説明

半導体装置及びその製造方法

【課題】微細トランジスタのシリサイド形成工程において、ゲート間容量の増大がなく且つL字状スペーサの端部がエッチングされず接合リーク等の不良を防止できるようにする。
【解決手段】 半導体基板101上にゲート絶縁膜103を介して形成されたゲート電極104及びその側面上に形成された第1のサイドウォール108及びソースドレイン拡散層111を有する第1のトランジスタと、半導体基板上にゲート絶縁膜103を介して形成されたゲート電極104、その側面上に形成された第1のサイドウォール108、及びその外側に形成された第2のサイドウォール109を有する第2のトランジスタとを備えている。シリサイド形成領域Aにおけるゲート電極の上部及びソースドレイン拡散層の上部にはニッケルシリサイド層114が形成されており、第1のサイドウォール108は、第のサイドウォール109をエッチングする際のエッチング材に対して耐性を有している。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体装置及びその製造方法に関し、特にトランジスタのソースドレイン領域にシリサイド層を有する半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、半導体装置の高性能化の要望を受け、1チップ当たりのトランジスタの集積度を増大させるために微細化が進展し、現在では45nmノードの超微細トランジスタが量産されている。従来のムーアの法則に従ったスケーリングに応じた寸法の縮小により、特にゲート電極とソースドレイン領域とのコンタクトの微細化が進行している。コンタクト面積の縮小に伴ってコンタクトの接触抵抗が増大するため、コンタクト抵抗を下げる手法として、ソースドレイン領域の上部とゲート電極の上部とを自己整合的にシリサイド化するサリサイド工程を採用することが多い。
【0003】
一方、半導体基板上にはアナログ部として使用されるトランジスタも形成されており、アナログ部のトランジスタは、ゲート絶縁膜の耐性及びESDの耐性を確保するために、シリサイド層を形成しない構造を採る。このように、1つの半導体基板上にシリサイドを形成するシリサイド形成領域とシリサイドを形成しない非シリサイド形成領域とを作り分ける必要がある。
【0004】
そこで、シリサイドを形成するサリサイドプロセスを用いる場合に、シリサイド形成領域と非シリサイド形成領域とを作り分けるために、トランジスタ上の全面に絶縁膜を堆積し、シリサイド形成領域上の絶縁膜を選択的に除去して、非シリサイド形成領域の絶縁膜を残す絶縁膜除去工程を使用することが多い。
【0005】
また、従来のムーアの法則に従ったスケーリングの縮小だけではトランジスタの能力が確保できず、キャリアの移動度の低下及び駆動力の低下により、トランジスタに所望の動作特性を得られないという課題が顕在化している。
【0006】
そこで、トランジスタの駆動力を確保する手法として、チャネル部にストレスを加える各種技術が報告されている。
【0007】
例えば、チャネル領域へのストレスの印加方法として、トランジスタのサイドウォールを除去し、ゲート電極を覆うようにストレスライナ膜を堆積する技術がある。この技術は一般にディスポーザブルサイドウォール(Disposable Side Wall:DSW)技術と呼ばれている。DSW技術で用いられるストレスライナ膜は、一般に、プラズマ化学気相堆積(Plasma Chemical Vapor Deposition:CVD)法、又は低圧化学気相堆積(Low Pressure Chemical Vapor Deposition:LP−CVD)法を用いて形成された所定の応力を有するシリコン窒化膜を堆積する。
【0008】
以下、特許文献1及び特許文献2に示すような、従来のサリサイドプロセスとDSW技術とを用いた半導体製造プロセスの一例について、図13(a)〜図13(c)及び図14(a)〜図14(c)を参照しながら説明する。ここでは、シリサイド形成領域A及び非シリサイド形成領域Bに形成されるトランジスタとしてnMISFET(n-type Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor)のみを図示しているが、基板上にはpMISFETも形成される。
【0009】
まず、図13(a)に示すように、シリコンからなる半導体基板11の上部に厚さが300nmの酸化シリコンからなるSTI(Shallow Trench Isolation)素子分離領域12を選択的に形成する。続いて、半導体基板11の上に、厚さが2nmのゲート絶縁膜15及び厚さが100nmのポリシリコン膜を順次形成する。この後、リソグラフィ法によりレジストマスクをパターニングし、該レジストマスクを用いたエッチングを行って、ポリシリコン膜から複数のゲート電極14を形成する。続いて、半導体基板11上の全面に厚さが10nmのシリコン酸化膜を堆積し、その後、全面のエッチバックにより半導体基板11が露出するまでシリコン酸化膜をエッチングして、各ゲート電極14の側面上にオフセットスペーサ16をそれぞれ形成する。続いて、ゲート絶縁膜13、ゲート電極14及びオフセットスペーサ16をそれぞれマスクとして、半導体基板11に対してヒ素(As)イオンを加速電圧が1.5keVで、ドーズ量が1×1015cm−2の注入条件でイオン注入を行うことにより、半導体基板11の上部にN型エクステンション領域17を形成する。
【0010】
次に、図13(b)に示すように、半導体基板11の上に、ゲート電極14及びオフセットスペーサ16を覆うように、厚さが15nmのシリコン酸化膜及び厚さが30nmのシリコン窒化膜を順次堆積する。続いて、シリコン窒化膜及びシリコン酸化膜に対して半導体基板11が露出するまで全面的なエッチバックを行って、シリコン酸化膜から第1のサイドウォール18を形成し、シリコン窒化膜から第2のサイドウォール19を形成する。続いて、図示しないPMOS領域をレジスト膜で覆い、且つ、ゲート電極14、オフセットスペーサ16、第1のサイドウォール18及び第2のサイドウォール19をマスクとして、Asイオンを加速電圧が15keVで、ドーズ量が7×1014cm−2の注入条件でイオン注入する。その後、アッシング及び洗浄によりレジスト膜を除去した後、温度が1000℃で10秒間の高速加熱処理により、nMISFETにおけるソースドレイン拡散層20をそれぞれ形成する。
【0011】
次に、図13(c)に示すように、シリサイド形成領域Aにおいて、ゲート電極14及びソースドレイン拡散層20の各上部にシリサイド層を形成する前に、非シリサイド形成領域Bにおけるシリサイド化反応を防止するための保護膜21を形成する。具体的には、半導体基板11の上に厚さが23nmのシリコン酸化膜を堆積する。続いて、堆積したシリコン酸化膜の上に、非シリサイド形成領域Bを覆うレジスト膜22をパターニングし、パターニングされたレジスト膜をマスクとして、シリサイド形成領域Aにおけるシリコン酸化膜をウエットエッチングにより除去して、シリコン酸化膜から保護膜21を形成する。
【0012】
次に、図14(a)に示すように、レジスト膜22を、アッシング及び洗浄処理により除去する。その後、シリサイド形成領域Aにおいて、ウエットエッチングにより、窒化シリコンからなる第2のサイドウォール19を除去する。
【0013】
次に、図14(b)に示すように、例えば希フッ酸を用いたウエットエッチングにより、シリサイド形成領域Aにおけるソースドレイン拡散層20の上面に形成される自然酸化膜を除去する。その後、スパッタ法により、半導体基板11の上に、厚さが5nmのニッケル(Ni)膜を堆積する。続いて、急速熱処理法により、シリサイド形成領域Aにおけるゲート電極14の上部及び各ソースドレイン拡散層20の上部にニッケルシリサイド層23をそれぞれ形成する。このとき、非シリサイド形成領域Bにおいては、保護膜21が形成されていることにより、ゲート電極14及びソースドレイン拡散層20にはニッケルシリサイド層23は形成されない。その後、非シリサイド形成領域Bに残存する未反応のNi膜をSPM(硫酸過酸化水素水溶液)洗浄及びAPM(アンモニア過酸化水素水溶液)洗浄によって除去する。
【0014】
次に、図14(c)に示すように、半導体基板11上の全面に、厚さが50nmで所定の応力を有する窒化シリコンからなるストレスライナ膜24を堆積する。続いて、半導体基板11上の全面に酸化シリコンからなる層間絶縁膜25を堆積する。その後、堆積した層間絶縁膜25の上面を化学機械研磨(CMP)法により平坦化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0015】
【特許文献1】特開2007−208166号公報
【特許文献2】特開2009−026795号公報
【特許文献3】特開2005−150713号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0016】
しかしながら、前記従来の半導体装置の製造方法には、トランジスタの微細化に伴って保護膜21の膜厚が無視できなくなってきている。
【0017】
具体的には、図15(a)に示すように、ゲート電極14同士の間隔が狭いパターン領域W1においては、ゲート電極14同士の間が保護膜21で埋まってしまい、その厚さd3はゲート電極14同士の間隔が広いパターン領域W2に堆積された厚さd4よりも厚く堆積される。このため、例えばシリサイド形成領域の保護膜21をドライエッチングにより除去する場合は、図15(b)に示すように、ゲート間隔が狭いパターン領域W1の保護膜21を除去する間に、ゲート間隔が広いパターン領域W2のトランジスタの保護膜21がオーバエッチングされて下地層である半導体基板11を過剰にエッチングしてしまう。これにより、接合リーク不良が発生する。
【0018】
この接合リーク不良を防止するには、図15(c)に示すように、保護膜21をウエットエッチングで除去する方法が好適である。しかしながら、ウエットエッチングは、半導体基板11の過剰エッチングは防止できるものの、ゲート間隔が広いパターン領域W2に面した、例えば断面がL字形状であるスペーサ(以降、L字状スペーサと称する。)である第1のサイドウォール18の端部がエッチングされてしまい、ゲートチャネル方向に後退する。この状態でシリサイド層を形成すると、チャネルの近傍にまでシリサイド層が形成されるため、接合リーク不良が発生する。
【0019】
そこで、L字状スペーサの端部のエッチングを防止するため、特許文献3に示すように、エッチング耐性が高い材料として高誘電率材料によってL字状スペーサを形成することが提起されている。具体的な材料としては、酸化アルミニウム(Al)、酸化ハフニウム(HfO)及び酸化タンタル(Ta)等の材料が挙げられており、実際にフッ酸耐性が高いため、エッチングを防止することができる。
【0020】
しかし、これらの材料はそのエッチング耐性が高いことから、シリサイド形成領域において、L字状スペーサを形成する際に選択的に除去することが難しい。特許文献3においては、イオン注入等を実施して除去しやすくするプロセスを提起しているが、ウエットエッチにおけるオーバエッチ量の加え方によっては、L字状スペーサの端部がエッチングされるおそれがある。
【0021】
また、これら誘電率が高い材料を用いた場合は、ゲート間容量が増大するため、微細トランジスタの動作速度が低下する要因となる。
【0022】
本発明は、前記従来の問題に鑑み、微細トランジスタのシリサイド形成工程において、ゲート間容量の増大がなく、且つL字状スペーサの端部がエッチングされずに接合リーク等の不良を防止できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0023】
前記の目的を達成するため、本発明は、半導体装置及びその製造方法を、シリサイド形成領域における第1のサイドウォール(例えば、L字状スペーサ)を非シリサイド形成領域における第2のサイドウォール(例えば、L字状スペーサ)の側面に形成された第3のサイドウォールをエッチングする際のエッチング材(エッチャント又はエッチングガス)に対して耐性を持たせる構成とする。
【0024】
具体的に、本発明に係る半導体装置は、半導体領域の上に第1のゲート絶縁膜を介在させて形成された第1のゲート電極、該第1のゲート電極の側面上に形成された第1のサイドウォール、及び半導体領域の上部における第1のゲート電極の両側方に形成された第1のソースドレイン領域を有する第1のトランジスタと、半導体領域の上に第2のゲート絶縁膜を介在させて形成された第2のゲート電極、該第2のゲート電極の側面上に形成された第2のサイドウォール、該第2のサイドウォールの外側に形成された第3のサイドウォール、及び半導体領域の上部における第2のゲート電極の両側方に形成された第2のソースドレイン領域を有する第2のトランジスタとを備え、第1のトランジスタにおける第1のゲート電極の上部及び第1のソースドレイン領域の上部にはシリサイド層がそれぞれ形成されており、第1のサイドウォールは、第3のサイドウォールをエッチングする際のエッチング材に対して耐性を有していることを特徴とする。
【0025】
本発明の半導体装置によると、製造時に、シリサイド形成領域に形成される第1のトランジスタの第1のサイドウォールの側面上に、非シリサイド形成領域に形成される第2のトランジスタの第3のサイドウォールを構成する材料からなるサイドウォールが形成されているとすると、第1のサイドウォールは、第3のサイドウォールをエッチングする際のエッチング材に対して耐性を有している。このため、シリサイド形成領域において、第1のサイドウォールを露出する際に、第1のサイドウォールの端部がエッチングされることがなくなるので、接合リーク不良を防止することができる。また、第1のサイドウォールに誘電率が高い材料を用いる必要もないため、ゲート間容量が増大することもなく、微細トランジスタの動作速度が低下することがない。
【0026】
本発明の半導体装置において、第1のサイドウォール及び第2のサイドウォールには、それぞれ酸化シリコンを用いることができ、第3のサイドウォールには窒化シリコンを用いることができる。
【0027】
また、本発明の半導体装置において、第1のサイドウォール及び第2のサイドウォールには、それぞれ窒化シリコンを用いることができ、第3のサイドウォールには酸化シリコンを用いることができる。
【0028】
本発明の半導体装置において、第2のトランジスタの上には、半導体領域側から第1の保護膜及び第2の保護膜が順次形成されており、第1の保護膜は、エッチング材に対して第3のサイドウォールと同等又はそれ以上のエッチングレートを有し、第2の保護膜は、エッチング材に対して耐性を有していてもよい。
【0029】
この場合に、第1の保護膜には窒化シリコンを用いることができ、第2の保護膜には、酸化シリコンを用いることができる。
【0030】
本発明の半導体装置において、第2のトランジスタの上には第3の保護膜が形成されており、第3の保護膜は、エッチング材に対して第3のサイドウォールと同等のエッチングレートを有していてもよい。
【0031】
この場合に、第3の保護膜には、酸化シリコンを用いることができる。
【0032】
本発明の半導体装置は、第1のトランジスタ及び第2のトランジスタを覆うように形成されたライナ膜をさらに備えていてもよい。
【0033】
本発明に係る第1の半導体装置の製造方法は、半導体領域の上のシリサイド形成領域に、第1のゲート絶縁膜及び第1のゲート電極を順次形成すると共に、半導体領域の上の非シリサイド形成領域に、第2のゲート絶縁膜及び第2のゲート電極を順次形成する工程(a)と、第1のゲート絶縁膜及び第1のゲート電極の側面上並びに第2のゲート絶縁膜及び第2のゲート電極の側面上に、それぞれ第1のサイドウォール及び第2のサイドウォールを順次形成する工程(b)と、工程(b)よりも後に、半導体領域の上部における第1のゲート電極の両側方に第1のソースドレイン領域を形成すると共に、半導体領域の上部における第2のゲート電極の両側方に第2のソースドレイン領域を形成する工程(c)と、工程(c)よりも後に、半導体領域の上におけるシリサイド形成領域及び非シリサイド形成領域に亘って、第1の保護膜及び第2の保護膜を順次形成する工程(d)と、シリサイド形成領域に含まれる第2の保護膜を選択的に除去する工程(e)と、非シリサイド形成領域に残存した第2の保護膜をマスクとして、シリサイド形成領域における第1の保護膜及び第2のサイドウォールを除去する工程(f)と、半導体領域の上に金属膜を形成し、形成した金属膜を加熱することにより、第1のゲート電極の上部及び第1のソースドレイン領域の上部に金属シリサイド層を形成する工程(g)とを備えていることを特徴とする。
【0034】
第1の半導体装置の製造方法によると、工程(c)よりも後に、半導体領域の上におけるシリサイド形成領域及び非シリサイド形成領域に亘って、第1の保護膜及び第2の保護膜を順次形成する。その後、シリサイド形成領域に含まれる第2の保護膜を選択的に除去し、非シリサイド形成領域に残存した第2の保護膜をマスクとして、シリサイド形成領域における第1の保護膜及び第2のサイドウォールを除去する。このため、第2のサイドウォールを除去して第1のサイドウォールを露出する際に、第1のサイドウォールの端部がエッチングされることがなくなるので、接合リーク不良を防止することができる。また、第1のサイドウォールに誘電率が高い材料を用いる必要もないため、ゲート間容量が増大することもない。また、ゲート電極同士の間隔を考慮することなく、シリサイド形成領域と非シリサイド形成領域とを分離する保護膜を形成することができるため、トランジスタのセルサイズを小さくすることができる。
【0035】
第1の半導体装置の製造方法は、工程(g)よりも後に、シリサイド形成領域及び非シリサイド形成領域に亘って、ライナ膜を形成する工程(h)をさらに備えていてもよい。
【0036】
第1の半導体装置の製造方法は、工程(g)よりも後に、非シリサイド形成領域における第2の保護膜及び第1の保護膜を除去する工程(i)をさらに備えていてもよい。
【0037】
第1の半導体装置の製造方法において、第1のサイドウォール及び第2の保護膜には、酸化シリコンを用いることができ、第2のサイドウォール及び第1の保護膜には、それぞれ窒化シリコンを用いることができる。
【0038】
本発明に係る第2の半導体装置の製造方法は、半導体領域の上のシリサイド形成領域に、第1のゲート絶縁膜及び第1のゲート電極を順次形成すると共に、半導体領域の上の非シリサイド形成領域に、第2のゲート絶縁膜及び第2のゲート電極を順次形成する工程(a)と、第1のゲート絶縁膜及び第1のゲート電極の側面上並びに第2のゲート絶縁膜及び第2のゲート電極の側面上に、それぞれ第1のサイドウォール及び第2のサイドウォールを順次形成する工程(b)と、工程(b)よりも後に、半導体領域の上部における第1のゲート電極の両側方に第1のソースドレイン領域を形成すると共に、半導体領域の上部における第2のゲート電極の両側方に第2のソースドレイン領域を形成する工程(c)と、工程(c)よりも後に、半導体領域の上におけるシリサイド形成領域及び非シリサイド形成領域に亘って、保護膜を形成する工程(d)と、シリサイド形成領域に含まれる保護膜及び第2のサイドウォールを選択的に除去する工程(e)と、半導体領域の上に金属膜を形成し、形成した金属膜を加熱することにより、第1のゲート電極の上部及び第1のソースドレイン領域の上部に金属シリサイド層を形成する工程(f)とを備えていることを特徴とする。
【0039】
第2の半導体装置の製造方法によると、工程(c)よりも後に、半導体領域の上におけるシリサイド形成領域及び非シリサイド形成領域に亘って保護膜を形成する。その後、シリサイド形成領域に含まれる保護膜及び第2のサイドウォールを選択的に除去する。このため、第2のサイドウォールを除去して第1のサイドウォールを露出する際に、第1のサイドウォールの端部がエッチングされることがなくなるので、接合リーク不良を防止することができる。また、第1のサイドウォールに誘電率が高い材料を用いる必要もないため、ゲート間容量が増大することもない。また、ゲート電極同士の間隔を考慮することなく、シリサイド形成領域と非シリサイド形成領域とを分離する保護膜を形成することができるため、トランジスタのセルサイズを小さくすることができる。
【0040】
第2の半導体装置の製造方法は、工程(f)よりも後に、シリサイド形成領域及び非シリサイド形成領域に亘って、ライナ膜を形成する工程(g)をさらに備えていてもよい。
【0041】
また、第2の半導体装置の製造方法は、工程(f)よりも後に、非シリサイド形成領域における保護膜を除去する工程(h)をさらに備えていてもよい。
【0042】
第2の半導体装置の製造方法において、第1のサイドウォールには窒化シリコンを用いることができ、第2のサイドウォール及び保護膜には、それぞれ酸化シリコンを用いることができる。
【発明の効果】
【0043】
本発明に係る半導体装置及びその製造方法によると、シリサイド形成領域と非シリサイド形成領域とを分離する保護膜を形成する際に、ゲート電極とシリサイド層との間を分離する第1のサイドウォール(例えば、L字状スペーサ)の端部をエッチングすることがない。このため、接合リーク等の不良を防止することができる。また、ゲート電極同士の間隔を考慮することなくシリサイド形成領域と非シリサイド形成領域とを分離する保護膜を形成することができるため、トランジスタのセルサイズを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0044】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の要部を示す断面図である。
【図2】(a)〜(c)は本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す各工程の断面図である。
【図3】(a)〜(c)は本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す各工程の断面図である。
【図4】(a)〜(c)は本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す各工程の断面図である。
【図5】(a)及び(b)は本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法における効果を説明する模式的な断面図である。
【図6】(a)及び(b)は本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法における効果を説明する模式的な断面図である。
【図7】従来例に係る半導体装置の製造方法における課題を説明する模式的な断面図である。
【図8】従来例に係る半導体装置の製造方法における課題を説明する模式的な断面図である。
【図9】本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の要部を示す断面図である。
【図10】(a)〜(c)は本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す各工程の断面図である。
【図11】(a)〜(c)は本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す各工程の断面図である。
【図12】(a)及び(b)は本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す各工程の断面図である。
【図13】(a)〜(c)は従来例に係る半導体装置の製造方法を示す各工程の断面図である。
【図14】(a)〜(c)は従来例に係る半導体装置の製造方法を示す各工程の断面図である。
【図15】(a)〜(c)は従来例に係る半導体装置の製造方法における課題を説明する模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0045】
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態に係る半導体装置について図1を参照しながら説明する。
【0046】
図1に示すように、第1の実施形態に係る半導体装置は、例えばシリコン(Si)からなる半導体基板(半導体領域)101が、STI(Shallow Trench Isolation)素子分離領域102によって、シリサイド形成領域A及び非シリサイド形成領域Bに区画されている。
【0047】
まず、シリサイド形成領域Aを説明する。
【0048】
シリサイド形成領域Aに形成される第1のトランジスタは、半導体基板101上に形成されたゲート絶縁膜103、その上に形成されたゲート電極104、ゲート絶縁膜103及びゲート電極104の両側面上に形成されたオフセットスペーサ117、該オフセットスペーサ117の外側の側面上に形成された断面L字状の第1のサイドウォール108とを有している。ここで、オフセットスペーサ117は、窒化シリコン(SiN)からなり、第1のサイドウォール108は酸化シリコン(SiO)からなる。
【0049】
半導体基板101における、第1のサイドウォール108の下側部分には、n型のエクステンション領域107が形成されている。半導体基板101におけるエクステンション領域107の外側部分には、該エクステンション領域107よりも接合深さが深いn型のソースドレイン拡散層111が形成されている。また、ゲート電極104の上部及び各ソースドレイン拡散層111の上部には、ニッケルシリサイド層114がそれぞれ形成されている。
【0050】
半導体基板101上には、ゲート電極104を覆うように、窒化シリコンからなるストレスライナ膜115及び酸化シリコンからなる層間絶縁膜116が順次形成されている。上面が平坦化された層間絶縁膜116における各ソースドレイン拡散層111の上側部分には、それぞれニッケルシリサイド層114と接触するタングステン(W)等からなるコンタクト125がそれぞれ形成されている。また、層間絶縁膜125の上には、各コンタクト125と電気的に接続された金属、例えば銅(Cu)等からなる配線126が形成されている。
【0051】
次に、非シリサイド形成領域Bを説明する。
【0052】
ここでは、トランジスタにおけるシリサイド形成領域Aと異なる部分のみを説明する。
【0053】
ゲート電極104における第1のサイドウォール108の外側には、窒化シリコンからなる第2のサイドウォール109が形成されていること、また、ゲート電極104の上部及び各ソースドレイン拡散層111の上部には、ニッケルシリサイド層114が形成されていないこと、及び半導体基板101とストレスライナ膜115との間に、下から窒化シリコンからなる第1の保護膜118及び酸化シリコンからなる第2の保護膜119が順次形成されていることが異なる。
【0054】
ここで、第1の実施形態においては、シリサイド形成領域Aにおける酸化シリコンからなる第1のサイドウォール108は、非シリサイド形成領域Bにおける窒化シリコンからなる第2のサイドウォール109をエッチングするエッチング材(エッチャント又はエッチングガス)に対して耐性を有している。
【0055】
なお、図1には、シリサイド形成領域A及び非シリサイド形成領域Bに形成されるトランジスタとしてnMISFETのみを図示しているが、基板上にはpMISFETも形成されている。
【0056】
以下、前記のように構成された半導体装置の製造方法について、図2(a)〜図2(c)、図3(a)〜図3(c)及び図4(a)〜図4(c)を参照しながら説明する。
【0057】
まず、図2(a)に示すように、シリコンからなる半導体基板101の上部に厚さが300nmの酸化シリコンからなるSTI素子分離領域102を選択的に形成する。続いて、膜厚が2nmの酸化シリコンからなるゲート絶縁膜103及び膜厚が100nmのポリシリコン膜を順次形成する。ここで、ゲート絶縁膜103は、熱酸化法、化学気相堆積(Chemical Vapor Deposition:CVD)法又は原子層堆積(Atomic Layer Deposition:ALD)法等により形成でき、また、ポリシリコン膜はCVD法等により形成することができる。その後、リソグラフィによりレジストマスクをパターニングし、該レジストマスクを用いたエッチングを行って、ポリシリコン膜から複数のゲート電極104を形成する。続いて、CVD法等により、半導体基板101上の全面に膜厚が10nmのシリコン窒化膜を堆積する。その後、全面のエッチバックにより半導体基板101が露出するまでエッチングを行って、各ゲート電極104の両側面上に、窒化シリコンからなるオフセットスペーサ117をそれぞれ形成する。続いて、ゲート絶縁膜103、ゲート電極104及びオフセットスペーサ117をそれぞれマスクとして、半導体基板101に対して、ヒ素(As)イオンを加速電圧が1.5keVで、ドーズ量が1×1015cm−2の注入条件でイオン注入を行うことにより、半導体基板101の上部にエクステンション領域107をそれぞれ形成する。
【0058】
次に、図2(b)に示すように、半導体基板101、ゲート電極104及びオフセットスペーサ117を覆うように、CVD法により、膜厚が15nmのシリコン酸化膜及び膜厚が30nmのシリコン窒化膜を順次堆積する。続いて、堆積したシリコン窒化膜及びシリコン酸化膜に対して半導体基板101が露出するまで全面的なエッチバックを行って、シリコン酸化膜から第1の断面L字状のサイドウォール108を形成し、その外側に窒化シリコンからなる第2のサイドウォール109を形成する。続いて、図示しないPMOS領域をレジスト膜で覆い、且つ、ゲート電極104、オフセットスペーサ117、第1のサイドウォール108及び第2のサイドウォール109をマスクとして、Asイオンを加速電圧が15keVで、ドーズ量が7×1014cm−2の注入条件でイオン注入する。その後、アッシング工程及び洗浄工程を経てレジスト膜を除去した後、温度が1000℃で10秒間の高速加熱処理により、nMISFETにおけるソースドレイン拡散層111をそれぞれ形成する。
【0059】
次に、図2(c)に示すように、シリサイド形成領域Aにおいて、ゲート電極104及びソースドレイン拡散層111の各上部にシリサイド層を形成する前に、非シリサイド形成領域Bにおけるシリサイド化反応を防止するための第1の保護膜118及び第2の保護膜119を形成する。具体的には、ALD法により、半導体基板101の上に、膜厚が8nmのシリコン窒化膜と膜厚が15nmのシリコン酸化膜とを順次堆積する。
【0060】
次に、図3(a)に示すように、リソグラフィ法により、非シリサイド形成領域Bを覆い、且つシリサイド形成領域Aを開口する開口パターンを有するレジスト膜113を形成する。続いて、レジスト膜113をエッチングマスクとして、シリコン酸化膜をウエットエッチングすることにより、酸化シリコンからなる第2の保護膜119を形成する。
【0061】
シリサイド反応防止用の第2の保護膜119をエッチングにより形成する際の、酸化シリコンに対するウエットエッチングのエッチャントの一例としては、HF(フッ化水素):水(H0)=1:40の割合の希フッ酸を用いればよい。このとき、図5(a)に示すように、ゲート電極104同士の間隔が第1の保護膜118及び第2の保護膜119を併せた膜厚よりも狭くなる領域W1において、第2の保護膜119の膜厚d1は、ゲート電極104同士の間隔が第1の保護膜118及び第2の保護膜119を併せた膜厚よりも広くなる領域W2における第2の保護膜118の膜厚d2(=15nm)よりも厚くなる。このため、酸化シリコンからなる第2の保護膜119を完全に除去するには、十分なオーバエッチングを加える必要がある。
【0062】
ここで、第1の実施形態においては、図5(b)に示すように、第2の保護膜119の下には希フッ酸に対する選択比が高い窒化シリコンからなる第1の保護膜118が形成されているため、該第1の保護膜118により覆われた酸化シリコンからなる第1のサイドウォール108はエッチングされることがない。
【0063】
次に、図3(b)に示すように、アッシング及び洗浄処理を行って、非シリサイド形成領域Bに形成されたレジスト膜113を除去する。その後、第2の保護膜119をマスクとしたウエットエッチングにより、シリサイド形成領域Aから露出する窒化シリコンからなる第1の保護膜118及び窒化シリコンからなる第2のサイドウォール109を除去する。これにより、非シリサイド形成領域Bにおいては、第2の保護膜119の下に窒化シリコンからなる第1の保護膜118が形成される。
【0064】
ここで、シリサイド反応防止用の第1の保護膜118を形成し、且つ第2のサイドウォール109を除去する際の窒化シリコンに対するエッチャントの一例としては、薬液の温度が130℃の燐酸(HPO)(いわゆる熱燐酸)を用いればよい。このとき、図6(a)に示すように、ゲート電極104同士の間隔が第1の保護膜118の膜厚よりも狭くなる領域W1において、第1の保護膜118の膜厚d3は、ゲート電極104同士の間隔が第1の保護膜118の膜厚よりも広くなる領域W2における第1の保護膜の膜厚d4(=8nm)よりも厚くなる。このため、この窒化シリコンからなる第1の保護膜118を完全に除去するには、十分なオーバエッチングを加える必要がある。
【0065】
第1の実施形態においては、図6(b)に示すように、第1のサイドウォール108は、熱燐酸に対するエッチング耐性が高い酸化シリコンからなるため、ほとんどエッチングされることがない。なお、上記のエッチングには、エッチャント(エッチング溶液)を用いたが、エッチャントに代えてエッチングガスによる等方性エッチングで除去することも可能である。
【0066】
また、第1の実施形態において、窒化シリコンからなる第2のサイドウォール109を除去するのは、この後に続くストレスライナ膜115を堆積する際に、ゲート電極104の下方のチャネル部により大きな歪みを加え、トランジスタの動作速度を向上させるためである。
【0067】
次に、図3(c)に示すように、例えば希フッ酸を用いたウエットエッチングにより、シリサイド形成領域Aにおけるソースドレイン拡散層111の上面に形成される自然酸化膜(図示せず)を除去する。その後、スパッタ法により、半導体基板101の上に、膜厚が5nmのニッケル(Ni)膜を堆積する。続いて、急速熱処理法により、シリサイド形成領域Aにおけるゲート電極104の上部及びソースドレイン拡散層111の上部にニッケルシリサイド層114をそれぞれ形成する。このとき、非シリサイド形成領域Bにおいては、第1の保護膜118及び第2の保護膜119が形成されていることにより、ゲート電極104及びソースドレイン拡散層111にはニッケルシリサイド層114は形成されない。その後、非シリサイド形成領域Bに残存する未反応のNi膜をSPM(硫酸過酸化水素水溶液)洗浄及びAPM(アンモニア過酸化水素水溶液)洗浄によって除去する。
【0068】
次に、図4(a)に示すように、半導体基板101上の全面に、膜厚が50nmで所定の応力を有する窒化シリコンからなり、第1のトランジスタ及び第2のトランジスタに応力を生じさせるストレスライナ膜115を堆積する。続いて、半導体基板101上の全面に酸化シリコンからなる層間絶縁膜116を堆積し、堆積した層間絶縁膜116の上面を化学機械研磨(CMP)法により平坦化する。
【0069】
次に、図4(b)に示すように、平坦化された層間絶縁膜116の上に、下層レジスト膜120、中間層レジスト膜121及び上層レジスト膜122を順次積層した多層レジスト構造を形成する。続いて、リソグラフィ法により、多層レジスト構造にコンタクト形成用の開口パターンを形成する。
【0070】
次に、図4(c)に示すように、開口パターンが形成された多層レジスト構造をマスクとして、層間絶縁膜116に対して下地のストレスライナ膜115が露出するまでエッチングを行う。続いて、露出したストレスライナ膜115をさらにエッチングして、層間絶縁膜116及びストレスライナ膜115にコンタクトホール116aを形成する。
【0071】
ここで、多層レジスト構造に対するパターニングは、上層レジスト膜122を現像した後、中間層レジスト膜121及び下層レジスト膜120をドライエッチングする。ドライエッチングの一例として、中間層レジスト膜121は、エッチングガスにCF/CHF=200/40[ml/min(標準状態)]を用い、エッチング雰囲気の圧力を13Paとし、2周波反応性イオンエッチング(RIE)方式のエッチング装置を用い、RFパワーとしてそれぞれ上部電極を600Wとし、下部電極を300Wとし、基板温度を20℃に設定している。
【0072】
続く下層レジスト膜120のドライエッチングは、上層レジスト膜122とドライエッチングによって形成された中間層レジスト膜121とをマスクとして、エッチングガスにCO/O/Ar=100/50/500[ml/min(標準状態)]を用い、エッチング雰囲気の圧力を2Pa、2周波RIE方式のエッチング装置を用い、RFパワーとしてそれぞれ上部電極を1500Wとし、下部電極を300Wとし、基板温度を20℃に設定している。
【0073】
また、酸化シリコンからなる層間絶縁膜116に対するドライエッチングの一例としては、エッチングガスにC/Ar/O=20/1500/18[ml/min(標準状態)]を用い、エッチング雰囲気の圧力を4Pa、2周波RIE方式のエッチング装置を用い、RFパワーとしてそれぞれ上部電極を1000Wとし、下部電極を1500Wとし、基板温度を20℃に設定している。
【0074】
また、窒化シリコンからなるストレスライナ膜に対するドライエッチングの一例としては、エッチングガスにCHF/Ar/O=20/800/15[ml/min(標準状態)]を用い、エッチング雰囲気の圧力を3Pa、2周波RIE方式のエッチング装置を用い、RFパワーとしてそれぞれ上部電極を1000Wとし、下部電極を300Wとし、基板温度を20℃に設定している。
【0075】
次に、図1に示すように、層間絶縁膜116に形成された各コンタクトホール116aに、タングステン等を充填してコンタクト125を形成する。続いて、層間絶縁膜116の上に、各コンタクト125と接続されるように配線126を選択的に形成して、半導体装置を得る。なお、各コンタクトホール116aの内側には、密着層又はバリア層を形成してもよい。
【0076】
第1の実施形態に係る製造方法によると、図3(b)に示すように、シリサイド形成領域Aに含まれる第1の保護膜118を除去する際には、第2のサイドウォール109を同時に除去している。これにより、ゲート電極104の配置の粗密によって第1の保護膜118の膜厚に差が生じても、第1の保護膜と第1のサイドウォール108とはエッチング選択比があるため、第1の保護膜118に対するオーバエッチ量を多くして、該第1の保護膜118を除去しても第1のサイドウォール108の下端部にサイドエッチが生じることがない。
【0077】
具体的には、図3(b)に示す工程において、シリサイド形成領域Aに含まれる第1の保護膜118を除去する際に、酸化シリコンからなる第1のサイドウィール108は熱燐酸に対して耐性があり、エッチングされずに残る。このため、図7に示す従来例のような、酸化シリコンからなる第1のサイドウォール18の下端部に後退が生じない。従って、第1の実施形態においては、ニッケルシリサイド層114は、所定の形状を維持した第1のサイドウィール108の外側に形成されるため、ゲートチャネルの近傍又はエクステンション領域107の上部に形成されることがない。すなわち、ニッケルシリサイド層114の底面はソースドレイン拡散層111に囲まれるため、ニッケルシリサイド層114と半導体基板101の基板領域との間に生じるリーク電流を防止することができる。
【0078】
このように、第1の実施形態においては、シリサイド形成領域Aに含まれる第2のサイドウォール109と同時に第1の保護膜118を除去する。このため、ゲート電極104同士の間隔が狭く、従って第2のサイドウォール109同士の間隔が狭くなって、その間が第1の保護膜118及び第2の保護膜119によって埋まることになっても、第1のサイドウォール108をエッチングすることなく、第1の保護膜118及び第2の保護膜119を除去することが可能となる。従って、第2の実施形態においては、第2のサイドウォール109同士(ゲート電極104同士)の間隔を狭くすることができ、トランジスタのセルサイズを小さくできるので、チップの面積を縮小することができる。
【0079】
この効果は、ゲート電極同士の間隔が狭い微細トランジスタほど大きくなる。すなわち、図8において、従来例のように、保護膜21の膜厚をdとし、該保護膜21の第2のサイドウォール19に対するカバレッジを100%と仮定したとき、間隔S2に示すように、該間隔S2が保護膜21の膜厚dよりも十分に大きい場合(S2>>d)は、保護膜21におけるゲート電極14同士の間の膜厚d2はdと等しくなる(d2=d)。一方、間隔S1に示すように、該間隔S1が保護膜21の膜厚の2倍よりも小さい場合(S1<2d)は、保護膜21におけるゲート電極14同士の間の膜厚d1はdよりも大きくなる(d1>d)。その結果、ゲート電極14同士の間隔が狭いトランジスタでは、ゲート電極14同士の間が保護膜21で埋まってしまう。従って、前述したように、ゲート電極14同士の間隔S1が狭い領域の保護膜21を除去しようとすると、該ゲート電極14同士の間隔が広い領域では過剰エッチングとなって、第1のサイドウォール18をエッチングしてしまうことになる。
【0080】
しかしながら、第1の実施形態に係る半導体装置及びその製造方法によると、従来の製造方法に対して、半導体基板101と酸化シリコンからなる第2の保護膜119との間に、窒化シリコンからなる第1の保護膜118を堆積する工程を加えるだけで対応することができる。すなわち、本実施形態は、実施が容易で且つプロセス整合性も高く、ゲート電極104同士の間隔が狭くなっても十分に対応が可能である。
【0081】
なお、第1の実施形態においては、図2(b)において、ゲート電極104と第1のサイドウォール108との間にオフセットスペーサ117を形成しているが、オフセットスペーサ117は必ずしも必要ではない。また、ストレスライナ膜115も必ずしも必要ではない。
【0082】
また、第1の実施形態においては、第1の保護膜118及び第2の保護膜119はいずれも単層膜として説明したが、これに限定されず、それぞれ2層以上の積層膜として形成してもよい。
【0083】
また、第1の実施形態では、図1に示すように、非シリサイド形成領域Bにおいて、第1の保護膜118及び第2の保護膜119を残存させているが、この構成に限られず、必要に応じて各保護膜118、119の少なくとも一方を除去しても構わない。
【0084】
(第2の実施形態)
以下、本発明の第2の実施形態に係る半導体装置について図9を参照しながら説明する。
【0085】
ここでは、第1の実施形態との相違点のみを説明し、従って、図1に示す構成部材と同一の構成部材には、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【0086】
図9に示すように、第2の実施形態に係る半導体装置は、各ゲート電極104の両側面上に形成されたオフセットスペーサ206が酸化シリコン(SiO)からなり、その外側に形成された断面L字状の第1のサイドウォール208が窒化シリコン(SiN)からなる。また、非シリサイド形成領域Bにおいて、第1のサイドウォール208の外側に形成される第2のサイドウォール209及びゲート電極104を覆う保護膜210は、共に酸化シリコンからなる。
【0087】
ここで、第2の実施形態においては、シリサイド形成領域Aにおける窒化シリコンからなる第1のサイドウォール208は、非シリサイド形成領域Bにおける酸化シリコンからなる第2のサイドウォール209をエッチングするエッチング材(エッチャント又はエッチングガス)に対して耐性を有している。
【0088】
なお、図9には、シリサイド形成領域A及び非シリサイド形成領域Bに形成されるトランジスタとしてnMISFETのみを図示しているが、基板上にはpMISFETも形成されている。
【0089】
以下、前記のように構成された半導体装置の製造方法について、図10(a)〜図10(c)、図11(a)〜図11(c)及び図12(a)、図12(b)を参照しながら説明する。
【0090】
まず、図10(a)に示すように、シリコンからなる半導体基板101の上部に膜厚が300nmの酸化シリコンからなるSTI素子分離領域102を選択的に形成する。続いて、膜厚が2nmの酸化シリコンからなるゲート絶縁膜103及び膜厚が100nmのポリシリコン膜を順次形成する。ここで、ゲート絶縁膜103は、熱酸化法、CVD法又はALD法等により形成でき、また、ポリシリコン膜はCVD法等により形成することができる。その後、リソグラフィによりレジストマスクをパターニングし、該レジストマスクを用いたエッチングを行って、ポリシリコン膜から複数のゲート電極104を形成する。続いて、半導体基板101上の全面に膜厚が10nmのシリコン酸化膜を堆積する。その後、全面のエッチバックにより半導体基板101が露出するまでエッチングを行って、各ゲート電極104の両側面上に、酸化シリコンからなるオフセットスペーサ206をそれぞれ形成する。続いて、ゲート絶縁膜103、ゲート電極104及びオフセットスペーサ206をそれぞれマスクとして、半導体基板101に対して、ヒ素(As)イオンを加速電圧が1.5keVで、ドーズ量が1×1015cm−2の注入条件でイオン注入を行うことにより、半導体基板101の上部にエクステンション領域107をそれぞれ形成する。
【0091】
次に、図10(b)に示すように、半導体基板101、ゲート電極104及びオフセットスペーサ206を覆うように、CVD法により、膜厚が15nmのシリコン窒化膜及び膜厚が30nmのシリコン酸化膜を順次堆積する。続いて、堆積したシリコン酸化膜及びシリコン窒化膜に対して半導体基板101が露出するまで全面的なエッチバックを行って、シリコン窒化膜から第1の断面L字状のサイドウォール208を形成し、その外側に酸化シリコンからなる第2のサイドウォール209を形成する。続いて、図示しないPMOS領域をレジスト膜で覆い、且つ、ゲート電極104、オフセットスペーサ206、第1のサイドウォール208及び第2のサイドウォール209をマスクとして、Asイオンを加速電圧が15keVで、ドーズ量が7×1014cm−2の注入条件でイオン注入する。その後、アッシング工程及び洗浄工程を経てレジスト膜を除去した後、温度が1000℃で10秒間の高速加熱処理により、nMISFETにおけるソースドレイン拡散層111をそれぞれ形成する。
【0092】
次に、図10(c)に示すように、シリサイド形成領域Aにおいて、ゲート電極104及びソースドレイン拡散層111の各上部にシリサイド層を形成する前に、非シリサイド形成領域Bにおけるシリサイド化反応を防止するための保護膜210を形成する。具体的には、ALD法により、半導体基板101の上に膜厚が23nmのシリコン酸化膜を堆積する。
【0093】
次に、図11(a)に示すように、リソグラフィ法により、非シリサイド形成領域Bを覆い、且つシリサイド形成領域Aを開口する開口パターンを有するレジスト膜113を形成する。続いて、レジスト膜113をエッチングマスクとして、シリコン酸化膜をウエットエッチングすることにより、酸化シリコンからなる保護膜210を形成する。このとき、同時に、シリサイド形成領域Aにおける酸化シリコンからなる第2のサイドウォール209を除去する。このように、第2のサイドウォール209を除去することにより、後工程のストレスライナ膜115を堆積する際に、ゲート電極104の下方のチャネル部により大きな歪みを加え、トランジスタの動作速度を向上させることが可能となる。
【0094】
シリサイド反応防止用の保護膜210をエッチングにより形成する際の、酸化シリコンに対するウエットエッチングのエッチャントの一例としては、HF:H0=1:20の割合の希フッ酸を用いればよい。このとき、第1の実施形態における図5(a)の説明と同様に、ゲート電極104同士の間隔が保護膜210の膜厚よりも狭くなる領域の保護膜210の膜厚は、ゲート電極104同士の間隔が保護膜210の膜厚よりも広くなる領域の膜厚の23nmよりも厚くなる。このため、酸化シリコンからなる保護膜210を完全に除去するには、十分なオーバエッチングを加える必要がある。
【0095】
このとき、シリサイドウォール形成領域Aにおいて、保護膜210の下の酸化シリコンからなる第2のサイドウォール209は除去されるものの、第1のサイドウォール208は窒化シリコンからなるため、ほとんどエッチングされることがない。
【0096】
なお、保護膜210及び第2のサイドウォール209に対するエッチングにはエッチング溶液を用いたが、これに代えてエッチングガスによる等方性エッチングによって除去してもよい。
【0097】
次に、図11(b)に示すように、アッシング及び洗浄処理を行って、非シリサイド形成領域Bに形成されたレジスト膜113を除去する。その後、例えば希フッ酸を用いたウエットエッチングにより、シリサイド形成領域Aにおけるソースドレイン拡散層111の上面に形成される自然酸化膜(図示せず)を除去する。その後、スパッタ法により、半導体基板101の上に、膜厚が5nmのニッケル(Ni)膜を堆積する。続いて、急速熱処理法により、シリサイド形成領域Aにおけるゲート電極104の上部及びソースドレイン拡散層111の上部にニッケルシリサイド層114をそれぞれ形成する。このとき、非シリサイド形成領域Bにおいては、保護膜210が形成されていることにより、ゲート電極104及びソースドレイン拡散層111にはニッケルシリサイド層114は形成されない。その後、非シリサイド形成領域Bに残存する未反応のNi膜をSPM洗浄によって除去する。
【0098】
次に、図11(c)に示すように、半導体基板101上の全面に、膜厚が50nmで所定の応力を有する窒化シリコンからなり、第1のトランジスタ及び第2のトランジスタに応力を生じさせるストレスライナ膜115を堆積する。続いて、半導体基板101上の全面に酸化シリコンからなる層間絶縁膜116を堆積し、堆積した層間絶縁膜116の上面をCMP法により平坦化する。
【0099】
次に、図12(a)に示すように、平坦化された層間絶縁膜116の上に、下層レジスト膜120、中間層レジスト膜121及び上層レジスト膜122を順次積層した多層レジスト構造を形成する。続いて、リソグラフィ法により、多層レジスト構造にコンタクト形成用の開口パターンを形成する。
【0100】
次に、図12(b)に示すように、開口パターンが形成された多層レジスト構造をマスクとして、層間絶縁膜116に対して下地のストレスライナ膜115が露出するまでエッチングを行う。続いて、露出したストレスライナ膜115をさらにエッチングして、層間絶縁膜116及びストレスライナ膜115にコンタクトホール116aを形成する。
【0101】
なお、多層レジスト構造に対する開口パターン形成のエッチング条件、並びに層間絶縁膜116及びストレスライナ膜115に対するドライエッチング条件は、第1の実施形態と同様でよい。
【0102】
次に、図1に示すように、層間絶縁膜116に形成された各コンタクトホール116aに、タングステン等を充填してコンタクト125を形成する。続いて、層間絶縁膜116の上に、各コンタクト125と接続されるように配線126を選択的に形成して、半導体装置を得る。なお、各コンタクトホール116aの内側には、密着層又はバリア層を形成してもよい。
【0103】
第2の実施形態に係る製造方法によると、第1の実施形態と同様に、図11(a)に示す工程において、シリサイド形成領域Aに含まれる酸化シリコンからなる保護膜210及び第2のサイドウォール209を除去する際に、窒化シリコンからなる第1のサイドウォール208が希フッ酸に対して耐性があり、エッチングされずに残る。このため、図7及び図15(c)のように、第1のサイドウォール208の下端部に後退が生じない。これにより、ニッケルシリサイド層114は、所定の形状を維持した第1のサイドウォール208の外側に形成されるため、ゲートチャネルの近傍又はエクステンション領域107の上部に形成されることがない。すなわち、ニッケルシリサイド層の底面はソースドレイン拡散層111に囲まれるため、ニッケルシリサイド層114と半導体基板101の基板領域との間に生じるリーク電流を防止することができる。
【0104】
また、第2の実施形態においては、シリサイド形成領域Aに含まれる第2のサイドウォール209と同時に保護膜210を除去するため、ゲート電極104同士の間隔が狭く、第2のサイドウォール209同士の間隔が狭くなってその間が保護膜210で埋まることになっても、第1のサイドウォール208をエッチングすることなく、保護膜210を除去することが可能となる。従って、第2のサイドウォール209同士(ゲート電極104同士)の間隔を狭くすることができるため、トランジスタのセルサイズを小さくでき、その結果、チップの面積を縮小することができる。
【0105】
また、第2の実施形態は、第1の実施形態と比べて保護膜210を一層で形成するため、プロセスコストを低減することが可能となる。
【0106】
なお、第2の実施形態の製造方法においても、第1の実施形態と同様に、図10(b)において、ゲート電極104と第1のサイドウォール208との間にオフセットスペーサ206を形成しているが、オフセットスペーサ206は必ずしも必要ではない。また、ストレスライナ膜115も必ずしも必要ではない。
【0107】
また、第2の実施形態においては、図9に示すように、非シリサイド形成領域Bにおいて、保護膜210を残存させているが、この構成に限られず、必要に応じて保護膜210を除去しても構わない。
【0108】
なお、第1及び第2の各実施形態において、第1のサイドウォールとしてL字状スペーサを開示し説明したが、第1のサイドウォールは断面L字状に限定されるものではなく、少なくともゲート電極の側面と対向すると共に基板と接しているサイドウォールであれば構わない。
【産業上の利用可能性】
【0109】
本発明に係る半導体装置及びその製造方法は、微細トランジスタのシリサイド形成工程において、ゲート間容量の増大がなく、且つL字状スペーサの端部がエッチングされることを防止して、接合リーク等の不良の発生を抑制でき、特にトランジスタのソースドレイン領域にシリサイド層を有する半導体装置等に有用である。
【符号の説明】
【0110】
A シリサイド形成領域
B 非シリサイド形成領域
101 半導体基板(半導体領域)
102 STI素子分離領域
103 ゲート絶縁膜
104 ゲート電極
107 エクステンション領域
108 第1のサイドウォール(酸化シリコン)
109 第2のサイドウォール(窒化シリコン)
111 ソースドレイン拡散層
113 レジスト膜
114 ニッケルシリサイド層
115 ストレスライナ膜
116 層間絶縁膜
116a コンタクトホール
117 オフセットスペーサ(窒化シリコン)
118 第1の保護膜(窒化シリコン)
119 第2の保護膜(酸化シリコン)
120 下層レジスト膜
121 中間層レジスト膜
122 上層レジスト膜
125 コンタクト
126 配線
206 オフセットスペーサ(酸化シリコン)
208 第1のサイドウォール(窒化シリコン)
209 第2のサイドウォール(酸化シリコン)
210 保護膜(酸化シリコン)

【特許請求の範囲】
【請求項1】
半導体領域の上に第1のゲート絶縁膜を介在させて形成された第1のゲート電極、該第1のゲート電極の側面上に形成された第1のサイドウォール、及び前記半導体領域の上部における前記第1のゲート電極の両側方に形成された第1のソースドレイン領域を有する第1のトランジスタと、
前記半導体領域の上に第2のゲート絶縁膜を介在させて形成された第2のゲート電極、該第2のゲート電極の側面上に形成された第2のサイドウォール、該第2のサイドウォールの外側に形成された第3のサイドウォール、及び前記半導体領域の上部における前記第2のゲート電極の両側方に形成された第2のソースドレイン領域を有する第2のトランジスタとを備え、
前記第1のトランジスタにおける前記第1のゲート電極の上部及び前記第1のソースドレイン領域の上部にはシリサイド層がそれぞれ形成されており、
前記第1のサイドウォールは、前記第3のサイドウォールをエッチングする際のエッチング材に対して耐性を有していることを特徴とする半導体装置。
【請求項2】
前記第1のサイドウォール及び第2のサイドウォールは、それぞれ酸化シリコンからなり、
前記第3のサイドウォールは、窒化シリコンからなることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
【請求項3】
前記第1のサイドウォール及び第2のサイドウォールは、それぞれ窒化シリコンからなり、
前記第3のサイドウォールは、酸化シリコンからなることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
【請求項4】
前記第2のトランジスタの上には、前記半導体領域側から第1の保護膜及び第2の保護膜が順次形成されており、
前記第1の保護膜は、前記エッチング材に対して前記第3のサイドウォールと同等又はそれ以上のエッチングレートを有し、
前記第2の保護膜は、前記エッチング材に対して耐性を有していることを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置。
【請求項5】
前記第1の保護膜は、窒化シリコンからなり、
前記第2の保護膜は、酸化シリコンからなることを特徴とする請求項4に記載の半導体装置。
【請求項6】
前記第2のトランジスタの上には、第3の保護膜が形成されており、
前記第3の保護膜は、前記エッチング材に対して前記第3のサイドウォールと同等のエッチングレートを有していることを特徴とする請求項1又は3に記載の半導体装置。
【請求項7】
前記第3の保護膜は、酸化シリコンからなることを特徴とする請求項6に記載の半導体装置。
【請求項8】
前記第1のトランジスタ及び第2のトランジスタを覆うように形成されたライナ膜をさらに備えていることを特徴とする請求項1〜7のうちのいずれか1項に記載の半導体装置。
【請求項9】
半導体領域の上のシリサイド形成領域に、第1のゲート絶縁膜及び第1のゲート電極を順次形成すると共に、前記半導体領域の上の非シリサイド形成領域に、第2のゲート絶縁膜及び第2のゲート電極を順次形成する工程(a)と、
前記第1のゲート絶縁膜及び第1のゲート電極の側面上並びに前記第2のゲート絶縁膜及び第2のゲート電極の側面上に、それぞれ第1のサイドウォール及び第2のサイドウォールを順次形成する工程(b)と、
前記工程(b)よりも後に、前記半導体領域の上部における前記第1のゲート電極の両側方に第1のソースドレイン領域を形成すると共に、前記半導体領域の上部における前記第2のゲート電極の両側方に第2のソースドレイン領域を形成する工程(c)と、
前記工程(c)よりも後に、前記半導体領域の上における前記シリサイド形成領域及び非シリサイド形成領域に亘って、第1の保護膜及び第2の保護膜を順次形成する工程(d)と、
前記シリサイド形成領域に含まれる前記第2の保護膜を選択的に除去する工程(e)と、
前記非シリサイド形成領域に残存した前記第2の保護膜をマスクとして、前記シリサイド形成領域における前記第1の保護膜及び第2のサイドウォールを除去する工程(f)と、
前記半導体領域の上に金属膜を形成し、形成した金属膜を加熱することにより、前記第1のゲート電極の上部及び前記第1のソースドレイン領域の上部に金属シリサイド層を形成する工程(g)とを備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項10】
前記工程(g)よりも後に、前記シリサイド形成領域及び非シリサイド形成領域に亘って、ライナ膜を形成する工程(h)をさらに備えていることを特徴とする請求項9に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項11】
前記工程(g)よりも後に、前記非シリサイド形成領域における前記第2の保護膜及び第1の保護膜を除去する工程(i)をさらに備えていることを特徴とする請求項9に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項12】
前記第1のサイドウォール及び第2の保護膜は、酸化シリコンからなり、
前記第2のサイドウォール及び第1の保護膜は、それぞれ窒化シリコンからなることを特徴とする請求項9〜11のうちのいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項13】
半導体領域の上のシリサイド形成領域に、第1のゲート絶縁膜及び第1のゲート電極を順次形成すると共に、前記半導体領域の上の非シリサイド形成領域に、第2のゲート絶縁膜及び第2のゲート電極を順次形成する工程(a)と、
前記第1のゲート絶縁膜及び第1のゲート電極の側面上並びに前記第2のゲート絶縁膜及び第2のゲート電極の側面上に、それぞれ第1のサイドウォール及び第2のサイドウォールを順次形成する工程(b)と、
前記工程(b)よりも後に、前記半導体領域の上部における前記第1のゲート電極の両側方に第1のソースドレイン領域を形成すると共に、前記半導体領域の上部における前記第2のゲート電極の両側方に第2のソースドレイン領域を形成する工程(c)と、
前記工程(c)よりも後に、前記半導体領域の上における前記シリサイド形成領域及び非シリサイド形成領域に亘って、保護膜を形成する工程(d)と、
前記シリサイド形成領域に含まれる前記保護膜及び第2のサイドウォールを選択的に除去する工程(e)と、
前記半導体領域の上に金属膜を形成し、形成した金属膜を加熱することにより、前記第1のゲート電極の上部及び前記第1のソースドレイン領域の上部に金属シリサイド層を形成する工程(f)とを備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項14】
前記工程(f)よりも後に、前記シリサイド形成領域及び非シリサイド形成領域に亘って、ライナ膜を形成する工程(g)をさらに備えていることを特徴とする請求項13に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項15】
前記工程(f)よりも後に、前記非シリサイド形成領域における前記保護膜を除去する工程(h)をさらに備えていることを特徴とする請求項13に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項16】
前記第1のサイドウォールは、窒化シリコンからなり、
前記第2のサイドウォール及び保護膜は、それぞれ酸化シリコンからなることを特徴とする請求項13〜15のうちのいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【図13】
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【図14】
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【図15】
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【公開番号】特開2011−23498(P2011−23498A)
【公開日】平成23年2月3日(2011.2.3)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−166528(P2009−166528)
【出願日】平成21年7月15日(2009.7.15)
【出願人】(000005821)パナソニック株式会社 (73,050)
【Fターム(参考)】