JP2015099830A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
<半導体装置の製造工程について>
本実施の形態の半導体装置の製造工程を、図面を参照して説明する。本実施の形態の半導体装置は、MISFET(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor)を備えた半導体装置であり、本実施の形態の半導体装置の製造方法は、MISFETを備えた半導体装置の製造方法である。
本実施の形態の半導体装置の製造方法は、ステップS1で、半導体基板としてSOI基板SUBを準備し、ステップS3で、SOI基板SUB上にゲート絶縁膜GIを介してゲート電極GEを形成する。それから、ステップS4で、SOI基板SUB上にゲート電極GEを覆うように、絶縁膜IL2と絶縁膜IL2上の絶縁膜IL3とを有する積層膜LMを形成してから、その積層膜LMをエッチバックして、ゲート電極GEの側壁上に積層膜LMからなるサイドウォールスペーサSW1(側壁絶縁膜)を形成する。それから、ステップS5で、ゲート電極GEおよびサイドウォールスペーサSW1で覆われずに露出するSOI基板の半導体層SM1上に、半導体層EPをエピタキシャル成長させてから、ステップS6で、半導体層EPの表面を酸化して、半導体層EPの表面に酸化膜OX1を形成する。その後、ステップS7で、サイドウォールスペーサSW1を構成する絶縁膜IL3を除去する。
本実施の形態では、半導体層EPの側壁(EP1)上にサイドウォールスペーサ(側壁絶縁膜)SW3を形成したことで、半導体層EPの側壁(EP1)が露出したことによる不具合を防止できる。例えば、上記図36に示すようにコンタクトホールCNTを形成する際に、マスクずれ等によってコンタクトホールCNTの位置が半導体層EPと素子分離領域STの両方に跨ってしまう場合がある。その時、コンタクトホールCNTを形成するためのエッチングによって、素子分離領域STが掘り込まれ、基板SB1にまで達してしまう恐れがある。これは、後述の図42に示すようなディボットDTが発生していると、より深刻な問題となる。そこで、本実施の形態のように、半導体層EPの側壁(EP1)上にサイドウォールスペーサ(側壁絶縁膜)SW3を形成しておけば、サイドウォールスペーサSW3の膜厚の分だけエッチングマージンを増やすことができる。従って、半導体装置の性能を向上させることができる。
CNT コンタクトホール
DT ディボット
EP 半導体層
EP1 側壁
EP2 側面(側壁)
EX n−型半導体領域
GE ゲート電極
GI ゲート絶縁膜
IL1,IL2,IL3,IL4,IL5,IL6 絶縁膜
KB 窪み
LM 積層膜
M1 配線
ME,ME101 金属膜
MS,MS101,MS201 金属シリサイド層
OX1 酸化膜
PG プラグ
RG1,RG2 領域
SB1 基板
SD n+型半導体領域
SM1 半導体層
SM1a 側面
SM2 半導体層
ST 素子分離領域
ST1 素子分離溝
SUB SOI基板
SW1,SW2,SW3 サイドウォールスペーサ
Claims (20)
- (a)半導体基板を準備する工程、
(b)前記半導体基板上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成する工程、
(c)前記半導体基板上に、前記ゲート電極を覆うように、第1絶縁膜と前記第1絶縁膜上の第2絶縁膜とを有する積層膜を形成する工程、
(d)前記積層膜をエッチバックして、前記ゲート電極の側壁上に前記積層膜からなる第1側壁絶縁膜を形成する工程、
(e)前記ゲート電極および前記第1側壁絶縁膜で覆われずに露出する前記半導体基板上に、エピタキシャル半導体層をエピタキシャル成長させる工程、
(f)前記エピタキシャル半導体層の表面を酸化して、前記エピタキシャル半導体層の表面に酸化膜を形成する工程、
(g)前記(f)工程後、前記第1側壁絶縁膜を構成する前記第2絶縁膜を除去する工程、
を有する、半導体装置の製造方法。 - 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、
前記(g)工程では、前記第2絶縁膜よりも前記第1絶縁膜および前記酸化膜がエッチングされにくい条件でエッチングを行い、前記第1側壁絶縁膜を構成する前記第2絶縁膜を除去する、半導体装置の製造方法。 - 請求項2記載の半導体装置の製造方法において、
前記(g)工程では、前記エピタキシャル半導体層よりも前記酸化膜がエッチングされにくい条件でエッチングを行い、前記第1側壁絶縁膜を構成する前記第2絶縁膜を除去する、半導体装置の製造方法。 - 請求項3記載の半導体装置の製造方法において、
前記(g)工程では、ウェットエッチングが用いられる、半導体装置の製造方法。 - 請求項4記載の半導体装置の製造方法において、
前記第1絶縁膜は、酸化シリコンからなる、半導体装置の製造方法。 - 請求項5記載の半導体装置の製造方法において、
前記第2絶縁膜は、窒化シリコンからなる、半導体装置の製造方法。 - 請求項6記載の半導体装置の製造方法において、
前記エピタキシャル半導体層はシリコン層からなり、
前記酸化膜は、酸化シリコンからなる、半導体装置の製造方法。 - 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、
前記(g)工程では、前記第1側壁絶縁膜を構成する前記第1絶縁膜が層状に残存する、半導体装置の製造方法。 - 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、
前記(f)工程で形成された前記酸化膜の厚みは、2nm以上である、半導体装置の製造方法。 - 請求項9記載の半導体装置の製造方法において、
前記(f)工程で形成された前記酸化膜の厚みは、5nm以下である、半導体装置の製造方法。 - 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、
前記(g)工程では、前記エピタキシャル半導体層の表面に、前記酸化膜が残存する、半導体装置の製造方法。 - 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、
(h)前記(g)工程後、前記ゲート電極の側壁上に、前記第1絶縁膜を介して第2側壁絶縁膜を形成する工程、
を更に有する、半導体装置の製造方法。 - 請求項12記載の半導体装置の製造方法において、
前記(h)工程は、
(h1)前記半導体基板上に、前記ゲート電極および前記エピタキシャル半導体層を覆うように、第3絶縁膜を形成する工程、
(h2)前記第3絶縁膜をエッチバックして、前記ゲート電極の側壁上に前記第1絶縁膜を介して前記第3絶縁膜からなる前記第2側壁絶縁膜を形成する工程、
を有する、半導体装置の製造方法。 - 請求項13記載の半導体装置の製造方法において、
前記(h)工程で形成された前記第2側壁絶縁膜の一部が、前記エピタキシャル半導体層上に位置している、半導体装置の製造方法。 - 請求項13記載の半導体装置の製造方法において、
前記(h2)工程では、前記エピタキシャル半導体層の側壁上に前記第3絶縁膜からなる第3側壁絶縁膜が形成される、半導体装置の製造方法。 - 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、
前記エピタキシャル半導体層はソース・ドレイン用の半導体層である、半導体装置の製造方法。 - 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、
前記(a)工程では、支持基板、前記支持基板上の絶縁層、および前記絶縁層上の第1半導体層を有する前記半導体基板が準備され、
前記(b)工程では、前記半導体基板の前記第1半導体層上に前記ゲート絶縁膜を介して前記ゲート電極が形成され、
前記(e)工程では、前記ゲート電極および前記第1側壁絶縁膜で覆われずに露出する前記第1半導体層上に、前記エピタキシャル半導体層がエピタキシャル成長される、半導体装置の製造方法。 - 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、
(i)前記(g)工程後、前記エピタキシャル半導体層上に、金属と前記エピタキシャル半導体層との反応層を形成する工程、
を有する、半導体装置の製造方法。 - 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、
前記(b)工程では、前記ゲート電極上に第3絶縁膜が形成され、
前記(g)工程では、前記ゲート電極上の前記第3絶縁膜も除去される、半導体装置の製造方法。 - 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、
(j)前記(g)工程後、前記酸化膜が前記エピタキシャル半導体層上に存在している状態で、前記エピタキシャル半導体層に不純物をイオン注入する工程、
を更に有する、半導体装置の製造方法。
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