JPH0722338A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体装置及びその製造方法Info
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- JPH0722338A JPH0722338A JP16538593A JP16538593A JPH0722338A JP H0722338 A JPH0722338 A JP H0722338A JP 16538593 A JP16538593 A JP 16538593A JP 16538593 A JP16538593 A JP 16538593A JP H0722338 A JPH0722338 A JP H0722338A
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Abstract
に単結晶シリコン膜を積み上げる。 【構成】 LPCVD法により、大気中にさらさずに活
性領域107の酸化膜106を除去し、半導体基板10
1表面を露出し、酸化膜上でアモルファスシリコン膜が
成長する条件で単結晶シリコン膜108をエピタキシャ
ル成長させる。 【効果】 比較的低温でかつ簡単にトランジスタのソー
ス、ドレイン領域に単結晶シリコン膜を形成することが
でき、トランジスタの短チャンネル効果を抑制すること
ができる。
Description
装置の製造方法に関し、特にシリコンの選択エピタキシ
ャル成長技術と、該発明を応用したMOSFETの構
造、及び製造方法に関する。
ゲート長も、より短くする必要がある。しかし、従来の
LDD(Lightly Doped Drain)構造のMOSFETで
は、ソース、ドレイン領域と、半導体基板とのジャンク
ションが深く形成されるため、単チャンネル効果が起こ
り、ゲート長を短くできないと言う問題点が有る。ジャ
ンクション深さを浅く形成するため、イオン注入のエネ
ルギーを低くし、かつ、活性化アニールを低温化、もし
くは、高温急速加熱処理化することにより、従来構造の
LDDーMOSFETで、より短いゲート長のトランジ
スタを実現する試みも盛んに行なわれているが、根本的
な解決には至っていない。
り積み上がったソース、ドレイン領域を形成することに
より、実質的にジャンクションを浅く形成する技術が注
目を集めている。以下に、上記チャンネル領域より積み
上がったソース、ドレイン領域を有する構造のMOSF
ET(積み上げ拡散層型トランジスタ)の従来例につい
て説明する。
造方法として、図16(a)〜(b)に示すような製造
方法がある。図16(a)に示すように、所定の領域に
フィールド酸化膜1602を形成した半導体基板160
1上に、ゲート電極1603を形成する工程と、図16
(b)に示すように、活性領域上に選択的にシリコンを
エピタキシャル成長する事により、シリコン膜1604
を積み上げる工程を備えている(例えば、特開昭61ー
196577「半導体装置」日本電気(株)酒井 勲
美)。
製造方法もある。
フィールド酸化膜1702を形成した半導体基板170
1上に多結晶シリコン膜1703を堆積する行程と、図
17(b)に示すように、上記多結晶シリコン膜170
3上に酸化膜1704を形成した後、トランジスタのチ
ャンネル領域となる領域の上記酸化膜1704及び多結
晶シリコン膜1703をRIEにより、シリコン基板が
露出するまでエッチングする行程と、図17(c)に示
すように、ゲート酸化膜1705、ゲート電極1706
を形成する行程を備えている。また、シリサイド化形成
技術として、ソースドレイン領域となる領域に不純物を
イオン注入法によりドーピングし、熱処理により活性化
した後、Tiをスパッタし、RTAにより自己整合的に
ゲート電極及び、ソース、ドレイン領域をシリサイド化
する方法が一般的に行なわれている(例えば、M.Shimiz
u et al., Symposium on VLSI Technology Digest of
Tchnical Papers, p11 (1988))。
来の方法では、選択シリコンエピタキシャル成長装置に
於て、非常に大量の水素を使用するため、規模が大き
く、またコストも非常にかかる。また、このような、装
置で形成された積み上げ型のトランジスタ構造に関して
は、選択シリコンエピタキシャル成長装置の特性上、図
16(b)に示すようにゲート電極近傍に於て、エピタ
キシャル成長されたシリコンにファセットが発生し、エ
ピタキシャル成長されたシリコンの膜厚が薄くなる。上
記理由により、イオン注入にて形成されるソース、ドレ
イン領域は、チャンネル領域近傍にて深くなり、短チャ
ンネル効果の影響を受け、微細ゲート長のトランジスタ
の形成が困難となる。更に、堆積温度が高く(900℃
〜1100℃程度)、熱応力等により、ゲート電極近
傍、及び、フィールド酸化膜近傍に、結晶欠陥が生じ、
リーク電流が増大するという問題点がある。
ンジスタのチャンネル領域となる領域の酸化膜、及び多
結晶シリコン膜を、RIEによりシリコン基板が露出す
るまでエッチンングする工程に於いて、RIEにより、
シリコン基板がダメージを受けるため、トランジスタ特
性を悪化させるという問題点がある。また、積み上げら
れたソース、ドレイン領域に対して、自己整合的にゲー
ト電極を形成できないため、位置合わせが必要となり、
ゲート電極形状はT型形状と成り、ソース、ドレイン領
域形成のための不純物イオン注入時にゲート電極がマス
クとなり位置合わせ精度に依存した左右非対称のオフセ
ットが発生するという問題点がある。
は、シリサイド化反応を行う前に(Ti金属を堆積する
前に)不純物拡散層を形成しているため、シリサイド化
反応の制御が困難となり、TiSi2 C54結晶が安
定的に形成できず抵抗が高くなるという問題点がある。
的とするものである。
は、半導体基板上にシリコン膜を堆積する半導体装置の
製造方法において、上記半導体基板として単結晶シリコ
ン基板を用い、大気中にさらさないまま上記単結晶シリ
コン基板表面を露出してからLPCVD法により上記単
結晶シリコン基板表面が露出している活性領域に上記単
結晶シリコン基板表面の面方位を受け継いで単結晶シリ
コン膜をエピタキシャル成長させると共に、上記活性領
域以外の領域にアモルファスシリコン膜を堆積すること
を特徴とする半導体装置の製造方法である。
にシリコン膜を堆積する半導体装置の製造方法におい
て、上記半導体基板として単結晶シリコン基板を用い、
大気中にさらさないまま上記単結晶シリコン基板表面を
露出してからLPCVD法により上記単結晶シリコン基
板表面が露出している活性領域に上記単結晶シリコン基
板の面方位を受け継いで単結晶シリコン膜をエピタキシ
ャル成長させると共に、上記活性領域以外の領域に多結
晶シリコン膜を堆積することを特徴とする半導体装置の
製造方法である。
にシリコン膜を堆積する半導体装置の製造方法におい
て、上記半導体基板として単結晶シリコン基板を用い、
大気中にさらさないまま上記単結晶シリコン基板表面を
露出してからLPCVD法により上記単結晶シリコン基
板表面が露出している活性領域に上記単結晶シリコン基
板の面方位を受け継いで単結晶シリコン膜をエピタキシ
ャル成長させると共に、上記活性領域以外の領域にアモ
ルファスシリコン膜を堆積し、熱処理により上記活性領
域以外の領域に至るまで横方向に上記単結晶シリコン膜
をエピタキシャル成長させることを特徴とする半導体装
置の製造方法である。
にシリコン膜を堆積する半導体装置の製造方法におい
て、上記半導体基板として単結晶シリコン基板を用い、
大気中にさらさないまま上記単結晶シリコン基板表面を
露出してからLPCVD法により上記単結晶シリコン基
板表面が露出している活性領域に上記単結晶シリコン基
板の面方位を受け継いで単結晶シリコン膜をエピタキシ
ャル成長させると共に、上記活性領域以外の領域に多結
晶シリコン膜を堆積し、熱処理により上記活性領域以外
の領域に至るまで横方向に上記単結晶シリコン膜をエピ
タキシャル成長させることを特徴とする半導体装置の製
造方法である。
求項2、請求項3、または請求項4に記載の半導体装置
の製造方法において、上記単結晶シリコン膜を成長させ
た後に、不要なアモルファスシリコン膜または多結晶シ
リコン膜を選択的に除去することを特徴とする半導体装
置の製造方法である。
求項2、請求項3、請求項4、または請求項5に記載の
半導体装置の製造方法から選択された製造方法を複数回
繰り返すことにより、上記単結晶シリコン膜をエピタキ
シャル成長させることを特徴とする半導体装置の製造方
法である。
ジスタのゲート電極直下の単結晶シリコン基板表面より
ソース領域及びドレイン領域のシリコン表面が上方に形
成された半導体装置において、上記ソース領域及び上記
ドレイン領域が請求項1、請求項2、請求項3、請求項
4、請求項5、または請求項6に記載の半導体装置の製
造方法により形成された単結晶シリコン膜であることを
特徴とする半導体装置である。
ジスタのゲート電極直下の単結晶シリコン基板表面より
ソース領域及びドレイン領域のシリコン表面が上方に形
成された半導体装置において、上記ソース領域及び上記
ドレイン領域が請求項1、請求項2、請求項3、請求項
4、請求項5、または請求項6に記載の半導体装置の製
造方法により形成された単結晶シリコン膜であり、少な
くともソース領域上及びドレイン領域上の上記単結晶シ
リコン膜上に高融点金属シリサイド膜を設けたことを特
徴とする半導体装置である。
ン基板上に素子分離領域と活性領域を形成する工程と、
上記活性領域上にゲート絶縁膜及びゲート電極を形成す
る工程と、絶縁膜を形成してからエッチバックを行い、
少なくとも上記活性領域のソース領域及びドレイン領域
の上記単結晶シリコン基板表面を露出すると共に上記ゲ
ート電極側壁部に上記絶縁膜を形成する工程と、請求項
1、請求項2、請求項3、請求項4、請求項5、または
請求項6に記載の半導体装置の製造方法により上記ソー
ス領域及び上記ドレイン領域に単結晶シリコン膜を形成
する工程と、上記ソース領域及び上記ドレイン領域に上
記単結晶シリコン基板と逆導電型の不純物を注入して熱
処理により不純物を活性化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である。
コン基板上に素子分離領域と活性領域を形成する工程
と、上記活性領域上にゲート絶縁膜及びゲート電極を形
成する工程と、絶縁膜を形成してからエッチバックを行
い、少なくとも上記活性領域のソース領域及びドレイン
領域の上記単結晶シリコン基板表面を露出すると共に上
記ゲート電極側壁部に上記絶縁膜を形成する工程と、請
求項1、請求項2、請求項3、請求項4、請求項5、ま
たは請求項6に記載の半導体装置の製造方法により上記
ソース領域及び上記ドレイン領域に単結晶シリコン膜を
形成する工程と、高融点金属膜を堆積する工程と、サリ
サイド工程により上記単結晶シリコン膜上に選択的に高
融点金属シリサイド膜を形成する工程と、上記ソース領
域及び上記ドレイン領域に上記単結晶シリコン基板と逆
導電型の不純物を注入して熱処理により不純物を活性化
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
法である。
コン基板上に素子分離領域と活性領域を形成する工程
と、上記活性領域上にゲート絶縁膜及びゲート電極を形
成する工程と、絶縁膜を形成してからエッチバックを行
い、少なくとも上記活性領域のソース領域及びドレイン
領域の上記単結晶シリコン基板表面を露出すると共に上
記ゲート電極側壁部に上記絶縁膜を形成する工程と、請
求項1、請求項2、請求項3、請求項4、請求項5、ま
たは請求項6に記載の半導体装置の製造方法により上記
ソース領域及び上記ドレイン領域に単結晶シリコン膜を
形成する工程と、高融点金属膜を堆積する工程と、第1
の急速加熱処理により上記高融点金属膜を上記単結晶シ
リコン膜と反応させ高融点金属シリサイド膜を形成する
工程と、イオン注入法により半導体基板と逆導電型の不
純物を上記高融点金属シリサイド膜中に注入する工程
と、未反応の上記高融点金属膜をエッチング除去する工
程と、第2の急速加熱処理により上記高融点金属シリサ
イド膜を安定な結晶構造に変化させ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である。
請求項10、または請求項11に記載の半導体装置の製
造方法において、上記絶縁膜は酸化膜、シリコン窒化膜
の順に形成されてなることを特徴とする半導体装置の製
造方法である。
請求項10、請求項11、または請求項12に記載の半
導体装置の製造方法において、少なくとも上記活性領域
のソース領域及びドレイン領域の上記単結晶シリコン基
板表面を露出する工程と単結晶シリコン膜を形成する工
程との間に窒素アニールを行うことにより結晶欠陥を回
復する工程が含まれることを特徴とする半導体装置の製
造方法である。
請求項10、請求項11、または請求項12に記載の半
導体装置の製造方法において、少なくとも上記活性領域
のソース領域及びドレイン領域の上記単結晶シリコン基
板表面を露出する工程と単結晶シリコン膜を形成する工
程との間に上記ソース領域及びドレイン領域を犠牲酸化
を行う工程と、該犠牲酸化により形成された酸化膜をエ
ッチング除去する工程とが含まれることを特徴とする半
導体装置の製造方法である。
0、または請求項11に記載の半導体装置の製造方法に
おいて、高融点金属膜は、Ti、Co、Ni、Zr、
V、Hfである事を特徴とする半導体装置の製造方法で
ある。
請求項2、請求項3、または請求項4に記載の半導体装
置の製造方法において、単結晶シリコン基板表面の酸化
膜を除去する前処理からアモルファスシリコン膜、多結
晶シリコン膜、エピタキシャル成長した単結晶シリコン
膜を堆積するまでの装置はクラスタ型シリコン膜堆積装
置であり、上記前処理からシリコン膜堆積まで大気開放
無しで窒素雰囲気中で行うことを特徴とする半導体装置
の製造方法である。
受け継いでエピタキシャル成長することができ、トラン
ジスタのチャネル領域より積み上げられたソース、ドレ
イン領域を容易にかつ簡便に形成することができる。
スタの短チャネル効果を抑制することができる。
域を低温で形成できるため、結晶欠陥が生じにくく、リ
ーク電流の少ない半導体装置が得られる。
エピタキシャル成長する前に、窒素雰囲気でアニールを
行ったり、犠牲酸化を行ったりして製造工程で発生した
結晶欠陥やダメージの回復を行うため、エピタキシャル
成長を確実に行うことができる。
ネル領域より積み上げられたソース、ドレイン領域を形
成する単結晶シリコン膜の形成を複数のステップで行う
ため、横方向に充分に成長させることができる。その結
果、シリサイド工程等を容易に行うことができる。
例により詳細に説明する。
断面図である。まず、図1(a)に示すように、周知の
方法で、半導体基板101上にフィールド酸化膜10
2、ゲート酸化膜103、上部が酸化膜104で覆われ
たゲート電極105を形成する。
的気相成長法(LPCVD)により、酸化膜106(本
実施例では、約300Å)を堆積する。
板101の活性領域107が露出するまで上記酸化膜1
06をRIE装置により、エッチバックする。このと
き、半導体基板に対するダメージが少ない条件でエッチ
ングを行なう。
107表面の清浄化及びダメージ回復を行なうため、ア
ッシング処理、洗浄、アンモニア過水処理、HF処理を
順次行なった後に、LPCVD装置により、活性領域1
07上には、基板面方位を受け継いでエピタキシャル成
長した単結晶シリコン膜108、ゲート電極105及び
フィールド酸化膜102上には、アモルファスシリコン
膜109が堆積するような条件でシリコン膜を堆積する
(上記シリコン膜を堆積するため、LPCVD装置は、
クラスタ型装置であり、HF処理から、シリコン膜堆積
までは、大気開放無しで行なっている。また、堆積温度
は、400℃〜550℃の範囲で行なっている)。
と、硝酸と、酢酸の混合溶液により、上記アモルファス
シリコン膜を選択的にエッチングし、単結晶シリコン膜
108を選択的に活性領域(後のソース、ドレイン領
域)上に積み上げる。後は、周知の方法で、MOSFE
Tを形成する。
大きい単結晶シリコンと、アモルファスシリコンを堆積
しているが、これに限るものではない。堆積温度を、5
50℃〜750℃の範囲で行ない、活性領域107上に
は、エピタキシャル成長した単結晶シリコン膜108、
ゲート電極105及びフィールド酸化膜102上には、
多結晶シリコン膜を堆積してもよい。なお、上述した不
要なアモルファスシリコン膜の選択的除去時、あるいは
不要な多結晶シリコン膜の選択的除去時に超音波を印加
した状態のエッチング液中でエッチングする方が除去効
率がよく、以下の実施例でも同様である。
うに、減圧化学的気相成長法(LPCVD)により、酸
化膜106(本実施例では、約300Å)を堆積してい
るが、酸化膜に限るものではない。上記酸化膜106の
替りに、シリコン窒化膜を使用してもよい。
断面図である。まず、図2(a)に示すように、周知の
方法で、半導体基板201上にフィールド酸化膜20
2、ゲート酸化膜203、多結晶シリコンよりなるゲー
ト電極204を形成する。
的気相成長法(LPCVD)により、酸化膜205(本
実施例では、約300Å)を堆積する。
板201の活性領域206が露出するまで上記酸化膜2
05をRIE装置により、エッチバックする。このと
き、半導体基板に対するダメージが少ない条件でエッチ
ングを行なう。
206表面の清浄化及びダメージ回復を行なうため、ア
ッシング処理、洗浄、アンモニア過水処理、HF処理を
順次行なった後に、LPCVD装置により、活性領域2
06上には、基板面方位を受け継いでエピタキシャル成
長した単結晶シリコン膜207、ゲート電極204及び
フィールド酸化膜202上には、アモルファスシリコン
膜208が堆積するような条件でシリコン膜を堆積する
(上記シリコン膜を堆積するため、LPCVD装置は、
クラスタ型装置であり、HF処理から、シリコン膜堆積
までは、大気開放無しで行なっている。また、堆積温度
は、400℃〜550℃の範囲で行なっている)。
と、硝酸と、酢酸の混合溶液により、上記アモルファス
シリコン膜を選択的にエッチングし、単結晶シリコン膜
207を選択的に活性領域(後のソース、ドレイン領
域)上に積み上げる。このとき、結果的にゲート電極表
面も若干エッチングされる。後は、周知の方法で、MO
SFETを形成する。
大きい単結晶シリコンと、アモルファスシリコンを堆積
しているが、これに限るものではない。堆積温度を、5
50℃〜750℃の範囲で行ない、活性領域206上に
は、エピタキシャル成長した単結晶シリコン膜207、
ゲート電極204及びフィールド酸化膜202上には、
多結晶シリコン膜を堆積してもよい。
うに、減圧化学的気相成長法(LPCVD)により、酸
化膜205(本実施例では、約300Å)を堆積してい
るが、酸化膜に限るものではない。上記酸化膜205の
替りに、シリコン窒化膜を使用してもよい。
リコンが露出しており、かつ、ゲート電極側壁にゲート
電極側壁酸化膜のつのが形成されるため、サリサイドM
OSFETを形成する場合ゲート電極までシリサイド化
された構造を容易に形成することが可能となる。
断面図である。まず、図3(a)に示すように、第1の
実施例と同様の工程を経て、半導体基板301上にフィ
ールド酸化膜302、ゲート酸化膜303、上部、及び
側壁部が酸化膜304で覆われたゲート電極305を形
成する。
306表面の清浄化及びダメージ回復を行なうため、ア
ッシング処理、洗浄、アンモニア過水処理、HF処理を
順次行なった後に、LPCVD装置により、活性領域3
06上には、基板面方位を受け継いでエピタキシャル成
長した単結晶シリコン膜307、ゲート電極305及び
フィールド酸化膜302上には、アモルファスシリコン
膜308が堆積するような条件でシリコン膜を堆積する
(上記シリコン膜を堆積するため、LPCVD装置は、
クラスタ型装置であり、HF処理から、シリコン膜堆積
までは、大気開放無しで行なっている。また、堆積温度
は、400℃〜550℃の範囲で行なっている)。
より、横方向に(フィールド酸化膜上にオーバーラップ
するまで、または、ゲート電極上にオーバーラップする
まで)固層エピタキシャル成長を行なう。このときゲー
ト電極305及びフィールド酸化膜302上のアモルフ
ァスシリコン膜308は、多結晶シリコン膜309に変
質する(本実施例では、熱処理を600℃24時間行な
っている)。
と、硝酸と、酢酸の混合溶液により、上記多結晶シリコ
ン膜309を選択的にエッチングし、単結晶シリコン膜
307を選択的に活性領域(後のソース、ドレイン領
域)上に積み上げる。後は、周知の方法で、MOSFE
Tを形成する。本実施例では、熱処理を600℃24時
間行なっているが、この条件に限るものではない。
うに、活性領域306上には、基板面方位を受け継いで
エピタキシャル成長した単結晶シリコン膜307、ゲー
ト電極305及びフィールド酸化膜302上には、アモ
ルファスシリコン膜308が堆積するような条件でシリ
コン膜を堆積しているが、フィールド酸化膜302上に
は、多結晶シリコン膜が堆積するような条件でシリコン
膜を堆積してもよい。この場合、図3(c)に示すよう
な、横方向に(フィールド酸化膜上にオーバーラップす
るまで、または、ゲート電極上にオーバーラップするま
で)固層エピタキシャル成長を行なう為の熱処理は、ア
モルファスシリコン堆積時よりも高温にて行なう必要が
有る。(例えば、1100℃で窒素雰囲気中で、20秒
程度の急速加熱処理) 第4の実施例 図4(a)〜(d)は、本発明の第4の実施例の工程順
断面図である。まず、図4(a)に示すように、第2の
実施例と同様の工程を経て、半導体基板401上にフィ
ールド酸化膜402、ゲート酸化膜403、側壁部が酸
化膜404で覆われた多結晶シリコンよりなるゲート電
極405を形成する。
406表面の清浄化及びダメージ回復を行なうため、ア
ッシング処理、洗浄、アンモニア過水処理、HF処理を
順次行なった後に、LPCVD装置により、活性領域4
06上には、基板面方位を受け継いでエピタキシャル成
長した単結晶シリコン膜407、ゲート電極405及び
フィールド酸化膜402上には、アモルファスシリコン
膜408が堆積するような条件でシリコン膜を堆積する
(上記シリコン膜を堆積するため、LPCVD装置は、
クラスタ型装置であり、HF処理から、シリコン膜堆積
までは、大気開放無しで行なっている。また、堆積温度
は、400℃〜550℃の範囲で行なっている)。
で、または、ゲート電極上にオーバーラップするまで)
固層エピタキシャル成長を行なう。このときゲート電極
405及びフィールド酸化膜402上のアモルファスシ
リコン膜408は、多結晶シリコン膜409に変質す
る。(本実施例では、熱処理を600℃24時間行なっ
ている。)次に、図4(d)に示すように、フッ酸と、
硝酸と、酢酸の混合溶液により、上記多結晶シリコン膜
409を選択的にエッチングし、単結晶シリコン膜40
7を選択的に活性領域(後のソース、ドレイン領域)上
に積み上げる。このとき、結果的にゲート電極表面も若
干エッチングされる。後は、周知の方法で、MOSFE
Tを形成する。本実施例では、熱処理を600℃24時
間行なっているが、この条件に限るものではない。
うに、活性領域406上には、基板面方位を受け継いで
エピタキシャル成長した単結晶シリコン膜407、ゲー
ト電極405及びフィールド酸化膜402上には、アモ
ルファスシリコン膜408が堆積するような条件でシリ
コン膜を堆積しているが、フィールド酸化膜402上に
は、多結晶シリコン膜が堆積するような条件でシリコン
膜を堆積してもよい。この場合、図4(c)に示すよう
な、横方向に(フィールド酸化膜上にオーバーラップす
るまで、または、ゲート電極上にオーバーラップするま
で)固層エピタキシャル成長を行なう為の熱処理は、ア
モルファスシリコン堆積時よりも高温にて行なう必要が
有る。(例えば、1100℃ で窒素雰囲気中で、20
秒程度の急速加熱処理)本実施例では、ゲート電極表面
の多結晶シリコンが露出しており、かつ、ゲート電極側
壁にゲート電極側壁酸化膜のつのが形成されるため、サ
リサイドMOSFETを形成する場合ゲート電極までシ
リサイド化された構造を容易に形成することが可能とな
る。
断面図である。まず、図5(a)に示すように、第1の
実施例と同様の工程を経て、半導体基板501上にフィ
ールド酸化膜502、ゲート酸化膜503、上部、及び
側壁部が酸化膜504で覆われたゲート電極505を形
成する。
506表面の清浄化及びダメージ回復を行なうため、ア
ッシング処理、洗浄、アンモニア過水処理、HF処理を
順次行なった後に、LPCVD装置により、アモルファ
スシリコン膜507を堆積する(アモルファスシリコン
膜507と、半導体基板501との界面の酸素を極力排
除するため、上記アモルファスシリコン膜507を堆積
するための、LPCVD装置は、クラスタ型装置であ
り、HF処理から、シリコン膜堆積までは、大気開放無
しで行なっている。また、堆積温度は、400℃〜55
0℃の範囲で行なっている)。
より、活性領域506上では、基板面方位を受け継が
せ、固層エピタキシャル成長により、単結晶シリコン膜
508、に上記アモルファスシリコン膜507を変化さ
せると同時に、横方向に(フィールド酸化膜上にオーバ
ーラップするまで、または、ゲート電極上にオーバーラ
ップするまで)固層エピタキシャル成長させる。このと
きゲート電極505及びフィールド酸化膜502上のア
モルファスシリコン膜507は、多結晶シリコン膜50
9に変質する。(本実施例では、熱処理を600℃24
時間行なっている。)次に、図5(d)に示すように、
フッ酸と、硝酸と、酢酸の混合溶液により、上記多結晶
シリコン膜509を選択的にエッチングし、単結晶シリ
コン膜508を選択的に活性領域(後のソース、ドレイ
ン領域)上に積み上げる。後は、周知の方法で、MOS
FETを形成する。本実施例では、熱処理を600℃2
4時間行なっているが、この条件に限るものではない。
うに、アモルファスシリコン膜507を堆積している
が、多結晶シリコン膜を堆積してもよい。この場合、図
5(c)に示すような、活性領域506上では、基板面
方位を受け継がせ、固層エピタキシャル成長により、単
結晶シリコン膜に多結晶シリコン膜を変化させると同時
に、横方向に固層エピタキシャル成長させる為の熱処理
は、アモルファスシリコン堆積時よりも高温にて行なう
必要が有る。(例えば、1100℃ で窒素雰囲気中
で、20秒程度の急速加熱処理) 第6の実施例 図6(a)〜(d)は、本発明の第6の実施例の工程順
断面図である。まず、図6(a)に示すように、第2の
実施例と同様の工程を経て、半導体基板601上にフィ
ールド酸化膜602、ゲート酸化膜603、側壁部が酸
化膜604で覆われた多結晶シリコンよりなるゲート電
極605を形成する。
606表面の清浄化及びダメージ回復を行なうため、ア
ッシング処理、洗浄、アンモニア過水処理、HF処理を
順次行なった後に、LPCVD装置により、アモルファ
スシリコン膜607を堆積する(アモルファスシリコン
膜607と、半導体基板601との界面の酸素を極力排
除するため、上記アモルファスシリコン膜607を堆積
するための、LPCVD装置は、クラスタ型装置であ
り、HF処理から、シリコン膜堆積までは、大気開放無
しで行なっている。また、堆積温度は、400℃〜55
0℃の範囲で行なっている)。
より、活性領域606上では、基板面方位を受け継が
せ、固層エピタキシャル成長により、単結晶シリコン膜
608、に上記アモルファスシリコン膜607を変化さ
せると同時に、横方向に(フィールド酸化膜上にオーバ
ーラップするまで、または、ゲート電極上にオーバーラ
ップするまで)固層エピタキシャル成長させる。このと
きゲート電極605及びフィールド酸化膜602上のア
モルファスシリコン膜607は、多結晶シリコン膜60
9に変質する。(本実施例では、熱処理を600℃24
時間行なっている。)次に、図6(d)に示すように、
フッ酸と、硝酸と、酢酸の混合溶液により、上記多結晶
シリコン膜609を選択的にエッチングし、単結晶シリ
コン膜608を選択的に活性領域(後のソース、ドレイ
ン領域)上に積み上げる。このとき、結果的にゲート電
極表面も若干エッチングされる。後は、周知の方法で、
MOSFETを形成する。本実施例では、熱処理を60
0℃24時間行なっているが、この条件に限るものでは
ない。
うに、アモルファスシリコン膜607を堆積している
が、多結晶シリコン膜を堆積してもよい。この場合、第
6図(c)に示すような、活性領域606上では、基板
面方位を受け継がせ、固層エピタキシャル成長により、
単結晶シリコン膜に多結晶シリコン膜を変化させると同
時に、横方向に固層エピタキシャル成長させる為の熱処
理は、アモルファスシリコン堆積時よりも高温にて行な
う必要が有る。(例えば、1100℃ で窒素雰囲気中
で、20秒程度の急速加熱処理)本実施例では、ゲート
電極表面の多結晶シリコンが露出しており、かつ、ゲー
ト電極側壁部に酸化膜が形成されるため、サリサイドM
OSFETを形成する場合ゲート電極までシリサイド化
された構造を容易に形成することが可能となる。
断面図である。まず、図7(a)に示すように、第1の
実施例と同様の工程を経て、半導体基板701上にフィ
ールド酸化膜702、ゲート酸化膜703、上部、及び
側壁部が酸化膜704で覆われたゲート電極705を形
成する。
は、第5の実施例の方法で、活性領域706上では、基
板面方位を受け継いでエピタキシャル成長した、フィー
ルド酸化膜上までオーバーラップした、或は、ゲート電
極上にオーバーラップした、単結晶シリコン膜707
を、ゲート電極705及びフィールド酸化膜702上に
は、多結晶シリコン膜708を形成する。
施例の方法で、単結晶シリコン膜707上には、単結晶
シリコン膜の面方位を受け継いでエピタキシャル成長し
た単結晶シリコン膜709、多結晶シリコン膜708上
には、アモルファスシリコン膜710が堆積するような
条件でシリコン膜を堆積する(本実施例では、単結晶シ
リコン膜と、アモルファスシリコン膜を堆積している
が、これに限るものではない。単結晶シリコン膜707
上には、エピタキシャル成長した単結晶シリコン膜、多
結晶シリコン膜708上には、多結晶シリコン膜を堆積
してもよい)。
と、硝酸と、酢酸の混合溶液により、上記アモルファス
シリコン膜710、及び、多結晶シリコン膜708を選
択的にエッチングし、単結晶シリコン膜709、707
を選択的に活性領域(後のソース、ドレイン領域)上に
積み上げる。後は、周知の方法で、MOSFETを形成
する。
断面図である。まず、図8(a)に示すように、第2の
実施例と同様の工程を経て、半導体基板801上にフィ
ールド酸化膜802、ゲート酸化膜803、側壁部が酸
化膜804で覆われた多結晶シリコンよりなるゲート電
極805を形成する。
は、第6の実施例の方法で、活性領域806上では、基
板面方位を受け継いでエピタキシャル成長した、フィー
ルド酸化膜上までオーバーラップした、或は、ゲート電
極上にオーバーラップした、単結晶シリコン膜807
を、ゲート電極805及びフィールド酸化膜802上に
は、多結晶シリコン膜808を形成する。
施例の方法で、単結晶シリコン膜807上には、単結晶
シリコン膜の面方位を受け継いでエピタキシャル成長し
た単結晶シリコン膜809、多結晶シリコン膜808上
には、アモルファスシリコン膜810が堆積するような
条件でシリコン膜を堆積する(本実施例では、単結晶シ
リコン膜と、アモルファスシリコン膜を堆積している
が、これに限るものではない。単結晶シリコン膜807
上には、エピタキシャル成長した単結晶シリコン膜、多
結晶シリコン膜808上には、多結晶シリコン膜を堆積
してもよい)。
と、硝酸と、酢酸の混合溶液により、上記アモルファス
シリコン膜810、及び、多結晶シリコン膜808を選
択的にエッチングし、単結晶シリコン膜809、807
を選択的に活性領域(後のソース、ドレイン領域)上に
積み上げる。このとき、結果的にゲート電極表面も若干
エッチングされる。後は、周知の方法で、MOSFET
を形成する。
リコンが露出しており、かつ、ゲート電極側壁にゲート
電極側壁酸化膜のつのが形成されるため、サリサイドM
OSFETを形成する場合ゲート電極までシリサイド化
された構造を容易に形成することが可能となる。
断面図である。まず、図9(a)に示すように、第1の
実施例と同様の工程を経て、半導体基板901上にフィ
ールド酸化膜902、ゲート酸化膜903、上部、及び
側壁部が酸化膜904で覆われたゲート電極905を形
成する。
は、第5の実施例の方法で、活性領域906上では、基
板面方位を受け継いでエピタキシャル成長した、フィー
ルド酸化膜上までオーバーラップした、或は、ゲート電
極上にオーバーラップした、単結晶シリコン膜907
を、ゲート電極905及びフィールド酸化膜902上に
は、多結晶シリコン膜908を形成する。
は、第5の実施例の方法で、単結晶シリコン膜907上
には、単結晶シリコン膜の面方位を受け継いで縦方向、
及び、横方向にエピタキシャル成長した単結晶シリコン
膜909、多結晶シリコン膜908上には、多結晶シリ
コン膜910を形成する。
と、硝酸と、酢酸の混合溶液により、多結晶シリコン膜
910、908を選択的にエッチングし、単結晶シリコ
ン膜909、907を選択的に活性領域(後のソース、
ドレイン領域)上に積み上げる。後は、周知の方法で、
MOSFETを形成する。
程順断面図である。まず、図10(a)に示すように、
第2の実施例と同様の工程を経て、半導体基板1001
上にフィールド酸化膜1002、ゲート酸化膜100
3、側壁部が酸化膜1004で覆われた多結晶シリコン
よりなるゲート電極1005を形成する。
は、第6の実施例の方法で、活性領域1006上では、
基板面方位を受け継いでエピタキシャル成長した、フィ
ールド酸化膜上までオーバーラップした、或は、ゲート
電極上にオーバーラップした、単結晶シリコン膜100
7を、ゲート電極1005及びフィールド酸化膜100
2上には、多結晶シリコン膜1008を形成する。
は、第6の実施例の方法で、単結晶シリコン膜1007
上には、単結晶シリコン膜の面方位を受け継いで縦方
向、及び、横方向にエピタキシャル成長した単結晶シリ
コン膜1009、多結晶シリコン膜1008上には、多
結晶シリコン膜1010を形成する。
と、硝酸と、酢酸の混合溶液により、多結晶シリコン膜
1010、1008を選択的にエッチングし、単結晶シ
リコン膜1009、1007を選択的に活性領域(後の
ソース、ドレイン領域)上に積み上げる。このとき、結
果的にゲート電極表面も若干エッチングされる。後は、
周知の方法で、MOSFETを形成する。
リコンが露出しており、かつ、ゲート電極側壁にゲート
電極側壁酸化膜のつのが形成されるため、シリサイドM
OSFETを形成する場合ゲート電極までシリサイド化
された構造を容易に形成することが可能となる。
を形成するため、エッチバックを行なっているが、本実
施例では、エッチバック後の半導体基板に対するダメー
ジを除去する実施例について記述する。
ため、エッチバックを行なった後、アッシング処理、洗
浄、アンモニア過水処理、を行なう。
なう。(本実施例では、850℃、60分行なった。)
上記アニール処理により、ダメージを受けた活性領域表
面の結晶性を回復することができる。
単結晶シリコン膜を選択的に活性領域(後のソース、ド
レイン領域)上に積み上げる。
を形成するため、エッチバックを行なっているが、本実
施例では、エッチバック後の半導体基板に対するダメー
ジを除去する実施例について記述する。
ため、エッチバックを行なった後、アッシング処理、洗
浄、アンモニア過水処理、を行なう。
表面のダメージ層を酸化膜に変化させる。
とは、第1から10の実施例に従って、単結晶シリコン
膜を選択的に活性領域(後のソース、ドレイン領域)上
に積み上げる。
程順断面図である。まず、図11(a)に示すように、
周知の方法で、半導体基板1101上にフィールド酸化
膜1102、ゲート酸化膜1103、上部が酸化膜11
04で覆われたゲート電極1105を形成する。
学的気相成長法(LPCVD)により、酸化膜1106
(本実施例では、約100Å)、シリコン窒化膜110
7(本実施例では、約200Å)を順次堆積する。
電極1105、及び半導体基板1101の活性領域11
08上の酸化膜1106が露出するまで上記シリコン窒
化膜1107をエッチバックした後、上記ゲート電極1
105側壁に残った、シリコン窒化膜1107をマスク
として、上記酸化膜1106を半導体基板1101の活
性領域1108が露出するまで、HFを基本とする溶液
にてエッチング除去する。このとき、半導体基板に対す
るダメージが少ない条件で上記シリコン窒化膜1107
のエッチバックを行なう。次に、上記RIEによりダメ
ージを受けた活性領域1108表面を、100Å程度犠
牲酸化し、活性領域1108のダメージ層を酸化膜11
09に変化させる。
化膜1109をエッチング除去し、第1もしくは、第3
もしくは、第5もしくは、第7もしくは、第9の実施例
の方法により、単結晶シリコン膜1110を選択的に活
性領域(後のソース、ドレイン領域)上に積み上げる。
後は、周知の方法で、MOSFETを形成する。
窒化膜を形成しているため、犠牲酸化を行なっても、ゲ
ート酸化膜にバーズビークが形成されることが無いとい
う利点が有る。
にさらされないため、半導体基板に対するダメージが少
ないと言う利点が有る。
程順断面図である。まず、図12(a)に示すように、
周知の方法で、半導体基板1201上にフィールド酸化
膜1202、ゲート酸化膜1203、上部が酸化膜12
04で覆われたゲート電極1205を形成する。
学的気相成長法(LPCVD)により、酸化膜1206
(本実施例では、約100Å)、シリコン窒化膜120
7(本実施例では、約200Å)を順次堆積する。
電極1205、及び半導体基板1201の活性領域12
08上の酸化膜1206が露出するまで上記シリコン窒
化膜1207をエッチバックした後、上記ゲート電極1
205側壁に残った、シリコン窒化膜1207をマスク
として、上記酸化膜1206を半導体基板1201の活
性領域1208が露出するまで、HFを基本とする溶液
にてエッチング除去する。このとき、半導体基板に対す
るダメージが少ない条件で上記シリコン窒化膜1207
のエッチバックを行なう。次に、上記RIEによりダメ
ージを受けた活性領域1208表面を、100Å程度犠
牲酸化し、活性領域1208のダメージ層を酸化膜12
09に変化させる。
化膜1209をエッチング除去し、第2もしくは、第4
もしくは、第6もしくは、第8もしくは、第10の実施
例の方法により、単結晶シリコン膜1210を選択的に
活性領域(後のソース、ドレイン領域)上に積み上げた
後、上記ゲート電極上の酸化膜1204を、シリコン窒
化膜1207をマスクとして、HFを基本とする溶液に
てエッチング除去する。後は、周知の方法で、MOSF
ETを形成する。
窒化膜を形成しているため、犠牲酸化を行なっても、ゲ
ート酸化膜にバーズビークが形成されることが無いとい
う利点が有る。
にさらされないため、半導体基板に対するダメージが少
ないと言う利点が有る。
結晶シリコンが露出しており、かつ、ゲート電極側壁に
ゲート電極側壁酸化膜のつのが形成されるため、サリサ
イドMOSFETを形成する場合ゲート電極までシリサ
イド化された構造を容易に形成することが可能となる。
もしくは、第7もしくは、第9の実施例の方法において
も、ゲート電極側壁酸化膜を、シリコン窒化膜に変更す
ることにより、本実施例と同じ様に、ゲート電極表面の
多結晶シリコンを露出させることが可能となる。
程順断面図である。まず、図13(a)に示すように、
周知の方法で、半導体基板1301上にフィールド酸化
膜1302、ゲート酸化膜1303、多結晶シリコンよ
りなるゲート電極1304を形成する。
学的気相成長法(LPCVD)により、酸化膜1305
(本実施例では、約100Å)、シリコン窒化膜130
6(本実施例では、約200Å)を順次堆積する。
電極1304、及び半導体基板1301の活性領域13
07上の酸化膜1305が露出するまで上記シリコン窒
化膜1306をエッチバックした後、上記ゲート電極1
304側壁に残った、シリコン窒化膜1306をマスク
として、上記酸化膜1305を半導体基板1301の活
性領域1307が露出するまで、HFを基本とする溶液
にてエッチング除去する。このとき、半導体基板に対す
るダメージが少ない条件で上記シリコン窒化膜1306
のエッチバックを行なう。次に、上記RIEによりダメ
ージを受けた活性領域1307表面を、100Å程度犠
牲酸化し、活性領域1307のダメージ層を酸化膜13
08に変化させる。このとき、結果として、ゲート電極
上にも酸化膜1309が形成される。
化膜1308、1309をエッチング除去し、第2もし
くは、第4もしくは、第6もしくは、第8もしくは、第
10の実施例の方法により、単結晶シリコン膜1310
を選択的に活性領域(後のソース、ドレイン領域)上に
積み上げる。後は、周知の方法で、MOSFETを形成
する。
窒化膜を形成しているため、犠牲酸化を行なっても、ゲ
ート酸化膜にバーズビークが形成されることが無いとい
う利点が有る。
結晶シリコンが露出しており、かつ、ゲート電極側壁に
ゲート電極側壁酸化膜のつのが形成されるため、サリサ
イドMOSFETを形成する場合ゲート電極までシリサ
イド化された構造を容易に形成することが可能となる。
程順断面図である。まず、図14(a)に示すように、
半導体基板1401上にフィールド酸化膜1402、ゲ
ート酸化膜1403、上部及び側壁部が酸化膜1404
で覆われたゲート電極1405(本実施例では、タング
ステンシリサイド膜と多結晶シリコン膜の2層構造より
なるゲート電極)を形成した後第1もしくは、第3もし
くは、第5もしくは、第7もしくは、第9もしくは、第
13の実施例の方法で、或は、上記第1もしくは、第3
もしくは、第5もしくは、第7もしくは、第9の実施例
と、第11もしくは、第12の実施例の組み合わせによ
り、活性領域1406(後のソース、ドレイン領域)上
に選択的に単結晶シリコン膜1407を積み上げる(本
実施例では、約800Åの単結晶シリコン膜を積み上げ
ている)。本実施例では、ゲート電極側壁には、酸化膜
を形成しているが、酸化膜の替りにシリコン窒化膜もし
くは、酸化膜とシリコン窒化膜の2層構造膜でもよい。
金属膜1408を、堆積する。(本実施例では、400
Å程度堆積している。)次に、図14(c)に示すよう
に、第1の急速加熱処理を、窒素雰囲気の下で、600
℃〜650℃程度の温度で、20秒〜30秒程度行な
い、上記チタン金属膜1408と、単結晶シリコン膜1
407を反応させ、約700〜800Å程度のチタンシ
リサイド膜1409を形成した後、半導体基板と逆導電
型の不純物イオンを、注入する。
金属1408及び、チタンシリサイド膜1409表面に
形成された窒化チタン膜と、未反応のチタン金属膜14
08を硫酸を基本とする溶液で選択的にエッチング除去
した後、第2の急速加熱処理を行ない、チタンシリサイ
ド膜を安定なTiSi2c54構造に変化させると供に、上
記イオン注入した不純物を活性化させ、ソース、ドレイ
ン領域1410を形成する。
雰囲気の下で、1000℃、20秒程度行なっている
が、850℃以上の熱処理による層間絶縁膜のリフロー
工程が後から入る場合、上記イオン注入した不純物の活
性化は、該850℃以上の熱処理により行なえるため、
より低い温度で(850℃〜950℃程度)第2の急速
加熱処理を行なってもよい。
ドに限るものではない。上記チタン金属膜を堆積する替
りに、Co、Ni、Zr、V、Hf金属を堆積してもよ
い。
程順断面図である。まず、図15(a)に示すように、
半導体基板1501上にフィールド酸化膜1502、ゲ
ート酸化膜1503、側壁部が酸化膜1504で覆われ
た多結晶シリコンよりなるゲート電極1505を形成し
た後、第2もしくは、第4もしくは、第6もしくは、第
8もしくは、第10もしくは、第14のもしくは、第1
5の実施例の方法で、或は、上記第第2もしくは、第4
もしくは、第6もしくは、第8もしくは、第10の実施
例と、第11もしくは、第12の実施例の組み合わせに
より、、活性領域1506(後のソース、ドレイン領
域)上に選択的に単結晶シリコン膜1507を積み上げ
る(本実施例では、約800Åの単結晶シリコン膜を積
み上げている)。本実施例では、ゲート電極側壁には、
酸化膜を形成しているが、酸化膜の替りにシリコン窒化
膜もしくは、酸化膜とシリコン窒化膜の2層構造膜でも
よい。
金属膜1508を、堆積する。(本実施例では、400
Å程度堆積している。)次に、図15(c)に示すよう
に、第1の急速加熱処理を、窒素雰囲気の下で、600
℃〜650℃程度の温度で、20秒〜30秒程度行な
い、上記チタン金属膜1508と、単結晶シリコン膜1
507および、多結晶シリコンよりなるゲート電極15
05を反応させ、約700〜800Å程度のチタンシリ
サイド膜1509を形成した後、半導体基板と逆導電型
の不純物イオンを、注入する。
金属1508及び、チタンシリサイド膜1509表面に
形成された窒化チタン膜と、未反応のチタン金属膜15
08を硫酸を基本とする溶液で選択的にエッチング除去
した後、第2の急速加熱処理を行ない、チタンシリサイ
ド膜を安定なTiSi2c54構造に変化させると供に、上
記イオン注入した不純物を活性化させ、ソース、ドレイ
ン領域1510を形成する。
雰囲気の下で、1000℃、20秒程度行なっている
が、850℃以上の熱処理による層間絶縁膜のリフロー
工程が後から入る場合、上記イオン注入した不純物を活
性化は、該850℃以上の熱処理により行なえるため、
より低い温度で(850℃〜950℃程度)第2の急速
加熱処理を行なってもよい。
ドに限るものではない。上記チタン金属膜を堆積する替
りに、Co、Ni、Zr、V、Hf金属を堆積してもよ
い。本明細書記載の実施例のトランジスタは、すべて、
ソース、ドレイン領域に1000Å程度のエピタキシャ
ルシリコン層を形成している。このため、トランジスタ
のチャンネル領域からのジャンクション深さは、100
Å程度となり、非常に浅いジャンクションを形成するこ
とが可能となる。このため、トランジスタの単チャンネ
ル効果に対し、非常に有効であり、従来のLDDトラン
ジスタでは、0.4μmのゲート幅にて単チャンネル効果
の影響が顕著に表れていたが、本実施例のトランジスタ
では、0.1μmのゲート幅まで単チャンネル効果の影響
がないことが確認できている。
するためのクラスタ型LPCVD装置では、気相フッ酸
処理または、フッ酸溶液処理にてシリコン基板表面の自
然酸化膜を除去した後、大気開放無しで窒素雰囲気中に
て予備排気設備を設けた乾燥室に搬送することができ、
乾燥室にて半導体基板表面に吸着された、H2O分子を
精製窒素で完全に除去した後、大気開放無しで窒素雰囲
気中で堆積室に搬送し、シリコン膜を堆積することが可
能と成っている。このため、通常のLPCVDシリコン
堆積装置の様に、堆積前の半導体ウエハ表面に自然酸化
膜や、吸着H2O分子が無く、通常のシリコン堆積条件
にてシリコン基板表面にシリコン膜をエピタキシャル成
長させる事が可能となっている。
製窒素による吸着H2O分子の除去が非常に重要とな
る。H2O分子が半導体ウエハ表面に吸着した状態でシ
リコン堆積室にてシリコン膜を堆積した場合、吸着H2
O分子が堆積温度によりシリコン基板と反応し、シリコ
ン酸化膜を形成するため、シリコンエピタキシャル成長
が不可能と成る。本実施例では、乾燥室の露点は、ー1
00℃以下に保たれている。
えば、アモルファスシリコン堆積条件として、(500
℃、Si2H6、50Pa)の条件で活性領域上にエピ
タキシャル成長シリコン膜を、活性領域以外の領域には
アモルファスシリコン膜を堆積させることができる。ま
た、多結晶シリコン堆積条件として、(620℃、Si
H4、30Pa)の条件で活性領域上にエピタキシャル
成長シリコン膜を、活性領域以外の領域には多結晶シリ
コン膜を堆積させることができる。
ば、半導体基板上にシリコン膜を形成する工程におい
て、シリコン基板表面が露出している領域のみ下地シリ
コン基板の面方位を受け継いでエピタキシャル成長し、
それ以外の領域では、アモルファスシリコンまたは、多
結晶シリコンを形成し、該アモルファスシリコンまた
は、多結晶シリコンを選択的にエッチングすることによ
り、トランジスタのチャンネル領域より積み上げられた
ソース、ドレイン領域を形成し、また、シリサイド化工
程においては、シリサイド化反応を行なった後に不純物
イオンを注入するため、図16の従来例のように、選択
シリコンエピタキシャル成長装置を必要とせず、コスト
がかからない。また、図16(b)に示すようにゲート
電極近傍に於て、横方向に及び縦方向にエピタキシャル
成長することができるため、エピタキシャル成長したシ
リコンにファセットが発生することがなく、イオン注入
にて形成されるソース、ドレイン領域は、チャンネル領
域近傍にて深くならず、短チャンネル効果の影響を受け
にくくなるため、微細ゲート長のトランジスタの形成が
容易になる。
近傍、及び、フィールド酸化膜近傍に、結晶欠陥が生じ
ることがなく、リーク電流の増大が無い。
ンジスタのチャンネル領域となる領域の酸化膜、及び多
結晶シリコン膜を、RIEによりシリコン基板が露出す
るまでエッチンングする工程に於いて、RIEにより、
チャンネル領域のシリコン基板がダメージを受けるた
め、トランジスタ特性を悪化させるという問題点、およ
び、積み上げられたソース、ドレイン領域に対して、自
己整合的にゲート電極を形成できないため、位置合わせ
が必要となり、ゲート電極形状はT型形状と成り、ソー
ス、ドレイン領域形成のための不純物イオン注入時にゲ
ート電極がマスクとなり位置合わせ精度に依存した左右
非対称のオフセットが発生するという問題点に対して
は、ゲート電極を先に形成してから積み上げソース、ド
レイン領域を形成するため、根本的に解決することが可
能となる。
拡散層領域を形成できるため、不純物拡散層領域上のシ
リサイド化における不純物イオンの影響が無くなり、完
全なTiSi2 C54結晶構造を形成することができ、非
常に低抵抗のシリサイド層を形成することが可能とな
る。
工程断面を示す図である。
工程断面を示す図である。
工程断面を示す図である。
工程断面を示す図である。
工程断面を示す図である。
工程断面を示す図である。
工程断面を示す図である。
工程断面を示す図である。
工程断面を示す図である。
製造工程断面を示す図である。
製造工程断面を示す図である。
製造工程断面を示す図である。
製造工程断面を示す図である。
製造工程断面を示す図である。
製造工程断面を示す図である。
示す図である。
面を示す図である。
01、801、901、1001、1101、120
1、1301、1401、1501、1601、170
1:半導体基板 102、202、302、402、502、602、7
02、802、902、1002、1102、120
2、1302、1402、1502、1602、170
2:フィールド酸化膜 103、203、303、403、503、603、7
03、803、903、1003、1103、120
3、1303、1403、1503、1705:ゲート
酸化膜 104、106、205、304、404、504、6
04、704、804、904、1004、1104、
1106、1109、1204、1206、1209、
1305、1308、1309、1404、1504、
1704:酸化膜 105、204、305、405、505、605、7
05、805、905、1005、1105、120
5、1304、1405、1505、1603、170
6:ゲート電極 107、206、306、406、506、606、7
06、806、906、1006、1108、120
8、1307、1406、1506:活性領域 108、207、307、407、508、608、7
07、709、807、809、907、909、10
07、1009、1110、1210、1310、14
07、1507:単結晶シリコン膜 109、208、308、408、507、607、7
10、810:アモルファスシリコン膜 309、409、509、609、708、808、9
08、910、1008、1010、1703:多結晶
シリコン膜 1107、1207、1306:シリコン窒化膜 1408、1508:チタン金属膜 1409、1509、1707:チタンシリサイド膜 1410、1510、1708:ソース、ドレイン領域 1604:シリコンエピタキシャル成長層
Claims (16)
- 【請求項1】 半導体基板上にシリコン膜を堆積する半
導体装置の製造方法において、上記半導体基板として単
結晶シリコン基板を用い、大気中にさらさないまま上記
単結晶シリコン基板表面を露出してからLPCVD法に
より上記単結晶シリコン基板表面が露出している活性領
域に上記単結晶シリコン基板表面の面方位を受け継いで
単結晶シリコン膜をエピタキシャル成長させると共に、
上記活性領域以外の領域にアモルファスシリコン膜を堆
積することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項2】 半導体基板上にシリコン膜を堆積する半
導体装置の製造方法において、上記半導体基板として単
結晶シリコン基板を用い、大気中にさらさないまま上記
単結晶シリコン基板表面を露出してからLPCVD法に
より上記単結晶シリコン基板表面が露出している活性領
域に上記単結晶シリコン基板の面方位を受け継いで単結
晶シリコン膜をエピタキシャル成長させると共に、上記
活性領域以外の領域に多結晶シリコン膜を堆積すること
を特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項3】 半導体基板上にシリコン膜を堆積する半
導体装置の製造方法において、上記半導体基板として単
結晶シリコン基板を用い、大気中にさらさないまま上記
単結晶シリコン基板表面を露出してからLPCVD法に
より上記単結晶シリコン基板表面が露出している活性領
域に上記単結晶シリコン基板の面方位を受け継いで単結
晶シリコン膜をエピタキシャル成長させると共に、上記
活性領域以外の領域にアモルファスシリコン膜を堆積
し、熱処理により上記活性領域以外の領域に至るまで横
方向に上記単結晶シリコン膜をエピタキシャル成長させ
ることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項4】 半導体基板上にシリコン膜を堆積する半
導体装置の製造方法において、上記半導体基板として単
結晶シリコン基板を用い、大気中にさらさないまま上記
単結晶シリコン基板表面を露出してからLPCVD法に
より上記単結晶シリコン基板表面が露出している活性領
域に上記単結晶シリコン基板の面方位を受け継いで単結
晶シリコン膜をエピタキシャル成長させると共に、上記
活性領域以外の領域に多結晶シリコン膜を堆積し、熱処
理により上記活性領域以外の領域に至るまで横方向に上
記単結晶シリコン膜をエピタキシャル成長させることを
特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項5】 請求項1、請求項2、請求項3、または
請求項4に記載の半導体装置の製造方法において、上記
単結晶シリコン膜を成長させた後に、不要なアモルファ
スシリコン膜または多結晶シリコン膜を選択的に除去す
ることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項6】 請求項1、請求項2、請求項3、請求項
4、または請求項5に記載の半導体装置の製造方法から
選択された製造方法を複数回繰り返すことにより、上記
単結晶シリコン膜をエピタキシャル成長させることを特
徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項7】 MOSトランジスタのゲート電極直下の
単結晶シリコン基板表面よりソース領域及びドレイン領
域のシリコン表面が上方に形成された半導体装置におい
て、上記ソース領域及び上記ドレイン領域が請求項1、
請求項2、請求項3、請求項4、請求項5、または請求
項6に記載の半導体装置の製造方法により形成された単
結晶シリコン膜であることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項8】 MOSトランジスタのゲート電極直下の
単結晶シリコン基板表面よりソース領域及びドレイン領
域のシリコン表面が上方に形成された半導体装置におい
て、上記ソース領域及び上記ドレイン領域が請求項1、
請求項2、請求項3、請求項4、請求項5、または請求
項6に記載の半導体装置の製造方法により形成された単
結晶シリコン膜であり、少なくともソース領域上及びド
レイン領域上の上記単結晶シリコン膜上に高融点金属シ
リサイド膜を設けたことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項9】 単結晶シリコン基板上に素子分離領域と
活性領域を形成する工程と、上記活性領域上にゲート絶
縁膜及びゲート電極を形成する工程と、絶縁膜を形成し
てからエッチバックを行い、少なくとも上記活性領域の
ソース領域及びドレイン領域の上記単結晶シリコン基板
表面を露出すると共に上記ゲート電極側壁部に上記絶縁
膜を形成する工程と、請求項1、請求項2、請求項3、
請求項4、請求項5、または請求項6に記載の半導体装
置の製造方法により上記ソース領域及び上記ドレイン領
域に単結晶シリコン膜を形成する工程と、上記ソース領
域及び上記ドレイン領域に上記単結晶シリコン基板と逆
導電型の不純物を注入して熱処理により不純物を活性化
する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方
法。 - 【請求項10】 単結晶シリコン基板上に素子分離領域
と活性領域を形成する工程と、上記活性領域上にゲート
絶縁膜及びゲート電極を形成する工程と、絶縁膜を形成
してからエッチバックを行い、少なくとも上記活性領域
のソース領域及びドレイン領域の上記単結晶シリコン基
板表面を露出すると共に上記ゲート電極側壁部に上記絶
縁膜を形成する工程と、請求項1、請求項2、請求項
3、請求項4、請求項5、または請求項6に記載の半導
体装置の製造方法により上記ソース領域及び上記ドレイ
ン領域に単結晶シリコン膜を形成する工程と、高融点金
属膜を堆積する工程と、サリサイド工程により上記単結
晶シリコン膜上に選択的に高融点金属シリサイド膜を形
成する工程と、上記ソース領域及び上記ドレイン領域に
上記単結晶シリコン基板と逆導電型の不純物を注入して
熱処理により不純物を活性化する工程とを含むことを特
徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項11】 単結晶シリコン基板上に素子分離領域
と活性領域を形成する工程と、上記活性領域上にゲート
絶縁膜及びゲート電極を形成する工程と、絶縁膜を形成
してからエッチバックを行い、少なくとも上記活性領域
のソース領域及びドレイン領域の上記単結晶シリコン基
板表面を露出すると共に上記ゲート電極側壁部に上記絶
縁膜を形成する工程と、請求項1、請求項2、請求項
3、請求項4、請求項5、または請求項6に記載の半導
体装置の製造方法により上記ソース領域及び上記ドレイ
ン領域に単結晶シリコン膜を形成する工程と、高融点金
属膜を堆積する工程と、第1の急速加熱処理により上記
高融点金属膜を上記単結晶シリコン膜と反応させ高融点
金属シリサイド膜を形成する工程と、イオン注入法によ
り半導体基板と逆導電型の不純物を上記高融点金属シリ
サイド膜中に注入する工程と、未反応の上記高融点金属
膜をエッチング除去する工程と、第2の急速加熱処理に
より上記高融点金属シリサイド膜を安定な結晶構造に変
化させる工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製
造方法。 - 【請求項12】 請求項9、請求項10、または請求項
11に記載の半導体装置の製造方法において、上記絶縁
膜は酸化膜、シリコン窒化膜の順に形成されてなること
を特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項13】 請求項9、請求項10、請求項11、
または請求項12に記載の半導体装置の製造方法におい
て、少なくとも上記活性領域のソース領域及びドレイン
領域の上記単結晶シリコン基板表面を露出する工程と単
結晶シリコン膜を形成する工程との間に窒素アニールを
行うことにより結晶欠陥を回復する工程が含まれること
を特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項14】 請求項9、請求項10、請求項11、
または請求項12に記載の半導体装置の製造方法におい
て、少なくとも上記活性領域のソース領域及びドレイン
領域の上記単結晶シリコン基板表面を露出する工程と単
結晶シリコン膜を形成する工程との間に上記ソース領域
及びドレイン領域を犠牲酸化を行う工程と、該犠牲酸化
により形成された酸化膜をエッチング除去する工程とが
含まれることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項15】 請求項10、または請求項11に記載
の半導体装置の製造方法において、高融点金属膜は、T
i、Co、Ni、Zr、V、Hfである事を特徴とする
半導体装置の製造方法。 - 【請求項16】 請求項1、請求項2、請求項3、また
は請求項4に記載の半導体装置の製造方法において、単
結晶シリコン基板表面の酸化膜を除去する前処理からア
モルファスシリコン膜、多結晶シリコン膜、エピタキシ
ャル成長した単結晶シリコン膜を堆積するまでの装置は
クラスタ型シリコン膜堆積装置であり、上記前処理から
シリコン膜堆積まで大気開放無しで窒素雰囲気中で行う
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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- 1993-07-05 JP JP5165385A patent/JP3009979B2/ja not_active Expired - Fee Related
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