JP2001189451A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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Abstract
シリコンを堆積後高温処理を伴わずに選択的にこれを不
純物拡散領域上のみ単結晶層に固相成長させる工程を経
て残留したアモルファスや多結晶のシリコンをエッチン
グ除去する。 【解決手段】 ポリシリコンなどの層7を600℃程度
の低温で半導体基板1上及びゲートを保護する絶縁膜
4、5上に堆積させる。続いて600℃程度の熱処理で
これを固相成長させて半導体基板1上にシリコン単結晶
層8を形成する。その後単結晶化しなかった絶縁膜4、
5上のポリシリコンなどの選択エッチングを固相成長に
続いて同じLP−CVD用反応室内で行う。反応室内で
のエッチングは10Torr程度の減圧雰囲気、塩酸を
水素で希釈したガス中で600℃〜800℃程度の温度
領域で行う。この温度領域であれば、シリコン単結晶層
8をエッチングせず絶縁膜4、5上に残留したポリシリ
コンなどの層のみを選択的にエッチングできる。
Description
ル成長により不純物拡散領域上にシリコン層を形成する
エレベーテッドS/D(Eleveted Sourc
e/Drain)技術を用いるMOSトランジスタを有
する半導体装置の製造方法に関する。
or) 型集積回路において、微細かつ高速な素子の実現の
ために拡散層上に自己整合的にCo、Tiのような金属
を堆積してシリサイド化する技術(Self Aligned Silici
de=SALICIDE)が知られている。一方、半導体装置は、微
細化が進むにつれ不純物拡散領域をこれまで以上に浅く
形成する必要が生じる。ところが上記のようなSALI
CIDE技術を適用する場合には、金属とシリコン基板
とがシリサイド化反応が生じる際に堆積した金属がシリ
コン基板を消費しながらシリサイド化するため結果的に
浅い接合の形成は困難である。
め、シリコン基板に形成された不純物拡散領域上にシリ
コン単結晶層をエピタキシャル成長させ、ソース/ドレ
イン(S/D)領域を元々のシリコン基板表面よりもせ
り上げてから金属を堆積させてシリサイド化反応を行う
方法が考えられた。この方法により、低抵抗の不純物拡
散領域を形成しながら同時に浅い接合を得ることが可能
になる。シリコン基板に形成された不純物拡散領域上に
シリコンをエピタキシャル成長させる技術は、エレベー
テッド(Elevated)S/D技術と呼ばれてい
る。ところが、通常エレベーテッドS/Dは、LP(Low
Pressure)−CVD(Chemical Vapour Deposition)装置
を用いて800℃以上の高温熱処理により形成されるた
め予めイオン注入法などにより形成したチャネル領域や
不純物拡散領域の不純物プロファイルが変化してしま
い、MOSトランジスタが設計値通りの性能が発揮でき
なくなる。とくにゲ−ト電極中のボロンがチャネル領域
に拡散するためにゲ−トが空乏化し、スレッショルド電
圧が変化することが大きな問題であった。
び微細化に伴い、MOSFETの不純物拡散領域を浅く
且つ低抵抗に形成することが必要となっている。高性能
トランジスタにおいて不純物拡散領域の浅い接合を実現
するために、不純物拡散領域上にシリコンをエピタキシ
ャル成長させ、シリコンエピタキシャル層上から不純物
をイオン注入することにより、もともとのシリコン基板
表面から浅い領域に接合を形成することが可能となる。
また、前述のSALICIDE技術においても不純物拡
散領域上にシリコンをエピタキシャル成長させた上に金
属を堆積しシリサイデーションすることによりpn接合
とシリサイド底面とのマージンを確保することができ
る。これにより接合リ−クを大幅に低減することが可能
となる。選択エピタキシャル成長には通常UHV−CV
D装置やLP−CVD装置などが用いられる。中でも生
産効率やプロセスの安定性などの面からULSI製造工
程ですでに多く用いられ実績のあるLP−CVDの適用
が望まれている。LP−CVDを用いた典型的な選択エ
ピタキシャル成長は、シランやジクロルシランなどのシ
リコン原料と、塩素や塩酸などのエッチング性ガスとの
混合雰囲気での気相成長法により行われる。
ドーパントの熱拡散が厳しく制限されるため、CVDの
熱工程はできるだけ低温で行えることが望ましい。とこ
ろが例えばLP−CVDによる気相成長法で実用的な堆
積膜厚を得るには、少なくとも800℃以上の高温熱処
理が必要であり、ゲート長が0.1um以下の世代のデ
バイスではチャネルプロファイルの変化やゲートからチ
ャネルへの不純物拡散が無視できなくなってきている。
本発明は、このような事情によりなされたものであり、
シリコン半導体基板に形成された不純物拡散領域上にア
モルファスもしくは多結晶シリコン層を堆積させてか
ら、高温処理を伴わず選択的に、この層を不純物拡散領
域上の部分のみ単結晶層に固相成長させる工程を行って
から残留したアモルファスシリコンや多結晶シリコンを
煩雑な工程を経ないでエッチング除去する半導体装置の
製造方法を提供する。
シリコン又は多結晶シリコンを600℃程度の低温で半
導体基板上に堆積させ、同じく600℃程度の熱処理で
固相成長させた後、アモルファスシリコンもしくは多結
晶シリコンの選択エッチングをアモルファスシリコンも
しくは多結晶シリコンの固相成長に引き続いて同じLP
−CVDを実施する反応室内で行うことを特徴としてい
る。LP−CVD装置内でのエッチングは、10Tor
r程度の減圧雰囲気で、塩酸を水素で希釈したガス中で
600℃から800℃程度の温度領域で行われる。この
温度領域であれば、不純物拡散領域上に形成したシリコ
ン単結晶層をエッチングしないでゲートを被覆保護する
絶縁膜上に残留したアモルファスシリコンや多結晶シリ
コンのみを選択的にエッチングすることが可能になる。
基板上にゲート酸化膜を介し、絶縁膜で被覆されたゲー
ト電極を形成する工程と、反応室内において、前記半導
体基板上に前記ゲート電極及び前記絶縁膜を被覆するよ
うにアモルファスシリコン膜もしくは多結晶シリコン膜
を堆積させる工程と、前記反応室内において、前記アモ
ルファスシリコン膜もしくは多結晶シリコン膜を選択的
に固相成長させて前記半導体基板上に接する部分のみ単
結晶化する工程と、前記反応室内において、選択的に単
結晶化した後前記絶縁膜上に残留したアモルファスシリ
コン膜もしくは多結晶シリコン膜をエッチング除去する
工程とを備えたことを特徴としている。また、本発明の
半導体装置の製造方法は、半導体基板上にゲート酸化膜
を介し、絶縁膜で被覆されたゲート電極を形成する工程
と、前記ゲート電極をマスクにして、前記半導体基板に
ソース領域及びドレイン領域を形成する工程と、前記ソ
ース領域及びドレイン領域を形成してから、反応室内に
おいて、前記半導体基板上に前記ゲート電極及び前記絶
縁膜を被覆するようにアモルファスシリコン膜もしくは
多結晶シリコン膜を堆積させる工程と、前記反応室内に
おいて、前記アモルファスシリコン膜もしくは多結晶シ
リコン膜を選択的に固相成長させて前記ソース領域及び
ドレイン領域に接する部分のみ単結晶化する工程と、前
記反応室内において、前記絶縁膜上に残留したアモルフ
ァスシリコン膜もしくは多結晶シリコン膜をエッチング
除去する工程とを備えたことを特徴としている。
半導体基板上にゲート酸化膜を介し、絶縁膜で被覆され
たゲート電極を形成する工程と、反応室内において、前
記半導体基板上に前記ゲート電極及び前記絶縁膜を被覆
するようにアモルファスシリコン膜もしくは多結晶シリ
コン膜を堆積させる工程と、前記反応室内において、前
記アモルファスシリコン膜もしくは多結晶シリコン膜を
選択的に固相成長させて前記半導体基板上に接する部分
のみ単結晶化する工程と、前記反応室内において、前記
絶縁膜上に残留したアモルファスシリコン膜もしくは多
結晶シリコン膜をエッチング除去する工程と、前記アモ
ルファスシリコン膜又は前記多結晶シリコン膜をエッチ
ング除去してから、前記ゲート電極をマスクにして、前
記半導体基板にソース領域及びドレイン領域を形成する
工程とを備えたことを特徴としている。前記アモルファ
スシリコン膜もしくは多結晶シリコン膜の堆積は、低圧
CVD装置内で740℃以下、好ましくは600℃以下
で行うようにしても良い。前記アモルファスシリコン膜
もしくは多結晶シリコン膜の固相成長は、低圧CVD装
置内で740℃以下、好ましくは600℃以下で行うよ
うにしても良い。
半導体基板上にゲート酸化膜を介し絶縁膜でその上部以
外が被覆されているゲート電極を形成する工程と、反応
室内において、前記半導体基板上に前記ゲート電極及び
前記絶縁膜を被覆するようにアモルファスシリコン膜も
しくは多結晶シリコン膜を堆積させる工程と、前記反応
室内において、前記アモルファスシリコン膜もしくは多
結晶シリコン膜を選択的に固相成長させて、前記半導体
基板に接する部分のみを単結晶化する工程と、前記反応
室内において、選択的に単結晶化した後、前記絶縁膜上
に残留したアモルファスシリコン膜もしくは多結晶シリ
コン膜をエッチング除去する工程とを備え、前記エッチ
ング除去する温度が600℃から740℃の範囲であ
り、前記エッチングが行われる前記反応室内の全圧力
は、10Torrから600Torrであり、前記エッ
チング雰囲気を、HClをH2 で1%から50%の範囲
に希釈し、且つアモルファスシリコン膜は、エッチング
され多結晶シリコン膜及び単結晶シリコン膜がエッチン
グされない条件でエッチング除去することを特徴として
いる。
半導体基板上にゲート酸化膜を介し絶縁膜で被覆された
ゲート電極を形成する工程と、反応室内において、前記
半導体基板上に前記ゲート電極及び前記絶縁膜を被覆す
るようにアモルファスシリコン膜もしくは多結晶シリコ
ン膜を堆積させる工程と、前記反応室内において、前記
アモルファスシリコン膜もしくは多結晶シリコン膜を選
択的に固相成長させて前記半導体基板に接する部分のみ
単結晶化する工程と、前記反応室内において、選択的に
単結晶化した後前記絶縁膜上に残留したアモルファスシ
リコン膜もしくは多結晶シリコン膜をエッチング除去す
る工程とを備え、前記エッチング除去する温度が600
℃から740℃の範囲であり、前記エッチングが行われ
る前記反応室内の全圧力は、10Torrから600T
orrであり、前記エッチング雰囲気をHClをH2 で
1%から50%の範囲に希釈し、且つアモルファスシリ
コン膜は、エッチングされ多結晶シリコン膜及び単結晶
シリコン膜がエッチングされない条件でエッチング除去
することを特徴としている。前記単結晶化されて形成さ
れたシリコン単結晶層は、前記ゲート電極を被覆する前
記絶縁膜と接する端部分が他の部分より同じか厚くなっ
ているようにしても良い。
のプロセスフローに沿った製造工程を説明する。図1及
び図2は工程断面図である。シリコンなどの半導体基板
1上に熱酸化処理などによりゲート酸化膜2を形成し、
その上にポリシリコンからなるゲート電極3を形成す
る。ゲート電極3の上面にシリコン酸化膜などからなる
絶縁保護膜4を形成し、ゲート電極3の側面にはシリコ
ン窒化膜(SiN)などからなる側壁絶縁膜5を形成す
る(図1(a))。LP−CVD装置の内部においてこ
の半導体基板1の主面にゲート電極3及びシリコン窒化
膜4、側壁絶縁膜5を含むように、アモルファスシリコ
ン膜7を740℃以下、好ましくは600℃以下で堆積
させる(図1(b))。次に、このLP−CVD装置内
において、H2 雰囲気中で加熱処理を行うと、半導体基
板1の主面上に直接堆積している部分から固相成長が始
まり、膜厚方向にすべて単結晶化される(図2
(a))。その後、同じLP−CVD装置内で単結晶化
されなかった絶縁膜部分上のアモルファスシリコン膜7
は、H2 により10%程度に希釈したHClガスにより
エッチングされ選択的に除去される。このようにして半
導体基板1上にシリコン単結晶層8が形成される。この
シリコン単結晶層8を含めて半導体基板1にソース/ド
レイン領域9を形成し、このゲート酸化膜2、ゲート電
極3及びソース/ドレイン領域9がMOSトランジスタ
を構成する(図2(b))。以上のようにして、800
℃以下の低温熱処理により本発明に係るMOSトランジ
スタにおいてエレベーテッドS/D構造を形成すること
が可能となり、ゲート長0.1μm以下の極微細MOS
FETへの適用が可能となる。
の形態を説明する。まず、図3乃至図8を参照して第1
の実施例を説明する。図3乃至図8は、半導体装置の製
造工程を説明する工程断面図である。シリコンなどの半
導体基板101にAs(ヒ素)などのN型不純物をイオ
ン注入し、引き続いて熱拡散を行って、深さ1μm程度
のN型不純物領域(Nウエル)102を形成する(図3
(a))。次に、半導体基板101の所定の領域に膜厚
300nm程度のシリコン酸化膜を埋め込み、これを素
子分離領域(STI:ShallowTrench Isolation)10
3とする(図3(b))。次に、半導体基板101上に
膜厚10nm程度のシリコン酸化膜からなる保護酸化膜
104を形成し、形成されるMOSトランジスタのしき
い値を合せるためのイオン注入105を行う(図4
(a))。そして、保護酸化膜104を剥離した後に再
び数nm程度のシリコン酸化膜からなるゲート酸化膜1
06を形成する。ゲート酸化膜には窒素を数%程度含有
しているオキシナイトライド膜やTaO2 等を用いるこ
ともできる(図4(b))。次に、CVD法等を用いて
膜厚150nm程度の多結晶シリコン膜107を堆積さ
せ、フォトレジスト(図示しない)をマスクとしてRI
E(Reactive Ion Etching)などによるエッチングを行っ
て所望形状のゲート電極を形成させる(図5(a))。
ジ及び電界集中を緩和するための再酸化を行う。次に、
BF2 、10keV、5×1014cm-2程度のイオン注
入を行い、LDD(Lightly Doped Drain) 領域108を
形成する(図5(b))。これはpn接合電界を緩和し
てホットエレクトロン生成を制御する効果がある。次に
LP−CVD法等を用いて膜厚10nm程度のSiO2
膜を堆積させ、これを前述の再酸化膜と併せてライナー
層109とする。次に、LP−CVD法等により膜厚5
0nm程度のシリコン窒化膜(SiN)110をライナ
ー層109に対して被覆性良く堆積させる(図6
(a))。続いてRIEにより全面エッチングを行いゲ
ート側壁にのみSiNを残し、ゲート側壁絶縁膜110
を形成する(図6(b))。前述のライナー層109
は、シリコン窒化膜110をRIEエッチングする際の
エッチングストッパーの役割を果たす。この後、シリコ
ン選択エピタキシャル成長を行うが、エピタキシャル成
長のためには半導体基板101の結晶性をエピタキシャ
ル層が引き継ぐことが必要であるのでソース・ドレイン
領域上に残存するSiO2 膜106、110を除去する
必要がある。そこで、エピタキシャル成長前に、例え
ば、希フッ酸等によるエッチングで予めソース・ドレイ
ン領域上のSiO2 膜106、110を除去しておく。
ゲート電極の下及びゲート側壁に形成されることになる
(図7(a))。引き続き、LP−CVD装置によりシ
ランなどを使用して、膜厚50nm程度のアモルファス
シリコン膜111を半導体基板101の全面に被覆性良
く堆積させる。これは、多結晶シリコン膜でも良い。こ
のときの堆積温度は、600℃程度である(図7
(b))。所望の膜厚の堆積が終了したらシランなどの
原料ガス供給を停止させて、H2 雰囲気で固相成長を行
う。固相成長は、アモルファスシリコン膜111の内で
半導体基板101に接した箇所だけで起きるので、半導
体基板101上のシリコンが露出している部分のアモル
ファスシリコンは、固相成長により単結晶化してシリコ
ン単結晶層112が形成され、ゲート側壁や素子分離な
どの絶縁膜103、109、110上のアモルファスシ
リコンは、単結晶化せずに残る。続いてLP−CVD装
置の同一反応室内で、H2 により10%に希釈したHC
lガスを用いてアモルファスシリコンのみをエッチング
除去する。この方法では結晶化したシリコン単結晶層1
12をエッチングしない選択エッチングが可能であり、
その選択比は、10以上が得られる。
成長と、選択エッチングとが同一反応室内で連続的に可
能なため生産性が大幅に向上する。この後、半導体基板
101のLDD領域108にP型不純物をイオン注入し
加熱拡散させてソース/ドレイン領域113を形成する
(図8)。以上に示した通り、800℃以下の低温熱処
理により、エレベーテッドS/D構造を実現することが
できる。この後さらに通常のSALICIDE工程を経
てゲート電極周辺構造が完成される。このように、固相
成長を利用したシリコン選択エピタキシャル成長が同一
反応室内で一貫して可能となるため、生産性が飛躍的に
向上する。さらに、これまでの気相成長による選択エピ
タキシャル成長法と比べてプロセス温度を低減できるた
め、微細MOSFETにおける不純物プロファイルの変
化が少なく、熱履歴の小さいプロセスを構築することが
できる。
施例を説明する。図9乃至図12は、半導体装置の製造
工程を説明する半導体基板の断面図である。ゲート酸化
膜206を形成する工程までは、第1の実施例と同様で
あるので説明を省略する。すなわち、半導体基板201
には素子分離領域203が形成され、さらにNウエル領
域202が形成されている。そして、半導体基板201
の主面は、シリコン酸化膜などからなるゲート酸化膜2
06が形成されている。CVD法等を用いて150nm
の多結晶シリコン膜207を堆積させ、続いてゲートド
ーピングのためBF2 10keV、5×104 cm-2程
度のイオン注入を行う。次に半導体基板201全面に膜
厚50nm程度のシリコン窒化膜(SiN)208を堆
積させ、フォトレジスト209をマスクとしてシリコン
窒化膜208をエッチングする(図9(b))。次に、
このシリコン窒化膜208をマスクとして多結晶シリコ
ン207をゲート電極形状にRIEエッチングを行う。
この後、ゲート電極端部に於けるRIEダメージと電界
集中緩和のための再酸化を行う(図10(a))。
m-2程度のイオン注入を行ってLDD領域210を形成
する。これはPN接合の電界を緩和してホットエレクト
ロン生成を抑制する効果がある。次に、LP−CVD法
等を用いて膜厚10nm程度のSiO2 膜を堆積させ、
前述の再酸化層とこれとを併せてライナー層211とす
る(図10(b))。次に、LP−CVD法等により膜
厚50nm程度のシリコン窒化膜(SiN)をライナー
層に対して被覆性良く堆積させて、RIE法などにより
ゲート側壁にのみシリコン窒化膜を残しゲート側壁絶縁
膜212とする(図11(a))。ライナー層211
は、シリコン窒化膜をRIE加工する際のエッチングス
トッパーの役割を果たす。この後、シリコン選択エピタ
キシャル成長を行うが、エピタキシャル成長のためには
半導体基板201の結晶性をエピタキシャル層が引き継
ぐことが必要であるためにソース・ドレイン領域上に残
存するSiO2 を除去する必要がある。そこでエピタキ
シャル成長前に希フッ酸等によるエッチングに依るなど
して予め半導体基板201の露出している主面のSiO
2 を除去しておく(図11(b))。
を用いて膜厚50nm程度のアモルファスシリコン膜2
13を半導体基板201全面に被覆性良く堆積させる。
このときの堆積温度は、600℃程度である(図12
(a))。所望の膜厚の堆積が終了したらシランなどの
原料ガス供給を停止させて、H2 雰囲気で固相成長を行
う。固相成長は、アモルファスシリコン膜213の内で
半導体基板201に接した箇所だけで起きるので、半導
体基板201の露出する主面上のアモルファスシリコン
は固相成長により単結晶化してシリコン単結晶層214
を形成し、ゲート電極207を囲うシリコン窒化膜(側
壁絶縁膜)212や素子分離領域203などのなどの絶
縁膜上のアモルファスシリコンは単結晶化せずに残る。
続いて、LP−CVD装置の同一反応室内で、H2 によ
り10%に希釈したHClガスを用いてアモルファスシ
リコンをエッチングする。このエッチング方法は結晶化
したシリコンがエッチングされない選択エッチングであ
り、その選択比は10以上が得られる。
窒化膜で被覆されているため絶縁膜上のアモルファスシ
リコン膜が多結晶化していても、多結晶シリコンと単結
晶シリコンとの間で選択比が得られる条件を適用すれば
良く、700℃から800℃程度のやや高温の条件でレ
ートの早いエッチングが可能である。また、アモルファ
スシリコンの堆積と、固相成長と、選択エッチングとが
同一反応室で連続的に可能なため生産性が大幅に向上す
る。この後、半導体基板201のLDD領域210にP
型不純物をイオン注入し加熱拡散させてソース/ドレイ
ン領域214を形成する(図12(b))。以上に示し
たとおり、800℃以下の低温熱処理により、エレベー
テッドS/D構造を実現させることができる。この後通
常のSAICIDE工程を経て、ゲート電極周辺の構造
が完成する。このように、固相成長を利用したシリコン
選択エピタキシャル成長が同一反応室内で一貫して可能
となるため、生産性が飛躍的に向上する。さらに、これ
までの気相成長による選択エピタキシャル成長法と比べ
てプロセス温度を低減できるため、微細MOSFETに
おける不純物プロファイルの変化が少なく、熱履歴の小
さい効率の良いプロセスが得られる。
明する。第1の実施例で形成されたシリコン単結晶層8
は、図2(b)に示すようにゲート側壁絶縁膜5に対し
てファッセットが形成されている。この部分からシリコ
ン単結晶層の特性劣化や剥がれが生じ易い。この実施例
では、ファッセットが形成されない方法を説明する。図
13は、半導体装置の製造工程断面図である。シリコン
などの半導体基板301上に熱酸化処理などによりゲー
ト酸化膜302を形成し、その上にポリシリコンからな
るゲート電極303を形成する。ゲート電極303の上
面にシリコン酸化膜などからなる絶縁保護膜304を形
成し、ゲート電極303の側面にはシリコン窒化膜(S
iN)などからなる側壁絶縁膜305を形成する。そし
て、次に、LP−CVD装置の内部において、この半導
体基板301の主面にゲート電極303及びシリコン窒
化膜304、側壁絶縁膜305を含むように、アモルフ
ァスシリコン膜307を600℃以下で堆積させる(図
13(a))。
H2 雰囲気中で加熱処理を行うと、半導体基板301の
主面上に直接堆積している部分から固相成長が始まり、
膜厚方向にすべて単結晶化させて半導体基板301上に
シリコン単結晶沿う308が形成される。そして、さら
に加熱処理を続けると、側壁絶縁膜305上のアモルフ
ァスシリコン膜307が引き続いて単結晶化が進み、シ
リコン単結晶沿う308の端部から側壁絶縁膜305に
沿って厚みが増していくようになる。この膜厚部308
aがファセット部を解消させる(図13(b))。同じ
LP−CVD装置内で単結晶化されなかった絶縁膜部分
上のアモルファスシリコン膜307は、H2 により10
%に希釈されたHClガスによりエッチングを行って除
去する。このようにして半導体基板301上にシリコン
単結晶層308が形成される。このシリコン単結晶層3
08を含めて半導体基板301にソース/ドレイン領域
309を形成し、このゲート酸化膜302、ゲート電極
303及びソース/ドレイン領域309がMOSトラン
ジスタを構成する(図13(c))。
処理によりゲート長0.1μm以下の極微細MOSFE
Tへの適用が可能となる。このように、固相成長を利用
したシリコン選択エピタキシャル成長が同一反応室内で
一貫して可能となるため、生産性が飛躍的に向上する。
さらに、これまでの気相成長による選択エピタキシャル
成長法と比べてプロセス温度を低減できるため、微細M
OSFETにおける不純物プロファイルの変化が少な
く、熱履歴の小さい効率の良いプロセスが得られる。こ
の実施例では、とくにシリコン単結晶層が特性が劣化せ
ず均一に形成される。
を実施するために用いられる枚葉式のCVD装置の模式
的な概略断面図である。この他にバッチ式の装置も用い
ることができる。図において、反応室(チャンバ)41
1は、真空排気口406を持っており、気密を保持する
ことができるようになっている。チャンバ411上部の
上蓋は、上部電極404を支持している。また、マグネ
トロン放電を発生させるための磁石405がチャンバ側
面に設置されている。上部電極404は、上面から下面
に貫通する微小孔403を多数有する円盤状のシャワー
ノズルを有している。上部電極404には高周波電圧を
印加する高周波電源401が設けられている。下部電極
408は、支柱412により支持されており、この支柱
は昇降可能に構成されていて電極間の間隔を適宜変更す
ることができる。また、支柱412の上部に設置された
下部電極408内には温度を一定に保つために冷却剤を
循環させる冷却パイプとヒーター409が内蔵されてい
る。また、下部電極408の上にはシリコンウェハなど
の被処理基板410と、基板支持部との熱伝導を保つた
め静電力により被処理基板410をチャックする静電チ
ャック機構(図示しない)が設けられている。下部電極
408は、支柱412を介して高周波電圧を印加する高
周波電源407を備えている。上部電極404は、ガス
供給パイプ402に接続されており、チャンバ411内
に供給される反応ガスは、ガス供給パイプ402からシ
ャワーノズルの微小孔403より被処理基板410に向
けて噴射される。
を利用したシリコン選択エピタキシャル成長が同一反応
室内で一貫して可能となるため、生産性が飛躍的に向上
する。さらに、これまでの気相成長による選択エピタキ
シャル成長法と比べてプロセス温度を低減できるため微
細MOSFETにおける不純物プロファイルの変化が少
ない、熱履歴の小さいプロセスが得られる。
OSトランジスタを形成するための工程断面図。
OSトランジスタを形成するための工程断面図。
図。
図。
図。
図。
めに用いられる枚葉式のCVD装置の模式的な概略断面
図。
06、206、302・・・ゲート酸化膜、3、10
7、207、303・・・ゲート電極(多結晶シリコン
膜)、4、208、304・・・シリコン窒化膜(Si
N)、5、110、212、305・・・側壁絶縁膜、
7、111、213、307・・・アモルファスシリコ
ン膜、8、112、214、308・・・シリコン単結
晶層、9、113、214、309・・・ソース/ドレ
イン領域、102、202・・・Nウエル領域、10
3、203・・・素子分離領域、 104、204・・
・保護酸化膜、105、205・・・しきい値合わせの
ためのイオン注入、108、210・・・LDD領域、
109、211・・・ライナー層、209・・・フ
ォトレジスト、 401、407・・・高周波電源、4
02・・・ガス供給パイプ、 403・・・微小孔、
404・・・上部電極、 405・・・磁石、406
・・・排気口、 408・・・下部電極、409・・
・ヒータ、 410・・・ウェハ(被処理基板)、4
11・・・反応室(チャンバ)、 412・・・支
柱。
Claims (8)
- 【請求項1】 半導体基板上にゲート酸化膜を介し、絶
縁膜で被覆されたゲート電極を形成する工程と、 反応室内において、前記半導体基板上に前記ゲート電極
及び前記絶縁膜を被覆するようにアモルファスシリコン
膜もしくは多結晶シリコン膜を堆積させる工程と、 前記反応室内において、前記アモルファスシリコン膜も
しくは多結晶シリコン膜を選択的に固相成長させて前記
半導体基板に接している部分のみ単結晶化する工程と、 前記反応室内において、選択的に単結晶化した後前記絶
縁膜上に残留したアモルファスシリコン膜もしくは多結
晶シリコン膜をエッチング除去する工程とを備えたこと
を特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項2】 半導体基板上にゲート酸化膜を介し、絶
縁膜で被覆されたゲート電極を形成する工程と、 前記ゲート電極をマスクにして、前記半導体基板にソー
ス領域及びドレイン領域を形成する工程と、 前記ソース領域及びドレイン領域を形成してから、反応
室内において、前記半導体基板上に前記ゲート電極及び
前記絶縁膜を被覆するようにアモルファスシリコン膜も
しくは多結晶シリコン膜を堆積させる工程と、 前記反応室内において、前記アモルファスシリコン膜も
しくは多結晶シリコン膜を選択的に固相成長させて前記
ソース領域及びドレイン領域に接している部分のみ単結
晶化する工程と、 前記反応室内において、前記絶縁膜上に残留したアモル
ファスシリコン膜もしくは多結晶シリコン膜をエッチン
グ除去する工程とを備えたことを特徴とする半導体装置
の製造方法。 - 【請求項3】 半導体基板上にゲート酸化膜を介し、絶
縁膜で被覆されたゲート電極を形成する工程と、 反応室内において、前記半導体基板上に前記ゲート電極
及び前記絶縁膜を被覆するようにアモルファスシリコン
膜もしくは多結晶シリコン膜を堆積させる工程と、 前記反応室内において、前記アモルファスシリコン膜も
しくは多結晶シリコン膜を選択的に固相成長させて前記
半導体基板に接している部分のみ単結晶化する工程と、 前記反応室内において、前記絶縁膜上に残留したアモル
ファスシリコン膜もしくは多結晶シリコン膜をエッチン
グ除去する工程と、 前記アモルファスシリコン膜又は前記多結晶シリコン膜
をエッチング除去してから、前記ゲート電極をマスクに
して、前記半導体基板にソース領域及びドレイン領域を
形成する工程とを備えたことを特徴とする半導体装置の
製造方法。 - 【請求項4】 前記アモルファスシリコン膜もしくは多
結晶シリコン膜の堆積は、低圧CVD装置内で600℃
以下で行うことを特徴とする請求項1乃至請求項3のい
ずれかに記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項5】 前記アモルファスシリコン膜もしくは多
結晶シリコン膜の固相成長は、低圧CVD装置内で60
0℃以下で行うことを特徴とする請求項1乃至請求項4
のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項6】 半導体基板上にゲート酸化膜を介し、絶
縁膜でその上部以外が被覆されたゲート電極を形成する
工程と、 反応室内において、前記半導体基板上に前記ゲート電極
及び前記絶縁膜を被覆するようにアモルファスシリコン
膜もしくは多結晶シリコン膜を堆積させる工程と、 前記反応室内において、前記アモルファスシリコン膜も
しくは多結晶シリコン膜を選択的に固相成長させて前記
半導体基板に接している部分のみ単結晶化する工程と、 前記反応室内において、選択的に単結晶化した後前記絶
縁膜上に残留したアモルファスシリコン膜もしくは多結
晶シリコン膜をエッチング除去する工程とを備え、 前記エッチング除去する温度が600℃から740℃の
範囲であり、前記エッチングが行われる前記反応室内の
全圧力は、10Torrから600Torrであり、前
記エッチング雰囲気をHClをH2 で1%から50%の
範囲に希釈し、且つアモルファスシリコン膜は、エッチ
ングされ多結晶シリコン膜及び単結晶シリコン膜がエッ
チングされない条件でエッチング除去することを特徴と
する半導体装置の製造方法。 - 【請求項7】 半導体基板上にゲート酸化膜を介し、絶
縁膜で被覆されたゲート電極を形成する工程と、 反応室内において、前記半導体基板上に前記ゲート電極
及び前記絶縁膜を被覆するようにアモルファスシリコン
膜もしくは多結晶シリコン膜を堆積させる工程と、 前記反応室内において、前記アモルファスシリコン膜も
しくは多結晶シリコン膜を選択的に固相成長させて前記
半導体基板に接している部分のみ単結晶化する工程と、 前記反応室内において、選択的に単結晶化した後、前記
絶縁膜上に残留したアモルファスシリコン膜もしくは多
結晶シリコン膜をエッチング除去する工程とを備え、 前記エッチング除去する温度が600℃から740℃の
範囲であり、前記エッチングが行われる前記反応室内の
全圧力は、10Torrから600Torrであり、前
記エッチング雰囲気をHClをH2 で1%から50%の
範囲に希釈し、且つアモルファスシリコン膜は、エッチ
ングされ多結晶シリコン膜及び単結晶シリコン膜がエッ
チングされない条件でエッチング除去することを特徴と
する半導体装置の製造方法。 - 【請求項8】 前記単結晶化されて形成されたシリコン
単結晶層で前記ゲート電極を被覆する前記絶縁膜と接す
る端部分は、他の部分より同じ厚さかもしくは厚くなっ
ていることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれ
かに記載の半導体装置の製造方法。
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|---|---|---|---|
| JP37540499A JP4010724B2 (ja) | 1999-12-28 | 1999-12-28 | 半導体装置の製造方法 |
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| KR10-2000-0025649A KR100382023B1 (ko) | 1999-05-14 | 2000-05-13 | 반도체 장치 및 그의 제조 방법 |
| US09/998,642 US6395621B1 (en) | 1999-05-14 | 2001-12-03 | Method of manufacturing a semiconductor device with oxide mediated epitaxial layer |
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|---|---|---|---|
| JP37540499A JP4010724B2 (ja) | 1999-12-28 | 1999-12-28 | 半導体装置の製造方法 |
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|---|---|
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