン領域を含むように形成されることが好ましい。また、不純物拡散抑制領域18a、18bは、将来形成されるエクステンション領域を含むように形成されることが好ましい。
Next, as shown in FIG. 9, impurities that suppress diffusion of impurities in the first device formation region S1, the second device formation region S2, the first monitor formation region N1, and the second monitor formation region N2, respectively. Diffusion suppression elements are implanted in the same manner to form impurity
不純物拡散抑制元素は、炭素原子イオン、炭素クラスタ、又はC7H7のような分子イオン、又は、窒素原子イオン、窒素分子(N2)のような分子イオンを用いて注入することができる。 The impurity diffusion suppressing element can be implanted using a carbon atom ion, a carbon cluster, a molecular ion such as C 7 H 7 , or a molecular ion such as a nitrogen atom ion or a nitrogen molecule (N 2 ).
不純物拡散抑制元素として炭素を注入する場合には、炭素の注入量として、5×1014から5×1015cm−2の範囲にすることができる。 When carbon is implanted as the impurity diffusion suppressing element, the amount of carbon implanted can be in the range of 5 × 10 14 to 5 × 10 15 cm −2 .
次に、図10に示すように、フォトリソグラフィー技術及びエッチング技術等を用いて、ゲート電極15aの両側に第1サイドウォール16aが形成され、且つ、ゲート電極15cの両側に第1サイドウォール16cが第1サイドウォール16aと同じように形成される。また、ゲート電極15bの両側に第1サイドウォール16bが形成され、且つ、ゲート電極15dの両側に第1サイドウォール16dが第1サイドウォール16bと同じように形成される。本実施形態では、第1サイドウォール16a〜16dは、同じ材料を用いて、同じ形状に同時に形成される。
Next, as shown in FIG. 10, the
次に、図11に示すように、第1デバイス形成領域S1上にマスク47を形成すると共に、第1モニタ形成領域N1及び第2モニタ形成領域N2上にマスク48が形成される。そして、マスク47で覆われた第1デバイス形成領域S1、及び、第2デバイス形成領域S2、及び、マスク48で覆われた第1モニタ形成領域N1及び第2モニタ形成領域N2に対して、P型不純物が注入される。そして、ゲート電極15bを挟む第1サイドウォール16bの外側にエクステンション領域19bが形成される。P型不純物の注入量として、例えば、2×1014から5×1014cm−2の範囲にすることができる。マスクで覆われたシリコン基板11の部分には、不純物は注入されない。そして、マスク47が除去される。
Next, as shown in FIG. 11, a
次に、図12に示すように、第2デバイス形成領域S2上にマスク49が形成される。そして、第1デバイス形成領域S1、及び、マスク49で覆われた第2デバイス形成領域S2、及び、マスク48で覆われた第1モニタ形成領域N1及び第2モニタ形成領域N2に対して、N型不純物が注入される。そして、ゲート電極15aを挟む第1サイドウォール16aの外側にエクステンション領域19aが形成される。N型不純物の注入量として、例えば、2×1014から5×1014cm−2の範囲にすることができる。マスクで覆われたシリコン基板11の部分には、不純物は注入されない。そして、マスク49及びマスク48が除去される。
Next, as shown in FIG. 12, a
次に、図13に示すように、フォトリソグラフィー技術及びエッチング技術等を用いて、第1サイドウォール16aの外側に第2サイドウォール17aが形成され、且つ第1サイドウォール16cの外側に、第2サイドウォール17cが第2サイドウォール17aと同じように形成される。また、第1サイドウォール16bの外側に第2サイドウォール17bが形成され、且つ第1サイドウォール16dの外側に、第2サイドウォール17dが第2サイドウォール17bと同じように形成される。本実施形態では、第2サイドウォール17a〜17dは、同じ材料を用いて、同じ形状に同時に形成される。
Next, as shown in FIG. 13, a
次に、図14に示すように、第1デバイス形成領域S1上にマスク50が形成されると共に、第1モニタ形成領域N1上にマスク51が形成される。そして、マスク50で覆われた第1デバイス形成領域S1、及び、第2デバイス形成領域S2、及び、マスク51で覆われた第1モニタ形成領域N1、及び、第2モニタ形成領域N2に対して、P型不純物が注入される。
Next, as shown in FIG. 14, a
第2デバイス形成領域S2では、ゲート電極15b及び第1サイドウォール16b及び第2サイドウォール17bをマスクとして、P型ソース/ドレイン形成領域G2にP型不純物が注入されて、P型ソース/ドレイン領域B2が形成される。同時に、第2モニタ形成領域N2では、ゲート電極15d及び第1サイドウォール16d及び第2サイドウォール17dをマスクとして、P型ソース/ドレイン形成領域I2にP型不純物が注入されて、P型ソース/ドレイン領域D2が形成される。マスクで覆われたシリコン基板11の部分には、不純物は注入されない。
In the second device formation region S2, P-type impurities are implanted into the P-type source / drain formation region G2 using the
また、第2デバイス形成領域S2では、P型ソース/ドレイン領域B2に挟まれたN型チャネル領域A2が形成される。同様に、第2モニタ形成領域N2では、P型ソース/ドレイン領域D2に挟まれたモニタチャネル領域C2が形成される。 In the second device formation region S2, an N-type channel region A2 sandwiched between P-type source / drain regions B2 is formed. Similarly, in the second monitor formation region N2, a monitor channel region C2 sandwiched between the P-type source / drain regions D2 is formed.
P型不純物は、P型ソース/ドレイン形成領域G2及びP型ソース/ドレイン形成領域I2に対して、不純物の添加量及び不純物が注入される領域(広さ及び深さ)が同じになるように注入される。ここで、P型ソース/ドレイン形成領域G2及びP型ソース/ドレイン形成領域I2に注入されるP型不純物の注入量は、エクステンション領域19bへの注入量よりも10倍以上に多くすることが好ましい。P型不純物の注入量としては、例えば、5×1015cm−2とすることができる。そして、マスク50及びマスク51が除去される。
The P-type impurity has the same amount of impurity addition and the region (width and depth) into which the impurity is implanted with respect to the P-type source / drain formation region G2 and the P-type source / drain formation region I2. Injected. Here, the amount of P-type impurities implanted into the P-type source / drain formation region G2 and the P-type source / drain formation region I2 is preferably 10 times or more larger than the amount implanted into the
次に、図15に示すように、第2デバイス形成領域S2上にマスク52が形成されると共に、第2モニタ形成領域N2上にマスク53が形成される。そして、第1デバイス形成領域S1、及び、マスク52で覆われた第2デバイス形成領域S2、及び、第1モニタ形成領域N1、及び、マスク53で覆われた第2モニタ形成領域S2に対して、N型不純物が注入される。
Next, as shown in FIG. 15, a
第1デバイス形成領域S1では、ゲート電極15a及び第1サイドウォール16a及び第2サイドウォール17aをマスクとして、N型ソース/ドレイン形成領域G1にN型不純物が注入されて、N型ソース/ドレイン領域B1が形成される。同時に、第1モニタ形成領域N1では、ゲート電極15c及び第1サイドウォール16c及び第2サイドウォール17cをマスクとして、N型ソース/ドレイン形成領域I1にN型不純物が注入されて、N型ソース/ドレイン領域D1が形成される。マスクで覆われたシリコン基板11の部分には、不純物は注入されない。
In the first device formation region S1, an N-type impurity is implanted into the N-type source / drain formation region G1 using the
また、第1デバイス形成領域S1では、N型ソース/ドレイン領域B1に挟まれたP型チャネル領域A1が形成される。同様に、第1モニタ形成領域N1では、N型ソース/ドレイン領域D1に挟まれたモニタチャネル領域C1が形成される。 In the first device formation region S1, a P-type channel region A1 sandwiched between N-type source / drain regions B1 is formed. Similarly, in the first monitor formation region N1, a monitor channel region C1 sandwiched between N-type source / drain regions D1 is formed.
N型不純物は、N型ソース/ドレイン形成領域G1及びN型ソース/ドレイン形成領域I1に対して、不純物の添加量及び不純物が注入される領域(広さ及び深さ)が同じになるように注入される。ここで、N型ソース/ドレイン形成領域G1及びN型ソース/ドレイン形成領域I1に注入されるN型不純物の注入量は、エクステンション領域19aへの注入量よりも10倍以上に多くすることが好ましい。N型不純物の注入量としては、例えば、5×1015cm−2とすることができる。そして、マスク52及びマスク53が除去される。
The N-type impurity has the same amount of impurity addition and the region (width and depth) into which the impurity is implanted with respect to the N-type source / drain formation region G1 and the N-type source / drain formation region I1. Injected. Here, the amount of N-type impurity implanted into the N-type source / drain formation region G1 and the N-type source / drain formation region I1 is preferably 10 times or more larger than the amount implanted into the
そして、シリコン基板11は加熱処理されて、不純物を電気的に活性化する。加熱処理としは、例えば、温度1100〜1150℃で、1秒間以下の時間で行うことができる。この加熱処理では、不純物拡散抑制領域18cの働きによって、N型ソース/ドレイン領域D1のN型不純物が、モニタチャネル領域C1に拡散することが抑制される。同様に、不純物拡散抑制領域18dの働きによって、P型ソース/ドレイン領域D2のP型不純物が、モニタチャネル領域C2に拡散することが抑制される。
Then, the
次に、図16に示すように、N型ソース/ドレイン領域B1及びN型ソース/ドレイン領域D1それぞれの上に、シリサイド層20a及びシリサイド層20cが同じように形成される。N型ソース/ドレイン領域D1の不純物の極性及び不純物の濃度は、N型ソース/ドレイン領域B1と同じであるので、シリサイド層20cの厚さは、シリサイド層20aと同じに形成される。
Next, as shown in FIG. 16, the
従って、シリサイド層20aがP型チャネル領域A1に与える応力の状態は、シリサイド層20cがモニタチャネル領域C1に与える応力の状態と同じになる。
Therefore, the state of stress applied to the P-type channel region A1 by the
同様に、P型ソース/ドレイン領域B2及びP型ソース/ドレイン領域D2それぞれの上に、シリサイド層20b及びシリサイド層20dが同じように形成される。P型ソース/ドレイン領域D2の不純物の極性及び不純物の濃度は、P型ソース/ドレイン領域B2と同じであるので、シリサイド層20dの厚さは、シリサイド層20bと同じに形成される。
Similarly, the
従って、シリサイド層20bがN型チャネル領域A2に与える応力の状態は、シリサイド層20dがモニタチャネル領域C2に与える応力の状態と同じになる。
Therefore, the state of stress applied to the N-type channel region A2 by the
シリサイド層20a〜20dを形成する方法としては、例えば、サリサイド法を用いることができる。 As a method for forming the silicide layers 20a to 20d, for example, a salicide method can be used.
このようにして、N型MOSトランジスタ1aを有する第1デバイス領域T1と、P型MOSトランジスタ1bを有する第2デバイス領域T2と、N型MOSトランジスタ1cを有する第1モニタ領域M1と、P型MOSトランジスタ1dを有する第2モニタ領域M2が形成される。
In this way, the first device region T1 having the N-
なお、N型MOSトランジスタ1aのN型ソース/ドレイン領域B1の不純物濃度は、エクステンション領域19aを形成するために注入されたP型不純物の分だけ、N型ソース/ドレイン領域D1よりも高い。しかし、エクステンション領域19aの不純物濃度が、N型ソース/ドレイン領域B1の1/10以下であれば、シリサイド層の厚さに対する影響を無視できる。
The impurity concentration of the N-type source / drain region B1 of the N-
P型MOSトランジスタ1bのP型ソース/ドレイン領域B2の不純物濃度と、P型ソース/ドレイン領域D2の濃度との違いに対しても同様である。
The same applies to the difference between the impurity concentration of the P-type source / drain region B2 of the P-
次に、本明細書に開示する半導体装置を測定する方法を、図17に示すフローチャートを参照して、以下に説明する。 Next, a method for measuring a semiconductor device disclosed in this specification will be described below with reference to a flowchart shown in FIG.
まず、ステップS1において、シリコン基板11上の第1モニタ領域M1のモニタチャネル領域C1及び第2モニタ領域M2のモニタチャネル領域C2の歪み量が、ラマン散乱分光法を用いて測定される。ラマン散乱分光法としては、顕微ラマン散乱分光法を用いることが好ましい。
First, in step S1, the distortion amounts of the monitor channel region C1 of the first monitor region M1 and the monitor channel region C2 of the second monitor region M2 on the
図1に示すように、第1モニタ領域M1では、チャネル測定領域E1の歪み量が測定される。同様に、第2モニタ領域M2では、チャネル測定領域E2の歪み量が測定される。 As shown in FIG. 1, in the first monitor region M1, the amount of distortion in the channel measurement region E1 is measured. Similarly, in the second monitor region M2, the amount of distortion in the channel measurement region E2 is measured.
次に、ステップS2において、測定された第1モニタ領域M1のモニタチャネル領域C1の歪み量に基づいて、第1デバイス領域T1のP型チャネル領域A1の歪み量が推定される。同様に、測定された第2モニタ領域M2のモニタチャネル領域C2の歪み量に基づいて、第2デバイス領域T2のN型チャネル領域A2の歪み量が推定される。 Next, in step S2, the distortion amount of the P-type channel region A1 of the first device region T1 is estimated based on the measured distortion amount of the monitor channel region C1 of the first monitor region M1. Similarly, based on the measured distortion amount of the monitor channel region C2 of the second monitor region M2, the distortion amount of the N-type channel region A2 of the second device region T2 is estimated.
上述した本実施形態の半導体装置を測定する方法によれば、P型不純物が注入されているP型チャネル領域A1の歪み量が、ラマン散乱分光法を用いて、モニタチャネル領域C1の歪み量を測定することにより得られる。同様に、N型不純物が注入されているN型チャネル領域A2の歪み量が、ラマン散乱分光法を用いて、モニタチャネル領域C2の歪み量を測定することにより得られる。 According to the method for measuring the semiconductor device of the present embodiment described above, the strain amount of the P-type channel region A1 into which the P-type impurity is implanted is determined by using the Raman scattering spectroscopy. It is obtained by measuring. Similarly, the strain amount of the N-type channel region A2 into which the N-type impurity is implanted can be obtained by measuring the strain amount of the monitor channel region C2 using Raman scattering spectroscopy.
本発明では、上述した実施形態の半導体装置の製造方法及び半導体装置を測定する方法は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更が可能である。 In the present invention, the method for manufacturing the semiconductor device and the method for measuring the semiconductor device according to the above-described embodiments can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention.
例えば、上述した実施形態では、不純物拡散抑制領域を形成していたが、ソース/ドレイン領域又はエクステンション領域からチャネル領域への不純物の拡散が無視できる場合には、不純物拡散抑制領域を形成しなくても良い。 For example, in the embodiment described above, the impurity diffusion suppression region is formed. However, when the diffusion of impurities from the source / drain region or the extension region to the channel region can be ignored, the impurity diffusion suppression region is not formed. Also good.
また、上述した実施形態では、エクステンション領域を形成していたが、エクステンション領域を形成しなくても良い。 In the above-described embodiment, the extension region is formed. However, the extension region may not be formed.
また、上述した半導体装置を測定する方法の実施形態では、ラマン散乱分光法を用いて、モニタチャネル領域の非破壊測定を行っていたが、電子線回折法を用いて、破断したモニタチャネル領域の歪み量を測定しても良い。 In the embodiment of the method for measuring a semiconductor device described above, the non-destructive measurement of the monitor channel region is performed using Raman scattering spectroscopy. However, the electron beam diffraction method is used to measure the broken monitor channel region. The amount of distortion may be measured.
更に、本明細書に開示する半導体装置の製造方法及び半導体装置を測定する方法は、シリコンゲルマニウム混晶等を用いてチャネル領域を歪ませている半導体装置に対しても適用できる。 Further, the method for manufacturing a semiconductor device and the method for measuring a semiconductor device disclosed in this specification can also be applied to a semiconductor device in which a channel region is distorted using a silicon germanium mixed crystal or the like.
ここで述べられた全ての例及び条件付きの言葉は、読者が、発明者によって寄与された発明及び概念を技術を深めて理解することを助けるための教育的な目的を意図する。ここで述べられた全ての例及び条件付きの言葉は、そのような具体的に述べられた例及び条件に限定されることなく解釈されるべきである。また、明細書のそのような例示の機構は、本発明の優越性及び劣等性を示すこととは関係しない。本発明の実施形態は詳細に説明されているが、その様々な変更、置き換え又は修正が本発明の精神及び範囲を逸脱しない限り行われ得ることが理解されるべきである。 All examples and conditional words mentioned herein are intended for educational purposes to help the reader deepen and understand the inventions and concepts contributed by the inventor. All examples and conditional words mentioned herein are to be construed without limitation to such specifically stated examples and conditions. Also, such exemplary mechanisms in the specification are not related to showing the superiority and inferiority of the present invention. While embodiments of the present invention have been described in detail, it should be understood that various changes, substitutions or modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention.
10 半導体装置
1a N型MOSトランジスタ
1b P型MOSトランジスタ
1c N型MOSトランジスタ
1d P型MOSトランジスタ
11 シリコン基板
12 素子分離層
13a P型ウェル
13b N型ウェル
14a〜14d ゲート絶縁膜
15a〜15d ゲート電極
16a〜16d 第1サイドウォール
17a〜17d 第2サイドウォール
18a〜18d 不純物拡散抑制領域
19a、19b エクステンション領域
20a〜20d シリサイド層
21 絶縁層
22 コンタクト
30 回路形成領域
31 モニタ領域
40 マスク
41 マスク
42 マスク
43 マスク
44 P型不純物領域
45 マスク
46 N型不純物領域
47 マスク
48 マスク
49 マスク
50 マスク
51 マスク
52 マスク
53 マスク
T1 第1デバイス領域(第1素子)
T2 第2デバイス領域(第1素子)
M1 第1モニタ領域(第2素子)
M2 第2モニタ領域(第2素子)
A1 P型チャネル領域(第1チャネル)
A2 N型チャネル領域(第1チャネル)
B1 N型ソース/ドレイン領域(第1ソース/ドレイン)
B2 P型ソース/ドレイン領域(第1ソース/ドレイン)
C1 モニタチャネル領域(第2チャネル)
C2 モニタチャネル領域(第2チャネル)
D1 N型ソース/ドレイン領域(第2ソース/ドレイン)
D2 P型ソース/ドレイン領域(第2ソース/ドレイン)
E1 チャネル測定領域
E2 チャネル測定領域
S1 第1デバイス形成領域(第1素子形成領域)
S2 第2デバイス形成領域(第1素子形成領域)
N1 第1モニタ形成領域(第2素子形成領域)
N2 第2モニタ形成領域(第2素子形成領域)
F1 P型チャネル形成領域(第1チャネル形成領域)
F2 N型チャネル形成領域(第1チャネル形成領域)
G1 N型ソース/ドレイン形成領域(第1ソース/ドレイン形成領域)
G2 P型ソース/ドレイン形成領域(第1ソース/ドレイン形成領域)
H1 モニタチャネル形成領域(第2チャネル形成領域)
H2 モニタチャネル形成領域(第2チャネル形成領域)
I1 N型ソース/ドレイン形成領域(第2ソース/ドレイン形成領域)
I2 P型ソース/ドレイン形成領域(第2ソース/ドレイン形成領域)
DESCRIPTION OF
T2 Second device region (first element)
M1 first monitor region (second element)
M2 second monitor region (second element)
A1 P-type channel region (first channel)
A2 N-type channel region (first channel)
B1 N-type source / drain region (first source / drain)
B2 P-type source / drain region (first source / drain)
C1 Monitor channel area (second channel)
C2 Monitor channel area (second channel)
D1 N-type source / drain region (second source / drain)
D2 P-type source / drain region (second source / drain)
E1 channel measurement region E2 channel measurement region S1 first device formation region (first element formation region)
S2 Second device formation region (first element formation region)
N1 first monitor formation region (second element formation region)
N2 Second monitor formation region (second element formation region)
F1 P-type channel formation region (first channel formation region)
F2 N-type channel formation region (first channel formation region)
G1 N-type source / drain formation region (first source / drain formation region)
G2 P-type source / drain formation region (first source / drain formation region)
H1 monitor channel formation region (second channel formation region)
H2 monitor channel formation region (second channel formation region)
I1 N-type source / drain formation region (second source / drain formation region)
I2P type source / drain formation region (second source / drain formation region)
Claims (9)
前記第2素子は、前記第2チャネルの歪み量を測定し、測定された歪み量に基づいて、前記第1チャネルの歪み量を推定するために使用される素子であり、
前記第2素子が形成される第2素子形成領域上に第1マスクを形成して、前記第1マスクに覆われた前記第2素子形成領域及び前記第1チャネルが形成される第1チャネル形成領域に、第1極性を有する不純物を注入する第1工程と、
前記第1ソース/ドレインが形成される第1ソース/ドレイン形成領域及び前記第2ソース/ドレインが形成される第2ソース/ドレイン形成領域それぞれに、第2極性を有する不純物を注入して、前記第1ソース/ドレイン及び前記第2ソース/ドレインを形成する第2工程と、
前記第1ソース/ドレイン及び前記第2ソース/ドレインそれぞれの上に、シリサイド層を形成する第3工程と、
を備える半導体装置の製造方法。 A first element formed on a silicon substrate and having a first channel and a first source / drain disposed on both sides of the first channel, a second channel, and both sides of the second channel. A method of manufacturing a semiconductor device comprising a second element having a second source / drain.
The second element is an element used for measuring a distortion amount of the second channel and estimating a distortion amount of the first channel based on the measured distortion amount.
A first mask is formed on a second element formation region where the second element is formed, and a first channel formation in which the second element formation region and the first channel covered with the first mask are formed A first step of implanting an impurity having a first polarity into the region;
Impurities having a second polarity are implanted into the first source / drain formation region where the first source / drain is formed and the second source / drain formation region where the second source / drain is formed, A second step of forming a first source / drain and the second source / drain;
A third step of forming a silicide layer on each of the first source / drain and the second source / drain;
A method for manufacturing a semiconductor device comprising:
前記第1ソース/ドレイン形成領域及び前記第2ソース/ドレイン形成領域それぞれに、第2極性を有する不純物を、不純物の添加量及び不純物が注入される領域が同じになるように注入する請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 In the second step,
2. The impurity having a second polarity is implanted into each of the first source / drain formation region and the second source / drain formation region so that the amount of impurity added and the region into which the impurity is implanted are the same. The manufacturing method of the semiconductor device as described in any one of Claims 1-3.
前記第1ソース/ドレイン領域及び前記第2ソース/ドレイン領域それぞれの上に、前記シリサイド層を同じ厚さに形成する請求項1又は2に記載の半導体装置の製造方法。 In the third step,
3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the silicide layer is formed to have the same thickness on each of the first source / drain region and the second source / drain region.
前記第1ゲート電極の両側に第1サイドウォールを形成し、且つ、前記第2ゲート電極の両側に第2サイドウォールを形成し、
前記第2素子形成領域上に第2マスクを形成し、前記第2マスク並びに前記第1ゲート電極及び前記第1サイドウォールをマスクとして、前記第2素子形成領域及び前記第1素子形成領域それぞれに、第2の極性を有する不純物を注入して、前記第1サイドウォールの外側にエクステンションを形成する第4工程を、
前記第1工程と前記第2工程との間に備える請求項1〜3の何れか一項に記載の半導体装置の製造方法。 Forming a first gate electrode on the first channel formation region, and forming a second gate electrode on the second channel formation region in which the second channel is formed;
Forming a first sidewall on both sides of the first gate electrode, and forming a second sidewall on both sides of the second gate electrode;
Forming a second mask on the second element formation region; and using the second mask, the first gate electrode, and the first sidewall as a mask, respectively in the second element formation region and the first element formation region. A fourth step of implanting an impurity having a second polarity to form an extension outside the first sidewall;
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the method is provided between the first step and the second step.
前記第1サイドウォールの外側に第3サイドウォールを形成し、且つ、前記第2サイドウォールの外側に第4サイドウォールを形成し、
前記第1ゲート電極及び前記第1サイドウォール及び前記第3サイドウォール、並びに、前記第2ゲート電極及び前記第2サイドウォール及び前記第4サイドウォールをマスクとして、前記第1ソース/ドレイン形成領域及び前記第2ソース/ドレイン形成領域それぞれに、第2極性を有する不純物を注入する請求項4に記載の半導体装置の製造方法。 In the second step,
Forming a third sidewall outside the first sidewall, and forming a fourth sidewall outside the second sidewall;
The first source / drain formation region using the first gate electrode, the first sidewall, and the third sidewall, and the second gate electrode, the second sidewall, and the fourth sidewall as a mask, and The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein an impurity having a second polarity is implanted into each of the second source / drain formation regions.
前記第1ソース/ドレイン形成領域及び前記第2ソース/ドレイン形成領域それぞれに、不純物の拡散を抑制する不純物拡散抑制元素を注入する第5工程を備える請求項1〜5の何れか一項に記載の半導体装置の製造方法。 Before the second step,
6. The method according to claim 1, further comprising a fifth step of implanting an impurity diffusion suppressing element that suppresses diffusion of impurities into each of the first source / drain formation region and the second source / drain formation region. Semiconductor device manufacturing method.
前記第2素子形成領域上に第3マスクを形成して、前記第3マスクで覆われた前記第2素子形成領域及び前記第1素子形成領域に、第1極性を有する不純物を注入する第6工程を備える請求項1〜6の何れか一項に記載の半導体装置の製造方法。 Before the first step,
A sixth mask is formed on the second element formation region, and an impurity having a first polarity is implanted into the second element formation region and the first element formation region covered with the third mask. The manufacturing method of the semiconductor device as described in any one of Claims 1-6 provided with a process.
前記半導体装置は、前記第2素子が形成される第2素子形成領域上に第1マスクを形成して、前記第1マスクに覆われた前記第2素子形成領域及び前記第1チャネルが形成される第1チャネル形成領域に、第1極性を有する不純物を注入する第1工程と、
前記第1ソース/ドレインが形成される第1ソース/ドレイン形成領域及び前記第2ソース/ドレインが形成される第2ソース/ドレイン形成領域それぞれに、第2極性を有する不純物を注入して、前記第1ソース/ドレイン及び前記第2ソース/ドレインを形成する第2工程と、
前記第1ソース/ドレイン及び前記第2ソース/ドレインそれぞれの上に、シリサイド層を形成する第3工程を用いて製造されており、
前記第2チャネルにおける歪み量を測定して、前記第1チャネルの歪み量を推定する方法。 A first element formed on a silicon substrate and having a first channel and a first source / drain disposed on both sides of the first channel, a second channel, and both sides of the second channel. A method of measuring a semiconductor device comprising a second element having a second source / drain.
In the semiconductor device, a first mask is formed on a second element formation region in which the second element is formed, and the second element formation region and the first channel covered with the first mask are formed. A first step of implanting an impurity having a first polarity into the first channel forming region;
Impurities having a second polarity are implanted into the first source / drain formation region where the first source / drain is formed and the second source / drain formation region where the second source / drain is formed, A second step of forming a first source / drain and the second source / drain;
Manufactured using a third step of forming a silicide layer on each of the first source / drain and the second source / drain;
A method of estimating a distortion amount of the first channel by measuring a distortion amount of the second channel.
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