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JP2004096039A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

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JP2004096039A
JP2004096039A JP2002258639A JP2002258639A JP2004096039A JP 2004096039 A JP2004096039 A JP 2004096039A JP 2002258639 A JP2002258639 A JP 2002258639A JP 2002258639 A JP2002258639 A JP 2002258639A JP 2004096039 A JP2004096039 A JP 2004096039A
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JP
Japan
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film
insulating film
polycrystalline
mask
manufacturing
Prior art date
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Pending
Application number
JP2002258639A
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Japanese (ja)
Inventor
Motoaki Nakamura
中村 元昭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP2002258639A priority Critical patent/JP2004096039A/en
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Abstract

【課題】MOSトランジスタのパンチスルーやボディフローティング効果に起因したリーク電流の増大を抑える。
【解決手段】酸化膜2上の単結晶Si膜3に素子分離領域4、ゲート絶縁膜5、ダミーゲート6を形成し(図a)、ゲート6をマスクにイオン注入10によりS/D拡張領域11、12を形成し(図b)、サイドウォール13を形成してゲート6とサイドウォール13をマスクにN型不純物のイオン注入14によりS/D15、16を形成し(図c)、絶縁膜19を堆積してゲート6上面が現れるまで研磨した後ゲート6を除去し(図d)、サイドウォール13と絶縁膜19をマスクにP型不純物をイオン注入して拡張領域11、12の下のS/D15、16間に高濃度のP型不純物層を形成する(図示省略)。ゲート6後に正規のゲートを設ける。高濃度不純物注入層がパンチスルーストッパーとして機能する。
【選択図】 図1
An object of the present invention is to suppress an increase in leakage current due to a punch-through or body floating effect of a MOS transistor.
An element isolation region, a gate insulating film, and a dummy gate are formed in a single crystal Si film on an oxide film (FIG. A), and an S / D extension region is formed by ion implantation using the gate as a mask. 11 and 12 are formed (FIG. B), sidewalls 13 are formed, and S / Ds 15 and 16 are formed by ion implantation 14 of N-type impurities using the gate 6 and the sidewalls 13 as masks (FIG. C), and an insulating film is formed. 19 is deposited and polished until the upper surface of the gate 6 appears, and then the gate 6 is removed (FIG. 4D). A high-concentration P-type impurity layer is formed between the S / Ds 15 and 16 (not shown). A regular gate is provided after the gate 6. The high-concentration impurity injection layer functions as a punch-through stopper.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、SOI型MOSトランジスタのボデーフローティング(Body Floating)効果に起因したリーク電流を抑えることができる半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来例に係る絶縁膜上の単結晶Si膜にSOI型MOSトランジスタを製造するNチャネルMOSトランジスタの製造方法について図3を用いて説明する。
【0003】
まず、図5(a)に示すように、Si基板1の上にBOX(Buried Oxide)2、SOI(Silicon on insulator)3が順次積層されてなるSOI基板を用い、そのSOI(単結晶Si)3に素子分離領域(SiO)4及びゲート酸化膜(SiO)5を形成し、その上に多結晶Si膜6を堆積しホトレジストマスク8を形成して異方性エッチングで多結晶Siのゲート電極7を形成する。
【0004】
次に、図5(b)に示すように、ゲート電極7をマスクにイオン注入10によりソース/ドレイン拡散層(S/D拡散層)11、12を形成してから、絶縁膜を堆積し、全面をエッチバックして絶縁膜をゲート電極側部に残しゲート電極サイドウォール13を形成し、これをマスクにイオン注入14を行いソース/ドレイン(S/D)15、16 を形成する(図5(c)参照)。そして、S/D15、16にイオン注入により注入された不純物を活性化する熱処理を行い、S/D拡散層11、12とゲート電極7にシリサイド層を形成してから層間膜17を堆積し(図5(d)参照)、層間膜17にシリサイド層に通ずるコンタクト孔を開けコンタクトおよび配線を形成してMOSトランジスタを製造している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来技術で短チャネルMOSトランジスタを作製すると、図5(c)2示すようにS/Dと単結晶Si膜との接合形状にくびれができ電界が集中する。このため、インパクトイオン化やDIBL(Drain inducedBarrier Lowering )によりパンチスルー(Punch through)が起き、S/D間のリーク電流が増加する。このため短チャネル効果の抑制が必要不可欠だが、特にSOI型MOSトランジスタでは、インパクトイオン化で発生した正孔がボディに蓄積してしまうのでボディフローティング効果も加わり、状況はより深刻である。従って、インパクトイオン化抑制のためのドレイン近傍の電界緩和が大きな技術課題である。
【0006】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、ドレイン近傍の電界が緩和され、パンチスルーやボディフローティング効果に起因したリーク電流の増大を抑えることができる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1の発明に係る半導体装置の製造方法は、単結晶Si 膜にMOSトランジスタを形成するMOSトランジスタの製造方法において、(1)素子分離形成後、前記単結晶Si膜の表面に第1の絶縁膜、第1の多結晶Si膜を順に堆積し、レジストパターンを形成してから該レジストパターンをマスクに異方性エッチングで第1の多結晶Si膜を除去し、所望の領域にのみ該多結晶Siを残す工程と、(2)第1の多結晶Siをマスクに該単結晶Si膜中に不純物を注入する工程と、(3)残った第1の多結晶Si膜を覆うように第2の絶縁膜を堆積してから、研磨で第2の絶縁膜表面の凹凸を平坦にし、第1の多結晶Si膜表面を露出させる工程と、(4)露出した第1の多結晶Si 膜のみを選択的に除去する工程と、(5)第2の絶縁膜をマスクに前記単結晶Si膜中に不純物を注入する工程と、(6)第1の絶縁膜を除去し、第3の絶縁膜、第2の多結晶Si膜を順に堆積する工程と、(7)研磨により第2の絶縁膜上部の第2の多結晶Si膜を除去し、第2の絶縁膜の存在しない溝部に第2の多結晶Si膜を残して表面を平坦にする工程とを有することを特徴としている。
【0008】
そして、請求項2の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項1の発明における第2の絶縁膜をマスクに行う不純物注入を、第1の多結晶Si膜をマスクとした不純物注入の熱処理後、該多結晶Si膜を除去してから行うことを特徴とする。また、請求項3の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項1の発明における第2の絶縁膜をマスクに行う不純物注入を、濃度が1×1018/cm〜1×1019/cmとなるように行うことを特徴とする。また、請求項4の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項1の発明における第2の絶縁膜をマスクに行う不純物注入を、NMOSなら第3族の元素をPMOSなら第5族の元素を注入することを特徴とする。また、請求5の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項1の発明における第2の絶縁膜をマスクに行う不純物注入がイオン注入法であることを特徴とするものである。
【0009】
また、請求項6の発明に係る半導体装置の製造方法は、単結晶Si膜にMOSトランジスタを形成する半導体装置の製造方法において、(1)素子分離形成後、前記単結晶Si膜の表面に第1の絶縁膜、多結晶Si膜を順に堆積し、エッチングマスク形成後、異方性エッチングで該多結晶Si膜を除去して所望の領域にのみ該多結晶Siを残しゲート電極を形成する工程と、(2)ゲート電極形成後、第2の絶縁膜、第3の絶縁膜を順に堆積し、全面をエッチバックして第3の絶縁膜をゲート電極側部に残し第1のサイドウォールを形成する工程と、(3)第1のサイドウォール形成後、第4の絶縁膜を堆積し、全面をエッチバックして第1のサイドウォールの外側に第4の絶縁膜で第2のサイドウォールを形成する工程と、(4)ゲート電極および第1、第2のサイドウォールをマスクに前記単結晶Si膜を異方性エッチングする工程と、(5)第2のサイドウォールをエッチングにより除去する工程と、(6)前記エッチングされた単結晶Si膜に不純物を注入し、熱処理をしてソース/ドレインを形成する工程と、(7)ソース/ドレイン領域にエピタキシャル成長により単結晶Si膜を堆積する工程とを有することを特徴とする。
【0010】
そして、請求項7の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項6の発明におけるソース/ドレインの不純物注入を、前記単結晶Si膜の異方性エッチングの後、第2のサイドウォールを除去してから行うことを特徴とする。また、請求項8の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項6の発明における第3、第4の絶縁膜を成分の異なる膜で堆積し、第1、第2のサイドウォールを異膜で形成することを特徴とする。また、請求項9の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項6発明における単結晶Si膜の異方性エッチングにおいて、横方向エッチングの先端が第2のサイドウォール下部、好ましくは、第1のサイドウォールと第2のサイドウォールの境界であることを特徴とするものである。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
(1)実施の形態1
図1、図2を用いて実施例1に係る酸化膜上に形成された単結晶Si膜(SOI)にNチャネルMOSトランジスタを製造する方法を説明する。なお、PチャネルMOSトランジスタはN型をP型、また、P型をN型とするだけで済むことから、以下の説明でN型とP型を読み替えればPチャネルMOSトランジスタの製造方法になる。
【0012】
図1(a)に示すように、Si基板1の上にSi酸化膜(BOX)2、単結晶Si膜(SOI)3が積層されたSOI基板に公知のトレンチ素子分離法により素子分離領域4を形成後、単結晶Si膜3の表面に熱酸化でパッド酸化膜と呼ばれる熱酸化膜を形成し、ウェル形成のイオン注入および閾値調整のイオン注入を行い、パッド酸化膜をHF水溶液でウエットエッチングした後、ゲート絶縁膜となるSi酸化膜(第1の絶縁膜)5、ゲート電極6用多結晶Si 膜を順に堆積する。表1に0.18μm完全空乏型のSOI型MOSトランジスタを作製する場合の各々の膜厚を例示する。
【0013】
【表1】
堆積膜厚例
SOI基板の単結晶Si 膜(SOI):30nm
SOI基板の酸化膜(BOX):100nm
パッド酸化膜:8nm
ゲート絶縁膜用酸化膜:3.5nm
ゲート電極用多結晶Si 膜:150nm
続いて、リソグラフィ技術を使って多結晶Si膜の上にレジストパターン8を形成し、これをエッチングマスクとして多結晶Si膜をRIE(反応性イオンエッチング)法により異方性ドライエッチングしてダミー用ゲート電極(第1の多結晶Si膜)6を形成する。エッチング後、エッチングマスクとしたレジストパターン8を公知の方法により剥離する。
【0014】
次に、ソース/ドレイン拡散層(S/D拡散層)11、12形成のためレジストパターンをリソグラフィ技術で形成し、N型不純物のイオン注入10を行う(図1(b)参照)。このイオン注入では多結晶Si膜6がマスクとなりゲート電極下部のSOI3中に不純物は注入されない。 続いて、絶縁膜を堆積して公知の方法でゲート電極6にサイドウォール(第2の絶縁膜)13を形成してからソース/ドレイン(S/D)15、16形成のためのレジストパターンをリソグラフィ技術を使って形成し、N型不純物のイオン注入14を行う(図1(c)参照)。このイオン注入ではゲート電極6とサイドウォール13がマスクとなりゲート電極6とサイドウォール13下部のS0I中に不純物は注入されない。表2に各イオン注入条件を例示する。イオン注入後のレジストマスクは各イオン注入後に公知の方法で剥離する。
【0015】
【表2】
イオン注入条件例
S/D拡散層
Asのイオン注入
注入エネルギー:2.52keV
S/D
Pのイオン注入
注入エネルギー:15keV
ドーズ量:1.2×1015/cm
S/D15、16の不純物イオン注入後に900〜1000℃のRTA(短時間アニール)処理を行う。その後ゲート電極6上を酸化膜で覆いS/D15、16に公知の方法でCoサリサイドを形成し、層間膜19用のSi酸化膜を堆積する。次に、このSi酸化膜のCMP(化学/機械的研磨)を行い、ゲート電極6の上面を平坦にし、ゲート電極6表面を層間膜(第3の絶縁膜)19から露出させる。そして、RIE(反応性イオン・エッチング)法により全面、異方性ドライエッチングしてゲート電極6を除去してサイドウォール13の内側に溝18を形成する(図1(d)参照)。表3にゲート電極ドライエッチング条件を例示する。
【0016】
【表3】
ゲート電極ドライエッチング条件例
使用ガス:HBr/O2=100/8sccm
圧力:0.5Pa
RFパワー:20W
次にSOI中央部に濃度が1×1018/cm〜1×1019/cm程度の高濃度P型領域を形成するためのレジストパターンをリソグラフィ技術を使って形成し、P型不純物のイオン注入20を行い高濃度不純物注入層(パンチスルーストッパー)21を形成する(図2(e)参照)。このイオン注入20では層間膜19がマスクとなりS/D15、16に不純物は注入されない。表4にイオン注入条件を例示する。イオン注入後のレジストマスクは公知の方法で剥離する。
【0017】
【表4】
イオン注入条件例
BF2のイオン注入注入エネルギー:30keV
ドーズ量:3×1012/cm
この後、900〜1000℃、10秒のRTA処理を行いイオン注入20で注入された高濃度不純物を活性化させる。続いて、溝18下側のゲート酸化膜5をHF水溶液でウエットエッチングした後、再度、熱酸化により熱酸化膜5aを例えば、3.5nm程度堆積する。この溝18下側の堆積膜5aは例えば、Taなどの高誘電率の材料でもよい。そして、ゲート電極6のエッチングによりできた溝18にゲート電極23用の第2の多結晶Si22を例えば、500nm程度堆積する(図2(f)参照)。
【0018】
次に層間膜19上部の多結晶Si膜22をCMPで除去し多結晶Siのゲート電極23を形成する(図2(g)参照)。このCMPは、例えば、層間膜(酸化膜)19との選択比が大きいエチレンジアミン(Ethylenediamine)水溶液で行う。この後公知の方法により公知の方法により、ゲート電極23上にCoサリサイドを形成する。次に、公知の方法によりSi酸化膜(層間膜)24を堆積し(図2(h)参照)、コンタクトおよび配線を形成し(図示省略)、SOI型NチャネルMOSトランジスタを製造する。多結晶Si膜22の代わりにAlやWなどのメタルを埋め込んでもよい。その場合は、バリアメタルとして埋め込む前にTiNを10nm程度堆積する。
【0019】
実施の形態1は、MOSトランジスタの製造において、ソース/ドレイン領域を自己整合的に形成するためのダミーゲート電極6を作成し、シリサイド層形成後、層間絶縁膜を堆積し、CMPでダミーゲート電極表面を露出させエッチングによりダミーゲート電極を除去してからパンチスルー抑制のための不純物注入を行ないSOI中央部に高濃度P型領域を形成している。このSOI中央部の高濃度P型領域によりソース/ドレインの断面形状を制御できるので、ドレイン近傍の電界が緩和されインパクトイオン化が抑制され、ボディフローティング効果に起因したリーク電流が低減する。
【0020】
尚、実施の形態1は、Si酸化膜(BOX)上に形成された単結晶Si膜(SOI)にMOSトランジスタを製造するSOI型NチャネルMOSトランジスタの製造方法について説明したが、当然、通常の単結晶Si 膜にMOSトランジスタを製造する場合にも適用可能である。
(2)実施の形態2
図3、図4を用いて実施形態2に係る酸化膜上に形成された単結晶Si膜(SOI)にNチャネルMOSトランジスタを製造する方法を説明する。なお、実施形態1の場合と同様に、以下の説明でN型とP型を読み替えればPチャネルMOSトランジスタの製造方法になる。
【0021】
まず、Si基板1の上にSi酸化膜(BOX)2、単結晶Si膜(SOI)3が積層されたSOI基板に公知のトレンチ素子分離法により素子分離領域4を形成した後、単結晶Si 膜3の表面に熱酸化でパッド酸化膜と呼ばれる熱酸化膜を形成し、ウェル形成のイオン注入およびトランジスタの閾値調整のためのイオン注入を行い、パッド酸化膜をHF溶液でウェットエッチングした後、ゲート絶縁膜となるSi酸化膜(第1の絶縁膜)5、ゲート電極7となる多結晶Si膜を順に堆積する。表5にこれら堆積膜厚例を示す。
【0022】
【表5】
堆積膜厚例
SOI基板の単結晶Si膜(SOI):100nm
SOI基板のSi 酸化膜(BOX):100nm
パッド酸化膜:8nm
ゲート絶縁膜用Si 酸化膜:3.5nm
ゲート電極用多結晶Si 膜:150nm
続いて、リソグラフィ技術を使って多結晶Si膜の上にエッチングマスク8を形成し、RIE法により多結晶Si膜をエッチングしてゲート電極7を形成する。このエッチング後、エッチングマスク8としたレジストパターンを公知の方法により剥離する。
【0023】
次にCVD(化学的気相成長法)によりSi酸化膜(第2の絶縁膜)31を例えば5nm、Si 窒化膜(第3の絶縁膜)32を例えば20nm、順に堆積する(図3(a)参照)。Si酸化膜31は次のサイドウォールを形成する工程でエッチングストッパーとなり、段差被覆性の良いTEOS(tetra ethyl ortho silicate:Si(OC)を用いた反応系で堆積する。Si 窒化膜32の堆積後、全面をエッチバックしてSi窒化膜からなる第1のサイドウォール33を形成する(図3(b)参照)。表6にSi窒化膜32のエッチバック条件例を示す。
【0024】
【表6】
窒化膜エッチバック条件例
使用ガス:CF/Ar=50/950sccm
圧力:105Pa
RFパワー:200W
引き続き、Si酸化膜(第4の絶縁膜)34を例えば20nm堆積し(図3(c)参照)、エッチバックによりに酸化膜の第2のサイドウォール35を形成する(図3(d)参照)。この時、第1のサイドウォール33を形成した場合と同様に、第2のサイドウォール35となるSi酸化膜34を堆積する前にエッチバックストッパーとして、例えば、Si窒化膜を堆積しても良い。表7にSi酸化膜のエッチバック条件例を示す。
【0025】
【表7】
Si酸化膜エッチバック条件
使用ガス:C/CO/Ar/O=9/50/200/5sccm
圧力:4.8Pa
RFパワー:1760W
次にHF溶液のウェットエッチングにより、ゲート電極7及びサイドウォール33、35が形成されていない活性層(単結晶Si膜)3表面の酸化膜を除去する。引き続いて、単結晶Si膜3を例えば、15%(重量パーセント濃度)のTMAH(tetramethyl ammonium hydroxide :水酸化4 メチルアンモニウム)溶液で異方性エッチングし、単結晶Si膜3を30nm程度除去する。すると、単結晶Si膜3の第2のサイドウォール35と重なる部分が図3(d)に示すように斜め形状となる。この斜め角度の内角度θは単結晶膜3が(100)面の場合、54.7°となる。
【0026】
次に第2のサイドウォール35をHF溶液のウェットエッチングにより除去してから、S/D37、38形成のための不純物注入を第1のサイドウォール33をマスクにイオン注入36により行う(図4(e)参照)。尚、この場合、斜めイオン注入やS/D拡張領域形成のためのイオン注入はしない。イオン注入36はリソグラフィ技術を使ってフォトレジストでイオン注入マスクを形成し後、N型不純物を例えば表8の条件で行う。そして、注入した不純物を活性化する熱処理であるRTAを例えば表9の条件で行う。イオン注入後、マスクとしたレジストパターンは公知の方法により剥離する。
【0027】
【表8】
S/Dイオン注入条件例
P(リン)のイオン注入
注入エネルギー:15keV
ドーズ量:1.2×1015/cm
【0028】
【表9】
S/D熱処理(RTA)条件例
温度:1000℃
時間:10 秒
図4(e)はRTA後のS/D37、38と単結晶Si膜3との接合形状も示しているが、この接合形状は従来技術(図5(c)参照)に比べ、より滑らかになる。また、第2のサイドウォール35の厚みや活性層の異方性エッチングの深さなどを変えることによりS/D37、38の底部コーナ部分bの位置を左右方向に変えることが可能であるので接合形状の傾斜を制御できる。なお、本発明では、RTA によりS/D37、38に注入された不純物を第1のサイドウォール33下部へ拡散させる。これによりS/D37、38の第1のサイドウォール33近傍部分aの不純物濃度低下し拡散領域として機能する。
【0029】
次に公知のCVDエピタキシャル成長法により選択的にS/D37、38領域に単結晶Si膜39を例えば30nm堆積する(図4(f)参照)。
【0030】
この後は、公知の方法によりS/D37、38ゲート電極7にCoシリサイド40、41、42を形成(図4(g)参照)した後、層間膜43を堆積し
(図4(h)参照)、層間膜43にCoシリサイド40、41、42に通ずるコンタクト孔を開けコンタクトおよび配線を形成してSOI型NチャネルMOSトランジスタを製造する。
【0031】
発明者は、上記のように、2重サイドウォール33、35を形成し、単結晶Si膜3を30nm程度異方性エッチングで除去し、単結晶Si膜3と第2のサイドウォール35と重なる部分に内角度θをつけてイオン注入しソース/ドレインを形成するすることで、パンチスルー抑制ができることを見出した。
【0032】
実施の形態2は、MOSトランジスタの製造において、Si 窒化膜とSi酸化膜とにより2重サイドウォールを形成後、Si膜を面方位による異方性エッチングを行い第2のサイドウォールとの接合部を斜め形状としてからソース/ドレインに不純物注入を行なっている。このためソース/ドレインと単結晶Si層との接合形状を制御できるので、ドレイン近傍の電界が緩和されインパクトイオン化が抑制され、ソース/ドレイン間に流れるリーク電流が低減する。
【0033】
尚、実施の形態2は、Si酸化膜上に形成された単結晶Si膜にMOSトランジスタを形成するSOI型MOSトランジスタの製造方法について説明したが、通常の単結晶Si膜にMOSトランジスタを形成する場合にも適用可能である。
【0034】
【発明の効果】
請求項1〜5記載の発明によれば、ソース/ドレイン間に不純物を注入し拡散層の断面形状を制御できるので、ドレイン近傍の電界が緩和され、インパクトイオン化を抑制できる。このためSOI型MOSトランジスタのボディフローティング効果に起因したリーク電流の増大を抑えることができるので、半導体装置の低消費電力化が実現する。
【0035】
また、請求項6〜9に記載のの発明によれば、ソース/ドレインと単結晶Si層との接合形状を制御できるので、ドレイン近傍の電界が緩和され、インパクトイオン化を抑制できる。このためSOI型MOSトランジスタの問題点であったボディフローティング効果に起因したリーク電流の増大を抑えることができるので、半導体装置の低消費電力化が実現する。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態1に係る半導体装置の製造方法の各工程における素子要部を示す模式的断面図(その1)。
【図2】同(その2)。
【図3】実施形態2に係る半導体装置の製造方法の各工程における素子要部を示す模式的断面図(その1)。
【図4】同(その2)。
【図5】従来例に係る半導体装置の製造方法の各工程における素子要部を示す模式的断面図。
【符号の説明】
1…Si基板   2…絶縁膜(BOX)   3…単結晶膜(SOI)
4…素子分離領域   5…ゲート酸化膜
6…ゲート電極(第1の多結晶膜)  7…ゲート電極
8…レジストパターン   10…イオン注入
11、12…ソース/ドレイン(S/D)拡散層
13…サイドウォール(第2絶縁膜)   14…イオン注入
15、16…ソース/ドレイン(S/D)拡散層
17…層間膜   19…第3絶縁膜
21…高濃度不純物注入層(パンチスルーストッパー)
23…ゲート電極(第2の多結晶膜)
31…第2の絶縁膜   32…第3の絶縁膜
33…第1のサイドウォール   34…第4の絶縁膜
35…第2のサイドウォール   37、38…ソース/ドレイン
39…単結晶Si   41、42、43…Coサリサイド
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device capable of suppressing a leakage current due to a body floating (Body Floating) effect of an SOI type MOS transistor.
[0002]
[Prior art]
A method of manufacturing an N-channel MOS transistor for manufacturing an SOI MOS transistor on a single crystal Si film on an insulating film according to a conventional example will be described with reference to FIG.
[0003]
First, as shown in FIG. 5A, an SOI substrate in which a BOX (Buried Oxide) 2 and an SOI (Silicon on Insulator) 3 are sequentially stacked on a Si substrate 1 is used, and the SOI (single crystal Si) is used. 3, an element isolation region (SiO 2 ) 4 and a gate oxide film (SiO 2 ) 5 are formed, a polycrystalline Si film 6 is deposited thereon, a photoresist mask 8 is formed, and polycrystalline Si is formed by anisotropic etching. The gate electrode 7 is formed.
[0004]
Next, as shown in FIG. 5B, source / drain diffusion layers (S / D diffusion layers) 11 and 12 are formed by ion implantation 10 using the gate electrode 7 as a mask, and then an insulating film is deposited. The entire surface is etched back to form a gate electrode sidewall 13 leaving an insulating film on the side of the gate electrode, and using this as a mask, ion implantation 14 is performed to form source / drain (S / D) 15 and 16 (FIG. 5). (C)). Then, a heat treatment for activating the impurities implanted into the S / Ds 15 and 16 by ion implantation is performed to form a silicide layer on the S / D diffusion layers 11 and 12 and the gate electrode 7 and then deposit an interlayer film 17 ( As shown in FIG. 5D, a MOS transistor is manufactured by making a contact hole in the interlayer film 17 to make contact with the silicide layer and forming a contact and a wiring.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
When a short-channel MOS transistor is manufactured by the above-described conventional technique, the junction shape between the S / D and the single-crystal Si film is constricted as shown in FIG. Therefore, punch through occurs due to impact ionization and DIBL (Drain induced Barrier Lowering), and the leakage current between the S / D increases. For this reason, suppression of the short channel effect is indispensable, but in the case of SOI MOS transistors in particular, holes generated by impact ionization accumulate in the body, so that the body floating effect is added, and the situation is more serious. Therefore, relaxation of the electric field near the drain for suppressing impact ionization is a major technical problem.
[0006]
The present invention has been made to solve such a problem, and a method of manufacturing a semiconductor device in which an electric field near a drain is alleviated and an increase in leak current due to punch-through and body floating effects can be suppressed. The purpose is to provide.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes: (1) a method of manufacturing a MOS transistor in which a MOS transistor is formed on a single crystal Si film; A first insulating film and a first polycrystalline Si film are sequentially deposited on the surface of the film, a resist pattern is formed, and the first polycrystalline Si film is removed by anisotropic etching using the resist pattern as a mask. (2) a step of leaving the polycrystalline Si only in a desired region; (2) a step of implanting impurities into the single-crystal Si film using the first polycrystalline Si as a mask; and (3) a step of leaving the first polycrystalline Si. Depositing a second insulating film so as to cover the crystalline Si film, flattening irregularities on the surface of the second insulating film by polishing, and exposing the surface of the first polycrystalline Si film; (4) exposing Only the removed first polycrystalline Si film is selectively removed. A step of (5) implanting impurities into the single crystal Si film using the second insulating film as a mask, and (6) removing the first insulating film to form a third insulating film and a second polysilicon film. (7) a step of sequentially depositing a crystalline Si film, and (7) removing the second polycrystalline Si film on the second insulating film by polishing, and removing the second polycrystalline Si film in a groove where the second insulating film does not exist. And leaving the surface flat.
[0008]
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the second aspect of the present invention, the impurity implantation using the second insulating film as a mask in the first aspect of the invention is performed by heat treatment of the impurity implantation using the first polycrystalline Si film as a mask. Thereafter, the step is performed after removing the polycrystalline Si film. According to a third aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device, the impurity implantation using the second insulating film as a mask in the first aspect of the present invention is performed at a concentration of 1 × 10 18 / cm 3 to 1 × 10 19 /. cm 3 . According to a fourth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device, the impurity implantation using the second insulating film as a mask in the first aspect of the present invention is performed by using a third group element for an NMOS or a fifth group element for a PMOS. Is injected. According to a fifth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device, the impurity implantation using the second insulating film as a mask in the first aspect of the invention is an ion implantation method.
[0009]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device in which a MOS transistor is formed on a single-crystal Si film. Forming an insulating film and a polycrystalline Si film in this order, forming an etching mask, removing the polycrystalline Si film by anisotropic etching, and leaving the polycrystalline Si only in a desired region to form a gate electrode (2) After forming the gate electrode, a second insulating film and a third insulating film are sequentially deposited, and the entire surface is etched back to leave the third insulating film on the side of the gate electrode to form the first sidewall. And (3) after forming the first sidewall, depositing a fourth insulating film, etching back the entire surface, and forming a second sidewall with the fourth insulating film outside the first sidewall. And (4) forming a gate electrode. And anisotropically etching the single crystal Si film using the first and second sidewalls as a mask; (5) removing the second sidewalls by etching; and (6) removing the etched single-crystal Si film. The method is characterized by including a step of implanting impurities into the crystalline Si film and performing heat treatment to form a source / drain, and (7) a step of depositing a single crystal Si film in the source / drain region by epitaxial growth.
[0010]
According to a seventh aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the sixth aspect, the source / drain impurities are implanted by removing the second sidewall after the anisotropic etching of the single crystal Si film. It is characterized by performing after. In a method of manufacturing a semiconductor device according to an eighth aspect of the present invention, the third and fourth insulating films of the sixth aspect of the present invention are deposited using films having different components, and the first and second sidewalls are formed of different films. It is characterized by being formed by. In the method of manufacturing a semiconductor device according to the ninth aspect, in the anisotropic etching of the single-crystal Si film according to the sixth aspect, the tip of the lateral etching is located below the second sidewall, preferably, the first sidewall. And a boundary between the second side wall and the second side wall.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(1) Embodiment 1
A method for manufacturing an N-channel MOS transistor on a single crystal Si film (SOI) formed on an oxide film according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. Since the P-channel MOS transistor only needs to be changed from the N-type to the P-type and the P-type to the N-type, if the N-type and the P-type are replaced in the following description, a method of manufacturing the P-channel MOS transistor is obtained. .
[0012]
As shown in FIG. 1A, an SOI substrate in which a Si oxide film (BOX) 2 and a single crystal Si film (SOI) 3 are stacked on a Si substrate 1 is formed by an element isolation region 4 by a known trench element isolation method. Is formed, a thermal oxide film called a pad oxide film is formed on the surface of the single crystal Si film 3 by thermal oxidation, ion implantation for well formation and ion implantation for threshold adjustment are performed, and the pad oxide film is wet-etched with an HF aqueous solution. After that, a Si oxide film (first insulating film) 5 serving as a gate insulating film and a polycrystalline Si film for the gate electrode 6 are sequentially deposited. Table 1 exemplifies the respective film thicknesses when fabricating a 0.18 μm fully depleted SOI MOS transistor.
[0013]
[Table 1]
Example of deposited film thickness Single crystal Si 2 film (SOI) of SOI substrate: 30 nm
Oxide film (BOX) of SOI substrate: 100 nm
Pad oxide film: 8 nm
Oxide film for gate insulating film: 3.5 nm
Polycrystalline Si film for gate electrode: 150 nm
Subsequently, a resist pattern 8 is formed on the polycrystalline Si film using a lithography technique, and the polycrystalline Si film is anisotropically dry-etched by RIE (reactive ion etching) using the resist pattern 8 as an etching mask. A gate electrode (first polycrystalline Si film) 6 is formed. After the etching, the resist pattern 8 used as an etching mask is peeled off by a known method.
[0014]
Next, a resist pattern for forming source / drain diffusion layers (S / D diffusion layers) 11 and 12 is formed by lithography, and ion implantation 10 of N-type impurities is performed (see FIG. 1B). In this ion implantation, the impurity is not implanted into the SOI 3 below the gate electrode using the polycrystalline Si film 6 as a mask. Subsequently, an insulating film is deposited, a sidewall (second insulating film) 13 is formed on the gate electrode 6 by a known method, and then a resist pattern for forming source / drain (S / D) 15 and 16 is formed. It is formed using a lithography technique, and ion implantation 14 of an N-type impurity is performed (see FIG. 1C). In this ion implantation, the gate electrode 6 and the side wall 13 are used as a mask, and no impurity is implanted into SOI below the gate electrode 6 and the side wall 13. Table 2 exemplifies each ion implantation condition. The resist mask after the ion implantation is peeled off by a known method after each ion implantation.
[0015]
[Table 2]
Example of ion implantation conditions Ion implantation energy for the S / D diffusion layer As: 2.52 keV
S / D
P ion implantation implantation energy: 15 keV
Dose amount: 1.2 × 10 15 / cm 2
After the impurity ions are implanted in the S / Ds 15 and 16, RTA (short annealing) at 900 to 1000 ° C. is performed. Thereafter, the gate electrode 6 is covered with an oxide film, Co salicide is formed on the S / Ds 15 and 16 by a known method, and a Si oxide film for the interlayer film 19 is deposited. Next, the Si oxide film is subjected to CMP (chemical / mechanical polishing) to flatten the upper surface of the gate electrode 6 and expose the surface of the gate electrode 6 from the interlayer film (third insulating film) 19. Then, the entire surface is anisotropically dry-etched by RIE (reactive ion etching) to remove the gate electrode 6 and form a groove 18 inside the sidewall 13 (see FIG. 1D). Table 3 shows examples of the gate electrode dry etching conditions.
[0016]
[Table 3]
Example of gate electrode dry etching conditions Gas used: HBr / O2 = 100/8 sccm
Pressure: 0.5Pa
RF power: 20W
Next, a resist pattern for forming a high-concentration P-type region having a concentration of about 1 × 10 18 / cm 3 to 1 × 10 19 / cm 3 is formed at the center of the SOI by using a lithography technique. Ion implantation 20 is performed to form a high-concentration impurity implantation layer (punch-through stopper) 21 (see FIG. 2E). In this ion implantation 20, the interlayer film 19 serves as a mask, and no impurities are implanted into the S / Ds 15 and 16. Table 4 exemplifies ion implantation conditions. The resist mask after the ion implantation is stripped by a known method.
[0017]
[Table 4]
Example of ion implantation conditions: ion implantation energy of BF2: 30 keV
Dose amount: 3 × 10 12 / cm 2
Thereafter, RTA treatment is performed at 900 to 1000 ° C. for 10 seconds to activate the high-concentration impurities implanted by the ion implantation 20. Subsequently, after the gate oxide film 5 below the trench 18 is wet-etched with an HF aqueous solution, a thermal oxide film 5a is deposited again by thermal oxidation, for example, to a thickness of about 3.5 nm. The deposited film 5a below the groove 18 may be made of a material having a high dielectric constant such as Ta 2 O 5 , for example. Then, a second polycrystalline Si 22 for the gate electrode 23 is deposited, for example, to a thickness of about 500 nm in the groove 18 formed by etching the gate electrode 6 (see FIG. 2F).
[0018]
Next, the polycrystalline Si film 22 on the interlayer film 19 is removed by CMP to form a polycrystalline Si gate electrode 23 (see FIG. 2G). This CMP is performed, for example, with an aqueous solution of ethylenediamine (Ethylenediamine) having a high selectivity with respect to the interlayer film (oxide film) 19. Thereafter, Co salicide is formed on the gate electrode 23 by a known method by a known method. Next, a Si oxide film (interlayer film) 24 is deposited by a known method (see FIG. 2H), contacts and wiring are formed (not shown), and an SOI N-channel MOS transistor is manufactured. Instead of the polycrystalline Si film 22, a metal such as Al or W may be embedded. In that case, about 10 nm of TiN is deposited before embedding as a barrier metal.
[0019]
In the first embodiment, in the manufacture of a MOS transistor, a dummy gate electrode 6 for forming source / drain regions in a self-aligned manner is formed, an interlayer insulating film is deposited after a silicide layer is formed, and a dummy gate electrode is formed by CMP. After the surface is exposed and the dummy gate electrode is removed by etching, impurities are implanted to suppress punch-through, and a high-concentration P-type region is formed in the center of the SOI. Since the cross-sectional shape of the source / drain can be controlled by the high-concentration P-type region in the central portion of the SOI, the electric field near the drain is reduced, impact ionization is suppressed, and the leakage current due to the body floating effect is reduced.
[0020]
In the first embodiment, a method of manufacturing an SOI N-channel MOS transistor in which a MOS transistor is manufactured on a single crystal Si film (SOI) formed on a Si oxide film (BOX) has been described. The present invention is also applicable to the case of manufacturing a MOS transistor on a single crystal Si film.
(2) Embodiment 2
A method for manufacturing an N-channel MOS transistor on a single crystal Si film (SOI) formed on an oxide film according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. As in the case of the first embodiment, a method of manufacturing a P-channel MOS transistor can be obtained by replacing the N-type and the P-type in the following description.
[0021]
First, an element isolation region 4 is formed on a SOI substrate in which a Si oxide film (BOX) 2 and a single crystal Si film (SOI) 3 are stacked on a Si substrate 1 by a known trench element isolation method, and then a single crystal Si is formed. A thermal oxide film called a pad oxide film is formed on the surface of the film 3 by thermal oxidation, ion implantation for forming a well and ion implantation for adjusting the threshold value of a transistor are performed, and the pad oxide film is wet-etched with an HF solution. A Si oxide film (first insulating film) 5 serving as a gate insulating film and a polycrystalline Si film serving as a gate electrode 7 are sequentially deposited. Table 5 shows examples of the thickness of the deposited films.
[0022]
[Table 5]
Example of deposited film thickness Single crystal Si film (SOI) of SOI substrate: 100 nm
Si oxide film (BOX) of SOI substrate: 100 nm
Pad oxide film: 8 nm
Si oxide film for gate insulating film: 3.5 nm
Polycrystalline Si film for gate electrode: 150 nm
Subsequently, an etching mask 8 is formed on the polycrystalline Si film using a lithography technique, and the polycrystalline Si film is etched by an RIE method to form a gate electrode 7. After this etching, the resist pattern used as the etching mask 8 is peeled off by a known method.
[0023]
Next, a 5 nm thick Si oxide film (second insulating film) 31 and a 20 nm thick Si nitride film (third insulating film) 32 are sequentially deposited by CVD (chemical vapor deposition) (FIG. 3A )reference). The Si oxide film 31 serves as an etching stopper in the next step of forming a sidewall, and is deposited in a reaction system using TEOS (tetraethyl orthosilicate: Si (OC 2 H 5 ) 4 ) having good step coverage. After the deposition of the Si nitride film 32, the entire surface is etched back to form a first sidewall 33 made of the Si nitride film (see FIG. 3B). Table 6 shows an example of the etch-back conditions for the Si nitride film 32.
[0024]
[Table 6]
Example of nitride film etch-back conditions Gas used: CF 4 / Ar = 50/950 sccm
Pressure: 105Pa
RF power: 200W
Subsequently, a Si oxide film (fourth insulating film) 34 is deposited, for example, to a thickness of 20 nm (see FIG. 3C), and a second sidewall 35 of an oxide film is formed by etch back (see FIG. 3D). ). At this time, as in the case where the first sidewall 33 is formed, for example, a Si nitride film may be deposited as an etch-back stopper before depositing the Si oxide film 34 to be the second sidewall 35. . Table 7 shows an example of the etch-back condition of the Si oxide film.
[0025]
[Table 7]
Si oxide film etch-back condition Use gas: C 4 F 8 / CO / Ar / O 2 = 9/50/200/5 sccm
Pressure: 4.8 Pa
RF power: 1760W
Next, the oxide film on the surface of the active layer (single-crystal Si film) 3 where the gate electrode 7 and the sidewalls 33 and 35 are not formed is removed by wet etching of the HF solution. Subsequently, the single-crystal Si film 3 is anisotropically etched with, for example, a 15% (weight percent concentration) TMAH (tetramethyl ammonium hydroxide: 4-methylammonium hydroxide) solution to remove the single-crystal Si film 3 by about 30 nm. Then, the portion of the single crystal Si film 3 overlapping with the second sidewall 35 has an oblique shape as shown in FIG. The inner angle θ of this oblique angle is 54.7 ° when the single crystal film 3 has the (100) plane.
[0026]
Next, after removing the second sidewall 35 by wet etching of an HF solution, impurity implantation for forming the S / Ds 37 and 38 is performed by ion implantation 36 using the first sidewall 33 as a mask (FIG. 4 ( e)). In this case, oblique ion implantation and ion implantation for forming the S / D extension region are not performed. In the ion implantation 36, after forming an ion implantation mask with a photoresist by using a lithography technique, N-type impurities are performed under the conditions shown in Table 8, for example. Then, RTA, which is a heat treatment for activating the implanted impurities, is performed, for example, under the conditions shown in Table 9. After the ion implantation, the resist pattern used as a mask is peeled off by a known method.
[0027]
[Table 8]
Example of S / D ion implantation conditions Ion implantation energy for P (phosphorus): 15 keV
Dose amount: 1.2 × 10 15 / cm 2
[0028]
[Table 9]
Example of S / D heat treatment (RTA) conditions Temperature: 1000 ° C
Time: 10 seconds FIG. 4E also shows the joint shape between the S / Ds 37 and 38 and the single crystal Si film 3 after RTA, but this joint shape is different from that of the prior art (see FIG. 5C). , Become more smooth. Also, by changing the thickness of the second sidewall 35 and the depth of anisotropic etching of the active layer, the position of the bottom corner b of the S / Ds 37 and 38 can be changed in the left-right direction. The shape inclination can be controlled. In the present invention, the impurities implanted into the S / Ds 37 and 38 by RTA are diffused below the first sidewall 33. This lowers the impurity concentration in the portion a of the S / Ds 37 and 38 near the first sidewall 33 and functions as a diffusion region.
[0029]
Next, a single-crystal Si film 39 of, eg, 30 nm is selectively deposited in the S / D 37 and 38 regions by a known CVD epitaxial growth method (see FIG. 4F).
[0030]
Thereafter, Co silicides 40, 41, and 42 are formed on the S / Ds 37 and 38 on the gate electrode 7 by a known method (see FIG. 4G), and an interlayer film 43 is deposited (see FIG. 4H). A contact hole is formed in the interlayer film 43 so as to communicate with the Co silicides 40, 41, and 42, and a contact and a wiring are formed to manufacture an SOI N-channel MOS transistor.
[0031]
The inventor forms the double sidewalls 33 and 35 as described above, removes the single-crystal Si film 3 by about 30 nm by anisotropic etching, and overlaps the single-crystal Si film 3 with the second sidewall 35. It has been found that punch-through can be suppressed by forming a source / drain by ion-implanting a portion with an inner angle θ.
[0032]
In the second embodiment, in manufacturing a MOS transistor, after forming a double sidewall with a Si nitride film and a Si oxide film, the Si film is subjected to anisotropic etching depending on the plane orientation to form a junction with the second sidewall. Is made oblique, and impurities are implanted into the source / drain. For this reason, the junction shape between the source / drain and the single crystal Si layer can be controlled, so that the electric field near the drain is reduced, impact ionization is suppressed, and the leak current flowing between the source / drain is reduced.
[0033]
In the second embodiment, a method for manufacturing an SOI MOS transistor in which a MOS transistor is formed on a single crystal Si film formed on a Si oxide film has been described. However, a MOS transistor is formed on a normal single crystal Si film. The case is also applicable.
[0034]
【The invention's effect】
According to the first to fifth aspects of the present invention, since the cross-sectional shape of the diffusion layer can be controlled by injecting impurities between the source and the drain, the electric field near the drain is reduced, and impact ionization can be suppressed. Therefore, an increase in leakage current due to the body floating effect of the SOI type MOS transistor can be suppressed, so that low power consumption of the semiconductor device is realized.
[0035]
Further, according to the inventions described in claims 6 to 9, since the junction shape between the source / drain and the single-crystal Si layer can be controlled, the electric field near the drain is alleviated and impact ionization can be suppressed. Therefore, an increase in leakage current due to the body floating effect, which is a problem of the SOI type MOS transistor, can be suppressed, so that the power consumption of the semiconductor device can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view (part 1) showing an essential part of an element in each step of a method for manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment.
FIG. 2 (Part 2).
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view (part 1) showing an essential part of an element in each step of the method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment.
FIG. 4 (No. 2).
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a main part of an element in each step of a method for manufacturing a semiconductor device according to a conventional example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Si substrate 2 ... Insulating film (BOX) 3 ... Single crystal film (SOI)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 4 ... Element isolation region 5 ... Gate oxide film 6 ... Gate electrode (first polycrystalline film) 7 ... Gate electrode 8 ... Resist pattern 10 ... Ion implantation 11, 12 ... Source / drain (S / D) diffusion layer 13 ... Side wall (second insulating film) 14 ... Ion implantation 15, 16 ... Source / drain (S / D) diffusion layer 17 ... Interlayer film 19 ... Third insulating film 21 ... High-concentration impurity implantation layer (punch through stopper)
23 gate electrode (second polycrystalline film)
31 second insulating film 32 third insulating film 33 first side wall 34 fourth insulating film 35 second side wall 37, 38 source / drain 39 single crystal Si 41, 42 , 43… Co Salicide

Claims (9)

単結晶Si 膜にMOSトランジスタを形成するMOSトランジスタの製造方法において、
(1)素子分離形成後、前記単結晶Si膜の表面に第1の絶縁膜、第1の多結晶Si膜を順に堆積し、レジストパターンを形成してから該レジストパターンをマスクに異方性エッチングで第1の多結晶Si膜を除去し、所望の領域にのみ該多結晶Siを残す工程と、
(2)第1の多結晶Siをマスクに該単結晶Si膜中に不純物を注入する工程と、
(3)残った第1の多結晶Si膜を覆うように第2の絶縁膜を堆積してから、研磨で第2の絶縁膜表面の凹凸を平坦にし、第1の多結晶Si膜表面を露出させる工程と、
(4)露出した第1の多結晶Si 膜のみを選択的に除去する工程と、
(5)第2の絶縁膜をマスクに前記単結晶Si膜中に不純物を注入する工程と、(6)第1の絶縁膜を除去し、第3の絶縁膜、第2の多結晶Si膜を順に堆積する工程と、
(7)研磨により第2の絶縁膜上部の第2の多結晶Si膜を除去し、第2の絶縁膜の存在しない溝部に第2の多結晶Si膜を残して表面を平坦にする工程
とを有することを特徴とするMOSトランジスタの製造方法。
In a method of manufacturing a MOS transistor for forming a MOS transistor on a single crystal Si film,
(1) After forming the element isolation, a first insulating film and a first polycrystalline Si film are sequentially deposited on the surface of the single crystal Si film, a resist pattern is formed, and then anisotropic using the resist pattern as a mask. Removing the first polycrystalline Si film by etching and leaving the polycrystalline Si only in a desired region;
(2) implanting impurities into the single-crystal Si film using the first polycrystalline Si as a mask;
(3) After depositing a second insulating film so as to cover the remaining first polycrystalline Si film, the surface of the second insulating film is flattened by polishing, and the surface of the first polycrystalline Si film is removed. Exposing,
(4) selectively removing only the exposed first polycrystalline Si film;
(5) a step of injecting impurities into the single-crystal Si film using the second insulating film as a mask; and (6) removing the first insulating film to form a third insulating film and a second polycrystalline Si film. Sequentially depositing
(7) removing the second polycrystalline Si film on the second insulating film by polishing and leaving the second polycrystalline Si film in a groove where the second insulating film does not exist, and flattening the surface; A method for manufacturing a MOS transistor, comprising:
請求項1に記載の第2の絶縁膜をマスクに行う不純物注入を、第1の多結晶Si膜をマスクとした不純物注入の熱処理後、該多結晶Si膜を除去してから行う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。2. The method according to claim 1, wherein the impurity implantation using the second insulating film as a mask is performed after removing the polycrystalline Si film after the heat treatment of the impurity implantation using the first polycrystalline Si film as a mask. 2. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein 請求項1に記載の第2の絶縁膜をマスクに行う不純物注入を、濃度が1×1018/cm〜1×1019/cmとなるように行う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 impurity implantation using the second insulating film according to claim 1 as a mask is performed so that the concentration becomes 1 × 10 18 / cm 3 to 1 × 10 19 / cm 3. The manufacturing method of the semiconductor device described in the above. 請求項1に記載の第2の絶縁膜をマスクに行う不純物注入を、NMOSなら第3族の元素をPMOSなら第5族の元素を注入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。2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the impurity implantation using the second insulating film according to claim 1 as a mask is performed by implanting a group 3 element for an NMOS or a group 5 element for a PMOS. Manufacturing method. 請求項1に記載の第2の絶縁膜をマスクに行う不純物注入がイオン注入法であ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。2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the impurity implantation using the second insulating film as a mask according to claim 1 is an ion implantation method. 単結晶Si膜にMOSトランジスタを形成する半導体装置の製造方法において、
(1)素子分離形成後、前記単結晶Si膜の表面に第1の絶縁膜、多結晶Si膜を順に堆積し、エッチングマスク形成後、異方性エッチングで該多結晶Si膜を除去して所望の領域にのみ該多結晶Siを残しゲート電極を形成する工程と、
(2)ゲート電極形成後、第2の絶縁膜、第3の絶縁膜を順に堆積し、全面をエッチバックして第3の絶縁膜をゲート電極側部に残し第1のサイドウォールを形成する工程と、
(3)第1のサイドウォール形成後、第4の絶縁膜を堆積し、全面をエッチバックして第1のサイドウォールの外側に第4の絶縁膜で第2のサイドウォールを形成する工程と、
(4)ゲート電極および第1、第2のサイドウォールをマスクに前記単結晶Si膜を異方性エッチングする工程と、
(5)第2のサイドウォールをエッチングにより除去する工程と、
(6)前記エッチングされた単結晶Si膜に不純物を注入し、熱処理をしてソース/ドレインを形成する工程と、
(7)ソース/ドレイン領域にエピタキシャル成長により単結晶Si膜を堆積する工程
とを有することを特徴とするMOSトランジスタの製造方法。
In a method of manufacturing a semiconductor device in which a MOS transistor is formed on a single crystal Si film,
(1) After forming element isolation, a first insulating film and a polycrystalline Si film are sequentially deposited on the surface of the single crystal Si film, and after forming an etching mask, the polycrystalline Si film is removed by anisotropic etching. Forming a gate electrode while leaving the polycrystalline Si only in a desired region;
(2) After forming the gate electrode, a second insulating film and a third insulating film are sequentially deposited, and the entire surface is etched back to form a first sidewall while leaving the third insulating film on the side of the gate electrode. Process and
(3) after forming the first sidewall, depositing a fourth insulating film, etching back the entire surface, and forming a second sidewall with the fourth insulating film outside the first sidewall; ,
(4) anisotropically etching the single crystal Si film using the gate electrode and the first and second sidewalls as a mask;
(5) removing the second sidewall by etching;
(6) implanting impurities into the etched single-crystal Si film and performing heat treatment to form a source / drain;
And (7) a step of depositing a single-crystal Si film in the source / drain region by epitaxial growth.
請求項6に記載のソース/ドレインの不純物注入を、前記単結晶Si膜の異方性エッチングの後、第2のサイドウォールを除去してから行うことを特徴とする請求項6に記載の半導体装置の製造方法。7. The semiconductor according to claim 6, wherein the source / drain impurity implantation according to claim 6 is performed after removing the second sidewall after the anisotropic etching of the single crystal Si film. Device manufacturing method. 請求項6に記載の第3、第4の絶縁膜を成分の異なる膜で堆積し、第1、第2のサイドウォールを異膜で形成することを特徴とする請求項6に記載の半導体装置の製造方法。7. The semiconductor device according to claim 6, wherein the third and fourth insulating films according to claim 6 are deposited using films having different components, and the first and second sidewalls are formed using different films. Manufacturing method. 請求項6に記載の前記単結晶Si膜の異方性エッチングにおいて、横方向エッチングの先端が第2のサイドウォール下部、好ましくは、第1のサイドウォールと第2のサイドウォールの境界であることを特徴とする請求項6に記載の半導体装置の製造方法。7. The anisotropic etching of the single crystal Si film according to claim 6, wherein a tip of the lateral etching is a lower part of the second sidewall, preferably a boundary between the first sidewall and the second sidewall. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2015230952A (en) * 2014-06-04 2015-12-21 ルネサスエレクトロニクス株式会社 Manufacturing method of semiconductor device

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