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JP5353475B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

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JP5353475B2 JP2009149113A JP2009149113A JP5353475B2 JP 5353475 B2 JP5353475 B2 JP 5353475B2 JP 2009149113 A JP2009149113 A JP 2009149113A JP 2009149113 A JP2009149113 A JP 2009149113A JP 5353475 B2 JP5353475 B2 JP 5353475B2
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device.

従来、電荷の移動度を向上するためにチャネルに歪を生じさせたpチャネルトランジスタについての研究が行われている。例えば、SiGe膜をソース及びドレインに形成したpチャネルトランジスタについての研究が行われている。なお、nチャネルトランジスタのソース及びドレインにSiGe層を形成すると、電荷の移動度が低下してしまう。このため、pチャネルトランジスタ及びnチャネルトランジスタを一つの半導体装置に含ませる場合、SiGe層はpチャネルトランジスタのみに形成している。   Conventionally, research has been conducted on a p-channel transistor in which a channel is distorted in order to improve charge mobility. For example, research on a p-channel transistor in which a SiGe film is formed on a source and a drain has been conducted. Note that if a SiGe layer is formed on the source and drain of an n-channel transistor, the charge mobility is lowered. Therefore, when the p-channel transistor and the n-channel transistor are included in one semiconductor device, the SiGe layer is formed only in the p-channel transistor.

ここで、従来の半導体装置の製造方法の概要について説明する。図1A乃至図1Cは、従来の半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。   Here, an outline of a conventional method for manufacturing a semiconductor device will be described. 1A to 1C are cross-sectional views illustrating a conventional method of manufacturing a semiconductor device in order of steps.

先ず、図1A(a)に示すように、半導体基板101の表面に素子分離絶縁膜102を形成する。次いで、素子分離絶縁膜102により区画された素子活性領域内で、半導体基板101上にゲート絶縁膜103及びゲート電極104を形成する。また、pチャネルトランジスタ形成予定領域内のゲート電極104の両脇において、半導体基板101の表面に不純物導入領域105pを形成し、nチャネルトランジスタ形成予定領域内のゲート電極104の両脇において、半導体基板101の表面に不純物導入領域105nを形成する。   First, as shown in FIG. 1A, an element isolation insulating film 102 is formed on the surface of a semiconductor substrate 101. Next, the gate insulating film 103 and the gate electrode 104 are formed on the semiconductor substrate 101 in the element active region partitioned by the element isolation insulating film 102. Impurity introduction regions 105p are formed on the surface of the semiconductor substrate 101 on both sides of the gate electrode 104 in the p-channel transistor formation region, and the semiconductor substrate is formed on both sides of the gate electrode 104 in the n-channel transistor formation region. An impurity introduction region 105 n is formed on the surface of 101.

その後、図1A(b)に示すように、サイドウォール用の絶縁膜106を全面に形成する。   Thereafter, as shown in FIG. 1A (b), a sidewall insulating film 106 is formed on the entire surface.

続いて、図1A(c)に示すように、絶縁膜106のエッチバックを行うことにより、各ゲート電極104の側方にサイドウォール106aを形成する。次いで、nチャネルトランジスタを形成する予定の領域(nチャネルトランジスタ形成予定領域)を覆い、pチャネルトランジスタを形成する予定の領域(pチャネルトランジスタ形成予定領域)を露出するレジストパターン107を形成する。   Subsequently, as shown in FIG. 1A (c), the sidewall 106a is formed on the side of each gate electrode 104 by etching back the insulating film. Next, a resist pattern 107 is formed that covers a region where an n-channel transistor is to be formed (n-channel transistor formation region) and exposes a region where a p-channel transistor is to be formed (p-channel transistor formation region).

その後、レジストパターン107をマスクとしてp型不純物のイオン注入を行うことにより、図1B(d)に示すように、pチャネルトランジスタ形成予定領域内に不純物導入領域108pを形成する。そして、レジストパターン107を除去する。   Thereafter, ion implantation of p-type impurities is performed using the resist pattern 107 as a mask, thereby forming an impurity introduction region 108p in the p-channel transistor formation planned region as shown in FIG. 1B (d). Then, the resist pattern 107 is removed.

続いて、図1B(e)に示すように、ハードマスク用の絶縁膜120を全面に形成する。   Subsequently, as shown in FIG. 1B (e), a hard mask insulating film 120 is formed on the entire surface.

次いで、図1B(f)に示すように、nチャネルトランジスタ形成予定領域を覆い、pチャネルトランジスタ形成予定領域を露出するレジストパターン121を形成する。そして、レジストパターン121をマスクとして、pチャネルトランジスタ形成予定領域内の絶縁膜120を除去する。   Next, as shown in FIG. 1B (f), a resist pattern 121 is formed to cover the n-channel transistor formation planned region and expose the p-channel transistor formation planned region. Then, using the resist pattern 121 as a mask, the insulating film 120 in the p-channel transistor formation scheduled region is removed.

その後、図1C(g)に示すように、サイドウォール106aと整合する溝109をpチャネルトランジスタ形成予定領域内に形成する。このような溝109は、ドライエッチング及びウェットエッチングにより形成することができる。   Thereafter, as shown in FIG. 1C (g), a trench 109 that aligns with the sidewall 106a is formed in the p-channel transistor formation region. Such a groove 109 can be formed by dry etching and wet etching.

続いて、図1C(h)に示すように、溝109内にSiGe層110を形成し、その上にSi層111を形成する。なお、SiGe層110は露出しているSi上のみに選択成長する。このため、ゲート電極104上にもSiGe層110及びSi層111が形成される。   Subsequently, as shown in FIG. 1C (h), the SiGe layer 110 is formed in the groove 109, and the Si layer 111 is formed thereon. The SiGe layer 110 is selectively grown only on the exposed Si. Therefore, the SiGe layer 110 and the Si layer 111 are also formed on the gate electrode 104.

その後、絶縁膜120を除去し、pチャネルトランジスタ形成予定領域を覆い、nチャネルトランジスタ形成予定領域を露出するレジストパターンを形成する。そして、nチャネルトランジスタ形成予定領域へのn型不純物のイオン注入を行う。その後、層間絶縁膜の形成及び配線の形成等を行って半導体装置を完成させる。   Thereafter, the insulating film 120 is removed, and a resist pattern is formed to cover the p-channel transistor formation region and expose the n-channel transistor formation region. Then, n-type impurity ions are implanted into the n-channel transistor formation scheduled region. Thereafter, an interlayer insulating film and a wiring are formed to complete the semiconductor device.

このような方法によれば、pチャネルトランジスタのチャネルに適切な歪を生じさせて、高い電荷の移動度を得ることができる。   According to such a method, an appropriate strain can be generated in the channel of the p-channel transistor, and high charge mobility can be obtained.

しかしながら、半導体装置の微細化に伴って、従来の方法では、適切な歪を生じさせることが困難になってきている。   However, with the miniaturization of semiconductor devices, it has become difficult for conventional methods to generate appropriate distortion.

特開2007−214362号公報JP 2007-214362 A

本発明の目的は、微細化が進んでも適切な歪を生じさせることができ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 generating appropriate strain even if miniaturization proceeds.

半導体装置の製造方法の一態様では、半導体基板の第1領域内に第1のゲート電極を、第2領域内に第2のゲート電極を形成する。前記第1領域及び前記第2領域を覆う絶縁膜を形成する。前記第2領域上の前記絶縁膜を覆い、前記第1領域上の前記絶縁膜を露出させるマスク層を形成し、前記マスク層をマスクとして前記絶縁膜のエッチングすることにより、前記第1のゲート電極の側方に第1のサイドウォールを形成する。前記第1領域内において、前記第1のサイドウォールをマスクとして前記半導体基板の表面にp型不純物を導入してp型不純物導入領域を形成する。前記第1のサイドウォールをマスクとして前記p型不純物導入領域の表面に溝を形成する。前記溝内にSiGe層を成長させる。前記マスク層を除去した後、前記絶縁膜のエッチングを行うことにより、前記第2のゲート電極の側方に第2のサイドウォールを形成する。前記第2領域内において、前記第2のサイドウォールをマスクとして前記半導体基板の表面にn型不純物を導入してn型不純物導入領域を形成する。前記溝内に前記SiGe層を成長させる際に前記第1のゲート電極上にもSiGe層が成長し、前記第2のサイドウォールを形成する際に、前記第1のゲート電極上に成長した前記SiGe層を除去する。 In one embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device, a first gate electrode is formed in a first region of a semiconductor substrate, and a second gate electrode is formed in a second region. An insulating film is formed to cover the first region and the second region. Forming a mask layer covering the insulating film on the second region, exposing the insulating film on the first region, and etching the insulating film using the mask layer as a mask; A first sidewall is formed on the side of the electrode. In the first region, a p-type impurity introduction region is formed by introducing a p-type impurity into the surface of the semiconductor substrate using the first sidewall as a mask. Grooves are formed in the surface of the p-type impurity introduction region using the first sidewall as a mask. A SiGe layer is grown in the trench. After the mask layer is removed, the insulating film is etched to form a second sidewall on the side of the second gate electrode. In the second region, an n-type impurity introduction region is formed by introducing an n-type impurity into the surface of the semiconductor substrate using the second sidewall as a mask. When the SiGe layer is grown in the groove, a SiGe layer is also grown on the first gate electrode, and when the second sidewall is formed, the SiGe layer is grown on the first gate electrode. The SiGe layer is removed.

上記の半導体装置の製造方法によれば、溝の形成時に第2領域を覆う絶縁膜は第1領域内の第1のサイドウォールの形成に用いられたものであるため、この絶縁膜が第1領域内に残存して溝の形成を阻害することを抑制することができる。   According to the above method for manufacturing a semiconductor device, the insulating film that covers the second region when the trench is formed is used for forming the first sidewall in the first region. It is possible to suppress the formation of the groove remaining in the region.

従来の半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the conventional semiconductor device in order of a process. 図1Aに引き続き、半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。FIG. 1B is a cross-sectional view illustrating the manufacturing method of the semiconductor device in order of processes following FIG. 1A. 図1Bに引き続き、半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。FIG. 2B is a cross-sectional view illustrating the manufacturing method of the semiconductor device in order of processes following FIG. 1B. 本願発明者が見出した従来の方法の問題点を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the problem of the conventional method which this inventor discovered. 第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment in the order of steps. 図3Aに引き続き、半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。FIG. 3B is a cross-sectional view illustrating the manufacturing method of the semiconductor device in order of processes following FIG. 図3Bに引き続き、半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。FIG. 3B is a cross-sectional view illustrating the manufacturing method of the semiconductor device in order of processes following FIG. 3B. 第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on 2nd Embodiment to process order. 図4Aに引き続き、半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。FIG. 4B is a cross-sectional view illustrating the manufacturing method of the semiconductor device in order of processes following FIG. 4A. 図4Bに引き続き、半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。FIG. 4B is a cross-sectional view illustrating the manufacturing method of the semiconductor device in order of processes, following FIG. 4B. 図4Cに引き続き、半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。FIG. 4D is a cross-sectional view illustrating the manufacturing method of the semiconductor device in order of processes following FIG. 4C. 第3の実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on 3rd Embodiment in order of a process. 図5Aに引き続き、半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。FIG. 5B is a cross-sectional view illustrating the manufacturing method of the semiconductor device in order of processes following FIG. 5A. 絶縁膜の厚さの好ましい条件を示す図である。It is a figure which shows the preferable conditions of the thickness of an insulating film.

本願発明者は、従来の方法では設計通りの半導体装置を製造することが困難になっている原因について鋭意検討を行った結果、ハードマスク用の絶縁膜120のpチャネルトランジスタ形成予定領域からの除去が不十分になっていることを見出した。つまり、微細化に伴ってゲート電極104の間隔が狭くなっているため、図2(a)に示すように、隣り合うゲート電極104の間に絶縁膜120が残渣として残存しやすくなっているのである。そして、絶縁膜120の除去が不十分であると、そこに溝109を形成することができず、SiGe層110を形成することができない。従って、チャネルに十分な歪が生じなくなってしまう。   The inventor of the present application has conducted intensive studies on the reason why it is difficult to manufacture a semiconductor device as designed by the conventional method. As a result, the hard mask insulating film 120 is removed from the p-channel transistor formation region. Found that is insufficient. That is, since the interval between the gate electrodes 104 is reduced with the miniaturization, the insulating film 120 is likely to remain as a residue between the adjacent gate electrodes 104 as illustrated in FIG. is there. If the insulating film 120 is not sufficiently removed, the groove 109 cannot be formed there, and the SiGe layer 110 cannot be formed. Therefore, sufficient distortion does not occur in the channel.

絶縁膜120のエッチングにかける時間を長くすれば、絶縁膜120の残存を回避しやすくなるが、その分だけサイドウォール106a及び素子分離絶縁膜102等が後退し、これに伴ってリーク電流の増加等が引き起こされる。   If the time required for etching the insulating film 120 is lengthened, it is easy to avoid the remaining of the insulating film 120, but the side wall 106a, the element isolation insulating film 102, etc. recede by that amount, and the leakage current increases accordingly. Etc. are caused.

また、絶縁膜120を薄く形成しても絶縁膜120の残存を回避しやすくなるが、その分だけnチャネルトランジスタ形成予定領域の保護が疎かになる。この結果、図2(b)に示すように、nチャネルトランジスタ形成予定領域内で、ゲート電極104及び半導体基板101上にSiGe層110及びSi層111が形成されてしまう。そして、その後に適切なシリサイド層を形成することが困難になったり、抵抗が増加したり、ゲート電極104に空乏化が生じたりする。   Further, even if the insulating film 120 is formed thin, it is easy to avoid the remaining of the insulating film 120, but the protection of the n-channel transistor formation scheduled region is lessened accordingly. As a result, as shown in FIG. 2B, the SiGe layer 110 and the Si layer 111 are formed on the gate electrode 104 and the semiconductor substrate 101 in the n-channel transistor formation scheduled region. Then, it becomes difficult to form an appropriate silicide layer thereafter, the resistance increases, or the gate electrode 104 is depleted.

このような理由で、従来の方法では、絶縁膜120の厚さを調整したとしても、設計通りの半導体装置を製造することが困難になっているのである。   For this reason, in the conventional method, even if the thickness of the insulating film 120 is adjusted, it is difficult to manufacture a semiconductor device as designed.

そこで、本願発明者は、pチャネルトランジスタ形成予定領域における絶縁膜の残存を回避すべく更に鋭意検討を行った結果、以下に示すような種々の実施形態に想到した。   Accordingly, the inventors of the present application have made extensive studies to avoid the remaining of the insulating film in the p-channel transistor formation scheduled region, and as a result, have come up with various embodiments as shown below.

以下、実施形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。   Hereinafter, embodiments will be specifically described with reference to the accompanying drawings.

(第1の実施形態)
先ず、第1の実施形態について説明する。図3A乃至図3Cは、第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
(First embodiment)
First, the first embodiment will be described. 3A to 3C are cross-sectional views illustrating the method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment in the order of steps.

第1の実施形態では、先ず、図3A(a)に示すように、単結晶シリコン基板等の半導体基板1の表面に素子分離絶縁膜2を形成する。次いで、素子分離絶縁膜2により区画された素子活性領域内で、半導体基板1上にゲート絶縁膜3及びゲート電極4を形成する。また、pチャネルトランジスタを形成する予定の領域(pチャネルトランジスタ形成予定領域51p)内のゲート電極4の両脇において、半導体基板1の表面に不純物導入領域5pを形成し、nチャネルトランジスタを形成する予定の領域(nチャネルトランジスタ形成予定領域51n)内のゲート電極4の両脇において、半導体基板1の表面に不純物導入領域5nを形成する。   In the first embodiment, first, as shown in FIG. 3A (a), an element isolation insulating film 2 is formed on the surface of a semiconductor substrate 1 such as a single crystal silicon substrate. Next, the gate insulating film 3 and the gate electrode 4 are formed on the semiconductor substrate 1 in the element active region partitioned by the element isolation insulating film 2. Further, on both sides of the gate electrode 4 in a region where a p-channel transistor is to be formed (p-channel transistor formation planned region 51p), an impurity introduction region 5p is formed on the surface of the semiconductor substrate 1 to form an n-channel transistor. Impurity introduction regions 5n are formed on the surface of the semiconductor substrate 1 on both sides of the gate electrode 4 in a predetermined region (n-channel transistor formation planned region 51n).

その後、図3A(b)に示すように、サイドウォール用の絶縁膜6を全面に形成する。   Thereafter, as shown in FIG. 3A (b), a sidewall insulating film 6 is formed on the entire surface.

続いて、図3A(c)に示すように、nチャネルトランジスタ形成予定領域51nを覆い、pチャネルトランジスタ形成予定領域51pを露出するレジストパターン7を形成する。そして、レジストパターン7をマスクとして絶縁膜6のエッチバックを行うことにより、pチャネルトランジスタ形成予定領域51p内の各ゲート電極4の側方にサイドウォール6aを形成する。   Subsequently, as shown in FIG. 3A (c), a resist pattern 7 is formed to cover the n-channel transistor formation planned region 51n and expose the p-channel transistor formation planned region 51p. Then, the insulating film 6 is etched back using the resist pattern 7 as a mask, thereby forming the sidewalls 6a on the sides of the gate electrodes 4 in the p-channel transistor formation planned region 51p.

次いで、図3B(d)に示すように、レジストパターン7を除去する。その後、後にSiGe層の埋め込みを行うpチャネルトランジスタを形成する予定の領域のみを開口し、それ以外の領域を覆うレジストパターン17を形成する。そして、レジストパターン17をマスクとしてp型不純物のイオン注入を行うことにより、pチャネルトランジスタ形成予定領域51p内に不純物導入領域8pを形成する。そして、レジストパターン17を除去する。   Next, as shown in FIG. 3B (d), the resist pattern 7 is removed. Thereafter, only a region where a p-channel transistor to be embedded in the SiGe layer later is to be formed is opened, and a resist pattern 17 covering the other region is formed. Then, by performing ion implantation of p-type impurities using the resist pattern 17 as a mask, an impurity introduction region 8p is formed in the p-channel transistor formation planned region 51p. Then, the resist pattern 17 is removed.

その後、図3B(e)に示すように、サイドウォール6aと整合する溝9をpチャネルトランジスタ形成予定領域51p内に形成する。このような溝9は、例えば、ドライエッチング及びウェットエッチングにより形成することができる。なお、nチャネルトランジスタ形成予定領域51nは絶縁膜6により覆われているため、nチャネルトランジスタ形成予定領域51nに溝9は形成されない。   Thereafter, as shown in FIG. 3B (e), a groove 9 aligned with the sidewall 6a is formed in the p-channel transistor formation planned region 51p. Such a groove 9 can be formed by, for example, dry etching and wet etching. Since the n channel transistor formation planned region 51n is covered with the insulating film 6, the trench 9 is not formed in the n channel transistor formation planned region 51n.

続いて、図3B(f)に示すように、溝9内にSiGe層10を形成し、その上にSi層11を形成する。なお、SiGe層10は露出しているSi上のみに選択成長する。このため、ゲート電極4上にもSiGe層10及びSi層11が形成される。なお、nチャネルトランジスタ形成予定領域51nは絶縁膜6により覆われているため、nチャネルトランジスタ形成予定領域51nにSiGe層10及びSi層11は形成されない。   Subsequently, as shown in FIG. 3B (f), the SiGe layer 10 is formed in the groove 9, and the Si layer 11 is formed thereon. The SiGe layer 10 is selectively grown only on the exposed Si. Therefore, the SiGe layer 10 and the Si layer 11 are also formed on the gate electrode 4. Since the n-channel transistor formation planned region 51n is covered with the insulating film 6, the SiGe layer 10 and the Si layer 11 are not formed in the n-channel transistor formation planned region 51n.

次いで、図3C(g)に示すように、絶縁膜6のエッチバックを行うことにより、nチャネルトランジスタ形成予定領域51n内の各ゲート電極4の側方にサイドウォール6bを形成する。このとき、pチャネルトランジスタ形成予定領域内のサイドウォール6aが露出しているため、サイドウォール6aが薄くなる。また、pチャネルトランジスタ形成予定領域内のゲート電極4上のSiGe層10及びSi層11、並びに溝9内のSiGe層10上のSi層11が除去される。   Next, as shown in FIG. 3C (g), the insulating film 6 is etched back to form the sidewalls 6b on the sides of the gate electrodes 4 in the n-channel transistor formation region 51n. At this time, since the sidewall 6a in the p-channel transistor formation scheduled region is exposed, the sidewall 6a becomes thin. Further, the SiGe layer 10 and the Si layer 11 on the gate electrode 4 in the p-channel transistor formation scheduled region and the Si layer 11 on the SiGe layer 10 in the trench 9 are removed.

その後、pチャネルトランジスタ形成予定領域を覆い、nチャネルトランジスタ形成予定領域を露出するレジストパターンを用いてn型不純物のイオン注入を行うことにより、図3C(h)に示すように、nチャネルトランジスタ形成予定領域51n内に不純物導入領域8nを形成する。そして、不純物導入領域5n及び8n内の不純物を活性化させるアニールを行う。このアニールとしては、例えばミリ秒レベルのアニール又はRTP(rapid thermal processing)を行う。更に、このアニールの後に、RTP又はミリ秒レベルのアニールを行ってもよい。   Thereafter, ion implantation of an n-type impurity is performed using a resist pattern that covers the p-channel transistor formation region and exposes the n-channel transistor formation region, thereby forming an n-channel transistor as shown in FIG. An impurity introduction region 8n is formed in the planned region 51n. Then, annealing for activating impurities in the impurity introduction regions 5n and 8n is performed. As this annealing, for example, millisecond level annealing or RTP (rapid thermal processing) is performed. Further, this annealing may be followed by RTP or millisecond annealing.

続いて、ゲート電極4の表面、SiGe層10の表面、不純物導入領域8nの表面にシリサイド層12を形成する。   Subsequently, the silicide layer 12 is formed on the surface of the gate electrode 4, the surface of the SiGe layer 10, and the surface of the impurity introduction region 8n.

その後、層間絶縁膜の形成及び配線の形成等を行って半導体装置を完成させる。   Thereafter, an interlayer insulating film and a wiring are formed to complete the semiconductor device.

このような第1の実施形態では、溝9の形成時にnチャネルトランジスタ形成予定領域が絶縁膜6により保護されている。また、この絶縁膜6はpチャネルトランジスタ形成予定領域のサイドウォール6aの形成に用いられるものでもあるため、ゲート電極4間に残存しにくい。つまり、絶縁膜6はサイドウォール6aが存在しない状態でエッチバックされるため、従来の方法と比較すると広い隙間から除去されることになる。このため、nチャネルトランジスタ形成予定領域にSiGe層10等が形成されない程度に絶縁膜6を厚く形成したとしても、素子分離絶縁膜2が後退するほどエッチング時間を長くする必要はなく、また、所望の半導体装置を製造することができる。   In such a first embodiment, the n-channel transistor formation scheduled region is protected by the insulating film 6 when the trench 9 is formed. Further, since this insulating film 6 is also used for forming the sidewall 6a in the p-channel transistor formation scheduled region, it hardly remains between the gate electrodes 4. That is, since the insulating film 6 is etched back in the absence of the sidewall 6a, it is removed from a wide gap as compared with the conventional method. For this reason, even if the insulating film 6 is formed so thick that the SiGe layer 10 or the like is not formed in the n-channel transistor formation scheduled region, it is not necessary to lengthen the etching time as the element isolation insulating film 2 recedes. The semiconductor device can be manufactured.

また、pチャネルトランジスタ形成予定領域内のゲート電極4上にSiGe層10及びSi層11が形成されるが、これらはnチャネルトランジスタ形成予定領域内の絶縁膜6のエッチバックの際に除去されるため、これらの形成を防止するための膜等をゲート電極4上に形成する必要はない。   Further, the SiGe layer 10 and the Si layer 11 are formed on the gate electrode 4 in the p-channel transistor formation scheduled region, and these are removed when the insulating film 6 in the n-channel transistor formation planned region is etched back. Therefore, it is not necessary to form a film or the like for preventing these formations on the gate electrode 4.

(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態について説明する。図4A乃至図4Dは、第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described. 4A to 4D are cross-sectional views illustrating the method of manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment in the order of steps.

第2の実施形態では、先ず、図4A(a)に示すように、pチャネルトランジスタ形成予定領域71p及びnチャネルトランジスタ形成予定領域71n内において、例えば表面が(001)面のシリコン基板等の半導体基板21の表面に素子分離絶縁膜22を形成する。次いで、素子分離絶縁膜22により区画された素子活性領域内で、半導体基板21上にゲート絶縁膜23及びゲート電極24を形成する。ゲート絶縁膜23としては、例えば厚さが1.2nm程度の熱酸化膜又はSiON膜を形成する。ゲート電極24の材料としては、例えば多結晶シリコンを用いる。その後、ゲート電極24の側方にオフセット膜33を形成する。オフセット膜33の厚さ(幅)は、5nm〜10nm(例えば8nm)とする。続いて、pチャネルトランジスタ形成予定領域71p内のゲート電極24の両脇において、半導体基板21の表面に不純物導入領域25pを形成し、nチャネルトランジスタ形成予定領域71n内のゲート電極24の両脇において、半導体基板21の表面に不純物導入領域25nを形成する。不純物導入領域25pの形成では、例えば、Sbイオン、Fイオン、Geイオン及びBイオンを導入し、その後にこれらの不純物を活性化させるアニールを行う。また、不純物導入領域25nの形成では、Inイオン、Nイオン及びAsイオンを導入する。   In the second embodiment, first, as shown in FIG. 4A (a), in the p-channel transistor formation planned region 71p and the n-channel transistor formation planned region 71n, for example, a semiconductor such as a silicon substrate whose surface is a (001) plane An element isolation insulating film 22 is formed on the surface of the substrate 21. Next, a gate insulating film 23 and a gate electrode 24 are formed on the semiconductor substrate 21 in the element active region partitioned by the element isolation insulating film 22. As the gate insulating film 23, for example, a thermal oxide film or SiON film having a thickness of about 1.2 nm is formed. As a material of the gate electrode 24, for example, polycrystalline silicon is used. Thereafter, an offset film 33 is formed on the side of the gate electrode 24. The thickness (width) of the offset film 33 is 5 nm to 10 nm (for example, 8 nm). Subsequently, impurity introduction regions 25p are formed on the surface of the semiconductor substrate 21 on both sides of the gate electrode 24 in the p-channel transistor formation planned region 71p, and on both sides of the gate electrode 24 in the n-channel transistor formation planned region 71n. An impurity introduction region 25 n is formed on the surface of the semiconductor substrate 21. In the formation of the impurity introduction region 25p, for example, Sb ions, F ions, Ge ions, and B ions are introduced, and then annealing for activating these impurities is performed. In forming the impurity introduction region 25n, In ions, N ions, and As ions are introduced.

なお、ゲート電極24のゲート長は、例えば35nm以下であり、隣り合うゲート電極24のピッチは、例えば140nm以下である。   The gate length of the gate electrode 24 is, for example, 35 nm or less, and the pitch of the adjacent gate electrodes 24 is, for example, 140 nm or less.

次いで、図4A(b)に示すように、シリコン酸化膜26a及びシリコン窒化膜26bをこの順で、例えばCVD(chemical vapor deposition)法により形成する。シリコン酸化膜26aは、例えばシリコンの原料としてBTBAS(ビスターシャルブチルアミノシラン)を用いて形成し、その厚さは、3nm〜10nm(例えば5nm)とする。また、シリコン窒化膜26bは、例えばシリコンの原料としてBTBASを用いて形成し、その厚さは、25nm〜35nm(例えば30nm)とする。   Next, as shown in FIG. 4A (b), a silicon oxide film 26a and a silicon nitride film 26b are formed in this order by, for example, a CVD (chemical vapor deposition) method. The silicon oxide film 26a is formed using, for example, BTBAS (Bistal Butylaminosilane) as a silicon raw material, and the thickness thereof is 3 nm to 10 nm (for example, 5 nm). The silicon nitride film 26b is formed using BTBAS as a silicon raw material, for example, and the thickness thereof is 25 nm to 35 nm (for example, 30 nm).

その後、図4A(c)に示すように、nチャネルトランジスタ形成予定領域71nを覆い、pチャネルトランジスタ形成予定領域71pを露出するレジストパターン27を形成する。そして、レジストパターン27をマスクとしてシリコン窒化膜26b及びシリコン酸化膜26aのエッチバックを行う。この結果、pチャネルトランジスタ形成予定領域71p内の各ゲート電極24の側方に、オフセット膜33、シリコン酸化膜26a及びシリコン窒化膜26bを含むサイドウォールが形成される。なお、シリコン窒化膜26b及びシリコン酸化膜26aのエッチバックでは、例えば、シリコン酸化膜26aをエッチングストッパとしてシリコン窒化膜26bのエッチングを行い、その後にシリコン酸化膜26aのエッチングを行う。   Thereafter, as shown in FIG. 4A (c), a resist pattern 27 is formed to cover the n-channel transistor formation planned region 71n and expose the p-channel transistor formation planned region 71p. Then, the silicon nitride film 26b and the silicon oxide film 26a are etched back using the resist pattern 27 as a mask. As a result, a sidewall including the offset film 33, the silicon oxide film 26a, and the silicon nitride film 26b is formed on the side of each gate electrode 24 in the p-channel transistor formation region 71p. In the etch back of the silicon nitride film 26b and the silicon oxide film 26a, for example, the silicon nitride film 26b is etched using the silicon oxide film 26a as an etching stopper, and then the silicon oxide film 26a is etched.

続いて、レジストパターン27をマスクとしてp型不純物、例えばBイオンのイオン注入を行うことにより、図4B(d)に示すように、pチャネルトランジスタ形成予定領域71p内に不純物導入領域28pを形成する。そして、レジストパターン27を除去する。なお、サイドウォールの形成後にレジストパターン27を除去し、不純物導入領域28pの形成前に、nチャネルトランジスタ形成予定領域71nを覆い、pチャネルトランジスタ形成予定領域71pを露出するレジストパターンを新たに形成してもよい。   Subsequently, by implanting p-type impurities, for example, B ions, using the resist pattern 27 as a mask, an impurity introduction region 28p is formed in the p-channel transistor formation planned region 71p, as shown in FIG. 4B (d). . Then, the resist pattern 27 is removed. The resist pattern 27 is removed after the sidewalls are formed, and a resist pattern that covers the n-channel transistor formation planned region 71n and exposes the p-channel transistor formation planned region 71p is newly formed before the impurity introduction region 28p is formed. May be.

次いで、図4B(e)に示すように、シリコン窒化膜26bの外縁と整合する溝29をpチャネルトランジスタ形成予定領域71p内に形成する。例えば、溝29のチャネル領域側の側面は<111>面となっている。このような溝29は、ドライエッチングにより所定深さの溝を形成した後に、TMAH(Tetra Methyl Ammonium Hydroxide)等の有機アルカリ溶液を用いたウェットエッチングを行うことにより、自己整合的に形成することができる。溝29の深さは、例えば20nm〜70nm(例えば60nm)とする。なお、nチャネルトランジスタ形成予定領域71nはシリコン窒化膜26b及びシリコン酸化膜26aにより覆われているため、nチャネルトランジスタ形成予定領域71nに溝29は形成されない。   Next, as shown in FIG. 4B (e), a trench 29 that matches the outer edge of the silicon nitride film 26b is formed in the p-channel transistor formation planned region 71p. For example, the side surface of the groove 29 on the channel region side is a <111> plane. Such a groove 29 can be formed in a self-aligned manner by performing wet etching using an organic alkali solution such as TMAH (Tetra Methyl Ammonium Hydroxide) after forming a groove having a predetermined depth by dry etching. it can. The depth of the groove 29 is, for example, 20 nm to 70 nm (for example, 60 nm). Since the n channel transistor formation region 71n is covered with the silicon nitride film 26b and the silicon oxide film 26a, the groove 29 is not formed in the n channel transistor formation region 71n.

その後、図4B(f)に示すように、溝29の底部からSiGe層30を成長させ、その上にSi層31を成長させる。SiGe層30の厚さは、例えば30nm〜90nm(例えば70nm)とし、Si層31の厚さは、例えば5nm〜20nm(例えば10nm)とする。ゲート電極24上にもSiGe層30及びSi層31が形成される。なお、nチャネルトランジスタ形成予定領域71nはシリコン窒化膜26b及びシリコン酸化膜26aにより覆われているため、nチャネルトランジスタ形成予定領域71nにSiGe層30及びSi層31は形成されない。   Thereafter, as shown in FIG. 4B (f), the SiGe layer 30 is grown from the bottom of the groove 29, and the Si layer 31 is grown thereon. The thickness of the SiGe layer 30 is, for example, 30 nm to 90 nm (for example, 70 nm), and the thickness of the Si layer 31 is, for example, 5 nm to 20 nm (for example, 10 nm). The SiGe layer 30 and the Si layer 31 are also formed on the gate electrode 24. Since the n channel transistor formation planned region 71n is covered with the silicon nitride film 26b and the silicon oxide film 26a, the SiGe layer 30 and the Si layer 31 are not formed in the n channel transistor formation planned region 71n.

続いて、図4C(g)に示すように、シリコン窒化膜26b及びシリコン酸化膜26aのエッチバックを行う。この結果、nチャネルトランジスタ形成予定領域71n内の各ゲート電極24の側方に、オフセット膜33、シリコン酸化膜26a及びシリコン窒化膜26bを含むサイドウォールが形成される。このとき、pチャネルトランジスタ形成予定領域内のシリコン窒化膜26bが露出しているため、シリコン窒化膜26bが薄くなる。また、pチャネルトランジスタ形成予定領域内のゲート電極24上のSiGe層30及びSi層31、並びに溝29内のSiGe層30上のSi層31の一部又は全部が除去される。このシリコン窒化膜26b及びシリコン酸化膜26aのエッチバックでも、例えば、シリコン酸化膜26aをエッチングストッパとしてシリコン窒化膜26bのエッチングを行い、その後にシリコン酸化膜26aのエッチングを行う。   Subsequently, as shown in FIG. 4C (g), the silicon nitride film 26b and the silicon oxide film 26a are etched back. As a result, a sidewall including the offset film 33, the silicon oxide film 26a, and the silicon nitride film 26b is formed on the side of each gate electrode 24 in the n channel transistor formation planned region 71n. At this time, since the silicon nitride film 26b in the p channel transistor formation scheduled region is exposed, the silicon nitride film 26b becomes thin. Further, part or all of the SiGe layer 30 and the Si layer 31 on the gate electrode 24 in the p channel transistor formation region and the Si layer 31 on the SiGe layer 30 in the trench 29 are removed. In the etch back of the silicon nitride film 26b and the silicon oxide film 26a, for example, the silicon nitride film 26b is etched using the silicon oxide film 26a as an etching stopper, and then the silicon oxide film 26a is etched.

次いで、pチャネルトランジスタ形成予定領域を覆い、nチャネルトランジスタ形成予定領域を露出するレジストパターンを用いてn型不純物、例えばAsのイオン注入を行うことにより、図4C(h)に示すように、nチャネルトランジスタ形成予定領域71n内に不純物導入領域28nを形成する。不純物導入領域28nの形成は、nチャネルトランジスタのソースドレインの寄生抵抗をより一層下げるために有効である。不純物導入領域28nの形成では、例えば、注入エネルギを10keV〜14keV(例えば12keV)とし、ドーズ量を1×1015cm-2〜3×1015cm-2(例えば2×1015cm-2)としてAsのイオン注入を行う。不純物導入領域28nの形成を省略してもよい。 Next, by performing ion implantation of an n-type impurity, for example, As using a resist pattern that covers the p-channel transistor formation region and exposes the n-channel transistor formation region, as shown in FIG. 4C (h) An impurity introduction region 28n is formed in the channel transistor formation planned region 71n. The formation of the impurity introduction region 28n is effective for further reducing the parasitic resistance of the source and drain of the n-channel transistor. In the formation of the impurity introduction region 28n, for example, the implantation energy is set to 10 keV to 14 keV (for example, 12 keV), and the dose amount is set to 1 × 10 15 cm −2 to 3 × 10 15 cm −2 (for example, 2 × 10 15 cm −2 ). As ions are implanted. The formation of the impurity introduction region 28n may be omitted.

その後、図4C(i)に示すように、絶縁膜34を全面に形成する。絶縁膜34としては、例えばBTBASを用いてシリコン酸化膜をCVD法により形成し、その厚さは、10nm〜25nm(例えば20nm)とする。   Thereafter, as shown in FIG. 4C (i), an insulating film 34 is formed on the entire surface. As the insulating film 34, for example, a silicon oxide film is formed by CVD using BTBAS, and the thickness thereof is 10 nm to 25 nm (for example, 20 nm).

続いて、図4D(j)に示すように、絶縁膜34のエッチバックを行う。この結果、nチャネルトランジスタ形成予定領域71n内の各ゲート電極24の側方に、オフセット膜33、シリコン酸化膜26a、シリコン窒化膜26b及び絶縁膜34を含むサイドウォールが形成される。   Subsequently, as shown in FIG. 4D (j), the insulating film 34 is etched back. As a result, a sidewall including the offset film 33, the silicon oxide film 26a, the silicon nitride film 26b, and the insulating film 34 is formed on the side of each gate electrode 24 in the n channel transistor formation planned region 71n.

次いで、pチャネルトランジスタ形成予定領域を覆い、nチャネルトランジスタ形成予定領域を露出するレジストパターンを用いてn型不純物、例えばPのイオン注入を行うことにより、図4D(k)に示すように、nチャネルトランジスタ形成予定領域71n内に不純物導入領域35nを形成する。そして、不純物導入領域25n、28n及び35n内の不純物を活性化させるアニールを行う。このアニールとしては、例えばミリ秒レベルのアニール又はRTPを行う。更に、このアニールの後に、RTP又はミリ秒レベルのアニールを行ってもよい。   Next, by performing ion implantation of an n-type impurity, for example, P using a resist pattern that covers the p-channel transistor formation region and exposes the n-channel transistor formation region, as shown in FIG. An impurity introduction region 35n is formed in the channel transistor formation planned region 71n. Then, annealing for activating impurities in the impurity introduction regions 25n, 28n, and 35n is performed. As this annealing, for example, millisecond level annealing or RTP is performed. Further, this annealing may be followed by RTP or millisecond annealing.

続いて、ゲート電極24の表面、SiGe層30の表面、不純物導入領域35nの表面にシリサイド層32を形成する。シリサイド層32の形成では、例えばフッ酸を用いた前処理を行った後、NiPt膜を形成し、その後、熱処理を行う。そして、未反応のNiPt膜を除去する。   Subsequently, a silicide layer 32 is formed on the surface of the gate electrode 24, the surface of the SiGe layer 30, and the surface of the impurity introduction region 35n. In the formation of the silicide layer 32, for example, after a pretreatment using hydrofluoric acid, a NiPt film is formed, and then a heat treatment is performed. Then, the unreacted NiPt film is removed.

その後、層間絶縁膜の形成及び配線の形成等を行って半導体装置を完成させる。   Thereafter, an interlayer insulating film and a wiring are formed to complete the semiconductor device.

このような第2の実施形態では、溝29の形成時にnチャネルトランジスタ形成予定領域がシリコン窒化膜26b及びシリコン酸化膜26aにより保護されている。また、シリコン窒化膜26b及びシリコン酸化膜26aはpチャネルトランジスタ形成予定領域のサイドウォールの形成に用いられるものでもあるため、ゲート電極24間に残存しにくい。つまり、シリコン窒化膜26b及びシリコン酸化膜26aはサイドウォールが存在しない状態でエッチバックされるため、従来の方法と比較すると広い隙間から除去されることになる。このため、nチャネルトランジスタ形成予定領域にSiGe層40等が形成されない程度にシリコン窒化膜26b及びシリコン酸化膜26aを厚く形成したとしても、素子分離絶縁膜22が後退するほどエッチング時間を長くする必要はなく、また、所望の半導体装置を製造することができる。   In such a second embodiment, when the trench 29 is formed, the n-channel transistor formation planned region is protected by the silicon nitride film 26b and the silicon oxide film 26a. In addition, since the silicon nitride film 26b and the silicon oxide film 26a are also used for forming the sidewalls of the p-channel transistor formation region, they are unlikely to remain between the gate electrodes 24. That is, since the silicon nitride film 26b and the silicon oxide film 26a are etched back in the absence of sidewalls, they are removed from a wide gap as compared with the conventional method. For this reason, even if the silicon nitride film 26b and the silicon oxide film 26a are formed so thick that the SiGe layer 40 or the like is not formed in the n channel transistor formation scheduled region, it is necessary to increase the etching time as the element isolation insulating film 22 recedes. In addition, a desired semiconductor device can be manufactured.

また、pチャネルトランジスタ形成予定領域内のゲート電極24上にSiGe層30及びSi層31が形成されるが、これらはnチャネルトランジスタ形成予定領域内のシリコン窒化膜26b及びシリコン酸化膜26aのエッチバックの際に除去されるため、これらの形成を防止するための膜等をゲート電極24上に形成する必要はない。   In addition, the SiGe layer 30 and the Si layer 31 are formed on the gate electrode 24 in the p-channel transistor formation scheduled region, and these are etched back of the silicon nitride film 26b and the silicon oxide film 26a in the n-channel transistor formation planned region. Therefore, it is not necessary to form a film or the like for preventing the formation on the gate electrode 24.

更に、本実施形態では、nチャネルトランジスタ形成予定領域内において絶縁膜34がシリコン窒化膜26bの外側に位置するため、絶縁膜34の厚さを調節することにより、不純物導入領域35nの形成位置をpチャネルトランジスタのソースドレインオフセットスペーサ(側壁絶縁膜)であるシリコン窒化膜26bの形成位置に対して独立してnチャネルトランジスタのソースドレイン用のオフセットスペーサとして制御することができる。一般的に、nチャネルトランジスタのソースドレインへ注入される不純物として使用されるPは拡散速度が速い。このため、nチャネルトランジスタのソースドレイン用のオフセットスペーサを厚くすることでpチャネルトランジスタ、nチャネルトランジスタのそれぞれに好ましいスペーサを、ピッチが短い領域においても設定できる。従って、第1の実施形態と比較して、nチャネルトランジスタのソース及びドレインにおける不純物プロファイルを調整しやすい。また、pチャネルトランジスタ形成予定領域内の絶縁膜34により、シリサイド層32のゲート電極24の近傍までの広がりを抑制することもできる。   Further, in the present embodiment, since the insulating film 34 is located outside the silicon nitride film 26b in the n channel transistor formation scheduled region, the formation position of the impurity introduction region 35n is adjusted by adjusting the thickness of the insulating film 34. It can be controlled as the source / drain offset spacer of the n-channel transistor independently of the formation position of the silicon nitride film 26b which is the source / drain offset spacer (side wall insulating film) of the p-channel transistor. Generally, P used as an impurity implanted into the source / drain of an n-channel transistor has a high diffusion rate. Therefore, by increasing the thickness of the offset spacer for the source and drain of the n-channel transistor, a preferable spacer can be set for each of the p-channel transistor and the n-channel transistor even in a region where the pitch is short. Therefore, it is easier to adjust the impurity profile at the source and drain of the n-channel transistor than in the first embodiment. Further, the insulating film 34 in the p-channel transistor formation scheduled region can suppress the spread of the silicide layer 32 to the vicinity of the gate electrode 24.

(第3の実施形態)
次に、第3の実施形態について説明する。図5A乃至図5Bは、第3の実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described. FIG. 5A to FIG. 5B are cross-sectional views showing a method of manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment in the order of steps.

第3の実施形態では、先ず、第2の実施形態と同様にして、SiGe層30及びSi層31の形成までの処理を行う(図4B(f))。次いで、図5A(a)に示すように、絶縁膜41を全面に形成する。絶縁膜41としては、例えばBTBASを用いてシリコン窒化膜又はシリコン酸化膜をCVD法により形成し、その厚さは、5nm〜20nm(例えば10nm)とする。   In the third embodiment, first, similarly to the second embodiment, the processes up to the formation of the SiGe layer 30 and the Si layer 31 are performed (FIG. 4B (f)). Next, as shown in FIG. 5A (a), an insulating film 41 is formed on the entire surface. As the insulating film 41, for example, a silicon nitride film or a silicon oxide film is formed by CVD using BTBAS, and the thickness thereof is 5 nm to 20 nm (for example, 10 nm).

その後、図5A(b)に示すように、絶縁膜41のエッチバックを行う。この結果、nチャネルトランジスタ形成予定領域71n内の各ゲート電極24の側方に、オフセット膜33、シリコン酸化膜26a、シリコン窒化膜26b及び絶縁膜34を含むサイドウォールが形成される。このとき、pチャネルトランジスタ形成予定領域内のゲート電極24上のSiGe層30及びSi層31、並びに溝29内のSiGe層30上のSi層31の一部又は全部が除去される。   Thereafter, as shown in FIG. 5A (b), the insulating film 41 is etched back. As a result, a sidewall including the offset film 33, the silicon oxide film 26a, the silicon nitride film 26b, and the insulating film 34 is formed on the side of each gate electrode 24 in the n channel transistor formation planned region 71n. At this time, part or all of the SiGe layer 30 and the Si layer 31 on the gate electrode 24 in the p-channel transistor formation scheduled region and the Si layer 31 on the SiGe layer 30 in the trench 29 are removed.

続いて、pチャネルトランジスタ形成予定領域を覆い、nチャネルトランジスタ形成予定領域を露出するレジストパターンを用いてn型不純物、例えばPのイオン注入を行うことにより、図5B(c)に示すように、nチャネルトランジスタ形成予定領域71n内に不純物導入領域35nを形成する。そして、不純物導入領域25n及び35n内の不純物を活性化させるアニールを行う。このアニールとしては、例えばミリ秒レベルのアニール又はRTPを行う。更に、このアニールの後に、RTP又はミリ秒レベルのアニールを行ってもよい。   Subsequently, by performing ion implantation of an n-type impurity, for example, P using a resist pattern that covers the p-channel transistor formation region and exposes the n-channel transistor formation region, as shown in FIG. Impurity introduction region 35n is formed in n channel transistor formation planned region 71n. Then, annealing for activating impurities in the impurity introduction regions 25n and 35n is performed. As this annealing, for example, millisecond level annealing or RTP is performed. Further, this annealing may be followed by RTP or millisecond annealing.

次いで、ゲート電極24の表面、SiGe層30の表面、不純物導入領域35nの表面にシリサイド層32を形成する。シリサイド層32の形成では、例えばフッ酸を用いた前処理を行った後、NiPt膜を形成し、その後、熱処理を行う。そして、未反応のNiPt膜を除去する。   Next, the silicide layer 32 is formed on the surface of the gate electrode 24, the surface of the SiGe layer 30, and the surface of the impurity introduction region 35n. In the formation of the silicide layer 32, for example, after a pretreatment using hydrofluoric acid, a NiPt film is formed, and then a heat treatment is performed. Then, the unreacted NiPt film is removed.

その後、層間絶縁膜の形成及び配線の形成等を行って半導体装置を完成させる。   Thereafter, an interlayer insulating film and a wiring are formed to complete the semiconductor device.

このような第3の実施形態によっても第2の実施形態と同様の効果が得られる。また、nチャネルトランジスタ形成予定領域内において絶縁膜41がシリコン窒化膜26bの外側に位置するため、絶縁膜41の厚さを調節することにより、不純物導入領域35nの形成位置をpチャネルトランジスタのソースドレインオフセットスペーサ(側壁絶縁膜)であるシリコン窒化膜26bの形成位置に対して独立してnチャネルトランジスタのソースドレイン用のオフセットスペーサとして制御することができる。一般的に、nチャネルトランジスタのソースドレインへ注入される不純物として使用されるPは拡散速度が速い。このため、nチャネルトランジスタのソースドレイン用のオフセットスペーサを厚くすることでpチャネルトランジスタ、nチャネルトランジスタのそれぞれに好ましいスペーサを、ピッチが短い領域においても設定できる。従って、第1の実施形態と比較して、nチャネルトランジスタのソース及びドレインにおける不純物プロファイルを調整しやすい。また、pチャネルトランジスタ形成予定領域内の絶縁膜41により、シリサイド層32のゲート電極24の近傍までの広がりを抑制することもできる。   The effect similar to 2nd Embodiment is acquired also by such 3rd Embodiment. Further, since the insulating film 41 is located outside the silicon nitride film 26b in the n channel transistor formation planned region, the formation position of the impurity introduction region 35n is adjusted by adjusting the thickness of the insulating film 41. It can be controlled as an offset spacer for the source / drain of the n-channel transistor independently of the formation position of the silicon nitride film 26b which is a drain offset spacer (side wall insulating film). Generally, P used as an impurity implanted into the source / drain of an n-channel transistor has a high diffusion rate. Therefore, by increasing the thickness of the offset spacer for the source and drain of the n-channel transistor, a preferable spacer can be set for each of the p-channel transistor and the n-channel transistor even in a region where the pitch is short. Therefore, it is easier to adjust the impurity profile at the source and drain of the n-channel transistor than in the first embodiment. Further, the insulating film 41 in the p channel transistor formation scheduled region can suppress the spread of the silicide layer 32 to the vicinity of the gate electrode 24.

なお、いずれの実施形態においても、pチャネルトランジスタ形成予定領域内の半導体基板の表面に溝を形成する際にnチャネルトランジスタ形成予定領域内の半導体基板の表面を覆う絶縁膜の厚さは特に限定されない。但し、図6に示すように、絶縁膜81の抜き幅Hが0より大きくなることが好ましい。例えば、ゲート電極82のピッチをP、ゲート長をLg、既に形成されているスペーサの幅をLs、絶縁膜81の厚さをTとしたとき、「P−Lg−2×(Ls+T)」で表わされる抜き幅Hが0より大きくなることが好ましい。ここでは、絶縁膜81の厚さTが各方向(半導体基板の表面に平行な方向、垂直な方向等)で一致しているとする。厚さTは、例えば28nm〜45nm程度である。   In any of the embodiments, the thickness of the insulating film that covers the surface of the semiconductor substrate in the n-channel transistor formation region when the trench is formed in the surface of the semiconductor substrate in the p-channel transistor formation region is particularly limited. Not. However, as shown in FIG. 6, it is preferable that the extraction width H of the insulating film 81 is larger than zero. For example, when the pitch of the gate electrode 82 is P, the gate length is Lg, the width of the already formed spacer is Ls, and the thickness of the insulating film 81 is T, “P−Lg−2 × (Ls + T)”. It is preferable that the represented punching width H is greater than zero. Here, it is assumed that the thickness T of the insulating film 81 is the same in each direction (a direction parallel to the surface of the semiconductor substrate, a direction perpendicular to the surface, etc.). The thickness T is, for example, about 28 nm to 45 nm.

以下、本発明の諸態様を付記としてまとめて記載する。   Hereinafter, various aspects of the present invention will be collectively described as supplementary notes.

(付記1)
半導体基板の第1領域内に第1のゲート電極を、第2領域内に第2のゲート電極を形成する工程と、
前記第1領域及び前記第2領域を覆う絶縁膜を形成する工程と、
前記第2領域上の前記絶縁膜を覆い、前記第1領域上の前記絶縁膜を露出させるマスク層を形成し、前記マスク層をマスクとして前記絶縁膜のエッチングすることにより、前記第1のゲート電極の側方に第1のサイドウォールを形成する工程と、
前記第1領域内において、前記第1のサイドウォールをマスクとして前記半導体基板の表面にp型不純物を導入してp型不純物導入領域を形成する工程と、
前記第1のサイドウォールをマスクとして前記p型不純物導入領域の表面に溝を形成する工程と、
前記溝内にSiGe層を成長させる工程と、
前記マスク層を除去した後、前記絶縁膜のエッチングを行うことにより、前記第2のゲート電極の側方に第2のサイドウォールを形成する工程と、
前記第2領域内において、前記第2のサイドウォールをマスクとして前記半導体基板の表面にn型不純物を導入してn型不純物導入領域を形成する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
(Appendix 1)
Forming a first gate electrode in the first region of the semiconductor substrate and a second gate electrode in the second region;
Forming an insulating film covering the first region and the second region;
Forming a mask layer covering the insulating film on the second region, exposing the insulating film on the first region, and etching the insulating film using the mask layer as a mask; Forming a first sidewall on the side of the electrode;
Forming a p-type impurity introduction region by introducing p-type impurities into the surface of the semiconductor substrate using the first sidewall as a mask in the first region;
Forming a groove in the surface of the p-type impurity introduction region using the first sidewall as a mask;
Growing a SiGe layer in the trench;
Forming a second sidewall on the side of the second gate electrode by etching the insulating film after removing the mask layer;
A step of introducing an n-type impurity into the surface of the semiconductor substrate to form an n-type impurity introduction region in the second region using the second sidewall as a mask;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:

(付記2)
前記溝内に前記SiGe層を成長させる工程において前記第1のゲート電極上にもSiGe層が成長し、
前記第2のサイドウォールを形成する工程は、前記第1のゲート電極上に成長した前記SiGe層を除去する工程を有することを特徴とする付記1に記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 2)
In the step of growing the SiGe layer in the trench, a SiGe layer is also grown on the first gate electrode,
The method for manufacturing a semiconductor device according to appendix 1, wherein the step of forming the second sidewall includes a step of removing the SiGe layer grown on the first gate electrode.

(付記3)
前記絶縁膜を形成する工程は、
シリコン酸化膜を形成する工程と、
前記シリコン酸化膜上に、前記シリコン酸化膜よりも厚いシリコン窒化膜を形成する工程と、
を有することを特徴とする付記1又は2に記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 3)
The step of forming the insulating film includes
Forming a silicon oxide film;
Forming a silicon nitride film thicker than the silicon oxide film on the silicon oxide film;
The method for manufacturing a semiconductor device according to appendix 1 or 2, wherein:

(付記4)
前記第2のサイドウォールを形成する工程は、
前記シリコン酸化膜をエッチングストッパとして前記シリコン窒化膜のエッチングを行う工程と、
前記シリコン窒化膜のエッチング後に前記シリコン酸化膜のエッチングを行う工程と、
を有することを特徴とする付記3に記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 4)
The step of forming the second sidewall includes
Etching the silicon nitride film using the silicon oxide film as an etching stopper;
Etching the silicon oxide film after etching the silicon nitride film;
The method for manufacturing a semiconductor device according to appendix 3, wherein:

(付記5)
前記シリコン酸化膜の厚さを3nm乃至10nmとし、
前記シリコン窒化膜の厚さを25nm乃至35nmとすることを特徴とする付記3又は4に記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 5)
The silicon oxide film has a thickness of 3 nm to 10 nm,
The method of manufacturing a semiconductor device according to appendix 3 or 4, wherein the silicon nitride film has a thickness of 25 nm to 35 nm.

(付記6)
前記溝内に前記SiGe層を成長させる工程と、前記第2のサイドウォールを形成する工程との間に、少なくとも前記第2領域内において、前記絶縁膜を覆う第2の絶縁膜を形成する工程を有し、
前記第2のサイドウォールを形成する工程は、前記絶縁膜と共に前記第2の絶縁膜をエッチングする工程を有することを特徴とする付記1乃至5のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 6)
Forming a second insulating film covering the insulating film at least in the second region between the step of growing the SiGe layer in the trench and the step of forming the second sidewall; Have
The method of manufacturing a semiconductor device according to any one of appendices 1 to 5, wherein the step of forming the second sidewall includes a step of etching the second insulating film together with the insulating film. .

(付記7)
前記n型不純物導入領域を形成する工程の後に、
少なくとも前記第2領域内において、前記絶縁膜を覆う第3の絶縁膜を形成する工程と、
前記第3の絶縁膜のエッチングすることにより、前記第2のサイドウォール及び前記第3の絶縁膜を含む第3のサイドウォールを形成する工程と、
前記第2領域内において、前記第3のサイドウォールをマスクとして前記半導体基板の表面にn型不純物を導入して第2のn型不純物導入領域を形成する工程と、
を有することを特徴とする付記1乃至5のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 7)
After the step of forming the n-type impurity introduction region,
Forming a third insulating film covering the insulating film at least in the second region;
Forming a third sidewall including the second sidewall and the third insulating film by etching the third insulating film;
Forming a second n-type impurity introduction region by introducing an n-type impurity into the surface of the semiconductor substrate using the third sidewall as a mask in the second region;
The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of appendices 1 to 5, wherein:

(付記8)
前記第1のゲート電極及び前記第2のゲート電極を形成する工程と、前記絶縁膜を形成する工程との間に、
前記第1領域内において、前記半導体基板の表面にp型不純物を導入して第2のp型不純物導入領域を形成し、前記第2領域内において、前記半導体基板の表面にn型不純物を導入して第3のn型不純物導入領域を形成する工程を有することを特徴とする付記1乃至7のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 8)
Between the step of forming the first gate electrode and the second gate electrode and the step of forming the insulating film,
A p-type impurity is introduced into the surface of the semiconductor substrate in the first region to form a second p-type impurity introduction region, and an n-type impurity is introduced into the surface of the semiconductor substrate in the second region. The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of appendices 1 to 7, further comprising a step of forming a third n-type impurity introduction region.

(付記9)
前記第1のゲート電極及び前記第2のゲート電極を形成する工程と、前記第2のp型不純物導入領域及び前記第3のn型不純物導入領域を形成する工程との間に、
前記第1のゲート電極の側方に第4のサイドウォールを形成し、前記第2のゲート電極の側方に第5のサイドウォールを形成する工程を有することを特徴とする付記8に記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 9)
Between the step of forming the first gate electrode and the second gate electrode and the step of forming the second p-type impurity introduction region and the third n-type impurity introduction region,
9. The method according to claim 8, further comprising a step of forming a fourth sidewall on a side of the first gate electrode and forming a fifth sidewall on a side of the second gate electrode. A method for manufacturing a semiconductor device.

(付記10)
前記絶縁膜の厚さを28nm乃至45nmとすることを特徴とする付記1乃至9のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 10)
10. The method of manufacturing a semiconductor device according to any one of appendices 1 to 9, wherein the insulating film has a thickness of 28 nm to 45 nm.

3:ゲート絶縁膜
4:ゲート電極
6:絶縁膜
6a、6b:サイドウォール
8p、8n:不純物導入領域
9:溝
10:SiGe層
51p:pチャネルトランジスタ形成予定領域
51n:nチャネルトランジスタ形成予定領域
3: Gate insulating film 4: Gate electrode 6: Insulating film 6a, 6b: Side wall 8p, 8n: Impurity introduction region 9: Groove 10: SiGe layer 51p: P channel transistor formation region 51n: N channel transistor formation region

Claims (4)

半導体基板の第1領域内に第1のゲート電極を、第2領域内に第2のゲート電極を形成する工程と、
前記第1領域及び前記第2領域を覆う絶縁膜を形成する工程と、
前記第2領域上の前記絶縁膜を覆い、前記第1領域上の前記絶縁膜を露出させるマスク層を形成し、前記マスク層をマスクとして前記絶縁膜のエッチングすることにより、前記第1のゲート電極の側方に第1のサイドウォールを形成する工程と、
前記第1領域内において、前記第1のサイドウォールをマスクとして前記半導体基板の表面にp型不純物を導入してp型不純物導入領域を形成する工程と、
前記第1のサイドウォールをマスクとして前記p型不純物導入領域の表面に溝を形成する工程と、
前記溝内にSiGe層を成長させる工程と、
前記マスク層を除去した後、前記絶縁膜のエッチングを行うことにより、前記第2のゲート電極の側方に第2のサイドウォールを形成する工程と、
前記第2領域内において、前記第2のサイドウォールをマスクとして前記半導体基板の表面にn型不純物を導入してn型不純物導入領域を形成する工程と、
を有し、
前記溝内に前記SiGe層を成長させる工程において前記第1のゲート電極上にもSiGe層が成長し、
前記第2のサイドウォールを形成する工程は、前記第1のゲート電極上に成長した前記SiGe層を除去する工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming a first gate electrode in the first region of the semiconductor substrate and a second gate electrode in the second region;
Forming an insulating film covering the first region and the second region;
Forming a mask layer covering the insulating film on the second region, exposing the insulating film on the first region, and etching the insulating film using the mask layer as a mask; Forming a first sidewall on the side of the electrode;
Forming a p-type impurity introduction region by introducing p-type impurities into the surface of the semiconductor substrate using the first sidewall as a mask in the first region;
Forming a groove in the surface of the p-type impurity introduction region using the first sidewall as a mask;
Growing a SiGe layer in the trench;
Forming a second sidewall on the side of the second gate electrode by etching the insulating film after removing the mask layer;
A step of introducing an n-type impurity into the surface of the semiconductor substrate to form an n-type impurity introduction region in the second region using the second sidewall as a mask;
I have a,
In the step of growing the SiGe layer in the trench, a SiGe layer is also grown on the first gate electrode,
Said step of forming a second sidewall, a method of manufacturing a semiconductor device which is characterized in that have a step of removing the SiGe layer grown on said first gate electrode.
前記絶縁膜を形成する工程は、
シリコン酸化膜を形成する工程と、
前記シリコン酸化膜上に、前記シリコン酸化膜よりも厚いシリコン窒化膜を形成する工程と、
を有することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
The step of forming the insulating film includes
Forming a silicon oxide film;
Forming a silicon nitride film thicker than the silicon oxide film on the silicon oxide film;
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein:
前記第2のサイドウォールを形成する工程は、
前記シリコン酸化膜をエッチングストッパとして前記シリコン窒化膜のエッチングを行う工程と、
前記シリコン窒化膜のエッチング後に前記シリコン酸化膜のエッチングを行う工程と、
を有することを特徴とする請求項に記載の半導体装置の製造方法。
The step of forming the second sidewall includes
Etching the silicon nitride film using the silicon oxide film as an etching stopper;
Etching the silicon oxide film after etching the silicon nitride film;
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2 , wherein:
前記溝内に前記SiGe層を成長させる工程と、前記第2のサイドウォールを形成する工程との間に、少なくとも前記第2領域内において、前記絶縁膜を覆う第2の絶縁膜を形成する工程を有し、
前記第2のサイドウォールを形成する工程は、前記絶縁膜と共に前記第2の絶縁膜をエッチングする工程を有することを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
Forming a second insulating film covering the insulating film at least in the second region between the step of growing the SiGe layer in the trench and the step of forming the second sidewall; Have
The step of forming the second sidewall, the manufacture of a semiconductor device according to the any one of claims 1 to 3, comprising a step of etching the second insulating film with the insulating film Method.
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