JP4794838B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、半導体装置およびその製造方法に係り、特にCMOS半導体装置およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a CMOS semiconductor device and a manufacturing method thereof.
CMOSトランジスタを覆うコンタクト・エッチ・ストッパー膜を、プラズマCVD法を用いて形成したシリコン窒化膜により、チャネル領域にゲート長方向の圧縮応力が印加されると共に深さ方向に引っ張り応力が印加されると、pチャンネルトランジスタではオン電流が増加し、nチャンネルトランジスタではオン電流が減少することが報告されている(非特許文献1参照。)。一方、上記コンタクト・エッチ・ストッパー膜を、熱CVD法を用いて形成したシリコン窒化膜により、チャネル領域にゲート長方向の引っ張り応力が印加されると共に深さ方向に圧縮応力が印加されると、逆にpチャンネルトランジスタではオン電流が減少し、nチャンネルトランジスタではオン電流が増加することが報告されている(非特許文献2参照。)。このように、一つのコンタクト・エッチ・ストッパー膜を用いると、一方の導電型のチャンネルトランジスタのオン電流が増加し、他方の導電型のチャンネルトランジスタのオン電流が減少してしまうので、この手法ではCMOSトランジスタの性能向上を図れなかった。 When a contact stress etch stopper film covering the CMOS transistor is formed using a plasma CVD method, a compressive stress in the gate length direction and a tensile stress in the depth direction are applied to the channel region. It has been reported that on-current increases in p-channel transistors and on-current decreases in n-channel transistors (see Non-Patent Document 1). On the other hand, when a tensile stress in the gate length direction is applied to the channel region and a compressive stress is applied in the depth direction by the silicon nitride film formed using the thermal CVD method, the contact etch stopper film, Conversely, it has been reported that the on-current decreases in the p-channel transistor and the on-current increases in the n-channel transistor (see Non-Patent Document 2). In this way, if one contact etch stopper film is used, the on-current of one conductivity type channel transistor increases and the on-current of the other conductivity type channel transistor decreases. The performance of the CMOS transistor could not be improved.
そこで、pチャンネルトランジスタを覆う引っ張り応力のコンタクト・エッチ・ストッパー膜にGeイオンを注入することで、pチャンネルトランジスタのオン電流を減少させずにnチャンネルトランジスタのオン電流を増加させるCMOSトランジスタが提案されている(非特許文献3参照。)。 Therefore, a CMOS transistor has been proposed that increases the on-current of the n-channel transistor without reducing the on-current of the p-channel transistor by implanting Ge ions into the contact stress etch stopper film covering the p-channel transistor. (See Non-Patent Document 3).
さらに、図1に示すように、pチャンネルトランジスタ101には圧縮応力を印加するシリコン窒化膜102を形成し、nチャンネルトランジスタ103には引っ張り応力を印加するシリコン窒化膜104を形成し、両チャネルのオン電流を共に増加させるCMOSトランジスタ100が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
ところで、図1に示すCMOSトランジスタ100では、図2(A)に示すように、p型MOS領域105pとn型MOS領域105nに亘って引っ張り応力を印加するシリコン窒化膜104を形成し、第1レジスト膜106でn型MOS領域105nを覆い、p型MOS領域105pのシリコン窒化膜104をエッチングし、次いで、図2(B)に示すように、p型MOS領域105pとn型MOS領域105nに亘って圧縮応力を印加するシリコン窒化膜102を形成する。そして第2レジスト膜108でp型MOS領域105pを覆い、n型MOS領域105nのシリコン窒化膜102を除去する。
By the way, in the
このような形成方法では、第1レジスト膜106と第2レジスト膜108の2つのレジスト膜を用いているので、露光する際のマスクの位置ずれが相対的に生じ易く、例えば、図3(A)に示すように、第2レジスト膜108の位置が右にずれると、p型MOS領域105pのシリコン窒化膜102が除去され、素子分離領域109の表面109aが露出する。このような場合、図3(B)に示すように、層間絶縁膜110にコンタクトホール110aを形成する際にエッチング・ストッパ膜としてのシリコン窒化膜102が欠けている領域では、シリコン酸化膜からなる素子分離領域109がエッチングされ、シリコン基板111に達する溝110bが形成されてしまい、接合リークが生じる。
In such a formation method, since the two resist films of the
また、第2レジスト膜の位置が左にずれた場合は、図2(B)に示すn型MOS領域105nのシリコン窒化膜102とシリコン窒化膜104の重なる領域が残るおそれがあり、このような場合、図1に示す複数のコンタクトのコンタクトホールを一度に形成する場合は、重なりが生じた領域ではコンタクトホールがシリコン基板まで達し難くなり、コンタクト不良の問題が生じる。
Further, when the position of the second resist film is shifted to the left, there is a possibility that a region where the
また、このようなマスクの位置ずれの問題を回避するため、図2(B)において第2レジスト膜108を用いてn型MOS領域105nのシリコン窒化膜102の除去を行わず、シリコン窒化膜102を残す半導体装置が提案されている(例えば、特許文献2参照。)。この半導体装置では、マスクに位置ずれが生じても、第1シリコン窒化膜と第2シリコン窒化膜との接続部において、シリコン基板あるいは素子分離領域の表面の露出を回避でき、コンタクトホールを形成する際の問題は解消できると考えられている。
In order to avoid such a problem of mask misalignment, the
しかし、この半導体装置では、p型MOSトランジスタのオン電流は増加しているが、第1窒化シリコン膜と第2シリコン窒化膜が重なり合うn型MOSトランジスタではオン電流が増加していない。 However, in this semiconductor device, the on-current of the p-type MOS transistor increases, but the on-current does not increase in the n-type MOS transistor in which the first silicon nitride film and the second silicon nitride film overlap.
そこで、本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、CMOSトラジスタの性能向上が可能な半導体装置およびその製造方法を提供することであり、具体的には、p型MOSトランジスタおよびn型MOSトランジスタのオン電流を共に増加可能とすると共に、コンタクトの不良発生を防止する半導体装置およびその製造方法を提供することである。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of improving the performance of a CMOS transistor and a manufacturing method thereof. It is an object to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the same that can increase the on-current of both the n-type MOS transistor and the n-type MOS transistor and prevent the occurrence of contact failure.
本発明の一観点によれば、半導体基板の第1の領域に配設され、不純物領域と、ゲート酸化膜およびゲート電極からなるゲート積層体を有するp型MOSトランジスタと、該半導体基板の第2の領域に配設され、不純物領域と、ゲート酸化膜およびゲート電極からなるゲート積層体を有するn型MOSトランジスタとを備える半導体装置であって、前記第1の領域に配設され、半導体基板の表面およびゲート積層体を覆う圧縮応力を有する第1の応力制御膜と、前記第2の領域に配設され、半導体基板の表面およびゲート積層体を覆う引っ張り応力を有する第2の応力制御膜と、該第2の応力制御膜を覆う前記第1の応力制御膜とを備え、前記第1の応力制御膜の圧縮応力の大きさをP1、膜厚をt1、第2の応力制御膜の引っ張り応力の大きさをP2、膜厚をt2とすると、t1×P1<t2×P2の関係を有する半導体装置が提供される。 According to one aspect of the present invention, a p-type MOS transistor disposed in a first region of a semiconductor substrate and having an impurity region, a gate stacked body including a gate oxide film and a gate electrode, and a second of the semiconductor substrate. A semiconductor device including an impurity region and an n-type MOS transistor having a gate stack including a gate oxide film and a gate electrode, the semiconductor device being disposed in the first region, A first stress control film having a compressive stress covering the surface and the gate stacked body; and a second stress control film having a tensile stress disposed in the second region and covering the surface of the semiconductor substrate and the gate stacked body. And the first stress control film covering the second stress control film, the magnitude of the compressive stress of the first stress control film is P1, the film thickness is t1, and the second stress control film is pulled. Stress magnitude The P2, and the thickness and t2, a semiconductor device having a relationship of t1 × P1 <t2 × P2 are provided.
本発明によれば、第1の領域は半導体基板の表面とゲート積層体が第1の応力制御膜により覆われ、第2の領域は、半導体基板の表面とゲート積層体が第2の応力制御膜および第1の応力制御膜により覆われている。第2の領域では、第1の応力制御膜と第2の応力制御膜とが、前記第1の応力制御膜の圧縮応力の大きさをP1、膜厚をt1、第2の応力制御膜の引っ張り応力の大きさをP2、膜厚をt2とすると、t1×P1<t2×P2の関係を有するように設定されているので、n型MOSトランジスタのチャネル領域には引っ張り歪みが印加される。また、p型MOSトランジスタのチャネル領域には第1の応力制御膜により圧縮歪みが印加される。したがって、p型MOSトランジスタおよびn型MOSトランジスタのオン電流を共に増加可能とすると共に、半導体基板の表面およびゲート積層体がエッチング・ストッパ膜としての第1の応力制御膜および第2の応力制御膜に覆われているので、コンタクトの不良発生を防止できる。 According to the present invention, the surface of the semiconductor substrate and the gate stack are covered with the first stress control film in the first region, and the surface of the semiconductor substrate and the gate stack are in the second stress control in the second region. The film and the first stress control film are covered. In the second region, the first stress control film and the second stress control film have a compressive stress magnitude P1, a film thickness t1, and a second stress control film of the first stress control film. Assuming that the magnitude of the tensile stress is P2 and the film thickness is t2, tensile stress is applied to the channel region of the n-type MOS transistor because the relationship is set to have a relationship of t1 × P1 <t2 × P2. Further, compressive strain is applied to the channel region of the p-type MOS transistor by the first stress control film. Therefore, the on-currents of both the p-type MOS transistor and the n-type MOS transistor can be increased, and the surface of the semiconductor substrate and the gate stacked body are the first stress control film and the second stress control film as the etching stopper film. As a result, it is possible to prevent contact failure.
本発明の他の観点によれば、半導体基板の第1の領域に配設され、不純物領域と、ゲート酸化膜およびゲート電極からなるゲート積層体を有するp型MOSトランジスタと、該半導体基板の第2の領域に配設され、不純物領域と、ゲート酸化膜およびゲート電極からなるゲート積層体を有するn型MOSトランジスタとを備える半導体装置であって、前記第2の領域に配設され、半導体基板の表面およびゲート積層体を覆う引っ張り応力を有する第2の応力制御膜と、前記第1の領域に配設され、半導体基板の表面およびゲート積層体を覆う圧縮応力を有する第1の応力制御膜と、該第1の応力制御膜を覆う前記第2の応力制御膜とを備え、前記第1の応力制御膜の圧縮応力の大きさをP1、膜厚をt1、第2の応力制御膜の引っ張り応力の大きさをP2、膜厚をt2とすると、t1×P1>t2×P2の関係を有する半導体装置が提供される。
According to another aspect of the present invention, a p-type MOS transistor disposed in a first region of a semiconductor substrate and having an impurity region, a gate stack including a gate oxide film and a gate electrode, and a first of the
本発明によれば、第1の領域は半導体基板の表面とゲート積層体が第1の応力制御膜および第2の応力制御膜により覆われ、第2の領域は半導体基板の表面とゲート積層体が第2の応力制御膜により覆われている。第1の領域では、第1の応力制御膜と第2の応力制御膜とが、前記第1の応力制御膜の圧縮応力の大きさをP1、膜厚をt1、第2の応力制御膜の引っ張り応力の大きさをP2、膜厚をt2とすると、t1×P1>t2×P2の関係の関係を有するように設定されているので、p型MOSトランジスタのチャネル領域には圧縮歪みが印加される。また、n型MOSトランジスタのチャネル領域には第2の応力制御膜により引っ張り歪みが印加される。したがって、p型MOSトランジスタおよびn型MOSトランジスタのオン電流を共に増加可能とすると共に、半導体基板の表面およびゲート積層体がエッチング・ストッパ膜としての第1の応力制御膜および第2の応力制御膜に覆われているので、コンタクトの不良発生を防止できる。 According to the present invention, the first region has the surface of the semiconductor substrate and the gate stack covered with the first stress control film and the second stress control film, and the second region has the surface of the semiconductor substrate and the gate stack. Is covered with a second stress control film. In the first region, the first stress control film and the second stress control film have a compressive stress magnitude of P1, a thickness of t1, and a second stress control film of the first stress control film. Assuming that the magnitude of the tensile stress is P2 and the film thickness is t2, the relation of t1 × P1> t2 × P2 is set so that compressive strain is applied to the channel region of the p-type MOS transistor. The Further, tensile strain is applied to the channel region of the n-type MOS transistor by the second stress control film. Therefore, the on-currents of both the p-type MOS transistor and the n-type MOS transistor can be increased, and the surface of the semiconductor substrate and the gate stacked body are the first stress control film and the second stress control film as the etching stopper film. As a result, it is possible to prevent contact failure.
本発明のその他の観点によれば、半導体基板の第1の領域に配設され、不純物領域と、ゲート酸化膜およびゲート電極からなるゲート積層体を有するp型MOSトランジスタと、該半導体基板の第2の領域に配設され、不純物領域と、ゲート酸化膜およびゲート電極からなるゲート積層体を有するn型MOSトランジスタとを備える半導体装置であって、前記第1の領域に配設され、半導体基板の表面およびゲート積層体を覆う圧縮応力を有する第1の応力制御膜と、前記第2の領域に配設され、半導体基板の表面およびゲート積層体を覆う引っ張り応力を有する第2の応力制御膜と、前記第2の応力制御膜を覆い、第2の領域に延在する前記第1の応力制御膜に不純物を導入して改質された第3の応力制御膜とを備え、前記第3の応力制御膜の圧縮応力の大きさをP3、膜厚をt3、第2の応力制御膜の引っ張り応力の大きさをP2、膜厚をt2とすると、t3×P3<t2×P2の関係を有する半導体装置が提供される。
According to another aspect of the present invention, a p-type MOS transistor disposed in a first region of a semiconductor substrate and having an impurity region, a gate stack including a gate oxide film and a gate electrode, and a first of the
本発明によれば、第2の領域では、半導体基板の表面とゲート積層体を覆う引っ張り応力を有する第2の応力制御膜と、その上に圧縮応力を有する第1の応力制御膜に不純物を導入して改質された第3の応力制御膜が形成されている。第3の応力制御膜は、不純物が導入されたことで圧縮応力が緩和されている。前記第3の応力制御膜の圧縮応力の大きさをP3、膜厚をt3、第2の応力制御膜の引っ張り応力の大きさをP2、膜厚をt2とすると、t3×P3<t2×P2の関係を有するように設定されているので、n型MOSトランジスタのチャネル領域には引っ張り歪みが印加される。また、p型MOSトランジスタのチャネル領域には第1の応力制御膜により圧縮歪みが印加される。したがって、p型MOSトランジスタおよびn型MOSトランジスタのオン電流を共に増加可能とすると共に、半導体基板の表面およびゲート積層体がエッチング・ストッパ膜としての第1の応力制御膜、第2の応力制御膜、および第3の応力制御膜に覆われているので、コンタクトの不良発生を防止できる。 According to the present invention, in the second region, impurities are applied to the second stress control film having a tensile stress that covers the surface of the semiconductor substrate and the gate stacked body, and the first stress control film having a compressive stress thereon. A third stress control film introduced and modified is formed. In the third stress control film, the compressive stress is relieved by introducing impurities. When the magnitude of the compressive stress of the third stress control film is P3, the film thickness is t3, the magnitude of the tensile stress of the second stress control film is P2, and the film thickness is t2, t3 × P3 <t2 × P2. Therefore, tensile strain is applied to the channel region of the n-type MOS transistor. Further, compressive strain is applied to the channel region of the p-type MOS transistor by the first stress control film. Therefore, both the on-currents of the p-type MOS transistor and the n-type MOS transistor can be increased, and the surface of the semiconductor substrate and the gate stack are the first stress control film and the second stress control film as the etching stopper film. And the third stress control film covers the contact failure.
本発明のその他の観点によれば、半導体基板の第1の領域に配設され、不純物領域と、ゲート酸化膜およびゲート電極からなるゲート積層体を有するp型MOSトランジスタと、該半導体基板の第2の領域に配設され、不純物領域と、ゲート酸化膜およびゲート電極からなるゲート積層体を有するn型MOSトランジスタとを備える半導体装置の製造方法であって、前記半導体基板の表面およびゲート積層体を覆う引っ張り応力を有する第2の応力制御膜を形成する工程と、前記第1の領域の第2の応力制御膜を選択的に除去し、半導体基板の表面およびゲート積層体を露出する工程と、前記第1の領域の半導体基板の表面およびゲート積層体と前記第2の領域の第2の応力制御膜を覆う圧縮応力を有する第1の応力制御膜を形成する工程とを備え、前記第1の応力制御膜の圧縮応力の大きさをP1、膜厚をt1、第2の応力制御膜の引っ張り応力の大きさをP2、膜厚をt2とすると、t1×P1<t2×P2の関係を有する半導体装置の製造方法が提供される。
According to another aspect of the present invention, a p-type MOS transistor disposed in a first region of a semiconductor substrate and having an impurity region, a gate stack including a gate oxide film and a gate electrode, and a first of the
本発明によれば、引っ張り応力を有する第2の応力制御膜を全面に形成し、第1の領域の第2の応力制御膜のみを除去して第2の領域の第2の応力制御膜を残し、次いで第1の領域および第2の領域に第1の応力制御膜を形成しているので、第1の応力制御膜と第2の応力制御膜により半導体基板の表面およびゲート積層体が覆われる。従来、第1の領域と第2領域の境界付近で、シリサイド膜や素子分離領域が第1の応力制御膜あるいは第2の応力制御膜のいずれにも被覆されない領域の発生を、本発明は防止できる。したがって、コンタクトホールを形成する際に、シリサイド膜の表面の損傷や素子分離領域のオーバーエッチングを抑制できる。 According to the present invention, the second stress control film having a tensile stress is formed on the entire surface, and only the second stress control film in the first region is removed to form the second stress control film in the second region. Then, since the first stress control film is formed in the first region and the second region, the surface of the semiconductor substrate and the gate stack are covered with the first stress control film and the second stress control film. Is called. Conventionally, the present invention prevents the occurrence of a region in which the silicide film or the element isolation region is not covered with either the first stress control film or the second stress control film near the boundary between the first region and the second region. it can. Therefore, when the contact hole is formed, damage to the surface of the silicide film and overetching of the element isolation region can be suppressed.
本発明のその他の観点によれば、半導体基板の第1の領域に配設され、不純物領域と、ゲート酸化膜およびゲート電極からなるゲート積層体を有するp型MOSトランジスタと、該半導体基板の第2の領域に配設され、不純物領域と、ゲート酸化膜およびゲート電極からなるゲート積層体を有するn型MOSトランジスタとを備える半導体装置の製造方法であって、前記半導体基板の表面およびゲート積層体を覆う圧縮応力を有する第1の応力制御膜を形成する工程と、前記第1の応力制御膜を覆う第1の絶縁膜を形成する工程と、前記第2の領域において第1の絶縁膜および第1の応力制御膜を選択的に除去して半導体基板表面およびゲート積層体を露出する工程と、前記第1の領域の第1の絶縁膜と前記第2の領域の半導体基板の表面およびゲート積層体を覆う引っ張り応力を有する第2の応力制御膜を形成する工程と、前記第2の応力制御膜を覆う第2の絶縁膜を形成する工程と、
前記第1の領域の第1の絶縁膜が露出するように前記第2の絶縁膜および第2の応力制御膜の一部を平坦化する工程と、前記第1の絶縁膜および第2の絶縁膜と、第1の絶縁膜と第2の絶縁膜とに挟まれた第2の応力制御膜の一部を除去する除去工程と、を含む半導体装置の製造方法が提供される。
According to another aspect of the present invention, a p-type MOS transistor disposed in a first region of a semiconductor substrate and having an impurity region, a gate stack including a gate oxide film and a gate electrode, and a first of the
Planarizing a part of the second insulating film and the second stress control film so that the first insulating film in the first region is exposed; and the first insulating film and the second insulating film There is provided a method of manufacturing a semiconductor device including a film and a removing step of removing a part of the second stress control film sandwiched between the first insulating film and the second insulating film.
本発明によれば、第1の領域および第2の領域を覆う第1の応力制御膜および第1の絶縁膜をこの順に形成し、第2の領域の第1の絶縁膜および第1の応力制御膜を選択的にエッチングし、さらに、第2の応力制御膜を形成する際は、第2の領域の第1の応力制御膜をエッチングした際のマスクと同形の第1の絶縁膜に覆われているので、第1の応力制御膜と第2の応力制御膜は互いに重なることなく、あるいは、第1の応力制御膜と第2の応力制御膜の端部が互いに離隔して素子分離領域やソース・ドレイン領域の表面が露出することが回避される。したがって、コンタクトホールを形成する際に、コンタクトホールがソース・ドレイン領域の表面に到達せずにコンタクトとソース・ドレイン領域との接触不良の発生や、素子分離領域の打ち抜きを回避して接合リークの発生を防止できる。 According to the present invention, the first stress control film and the first insulating film covering the first region and the second region are formed in this order, and the first insulating film and the first stress in the second region are formed. When the control film is selectively etched and further the second stress control film is formed, the first stress control film in the second region is covered with the first insulating film having the same shape as that of the mask used for etching. Therefore, the first stress control film and the second stress control film do not overlap each other, or the end portions of the first stress control film and the second stress control film are separated from each other, so that the element isolation region And exposure of the surface of the source / drain region is avoided. Therefore, when the contact hole is formed, the contact hole does not reach the surface of the source / drain region, so that contact failure between the contact and the source / drain region is prevented, and the device isolation region is not punched. Occurrence can be prevented.
本発明によれば、p型MOSトランジスタおよびn型MOSトランジスタのオン電流を共に増加可能とすると共に、コンタクトの不良発生を防止する半導体装置およびその製造方法を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a semiconductor device that can increase both the on-currents of the p-type MOS transistor and the n-type MOS transistor and prevent the occurrence of contact failure, and a method of manufacturing the same.
以下図面を参照しつつ実施の形態を説明する。 Embodiments will be described below with reference to the drawings.
(第1の実施の形態)
図4は、本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の断面図である。図4は、ゲート長方向と平行な方向の断面を示している。
(First embodiment)
FIG. 4 is a cross-sectional view of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 4 shows a cross section in a direction parallel to the gate length direction.
図4を参照するに、半導体装置10は、シリコン基板11に、素子分離領域12により互いに離隔され、第1領域13pに形成されたp型MOSトランジスタ14と、第2領域13nに形成されたn型MOSトランジスタ15と、これらのトランジスタ14、15に接続されたコンタクト42等から構成されている。
Referring to FIG. 4, a
第1領域13pのp型MOSトランジスタ14は、n型ウェル領域18にp型の不純物が注入されたソース・ドレイン領域19と、シリコン基板11の表面に形成されたゲート酸化膜20、ゲート電極21、および側壁絶縁膜22からなるゲート積層体23と、ソース・ドレイン領域19およびゲート電極21の表面側に形成されたシリサイド膜24、25等から構成される。
The p-
さらに、第1領域13pには、シリコン基板11および素子分離領域12の表面とゲート積層体23を覆う第1応力制御膜26が設けられる。第1応力制御膜26は、例えばプラズマCVD法により形成したシリコン窒化膜からなる。第1応力制御膜26は、内部応力として圧縮応力を有し、ゲート酸化膜20の直下のチャネル領域28に、ゲート長方向に圧縮応力を印加する。そのことによりチャネル領域28の正孔移動度が向上する。第1応力制御膜26は、内部応力として圧縮応力を有するものであれば、第1応力制御膜26の材料や製造方法は限定されない。 一方、第2領域のn型MOSトランジスタ15は、p型ウェル領域29に形成されたn型の不純物が注入されたソース・ドレイン領域30と、シリコン基板11の表面にゲート酸化膜31、ゲート電極32、および側壁絶縁膜33からなるゲート積層体34と、ソース・ドレイン領域30およびゲート電極32の表面側に形成されたシリサイド膜35、36等から構成される。
Further, a first
さらに、第2領域13nには、シリコン基板11および素子分離領域12の表面とゲート積層体34を覆う第2応力制御膜38と、第2応力制御膜38を覆う第1応力制御膜26が設けられる。第2応力制御膜38は、例えば熱CVD法により形成したシリコン窒化膜からなる。第2応力制御膜38は、内部応力として引っ張り応力を有し、ゲート酸化膜31の直下のチャネル領域39に、ゲート長方向に引っ張り応力を印加する。第2応力制御膜38は、内部応力として引っ張り応力を有するものであれば、第2応力制御膜38の材料や製造方法は限定されない。
Further, a second
第2領域13nには、第2応力制御膜38上に、上述した内部応力として圧縮応力を有する第1応力制御膜26が第1領域13pから延在して設けられる。第2領域13nでは、第1応力制御膜26と第2応力制御膜38とは、下記式(1)の関係を有するように設定される。
t1×P1<t2×P2 … (1)
ここで、第1応力制御膜26の膜厚t1、圧縮応力の大きさP1、第2応力制御膜38の膜厚t2、引っ張り応力の大きさP2である。なお、第1応力制御膜26の膜厚t1および第2応力制御膜38の膜厚t2は、下地が平坦な領域での膜厚とし、例えば第2領域13nのシリコン基板11の表面に積層された第1応力制御膜26/第2応力制御膜38の膜厚とする。但し、第1応力制御膜26の膜厚は、第1領域13pのシリコン基板11の表面に堆積した第1応力制御膜26の膜厚としてもよい。
In the
t1 × P1 <t2 × P2 (1)
Here, the thickness t1 of the first
上記式(1)の関係は、膜厚と内部応力の大きさとの積を、圧縮応力の項よりも引っ張り応力の項を大とすることで、ゲート酸化膜31の直下のチャネル領域39に、その正味の引っ張り応力がゲート長方向に印加される。その結果、チャネル領域39の電子移動度が向上する。ここで、第1応力制御膜26の膜厚t1と第2応力制御膜38の膜厚t2がほぼ等しい場合は、内部応力の大きさP1、P2が、P1<P2となるように設定することで制御可能である。
The relationship of the above formula (1) is that the product of the film thickness and the magnitude of the internal stress is made larger in the tensile stress term than in the compressive stress term, so that the
また、第1応力制御膜26の圧縮応力の大きさP1と第2応力制御膜38の引っ張り応力の大きさP2がほぼ等しい場合は、第2応力制御膜38の膜厚t2を第1応力制御膜26の膜厚t1よりも大きく、すなわちt1<t2となるように設定する。このようにすることで、チャネル領域39に、ゲート長方向に引っ張り応力が印加される。
When the magnitude P1 of the compressive stress of the first
シリコン基板11は、その表面が{100}結晶面であり、ゲート長方向が略〈110〉結晶方位でかつ{100}結晶面に平行であることが好ましい。これ以外の結晶方位にゲート長方向を設定した場合よりもオン電流が増加する。なお、ここで、{100}結晶面は、シリコンは面心立方格子の結晶構造を有するので、(100)結晶面およびこの結晶面に等価な(010)結晶面、および(001)結晶面のうちいずれかであることを示す。なお、{100}結晶面を有する基板は微傾斜基板であってもよい。また、〈110〉結晶方位は、[110]結晶方位と、[110]結晶方位に等価な、
結晶方位のうちいずれかであることを示す。
The surface of the
Indicates one of the crystal orientations.
ゲート酸化膜20、31は、シリコン酸化膜から構成される。ゲート酸化膜20、31は、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜、Al2O3、Ta2O5、HfO2、ZrO2、及びこれらの積層膜のいずれかでもよい。半導体装置10の他の構成要素については以下の製造方法において説明する。
The
次に、第1の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を図5〜図7を参照しつつ具体的に説明する。図5〜図7は、本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の製造工程図である。 Next, a method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment will be specifically described with reference to FIGS. 5 to 7 are manufacturing process diagrams of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
最初に、図5(A)の工程では、シリコン基板11にSTI(Shallow Trench Isolation)法により素子分離領域12を形成し、p型MOSトランジスタが形成される第1領域13pにn型の導電型の不純物を注入しn型ウェル領域18を形成し、n型MOSトランジスタが形成される第2領域13nにp型の導電型の不純物を注入し、p型ウェル領域29を形成する。
First, in the process of FIG. 5A, an
図5(A)の工程では、さらに、シリコン基板11の表面にゲート酸化膜20、31、およびポリシリコンからなるゲート電極21、32を形成し、ゲート電極21、32をマスクとして第1領域13pにはp型の導電型の不純物を注入し、第2領域にはn型の導電型の不純物を注入し、それぞれ浅い接合領域19a、30aを形成する。次いで、シリコン基板11の表面とゲート電極21、32を覆うようにシリコン酸化膜等からなる絶縁膜を形成し、絶縁膜をエッチバックして側壁絶縁膜22を形成し、ゲート酸化膜20、31、ゲート電極21、32、および側壁絶縁膜22、33からなるゲート積層体23、34が形成される。
5A,
図5(A)の工程ではさらに、ゲート積層体23、34をマスクとして、第1領域13pにはp型の導電型の不純物を注入し、第2領域13nにはn型の導電型の不純物を注入し、深い接合領域19b、30bを形成する。次いで、熱処理を行い不純物の活性化を行い、ソース・ドレイン領域19、30が形成される。
In the step of FIG. 5A, p-type conductivity impurities are implanted into the
図5(A)の工程ではさらに、シリコン基板11の表面とゲート積層体23、34を覆う例えばNi膜(不図示)を形成し、450℃程度の加熱処理を行い、NiSi2のシリサイド膜24、25、35、36を、ソース・ドレイン領域19、30およびゲート電極21、32に形成し、次いで未反応のNi膜を除去する。
5A, for example, a Ni film (not shown) that covers the surface of the
次いで、図5(B)の工程では、図5(A)の構造体の表面の全体に、熱CVD法により例えば膜厚80nmの引っ張り応力を有する第2応力制御膜38としてのシリコン窒化膜(以下、第2応力制御膜と同じ符号「38」を用いる。)を形成する。具体的には、シリコン窒化膜38は、例えば、基板温度を500℃〜700℃、圧力13.3Pa〜5.32×104Pa、SiH2Cl2+SiH4+Si2H4+Si2H6ガス(流量5〜50sccm)、NH3ガス(流量500〜10000sccm)、およびN2+Arガス(流量500〜10000sccm)を供給して形成する。この条件で形成したシリコン窒化膜38は、内部応力としての引っ張り応力が1.4GPaとなる。
Next, in the process of FIG. 5B, a silicon nitride film (second
なお、内部応力は、以下の方法を測定する。直径20cmの円形のシリコン基板(板厚0.6mm)の表面に上記条件と同様の方法により膜厚100nmのシリコン窒化膜を形成する。このようにして得られた基板を、ニュートン環法を用いて基板の曲がり量を測定し、下記式(2)により内部応力σを算出する。 The internal stress is measured by the following method. A silicon nitride film having a thickness of 100 nm is formed on the surface of a circular silicon substrate (plate thickness 0.6 mm) having a diameter of 20 cm by the same method as described above. The substrate thus obtained is measured for the amount of bending of the substrate using the Newton ring method, and the internal stress σ is calculated by the following equation (2).
ここで、Eは基板のヤング率、bは基板の板厚、νは基板のポアソン比、rは測定により得られた基板の曲率半径、dはシリコン窒化膜の膜厚である。 Here, E is the Young's modulus of the substrate, b is the thickness of the substrate, ν is the Poisson's ratio of the substrate, r is the radius of curvature of the substrate obtained by measurement, and d is the thickness of the silicon nitride film.
次いで、図6(A)の工程では、シリコン窒化膜38上にレジスト膜40を形成し、次いで、第1領域13pに開口部40−1を形成する。
6A, a resist
図6(A)の工程ではさらに、レジスト膜40をマスクとして、第1領域13pのシリコン窒化膜38をRIE法によりCHF3ガスを用いてエッチングし、シリコン基板11の表面およびゲート積層体23を露出させる。
In the step of FIG. 6A, the
次いで、図6(B)の工程では、図6(A)のレジスト膜40を除去する。次いで、第1領域13pのシリコン基板11の表面およびゲート積層体23と、第2領域13nのシリコン窒化膜38を覆うように、プラズマCVD法により第1応力制御膜26としてのシリコン窒化膜(以下、第1応力制御膜と同じ符号「26」を用いる。)を形成する。具体的には、シリコン窒化膜26は、例えば、圧力13.3Pa〜5.32×104Pa、SiH4ガス(流量100〜1000sccm)、NH3ガス(流量500〜10000sccm)、およびN2+Arガス(流量500〜10000sccm)を供給して、RFパワー100〜1000Wで形成する。この条件により膜厚60nm、圧縮応力1.4GPaを有するシリコン窒化膜26が形成される。このことにより、第2領域13nでは、t1×P1=84Pa・m、t2×P2=112Pa・mとなり、上記式(1)の関係を有する。
Next, in the step of FIG. 6B, the resist
図6(B)の工程ではさらに、シリコン窒化膜26上に例えばシリコン酸化膜からなる膜厚600nmの層間絶縁膜16を形成し、次いでその表面をCMP法により平坦化し、図4に示す半導体装置が形成される。
In the step of FIG. 6B, an
次いで、図7の工程では、層間絶縁膜16の表面にレジスト膜41を形成し、開口部41−1、41−2を形成したレジスト膜41をマスクとして、RIE法により、CF4とH2の混合ガスを用いて、第1応力制御膜26をエッチング・ストッパ膜としてシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜16を貫通するコンタクトホール16−1、16−2の一部を形成する。
Next, in the step of FIG. 7, a resist
図7の工程ではさらに、RIE法により、CHF3ガスを用いて、第1領域では第1応力制御膜26を、第2領域では第1応力制御膜26および第2応力制御膜38を貫通し、それぞれシリサイド膜24、35を露出し、コンタクトホール16−1、16−2を完成する。ここで、第2応力制御膜38は、第1応力制御膜26よりもエッチングレートが高い材料からなることが好ましく、あるいは、第1応力制御膜26よりも第2応力制御膜38のエッチングレートが高いエッチングガスを用いることが、第1領域13pのシリサイド膜24の損傷を抑制する点で好ましい。
Further, in the step of FIG. 7, the CHF 3 gas is used to penetrate the first
図7の工程ではさらに、コンタクトホール16−1、16−2をTi膜/TiN膜の積層膜からなるバリアメタル膜(不図示)とCu、W、Al等の導電材料で充填しコンタクト42を形成する。
Further, in the step of FIG. 7, the contact holes 16-1 and 16-2 are filled with a barrier metal film (not shown) made of a laminated film of Ti film / TiN film and a conductive material such as Cu, W, Al and the
本実施の形態に係る半導体装置10は、第1領域13pはシリコン基板11および素子分離領域12の表面とゲート積層体23を覆う第1応力制御膜26に覆われ、第2領域13nは、シリコン基板11および素子分離領域12の表面とゲート積層体34を覆う第2応力制御膜38と、第2応力制御膜38を覆うと共に第1領域13pから延在する第1応力制御膜26が設けられ、第2領域13nでは、第1応力制御膜26と第2応力制御膜38とは、上記式(1)の関係を有するように設定されているので、p型MOSトランジスタ14のチャネル領域28には圧縮歪みが印加され、n型MOSトランジスタ15のチャネル領域39には圧縮歪みが印加される。したがって、p型MOSトランジスタ14およびn型MOSトランジスタ15のオン電流を共に増加可能とすると共に、シリコン基板11および素子分離領域12の表面とゲート積層体23、34がエッチング・ストッパ膜として第1応力制御膜26および第2応力制御膜38に覆われているので、コンタクトの不良発生を防止できる。
In the
本実施の形態に係る製造方法は、引っ張り応力を有する第2応力制御膜38を全面に形成し、第1領域13pの第2応力制御膜38だけをエッチングして第2領域13nの第2応力制御膜38を残し、次いで第1領域13pおよび第2領域13nに第1応力制御膜26を形成しているので、第1応力制御膜26と第2応力制御膜38によりシリコン基板11および素子分離領域12の表面およびゲート積層体23、34が覆われる。従来、第1領域と第2領域の境界付近で、シリサイド膜や素子分離領域が第1応力制御膜あるいは第2応力制御膜のいずれにも被覆されない領域の発生を、本実施の形態では防止できる。したがって、コンタクトホール16−1、16−2を形成する際に、シリサイド膜24、35の表面の損傷や素子分離領域12のオーバーエッチングを抑制できる。
In the manufacturing method according to the present embodiment, the second
次に第1の実施の形態の変形例に係る半導体装置を説明する。 Next, a semiconductor device according to a modification of the first embodiment will be described.
図8は、第1の実施の形態の変形例に係る半導体装置の断面図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。 FIG. 8 is a sectional view of a semiconductor device according to a modification of the first embodiment. In the figure, portions corresponding to the portions described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
図8を参照するに、半導体装置50は、シリコン酸化膜51がシリコン基板11および素子分離領域12の表面およびゲート積層体23、34を覆うように形成され、その上に第1領域13pでは第1応力制御膜26が、第2領域13nでは第2応力制御膜38および第1応力制御膜26が形成されている以外は、図4に示す第1の実施の形態に係る半導体装置と同様に構成されている。
Referring to FIG. 8, in the
本変形例に係る半導体装置50の製造方法は、上述した図5(A)の工程を行い、次いで、シリコン酸化膜51を例えばプラズマCVD法により膜厚20nmに形成する。具体的には、シリコン酸化膜51は、SiH4とO2の混合ガスを用いて基板温度を400℃前後に設定して行う。なお、シリコン酸化膜51は、第1応力制御膜26および第2応力制御膜38に対してエッチング選択性を有する材料であればシリコン酸化膜に限定されない。
In the manufacturing method of the
次いで、上述した図5(B)〜図7の第1応力制御膜26と第2応力制御膜38を貫通するコンタクトホール16−1、16−2を形成する工程までを行う、このコンタクトホールの形成工程では、シリコン酸化膜51を設けることで、第1応力制御膜26と第2応力制御膜38を貫通するコンタクトホール16−1、16−2を形成する際に、第1領域13pが第2領域13nよりも第2応力制御膜38の厚さだけ薄くても、エッチングがシリコン酸化膜51により停止し、第1領域13pのシリサイド膜24の損傷を防止できる。
Next, the process of forming the contact holes 16-1 and 16-2 penetrating the first
次いで、シリコン酸化膜51をRIE法により、CF4とH2の混合ガスを用いて、シリサイド膜24、35の表面を露出する。以下図7の工程と同様にコンタクトを形成する。
Next, the surface of the
本実施の形態の変形例によれば、上述した実施の形態の効果に加え、第1領域13pのシリサイド膜24の損傷を一層確実に防止できる。
According to the modification of the present embodiment, damage to the
図9は、本実施の形態の半導体装置の引っ張り応力を有する第2応力制御膜の膜厚を異ならせた場合の効果を説明するための図である。図9は、図4に示すp型MOSトランジスタ14のチャネル領域28およびn型MOSトランジスタ15のチャネル領域39の歪みと、引っ張り応力を有する第2応力制御膜38の膜厚との関係を示す図であり、半導体装置の構成は図4に示すものと同様である。なお、圧縮応力を有する第1応力制御膜26と引っ張り応力を有する第2応力制御膜38のそれぞれの内部応力の大きさを1.4GPaとし、第1応力制御膜26の膜厚を60nm、第2応力制御膜38の膜厚を80nmから140nmまで異ならせた。また、ゲート長を50nm、ゲート高さ(シリコン基板11の表面からゲート電極21、32のシリサイド膜25、36の表面までの高さ)を100nmとした。チャネル領域28、39の歪み量は、プロセスシミュレータ(商品名:TSUPREM4、Synopsys社製)を用いて算出した。
FIG. 9 is a diagram for explaining the effect when the thickness of the second stress control film having tensile stress in the semiconductor device of the present embodiment is varied. FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the strain of the
図9を参照するに、第2応力制御膜の膜厚の増加に対して、n型MOSトランジスタのチャネル領域の中央の歪み量は増加していることが分かる。一方、第2応力制御膜の膜厚の増加に対して、p型MOSトランジスタのチャネル領域の歪み量は一定となっており、p型MOSトランジスタのチャネル領域は、第2応力制御膜の膜厚の増加の影響を受けず、また、n型MOSトランジスタのチャネル領域の歪みの影響を受けないことが分かる。したがって、第2応力制御膜の膜厚を制御することで、第1応力制御膜の圧縮応力に抗してn型MOSトランジスタのチャネル領域の引っ張り歪みの歪み量を制御でき、p型MOSトランジスタとn型MOSトランジスタのオン電流をそれぞれ増加させることができ、さらに均衡良く増加させることができることが分かる。 Referring to FIG. 9, it can be seen that the strain amount at the center of the channel region of the n-type MOS transistor increases as the thickness of the second stress control film increases. On the other hand, as the film thickness of the second stress control film increases, the amount of strain in the channel region of the p-type MOS transistor is constant, and the channel region of the p-type MOS transistor has a film thickness of the second stress control film. It can be seen that it is not affected by the increase in the channel region and is not affected by the distortion of the channel region of the n-type MOS transistor. Therefore, by controlling the film thickness of the second stress control film, the amount of tensile strain in the channel region of the n-type MOS transistor can be controlled against the compressive stress of the first stress control film. It can be seen that the on-current of the n-type MOS transistor can be increased, and can be increased in a balanced manner.
ここで歪み量は第1応力制御膜および第2応力制御膜の内部応力が0の場合のゲート長方向の格子定数L0、応力が印加されている場合のゲート長方向の格子定数L1として、歪み量=(L1−L0)/L0で表す。 Here, the amount of strain is the lattice constant L0 in the gate length direction when the internal stress of the first stress control film and the second stress control film is 0, and the lattice constant L1 in the gate length direction when stress is applied. Amount = (L1-L0) / L0.
図10は、本実施の形態の半導体装置の引っ張り応力を有する第2応力制御膜の内部応力の大きさを異ならせた場合の効果を説明するための図である。図10は、図4に示すp型MOSトランジスタ14のチャネル領域28およびn型MOSトランジスタ15のチャネル領域39の歪みと、引っ張り応力を有する第2応力制御膜38の内部応力との関係を示す図であり、半導体装置の構成は図4に示すものと同様である。なお、圧縮応力を有する第1応力制御膜26の内部応力の大きさを1.4GPaとし、引っ張り応力を有する第2応力制御膜38の内部応力の大きさを1.4GPaから2.2GPaまで異ならせた。第1応力制御膜26および第2応力制御膜38の膜厚を60nmとした。また、ゲート長、ゲート高さを図9の条件と同様とし、チャネル領域28、39の歪み量を図9と同様のプロセスシミュレータを用いて算出した。
FIG. 10 is a diagram for explaining the effect when the magnitude of the internal stress of the second stress control film having the tensile stress of the semiconductor device of the present embodiment is varied. FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the strain of the
図10を参照するに、第2応力制御膜の内部応力(引っ張り応力)の増加に対して、n型MOSトランジスタのチャネル領域の中央の歪み量は増加していることが分かる。一方、第2応力制御膜の内部応力の増加に対して、p型MOSトランジスタのチャネル領域の歪み量は一定となっており、p型MOSトランジスタのチャネル領域は、第2応力制御膜の内部応力の影響を受けず、また、n型MOSトランジスタのチャネル領域の歪みの影響を受けないことが分かる。したがって、第2応力制御膜の内部応力を制御することで、第1応力制御膜の圧縮応力に抗してn型MOSトランジスタのチャネル領域の引っ張り歪みの歪み量を制御でき、p型MOSトランジスタとn型MOSトランジスタのオン電流をそれぞれ増加させることができ、さらに均衡良く増加させることができることが分かる。 Referring to FIG. 10, it can be seen that the amount of strain at the center of the channel region of the n-type MOS transistor increases as the internal stress (tensile stress) of the second stress control film increases. On the other hand, as the internal stress of the second stress control film increases, the amount of strain in the channel region of the p-type MOS transistor is constant, and the channel region of the p-type MOS transistor has an internal stress of the second stress control film. It can be seen that the channel region of the n-type MOS transistor is not affected. Therefore, by controlling the internal stress of the second stress control film, the amount of tensile strain in the channel region of the n-type MOS transistor can be controlled against the compressive stress of the first stress control film. It can be seen that the on-current of the n-type MOS transistor can be increased, and can be increased in a balanced manner.
(第2の実施の形態)
図11は、本発明の第2の実施の形態に係る半導体装置の断面図である。図11は、ゲート長方向と平行な方向の断面を示している。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 11 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. FIG. 11 shows a cross section in a direction parallel to the gate length direction. In the figure, portions corresponding to the portions described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
図11を参照するに、半導体装置60は、第1領域13pでは圧縮応力を有する第1応力制御膜26と引っ張り応力を有する第2応力制御膜38がこの順に積層され、第2領域13nでは第2応力制御膜38が設けられている以外は、第1の実施の形態と同様に構成されている。
Referring to FIG. 11, in the
第1領域13pには、シリコン基板11および素子分離領域12の表面とゲート積層体23を覆う第1応力制御膜26が形成され、さらに第1応力制御膜26を覆う第2応力制御膜38が形成されている。
A first
第1応力制御膜26と第2応力制御膜38とは、下記式(3)の関係を有するように設定される。
t1×P1>t2×P2 … (3)
ここで、第1応力制御膜26の膜厚t1、圧縮応力の大きさP1、第2応力制御膜38の膜厚t2、引っ張り応力の大きさP2である。第1応力制御膜26の膜厚t1および第2応力制御膜38の膜厚t2は第1の実施の形態と同様に設定される。上記式(3)の関係に設定することで、p型MOSトランジスタのチャネル領域28に印加される応力が圧縮応力となり、正孔移動度が増加する。内部応力の制御方法および測定方法は第1の実施の形態と同様であるので説明を省略する。なお、P1とP2がほぼ同等の場合は、t1>t2に設定する。または、t1とt2をほぼ同等とし、P1>P2に設定してもよい。
The first
t1 × P1> t2 × P2 (3)
Here, the thickness t1 of the first
次に第2の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を、図12および図13を参照しつつ具体的に説明する。 Next, a method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment will be specifically described with reference to FIGS.
図12および図13は、第2の実施の形態に係る半導体装置の製造工程図である。 12 and 13 are manufacturing process diagrams of the semiconductor device according to the second embodiment.
最初に、図12(A)の工程では、第1の実施の形態の図5(A)の工程と同様にしてシリサイド膜24、25、35、36までを形成する。
First, in the process of FIG. 12A, the
図12(A)の工程ではさらに、シリコン基板11の表面およびゲート積層体23、34を覆うようにプラズマCVD法により、例えば圧縮応力を有する第1応力制御膜26としてシリコン窒化膜(以下、第1応力制御膜と同じ符号「26」を用いる。)を形成する。具体的には、シリコン窒化膜26は、図6(B)の工程の第1応力制御膜と同様の条件を用いて、膜厚t1を80nmに設定し、圧縮応力の大きさが1.4GPaになる。
In the step of FIG. 12A, a silicon nitride film (hereinafter referred to as a first
次いで、図12(B)の工程では、シリコン窒化膜26上にレジスト膜61を形成し、次いで、第2領域13nのレジスト膜に開口部61−1を形成する。
12B, a resist
図12(B)の工程ではさらに、レジスト膜61をマスクとして、第2領域13nのシリコン窒化膜26をRIE法によりCHF3ガスを用いてエッチングし、シリコン基板11および素子分離領域12の表面とゲート積層体34を露出させる。
In the step of FIG. 12B, the
次いで、図13の工程では、図12(B)のレジスト膜61を除去する。次いで、第1領域13pのシリコン窒化膜26と、第2領域13nのシリコン基板11の表面およびゲート積層体34を覆うように、熱CVD法により第2応力制御膜38としてのシリコン窒化膜(以下、第2応力制御膜と同じ符号「38」を用いる。)を形成する。具体的には、シリコン窒化膜38は、図5(B)の工程のシリコン窒化膜と同様の条件を用いて、膜厚t2を60nmに設定する。シリコン窒化膜の引っ張り応力は1.4GPaになる。
Next, in the step of FIG. 13, the resist
このように形成すると第1領域13pでは、t1×P1=112Pa・m、t2×P2=84Pa・mとなり上記式(3)の関係を有し、チャネル領域28に圧縮応力が印加される。
When formed in this manner, in the
次いで、図13の工程の後に、図13の構造体の表面に層間絶縁膜16を形成し、さらに、図7と同様にしてコンタクト42を形成する。ここで、第1の領域13pの第2の応力制御膜および第1の応力制御膜を貫通するコンタクトホールの形成と、第2の領域の第2の応力制御膜を貫通するコンタクトホールの形成とを同時に行う。第1の応力制御膜26は、第2の応力制御膜38よりもエッチングレートが高い材料からなることが好ましく、あるいは、第2応力制御膜38よりも第1応力制御膜26のエッチングレートが高いエッチングガスを用いることが、第2領域13nのシリサイド膜35の損傷を抑制する点で好ましい。以上により、図11に示す半導体装置60が形成される。
Next, after the step of FIG. 13, an
本実施の形態によれば、p型MOSトランジスタ14のチャネル領域28とn型MOSトランジスタ15のチャネル領域39にそれぞれ圧縮応力、引っ張り応力が印加されているので、それぞれのキャリア移動度が増加し、いずれのトランジスタもオン電流が増加し、CMOSトランジスタとしての半導体装置60の性能が向上する。
According to the present embodiment, since compressive stress and tensile stress are applied to the
また、本実施の形態によれば、第1応力制御膜26を全面に形成し、第2領域13nの第1応力制御膜26だけを除去して第1領域13pの第1応力制御膜26を残し、次いで第1領域13pおよび第2領域13nの全面に第2応力制御膜38を形成しているので、第1応力制御膜26と第2応力制御膜38がシリコン基板11の表面およびゲート積層体23、34を覆っている。したがって、コンタクトホールを形成する際に、素子分離領域12のオーバーエッチングやシリサイド膜24、25、35、36の表面の損傷を回避できる。
Further, according to the present embodiment, the first
(第3の実施の形態)
図14は、本発明の第3の実施の形態に係る半導体装置の断面図である。図14は、ゲート長方向と平行な方向の断面を示している。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
(Third embodiment)
FIG. 14 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention. FIG. 14 shows a cross section in a direction parallel to the gate length direction. In the figure, portions corresponding to the portions described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
図14を参照するに、半導体装置70は、圧縮応力を有する第1応力制御膜26が、第2領域13nに形成されている部分に不純物が導入されて改質されている以外は、第1の実施の形態の半導体装置と同様に構成される。
Referring to FIG. 14, the
第2領域13nに形成されている第1応力制御膜(以下、「第3応力制御膜26a」と呼ぶ。)は、圧縮応力を有する第1応力制御膜26に、不純物が注入されている。第3応力制御膜26aは、不純物の注入により内部応力が緩和されるので、チャネル領域39に印加される圧縮応力が低減され、チャネル領域39に印加される正味の応力は引っ張り応力が増加する。なお、不純物は特に限定されないが、4価の元素がイオンを形成しない点で好ましく、特にGeおよびCが好ましい。
In the first stress control film (hereinafter referred to as “third
図15は、第3の実施の形態に係る半導体装置の製造工程図である。 FIG. 15 is a manufacturing process diagram of the semiconductor device according to the third embodiment.
図15の工程では、第1の実施の形態の図6(B)の工程の第1応力制御膜26の形成工程までを同様にして行う。次いで、第1応力制御膜26上にレジスト膜71を形成し、次いで、第2領域13nのレジスト膜に開口部71−1を形成する。
In the process of FIG. 15, the processes up to the process of forming the first
図15の工程ではさらに、レジスト膜71をマスクとしてイオン注入法を用いて不純物を第2領域13nの第1応力制御膜26に注入し、第1応力制御膜26の内部応力を緩和させた第3応力制御膜26aに変換する。不純物の注入は、例えば、不純物にGeを用いて、加速電圧100keV、ドーズ量5×1014/cm2に設定して行う。不純物を注入することで圧縮応力を有する第1応力制御膜26に応力緩和が生じ、チャネル領域39に印加される圧縮応力を低減し、その結果引っ張り応力が増加することでオン電流を増加させる。この際、不純物の選択、加速電圧、およびドーズ量は下記式(4)の関係を満たすように適宜選択する。
t3×P3<t2×P2 … (4)
ここで、第3応力制御膜26aの膜厚t3、圧縮応力の大きさP3、第2応力制御膜38の膜厚t2、引っ張り応力の大きさP2である。
Further, in the process of FIG. 15, an impurity is implanted into the first
t3 × P3 <t2 × P2 (4)
Here, the thickness t3 of the third
図15の工程の後に、レジスト膜71を除去し、次いで、図7の工程と同様にして、層間絶縁膜16およびコンタクト42を形成し、図14の半導体装置が形成される。
After the step of FIG. 15, the resist
本実施の形態によれば、第2領域13nに形成した第1応力制御膜26の圧縮応力を低減することで、第2領域13nの第2応力制御膜38を薄膜化することができる。その結果、層間絶縁膜16、および第1応力制御膜26、あるいは、第3応力制御膜26aと第2応力制御膜38を貫通してコンタクトホールを形成する際に、第1領域13pの第1応力制御膜26と、第2領域13nの第3応力制御膜26aと第2応力制御膜38の膜厚の差を低減することができ、コンタクトホールを一度に形成し易くなる。
According to the present embodiment, the second
また、次に説明するように、上述した図11に示す第2の実施の形態に係る半導体装置においても、同様に、第1応力制御膜26と第2応力制御膜38が積層した第1領域13pにおいて、引っ張り応力を有する第2応力制御膜38に不純物を導入し、応力緩和を生じさせ、引っ張り応力を低減してもよい。
Similarly, in the semiconductor device according to the second embodiment shown in FIG. 11 described above, the first region in which the first
図16は、第3の実施の形態の変形例に係る半導体装置の断面図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。 FIG. 16 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a modification of the third embodiment. In the figure, portions corresponding to the portions described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
図16を参照するに、半導体装置75は、引っ張り応力を有する第2応力制御膜38が、第1領域13pに形成されている部分に不純物が導入されて改質されている以外は、第2の実施の形態の半導体装置と同様に構成される。
Referring to FIG. 16, the
第1領域13pに形成されている第2応力制御膜(以下、「第4応力制御膜38a」と呼ぶ。)は、引っ張り応力を有する第2応力制御膜38に不純物が注入されている。第4応力制御膜38aは、不純物の注入により内部応力が緩和されるので、p型MOSトランジスタ14のチャネル領域28に印加される引っ張り応力が低減され、第1応力制御膜26から印加される圧縮応力との正味の応力は、圧縮応力が増加する。なお、不純物は上述した第3の実施の形態と同様の不純物を用いる。
In the second stress control film (hereinafter referred to as “fourth
図17は、第3の実施の形態の変形例に係る半導体装置の製造工程図である。 FIG. 17 is a manufacturing process diagram of the semiconductor device according to the modification of the third embodiment.
図17の工程では、第2の実施の形態の図13の工程の第2応力制御膜38の形成工程までを同様にして行う。次いで、第2応力制御膜38上にレジスト膜76を形成し、次いで、第1領域13pのレジスト膜に開口部76−1を形成する。
In the process of FIG. 17, the processes up to the process of forming the second
図17の工程ではさらに、レジスト膜76をマスクとしてイオン注入法を用いて不純物を第1領域の第2応力制御膜38に導入し、内部応力が緩和した第4応力制御膜38aに変換する。例えば、不純物にGeを用いて、加速電圧100keV、ドーズ量5×1014/cm2に設定する。不純物を導入することで第2応力制御膜38の応力緩和が生じ、p型MOSトランジスタのチャネル領域28に印加される引っ張り応力を低減し、その結果圧縮応力が増加することでオン電流を増加させる。この際、不純物の選択、加速電圧、およびドーズ量は下記式(5)の関係を満たすように適宜選択する。
t1×P1>t4×P4 … (5)
ここで、第1応力制御膜26の膜厚t1、圧縮応力の大きさP1、第4応力制御膜38aの膜厚t4、引っ張り応力の大きさP4である。
Further, in the process of FIG. 17, an impurity is introduced into the second
t1 × P1> t4 × P4 (5)
Here, the thickness t1 of the first
図17の工程の後に、レジスト膜を除去し、次いで、図7の工程と同様にして層間絶縁膜16およびコンタクト42を形成し、図16の半導体装置が形成される。
After the process of FIG. 17, the resist film is removed, and then the
本実施の形態の変形例によれば、第1応力制御膜26の膜厚を薄膜化でき、上述した本実施の形態と同様の効果が得られる。
According to the modification of the present embodiment, the thickness of the first
(第4の実施の形態)
図18は、本発明の第4の実施の形態に係る製造方法により形成した半導体装置の断面図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
(Fourth embodiment)
FIG. 18 is a cross-sectional view of a semiconductor device formed by the manufacturing method according to the fourth embodiment of the present invention. In the figure, portions corresponding to the portions described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
図18を参照するに、半導体装置80は、シリコン基板11に素子分離領域12により互いに離隔され、第1領域13pに形成されたp型MOSトランジスタ14と、第2領域13nに形成されたn型MOSトランジスタ15と、これらのトランジスタ14、15を覆う層間絶縁膜16等から構成されている。
Referring to FIG. 18, a
第1領域13pには、シリコン基板11および素子分離領域12の表面とゲート積層体23を覆うように第1応力制御膜81が形成されている。第1応力制御膜81は、ゲート酸化膜20の直下のチャネル領域28に、ゲート長方向に圧縮応力を印加することでチャネル領域28の正孔移動度を向上する。第1応力制御膜81は、上述した第1の実施の形態の第1応力制御膜26と同様の膜を用いることができる。
A first
一方、第2領域13nには、シリコン基板11および素子分離領域12の表面とゲート積層体34を覆うように第2応力制御膜82が形成されている。第2応力制御膜82は、ゲート酸化膜31の直下のチャネル領域39に、ゲート長方向に引っ張り応力を印加することでチャネル領域39の電子移動度を向上する。第2応力制御膜82は、上述した第1の実施の形態の第2応力制御膜38と同様の膜を用いることができる。
On the other hand, a second
次に、第4の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を図19〜図21を参照しつつ具体的に説明する。図19〜図21は、本発明の第4の実施の形態に係る半導体装置の製造工程図である。 Next, a method for manufacturing a semiconductor device according to the fourth embodiment will be specifically described with reference to FIGS. 19 to 21 are manufacturing process diagrams of the semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention.
最初に、図19(A)の工程では、第1の実施の形態の図5(A)と同様にして、シリサイド膜24、25、35、36までを形成する。
First, in the process of FIG. 19A,
図19(A)の工程ではさらに、シリコン基板11および素子分離領域12の表面およびゲート積層体23、34を覆うように、圧縮応力を有する第1応力制御膜81を形成する。第1応力制御膜81は、プラズマCVD法を用いてシリコン窒化膜を形成する。具体的には、プラズマCVD装置を用いて、例えば、圧力13.3Pa〜5.32×104Pa、SiH4ガス(流量100〜1000sccm)、NH3ガス(流量500〜10000sccm)、およびN2+Arガス(流量500〜10000sccm)を供給して、RFパワー100〜1000Wに設定し、膜厚60nmのシリコン窒化膜を形成する。
In the step of FIG. 19A, a first
図19(A)の工程ではさらに、第1応力制御膜81を覆う、CVD法によりTEOSガスを用いて形成したシリコン酸化膜(例えば膜厚600nm)からなる第1絶縁膜83を形成する。第1絶縁膜83は、第1応力制御膜81とエッチング選択性を有するものであれば、特に限定されず、例えばBPSG(Boro−Phospho Silicate Glass)膜等を用いてもよい。
In the step of FIG. 19A, a first insulating
図19(A)の工程ではさらに、CMP法により第1絶縁膜83aの表面を平坦化する。なお、第1絶縁膜83aのステップカバレッジが良好な場合は、平坦化処理を省略してもよい。
In the step of FIG. 19A, the surface of the first insulating
次いで、図19(B)の工程では、図19(A)の表面が平坦となった第1絶縁膜83上にレジスト膜84を形成し、次いで、第2領域13nのレジスト膜84に開口部84−1を形成する。
Next, in the step of FIG. 19B, a resist
図19(B)の工程ではさらに、レジスト膜84をマスクとして、第2領域13nの第1絶縁膜83をRIE法によりCF4とH2の混合ガスを用いてエッチングし、第1応力制御膜81を露出させる。エッチングガスは、第1絶縁膜83に対してエッチング速度が大であり、シリコン窒化膜からなる第1応力制御膜81に対してエッチング選択性を有するものであればCF4とH2の混合ガスに限定されない。
In the step of FIG. 19B, the first insulating
図19(B)の工程ではさらに、レジスト膜をマスクとして、第2領域13nの第1応力制御膜81をRIE法によりCHF3ガスを用いてエッチングし、シリコン基板11の表面とゲート積層体34を露出させる。ここで、エッチングガスは、シリコン窒化膜に対してエッチング速度が大であり、シリコン酸化膜およびシリコンに対してエッチング選択性を有するものであればCHF3ガスに限定されない。
In the step of FIG. 19B, the first
次いで、図20(A)の工程では、図19(B)のレジスト膜84を除去し、第1領域13pの第1絶縁膜83を露出させる。次いで、第1領域13pの第1絶縁膜83と第2領域13nのシリコン基板11および素子分離領域12の表面、およびゲート積層体34を覆う第2応力制御膜82を形成する。第2応力制御膜82は、チャネル領域31に引っ張り応力を印加するものであり、ここでは、熱CVD法を用いてシリコン窒化膜を形成する。具体的には、熱CVD装置を用いて、例えば、基板温度を500℃〜700℃、圧力13.3Pa〜5.32×104Pa、SiH2Cl2+SiH4+Si2H4+Si2H6ガス(流量5〜50sccm)、NH3ガス(流量500〜10000sccm)、およびN2+Arガス(流量500〜10000sccm)を供給して膜厚60nmのシリコン窒化膜を形成する。なお、この際、第1絶縁膜83の側壁にも第2応力制御膜82が薄く付着する。
Next, in the process of FIG. 20A, the resist
次いで、図20(B)の工程では、図20(A)の構造体を覆う第2絶縁膜85aを形成する。第2絶縁膜85は、上述した第1絶縁膜83と同様の材料から選択され、同一の材料でもよく、異なる材料でもよい。ここでは、第1絶縁膜83と同じシリコン酸化膜とする。
Next, in the process of FIG. 20B, a second
図20(B)の工程ではさらに、CMP法により第2絶縁膜85aの表面を平坦化し、第1絶縁膜の表面の第2応力制御膜82を露出させる。次いで、CMP法により第1絶縁膜83の表面の第2応力制御膜82を除去すると共に第2絶縁膜85aを平坦化して第1領域の第1絶縁膜83を露出させる。
In the step of FIG. 20B, the surface of the second
次いで、図21の工程では、第1絶縁膜83と第2絶縁膜85とに挟まれた第2応力制御膜82を例えばリン酸溶液を用いて時間制御によりエッチングする。第2応力制御膜82のエッチングは、第1絶縁膜83と第2絶縁膜85とに挟まれた部分を除去して、エッチングされた第2応力制御膜82aが、他の第2応力制御膜82の部分と同程度の膜厚になるまで行う。
Next, in the process of FIG. 21, the second
図21の工程の後に、図21の第1絶縁膜83および第2絶縁膜85を、第1応力制御膜81および第2応力制御膜82をエッチング・ストッパ膜としてフッ酸溶液を用いて除去し、次いで、第1応力制御膜81および第2応力制御膜82を覆う層間絶縁膜85を形成し、図18に示す半導体装置が形成される。
After the step of FIG. 21, the first insulating
本実施の形態によれば、第1領域13pおよび第2領域13nを覆う第1応力制御膜81および第1絶縁膜83をこの順に形成し、第1領域13pを覆うと共に第2領域13nを開口したレジスト膜84を用いて、第2領域13nの第1絶縁膜83および第1応力制御膜81をエッチングし、さらに、第2応力制御膜82を形成する際は、第1領域13pの第1応力制御膜81がレジスト膜84と同形の第1絶縁膜83に覆われているので、第1応力制御膜81と第2応力制御膜82は互いに重なることなく、あるいは、第1応力制御膜81と第2応力制御膜82の端部が互いに離隔して素子分離領域12やソース・ドレイン領域19、30の表面が露出することが回避される。したがって、コンタクトホールを形成する際に、コンタクトホールがソース・ドレイン領域19、30の表面に到達せずにコンタクトとソース・ドレイン領域19、30との接触不良の発生や、素子分離領域12の打ち抜きを回避して接合リークの発生を防止できる。
According to the present embodiment, the first
なお、図21の工程のかわりに図22の工程に示すように、先に第1絶縁膜83および第2絶縁膜85を、第1応力制御膜81および第2応力制御膜82をエッチング・ストッパ膜としてフッ酸溶液を用いて除去してもよい。そして、第1絶縁膜83と第2絶縁膜85とに挟まれていた第2応力制御膜82bの部分を例えばリン酸溶液を用いて時間制御によりエッチングする。この際、第1応力制御膜81および第2応力制御膜82の他の部分もわずかに浸食されるが、第1絶縁膜83と第2絶縁膜85とに挟まれていた第2応力制御膜82bの部分は、薄板状でありその2面からエッチングされるのでエッチング速度が大きく、他に影響を与えることなく除去できる。
As shown in the step of FIG. 22 instead of the step of FIG. 21, the first insulating
(第5の実施の形態)
本発明の第5の実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、第1応力制御膜よりも第2応力制御膜を先に形成し、その順序が異なる以外は第4の実施の形態とほぼ同様に形成する。
(Fifth embodiment)
The manufacturing method of the semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention is substantially the same as that of the fourth embodiment except that the second stress control film is formed before the first stress control film and the order thereof is different. It forms similarly.
図23〜図25は、第5の実施の形態に係る半導体装置の製造工程図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。 23 to 25 are manufacturing process diagrams of the semiconductor device according to the fifth embodiment. In the figure, portions corresponding to the portions described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
最初に、図23(A)の工程では、第4の実施の形態の図19(A)の工程と同様に、シリサイド膜24、25、35、36の形成までを行う。
First, in the process of FIG. 23A, the formation of the
図23(A)の工程ではさらに、上述した熱CVD法により、シリコン基板11および素子分離領域12の表面、およびゲート積層体23、34を覆うように、引っ張り応力を有する第2応力制御膜82を形成する。
In the step of FIG. 23A, the second
図23(A)の工程ではさらに、第2応力制御膜82を覆うシリコン酸化膜(例えば膜厚600nm)からなる第1絶縁膜83を形成し、その表面をCMP法により平坦化する。なお、第1絶縁膜83のステップカバレッジが良好な場合は平坦化処理を省略してもよい。
In the step of FIG. 23A, a first insulating
次いで、図23(B)の工程では、図23(A)の第1絶縁膜83上にレジスト膜86を形成し、次いで、第1領域13pのレジスト膜86に開口部86−1を形成する。
23B, a resist
図23(B)の工程ではさらに、レジスト膜86をマスクとして、第1領域13pの第1絶縁膜83をRIE法によりエッチングし、第2応力制御膜82を露出させ、さらに、第1領域13pの第2応力制御膜82をRIE法によりエッチングし、シリコン基板表面とゲート積層体を露出させる。なお、エッチングガスは第4の実施の形態の図19(B)の工程と同様のガスを用いる。
In the step of FIG. 23B, the first insulating
次いで、図24(A)の工程では、図23(B)のレジスト膜86を除去し、第2領域13nの第1絶縁膜83を露出させる。次いで、プラズマCVD法を用いて、第1領域13pのシリコン基板11および素子分離領域12の表面およびゲート積層体23と、第2領域13nの第1絶縁膜83を覆う第1応力制御膜81を形成する。第1応力制御膜81は、チャネル領域28に圧縮応力を印加するものである。なお、この際、第1絶縁膜83の側壁にも第1応力制御膜81が薄く付着する。
Next, in the step of FIG. 24A, the resist
次いで、図24(B)の工程では、図24(A)の構造体を覆う第2絶縁膜85を形成する。第2絶縁膜85は上述した第4の実施の形態の材料を用いることができるが、ここでは、第1絶縁膜83と同じシリコン酸化膜とする。次いで、CMP法により第2絶縁膜85の表面を平坦化し、第1絶縁膜83の表面の第1応力制御膜81を露出させる。
Next, in a process of FIG. 24B, a second insulating
図24(B)の工程ではさらに、CMP法により第1絶縁膜83の表面の第1応力制御膜81を除去すると共に平坦化して第2領域13nの第1絶縁膜83を露出する。
In the step shown in FIG. 24B, the first
次いで、図25(A)の工程では、第1絶縁膜83と第2絶縁膜85とに挟まれた第1応力制御膜81を例えばリン酸溶液を用いて時間制御によりエッチングする。第1応力制御膜81のエッチングは、第1絶縁膜83と第2絶縁膜85とに挟まれた部分を除去して、エッチングされた第1応力制御膜81aが、他の第1応力制御膜81の部分と同程度の膜厚になるまで行う。
Next, in the process of FIG. 25A, the first
次いで、図25(B)の工程では、図25(A)の第1絶縁膜83および第2絶縁膜85を、第1応力制御膜81および第2応力制御膜82をエッチング・ストッパ膜としてフッ酸溶液を用いて除去し、次いで、第1応力制御膜81および第2応力制御膜82を覆う層間絶縁膜16を形成し、図25(B)に示す半導体装置が形成される。
Next, in the step of FIG. 25B, the first insulating
なお、第4の実施の形態と同様に、図25(A)の工程では、先に第1絶縁膜83および第2絶縁膜85を、第1応力制御膜81および第2応力制御膜82をエッチング・ストッパ膜としてフッ酸溶液を用いて除去してもよい。その結果、図26に示す構造体が得られる。そして、第1絶縁膜83と第2絶縁膜85とに挟まれていた第1応力制御膜の部分81bを例えばリン酸溶液を用いて時間制御によりエッチングする。
As in the fourth embodiment, in the step of FIG. 25A, the first insulating
本実施の形態によれば、第1領域13pおよび第2領域13nを覆う第2応力制御膜82および第1絶縁膜83をこの順に形成し、第2領域13nを覆うと共に第1領域13nを開口したレジスト膜86を用いて、第1領域13pの第1絶縁膜83および第2応力制御膜82をエッチングし、さらに、第1応力制御膜81を形成する際は、第2領域13nの第2応力制御膜82がレジスト膜86と同形の第1絶縁膜83に覆われているので、第1応力制御膜81と第2応力制御膜82は互いに重なることなく、あるいは、第1応力制御膜81と第2応力制御膜82のそれぞれの端部が離隔して素子分離領域12やソース・ドレイン領域19、30の表面が露出することが回避される。したがって、第4の実施の形態と同様に、コンタクトホールを形成する際に、コンタクトホールがソース・ドレイン領域19、30の表面に到達せずにコンタクトとソース・ドレイン領域との接触不良の発生や、素子分離領域12の打ち抜きを回避して接合リークの発生を防止できる。
According to the present embodiment, the second
以上本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, but the present invention is not limited to the specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the present invention described in the claims. It can be changed.
以上の説明に関して更に以下の付記を開示する。
(付記1) 半導体基板の第1の領域に配設され、不純物領域と、ゲート酸化膜およびゲート電極からなるゲート積層体を有するp型MOSトランジスタと、該半導体基板の第2の領域に配設され、不純物領域と、ゲート酸化膜およびゲート電極からなるゲート積層体を有するn型MOSトランジスタとを備える半導体装置であって、
前記第1の領域に配設され、半導体基板の表面およびゲート積層体を覆う圧縮応力を有する第1の応力制御膜と、
前記第2の領域に配設され、半導体基板の表面およびゲート積層体を覆う引っ張り応力を有する第2の応力制御膜と、該第2の応力制御膜を覆う前記第1の応力制御膜とを備え、
前記第1の応力制御膜の圧縮応力の大きさをP1、膜厚をt1、第2の応力制御膜の引っ張り応力の大きさをP2、膜厚をt2とすると、t1×P1<t2×P2の関係を有することを特徴とする半導体装置。
(付記2) 前記第1の応力制御膜の膜厚と第2の応力制御膜の膜厚がほぼ同等であり、かつ第2の応力制御膜の引っ張り応力の大きさが第1の応力制御膜の圧縮応力の大きさよりも大きいことを特徴とする付記1記載の半導体装置。
(付記3) 前記第1の応力制御膜の圧縮応力の大きさと第2の応力制御膜の引っ張り応力の大きさがほぼ同等であり、かつ第2の応力制御膜の膜厚が第1の応力制御膜の膜厚よりも大きいことを特徴とする付記1記載の半導体装置。
(付記4) 半導体基板の第1の領域に配設され、不純物領域と、ゲート酸化膜およびゲート電極からなるゲート積層体を有するp型MOSトランジスタと、該半導体基板の第2の領域に配設され、不純物領域と、ゲート酸化膜およびゲート電極からなるゲート積層体を有するn型MOSトランジスタとを備える半導体装置であって、
前記第2の領域に配設され、半導体基板の表面およびゲート積層体を覆う引っ張り応力を有する第2の応力制御膜と、
前記第1の領域に配設され、半導体基板の表面およびゲート積層体を覆う圧縮応力を有する第1の応力制御膜と、該第1の応力制御膜を覆う前記第2の応力制御膜とを備え、
前記第1の応力制御膜の圧縮応力の大きさをP1、膜厚をt1、第2の応力制御膜の引っ張り応力の大きさをP2、膜厚をt2とすると、t1×P1>t2×P2の関係を有することを特徴とする半導体装置。
(付記5) 前記第1の応力制御膜の膜厚と第2の応力制御膜の膜厚がほぼ同等であり、かつ第1の応力制御膜の圧縮応力の大きさが第2の応力制御膜の引っ張り応力の大きさよりも大きいことを特徴とする付記4記載の半導体装置。
(付記6) 前記第1の応力制御膜の圧縮応力の大きさと第2の応力制御膜の引っ張り応力の大きさがほぼ同等であり、かつ第1の応力制御膜の膜厚が第2の応力制御膜の膜厚よりも大きいことを特徴とする付記4記載の半導体装置。
(付記7) 前記第2の応力制御膜は、第1の領域と第2の領域に亘って形成されてなることを特徴とする付記4〜6のうち、いずれか一項記載の半導体装置。
(付記8) 前記第1の応力制御膜または第2の応力制御膜を覆う層間絶縁膜と、
前記層間膜と、第1の応力制御膜および/または第2の応力制御膜を貫通しシリコン基板表面に形成されたシリサイド膜に電気的に接触するコンタクトを更に備えることを特徴とする付記1〜7のうち、いずれか一項記載の半導体装置。
(付記9) 半導体基板の第1の領域に配設され、不純物領域と、ゲート酸化膜およびゲート電極からなるゲート積層体を有するp型MOSトランジスタと、該半導体基板の第2の領域に配設され、不純物領域と、ゲート酸化膜およびゲート電極からなるゲート積層体を有するn型MOSトランジスタとを備える半導体装置であって、
前記第1の領域に配設され、半導体基板の表面およびゲート積層体を覆う圧縮応力を有する第1の応力制御膜と、
前記第2の領域に配設され、半導体基板の表面およびゲート積層体を覆う引っ張り応力を有する第2の応力制御膜と、前記第2の応力制御膜を覆い、第2の領域に延在する前記第1の応力制御膜に不純物を導入して改質された第3の応力制御膜とを備え、
前記第3の応力制御膜の圧縮応力の大きさをP3、膜厚をt3、第2の応力制御膜の引っ張り応力の大きさをP2、膜厚をt2とすると、t3×P3<t2×P2の関係を有することを特徴とする半導体装置。
(付記10) 半導体基板の第1の領域に配設され、不純物領域と、ゲート酸化膜およびゲート電極からなるゲート積層体を有するp型MOSトランジスタと、該半導体基板の第2の領域に配設され、不純物領域と、ゲート酸化膜およびゲート電極からなるゲート積層体を有するn型MOSトランジスタとを備える半導体装置であって、
前記第2の領域に配設され、半導体基板の表面およびゲート積層体を覆う引っ張り応力を有する第2の応力制御膜と、
前記第1の領域に配設され、半導体基板の表面およびゲート積層体を覆う圧縮応力を有する第1の応力制御膜と、前記第1の応力制御膜を覆い、前記第1の領域に延在する第2の応力制御膜に不純物を導入して改質された第4の応力制御膜とを備え、
前記第1の応力制御膜の圧縮応力の大きさをP1、膜厚をt1、第4の応力制御膜の引っ張り応力の大きさをP4、膜厚をt4とすると、t1×P1>t4×P4の関係を有することを特徴とする半導体装置。
(付記11) 前記半導体基板の表面およびゲート積層体を覆うと共に、第1の領域の第1の応力制御膜および第2の領域の第2の応力制御膜の下側に、第1の応力制御膜と異なる材料からなるエッチング・ストッパ膜をさらに備えることを特徴とする付記10記載の半導体装置。
In addition to the above description, the following additional notes are disclosed.
(Additional remark 1) It arrange | positions in the 1st area | region of a semiconductor substrate, and is arrange | positioned in the 2nd area | region of this semiconductor substrate which has a gate laminated body which consists of an impurity region, a gate oxide film, and a gate electrode. A semiconductor device comprising: an impurity region; and an n-type MOS transistor having a gate stack composed of a gate oxide film and a gate electrode,
A first stress control film disposed in the first region and having a compressive stress covering the surface of the semiconductor substrate and the gate stack;
A second stress control film disposed in the second region and having a tensile stress covering the surface of the semiconductor substrate and the gate stacked body; and the first stress control film covering the second stress control film. Prepared,
When the magnitude of the compressive stress of the first stress control film is P1, the film thickness is t1, the magnitude of the tensile stress of the second stress control film is P2, and the film thickness is t2, t1 × P1 <t2 × P2. A semiconductor device having the following relationship:
(Additional remark 2) The film thickness of the said 1st stress control film and the film thickness of the 2nd stress control film are substantially equivalent, and the magnitude | size of the tensile stress of a 2nd stress control film is 1st
(Additional remark 3) The magnitude | size of the compressive stress of the said 1st stress control film | membrane and the magnitude | size of the tensile stress of the 2nd stress control film | membrane are substantially equivalent, and the film thickness of a 2nd stress control film | membrane is 1st stress. 2. The semiconductor device according to
(Additional remark 4) It arrange | positions in the 1st area | region of a semiconductor substrate, a p-type MOS transistor which has a gate laminated body which consists of an impurity region and a gate oxide film and a gate electrode, and is arrange | positioned in the 2nd area | region of this semiconductor substrate. A semiconductor device comprising: an impurity region; and an n-type MOS transistor having a gate stack composed of a gate oxide film and a gate electrode,
A second stress control film disposed in the second region and having a tensile stress covering the surface of the semiconductor substrate and the gate stack;
A first stress control film disposed in the first region and having a compressive stress covering the surface of the semiconductor substrate and the gate stack; and the second stress control film covering the first stress control film. Prepared,
When the magnitude of the compressive stress of the first stress control film is P1, the film thickness is t1, the magnitude of the tensile stress of the second stress control film is P2, and the film thickness is t2, t1 × P1> t2 × P2. A semiconductor device having the following relationship:
(Additional remark 5) The film thickness of the first stress control film and the film thickness of the second stress control film are substantially equal, and the magnitude of the compressive stress of the first stress control film is the second stress control film. The semiconductor device as set forth in appendix 4, wherein the tensile stress is larger than the tensile stress.
(Additional remark 6) The magnitude | size of the compressive stress of the said 1st stress control film | membrane and the magnitude | size of the tensile stress of the 2nd stress control film | membrane are substantially equivalent, and the film thickness of a 1st stress control film | membrane is 2nd stress. The semiconductor device according to appendix 4, wherein the thickness is larger than the thickness of the control film.
(Supplementary note 7) The semiconductor device according to any one of supplementary notes 4 to 6, wherein the second stress control film is formed over the first region and the second region.
(Appendix 8) An interlayer insulating film covering the first stress control film or the second stress control film;
Further comprising: the interlayer film; and a contact penetrating the first stress control film and / or the second stress control film and electrically contacting a silicide film formed on the surface of the silicon substrate. 7. The semiconductor device according to
(Additional remark 9) It arrange | positions in the 1st area | region of a semiconductor substrate, a p-type MOS transistor which has a gate laminated body which consists of an impurity region and a gate oxide film and a gate electrode, and is arrange | positioned in the 2nd area | region of this semiconductor substrate. A semiconductor device comprising: an impurity region; and an n-type MOS transistor having a gate stack composed of a gate oxide film and a gate electrode,
A first stress control film disposed in the first region and having a compressive stress covering the surface of the semiconductor substrate and the gate stack;
A second stress control film disposed in the second region and having a tensile stress covering the surface of the semiconductor substrate and the gate stack; and covering the second stress control film and extending to the second region. A third stress control film modified by introducing impurities into the first stress control film,
When the magnitude of the compressive stress of the third stress control film is P3, the film thickness is t3, the magnitude of the tensile stress of the second stress control film is P2, and the film thickness is t2, t3 × P3 <t2 × P2. A semiconductor device having the following relationship:
(Additional remark 10) It arrange | positions in the 1st area | region of a semiconductor substrate, a p-type MOS transistor which has a gate laminated body which consists of an impurity region and a gate oxide film and a gate electrode, and is arrange | positioned in the 2nd area | region of this semiconductor substrate. A semiconductor device comprising: an impurity region; and an n-type MOS transistor having a gate stack composed of a gate oxide film and a gate electrode,
A second stress control film disposed in the second region and having a tensile stress covering the surface of the semiconductor substrate and the gate stack;
A first stress control film disposed in the first region and having a compressive stress covering the surface of the semiconductor substrate and the gate stacked body; and covering the first stress control film and extending to the first region And a fourth stress control film modified by introducing impurities into the second stress control film,
When the magnitude of the compressive stress of the first stress control film is P1, the film thickness is t1, the magnitude of the tensile stress of the fourth stress control film is P4, and the film thickness is t4, t1 × P1> t4 × P4. A semiconductor device having the following relationship:
(Additional remark 11) While covering the surface of the said semiconductor substrate and a gate laminated body, the 1st stress control film below the 1st stress control film of the 1st field and the 2nd stress control film of the 2nd field The semiconductor device according to
(付記12) 半導体基板の第1の領域に配設され、不純物領域と、ゲート酸化膜およびゲート電極からなるゲート積層体を有するp型MOSトランジスタと、該半導体基板の第2の領域に配設され、不純物領域と、ゲート酸化膜およびゲート電極からなるゲート積層体を有するn型MOSトランジスタとを備える半導体装置の製造方法であって、
前記半導体基板の表面およびゲート積層体を覆う引っ張り応力を有する第2の応力制御膜を形成する工程と、
前記第1の領域の第2の応力制御膜を選択的に除去し、半導体基板の表面およびゲート積層体を露出する工程と、
前記第1の領域の半導体基板の表面およびゲート積層体と前記第2の領域の第1の応力制御膜を覆う圧縮応力を有する第1の応力制御膜を形成する工程とを備え、
前記第1の応力制御膜の圧縮応力の大きさをP1、膜厚をt1、第2の応力制御膜の引っ張り応力の大きさをP2、膜厚をt2とすると、t1×P1<t2×P2の関係を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
(付記13) 前記第1の応力制御膜を形成する工程の後に、該第1の応力制御膜を覆う層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜を貫通する溝部を形成する工程と、
前記第1の領域において、前記溝部に連通し、第1の応力制御膜を貫通するコンタクトホールを形成すると共に、前記第2の領域において、前記溝部に連通し、第1の応力制御膜と第2の応力制御膜を貫通するコンタクトホールを形成する工程を更に備え、
前記第2の応力制御膜は、第1の応力制御膜よりもエッチングレートの大きな材料からなることを特徴とする付記12記載の半導体装置の製造方法。
(付記14) 半導体基板の第1の領域に配設され、不純物領域と、ゲート酸化膜およびゲート電極からなるゲート積層体を有するp型MOSトランジスタと、該半導体基板の第2の領域に配設され、不純物領域と、ゲート酸化膜およびゲート電極からなるゲート積層体を有するn型MOSトランジスタとを備える半導体装置の製造方法であって、
前記半導体基板の表面およびゲート積層体を覆う圧縮応力を有する第1の応力制御膜を形成する工程と、
前記第2の領域の第1の応力制御膜を選択的に除去し、半導体基板の表面およびゲート積層体を露出する工程と、
前記第1の領域の第1の応力制御膜と、第2の領域の半導体基板の表面およびゲート積層体を覆う引っ張り応力を有する第2の応力制御膜を形成する工程とを備え、
前記第1の応力制御膜の圧縮応力の大きさをP1、膜厚をt1、第2の応力制御膜の引っ張り応力の大きさをP2、膜厚をt2とすると、t1×P1>t2×P2の関係を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
(付記15) 前記第2の応力制御膜を形成する工程の後に、該第2の応力制御膜を覆う層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜を貫通する溝部を形成する工程と、
前記第1の領域において、前記溝部に連通し、第2の応力制御膜と第1の応力制御膜を貫通するコンタクトホールを形成すると共に、前記第2の領域において、前記溝部に連通し、第2の応力制御膜を貫通するコンタクトホールを形成する工程を更に備え、
前記第1の応力制御膜は、第2の応力制御膜よりもエッチングレートの大きな材料からなることを特徴とする付記14記載の半導体装置の製造方法。
(Additional remark 12) It arrange | positions in the 1st area | region of a semiconductor substrate, and is arrange | positioned in the 2nd area | region of this semiconductor substrate which has an impurity region, and has a gate laminated body which consists of a gate oxide film and a gate electrode. And a method of manufacturing a semiconductor device comprising an impurity region and an n-type MOS transistor having a gate stack composed of a gate oxide film and a gate electrode,
Forming a second stress control film having a tensile stress covering the surface of the semiconductor substrate and the gate stack;
Selectively removing the second stress control film in the first region to expose the surface of the semiconductor substrate and the gate stack;
Forming a first stress control film having a compressive stress covering the surface of the semiconductor substrate in the first region and the gate stack and the first stress control film in the second region,
When the magnitude of the compressive stress of the first stress control film is P1, the film thickness is t1, the magnitude of the tensile stress of the second stress control film is P2, and the film thickness is t2, t1 × P1 <t2 × P2. A method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that:
(Supplementary Note 13) After the step of forming the first stress control film, a step of forming an interlayer insulating film that covers the first stress control film;
Forming a groove portion penetrating the interlayer insulating film;
In the first region, a contact hole that communicates with the groove and penetrates the first stress control film is formed, and in the second region, communicates with the groove and communicates with the first stress control film and the first stress control film. Further comprising a step of forming a contact hole penetrating the
13. The method of manufacturing a semiconductor device according to
(Additional remark 14) It arrange | positions in the 1st area | region of a semiconductor substrate, a p-type MOS transistor which has a gate laminated body which consists of an impurity region and a gate oxide film and a gate electrode, and is arrange | positioned in the 2nd area | region of this semiconductor substrate And a method of manufacturing a semiconductor device comprising an impurity region and an n-type MOS transistor having a gate stack composed of a gate oxide film and a gate electrode,
Forming a first stress control film having a compressive stress covering the surface of the semiconductor substrate and the gate stack;
Selectively removing the first stress control film in the second region to expose the surface of the semiconductor substrate and the gate stack;
Forming a first stress control film in the first region, and forming a second stress control film having a tensile stress covering the surface of the semiconductor substrate and the gate stack in the second region,
When the magnitude of the compressive stress of the first stress control film is P1, the film thickness is t1, the magnitude of the tensile stress of the second stress control film is P2, and the film thickness is t2, t1 × P1> t2 × P2. A method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that:
(Supplementary Note 15) After the step of forming the second stress control film, forming an interlayer insulating film that covers the second stress control film;
Forming a groove portion penetrating the interlayer insulating film;
In the first region, the second stress control film and a contact hole penetrating the first stress control film are formed in communication with the groove, and in the second region, in communication with the groove. Further comprising a step of forming a contact hole penetrating the
15. The method of manufacturing a semiconductor device according to
(付記16) 半導体基板の第1の領域に配設され、不純物領域と、ゲート酸化膜およびゲート電極からなるゲート積層体を有するp型MOSトランジスタと、該半導体基板の第2の領域に配設され、不純物領域と、ゲート酸化膜およびゲート電極からなるゲート積層体を有するn型MOSトランジスタとを備える半導体装置の製造方法であって、
前記半導体基板の表面およびゲート積層体を覆う圧縮応力を有する第1の応力制御膜を形成する工程と、
前記第1の応力制御膜を覆う第1の絶縁膜を形成する工程と、
前記第2の領域において第1の絶縁膜および第1の応力制御膜を選択的に除去して半導体基板表面およびゲート積層体を露出する工程と、
前記第1の領域の第1の絶縁膜と前記第2の領域の半導体基板の表面およびゲート積層体を覆う引っ張り応力を有する第2の応力制御膜を形成する工程と、
前記第2の応力制御膜を覆う第2の絶縁膜を形成する工程と、
前記第1の領域の第1の絶縁膜が露出するように前記第2の絶縁膜および第2の応力制御膜の一部を平坦化する工程と、
前記第1の絶縁膜および第2の絶縁膜と、第1の絶縁膜と第2の絶縁膜とに挟まれた第2の応力制御膜の一部を除去する除去工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(付記17) 前記除去工程は、前記第2の応力制御膜の一部を除去し、次いで第1の絶縁膜および第2の絶縁膜を除去することを特徴とする付記16記載の半導体装置の製造方法。
(付記18) 前記除去工程は、第1の絶縁膜および第2の絶縁膜を除去し、次いで前記第2の応力制御膜の一部を除去することを特徴とする付記16記載の半導体装置の製造方法。
(付記19) 半導体基板の第1の領域に配設され、不純物領域と、ゲート酸化膜およびゲート電極からなるゲート積層体を有するp型MOSトランジスタと、該半導体基板の第2の領域に配設され、不純物領域と、ゲート酸化膜およびゲート電極からなるゲート積層体を有するn型MOSトランジスタとを備える半導体装置の製造方法であって、
前記半導体基板の表面およびゲート積層体を覆う引っ張り応力を有する第2の応力制御膜を形成する工程と、
前記第2の応力制御膜を覆う第1の絶縁膜を形成する工程と、
前記第1の領域において第1の絶縁膜および第2の応力制御膜を選択的に除去して半導体基板表面およびゲート積層体を露出する工程と、
前記第1の領域の半導体基板の表面およびゲート積層体と前記第2の領域の第1の絶縁膜を覆う圧縮応力を有する第1の応力制御膜を形成する工程と、
前記第1の応力制御膜を覆う第2の絶縁膜を形成する工程と、
前記第2の領域の第1の絶縁膜が露出するように前記第2の絶縁膜および第1の応力制御膜の一部を平坦化する工程と、
前記第1の絶縁膜および第2の絶縁膜と、第1の絶縁膜と第2の絶縁膜とに挟まれた第1の応力制御膜の一部を除去する除去工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(付記20) 前記除去工程は、前記第1の応力制御膜の一部を除去し、次いで第1の絶縁膜および第2の絶縁膜を除去することを特徴とする付記19記載の半導体装置の製造方法。
(付記21) 前記除去工程は、第1の絶縁膜および第2の絶縁膜を除去し、次いで前記第1の応力制御膜の一部を除去することを特徴とする付記19記載の半導体装置の製造方法。
(Supplementary Note 16) A p-type MOS transistor disposed in a first region of a semiconductor substrate and having an impurity region, a gate stack including a gate oxide film and a gate electrode, and disposed in a second region of the semiconductor substrate And a method of manufacturing a semiconductor device comprising an impurity region and an n-type MOS transistor having a gate stack composed of a gate oxide film and a gate electrode,
Forming a first stress control film having a compressive stress covering the surface of the semiconductor substrate and the gate stack;
Forming a first insulating film covering the first stress control film;
Selectively removing the first insulating film and the first stress control film in the second region to expose the surface of the semiconductor substrate and the gate stack;
Forming a second stress control film having a tensile stress covering the surface of the first insulating film in the first region and the semiconductor substrate in the second region and the gate stack;
Forming a second insulating film covering the second stress control film;
Planarizing a part of the second insulating film and the second stress control film so that the first insulating film in the first region is exposed;
And a removal step of removing a part of the second stress control film sandwiched between the first insulating film and the second insulating film, and the first insulating film and the second insulating film. A method of manufacturing a semiconductor device.
(Supplementary Note 17) In the semiconductor device according to
(Supplementary note 18) In the semiconductor device according to
(Supplementary Note 19) Arranged in a first region of a semiconductor substrate, a p-type MOS transistor having an impurity region, a gate stack including a gate oxide film and a gate electrode, and disposed in a second region of the semiconductor substrate And a method of manufacturing a semiconductor device comprising an impurity region and an n-type MOS transistor having a gate stack composed of a gate oxide film and a gate electrode,
Forming a second stress control film having a tensile stress covering the surface of the semiconductor substrate and the gate stack;
Forming a first insulating film covering the second stress control film;
Selectively removing the first insulating film and the second stress control film in the first region to expose the surface of the semiconductor substrate and the gate stack;
Forming a first stress control film having a compressive stress covering the surface of the semiconductor substrate in the first region and the gate stack and the first insulating film in the second region;
Forming a second insulating film covering the first stress control film;
Planarizing a part of the second insulating film and the first stress control film so that the first insulating film in the second region is exposed;
And a removing step of removing a part of the first stress control film sandwiched between the first insulating film and the second insulating film, and the first insulating film and the second insulating film. A method of manufacturing a semiconductor device.
(Supplementary note 20) In the semiconductor device according to
(Supplementary note 21) In the semiconductor device according to
10、50、60、70、75、80 半導体装置
11 シリコン基板
12 素子分離領域
13n 第2領域
13p 第1領域
14 p型MOSトランジスタ
15 n型MOSトランジスタ
16 層間絶縁膜
16−1〜16−2 コンタクトホール
18 n型ウェル領域
19、30 ソース・ドレイン領域
20、31 ゲート酸化膜
21、32 ゲート電極
22、33 側壁絶縁膜
23、34 ゲート積層体
24、25、35、36 シリサイド膜
26、81 第1応力制御膜
28、39 チャネル領域
29 p型ウェル領域
38、82 第2応力制御膜
40、61、71、76、84、86 レジスト膜
42 コンタクト
83 第1絶縁膜
85 第2絶縁膜
10, 50, 60, 70, 75, 80
Claims (6)
前記半導体基板の表面、前記第1ゲート電極、および前記第2ゲート電極を覆う圧縮応力を有する第1の応力制御膜を形成する工程と、
前記第1の応力制御膜を覆う第1の絶縁膜を形成する工程と、
前記第2の領域において第1の絶縁膜および第1の応力制御膜を選択的に除去して前記半導体基板の表面および前記第2ゲート電極を露出させる工程と、
前記第1の領域の第1の絶縁膜と前記第2の領域の前記半導体基板の表面および前記第2ゲート電極を覆う引っ張り応力を有する第2の応力制御膜を形成する工程と、
前記第2の応力制御膜を覆う第2の絶縁膜を形成する工程と、
前記第1の領域の第1の絶縁膜が露出するように前記第2の絶縁膜および第2の応力制御膜の一部を除去して平坦化する工程と、
前記第1の絶縁膜および第2の絶縁膜と、第1の絶縁膜と第2の絶縁膜とに挟まれた第2の応力制御膜の一部を除去する除去工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 A first region of a semiconductor substrate, a first impurity region, a p-type MOS transistor having a first gate oxide film and the first gate electrodes are formed, the second region of the semiconductor substrate, the second impurity region When a step of forming an n-type MOS transistor having a second gate oxide film and the second gate electrodes,
Forming a first stress control film having a compressive stress covering the surface of the semiconductor substrate , the first gate electrode, and the second gate electrode ;
Forming a first insulating film covering the first stress control film;
A step of causing exposing the first insulating film and the first stress control layer selectively removed to surface and the second gate electrode of said semiconductor substrate in said second region,
Forming a second stress control film having a first first insulating film and said semiconductor substrate surface and the second pulling cover the gate electrode stress of the second region of the region,
Forming a second insulating film covering the second stress control film;
Removing and planarizing a part of the second insulating film and the second stress control film so that the first insulating film in the first region is exposed;
And a removal step of removing a part of the second stress control film sandwiched between the first insulating film and the second insulating film, and the first insulating film and the second insulating film. A method of manufacturing a semiconductor device.
前記半導体基板の表面、前記第1ゲート電極、および前記第2ゲート電極を覆う引っ張り応力を有する第2の応力制御膜を形成する工程と、
前記第2の応力制御膜を覆う第1の絶縁膜を形成する工程と、
前記第1の領域において第1の絶縁膜および第2の応力制御膜を選択的に除去して前記半導体基板の表面および前記第1ゲート電極を露出させる工程と、
前記第1の領域の前記半導体基板の表面および前記第1ゲート電極と前記第2の領域の第1の絶縁膜を覆う圧縮応力を有する第1の応力制御膜を形成する工程と、
前記第1の応力制御膜を覆う第2の絶縁膜を形成する工程と、
前記第2の領域の第1の絶縁膜が露出するように前記第2の絶縁膜および第1の応力制御膜の一部を除去して平坦化する工程と、
前記第1の絶縁膜および第2の絶縁膜と、第1の絶縁膜と第2の絶縁膜とに挟まれた第1の応力制御膜の一部を除去する除去工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 A first region of a semiconductor substrate, a first impurity region, a p-type MOS transistor having a first gate oxide film and the first gate electrodes are formed, the second region of the semiconductor substrate, the second impurity region When a step of forming an n-type MOS transistor having a second gate oxide film and the second gate electrodes,
Forming a second stress control film having a tensile stress covering the surface of the semiconductor substrate , the first gate electrode, and the second gate electrode ;
Forming a first insulating film covering the second stress control film;
A step of causing exposing the first insulating film and the second stress control film selectively removed to the surface and the first gate electrode of said semiconductor substrate in said first region,
Forming a first stress control film having a compressive stress to cover the first insulating film between the surface and the first gate electrode of said semiconductor substrate of the first region and the second region,
Forming a second insulating film covering the first stress control film;
Removing and planarizing a part of the second insulating film and the first stress control film so that the first insulating film in the second region is exposed;
And a removing step of removing a part of the first stress control film sandwiched between the first insulating film and the second insulating film, and the first insulating film and the second insulating film. A method of manufacturing a semiconductor device.
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