JP2003060201A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
Method for manufacturing semiconductor deviceInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
技術に関し、特に、MISFET(metal insulator se
miconductor field effect transistor)のゲート電極
との合わせずれが許容できるセルフ・アライン・コンタ
クト(self aligned contact:SAC)技術によって形
成され、ソース、ドレインを構成する半導体領域に接す
るコンタクトホールを有する半導体装置に適用して有効
な技術に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device manufacturing technique, and more particularly to a MISFET (metal insulator se).
Applied to a semiconductor device having a contact hole in contact with a semiconductor region forming a source and a drain, which is formed by a self aligned contact (SAC) technique that allows misalignment with a gate electrode of a conductor field effect transistor). And about effective technology.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体装置の高集積化に伴ってMISF
ETの微細化が進んでおり、たとえばCMOS(comple
mentary metal oxide semiconductor)デバイスは、最
小加工寸法0.2μm以下の加工技術によって形成され
ている。2. Description of the Related Art MISF is becoming more popular as semiconductor devices become more highly integrated.
The miniaturization of ET is progressing and, for example, CMOS (completion
mentary metal oxide semiconductor) device is formed by a processing technique having a minimum processing dimension of 0.2 μm or less.
【0003】しかしながら、MISFETのソース、ド
レインを構成する半導体領域に接して設けられるコンタ
クトホールとゲート電極との合わせ余裕が小さくなり、
フォトリソグラフィ技術の加工限界以下の寸法でコンタ
クトホールを形成する必要が生じている。そこで、コン
タクトホールとゲート電極との合わせずれが許容できる
SAC技術を用いたコンタクトホールの形成が検討され
ている。However, the alignment margin between the contact hole and the gate electrode provided in contact with the semiconductor region forming the source and drain of the MISFET becomes small,
It has become necessary to form contact holes with dimensions below the processing limit of photolithography technology. Therefore, the formation of contact holes using the SAC technique, which allows the misalignment between the contact hole and the gate electrode, is being studied.
【0004】なお、SAC技術を用いたコンタクトホー
ルに関しては、たとえば特開平9−55479号公報ま
たはアイ・イー・ディー・エム(International Electr
on Device Meetings "A Novel Borderless Contact/Int
erconnect Technology UsingAluminum Oxide Etch Stop
for High Performance SRAM and Logic" pp441〜444,
1993)などに記載されている。Regarding the contact hole using the SAC technique, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-55479 or International Electr.
on Device Meetings "A Novel Borderless Contact / Int
erconnect Technology UsingAluminum Oxide Etch Stop
for High Performance SRAM and Logic "pp441 ~ 444,
1993) and the like.
【0005】また、MISFETの微細化が進むにつれ
て、MISFETのオン抵抗に対するソース、ドレイン
の抵抗が増大して、MISFETを微細化しても高速動
作が得られないという問題が生ずる。そこで、ソース、
ドレインを構成する半導体領域の表面に自己整合で低抵
抗のシリサイド層、たとえばコバルトシリサイドまたは
チタンシリサイドを形成することにより、ソース、ドレ
インを低抵抗化するサイサイド(self aligned silicid
e:SALICIDE)技術が検討されている。Further, as the miniaturization of the MISFET progresses, the resistance of the source and the drain with respect to the on-resistance of the MISFET increases, which causes a problem that high speed operation cannot be obtained even if the MISFET is miniaturized. So the source,
A self-aligned low-resistance silicide layer, such as cobalt silicide or titanium silicide, is formed on the surface of the semiconductor region forming the drain to reduce the resistance of the source and drain (self aligned silicid).
e: SALICIDE) technology is being studied.
【0006】しかし、シリサイド層を起因とした接合リ
ークの問題が懸念されるため、その対策の1つとしてゲ
ート電極の側壁に積層スペーサを形成する方法が提案さ
れている。However, since there is a concern about the problem of junction leakage due to the silicide layer, a method of forming a laminated spacer on the side wall of the gate electrode has been proposed as one of the countermeasures.
【0007】たとえば、アイ・イー・ディー・エム(In
ternational Electron Device Meetings "A 130 nm Gen
eration Logic Technology Featuring 70nm Transistor
s, Dual Vt Transistors and 6 layers of Cu Intercon
nects" 2000)またはVLSI・テクノロジー・シンポ
ジウム(VLSI Technology Symposium "A 0.15 μm CMOS
Foundry Technology with 0.1 μm Devices for High
Performance Applications" 2000)などに記載されてい
る。[0007] For example, IMD
ternational Electron Device Meetings "A 130 nm Gen
eration Logic Technology Featuring 70nm Transistor
s, Dual Vt Transistors and 6 layers of Cu Intercon
nects "2000) or VLSI Technology Symposium" A 0.15 μm CMOS
Foundry Technology with 0.1 μm Devices for High
Performance Applications "2000).
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】以下は、本発明者によ
って検討されたSAC技術を適用した積層スペーサ構造
のMISFETの製造方法であり、その概要は次のとお
りである。The following is a method of manufacturing a MISFET having a laminated spacer structure to which the SAC technique has been studied, which has been studied by the present inventor, and the outline thereof is as follows.
【0009】まず、図17に示すように、半導体基板5
1の主面上にMISFETのゲート絶縁膜52およびゲ
ート電極53を形成した後、ソース、ドレインを構成す
る半導体領域54を形成する。次いで、半導体基板51
上に第1の絶縁膜55および第2の絶縁膜56を順次堆
積した後、第1の絶縁膜55をエッチングストッパ層と
して第2の絶縁膜56をRIE(reactive ion etchin
g)法で異方性エッチングする。その後、露出した第1
の絶縁膜55をウェットエッチング法で除去することに
より、ゲート電極53の側壁に第1の絶縁膜55および
第2の絶縁膜56からなるスペーサを形成する。First, as shown in FIG. 17, the semiconductor substrate 5
After forming the gate insulating film 52 and the gate electrode 53 of the MISFET on the main surface of No. 1, a semiconductor region 54 that constitutes a source and a drain is formed. Then, the semiconductor substrate 51
After the first insulating film 55 and the second insulating film 56 are sequentially deposited on the second insulating film 55, the second insulating film 56 is subjected to RIE (reactive ion etchin) using the first insulating film 55 as an etching stopper layer.
g) anisotropic etching. Then exposed first
The insulating film 55 is removed by wet etching to form a spacer made of the first insulating film 55 and the second insulating film 56 on the sidewall of the gate electrode 53.
【0010】次に、半導体基板51上にプラズマCVD
(chemical vapor deposition)法によってシリコン窒
化膜57を堆積する。このシリコン窒化膜57はSAC
技術を用いて形成されるコンタクトホールのエッチング
ストッパ層として機能する。Next, plasma CVD is performed on the semiconductor substrate 51.
A silicon nitride film 57 is deposited by (chemical vapor deposition) method. This silicon nitride film 57 is SAC
It functions as an etching stopper layer for the contact hole formed by using the technique.
【0011】その後の工程の図示はしないが、次に、半
導体基板51上にシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜を
堆積した後、フォトレジストパターンをエッチングマス
クとして、層間絶縁膜をドライエッチング法等によって
加工することにより、ソース、ドレインを構成する半導
体領域54の上方にコンタクトホールを穿孔する。続い
て層間絶縁膜をエッチングマスクとして、露出している
シリコン窒化膜57を除去し、ソース、ドレインを構成
する半導体領域54の一部を露出する。その後は、上記
コンタクトホールの内部に金属膜を埋め込み、プラグを
形成し、さらにコンタクトホールを通じてソース、ドレ
インを形成する半導体領域54と電気的に接続される第
1層配線を形成する。Although not shown in the subsequent steps, next, an interlayer insulating film made of a silicon oxide film is deposited on the semiconductor substrate 51, and then the interlayer insulating film is dry-etched by using the photoresist pattern as an etching mask. By processing, a contact hole is formed above the semiconductor region 54 forming the source and drain. Then, using the interlayer insulating film as an etching mask, the exposed silicon nitride film 57 is removed to expose a part of the semiconductor region 54 forming the source and drain. After that, a metal film is embedded in the contact hole to form a plug, and a first-layer wiring electrically connected to the semiconductor region 54 forming the source and drain through the contact hole is formed.
【0012】ところが、前記SAC技術を適用した積層
スペーサ構造のCMOSデバイスでは、以下の問題が生
ずることを本発明者は見いだした。However, the present inventor has found that the following problems occur in a CMOS device having a laminated spacer structure to which the SAC technique is applied.
【0013】すなわち、前記図17に示すように、積層
スペーサを形成する際、第1の絶縁膜55をエッチング
ストッパ層として第2の絶縁膜56を異方性エッチング
した後、ウェットエッチング法で露出した第1の絶縁膜
55を除去するが、ウェットエッチング法では等方的に
エッチングが進む。That is, as shown in FIG. 17, when forming the laminated spacer, the second insulating film 56 is anisotropically etched using the first insulating film 55 as an etching stopper layer, and then exposed by a wet etching method. The removed first insulating film 55 is removed, but the etching proceeds isotropically by the wet etching method.
【0014】このため、第1の絶縁膜55は横方向にも
エッチングされて、第2の絶縁膜56の下にアンダーカ
ット部58が発生する。このアンダーカット部58は、
第2の絶縁膜56のエッチング条件を最適化しても第1
の絶縁膜55の除去にウェットエッチング法を用いる限
り防ぐことは難しい。Therefore, the first insulating film 55 is also laterally etched, and an undercut portion 58 is formed under the second insulating film 56. The undercut portion 58 is
Even if the etching conditions for the second insulating film 56 are optimized, the first
It is difficult to prevent so long as the wet etching method is used for removing the insulating film 55.
【0015】第2の絶縁膜56の下にアンダーカット部
58が生じた状態で、SAC技術においてエッチングス
トッパ層となるシリコン窒化膜57をプラズマCVD法
で堆積すると、アンダーカット部58にシリコン窒化膜
57が埋まらず、このアンダーカット部58を起点とし
て空洞59が発生する。この空洞59上の層間絶縁膜に
コンタクトホールが形成されると、プラグの構成材料で
ある金属膜が空洞59内に入り込み、ソース、ドレイン
間のショート等の原因となる。When an undercut portion 58 is formed under the second insulating film 56, a silicon nitride film 57 serving as an etching stopper layer is deposited by the plasma CVD method in the SAC technique. 57 is not filled, and a cavity 59 is generated starting from this undercut portion 58. When a contact hole is formed in the interlayer insulating film on the cavity 59, the metal film, which is a constituent material of the plug, enters the cavity 59 and causes a short circuit between the source and the drain.
【0016】上記対策として、エッチングストッパ層に
熱CVD法で堆積される被覆性が相対的に良好なシリコ
ン窒化膜を採用する方法を検討した。このシリコン窒化
膜によって第2の絶縁膜の下のアンダーカット部を埋め
込むことはできるが、プラズマCVD法で堆積されたシ
リコン窒化膜を用いた場合と比較して、nチャネルMI
SFETとpチャネルMISFETとの電流駆動能力の
バランスが大きく変わることが明らかとなった。これ
は、熱CVD法で堆積されたシリコン窒化膜は、プラズ
マCVD法で堆積されたシリコン窒化膜に比べてテンシ
ル(tensile)応力が大きいことから、nチャネルMI
SFETの電流駆動能力は増加するが、pチャネルMI
SFETの電流駆動能力が減少するためであると考えら
れる。As a measure against the above, a method of adopting a silicon nitride film having a relatively good coating property deposited by a thermal CVD method on an etching stopper layer was examined. Although this silicon nitride film can fill the undercut portion under the second insulating film, the n-channel MI is different from the case where the silicon nitride film deposited by the plasma CVD method is used.
It has been clarified that the balance of the current driving capability between the SFET and the p-channel MISFET changes greatly. This is because the silicon nitride film deposited by the thermal CVD method has a larger tensile stress than the silicon nitride film deposited by the plasma CVD method.
The current drive capability of SFET increases, but p-channel MI
It is considered that this is because the current drive capability of the SFET is reduced.
【0017】本発明の目的は、SAC技術を適用した積
層スペーサ構造のCMOSデバイスにおいて、ソース、
ドレイン間のショート等を防ぎ、さらにnチャネルMI
SFETとpチャネルMISFETとの電流駆動能力の
バランスを確保することのできる技術を提供することに
ある。An object of the present invention is to provide a source, in a CMOS device having a laminated spacer structure to which SAC technology is applied.
Prevents short circuit between drains, and also n channel MI
It is an object of the present invention to provide a technique capable of ensuring the balance of the current driving capabilities of the SFET and the p-channel MISFET.
【0018】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
【0019】[0019]
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。Among the inventions disclosed in the present application, a brief description will be given to the outline of typical ones.
It is as follows.
【0020】本発明は、半導体基板の主面上に形成され
たCMOSデバイスのゲート電極の上層にシリコン酸化
膜およびシリコン窒化膜を順次堆積する工程と、シリコ
ン酸化膜をエッチングストッパ層としてシリコン窒化膜
を異方性エッチングした後、露出したシリコン酸化膜を
ウェットエッチングすることによって、ゲート電極の側
壁にシリコン窒化膜およびシリコン酸化膜からなる積層
構造のスペーサを形成する工程と、半導体基板上に熱C
VD法で第1のシリコン窒化膜およびプラズマCVD法
で第2のシリコン窒化膜を順次堆積して積層膜を形成し
た後、さらに層間絶縁膜を堆積する工程と、積層膜をエ
ッチングストッパ層とし、レジストパターンをマスクと
したエッチングによって層間絶縁膜にコンタクトホール
を形成する工程とを有するものである。The present invention comprises a step of sequentially depositing a silicon oxide film and a silicon nitride film on an upper layer of a gate electrode of a CMOS device formed on a main surface of a semiconductor substrate, and a silicon nitride film using the silicon oxide film as an etching stopper layer. Is anisotropically etched, and then the exposed silicon oxide film is wet-etched to form a spacer having a laminated structure composed of a silicon nitride film and a silicon oxide film on the side wall of the gate electrode.
A step of sequentially depositing a first silicon nitride film by a VD method and a second silicon nitride film by a plasma CVD method to form a laminated film, and then depositing an interlayer insulating film; and using the laminated film as an etching stopper layer, And a step of forming a contact hole in the interlayer insulating film by etching using the resist pattern as a mask.
【0021】[0021]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明す
るための全図において、同一の機能を有する部材には同
一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. In all the drawings for explaining the embodiments, members having the same function are designated by the same reference numerals, and the repeated description thereof will be omitted.
【0022】(実施の形態1)本発明の一実施の形態で
あるCMOSデバイスの製造方法を図1〜図10に示し
た半導体基板の要部断面図を用いて説明する。図中、Q
nはnチャネルMISFET、QpはpチャネルMIS
FETである。(Embodiment 1) A method of manufacturing a CMOS device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the sectional views of the essential part of the semiconductor substrate shown in FIGS. Q in the figure
n is an n-channel MISFET, Qp is a p-channel MIS
It is a FET.
【0023】まず、図1に示すように、たとえばp型の
単結晶シリコンからなる半導体基板1を用意する。次
に、この半導体基板1を熱酸化してその表面に厚さ0.
01μm程度の薄いシリコン酸化膜2を形成し、次いで
その上層にCVD法で厚さ0.1μm程度のシリコン窒
化膜3を堆積する。First, as shown in FIG. 1, a semiconductor substrate 1 made of, for example, p-type single crystal silicon is prepared. Next, the semiconductor substrate 1 is thermally oxidized to have a thickness of 0.
A thin silicon oxide film 2 having a thickness of about 01 μm is formed, and then a silicon nitride film 3 having a thickness of about 0.1 μm is deposited on the silicon oxide film 2 by a CVD method.
【0024】この後、レジストパターンをマスクとして
シリコン窒化膜3、シリコン酸化膜2および半導体基板
1を順次ドライエッチングすることにより、素子分離領
域の半導体基板1に深さ0.35μm程度の素子分離溝
4aを形成する。After that, the silicon nitride film 3, the silicon oxide film 2 and the semiconductor substrate 1 are sequentially dry-etched using the resist pattern as a mask to form a device isolation groove having a depth of about 0.35 μm in the semiconductor substrate 1 in the device isolation region. 4a is formed.
【0025】次に、図2に示すように、熱リン酸を用い
たウェットエッチング法でシリコン窒化膜3を除去した
後、半導体基板1上にCVD法で堆積したシリコン酸化
膜4bをエッチバックまたはCMP(chemical mechani
cal polishing)法で研磨して、素子分離溝4aの内部
にシリコン酸化膜4bを残すことにより素子分離領域を
形成する。続いて、半導体基板1を約1000℃でアニ
ールすることにより、素子分離溝4aに埋め込んだシリ
コン酸化膜4bをデンシファイする。Next, as shown in FIG. 2, after the silicon nitride film 3 is removed by a wet etching method using hot phosphoric acid, the silicon oxide film 4b deposited on the semiconductor substrate 1 by a CVD method is etched back or CMP (chemical mechani
The silicon oxide film 4b is left inside the element isolation groove 4a to form an element isolation region. Then, the semiconductor substrate 1 is annealed at about 1000 ° C. to densify the silicon oxide film 4b embedded in the element isolation trench 4a.
【0026】次いで、フッ酸系の水溶液を用いてシリコ
ン酸化膜2を除去した後、半導体基板1を熱酸化して、
半導体基板1の表面に保護膜5を形成する。次いで、半
導体基板1のnチャネルMISFETQnの形成領域に
p型ウェル6を形成するためのボロンをイオン注入し、
pチャネルMISFETQpの形成領域にn型ウェル7
を形成するためのリンをイオン注入する。Next, after removing the silicon oxide film 2 using a hydrofluoric acid-based aqueous solution, the semiconductor substrate 1 is thermally oxidized,
A protective film 5 is formed on the surface of the semiconductor substrate 1. Next, boron for forming the p-type well 6 is ion-implanted into the formation region of the n-channel MISFET Qn of the semiconductor substrate 1,
The n-type well 7 is formed in the formation region of the p-channel MISFET Qp.
Is ion-implanted to form the.
【0027】次に、図3に示すように、保護膜5を除去
した後、半導体基板1を熱酸化して、p型ウェル6およ
びn型ウェル7のそれぞれの表面にゲート絶縁膜8を4
nm程度の厚さで形成する。次いで、200nm程度の
厚さのアモルファスシリコン膜をCVD法で半導体基板
1上に堆積した後、nチャネルMISFETQnの形成
領域のアモルファスシリコン膜にn型不純物、たとえば
リンをイオン注入し、pチャネルMISFETQpの形
成領域のアモルファスシリコン膜にp型不純物、たとえ
ばボロンをイオン注入する。Next, as shown in FIG. 3, after removing the protective film 5, the semiconductor substrate 1 is thermally oxidized to form a gate insulating film 8 on each surface of the p-type well 6 and the n-type well 7.
It is formed with a thickness of about nm. Then, after depositing an amorphous silicon film with a thickness of about 200 nm on the semiconductor substrate 1 by the CVD method, an n-type impurity such as phosphorus is ion-implanted into the amorphous silicon film in the formation region of the n-channel MISFET Qn to form the p-channel MISFET Qp. A p-type impurity such as boron is ion-implanted into the amorphous silicon film in the formation region.
【0028】続いて、半導体基板1に、たとえば950
℃、60秒程度の熱処理を施して、上記アモルファスシ
リコン膜に導入したn型不純物およびp型不純物を活性
化させ、さらにnチャネルMISFETQnの形成領域
のアモルファスシリコン膜をn型多結晶シリコン膜9n
sに、pチャネルMISFETQpの形成領域のアモル
ファスシリコン膜をp型多結晶シリコン膜9psに変え
る。Subsequently, for example, 950 is applied to the semiconductor substrate 1.
A heat treatment is performed at 60 ° C. for about 60 seconds to activate the n-type impurities and the p-type impurities introduced into the amorphous silicon film, and the amorphous silicon film in the formation region of the n-channel MISFET Qn is changed to the n-type polycrystalline silicon film 9n.
In s, the amorphous silicon film in the formation region of the p-channel MISFET Qp is changed to the p-type polycrystalline silicon film 9ps.
【0029】その後、図4に示すように、これら多結晶
シリコン膜9ns,9psをレジストパターンをマスク
としてエッチングして、nチャネルMISFETQnの
形成領域にゲート長0.1〜0.12μm程度のゲート電
極9nを形成し、同時にpチャネルMISFETQpの
形成領域にゲート長0.1〜0.12μm程度のゲート電
極9pを形成する。この後、半導体基板1に、たとえば
800℃のドライ酸化処理を施す。Thereafter, as shown in FIG. 4, these polycrystalline silicon films 9ns and 9ps are etched using the resist pattern as a mask to form a gate electrode having a gate length of about 0.1 to 0.12 μm in the formation region of the n-channel MISFET Qn. 9n is formed, and at the same time, a gate electrode 9p having a gate length of about 0.1 to 0.12 μm is formed in the formation region of the p-channel MISFET Qp. Thereafter, the semiconductor substrate 1 is subjected to a dry oxidation process at 800 ° C., for example.
【0030】次に、n型ウェル7をレジスト膜で覆った
後、nチャネルMISFETQnのゲート電極9nをマ
スクとしてp型ウェル6にn型不純物、たとえばヒ素を
イオン注入し、nチャネルMISFETQnのソース・
ドレインの一部を構成する相対的に低濃度なソース、ド
レイン拡張領域10aを形成する。同様に、p型ウェル
6をレジスト膜で覆った後、pチャネルMISFETQ
pのゲート電極9pをマスクとしてn型ウェル7にp型
不純物、たとえばフッ化ボロンをイオン注入し、pチャ
ネルMISFETQpのソース・ドレインの一部を構成
する相対的に低濃度なソース、ドレイン拡張領域11a
を形成する。Next, after covering the n-type well 7 with a resist film, an n-type impurity such as arsenic is ion-implanted into the p-type well 6 using the gate electrode 9n of the n-channel MISFET Qn as a mask to form the source / source of the n-channel MISFET Qn.
A relatively low-concentration source / drain extension region 10a forming a part of the drain is formed. Similarly, after covering the p-type well 6 with a resist film, the p-channel MISFETQ is formed.
A relatively low-concentration source / drain extension region forming part of the source / drain of the p-channel MISFET Qp by ion-implanting a p-type impurity such as boron fluoride into the n-type well 7 using the p gate electrode 9p as a mask. 11a
To form.
【0031】次に、図5に示すように、半導体基板1上
に10〜20nm程度の厚さのシリコン酸化膜12およ
び80nm程度の厚さのシリコン窒化膜13を順次堆積
する。シリコン酸化膜12は、たとえばTEOS(tetr
a ethyl ortho silicate:Si(OC2H5)4)とオゾ
ン(O3)とをソースガスに用いたプラズマCVD法、
または有機シランの熱分解によるCVD法で堆積するこ
とができる。Next, as shown in FIG. 5, a silicon oxide film 12 having a thickness of about 10 to 20 nm and a silicon nitride film 13 having a thickness of about 80 nm are sequentially deposited on the semiconductor substrate 1. The silicon oxide film 12 is formed of, for example, TEOS (tetr
a ethyl ortho silicate: plasma CVD method using Si (OC 2 H 5 ) 4 ) and ozone (O 3 ) as source gas,
Alternatively, it can be deposited by a CVD method by thermal decomposition of organic silane.
【0032】次に、図6に示すように、シリコン酸化膜
12をエッチングストッパ層としてシリコン窒化膜13
をRIE法で異方性エッチングして、nチャネルMIS
FETQnのゲート電極9nおよびpチャネルMISF
ETのゲート電極9pのそれぞれの側壁にスペーサ14
を形成する。Next, as shown in FIG. 6, the silicon oxide film 12 is used as an etching stopper layer for the silicon nitride film 13.
Is anisotropically etched by RIE to form an n-channel MIS
FET Qn gate electrode 9n and p-channel MISF
A spacer 14 is provided on each side wall of the ET gate electrode 9p.
To form.
【0033】その後、図7に示すように、露出したシリ
コン酸化膜12をフッ酸系の水溶液を用いたウェットエ
ッチング法で除去することにより、シリコン窒化膜13
からなるスペーサ14およびシリコン酸化膜によって2
層スペーサが形成される。この際、シリコン酸化膜12
のエッチングが等方的に進むため、スペーサ14の下に
は、スペーサ14の端部から20nm程度のアンダーカ
ット部15が形成される。Thereafter, as shown in FIG. 7, the exposed silicon oxide film 12 is removed by a wet etching method using an aqueous solution of hydrofluoric acid, so that the silicon nitride film 13 is removed.
2 by the spacer 14 and the silicon oxide film.
Layer spacers are formed. At this time, the silicon oxide film 12
The etching proceeds isotropically, so that an undercut portion 15 of about 20 nm from the end of the spacer 14 is formed under the spacer 14.
【0034】次に、図8に示すように、n型ウェル7を
レジスト膜で覆った後、nチャネルMISFETQnの
ゲート電極9nおよびスペーサ14をマスクとしてp型
ウェル6にn型不純物、たとえばヒ素をイオン注入し、
nチャネルMISFETQnのソース・ドレインの他の
一部を構成する相対的に高濃度なソース、ドレイン拡散
領域10bを形成する。同様に、p型ウェル6をレジス
ト膜で覆った後、pチャネルMISFETQpのゲート
電極9pおよびスペーサ14をマスクとしてn型ウェル
7にp型不純物、たとえばフッ化ボロンをイオン注入
し、pチャネルMISFETQpのソース・ドレインの
他の一部を構成する相対的に高濃度なソース、ドレイン
拡散領域11bを形成する。Next, as shown in FIG. 8, after covering the n-type well 7 with a resist film, an n-type impurity such as arsenic is added to the p-type well 6 using the gate electrode 9n and the spacer 14 of the n-channel MISFET Qn as a mask. Ion implantation,
A relatively high-concentration source / drain diffusion region 10b forming another part of the source / drain of the n-channel MISFET Qn is formed. Similarly, after covering the p-type well 6 with a resist film, p-type impurities such as boron fluoride are ion-implanted into the n-type well 7 using the gate electrode 9p and the spacer 14 of the p-channel MISFET Qp as a mask to form the p-channel MISFET Qp. A relatively high concentration source / drain diffusion region 11b forming another part of the source / drain is formed.
【0035】次いで、半導体基板1上に被覆性が相対的
に良好なシリコン窒化膜16aを熱CVD法で堆積し、
スペーサ14の下に形成されたアンダーカット部15を
シリコン窒化膜16aで埋め込む。続いて半導体基板1
上にシリコン窒化膜16bをプラズマCVD法で堆積す
る。シリコン窒化膜16a,16bからなる積層膜16
は、後の工程で層間絶縁膜に形成されるコンタクトホー
ルのエッチングストッパ層として機能する。このため、
その合計膜厚は、エッチングストッパ層に必要な膜厚で
決められる。Next, a silicon nitride film 16a having relatively good coverage is deposited on the semiconductor substrate 1 by a thermal CVD method,
The undercut portion 15 formed under the spacer 14 is filled with the silicon nitride film 16a. Then, the semiconductor substrate 1
A silicon nitride film 16b is deposited on top by plasma CVD. Laminated film 16 composed of silicon nitride films 16a and 16b
Serves as an etching stopper layer for contact holes formed in the interlayer insulating film in a later step. For this reason,
The total film thickness is determined by the film thickness required for the etching stopper layer.
【0036】しかし、シリコン窒化膜16aは応力が相
対的に大きいため、その膜厚はMISFETの電流駆動
能力に影響を及ぼさない厚さ、たとえば20nm程度に
設定される。さらに、プラズマCVD法で形成されるシ
リコン窒化膜16bの膜厚は、積層膜16がエッチング
ストッパ層として機能するために必要な厚さに設定され
る。However, since the silicon nitride film 16a has a relatively large stress, its thickness is set to a thickness that does not affect the current driving capability of the MISFET, for example, about 20 nm. Further, the film thickness of the silicon nitride film 16b formed by the plasma CVD method is set to a thickness necessary for the laminated film 16 to function as an etching stopper layer.
【0037】次に、図9に示すように、半導体基板1上
にシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜17を形成した
後、レジストパターンをマスクとして層間絶縁膜17を
ドライエッチング法で加工することにより、nチャネル
MISFETQnのソース、ドレイン拡散領域10bの
上方にコンタクトホール18nを穿孔し、同時にpチャ
ネルMISFETQpのソース、ドレイン拡散領域11
bの上方にコンタクトホール18pを穿孔する。層間絶
縁膜17の下層に設けられた積層膜16は、層間絶縁膜
17に対してエッチング選択比を有する材料であり、積
層膜16によってコンタクトホール18n,18pのエ
ッチングを止めることができる。なお、図示はしない
が、nチャネルMISFETQnのゲート電極9nおよ
びpチャネルMISFETQpのゲート電極9pに達す
るコンタクトホールも同時に形成される。Next, as shown in FIG. 9, after forming an interlayer insulating film 17 made of a silicon oxide film on the semiconductor substrate 1, the interlayer insulating film 17 is processed by a dry etching method using the resist pattern as a mask. , A contact hole 18n is formed above the source / drain diffusion region 10b of the n-channel MISFET Qn, and at the same time, the source / drain diffusion region 11 of the p-channel MISFET Qp is formed.
A contact hole 18p is formed above b. The laminated film 16 provided under the interlayer insulating film 17 is a material having an etching selection ratio with respect to the interlayer insulating film 17, and the laminated film 16 can stop the etching of the contact holes 18n and 18p. Although not shown, a contact hole reaching the gate electrode 9n of the n-channel MISFET Qn and the gate electrode 9p of the p-channel MISFET Qp is also formed at the same time.
【0038】続いて、上記レジストパターンを除去した
後、層間絶縁膜17をエッチングマスクとして露出して
いる積層膜16を除去し、nチャネルMISFETQn
のソース、ドレイン拡散領域10bおよびpチャネルM
ISFETQpのソース、ドレイン拡散領域11bの一
部を露出する。Then, after the resist pattern is removed, the laminated film 16 exposed by using the interlayer insulating film 17 as an etching mask is removed, and the n-channel MISFET Qn is removed.
Source and drain diffusion regions 10b and p-channel M
A part of the source / drain diffusion region 11b of the ISFET Qp is exposed.
【0039】次いで、半導体基板1上に金属膜、たとえ
ばタングステン膜を堆積し、たとえばCMP法でこの金
属膜の表面を平坦化することによって上記コンタクトホ
ール18n,18pの内部に金属膜を埋め込みプラグ1
9を形成する。その後、層間絶縁膜17の上層に堆積し
た金属膜をエッチングして配線層20を形成することに
より、図10に示す本実施の形態1のCMOSデバイス
が略完成する。なお、必要に応じて配線層20の上層に
多層配線を形成してもよい。Then, a metal film, for example, a tungsten film is deposited on the semiconductor substrate 1 and the surface of the metal film is flattened by, for example, the CMP method to bury the metal film in the contact holes 18n and 18p.
9 is formed. Then, the metal film deposited on the interlayer insulating film 17 is etched to form the wiring layer 20, whereby the CMOS device of the first embodiment shown in FIG. 10 is substantially completed. In addition, you may form a multilayer wiring in the upper layer of the wiring layer 20 as needed.
【0040】なお、本実施の形態1では、ソース、ドレ
インを低抵抗化するシリサイド層を形成していないが、
たとえば以下のサリサイド技術を用いてシリサイド層を
形成してもよい。Although the silicide layer for reducing the resistance of the source and drain is not formed in the first embodiment,
For example, the silicide layer may be formed using the following salicide technique.
【0041】まず、積層膜16を堆積する工程の前に、
たとえば厚さ10nm程度のコバルト膜をスパッタリン
グ法で半導体基板1上に堆積した後、500〜600℃
程度の熱処理を60秒程度半導体基板1に施して、nチ
ャネルMISFETQnのソース、ドレイン拡散領域1
0bの表面と、pチャネルMISFETQpのソース、
ドレイン拡散領域11bの表面とに選択的に厚さ30n
m程度のシリサイド層を形成する。この際、nチャネル
MISFETQnのゲート電極9nおよびpチャネルM
ISFETQpのゲート電極9pのそれぞれの表面にも
シリサイド層を形成してもよい。この後、半導体基板1
に700〜800℃程度の熱処理を90秒程度施して、
シリサイド層の低抵抗化を行う。First, before the step of depositing the laminated film 16,
For example, after depositing a cobalt film having a thickness of about 10 nm on the semiconductor substrate 1 by the sputtering method, 500 to 600 ° C.
A heat treatment of about 60 seconds is applied to the semiconductor substrate 1 to form a source / drain diffusion region 1 of the n-channel MISFET Qn.
0b surface and p-channel MISFET Qp source,
A thickness of 30n is selectively applied to the surface of the drain diffusion region 11b.
A silicide layer of about m is formed. At this time, the gate electrode 9n of the n-channel MISFET Qn and the p-channel M
A silicide layer may be formed on each surface of the gate electrode 9p of the ISFET Qp. After this, the semiconductor substrate 1
Heat treatment at about 700-800 ° C for about 90 seconds,
The resistance of the silicide layer is reduced.
【0042】このように、本実施の形態1によれば、S
AC技術におけるエッチングストッパ層は、熱CVD法
で堆積されるシリコン窒化膜16aおよびプラズマCV
D法で堆積されるシリコン窒化膜16bからなる積層膜
16によって構成される。これにより、2層スペーサで
生ずるアンダーカット部15はシリコン窒化膜16aに
よって埋め込まれて、空洞起因の不良、たとえばソー
ス、ドレイン間のショート等を防ぐことができる。ま
た、空洞が無いことから、nチャネルMISFETQn
のゲート電極9nの近傍にコンタクトホール18nを配
置することができるので、ゲート電極9nとコンタクト
ホール18nとの間の距離が縮小でき、同様にpチャネ
ルMISFETQpのゲート電極9pの近傍にコンタク
トホール18pを配置することができるので、ゲート電
極9pとコンタクトホール18pとの間の距離が縮小で
きて、CMOSデバイスの高集積化を図ることができ
る。As described above, according to the first embodiment, S
The etching stopper layer in the AC technique is the silicon nitride film 16a and plasma CV deposited by the thermal CVD method.
It is composed of a laminated film 16 made of a silicon nitride film 16b deposited by the D method. As a result, the undercut portion 15 generated by the two-layer spacer is filled with the silicon nitride film 16a, so that a defect due to the cavity, such as a short circuit between the source and the drain, can be prevented. In addition, since there is no cavity, n-channel MISFETQn
Since the contact hole 18n can be arranged in the vicinity of the gate electrode 9n, the distance between the gate electrode 9n and the contact hole 18n can be reduced, and similarly, the contact hole 18p can be formed in the vicinity of the gate electrode 9p of the p-channel MISFET Qp. Since they can be arranged, the distance between the gate electrode 9p and the contact hole 18p can be reduced, and the CMOS device can be highly integrated.
【0043】さらに、積層膜16の合計膜厚は、積層膜
16がエッチングストッパ層として機能するために必要
な厚さに設定されているが、シリコン窒化膜16aの厚
さは、アンダーカット部15を埋め込むのに必要な最小
膜厚とできることから、エッチングストッパ層を熱CV
D法で堆積されるシリコン窒化膜のみで構成した場合に
比べて、エッチングストッパ層の応力を低減することが
できる。これにより、nチャネルMISFETQnおよ
びpチャネルMISFETQpの電流駆動能力のバラン
スを確保することができる。Further, the total film thickness of the laminated film 16 is set to a thickness necessary for the laminated film 16 to function as an etching stopper layer, but the thickness of the silicon nitride film 16a is set to the undercut portion 15. Since the minimum film thickness required to fill the gate can be obtained, the etching stopper layer is heated by CV.
The stress of the etching stopper layer can be reduced as compared with the case where the silicon nitride film deposited by the D method alone is used. As a result, it is possible to secure the balance of the current driving capabilities of the n-channel MISFETQn and the p-channel MISFETQp.
【0044】(実施の形態2)本発明の他の実施の形態
であるCMOSデバイスの製造方法を図11〜図16に
示した半導体基板の要部断面図を用いて説明する。(Embodiment 2) A method of manufacturing a CMOS device according to another embodiment of the present invention will be described with reference to the sectional views of the essential part of the semiconductor substrate shown in FIGS.
【0045】まず、図11に示すように、前記実施の形
態1と同様の方法でnチャネルMISFETQnのゲー
ト電極9nおよびpチャネルMISFETQpのゲート
電極9pを形成し、続いてソース・ドレインの一部を構
成する相対的に低濃度なソース、ドレイン拡散領域10
a,11aを形成する。ここまでの工程は、前記実施の
形態1の図1〜図4に示した工程と同じである。First, as shown in FIG. 11, the gate electrode 9n of the n-channel MISFET Qn and the gate electrode 9p of the p-channel MISFET Qp are formed by the same method as in the first embodiment, and then part of the source / drain is formed. Source / drain diffusion region 10 having relatively low concentration
a and 11a are formed. The steps up to this point are the same as the steps shown in FIGS. 1 to 4 of the first embodiment.
【0046】次に、図12に示すように、半導体基板1
上に10〜20nm程度の厚さのシリコン酸化膜21、
20nm程度の厚さのシリコン窒化膜22および60n
m程度の厚さのシリコン酸化膜23を順次堆積する。シ
リコン酸化膜21,23は、たとえばTEOSとオゾン
とをソースガスに用いたプラズマCVD法、または有機
シランの熱分解によるCVD法で堆積することができ
る。Next, as shown in FIG. 12, the semiconductor substrate 1
A silicon oxide film 21 having a thickness of about 10 to 20 nm,
Silicon nitride films 22 and 60n having a thickness of about 20 nm
A silicon oxide film 23 having a thickness of about m is sequentially deposited. The silicon oxide films 21 and 23 can be deposited by, for example, a plasma CVD method using TEOS and ozone as source gases or a CVD method by thermal decomposition of organic silane.
【0047】次に、図13に示すように、シリコン窒化
膜22をエッチングストッパ層としてシリコン酸化膜2
3をRIE法で異方性エッチングして、nチャネルMI
SFETQnのゲート電極9nおよびpチャネルMIS
FETのゲート電極9pのそれぞれの側壁にスペーサ2
4を形成する。続いて、露出したシリコン窒化膜22を
ドライエッチング法で除去する。Next, as shown in FIG. 13, the silicon oxide film 2 is formed by using the silicon nitride film 22 as an etching stopper layer.
3 is anisotropically etched by the RIE method to obtain an n-channel MI.
Gate electrode 9n and p-channel MIS of SFETQn
A spacer 2 is provided on each side wall of the FET gate electrode 9p.
4 is formed. Then, the exposed silicon nitride film 22 is removed by a dry etching method.
【0048】次いで、図14に示すように、露出したシ
リコン酸化膜21をフッ酸系の水溶液を用いたウェット
エッチング法で除去することにより、シリコン酸化膜2
3からなるスペーサ24、シリコン窒化膜22およびシ
リコン酸化膜21によって3層スペーサを形成する。こ
の際、シリコン酸化膜21のエッチングが等方的に進む
ため、スペーサ24の下には、スペーサ24の端部から
20nm程度のアンダーカット部25が形成される。Next, as shown in FIG. 14, the exposed silicon oxide film 21 is removed by a wet etching method using a hydrofluoric acid-based aqueous solution, whereby the silicon oxide film 2 is removed.
A three-layer spacer is formed by the spacer 24 composed of 3, the silicon nitride film 22, and the silicon oxide film 21. At this time, since the etching of the silicon oxide film 21 proceeds isotropically, an undercut portion 25 of about 20 nm is formed below the spacer 24 from the end portion of the spacer 24.
【0049】その後は前記実施の形態1と同様にして、
図15に示すように、半導体基板1上に被覆性が相対的
に良好なシリコン窒化膜16aを熱CVD法で堆積し、
スペーサ14の下に形成されたアンダーカット部25を
シリコン窒化膜16aで埋め込む。続いて半導体基板1
上にシリコン窒化膜16bをプラズマCVD法で堆積す
る。After that, in the same manner as in the first embodiment,
As shown in FIG. 15, a silicon nitride film 16a having relatively good coverage is deposited on the semiconductor substrate 1 by a thermal CVD method,
The undercut portion 25 formed under the spacer 14 is filled with the silicon nitride film 16a. Then, the semiconductor substrate 1
A silicon nitride film 16b is deposited on top by plasma CVD.
【0050】続いて、半導体基板1上に層間絶縁膜17
を形成した後、層間絶縁膜17にnチャネルMISFE
TQnのコンタクトホール18n、およびpチャネルM
ISFETQpのコンタクトホール18pを穿孔し、続
いて露出している積層膜16を除去してnチャネルMI
SFETのソース、ドレイン拡散領域10bおよびpチ
ャネルMISFETのソース、ドレイン拡散領域11b
の一部を露出する。次いで、コンタクトホール18n,
18pの内部にプラグ19を形成し、その後、半導体基
板1上に堆積した金属膜をエッチングして配線層20を
形成することにより、図16に示す本実施の形態2のC
MOSデバイスが略完成する。Subsequently, the interlayer insulating film 17 is formed on the semiconductor substrate 1.
After the formation of the n-channel MISFE
Contact hole 18n of TQn and p channel M
The contact hole 18p of the ISFET Qp is punched, and then the exposed laminated film 16 is removed to remove the n-channel MI.
Source / drain diffusion region 10b of SFET and source / drain diffusion region 11b of p-channel MISFET.
Expose part of. Next, contact holes 18n,
By forming the plug 19 inside the 18p and then etching the metal film deposited on the semiconductor substrate 1 to form the wiring layer 20, the C of the second embodiment shown in FIG. 16 is formed.
MOS device is almost completed.
【0051】このように、本実施の形態2によれば、ゲ
ート電極9n,9pの側壁に3層スペーサを設けた場合
でも、前記実施の形態1と同様に、3層スペーサで生ず
るアンダーカット部25はシリコン窒化膜16aによっ
て埋め込まれて、空洞起因の不良、たとえばソース、ド
レイン間のショート等を防ぐことができる。As described above, according to the second embodiment, even when the three-layer spacers are provided on the side walls of the gate electrodes 9n and 9p, the undercut portion produced by the three-layer spacers is the same as in the first embodiment. 25 is filled with the silicon nitride film 16a to prevent defects due to cavities, such as short-circuit between the source and drain.
【0052】以上、本発明者によってなされた発明を発
明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を
逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでも
ない。Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments of the present invention, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. It goes without saying that it can be changed.
【0053】たとえば、前記実施の形態では、SAC工
程においてエッチングストッパ層として機能し、かつ積
層スペーサで生ずるアンダーカット部を埋め込む絶縁膜
として、熱CVD法で堆積するシリコン窒化膜を用いた
が、これ以外の絶縁膜であって、層間絶縁膜に対してエ
ッチング選択比を有し、かつ被覆性が相対的に良好な絶
縁膜を用いることができる。For example, in the above-described embodiment, the silicon nitride film deposited by the thermal CVD method is used as the insulating film that functions as the etching stopper layer in the SAC process and fills the undercut portion generated in the laminated spacer. It is possible to use an insulating film other than those having an etching selection ratio with respect to the interlayer insulating film and having relatively good coverage.
【0054】[0054]
【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以
下のとおりである。The effects obtained by the typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
【0055】コンタクトホールのエッチングストッパ層
を、被覆性が相対的に良好な第1の絶縁膜と応力が相対
的に小さい第2の絶縁膜とからなる積層膜で構成するこ
とにより、積層スペーサに形成されるアンダーカット部
を第1の絶縁膜で埋め込み、さらに、CMOSデバイス
へ及ぼす応力を相対的に小さくする。これにより、積層
膜における空洞の発生を防いで、CMOSデバイスのソ
ース、ドレイン間のショート等を防ぎ、さらにnチャネ
ルMISFETとpチャネルMISFETとの電流駆動
能力のバランスを確保することができる。By forming the etching stopper layer of the contact hole with a laminated film including a first insulating film having a relatively good covering property and a second insulating film having a relatively small stress, a laminated spacer is formed. The formed undercut portion is filled with the first insulating film, and the stress exerted on the CMOS device is made relatively small. As a result, it is possible to prevent the occurrence of cavities in the laminated film, prevent a short circuit between the source and drain of the CMOS device, and ensure the balance of the current driving capabilities of the n-channel MISFET and the p-channel MISFET.
【図1】本発明の一実施の形態であるCMOSデバイス
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。FIG. 1 is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor substrate showing a method for manufacturing a CMOS device according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の一実施の形態であるCMOSデバイス
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。FIG. 2 is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor substrate showing a method for manufacturing a CMOS device according to an embodiment of the present invention.
【図3】本発明の一実施の形態であるCMOSデバイス
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。FIG. 3 is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor substrate showing a method for manufacturing a CMOS device according to an embodiment of the present invention.
【図4】本発明の一実施の形態であるCMOSデバイス
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。FIG. 4 is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor substrate showing a method for manufacturing a CMOS device which is an embodiment of the present invention.
【図5】本発明の一実施の形態であるCMOSデバイス
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。FIG. 5 is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor substrate showing a method for manufacturing a CMOS device according to an embodiment of the present invention.
【図6】本発明の一実施の形態であるCMOSデバイス
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。FIG. 6 is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor substrate showing a method for manufacturing a CMOS device according to an embodiment of the present invention.
【図7】本発明の一実施の形態であるCMOSデバイス
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。FIG. 7 is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor substrate showing a method for manufacturing a CMOS device according to an embodiment of the present invention.
【図8】本発明の一実施の形態であるCMOSデバイス
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。FIG. 8 is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor substrate showing a method for manufacturing a CMOS device according to an embodiment of the present invention.
【図9】本発明の一実施の形態であるCMOSデバイス
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。FIG. 9 is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor substrate showing a method for manufacturing a CMOS device which is an embodiment of the present invention.
【図10】本発明の一実施の形態であるCMOSデバイ
スの製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。FIG. 10 is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor substrate showing a method for manufacturing a CMOS device which is an embodiment of the present invention.
【図11】本発明の他の実施の形態であるCMOSデバ
イスの製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。FIG. 11 is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor substrate showing a method for manufacturing a CMOS device according to another embodiment of the present invention.
【図12】本発明の他の実施の形態であるCMOSデバ
イスの製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。FIG. 12 is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor substrate showing a method for manufacturing a CMOS device according to another embodiment of the present invention.
【図13】本発明の他の実施の形態であるCMOSデバ
イスの製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。FIG. 13 is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor substrate showing a method of manufacturing a CMOS device according to another embodiment of the present invention.
【図14】本発明の他の実施の形態であるCMOSデバ
イスの製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。FIG. 14 is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor substrate showing a method of manufacturing a CMOS device according to another embodiment of the present invention.
【図15】本発明の他の実施の形態であるCMOSデバ
イスの製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。FIG. 15 is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor substrate showing a method for manufacturing a CMOS device which is another embodiment of the present invention.
【図16】本発明の他の実施の形態であるCMOSデバ
イスの製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。FIG. 16 is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor substrate showing a method of manufacturing a CMOS device according to another embodiment of the present invention.
【図17】本発明が検討したCMOSデバイスの製造方
法を示す半導体基板の要部断面図である。FIG. 17 is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor substrate showing a method of manufacturing a CMOS device examined by the present invention.
1 半導体基板 2 シリコン酸化膜 3 シリコン窒化膜 4a 素子分離溝 4b シリコン酸化膜 5 保護膜 6 p型ウェル 7 n型ウェル 8 ゲート絶縁膜 9ns n型多結晶シリコン膜 9ps p型多結晶シリコン膜 9n ゲート電極 9p ゲート電極 10a ソース、ドレイン拡張領域 10b ソース、ドレイン拡散領域 11a ソース、ドレイン拡張領域 11b ソース、ドレイン拡散領域 12 シリコン酸化膜 13 シリコン窒化膜 14 スペーサ 15 アンダーカット部 16 積層膜 16a シリコン窒化膜 16b シリコン窒化膜 17 層間絶縁膜 18n コンタクトホール 18p コンタクトホール 19 プラグ 20 配線層 21 シリコン酸化膜 22 シリコン窒化膜 23 シリコン酸化膜 24 スペーサ 25 アンダーカット部 51 半導体基板 52 ゲート絶縁膜 53 ゲート電極 54 半導体領域 55 第1の絶縁膜 56 第2の絶縁膜 57 シリコン窒化膜 58 アンダーカット部 59 空洞 Qn nチャネルMISFET Qp pチャネルMISFET 1 Semiconductor substrate 2 Silicon oxide film 3 Silicon nitride film 4a Element isolation groove 4b Silicon oxide film 5 protective film 6 p-type well 7 n-type well 8 Gate insulation film 9ns n-type polycrystalline silicon film 9ps p-type polycrystalline silicon film 9n gate electrode 9p gate electrode 10a Source / drain extension region 10b Source / drain diffusion region 11a Source / drain extension region 11b Source / drain diffusion region 12 Silicon oxide film 13 Silicon nitride film 14 Spacer 15 Undercut part 16 laminated film 16a Silicon nitride film 16b Silicon nitride film 17 Interlayer insulation film 18n contact hole 18p contact hole 19 plug 20 wiring layers 21 Silicon oxide film 22 Silicon nitride film 23 Silicon oxide film 24 spacer 25 Undercut part 51 Semiconductor substrate 52 Gate insulating film 53 Gate electrode 54 Semiconductor area 55 First insulating film 56 Second insulating film 57 Silicon nitride film 58 Undercut part 59 cavity Qn n-channel MISFET Qp p channel MISFET
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三谷 真一郎 東京都青梅市新町六丁目16番地の3 株式 会社日立製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 柳田 洋平 東京都青梅市新町六丁目16番地の3 株式 会社日立製作所デバイス開発センタ内 Fターム(参考) 4M104 BB01 BB18 BB19 DD02 DD04 DD07 DD08 DD09 DD16 DD17 DD78 DD84 EE09 EE15 EE17 GG10 GG14 5F033 HH04 HH07 JJ19 KK01 KK25 QQ09 QQ13 QQ16 QQ19 QQ25 QQ37 QQ48 QQ70 QQ73 RR04 RR06 SS01 SS03 SS04 SS11 SS15 TT02 TT08 5F048 AA01 AB03 AC03 BA01 BB06 BB07 BB08 BC06 BE03 BF06 BF07 BF16 BG14 DA23 DA25 DA27 DA30 5F140 AA05 AA08 AA14 AA24 AA39 AB03 BA01 BE03 BE07 BF01 BF04 BF11 BF18 BG09 BG10 BG12 BG14 BG28 BG30 BG32 BG33 BG34 BG41 BG52 BG53 BH14 BH15 BJ01 BJ07 BJ08 BJ11 BJ17 BJ27 BK02 BK13 BK27 BK29 BK34 CB04 CB08 CC01 CC03 CC08 CC12 CC13 CE07 CF04 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Shinichiro Mitani 3 shares at 6-16 Shinmachi, Ome City, Tokyo Hitachi Device Development Center (72) Inventor Yohei Yanagida 3 shares at 6-16 Shinmachi, Ome City, Tokyo Hitachi Device Development Center F-term (reference) 4M104 BB01 BB18 BB19 DD02 DD04 DD07 DD08 DD09 DD16 DD17 DD78 DD84 EE09 EE15 EE17 GG10 GG14 5F033 HH04 HH07 JJ19 KK01 KK25 QQ09 QQ13 QQ16 QQ19 QQ25 QQ37 QQ48 QQ70 QQ73 RR04 RR06 SS01 SS03 SS04 SS11 SS15 TT02 TT08 5F048 AA01 AB03 AC03 BA01 BB06 BB07 BB08 BC06 BE03 BF06 BF07 BF16 BG14 DA23 DA25 DA27 DA30 5F140 AA05 AA08 AA14 AA24 AA39 AB03 BA01 BE03 BE07 BF01 BF04 BF11 BF18 BG09 BG10 BG12 BG14 BG28 BG30 BG32 BG33 BG34 BG41 BG52 BG53 BH14 BH15 BJ01 BJ07 BJ08 BJ11 BJ17 BJ27 BK02 BK13 BK27 BK29 BK34 CB04 CB08 CC01 CC03 CC08 CC12 CC13 CE07 CF04
Claims (4)
CMOSデバイスのゲート電極の側壁に2層以上の絶縁
膜からなる積層構造のスペーサを形成する工程と、
(b)前記半導体基板上に被覆性が相対的に良好な第1
の絶縁膜および応力が相対的に小さい第2の絶縁膜を順
次堆積して積層膜を形成し、続いて層間絶縁膜を堆積す
る工程と、(c)前記積層膜をエッチングストッパ層と
し、レジストパターンをマスクとしたエッチングによっ
て前記層間絶縁膜を加工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。1. (a) A step of forming a spacer having a laminated structure composed of two or more insulating films on a sidewall of a gate electrode of a CMOS device formed on a main surface of a semiconductor substrate,
(B) First with relatively good coverage on the semiconductor substrate
And the second insulating film having a relatively small stress are sequentially deposited to form a laminated film, and then an interlayer insulating film is deposited, and (c) the laminated film is used as an etching stopper layer, and a resist is used. And a step of processing the interlayer insulating film by etching using a pattern as a mask.
CMOSデバイスのゲート電極の側壁に2層以上の絶縁
膜からなる積層構造のスペーサを形成する工程と、
(b)前記半導体基板上に熱CVD法で第1のシリコン
窒化膜およびプラズマCVD法で第2のシリコン窒化膜
を順次堆積して積層膜を形成し、続いて層間絶縁膜を堆
積する工程と、(c)前記積層膜をエッチングストッパ
層とし、レジストパターンをマスクとしたエッチングに
よって前記層間絶縁膜を加工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。2. (a) A step of forming a spacer having a laminated structure composed of two or more insulating films on the side wall of the gate electrode of the CMOS device formed on the main surface of the semiconductor substrate,
(B) a step of sequentially depositing a first silicon nitride film by a thermal CVD method and a second silicon nitride film by a plasma CVD method on the semiconductor substrate to form a laminated film, and then depositing an interlayer insulating film; And (c) a step of processing the interlayer insulating film by etching using the laminated film as an etching stopper layer and a resist pattern as a mask.
CMOSデバイスのゲート電極の上層にシリコン酸化膜
およびシリコン窒化膜を順次堆積する工程と、(b)前
記シリコン窒化膜を異方性エッチングした後、露出した
前記シリコン酸化膜をウェットエッチングすることによ
って、前記ゲート電極の側壁に前記シリコン窒化膜およ
び前記シリコン酸化膜からなる積層構造のスペーサを形
成する工程と、(c)前記半導体基板上に熱CVD法で
第1のシリコン窒化膜およびプラズマCVD法で第2の
シリコン窒化膜を順次堆積して積層膜を形成し、続いて
層間絶縁膜を堆積する工程と、(d)前記積層膜をエッ
チングストッパ層とし、レジストパターンをマスクとし
たエッチングによって前記層間絶縁膜を加工する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。3. A step of (a) sequentially depositing a silicon oxide film and a silicon nitride film on an upper layer of a gate electrode of a CMOS device formed on a main surface of a semiconductor substrate, and (b) anisotropically forming the silicon nitride film. Of the silicon oxide film exposed by wet etching after wet etching to form a spacer having a laminated structure composed of the silicon nitride film and the silicon oxide film on the side wall of the gate electrode, and (c) the semiconductor. A step of sequentially depositing a first silicon nitride film by a thermal CVD method and a second silicon nitride film by a plasma CVD method on a substrate to form a laminated film, and then depositing an interlayer insulating film; And a step of processing the interlayer insulating film by etching using the laminated film as an etching stopper layer and a resist pattern as a mask. And a method for manufacturing a semiconductor device.
CMOSデバイスのゲート電極の上層に第1のシリコン
酸化膜、シリコン窒化膜および第2のシリコン酸化膜を
順次堆積する工程と、(b)前記第2のシリコン酸化膜
を異方性エッチングした後、露出した前記シリコン窒化
膜をドライエッチングし、続いて露出した前記第1のシ
リコン酸化膜をウェットエッチングすることによって、
前記ゲート電極の側壁に前記第2のシリコン酸化膜、前
記シリコン窒化膜および前記第1のシリコン酸化膜から
なる積層構造のスペーサを形成する工程と、(c)前記
半導体基板上に熱CVD法で第1のシリコン窒化膜およ
びプラズマCVD法で第2のシリコン窒化膜を順次堆積
して積層膜を形成し、続いて層間絶縁膜を堆積する工程
と、(d)前記積層膜をエッチングストッパ層とし、レ
ジストパターンをマスクとしたエッチングによって前記
層間絶縁膜を加工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。4. (a) A step of sequentially depositing a first silicon oxide film, a silicon nitride film and a second silicon oxide film on an upper layer of a gate electrode of a CMOS device formed on a main surface of a semiconductor substrate, (B) by anisotropically etching the second silicon oxide film, dry etching the exposed silicon nitride film, and then wet etching the exposed first silicon oxide film,
A step of forming a spacer having a laminated structure composed of the second silicon oxide film, the silicon nitride film, and the first silicon oxide film on a sidewall of the gate electrode, and (c) a thermal CVD method on the semiconductor substrate. A step of sequentially depositing a first silicon nitride film and a second silicon nitride film by a plasma CVD method to form a laminated film, and then depositing an interlayer insulating film; and (d) using the laminated film as an etching stopper layer. And a step of processing the interlayer insulating film by etching using a resist pattern as a mask.
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-
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- 2001-08-13 JP JP2001245444A patent/JP2003060201A/en active Pending
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