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JP3457532B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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Publication number
JP3457532B2
JP3457532B2 JP09304198A JP9304198A JP3457532B2 JP 3457532 B2 JP3457532 B2 JP 3457532B2 JP 09304198 A JP09304198 A JP 09304198A JP 9304198 A JP9304198 A JP 9304198A JP 3457532 B2 JP3457532 B2 JP 3457532B2
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JP
Japan
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film
silicon
single crystal
forming
silicon film
Prior art date
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JP09304198A
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Japanese (ja)
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Inventor
一郎 水島
淳子 阿部
祥隆 綱島
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP09304198A priority Critical patent/JP3457532B2/en
Publication of JPH1174507A publication Critical patent/JPH1174507A/en
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  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、エレベーティッド
ソース/ドレイン構造を有する半導体装置の製造方法に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device having an elevated source / drain structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、コンピュータや通信機器の重要部
分には、多数のトランジスタや抵抗等を半導体基板上に
集積した集積回路が広く用いられている。素子の高集積
化に伴い、設計ルールも年々縮小している。
2. Description of the Related Art In recent years, integrated circuits in which a large number of transistors, resistors and the like are integrated on a semiconductor substrate have been widely used in important parts of computers and communication equipment. The design rule is shrinking year by year with the high integration of devices.

【0003】そして、MOS型の集積回路においては、
ゲート長の縮小に伴うショートチャネル効果を抑制する
ため、拡散層深さを浅くすることが要求されている。ま
た同時に、拡散層深さが浅くなることによる抵抗の増大
を防ぐ必要がある。拡散層深さを浅く、且つ拡散層抵抗
を低く保つ方法として、ソース/ドレイン領域のみシリ
コンを持ち上げたエレベーティッドソース/ドレイン構
造と、シリコンと金属との化合物であるシリサイドが自
己整合的に形成されたサリサイドとを組み合わせること
が有効な手法とされている。
In a MOS type integrated circuit,
In order to suppress the short channel effect due to the reduction of the gate length, it is required to make the diffusion layer depth shallow. At the same time, it is necessary to prevent an increase in resistance due to a shallow diffusion layer. As a method of keeping the diffusion layer depth shallow and the diffusion layer resistance low, an elevated source / drain structure in which only the source / drain regions are raised in silicon and a silicide that is a compound of silicon and metal are formed in a self-aligned manner. The combination of salicide with salicide is considered to be an effective method.

【0004】エレベーティッドソース/ドレイン構造自
体は、これまでにもいくつかの方法で試みられている。
例えば、ジクロルシランなどを原料ガスとして用いて、
ソース/ドレイン上にのみ選択的にシリコンをエピタキ
シャル成長させる方法が知られている。しかし、エピタ
キシャル成長させて単結晶状態で堆積するために、単結
晶シリコン膜の端部にファセット面が形成される。
The elevated source / drain structure itself has been tried in several ways.
For example, using dichlorosilane as a source gas,
A method of selectively epitaxially growing silicon only on the source / drain is known. However, since it is epitaxially grown and deposited in a single crystal state, a facet surface is formed at the end of the single crystal silicon film.

【0005】単結晶シリコン膜で形成されたエレベーテ
ィッドソース/ドレイン構造とサリサイドとを組み合わ
せた構造を図13に示す。図13において、11はシリ
コン基板、12は素子分離絶縁膜、13はゲート酸化
膜、54はゲート電極、16はシリコン窒化膜、18は
側壁絶縁膜、17はp型拡散層、19は単結晶シリコン
膜、21はp+ 型拡散層、22はサリサイドである。
FIG. 13 shows a structure in which an elevated source / drain structure formed of a single crystal silicon film and salicide are combined. In FIG. 13, 11 is a silicon substrate, 12 is an element isolation insulating film, 13 is a gate oxide film, 54 is a gate electrode, 16 is a silicon nitride film, 18 is a sidewall insulating film, 17 is a p-type diffusion layer, and 19 is a single crystal. A silicon film, 21 is a p + type diffusion layer, and 22 is a salicide.

【0006】エレベーティッドソース/ドレイン構造と
サリサイドとを組み合わせると、単結晶シリコン膜19
のファセット面が形成されている領域において、基板1
1のp+ 型拡散層21中の深い領域までサリサイド22
が形成されてしまい、接合特性等に劣化をもたらしてし
まうという問題があった。
When the elevated source / drain structure and salicide are combined, the single crystal silicon film 19 is formed.
In the area where the facet surface of
1 to the deep region of the p + type diffusion layer 21 salicide 22
However, there is a problem that the bonding characteristics and the like are deteriorated due to the formation.

【0007】また、この方法のデメリットとして、絶縁
膜上に結晶粒が生成してしまうという、選択崩れの問題
もある。他の方法としては、特願平6−233934号
に記載されているように、シリコン基板以外の領域をハ
ロゲン等の元素により表面処理し、アモルファスを選択
成長させる方法がある。これは、推積時にアモルファス
状態であるため、ファセットが形成されることはない
が、原料ガス自体にエッチング性がないため、選択性が
崩れやすいというデメリットがある。
Further, as a demerit of this method, there is a problem of selection collapse that crystal grains are generated on the insulating film. As another method, as described in Japanese Patent Application No. 6-233934, there is a method in which a region other than the silicon substrate is surface-treated with an element such as halogen to selectively grow amorphous. This is because the facet is not formed because it is in an amorphous state at the time of deposition, but there is a demerit that the selectivity tends to collapse because the source gas itself has no etching property.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、エレ
ベーティッドソース/ドレイン構造とサリサイドとを組
み合わせると、サリサイドが基板中にも形成されてしま
い接合特性等が劣化するという問題があった。
As described above, when the elevated source / drain structure and salicide are combined, salicide is also formed in the substrate, and there is a problem that the junction characteristics and the like are deteriorated.

【0009】本発明の目的は、エレベーティッドソース
/ドレイン構造とサリサイドとを組み合わせた構造にお
いて、接合特性等の劣化を防止し得る半導体装置の製造
方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device capable of preventing deterioration of junction characteristics and the like in a structure in which an elevated source / drain structure and salicide are combined.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

[構成] 本発明は、上記目的を達成するために以下のように構成
されている。 (1) 本発明(請求項1)は、シリコン基板にMOS
トランジスタを形成する半導体装置の製造方法であっ
て、前記MOSトランジスタのゲート電極の側壁に側壁
絶縁膜を形成する工程と、露出した前記シリコン基板の
表面に前記側壁絶縁膜に隣接してファセット面を有する
単結晶シリコン膜を形成する工程と、前記側壁絶縁膜及
び単結晶シリコン膜上に非選択シリコン膜を堆積し、前
記単結晶シリコンのファセット面と前記側壁絶縁膜との
間に形成される空間に該非選択シリコン膜を埋め込む工
程と、前記側壁絶縁膜上の前記非選択シリコン膜を除去
する工程と、前記非選択シリコン膜、前記単結晶シリコ
ン膜、及び前記シリコン基板に不純物を導入し、前記M
OSトランジスタのソース及びドレインを形成する工程
と、前記シリコン基板上の全面に金属膜を形成する工程
と、加熱処理により、前記金属膜と、前記非選択シリコ
ン膜及び単結晶シリコン膜とを反応させ、サリサイド膜
を形成する工程と、未反応の金属膜を除去する工程とを
含むことを特徴とする。 (2) 本発明(請求項2)は、シリコン基板にMOS
トランジスタを形成する半導体装置の製造方法であっ
て、前記MOSトランジスタのゲート電極の側壁に側壁
絶縁膜を形成する工程と、露出した前記シリコン基板の
表面に前記側壁絶縁膜に隣接してファセット面を有する
単結晶シリコン膜を形成する工程と、前記側壁絶縁膜及
び単結晶シリコン膜上に、非単結晶シリコン膜を堆積
し、前記単結晶シリコンのファセット面と前記側壁絶縁
膜との間に形成される空間に該非単結晶シリコン膜を埋
め込む工程と、前記非単結晶シリコンをほぼ均一にエッ
チング或いは研磨し、前記側壁絶縁膜上の前記非単結晶
シリコン膜を除去する工程と、前記非選択シリコン膜、
前記単結晶シリコン膜、及び前記シリコン基板に不純物
を導入し、前記MOSトランジスタのソース及びドレイ
ンを形成する工程と、前記シリコン基板上の全面に金属
膜を形成する工程と、加熱処理により、前記金属膜と、
前記非選択シリコン膜及び単結晶シリコン膜とを反応さ
せ、サリサイド膜を形成する工程と、未反応の金属膜を
除去する工程とを含むことを特徴とする。 (3) 本発明(請求項3)は、シリコン基板にMOS
トランジスタを形成する半導体装置の製造方法であっ
て、前記MOSトランジスタのゲート電極の側壁に側壁
絶縁膜を形成する工程と、露出した前記シリコン基板の
表面に前記側壁絶縁膜に隣接してファセット面を有する
単結晶シリコン膜を形成する工程と、前記単結晶シリコ
ン膜上では単結晶であり、前記側壁絶縁膜上では非単結
晶である非選択シリコン膜を形成し、該単結晶シリコン
膜のファセット面と該側壁絶縁膜との間に形成される空
間に該非選択シリコン膜を埋め込む工程と、ケミカルド
ライエッチング法により、前記側壁絶縁膜上の前記非選
択シリコン膜を除去する工程と、前記非選択シリコン
膜、前記単結晶シリコン膜、及び前記シリコン基板に不
純物を導入し、前記MOSトランジスタのソース及びド
レインを形成する工程と、前記シリコン基板上の全面に
金属膜を形成する工程と、加熱処理により、前記金属膜
と、前記非選択シリコン膜及び単結晶シリコン膜とを反
応させ、サリサイド膜を形成する工程と、未反応の金属
膜を除去する工程とを含むことを特徴とする。 (4) 本発明(請求項4)は、素子分離絶縁膜によっ
て分離された複数の素子領域を有するシリコン基板の素
子領域にMOSトランジスタを形成する半導体装置の製
造方法であって、前記MOSトランジスタのゲート電極
の側壁に側壁絶縁膜を形成する工程と、露出した前記シ
リコン基板の表面に前記側壁絶縁膜に隣接してファセッ
ト面を有する単結晶シリコン膜を形成する工程と、前記
単結晶シリコン膜上では単結晶であり、前記側壁絶縁膜
及び素子分離絶縁膜上では非単結晶である非選択シリコ
ン膜を形成し、該単結晶シリコン膜のファセット面と該
側壁絶縁膜との間に形成される空間に該非選択シリコン
膜を埋め込む工程と、ケミカルドライエッチング法によ
、前記側壁絶縁膜及び素子分離絶縁膜上の前記非選択
シリコン膜を除去する工程と、前記非選択シリコン膜、
前記単結晶シリコン膜、及び前記シリコン基板に不純物
を導入し、前記MOSトランジスタのソース及びドレイ
ンを形成する工程と、前記シリコン基板上の全面に金属
膜を形成する工程と、加熱処理により、前記金属膜と、
前記非選択シリコン膜及び単結晶シリコン膜とを反応さ
せ、サリサイド膜を形成する工程と、未反応の金属膜を
除去する工程とを含むことを特徴とする。
[Configuration] The present invention is configured as follows to achieve the above object. (1) The present invention (claim 1) provides a MOS on a silicon substrate.
A method of manufacturing a semiconductor device for forming a transistor, comprising: forming a sidewall insulating film on a sidewall of a gate electrode of the MOS transistor; and forming a facet surface on the exposed surface of the silicon substrate adjacent to the sidewall insulating film. A step of forming a single crystal silicon film having, and a space formed between the sidewall insulating film and the single crystal silicon film by depositing a non-selective silicon film between the facet surface of the single crystal silicon and the sidewall insulating film. A step of burying the non-selective silicon film in, a step of removing the non-selective silicon film on the sidewall insulating film, introducing an impurity into the non-selective silicon film, the single crystal silicon film, and the silicon substrate, M
A step of forming a source and a drain of the OS transistor, a step of forming a metal film over the entire surface of the silicon substrate, and a heat treatment to cause the metal film to react with the non-selected silicon film and the single crystal silicon film. And a step of forming a salicide film and a step of removing an unreacted metal film. (2) The present invention (claim 2) provides a MOS on a silicon substrate.
A method of manufacturing a semiconductor device for forming a transistor, comprising: forming a sidewall insulating film on a sidewall of a gate electrode of the MOS transistor; and forming a facet surface on the exposed surface of the silicon substrate adjacent to the sidewall insulating film. A step of forming a single crystal silicon film having, a non-single crystal silicon film is deposited on the sidewall insulating film and the single crystal silicon film, and formed between the facet surface of the single crystal silicon and the sidewall insulating film. The non-single-crystal silicon film in the space, a step of etching or polishing the non-single-crystal silicon almost uniformly to remove the non-single-crystal silicon film on the sidewall insulating film, and the non-selective silicon film. ,
By introducing impurities into the single crystal silicon film and the silicon substrate to form a source and a drain of the MOS transistor, a step of forming a metal film on the entire surface of the silicon substrate, and a heat treatment to form the metal film. A membrane,
It is characterized by including a step of reacting the non-selected silicon film and the single crystal silicon film to form a salicide film, and a step of removing an unreacted metal film. (3) The present invention (claim 3) provides a MOS on a silicon substrate.
A method of manufacturing a semiconductor device for forming a transistor, comprising: forming a sidewall insulating film on a sidewall of a gate electrode of the MOS transistor; and forming a facet surface on the exposed surface of the silicon substrate adjacent to the sidewall insulating film. Forming a single crystal silicon film, and forming a non-selective silicon film which is single crystal on the single crystal silicon film and non-single crystal on the sidewall insulating film, and a facet surface of the single crystal silicon film. A step of embedding the non-selective silicon film in a space formed between the sidewall insulating film and the side wall insulating film ;
A step of removing the non-selected silicon film on the sidewall insulating film by a line etching method ; and introducing impurities into the non-selected silicon film, the single crystal silicon film, and the silicon substrate, A step of forming a drain, a step of forming a metal film on the entire surface of the silicon substrate, and a heat treatment to react the metal film with the non-selected silicon film and the single crystal silicon film to form a salicide film. And a step of removing the unreacted metal film. (4) The present invention (claim 4) is a method of manufacturing a semiconductor device, wherein a MOS transistor is formed in an element region of a silicon substrate having a plurality of element regions separated by an element isolation insulating film. Forming a sidewall insulating film on the sidewall of the gate electrode; forming a single crystal silicon film having a facet surface on the exposed surface of the silicon substrate adjacent to the sidewall insulating film; Is a single crystal, and a non-single-crystal non-selective silicon film is formed on the sidewall insulating film and the element isolation insulating film, and is formed between the facet surface of the single crystalline silicon film and the sidewall insulating film. The step of embedding the non-selective silicon film in the space and the chemical dry etching method
Ri, removing the non-selective silicon layer on the sidewall insulating film and device isolation insulating film, the non-selective silicon film,
By introducing impurities into the single crystal silicon film and the silicon substrate to form a source and a drain of the MOS transistor, a step of forming a metal film on the entire surface of the silicon substrate, and a heat treatment to form the metal film. A membrane,
It is characterized by including a step of reacting the non-selected silicon film and the single crystal silicon film to form a salicide film, and a step of removing an unreacted metal film.

【0011】構成(3),(4)に好ましい実施態様を
以下に示す。前記エッチング手法は、単結晶シリコンの
エッチング速度が、多結晶及び非晶質シリコンのそれよ
りも遅い。
Preferred embodiments of the configurations (3) and (4) are shown below. In the etching method, the etching rate of single crystal silicon is slower than that of polycrystalline and amorphous silicon.

【0012】前記側壁絶縁膜上の前記非単結晶シリコン
膜又は非選択シリコン膜を除去する工程の後、前記単結
晶シリコン並びに、前記非単結晶シリコン膜又は非選択
シリコン膜にサリサイドを形成する。 (5) 本発明(請求項5)は、シリコン基板にMOS
トランジスタを形成する半導体装置の製造方法であっ
て、前記MOSトランジスタのゲート電極の側壁に側壁
絶縁膜を形成する工程と、露出した前記シリコン基板の
表面に前記側壁絶縁膜に隣接してファセット面を有する
単結晶シリコン膜を形成する工程と、前記単結晶シリコ
ン膜上では単結晶であり、前記側壁絶縁膜上では非単結
晶である非選択シリコン膜を形成し、該単結晶シリコン
膜のファセット面と該側壁絶縁膜との間に形成される空
間に前記非選択シリコン膜を埋め込む工程と、前記側壁
絶縁膜上の前記非選択シリコン膜を全て酸化してシリコ
ン酸化膜を形成する工程と、前記シリコン酸化膜を選択
的に除去する工程と、前記非選択シリコン膜、前記単結
晶シリコン膜、及び前記シリコン基板に不純物を導入
し、前記MOSトランジスタのソース及びドレインを形
成する工程と、前記シリコン基板上の全面に金属膜を形
成する工程と、加熱処理により、前記金属膜と、前記非
選択シリコン膜及び単結晶シリコン膜とを反応させ、サ
リサイド膜を形成する工程と、未反応の金属膜を除去す
る工程とを含むことを特徴とする。 (6) 本発明(請求項6)は、素子分離絶縁膜によっ
て分離された複数の素子領域を有するシリコン基板の素
子領域にMOSトランジスタを形成する半導体装置の製
造方法であって、前記MOSトランジスタのゲート電極
の側壁に側壁絶縁膜を形成する工程と、露出した前記シ
リコン基板の表面に前記側壁絶縁膜に隣接してファセッ
ト面を有する単結晶シリコン膜を形成する工程と、前記
単結晶シリコン膜上では単結晶であり、前記側壁絶縁膜
及び素子分離絶縁膜上では非単結晶である非選択シリコ
ン膜を形成し、該単結晶シリコンのファセット面と該側
壁絶縁膜との間に形成される空間に前記非選択シリコン
膜を埋め込む工程と、前記側壁絶縁膜及び素子分離絶縁
膜上の前記非選択シリコン膜を全て酸化してシリコン酸
化膜を形成する工程と、前記シリコン酸化膜を選択的に
除去する工程と、前記非選択シリコン膜、前記単結晶シ
リコン膜、及び前記シリコン基板に不純物を導 入し、前
記MOSトランジスタのソース及びドレインを形成する
工程と、前記シリコン基板上の全面に金属膜を形成する
工程と、加熱処理により、前記金属膜と、前記非選択シ
リコン膜及び単結晶シリコン膜とを反応させ、サリサイ
ド膜を形成する工程と、未反応の金属膜を除去する工程
を含むことを特徴とする。
After the step of removing the non-single crystal silicon film or the non-selective silicon film on the sidewall insulating film, salicide is formed on the single crystal silicon and the non-single crystal silicon film or the non-selective silicon film. (5) The present invention (Claim 5) provides a MOS on a silicon substrate.
A method of manufacturing a semiconductor device for forming a transistor, comprising: forming a sidewall insulating film on a sidewall of a gate electrode of the MOS transistor; and forming a facet surface on the exposed surface of the silicon substrate adjacent to the sidewall insulating film. Forming a single crystal silicon film, and forming a non-selective silicon film which is single crystal on the single crystal silicon film and non-single crystal on the sidewall insulating film, and a facet surface of the single crystal silicon film. A step of burying the non-selected silicon film in a space formed between the sidewall insulating film and the sidewall insulating film; a step of oxidizing all the non-selected silicon film on the sidewall insulating film to form a silicon oxide film; Selectively removing the silicon oxide film, the non-selected silicon film, the single bond
Impurities are introduced into the crystalline silicon film and the silicon substrate.
The source and drain of the MOS transistor.
And forming a metal film on the entire surface of the silicon substrate.
And the heat treatment to form the metal film and the non-metal film.
The selective silicon film and the single crystal silicon film are reacted with each other, and
The process of forming the sidewall film and removing the unreacted metal film
And a step of (6) The present invention (claim 6) is a method for manufacturing a semiconductor device, in which a MOS transistor is formed in an element region of a silicon substrate having a plurality of element regions separated by an element isolation insulating film. Forming a sidewall insulating film on the sidewall of the gate electrode; forming a single crystal silicon film having a facet surface on the exposed surface of the silicon substrate adjacent to the sidewall insulating film; Is a single crystal, and a non-single-crystal non-selective silicon film is formed on the sidewall insulating film and the element isolation insulating film, and a space formed between the facet surface of the single crystal silicon and the sidewall insulating film. A step of burying the non-selected silicon film in the step of forming a silicon oxide film by oxidizing all of the non-selected silicon film on the sidewall insulating film and the element isolation insulating film And a step of selectively removing the silicon oxide film , the non-selective silicon film and the single crystal film.
Silicon film, and the impurity we introduced in the silicon substrate, before
Forming source and drain of MOS transistor
Process and forming a metal film on the entire surface of the silicon substrate
By the process and the heat treatment, the metal film and the non-selective screen are
Reconcile with the silicon film and the single crystal silicon film,
Process of forming a metal film and a process of removing unreacted metal film
Characterized in that it comprises and.

【0013】構成(5),(6)の好ましい実施態様を
以下に示す。前記ゲート電極は非単結晶シリコンからな
り、該ゲート電極上に直接前記非選択シリコン膜を形成
する。
Preferred embodiments of the configurations (5) and (6) are shown below. The gate electrode is made of non-single crystal silicon, and the non-selected silicon film is directly formed on the gate electrode.

【0014】前記素子分離絶縁膜及び側壁絶縁膜上の前
記非選択シリコン膜を除去する工程の後、前記単結晶シ
リコン,非選択シリコン膜及びゲート電極にサリサイド
を形成する。
After the step of removing the unselected silicon film on the element isolation insulating film and the sidewall insulating film, salicide is formed on the single crystal silicon, the unselected silicon film and the gate electrode.

【0015】構成(1)〜(6)に好ましい実施態様を
以下に示す。前記非単結晶シリコン膜又は非選択シリコ
ン膜の膜厚は、前記単結晶シリコン膜の膜厚以上であ
る。
Preferred embodiments of the structures (1) to (6) are shown below. The thickness of the non-single crystal silicon film or the non-selective silicon film is equal to or larger than the thickness of the single crystal silicon film.

【0016】[作用]本発明は、上記構成によって以下
の作用・効果を有する。単結晶シリコン膜のファセット
面が形成され、膜厚が薄い部分にシリコンを埋め込み形
成することによって、膜厚の薄い部分が無くなる。その
ため、エレベーティッド構造とサリサイドとを組み合わ
せても、基板中にシリサイド膜が形成されることがな
い。
[Operation] The present invention has the following operations and effects due to the above configuration. The facet surface of the single crystal silicon film is formed, and by embedding silicon in the thin film portion, the thin film portion is eliminated. Therefore, even if the elevated structure and salicide are combined, the silicide film is not formed in the substrate.

【0017】また、非選択シリコン膜は、素子領域を区
分する素子分離絶縁膜上にも形成され、その膜厚は素子
分離絶縁膜上に形成されている膜厚とほぼ同様である。
そのため、構成(3),(4)に記載の手法を用いる
と、側壁絶縁膜上の非選択シリコン膜又は酸化膜の除去
工程の際に、素子分離絶縁膜上の非選択シリコン膜又は
それの酸化膜をも同時に除去することができる。
The non-selected silicon film is also formed on the element isolation insulating film that divides the element region, and its film thickness is almost the same as the film thickness formed on the element isolation insulating film.
Therefore, when the methods described in the configurations (3) and (4) are used, the non-selective silicon film on the element isolation insulating film or the non-selective silicon film The oxide film can also be removed at the same time.

【0018】また、単結晶シリコン膜を形成する際に、
素子分離絶縁膜上には不均一核生成によって結晶粒が堆
積することがあり、不良率の増加の原因となる。ところ
が、非選択シリコン膜のエッチング工程、又は酸化膜の
除去工程において、素子分離絶縁膜上の結晶粒も除去す
ることができ、その結果として多数個のトランジスタを
配置したときの歩留まり向上を図ることができる。
When forming a single crystal silicon film,
Crystal grains may be deposited on the element isolation insulating film due to non-uniform nucleation, which causes an increase in defective rate. However, in the etching process of the non-selected silicon film or the removal process of the oxide film, the crystal grains on the element isolation insulating film can be removed, and as a result, the yield can be improved when a large number of transistors are arranged. You can

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を以下に図面
を参照して説明する。 [第1実施形態]図1及び図2は本発明の第1実施形態
に係わるMOSトランジスタの製造工程を示す工程断面
図である。なお、図1及び図2において、MOSトラン
ジスタのソース・ドレイン領域となる拡散層の一方部分
のみを図示している。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. [First Embodiment] FIGS. 1 and 2 are sectional views showing the steps of manufacturing a MOS transistor according to the first embodiment of the present invention. Note that, in FIGS. 1 and 2, only one portion of the diffusion layer to be the source / drain regions of the MOS transistor is illustrated.

【0020】先ず、図1(a)に示すように、n型のシ
リコン基板11に公知の方法を用いて素子分離絶縁膜1
2を形成する。次いで、図1(b)に示すように、素子
分離絶縁膜12で分離された素子領域の基板11の表面
にゲート絶縁膜となるシリコン酸化膜13を形成した
後、ゲート電極となるボロンが添加された膜厚10nm
のポリシリコン膜141 ,膜厚10nmのWSi膜14
2 及び膜厚10nmのシリコン窒化膜16を順次積層す
る。
First, as shown in FIG. 1A, the element isolation insulating film 1 is formed on the n-type silicon substrate 11 by a known method.
Form 2. Next, as shown in FIG. 1B, after a silicon oxide film 13 to be a gate insulating film is formed on the surface of the substrate 11 in the element region separated by the element isolation insulating film 12, boron to be a gate electrode is added. Film thickness 10 nm
Polysilicon film 14 1 and WSi film 14 having a thickness of 10 nm
2 and a silicon nitride film 16 having a film thickness of 10 nm are sequentially laminated.

【0021】そして、シリコン窒化膜16上の所定領域
にレジストパターンを形成した後、反応性イオンエッチ
ング法を用いてシリコン窒化膜16,ゲート電極14及
びシリコン絶縁膜13を順次エッチングし、ゲート電極
14(ポリシリコン膜141及びWSi膜142 )上に
シリコン窒化膜16が形成された構造を形成する。な
お、本工程で、必ずしもシリコン酸化膜13を除去する
必要はなく、後の工程でシリコン酸化膜13を除去する
ことも可能である。
Then, after forming a resist pattern in a predetermined region on the silicon nitride film 16, the silicon nitride film 16, the gate electrode 14 and the silicon insulating film 13 are sequentially etched by the reactive ion etching method, and the gate electrode 14 is formed. A structure in which the silicon nitride film 16 is formed on the (polysilicon film 14 1 and WSi film 14 2 ) is formed. It is not always necessary to remove the silicon oxide film 13 in this step, and the silicon oxide film 13 can be removed in a later step.

【0022】次いで、図1(c)に示すように、エクス
テンション領域形成のためシリコン窒化膜16をマスク
として基板11にBF2 を加速電圧5keVでドーズ量
1×1014cm-2にてイオン注入し、RTA(Rapid Th
ermal Anneal)により800℃10秒の熱処理を行い、
p型拡散層17を形成する。そして、ゲート電極14及
び素子分離絶縁膜12の側壁に厚さ50nm程度のシリ
コン窒化膜からなる側壁絶縁膜18を形成する。この側
壁絶縁膜18は、全面に70nmのシリコン窒化膜をC
VD法により堆積した後、異方性ドライエッチングによ
り該シリコン窒化膜をエッチングすることで得られる。
Then, as shown in FIG. 1C, BF 2 is ion-implanted into the substrate 11 at an accelerating voltage of 5 keV and a dose of 1 × 10 14 cm -2 using the silicon nitride film 16 as a mask for forming extension regions. RTA (Rapid Th
thermal annealing at 800 ℃ for 10 seconds,
The p-type diffusion layer 17 is formed. Then, a sidewall insulating film 18 made of a silicon nitride film having a thickness of about 50 nm is formed on the sidewalls of the gate electrode 14 and the element isolation insulating film 12. This side wall insulating film 18 is made of a 70 nm thick silicon nitride film C
It is obtained by depositing by the VD method and then etching the silicon nitride film by anisotropic dry etching.

【0023】次いで、フッ化水素酸等によってp型拡散
層17上の自然酸化膜を剥離した後、図1(d)に示す
ように、露出するp型拡散層17上にのみ選択的に、膜
厚50nmのアンドープで抵抗率が高い単結晶シリコン
膜19を形成する。このとき、側壁絶縁膜18に接する
領域の単結晶シリコン膜19にはファセット面が形成さ
れる。ここで単結晶シリコン膜19の選択成長は、ジク
ロルシラン,水素及び塩酸の混合ガスを原料ガスとした
減圧CVD法を用い、圧力50Torrで基板温度85
0℃の条件で行うことができる。
Then, after removing the natural oxide film on the p-type diffusion layer 17 with hydrofluoric acid or the like, as shown in FIG. 1D, only the exposed p-type diffusion layer 17 is selectively removed. An undoped single crystal silicon film 19 having a high resistivity is formed with a film thickness of 50 nm. At this time, a facet surface is formed on the single crystal silicon film 19 in the region in contact with the sidewall insulating film 18. Here, the selective growth of the single crystal silicon film 19 uses a low pressure CVD method using a mixed gas of dichlorosilane, hydrogen and hydrochloric acid as a source gas, and a substrate temperature of 85 at a pressure of 50 Torr.
It can be performed under the condition of 0 ° C.

【0024】なお、図1(b)の工程において、p型拡
散層17上のシリコン酸化膜13を除去していなかった
場合、単結晶シリコン膜を選択成長させる前に、p型拡
散層17上のシリコン酸化膜13を除去する。
When the silicon oxide film 13 on the p-type diffusion layer 17 has not been removed in the step of FIG. 1B, the p-type diffusion layer 17 is formed on the p-type diffusion layer 17 before the single crystal silicon film is selectively grown. Then, the silicon oxide film 13 is removed.

【0025】次いで、単結晶シリコン膜19の堆積を行
ったチャンバから出すことなく、連続してシランを原料
とした減圧CVD法により、図2(e)に示すように、
単結晶シリコン膜19のファセット面と側壁絶縁膜18
との間の空間が埋め込まれるよう全面にポリシリコン膜
20を50nm堆積する。
Then, without removing from the chamber in which the single crystal silicon film 19 is deposited, a continuous low pressure CVD method using silane as a raw material is performed, as shown in FIG. 2 (e).
Facet surface of single crystal silicon film 19 and sidewall insulating film 18
A polysilicon film 20 is deposited on the entire surface to a thickness of 50 nm so as to fill the space between and.

【0026】この後、図2(f)に示すように、CMP
法によりポリシリコン膜20の表面をほぼ均一に研磨
し、素子分離絶縁膜12及びシリコン窒化膜16上のシ
リコン膜20を全て除去する。ここで、CMP法による
ポリシリコン膜20の研磨量は、p型拡散層17上のポ
リシリコン膜20と単結晶シリコン膜19との表面が同
じ高さになるようにするために、ポリシリコン膜20の
膜厚値よりも大きくする必要がある。なお、ここでは、
シリコン窒化膜16上や、素子分離絶縁膜12をストッ
パーとするCMPを用いたが、他の手法として、レジス
ト又はSOG膜を表面が平坦になるように堆積した後、
全面を均一にエッチングする、公知のエッチバック法を
用いても良い。
After that, as shown in FIG. 2 (f), CMP is performed.
The surface of the polysilicon film 20 is polished almost uniformly by the method, and the silicon film 20 on the element isolation insulating film 12 and the silicon nitride film 16 is completely removed. Here, the polishing amount of the polysilicon film 20 by the CMP method is set so that the surfaces of the polysilicon film 20 on the p-type diffusion layer 17 and the single crystal silicon film 19 have the same height. It is necessary to make it larger than the film thickness value of 20. In addition, here
CMP using the silicon nitride film 16 or the element isolation insulating film 12 as a stopper was used, but as another method, after depositing a resist or SOG film so that the surface becomes flat,
A publicly known etch-back method of uniformly etching the entire surface may be used.

【0027】次いで、図2(g)に示すように、BF2
を加速電圧10keVでドープ量5×l014cm-2にて
イオン注入し、RTAにより800℃10秒の熱処理を
行い、アンドープの単結晶シリコン膜19をp型にする
とともに、p+ 型拡散層21を形成する。
Then, as shown in FIG. 2 (g), BF 2
Is ion-implanted with an accelerating voltage of 10 keV and a doping amount of 5 × 10 14 cm −2 , and heat treatment is performed by RTA at 800 ° C. for 10 seconds to make the undoped single crystal silicon film 19 a p-type and a p + -type diffusion layer. 21 is formed.

【0028】次いで、全面にスパッタ法を用いてCo膜
を20nm,TiN膜を30nm順次積層する。この
後、500℃で30秒熱処理することで、Co膜と単結
晶シリコン膜19及びポリシリコン膜20との界面にC
oSi2 膜22を形成する。この後、H2 SO4 やHC
l+H22 溶液を用いて、TiN膜と未反応のCo膜
を剥離した後、700℃30秒の熱処理を行う。この結
果、p型拡散層17上のみに選択的にCoSi2 膜22
が残った構造が形成される。
Next, a Co film of 20 nm and a TiN film of 30 nm are sequentially laminated on the entire surface by sputtering. After that, heat treatment is performed at 500 ° C. for 30 seconds, whereby C
The oSi 2 film 22 is formed. After this, H 2 SO 4 and HC
After the TiN film and the unreacted Co film are peeled off using a 1 + H 2 O 2 solution, heat treatment is performed at 700 ° C. for 30 seconds. As a result, the CoSi 2 film 22 is selectively formed only on the p-type diffusion layer 17.
Structure is formed.

【0029】なお、本実施形態ではBF2 をイオン注入
した後にCo膜をスパッタリング法によって成長させた
が、イオン注入と成膜の順序は逆でも構わない。ただし
この場合には、Coの膜厚に応じて、シリコン基板内部
のボロンの濃度が十分になるように、BF2 イオンの注
入条件を変える必要がある。
In this embodiment, the Co film is grown by the sputtering method after the ion implantation of BF 2 , but the order of ion implantation and film formation may be reversed. However, in this case, it is necessary to change the BF 2 ion implantation conditions so that the boron concentration in the silicon substrate is sufficient depending on the Co film thickness.

【0030】以上説明したトランジスタの特性を調べる
ため、p型拡散層上に単結晶シリコン膜を選択エピタキ
シャル成長させた後、サリサイドを形成する従来のエレ
ベーティッドソース/ドレイン型のトランジスタとの比
較を行った。
In order to investigate the characteristics of the transistor described above, a comparison was made with a conventional elevated source / drain type transistor in which a single crystal silicon film is selectively epitaxially grown on a p-type diffusion layer and salicide is formed. .

【0031】Coの堆積膜厚をパラメータとしたドレイ
ン/基板間の逆方向リーク電流を測定し、その結果を図
3に示す。ここで測定に用いたトランジスタのゲート長
は0.35μm、ゲート幅は10μmであった。また、
ゲート電圧0V、ドレイン電圧−3.3Vのもとで測定
を行った。本実施形態の製造方法により形成されたトラ
ンジスタは、Coの堆積膜厚が50nmまでリーク電流
の増加が見られないのに対し、従来のトランジスタで
は、30nm以上の膜厚で接合リーク電流が増加してい
る。
The reverse leak current between the drain and the substrate was measured with the deposited film thickness of Co as a parameter, and the result is shown in FIG. The gate length of the transistor used here for measurement was 0.35 μm, and the gate width was 10 μm. Also,
The measurement was performed under a gate voltage of 0V and a drain voltage of -3.3V. In the transistor formed by the manufacturing method of the present embodiment, the leak current does not increase up to the Co deposition film thickness of 50 nm, whereas in the conventional transistor, the junction leak current increases at a film thickness of 30 nm or more. ing.

【0032】この結果は、以下のように説明できる。従
来方法によるMOS型トランジスタでは、ファセット面
が形成されているゲートエッジや素子分離領域に接する
領域において単結晶シリコン膜の膜厚が薄くなってい
る。このため、サリサイドがシリコン基板中に浸食形成
される。このため従来のトランジスタでは、基板内部に
形成したp型拡散層の接合位置とサリサイドとの界面が
極めて近くなる。従って、例えばメタルの拡散によっ
て、図3に示したようにpn接合逆方向リーク電流が増
加してしまう。
This result can be explained as follows. In the MOS transistor according to the conventional method, the film thickness of the single crystal silicon film is thin in the region where it is in contact with the gate edge where the facet surface is formed or the element isolation region. Therefore, salicide is formed by erosion in the silicon substrate. Therefore, in the conventional transistor, the interface between the junction position of the p-type diffusion layer formed inside the substrate and the salicide is extremely close. Therefore, for example, due to metal diffusion, the pn junction reverse leakage current increases as shown in FIG.

【0033】これに対して本実施形態の製造方法によれ
ば、局所的に堆積シリコン膜の薄いところが存在しない
ため、基板中にサリサイドが形成されることがないの
で、従来例のようなリーク電流の増加が起こらなかった
と考えられる。
On the other hand, according to the manufacturing method of the present embodiment, since the thin portion of the deposited silicon film does not exist locally, salicide is not formed in the substrate, so that the leakage current as in the conventional example is reduced. It is probable that the increase did not occur.

【0034】また、本実施形態のように単結晶シリコン
膜のファセット面上に非選択シリコン膜が残ることで、
ドナー原子或いはアクセプタ原子をイオン注入する際
に、従来技術で見られた、単結晶シリコン膜の薄い部分
で注入深さが深くなってしまうという現象を回避するこ
とができる。
Further, since the non-selective silicon film remains on the facet surface of the single crystal silicon film as in this embodiment,
When ion-implanting the donor atom or the acceptor atom, it is possible to avoid the phenomenon that the implantation depth becomes deep in the thin portion of the single crystal silicon film, which is seen in the conventional technique.

【0035】また、本実施形態では単結晶シリコン膜,
ポリシリコン膜の膜厚を、それぞれ50nm,100n
mとしたが、これらの膜厚の組み合わせについては、次
のように考えることができる。先ず、単結晶シリコン膜
の膜厚については、サリサイドプロセスにおいて、サリ
サイドが基板まで届かなくするだけの膜厚として決定さ
れる。一方、ポリシリコン膜の膜厚は、ファセット面と
絶縁膜との間の空間を埋め尽くすのに必要な膜厚として
決定される。
In the present embodiment, the single crystal silicon film,
The thickness of the polysilicon film is 50 nm and 100 n, respectively.
Although m is used, the combination of these film thicknesses can be considered as follows. First, the film thickness of the single crystal silicon film is determined as a film thickness such that salicide does not reach the substrate in the salicide process. On the other hand, the film thickness of the polysilicon film is determined as the film thickness required to fill the space between the facet surface and the insulating film.

【0036】ファセット面と絶縁膜との間を埋め尽くす
のに必要な膜厚は、単結晶シリコン膜の成長状態に応じ
てファセット面の面方位が異なり、基板表面とファセッ
ト面とのなす角は一定でないため、一概には言えない。
例えば図4(a)に示すように、基板11表面と単結晶
シリコン膜19のファセット面との角度が45度とする
と、シリコン膜20を単結晶シリコン膜19と同じ膜厚
だけ堆積することで、ファセット面と側壁絶縁膜18と
の間の空間を埋め尽くし、単結晶シリコン膜19の端部
の薄膜化を解消することができる。また、図4(b)に
示すように、基板11表面と単結晶シリコン膜19のフ
ァセット面との角度が30度であったとすると、シリコ
ン膜20の堆積膜厚を単結晶シリコン膜19の1.73
倍とすることで、単結晶シリコン膜19の端部の薄膜化
を解消することができるようになる。実際には、側壁絶
縁膜18は、基板11表面に対して必ずしも垂直とはな
らず、90度よりも浅い角度となる。したがって、シリ
コン膜20を、少なくとも選択膜と同じだけは堆積する
必要がある。実用的には、基板表面とファセット面との
角度にも依存するが、シリコン膜を単結晶シリコン膜の
2倍の膜厚だけ堆積する必要があるといえる。
The film thickness required to fill the space between the facet surface and the insulating film is different depending on the growth state of the single crystal silicon film, and the angle formed by the substrate surface and the facet surface is different. It cannot be said unconditionally because it is not constant.
For example, as shown in FIG. 4A, when the angle between the surface of the substrate 11 and the facet surface of the single crystal silicon film 19 is 45 degrees, the silicon film 20 is deposited by the same thickness as the single crystal silicon film 19. By filling the space between the facet surface and the side wall insulating film 18, the thinning of the end portion of the single crystal silicon film 19 can be eliminated. Further, as shown in FIG. 4B, assuming that the angle between the surface of the substrate 11 and the facet surface of the single crystal silicon film 19 is 30 degrees, the deposition thickness of the silicon film 20 is 1 .73
By doubling, it is possible to eliminate the thinning of the end portion of the single crystal silicon film 19. Actually, the sidewall insulating film 18 is not necessarily perpendicular to the surface of the substrate 11 and has an angle shallower than 90 degrees. Therefore, it is necessary to deposit the silicon film 20 at least as much as the selective film. Practically, it depends on the angle between the substrate surface and the facet surface, but it can be said that it is necessary to deposit the silicon film by a thickness twice as large as that of the single crystal silicon film.

【0037】なお、本実施形態においては堆積したポリ
シリコンはアンドープの状態で堆積したが、ボロンが添
加されたポリシリコンを堆積してもよい。この場合、イ
オン注入によってポリシリコンにイオンを注入する必要
がないので、基板中に欠陥が生じることが無くなる。
In this embodiment, the deposited polysilicon is deposited in an undoped state, but boron-added polysilicon may be deposited. In this case, since it is not necessary to implant ions into polysilicon by ion implantation, defects will not occur in the substrate.

【0038】[第2実施形態]図5及び6は、本発明の
第2実施形態に係わる半導体装置の製造工程を示す工程
断面図である。なお、図5及び図6において、MOSト
ランジスタのソース・ドレイン領域となる拡散層の一方
部分のみを図示している。
[Second Embodiment] FIGS. 5 and 6 are process sectional views showing a manufacturing process of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention. 5 and 6, only one portion of the diffusion layer to be the source / drain region of the MOS transistor is shown.

【0039】先ず、図5(a)に示すように、n型のシ
リコン基板11に公知の方法を用いて素子分離絶縁膜1
2を形成する。そして、シリコン酸化膜13、膜厚10
nmのボロン添加のゲートポリシリコン141 、膜厚1
0nmのWSi膜142 、膜厚10nmのシリコン窒化
膜16を形成する。
First, as shown in FIG. 5A, the element isolation insulating film 1 is formed on the n-type silicon substrate 11 by a known method.
Form 2. Then, the silicon oxide film 13 and the film thickness 10
nm boron-doped gate polysilicon 14 1 , film thickness 1
A 0 nm WSi film 14 2 and a 10 nm thick silicon nitride film 16 are formed.

【0040】次いで、図5(b)に示すように、シリコ
ン窒化膜16上の所定領域にレジストパターンを形成し
た後、反応性イオンエッチング法により、シリコン窒化
膜16,WSi膜142 ,ポリシリコン141 及びシリ
コン酸化膜13をゲート電極形状にパターニングし、W
Si膜142 及びポリシリコン141 からなるゲート電
極14を形成する。なお、本工程で、必ずしもシリコン
酸化膜13を除去する必要はなく、後の工程でシリコン
酸化膜13を除去することも可能である。
Next, as shown in FIG. 5B, after forming a resist pattern in a predetermined region on the silicon nitride film 16, the silicon nitride film 16, the WSi film 14 2 and the polysilicon are formed by reactive ion etching. 14 1 and the silicon oxide film 13 are patterned into a gate electrode shape, and W
The gate electrode 14 composed of the Si film 14 2 and the polysilicon 14 1 is formed. It is not always necessary to remove the silicon oxide film 13 in this step, and the silicon oxide film 13 can be removed in a later step.

【0041】次いで、図5(c)に示すように、エクス
テンション領域形成のため、第1実施形態と同様に、p
型拡散層17を形成する。そして、ゲート電極14の側
壁に厚さ50nm程度のシリコン窒化膜からなる側壁絶
縁膜18を形成する。
Then, as shown in FIG. 5C, p is formed in the same manner as in the first embodiment for forming the extension region.
The mold diffusion layer 17 is formed. Then, a sidewall insulating film 18 made of a silicon nitride film having a thickness of about 50 nm is formed on the sidewall of the gate electrode 14.

【0042】次いで、図5(d)に示すように、フッ化
水素酸等によってp型拡散層17上の酸化膜(不図示)
を剥離した後、ジクロルシランを原料ガスとした減圧C
VD法により、p型拡散層17上にのみ選択的に、膜厚
50nmのアンドープ単結晶シリコン19を堆積する。
Next, as shown in FIG. 5D, an oxide film (not shown) on the p-type diffusion layer 17 is formed by hydrofluoric acid or the like.
After peeling off, depressurized C using dichlorosilane as raw material gas
The undoped single crystal silicon 19 having a film thickness of 50 nm is selectively deposited only on the p-type diffusion layer 17 by the VD method.

【0043】次いで、図6(e)に示すように、この試
料に、単結晶シリコン膜19の堆積を行ったチャンバか
ら出すことなく、連続してシランを原料とした減圧CV
D法により、550℃において全面にシリコン膜30を
90nm堆積する。このとき、シリコン窒化膜16上及
び素子分離絶縁膜12上のシリコン膜30はアモルファ
スシリコン30aであったのに対し、単結晶シリコン膜
19上のシリコン膜30は一部単結晶化した単結晶シリ
コン30bであった。
Next, as shown in FIG. 6 (e), a reduced pressure CV using silane as a raw material was continuously applied to this sample without removing it from the chamber where the single crystal silicon film 19 was deposited.
A silicon film 30 is deposited on the entire surface by D method at 550 ° C. to a thickness of 90 nm. At this time, the silicon film 30 on the silicon nitride film 16 and the element isolation insulating film 12 was amorphous silicon 30a, whereas the silicon film 30 on the single crystal silicon film 19 was partially single crystallized single crystal silicon. It was 30b.

【0044】次いで、図6(f)に示すように、連続し
て580℃で10分間熱処理し、シリコン膜30のうち
単結晶シリコン19上に推積された部分の全て、並びに
側壁絶縁膜12上の一部は、固相成長によって単結晶化
し、単結晶シリコン30bの領域を拡大させる。 次い
で、図6(g)に示すように、CF4 /O2 の混合ガス
を用いたケミカルドライエッチング法により、素子分離
絶縁膜12,側壁絶縁膜18及びシリコン窒化膜16上
に堆積されたシリコン膜30を除去する。
Then, as shown in FIG. 6 (f), a heat treatment is continuously performed at 580 ° C. for 10 minutes, and all of the portion of the silicon film 30 deposited on the single crystal silicon 19 and the sidewall insulating film 12 are processed. A part of the upper part is converted into a single crystal by solid phase growth, and the region of the single crystal silicon 30b is enlarged. Next, as shown in FIG. 6G, the silicon deposited on the element isolation insulating film 12, the sidewall insulating film 18 and the silicon nitride film 16 by a chemical dry etching method using a mixed gas of CF 4 / O 2. The film 30 is removed.

【0045】そして、図6(h)に示すように、第1実
施形態と同様に、p+ 型拡散層21及びCoSi2 膜2
2を形成する。なお、本実施形態においては、全面に推
積した非選択シリコン膜をエッチングする方法として、
CF4 /O2 の混合ガスを用いたケミカルドライエッチ
ング法を用いたが、この手法について、単結晶/多結晶
/アモルファスシリコンのそれぞれについてのエッチン
グ速度を調べた結果、図7のような結果が得られてい
る。ここでのエッチング条件は、放電パワーを700
W、圧力40Pa、温度は25℃である。また、ベース
・ガスとしてアルゴンを195sccm流し、CF4
2 との合計の流量を一定にして実験を行った。
Then, as shown in FIG. 6H, as in the first embodiment, the p + type diffusion layer 21 and the CoSi 2 film 2 are formed.
Form 2. In this embodiment, as a method of etching the non-selected silicon film deposited on the entire surface,
A chemical dry etching method using a mixed gas of CF 4 / O 2 was used. As a result of investigating the etching rate for each of single crystal / polycrystal / amorphous silicon, a result as shown in FIG. 7 was obtained. Has been obtained. The etching condition here is a discharge power of 700.
W, pressure 40 Pa, temperature is 25 ° C. Further, an experiment was conducted by flowing argon as a base gas at 195 sccm and keeping the total flow rate of CF 4 and O 2 constant.

【0046】図7からわかるように、程度の差はある
が、いずれのCF4 /O2 の混合比においても、エッチ
ング速度は、単結晶シリコンが最も遅く、更に多結晶、
アモルファスシリコンの順で速くなっている。従って、
単結晶シリコンに対してアモルファスシリコンを選択的
にエッチングすることができることがわかる。
As can be seen from FIG. 7, although there is a degree of difference, the etching rate of monocrystalline silicon is the slowest for any CF 4 / O 2 mixture ratio, and for polycrystal,
Amorphous silicon becomes faster in this order. Therefore,
It can be seen that amorphous silicon can be selectively etched with respect to single crystal silicon.

【0047】また図7から、CF4 /O2 の混合比に依
存して、各材料に対するエッチング速度が異なっている
ことが分かる。例えばアモルファスシリコンと単結晶シ
リコンとのエッチング選択比を大きくとるためには、C
4 /O2 の混合比を2.5:1程度とすればよいこと
がわかる。したがって、本実施形態においては、最大の
選択比1.5が得られる条件、つまりCF4 及びO2
流量をそれぞれ75sccm,30sccmにしてエッ
チングを行っている。
Further, it can be seen from FIG. 7 that the etching rates for the respective materials differ depending on the CF 4 / O 2 mixture ratio. For example, in order to increase the etching selection ratio between amorphous silicon and single crystal silicon, C
It is understood that the mixing ratio of F 4 / O 2 should be about 2.5: 1. Therefore, in this embodiment, etching is performed under the condition that the maximum selection ratio of 1.5 is obtained, that is, the flow rates of CF 4 and O 2 are 75 sccm and 30 sccm, respectively.

【0048】非選択シリコン膜30の厚さが90nmで
あったので、素子分離絶縁膜12上にアモルファス状態
のまま残った非選択シリコン膜を90nmエッチングす
る間に、p+ 型拡散層21上の単結晶シリコンは60n
mしかエッチングされずにすむ。結果的にp+ 型拡散層
21上の単結晶シリコンの膜厚は、予め選択的に堆積し
た膜厚である50nmに、30nmが加わった80nm
となる。
Since the thickness of the non-selective silicon film 30 was 90 nm, the non-selective silicon film remaining in the amorphous state on the element isolation insulating film 12 was etched by 90 nm and the p + -type diffusion layer 21 was formed. Single crystal silicon is 60n
Only m is etched. As a result, the film thickness of the single crystal silicon on the p + -type diffusion layer 21 is 80 nm, which is 30 nm added to 50 nm which is the film thickness selectively deposited in advance.
Becomes

【0049】このように、絶縁膜上のシリコンの状態
と、単結晶シリコン膜上に堆積したシリコンの状態とが
異なっていることで、エッチング速度の違いを利用する
ことにより、選択的に堆積したシリコン上にのみ、シリ
コンを厚く残すことができる。
As described above, since the state of silicon on the insulating film and the state of silicon deposited on the single crystal silicon film are different from each other, selective deposition is performed by utilizing the difference in etching rate. Thick silicon can be left only on the silicon.

【0050】なお、エッチングの選択比を大きくとるた
めには、絶縁膜上の非選択シリコン膜は、アモルファス
状態であることが望ましいが、多結晶状態であっても構
わない。また、結晶状態に違いがなくとも、ファセット
面上を埋めることができるというメリットは存在するた
め、本発明の有効性が損なわれるものではないことは言
うまでもない。
In order to increase the etching selection ratio, the non-selected silicon film on the insulating film is preferably in an amorphous state, but may be in a polycrystalline state. Further, it is needless to say that the effectiveness of the present invention is not impaired because there is an advantage that the facet surface can be filled even if there is no difference in the crystalline state.

【0051】上記手順にしたがって形成したトランジス
タの特性を調べるため、p型拡散層上に選択的に単結晶
シリコン膜をエピタキシャル成長させた後に、非選択シ
リコン膜の堆積及びエッチングを行わない試料を作成
し、特性の比較を行った。
In order to investigate the characteristics of the transistor formed according to the above procedure, a sample in which a non-selective silicon film is not deposited and etched is prepared after selectively epitaxially growing a single crystal silicon film on a p-type diffusion layer. , And the characteristics were compared.

【0052】得られた結果は、本実施形態の手法を用い
て形成されたトランジスタでは、局所的なシリサイドの
食い込みに起因すると思われる局所的なリーク電流が抑
制されており、本実施形態に示したプロセスの有効性を
示すものといえる。
The obtained results show that the transistor formed by using the method of this embodiment suppresses the local leak current, which is considered to be caused by the local penetration of silicide, and is shown in this embodiment. It can be said that the effectiveness of this process is demonstrated.

【0053】また、幅300μmの素子分離絶縁膜で分
離された各素子領域にそれぞれMOSトランジスタを形
成し、100万個のMOSトランジスタを配列した場合
について調べた。本評価では、選択的に推積する単結晶
シリコン膜の膜厚をパラメータとして実験を行った。な
お、Co膜の膜厚を単結晶シリコンの膜厚に応じて変化
させることで、単体トランジスタとしての動作は同等の
特性を示すものを作製して評価した。
Further, a case was investigated in which a MOS transistor was formed in each element region separated by an element isolation insulating film having a width of 300 μm and 1 million MOS transistors were arranged. In this evaluation, an experiment was performed using the thickness of the selectively deposited single crystal silicon film as a parameter. In addition, by changing the film thickness of the Co film according to the film thickness of the single crystal silicon, a device having the same characteristics in operation as a single transistor was manufactured and evaluated.

【0054】図8に、100万個のMOSトランジスタ
の特性を測定し、その不良率を調べた結果を示す。単結
晶シリコン膜の膜厚が20nm以下の薄さの場合には、
プロセスによらず不良は見られなかった。一方、シリコ
ン基板上に単結晶シリコン膜を300nm以上堆積した
場合、プロセスに関わらず良好な特性を示すトランジス
タは全く形成できなかった。
FIG. 8 shows the result of measuring the characteristics of one million MOS transistors and examining the defect rate. When the thickness of the single crystal silicon film is 20 nm or less,
No defect was found regardless of the process. On the other hand, when a single crystal silicon film having a thickness of 300 nm or more was deposited on a silicon substrate, a transistor showing good characteristics could not be formed at all regardless of the process.

【0055】本発明の有効性が表れたのは、単結晶シリ
コン膜の膜厚をこの間の膜厚とした場合であり、この領
域では明快な違いが見出された。この違いが表れたこと
に関しては、次のように考えられる。
The effectiveness of the present invention was demonstrated when the film thickness of the single crystal silicon film was set to the film thickness in this range, and a clear difference was found in this region. The reason for this difference is as follows.

【0056】選択的に堆積した単結晶シリコンの膜厚を
非常に厚くした場合、図9(a)に示すように、隣接す
る素子領域に形成された単結晶シリコン膜同志が接触し
てしまうために、プロセスに関わらず良好な特性のトラ
ンジスタは見られなくなる。また、単結晶シリコンの膜
厚が十分に薄い場合には、図9(b)に示すように、単
結晶シリコン膜に起因する問題は特に生じない。
When the thickness of the selectively deposited single crystal silicon is made extremely thick, the single crystal silicon films formed in the adjacent element regions come into contact with each other as shown in FIG. 9A. In addition, no transistor with good characteristics can be seen regardless of the process. Further, when the film thickness of the single crystal silicon is sufficiently thin, as shown in FIG. 9B, the problem caused by the single crystal silicon film does not occur.

【0057】一方、単結晶シリコンの膜厚が、両者の中
間での膜厚領域の挙動については、次のように考えられ
る。単結晶シリコン膜の選択成長においては、素子分離
絶縁膜上における不均一核生成にきっかけを持つ、意図
せざる素子分離絶縁膜上でのシリコンの堆積を完全に抑
えることはできない。このような核生成が、図9(c)
に示したように、隣接するトランジスタの間で起こった
場合、隣接するトランジスタのソース・ドレイン領域が
電気的に接触してしまい、不良となってしまう。
On the other hand, the behavior of the film thickness region in the middle of the film thickness of the single crystal silicon is considered as follows. In the selective growth of the single crystal silicon film, it is impossible to completely suppress the unintended deposition of silicon on the element isolation insulating film, which is a cause for the nonuniform nucleation on the element isolation insulating film. Such nucleation is shown in FIG. 9 (c).
As shown in FIG. 5, when it occurs between the adjacent transistors, the source / drain regions of the adjacent transistors are electrically contacted with each other, resulting in a defect.

【0058】本実施形態に示したプロセスを適用するこ
とで、このような不良発生率が抑制されることができた
のは、非選択シリコン膜のエッチング工程で、不均一核
生成によって稚積した結晶粒をもエッチングできたため
だと考えられる。
By applying the process shown in the present embodiment, it is possible to suppress such a defect occurrence rate in the etching step of the non-selective silicon film due to nonuniform nucleation. This is probably because the crystal grains could also be etched.

【0059】不均一核生成によってできた結晶粒の膜厚
は、単結晶シリコン膜の膜厚より薄く、またいろいろな
面方位を有している。そのため絶縁膜上の結晶粒はエッ
チングされやすく、その結果として多数個のトランジス
タを配置したときの歩留まり向上に有効であったと思わ
れる。
The film thickness of the crystal grains formed by the heterogeneous nucleation is smaller than the film thickness of the single crystal silicon film and has various plane orientations. Therefore, the crystal grains on the insulating film are easily etched, and as a result, it is considered that it was effective in improving the yield when a large number of transistors were arranged.

【0060】[第3実施形態] 先ず、図10(a)に
示すように、公知の素子分離法により、(100)面方
位を有する単結晶シリコン基板11上の所定領域に素子
分離絶縁膜12を形成する。
[Third Embodiment] First, as shown in FIG. 10A, a device isolation insulating film 12 is formed in a predetermined region on a single crystal silicon substrate 11 having a (100) plane orientation by a known device isolation method. To form.

【0061】次いで、図10(b)に示すように、全面
に膜厚60nmのアンドープのポリシリコンを形成した
後、反応性イオンエッチング法によりポリシリコンをゲ
ート電極形状にパターニングし、ゲート電極41を形成
する。
Next, as shown in FIG. 10B, after forming undoped polysilicon having a film thickness of 60 nm on the entire surface, the polysilicon is patterned into a gate electrode shape by the reactive ion etching method to form the gate electrode 41. Form.

【0062】次いで、前実施形態と同様に、ゲート電極
41をマスクとしてBF2 のイオン注入を行いp型拡散
層17を形成する(図10(c))。次いで、膜厚20
nmのシリコン酸化膜421 、膜厚50nmのシリコン
窒化膜422 を順次形成した後、反応性イオンエッチン
グ法によりゲート電極の41の側壁部にのみシリコン窒
化膜422 を残す。そして、フッ化水素酸等を用いてp
型拡散層17及びゲート電極41上のシリコン酸化膜4
1 を剥離し、シリコン酸化膜421 とシリコン窒化膜
422 とからなる側壁絶縁膜42を形成する。
Then, as in the previous embodiment, BF 2 ions are implanted using the gate electrode 41 as a mask to form the p-type diffusion layer 17 (FIG. 10C). Then, the film thickness 20
After the silicon oxide film 42 1 having a thickness of 50 nm and the silicon nitride film 42 2 having a thickness of 50 nm are sequentially formed, the silicon nitride film 42 2 is left only on the side wall of the gate electrode 41 by the reactive ion etching method. Then, using hydrofluoric acid or the like, p
Silicon oxide film 4 on the type diffusion layer 17 and the gate electrode 41
2 1 is peeled off to form a sidewall insulating film 42 composed of a silicon oxide film 42 1 and a silicon nitride film 42 2 .

【0063】次いで、図10(d)に示すように、ジク
ロルシテンを原料ガスとした減圧CVD法により、p型
拡散層17及びゲート電極41上にのみ選択的に、膜厚
30nmのアンドープシリコン膜43(43a,b)を
推積する。ここで選択成長は、ジクロルシランを原料ガ
スとして用い、圧力2Torr温度800℃で行った。
このとき堆積されたシリコン膜は、p型拡散層17上で
は基板11と同一面方位を有する単結晶シリコン43a
に、またポリシリコンからなるゲート電極41上におい
ては多結晶シリコン43bになる。
Then, as shown in FIG. 10D, an undoped silicon film 43 having a film thickness of 30 nm is selectively formed only on the p-type diffusion layer 17 and the gate electrode 41 by a low pressure CVD method using dichlorcytene as a source gas. Accumulate (43a, b). Here, the selective growth was performed using dichlorosilane as a source gas at a pressure of 2 Torr and a temperature of 800 ° C.
The silicon film deposited at this time is the single crystal silicon 43a having the same plane orientation as the substrate 11 on the p-type diffusion layer 17.
On the gate electrode 41 made of polysilicon, polycrystalline silicon 43b is formed.

【0064】次いで、図11(e)に示すように、シリ
コン膜43の成膜に用いたチャンバと異なるものを用い
て、シランを原料とした減圧CVD法により、基板温度
600℃において全面にシリコン膜44を50nm堆積
する。シリコン膜44は、単結晶43a上において単結
晶シリコン44aとなり、それ以外の領域では多結晶シ
リコン44bとなった。
Then, as shown in FIG. 11 (e), a chamber different from the chamber used for forming the silicon film 43 is used, and silicon is entirely deposited at a substrate temperature of 600 ° C. by a low pressure CVD method using silane as a raw material. Film 44 is deposited to 50 nm. The silicon film 44 became the single crystal silicon 44a on the single crystal 43a, and became the polycrystalline silicon 44b in the other regions.

【0065】なお、この非選択的なシリコン膜44の堆
積は、基板温度600℃で行った結果として単結晶或い
は多結晶シリコンの何れかになったが、例えばより低温
で行った場合などには非晶質シリコンとなる。非晶質シ
リコンの場合には、後の熱工程で単結晶シリコン膜43
a上のみ固相成長によって単結晶化させることで、同じ
効果を得ることができる。
Although the non-selective deposition of the silicon film 44 was either single crystal or polycrystalline silicon as a result of the substrate temperature being 600 ° C., for example, when it was performed at a lower temperature. It becomes amorphous silicon. In the case of amorphous silicon, the single crystal silicon film 43 is formed in the subsequent thermal process.
The same effect can be obtained by single-crystallizing only on a by solid phase growth.

【0066】次いで、図11(f)に示すように、酸素
/水素雰囲気中で試料を850℃に加熱して酸化を行
い、シリコン酸化膜45を形成する。この酸化工程で
は、素子分離絶縁膜12及び側壁絶縁膜42上の多結晶
シリコン膜43bがすべて酸化されるまで行う。このと
き、単結晶シリコン43a上の単結晶シリコン44bは
ちょうど堆積した膜厚分が酸化されているのに対し、ゲ
ート電極41上では選択的に堆積された多結晶シリコン
43bまでも酸化されている。
Next, as shown in FIG. 11 (f), the sample is heated to 850 ° C. in an oxygen / hydrogen atmosphere to be oxidized to form a silicon oxide film 45. This oxidation process is performed until the element isolation insulating film 12 and the polycrystalline silicon film 43b on the sidewall insulating film 42 are all oxidized. At this time, the single-crystal silicon 44b on the single-crystal silicon 43a is oxidized by the thickness just deposited, while the selectively-deposited polycrystalline silicon 43b is also oxidized on the gate electrode 41. .

【0067】これは、図12に示すように、(100)
面方位を有する単結晶シリコンと、多結晶シリコンとの
間では、酸化速度に約1.5倍程度の違いがあることに
よる。この結果として、本実施形態においては、酸化工
程で、p型拡散層17上には十分な膜厚の単結晶シリコ
ン膜43aを残しつつ、素子分離絶縁膜12及び側壁絶
縁膜42上のシリコン膜43bを完全に酸化させること
が可能となる。
This is (100) as shown in FIG.
This is because there is a difference of about 1.5 times in the oxidation rate between single crystal silicon having a plane orientation and polycrystalline silicon. As a result, in the present embodiment, the silicon film on the element isolation insulating film 12 and the sidewall insulating film 42 is left in the oxidation step while leaving the single-crystal silicon film 43a of sufficient thickness on the p-type diffusion layer 17. It is possible to completely oxidize 43b.

【0068】仮にシリコン44aが多結晶であった場合
でも、ファセット面を有する単結晶シリコン43aと側
壁絶縁膜42との間の隙間を埋めることができる点にお
いては、本発明のような2層堆積のメリットはある。し
かし、シリコン44aが部分的にでも単結晶化すること
で、図12に示した酸化速度の違いを利用することによ
り、単結晶上は残しながら、絶縁膜上は完全に酸化しき
るという酸化工程のマージンを広げることができる点
で、より有利な方法となる。
Even if the silicon 44a is polycrystalline, it is possible to fill the gap between the single crystal silicon 43a having the facet surface and the side wall insulating film 42 by the two-layer deposition as in the present invention. There are merits of. However, by partially crystallizing the silicon 44a, by utilizing the difference in the oxidation rate shown in FIG. 12, it is possible to completely oxidize the insulating film while leaving the single crystal. This is a more advantageous method because the margin can be widened.

【0069】次いで、図11(g)に示すように、フッ
化アンモニウム等の溶液を用いてシリコン酸化膜45を
選択的に剥離する。次いで、図11(h)に示すよう
に、前実施形態と同様に、p+ 型拡散層21の形成、並
びにアモルファスシリコン54へのドーピングを行った
後、CoSi2 膜22を形成する。
Then, as shown in FIG. 11G, the silicon oxide film 45 is selectively stripped using a solution of ammonium fluoride or the like. Next, as shown in FIG. 11H, as in the previous embodiment, after forming the p + type diffusion layer 21 and doping the amorphous silicon 54, the CoSi 2 film 22 is formed.

【0070】以上、本実施形態のように、本発明は、ゲ
ート電極上にもシリサイドを形成するポリサイド構造に
おいても適用できることが確認された。また、本発明の
有効性は、Co膜の堆積膜厚や、多数個を配列したとき
のトランジスタの歩留まりから、第2実施形態と同様に
確認された。
As described above, it was confirmed that the present invention can be applied to the polycide structure in which the silicide is formed on the gate electrode as in the present embodiment. The effectiveness of the present invention was confirmed in the same manner as in the second embodiment from the deposited film thickness of the Co film and the yield of transistors when a large number of them were arranged.

【0071】なお、本実施形態においては推積したアモ
ルファスシリコンはアンドープの状態で堆積したが、ボ
ロンドープアモルファスを堆積してもよい。この場合、
その後のソース・ドレイン形成のためのイオン注入は不
要となる。
In the present embodiment, the deposited amorphous silicon is deposited in an undoped state, but boron-doped amorphous may be deposited. in this case,
The subsequent ion implantation for forming the source / drain is unnecessary.

【0072】また、本発明のようにシリコン膜の端部が
厚くなることで、ドーパントをイオン注入した際に、従
来技術で見られた、局所的にドーパント探さが深くなっ
てしまうという現象を回避することができるようになっ
た。
Further, as in the present invention, the thick end portion of the silicon film avoids the phenomenon that the dopant search locally becomes deep when the dopant is ion-implanted, which is seen in the prior art. I was able to do it.

【0073】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。例えば、第1実施形態において、単結
晶シリコン膜の膜厚の薄い部分を埋め込むために、ポリ
シリコンを堆積したが、アモルファスシリコン膜を用い
ることも可能である。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the first embodiment, polysilicon is deposited in order to fill the thin portion of the single crystal silicon film, but an amorphous silicon film may be used.

【0074】また、上記実施形態では、Co膜を用いて
シリサイドを形成していたが、W膜,Ti膜,Ni膜等
を用いてサリサイドを形成することも可能である。ま
た、第1実施形態では、ポリシリコン膜の研磨時に単結
晶シリコン膜上のポリシリコン膜も除去していたが、絶
縁膜上のポリシリコン膜が除去されていれば、単結晶シ
リコン膜上のポリシリコンは、除去しなくとも良い。そ
の他、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変
形して実施することが可能である。
Further, in the above-mentioned embodiment, the silicide is formed by using the Co film, but it is also possible to form the salicide by using the W film, the Ti film, the Ni film or the like. Further, in the first embodiment, the polysilicon film on the single crystal silicon film was also removed at the time of polishing the polysilicon film. However, if the polysilicon film on the insulating film is removed, the polysilicon film on the single crystal silicon film is removed. The polysilicon does not have to be removed. In addition, the present invention can be variously modified and implemented without departing from the scope of the invention.

【0075】[0075]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、単
結晶シリコン膜のファセット面と絶縁膜との間にできる
空間部にシリコン膜を埋め込むことによって、エレベー
ティッドソース/ドレイン構造とサリサイドとを組み合
わせた構造においても、シリサイドが基板中に形成され
ず接合特性等が劣化することがない。
As described above, according to the present invention, the elevated source / drain structure and the salicide are formed by embedding the silicon film in the space formed between the facet surface of the single crystal silicon film and the insulating film. Even in the combined structure, the silicide is not formed in the substrate and the junction characteristics and the like are not deteriorated.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】第1実施形態に係わるMOSトランジスタの製
造工程を示す工程断面図。
FIG. 1 is a process cross-sectional view showing a manufacturing process of a MOS transistor according to a first embodiment.

【図2】第1実施形態に係わるMOSトランジスタの製
造工程を示す工程断面図。
FIG. 2 is a process cross-sectional view showing a manufacturing process of a MOS transistor according to the first embodiment.

【図3】リーク電流のシリサイド膜厚依存性を示す特性
図。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing a silicide film thickness dependency of a leak current.

【図4】シリコン膜の堆積量を説明する図。FIG. 4 is a diagram illustrating a deposition amount of a silicon film.

【図5】第2実施形態に係わるMOSトランジスタの製
造工程を示す工程断面図。
FIG. 5 is a process sectional view showing a manufacturing process of the MOS transistor according to the second embodiment.

【図6】第2実施形態に係わるMOSトランジスタの製
造工程を示す工程断面図。
FIG. 6 is a process sectional view showing a manufacturing process of the MOS transistor according to the second embodiment.

【図7】単結晶,アモルファス,多結晶シリコンのエッ
チングレートのCF4 /O2 依存性を示す特性図。
FIG. 7 is a characteristic diagram showing CF 4 / O 2 dependence of etching rates of single crystal, amorphous, and polycrystalline silicon.

【図8】不良率の単結晶シリコンの膜厚依存性を示す特
性図。
FIG. 8 is a characteristic diagram showing the dependency of the defect rate on the film thickness of single crystal silicon.

【図9】単結晶シリコン膜の膜厚に応じた素子分離絶縁
膜上の様子を示す断面図。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a state on an element isolation insulating film according to the thickness of a single crystal silicon film.

【図10】第3実施形態に係わるMOSトランジスタの
製造工程を示す工程断面図。
FIG. 10 is a process cross-sectional view showing the manufacturing process of the MOS transistor according to the third embodiment.

【図11】第3実施形態に係わるMOSトランジスタの
製造工程を示す工程断面図。
FIG. 11 is a process cross-sectional view showing the manufacturing process of the MOS transistor according to the third embodiment.

【図12】単結晶シリコンと多結晶シリコンとの酸化速
度を示す特性図。
FIG. 12 is a characteristic diagram showing oxidation rates of single crystal silicon and polycrystalline silicon.

【図13】従来のエレベーティッドソース/ドレイン構
造のMOSトランジスタを示す断面図。
FIG. 13 is a cross-sectional view showing a conventional MOS transistor having an elevated source / drain structure.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…シリコン基板 12…素子分離絶縁膜 13…シリコン酸化膜 14…ゲート電極 141 …ポリシリコン膜 142 …WSi膜 16…シリコン窒化膜 17…p型拡散層 18…側壁絶縁膜 19…単結晶シリコン膜 20…ポリシリコン膜 21…p+ 型拡散層 22…CoSi2 膜 30…シリコン膜 30a…アモルファスシリコン 30b…単結晶シリコン膜 41…ゲート電極 42…側壁絶縁膜 421 …シリコン酸化膜 422 …シリコン窒化膜 43…シリコン膜 44…シリコン膜 45…シリコン酸化膜11 ... Silicon substrate 12 ... Element isolation insulating film 13 ... Silicon oxide film 14 ... Gate electrode 14 1 ... Polysilicon film 14 2 ... WSi film 16 ... Silicon nitride film 17 ... P-type diffusion layer 18 ... Sidewall insulating film 19 ... Single crystal Silicon film 20 ... Polysilicon film 21 ... P + type diffusion layer 22 ... CoSi 2 film 30 ... Silicon film 30a ... Amorphous silicon 30b ... Single crystal silicon film 41 ... Gate electrode 42 ... Side wall insulating film 42 1 ... Silicon oxide film 42 2 ... Silicon nitride film 43 ... Silicon film 44 ... Silicon film 45 ... Silicon oxide film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−59861(JP,A) 特開 平10−135453(JP,A) 特開 昭55−143069(JP,A) 特開 平6−77246(JP,A) 特開 平9−45907(JP,A) 特開 平8−330582(JP,A) 特開 平10−256536(JP,A) 特開 平10−107219(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 29/78 H01L 21/336 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (56) Reference JP-A 64-59861 (JP, A) JP-A 10-135453 (JP, A) JP-A 55-143069 (JP, A) JP-A 6- 77246 (JP, A) JP 9-45907 (JP, A) JP 8-330582 (JP, A) JP 10-256536 (JP, A) JP 10-107219 (JP, A) (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 29/78 H01L 21/336

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】シリコン基板にMOSトランジスタを形成
する半導体装置の製造方法であって、 前記MOSトランジスタのゲート電極の側壁に側壁絶縁
膜を形成する工程と、 露出した前記シリコン基板の表面に前記側壁絶縁膜に隣
接してファセット面を有する単結晶シリコン膜を形成す
る工程と、 前記側壁絶縁膜及び単結晶シリコン膜上に非選択シリコ
ン膜を堆積し、前記単結晶シリコンのファセット面と前
記側壁絶縁膜との間に形成される空間に該非選択シリコ
ン膜を埋め込む工程と、 前記側壁絶縁膜上の前記非選択シリコン膜を除去する工
程と 前記非選択シリコン膜、前記単結晶シリコン膜、及び前
記シリコン基板に不純物を導入し、前記MOSトランジ
スタのソース及びドレインを形成する工程と、 前記シリコン基板上の全面に金属膜を形成する工程と、 加熱処理により、前記金属膜と、前記非選択シリコン膜
及び単結晶シリコン膜とを反応させ、サリサイド膜を形
成する工程と、 未反応の金属膜を除去する工程と を含むことを特徴とす
る半導体装置の製造方法。
1. A method of manufacturing a semiconductor device for forming a MOS transistor on a silicon substrate, said sidewall to said forming sidewall insulating films on the side walls of the gate electrode of the MOS transistor, the exposed surface of the silicon substrate Forming a single crystal silicon film having a facet surface adjacent to the insulating film, depositing a non-selective silicon film on the sidewall insulating film and the single crystal silicon film, and forming a facet surface of the single crystal silicon and the sidewall insulating film. burying the non selective silicon film in a space formed between the membrane, and removing the non-selective silicon film on the sidewall insulation films, said non-selective silicon layer, the single crystal silicon film, and before
By introducing impurities into the silicon substrate, the MOS transistor
A source and a drain of a transistor , a step of forming a metal film on the entire surface of the silicon substrate, and a heat treatment for the metal film and the non-selected silicon film.
And react with the monocrystalline silicon film to form a salicide film.
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a forming step; and a step of removing an unreacted metal film .
【請求項2】シリコン基板にMOSトランジスタを形成
する半導体装置の製造方法であって、 前記MOSトランジスタのゲート電極の側壁に側壁絶縁
膜を形成する工程と、 露出した前記シリコン基板の表面に前記側壁絶縁膜に隣
接してファセット面を有する単結晶シリコン膜を形成す
る工程と、 前記側壁絶縁膜及び単結晶シリコン膜上に、非単結晶で
ある非選択シリコン膜を堆積し、前記単結晶シリコンの
ファセット面と前記側壁絶縁膜との間に形成される空間
に該非選択シリコン膜を埋め込む工程と、 前記非選択シリコンをほぼ均一にエッチング或いは研磨
し、前記側壁絶縁膜上の前記非選択シリコン膜を除去す
る工程と 前記非選択シリコン膜、前記単結晶シリコン膜、及び前
記シリコン基板に不純物を導入し、前記MOSトランジ
スタのソース及びドレインを形成する工程と、 前記シリコン基板上の全面に金属膜を形成する工程と、 加熱処理により、前記金属膜と、前記非選択シリコン膜
及び単結晶シリコン膜とを反応させ、サリサイド膜を形
成する工程と、 未反応の金属膜を除去する工程と を含むことを特徴とす
る半導体装置の製造方法。
2. A method of manufacturing a semiconductor device for forming a MOS transistor on a silicon substrate, said sidewall to said forming sidewall insulating films on the side walls of the gate electrode of the MOS transistor, the exposed surface of the silicon substrate Forming a single crystal silicon film having a facet surface adjacent to the insulating film, depositing a non-selective non-single-crystal silicon film on the sidewall insulating film and the single crystal silicon film, Embedding the non-selective silicon film in a space formed between the facet surface and the sidewall insulating film; etching or polishing the non-selective silicon substantially uniformly to remove the non-selective silicon film on the sidewall insulating film. Removing step, the non-selective silicon film, the single crystal silicon film, and
By introducing impurities into the silicon substrate, the MOS transistor
A source and a drain of a transistor , a step of forming a metal film on the entire surface of the silicon substrate, and a heat treatment for the metal film and the non-selected silicon film.
And react with the monocrystalline silicon film to form a salicide film.
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a forming step; and a step of removing an unreacted metal film .
【請求項3】シリコン基板にMOSトランジスタを形成
する半導体装置の製造方法であって、 前記MOSトランジスタのゲート電極の側壁に側壁絶縁
膜を形成する工程と、 露出した前記シリコン基板の表面に前記側壁絶縁膜に隣
接してファセット面を有する単結晶シリコン膜を形成す
る工程と、 前記単結晶シリコン膜上では単結晶であり、前記側壁絶
縁膜上では非単結晶である非選択シリコン膜を形成し、
該単結晶シリコン膜のファセット面と該側壁絶縁膜との
間に形成される空間に該非選択シリコン膜を埋め込む工
程と、ケミカルドライエッチング法により 、前記側壁絶縁膜上
の前記非選択シリコン膜を除去する工程と、 前記非選択シリコン膜、前記単結晶シリコン膜、及び前
記シリコン基板に不純物を導入し、前記MOSトランジ
スタのソース及びドレインを形成する工程と、 前記シリコン基板上の全面に金属膜を形成する工程と、 加熱処理により、前記金属膜と、前記非選択シリコン膜
及び単結晶シリコン膜とを反応させ、サリサイド膜を形
成する工程と、 未反応の金属膜を除去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。
3. A method of manufacturing a semiconductor device for forming a MOS transistor on a silicon substrate, said sidewall to said forming sidewall insulating films on the side walls of the gate electrode of the MOS transistor, the exposed surface of the silicon substrate Forming a single crystal silicon film having a facet surface adjacent to the insulating film; and forming a non-selective silicon film that is single crystal on the single crystal silicon film and non-single crystal on the sidewall insulating film. ,
The step of burying the non-selective silicon film in the space formed between the facet surface of the single crystal silicon film and the side wall insulating film, and removing the non-selective silicon film on the side wall insulating film by a chemical dry etching method. Forming a source and drain of the MOS transistor by introducing impurities into the non-selected silicon film, the single crystal silicon film, and the silicon substrate; and forming a metal film on the entire surface of the silicon substrate. And a step of reacting the metal film with the non-selective silicon film and the single crystal silicon film by heat treatment to form a salicide film, and a step of removing an unreacted metal film. A method for manufacturing a characteristic semiconductor device.
【請求項4】素子分離絶縁膜によって分離された複数の
素子領域を有するシリコン基板の素子領域にMOSトラ
ンジスタを形成する半導体装置の製造方法であって、 前記MOSトランジスタのゲート電極の側壁に側壁絶縁
膜を形成する工程と、 露出した前記シリコン基板の表面にファセット面を有す
る単結晶シリコン膜を形成する工程と、 前記単結晶シリコン膜上では単結晶であり、前記側壁絶
縁膜及び素子分離絶縁膜上では非単結晶である非選択シ
リコン膜を形成し、該単結晶シリコン膜のファセット面
と該側壁絶縁膜との間に形成される空間に該非選択シリ
コン膜を埋め込む工程と、ケミカルドライエッチング法により 、前記側壁絶縁膜及
び素子分離絶縁膜上の前記非選択シリコン膜を除去する
工程と、 前記非選択シリコン膜、前記単結晶シリコン膜、及び前
記シリコン基板に不純物を導入し、前記MOSトランジ
スタのソース及びドレインを形成する工程と、 前記シリコン基板上の全面に金属膜を形成する工程と、 加熱処理により、前記金属膜と、前記非選択シリコン膜
及び単結晶シリコン膜とを反応させ、サリサイド膜を形
成する工程と、 未反応の金属膜を除去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。
4. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein a MOS transistor is formed in an element region of a silicon substrate having a plurality of element regions separated by an element isolation insulating film, wherein sidewall insulation is provided on a sidewall of a gate electrode of the MOS transistor. A step of forming a film, a step of forming a single crystal silicon film having a facet surface on the exposed surface of the silicon substrate, a single crystal on the single crystal silicon film, the sidewall insulating film and the element isolation insulating film A non-single-crystal non-selective silicon film is formed above, and the non-selective silicon film is embedded in a space formed between the facet surface of the single-crystal silicon film and the sidewall insulating film, and a chemical dry etching method. Accordingly, removing the non-selective silicon layer on the sidewall insulating film and device isolation insulating film, the non-selective silicon layer, the single A step of forming impurities into the crystalline silicon film and the silicon substrate to form a source and a drain of the MOS transistor; a step of forming a metal film on the entire surface of the silicon substrate; And a step of reacting the non-selective silicon film and the single crystal silicon film to form a salicide film, and a step of removing an unreacted metal film.
【請求項5】シリコン基板にMOSトランジスタを形成
する半導体装置の製造方法であって、 前記MOSトランジスタのゲート電極の側壁に側壁絶縁
膜を形成する工程と、 露出した前記シリコン基板の表面に前記側壁絶縁膜に隣
接してファセット面を有する単結晶シリコン膜を形成す
る工程と、 前記単結晶シリコン膜上では単結晶であり、前記側壁絶
縁膜上では非単結晶である非選択シリコン膜を形成し、
該単結晶シリコン膜のファセット面と該側壁絶縁膜との
間に形成される空間に前記非選択シリコン膜を埋め込む
工程と、 前記側壁絶縁膜上の前記非選択シリコン膜を全て酸化し
てシリコン酸化膜を形成する工程と、 前記シリコン酸化膜を選択的に除去する工程と、前記非選択シリコン膜、前記単結晶シリコン膜、及び前
記シリコン基板に不純物を導入し、前記MOSトランジ
スタのソース及びドレインを形成する工程と、 前記シリコン基板上の全面に金属膜を形成する工程と、 加熱処理により、前記金属膜と、前記非選択シリコン膜
及び単結晶シリコン膜とを反応させ、サリサイド膜を形
成する工程と、 未反応の金属膜を除去する工程と を含むことを特徴とす
る半導体装置の製造方法。
5. A method of manufacturing a semiconductor device for forming a MOS transistor on a silicon substrate, said sidewall to said forming sidewall insulating films on the side walls of the gate electrode of the MOS transistor, the exposed surface of the silicon substrate Forming a single crystal silicon film having a facet surface adjacent to the insulating film; and forming a non-selective silicon film that is single crystal on the single crystal silicon film and non-single crystal on the sidewall insulating film. ,
Filling the space formed between the facet surface of the single crystal silicon film and the sidewall insulating film with the non-selected silicon film; and oxidizing all the non-selected silicon film on the sidewall insulating film to oxidize silicon. A step of forming a film, a step of selectively removing the silicon oxide film, the non-selective silicon film, the single crystal silicon film, and
By introducing impurities into the silicon substrate, the MOS transistor
A source and a drain of a transistor , a step of forming a metal film on the entire surface of the silicon substrate, and a heat treatment for the metal film and the non-selected silicon film.
And react with the monocrystalline silicon film to form a salicide film.
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a forming step; and a step of removing an unreacted metal film .
【請求項6】素子分離絶縁膜によって分離された複数の
素子領域を有するシリコン基板の素子領域にMOSトラ
ンジスタを形成する半導体装置の製造方法であって、 前記MOSトランジスタのゲート電極の側壁に側壁絶縁
膜を形成する工程と、 露出した前記シリコン基板の表面に前記側壁絶縁膜に隣
接してファセット面を有する単結晶シリコン膜を形成す
る工程と、 前記単結晶シリコン膜上では単結晶であり、前記側壁絶
縁膜及び素子分離絶縁膜上では非単結晶である非選択シ
リコン膜を形成し、該単結晶シリコンのファセット面と
該側壁絶縁膜との間に形成される空間に前記非選択シリ
コン膜を埋め込む工程と、 前記側壁絶縁膜及び素子分離絶縁膜上の前記非選択シリ
コン膜を全て酸化してシリコン酸化膜を形成する工程
と、 前記シリコン酸化膜を選択的に除去する工程と 前記非選択シリコン膜、前記単結晶シリコン膜、及び前
記シリコン基板に不純物を導入し、前記MOSトランジ
スタのソース及びドレインを形成する工程と、 前記シリコン基板上の全面に金属膜を形成する工程と、 加熱処理により、前記金属膜と、前記非選択シリコン膜
及び単結晶シリコン膜とを反応させ、サリサイド膜を形
成する工程と、 未反応の金属膜を除去する工程と を含むことを特徴とす
る半導体装置の製造方法。
6. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein a MOS transistor is formed in an element region of a silicon substrate having a plurality of element regions separated by an element isolation insulating film, wherein sidewall insulation is provided on a sidewall of a gate electrode of the MOS transistor. A step of forming a film, a step of forming a single crystal silicon film having a facet surface adjacent to the sidewall insulating film on the exposed surface of the silicon substrate, and a single crystal on the single crystal silicon film, A non-single-crystal non-selective silicon film is formed on the sidewall insulating film and the element isolation insulating film, and the non-selective silicon film is provided in a space formed between the facet surface of the single crystal silicon and the sidewall insulating film. A step of burying, a step of oxidizing all of the non-selected silicon film on the sidewall insulating film and the element isolation insulating film to form a silicon oxide film, Selectively removing the phosphorylation film, the non-selective silicon layer, the single crystal silicon film, and before
By introducing impurities into the silicon substrate, the MOS transistor
A source and a drain of a transistor , a step of forming a metal film on the entire surface of the silicon substrate, and a heat treatment for the metal film and the non-selected silicon film.
And react with the monocrystalline silicon film to form a salicide film.
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a forming step; and a step of removing an unreacted metal film .
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