[go: up one dir, main page]

TW200832564A - Method of manufacturing semiconductor device, and semiconductor device - Google Patents

Method of manufacturing semiconductor device, and semiconductor device Download PDF

Info

Publication number
TW200832564A
TW200832564A TW096136927A TW96136927A TW200832564A TW 200832564 A TW200832564 A TW 200832564A TW 096136927 A TW096136927 A TW 096136927A TW 96136927 A TW96136927 A TW 96136927A TW 200832564 A TW200832564 A TW 200832564A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
layer
substrate
film
semiconductor device
gate electrode
Prior art date
Application number
TW096136927A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI379360B (zh
Inventor
Naoyuki Sato
Kohjiro Nagaoka
Takashi Shinyama
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Publication of TW200832564A publication Critical patent/TW200832564A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI379360B publication Critical patent/TWI379360B/zh

Links

Classifications

    • H10P10/00
    • H10D64/0112
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/01Manufacture or treatment
    • H10D30/021Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET]
    • H10D30/0212Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET] using self-aligned silicidation
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/01Manufacture or treatment
    • H10D30/021Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET]
    • H10D30/0223Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET] having source and drain regions or source and drain extensions self-aligned to sides of the gate
    • H10D30/0227Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET] having source and drain regions or source and drain extensions self-aligned to sides of the gate having both lightly-doped source and drain extensions and source and drain regions self-aligned to the sides of the gate, e.g. lightly-doped drain [LDD] MOSFET or double-diffused drain [DDD] MOSFET
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/01Manufacture or treatment
    • H10D30/021Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET]
    • H10D30/027Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET] of lateral single-gate IGFETs
    • H10D30/0275Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET] of lateral single-gate IGFETs forming single crystalline semiconductor source or drain regions resulting in recessed gates, e.g. forming raised source or drain regions
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D62/00Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
    • H10D62/01Manufacture or treatment
    • H10D62/021Forming source or drain recesses by etching e.g. recessing by etching and then refilling
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D64/00Electrodes of devices having potential barriers
    • H10D64/01Manufacture or treatment
    • H10D64/015Manufacture or treatment removing at least parts of gate spacers, e.g. disposable spacers

Landscapes

  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Description

200832564 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種半導體裝置之製造方法及半導體裝置 者,尤有關於一種MOS (Metal Oxide Semiconductor,金 屬氧化物半導體)型場效電晶體者。 : 【先前技術】 ; 近年來,為了提昇電晶體性能,乃進行對於通道 (channel)區域施加應力(stress),使汲極電流增大之檢討。 (以應力施加之方法而言,已有在閘極電極形成後形成具有 鬲應力之膜,以將應力施加於通道區域之方法之報告。此 外,亦有將P通道MOS型場效電晶體(PMOSFET)之源極/汲 極區域進行钱刻,且使石夕鍺(silic〇n germanium)(SiGe)層砉 晶成長於該部分,而將應力施加於通道區域之方法之報告 (例如參照專利文獻1)。對於使用此SiGe層之通道區域之應 力施加,係於SiGe層愈接近通道區域,而SiGe層之體積愈 多則愈具效果。 ^ / 在此’茲使用圖6〜圖7說明上述之PMOSFET之製造方 法。首先,如圖6(a)所示,在矽基板11之表面側形成元件 刀離區域(省略圖示)。接著在石夕基板11上經由由氧化石夕所 組成之閘極絕緣膜12而圖案形成由多晶矽所組成之閘極電 極13。此時,將構成閘極絕緣膜12與閘極電極^之各材料 膜、及由氮化矽膜所組成之硬遮罩(hard历“㈡^疊層成膜 於矽基板11上,且將此等疊層膜進行圖案蝕刻。 、 接著,如圖6(b)所示,在覆蓋閘極絕緣膜12、閑極電極 123210.doc 200832564 13及硬遮罩14之狀態下,在矽基板11上形成氮化石夕膜15,。 其後,如圖6(c)所示’藉由乾餘刻法,將該氮化石夕膜 15’(參照前述圖6(b))進行回蝕(etch back),藉此在閘極絕 緣膜12、閘極電極13及硬遮罩14之兩旁形成側壁(以心 wall) 1 5 〇 接著,如圖6(d)所示,以上述硬遮罩14與側壁15為遮 罩’藉由蝕刻將矽基板11向下挖,即進行所謂凹陷钱刻 (recess etching),藉此以形成凹陷區域16。其後,藉由使 用稀氟氫酸之洗淨處理,將矽基板丨丨表面之自然氧化膜予 以去除。 接著如圖7(e)所示,使矽鍺(8沿幻層17磊晶成長在凹陷 區域16,亦即被往下挖之矽基板丨丨之表面。藉此,形成含 有一定濃度之Ge之SiGe層17。其後,藉由離子注入法,將 P型雜質導入於SiGe層17,且進行活性化退火(anneal)。藉 此,該SiGe層17即成為源極/汲極區域,而被包夾在矽基 f 板11之源極/汲極區域之閘極電極13正下方之區域即成為 通道區域Ch。 接著如圖7(f)所示,藉由使用熱填酸之濕姓刻,將硬 遮罩14(參照則述圖7(e))去除,而使閑極電極u之表面露 出同時將SiGe層17之表面之自然氧化膜去除。藉由此去 除步驟,側壁15之上部亦被去除。 接下來如圖7(g)戶斤@ ^ 所不,在覆蓋閘極電極13之狀態下,使 鎳(nickle)膜等之高炫1赴人 點金屬膜成膜在含有以以層17上之 石夕基板11上。其後,鞋山 精由進行熱處理,將閘極電極π之表 123210.doc 200832564 面側及SiGe層17之表面側予以矽化物(siHside)化,以形成 由鎳石夕化物所組成之矽化物層S。藉此,使源極/汲極區域 之表面側低電阻化,且減低接觸電阻。 如以上方式,藉由SiGe層17對於通道區域(^之應力施 加,使通道區域Ch偏斜,藉此即可獲得具有充分之載子 (carrier)移動度之PMOSFET。 (專利文獻1)曰本特表2002-530864號公報(尤其參照圖4 及段落編號0030) 【發明内容】 (發明所欲解決之問題) 然而,在上述之半導體裝置之製造方法中,雖然藉由 SiGe層17對於通道區域Ch之應力施加而可謀求载子移動度 之提升,惟在將SiGe層17之表面側予以矽化物化之際,由 於高熔點金屬與矽(si)之反應速度相較於與鍺(Ge)之反應 速度快’因此石夕化物化將局部性進行。藉此,反應容㈣ 成不穩定,而難以將矽化物層S形成均勻之膜狀。因此, 會有無法謀求源極/汲極區域之低電阻化之問題。此外, 由於高溶點金屬對於⑦之擴散係數較高,因此局部性開始 反應時,矽化物層S會異常成長道矽基板u。因此,亦會 有洩漏電流增大之問題。 9 因此’本發明之目的在於提供—種—面將應力施加於通 道區域面將矽化物層形成為膜狀,並且可抑制矽化物 層之異常成長之半導體裝置之製造方法及半導體裝置。 (解決問題之技術手段) 123210.doc 200832564 為了達成上述之目&,ία 、本表明之半導體裝置之穿造方、、i 係以依序特以下之步驟 之“方法 吁试耳先,在第1步驟中, 進仃在矽基板上經由閘極 著,在第2牛•由 緣膜形成閑極電極之步驟。接 在弟〜驟中,進行藉由以閉極電 下挖矽基板之表面層之牛驟 ^ ^ 皁之蝕亥j .眉之步驟。接著,在第3步驟中,進行 使匕3矽鍺(SiGe)層之第!層磊曰 不膺猫日日成長在下挖過之矽基板之 表面之步驟。接著,在篦 、 在弟步驟中,進行在第1層上形成由 鍺濃度較第1層低之SiGe声岑石夕猛 曰歲夕(Sl)層所組成之第2層之步 驟。在其後之第5步驟中,验1、+、〜 矛/哪中,將則述第2層之至少表面側予以 矽化物化,以形成矽化物層。 依據此種半導體裝置之赞;止古 y. , 〇 . ^ 罝您I仏方法,使由SiGe層所組成之 弟1層蟲晶成長於被下控少石 人τ、饭r花之矽基板之區域,由於對於通道 區域施加應力’因此可提升载子移動度。此外,在第^ 上形成由鍺(Ge)濃度較約層更低之⑽層或以層所組成^ 第2層’因此可抑制石夕化物化之局部性進行。藉此,可使 矽化物化反應穩定,而形成均勻膜狀之矽化物層,因此可 謀求接觸電阻之低電阻化。再者,由於P層之鍺濃度較 弟層更鬲口此起作用作為抑制石夕化物化反應之播止層 (stopper)。藉此,可防止矽化物層異常成長到矽基板,且 可抑制洩漏電流。 此外,本發明之半導體裝置係在矽基板上經由閘極絕緣 膜而設有閘極電極者,其特徵為:在前述閘極電極兩側之 月ίι述矽基板經下挖過之區域,依序層積有包含SiGe層之第 1層及由Ge濃度較該第1層更低<SiGe層或Si層所組成之第 123210.doc 200832564 2層,於第2層之至少表面側設有矽化物層。 此種半導體裝置係由上述之製造方法所製造者,藉由由 SiGe層所組成之第1層將應力施加於通道區域,載子移動 度提升。此外,由於在配置於第}層上之由以濃度較第1層 更低之SiGe層或Si層所組成之第2層設有矽化物層,因此 可謀求接觸電阻之低電阻化。 (發明之效果) 如以上所說明,依據本發明之半導體裝置之製造方法及 半、體裝置’可一面提升載子移動度,一面謀求接觸電阻 之低電阻化,且可抑制洩漏電流。因此,可使電晶體之特 性提升。 【實施方式】 以下’根據圖式詳細說明本發明之實施形態。在各實施 形態中,依製造步驟順序說明半導體裝置之構成。 (第1實施形態)
兹使用圖1〜圖3之製造步驟剖面圖說明CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor,互補性金屬 氧化物半導體)FET中之PMOSFET之製造方法作為本發明 之半導體裝置之製造方法之實施形態之一例。另外,對於 與在先前技術中所說明者相同之構成,賦予相同之符號進 行說明。 首先’如圖1(a)所示,準備由單晶矽所組成之p型矽基 板11 ’且於其表面側形成元件分離區域(省略圖示)。此 時’例如在石夕基板丨〗之表面側形成溝,且形成在該溝内埋 123210.doc -10- 200832564 入例如由氧化石夕膜所組成之絶緑膜之sTi(shaii〇w • tion戋溝槽絕緣)結構之元件分離區域。 接者’在由元件分離區域所分離之矽基板"上,經由例 如由氮氧化石夕膜所組成之閑極絕緣膜12,圖案形成例如由 多晶石夕所組成之間極電極13。此時,將構成閑極絕緣㈣ 與閘極電極13之各材料膜、及例如由氮化石夕膜所組成之硬 遮罩14疊層成膜在石夕基板11±,且將此等疊層膜進行圖案 钱刻。 在此,以上述閘極絕緣膜12之構成材料而言,並不以氮 氧化矽膜為限’亦可是氧化石夕膜,亦可是包含铪(—η— 或銘之金屬氧化膜。此外,以開極電極13而言,並不以多 晶石夕為限,亦可含有金屬材料。 接著,如圖1(b)所示,於覆蓋閘極絕緣膜12、間極電極 13、及硬遮罩14之狀態下’例如使氮切膜15,成膜在石夕基 板11上。接著’如圖i⑷所示,例如藉由乾钱刻法,將氮 化石夕膜15,(參照前述圖1(b))進行回飿,藉此在閉極絕緣膜 12、閘極電極13、及硬遮罩14之側壁形成絕緣性之側壁 15。在此’該側壁15雖係設為例如藉由氮化矽臈來構成, 惟亦可是氮化石夕膜以外’而由氧化石夕膜、氮氧化石夕膜或此 等之疊層結構來構成亦可。 接著,如圖1(d)所示,進行將⑦基板μ表面往下挖之 凹陷#刻。此時’係藉由以閉極電極13上之硬遮罩Μ及側 壁15為遮罩之㈣’進行將石夕基板u之表面層往下挖之凹 陷蝕刻,藉以形成50〜60 mm左右深度之凹陷區域16。在 123210.doc 200832564 此凹陷蝕刻中’係藉由進 仃4向性之餘刻,以使凹陷區域 16擴展至側壁15之下方。々丨1 例如’側壁15下之矽基板Π係予 以餘刻25 nm左右。惟在本發明中,只要在侧壁町,如 後所述存在有形成SiGe層之空間即可,至於側壁Η之寬度 及矽蝕刻ϊ則並未予以規定。其後,冑由使用稀氟氫酸之 洗淨處理’將石夕基板11表面之自然氧化膜去除。 以此蝕刻條件之一你丨而^ ^ 例而吕,係使用四氟化碳(cf4)與氧
(〇2)於钱刻氣體’並將氣體流量設定為CF4/〇2=40/1〇 (ml/min)、處理壓力設定為2 7 &、源極功率設為5〇〇w、 偏壓功率設為5GW來進行。惟上述氣體流量係設為顯示在 標準狀態之體積流量者,且設為之後所示之氣體流量亦相 同〇 另外’在此’雖係說明在設有側壁丨5之狀態下進行凹陷 蝕刻之例,惟即使不設置側壁15而進行凹陷蝕刻時,本發 明亦可適用。 此外’在本實施形態中,係以PM〇SFET之製造方法為 中心進行說明,因此詳細之記載予以省略,惟在形成 NMOSFET時’只要在上述蝕刻步驟之前,於覆蓋硬遮罩 14及側壁15之狀態下,在矽基板丨丨上形成用以保護 NMOSFET區域之氧化矽膜,且於僅將pM〇SFEir區域之氧 化矽膜去除之後,進行上述蝕刻步驟即可。 接著’如圖2(e)所示,使由SiGe層所組成之第丨層21磊晶 成長於凹陷區域16之表面’亦即被往下挖之矽基板11之表 面。藉此’壓縮應力即施加於設於閘極電極丨3下之矽基板 123210.doc -12- 200832564 η之通道區域。在此,#由將第巧幻之以濃度之範圍設 為10 atm%以上20atm%以下,即可效率良好地將應力施加 於通道區$,錢載子移動度提升。此外,第Μ 21之膜 厚雖未特別限定,惟為了更效率良好地將應力施加於設於 閘極電極13正下方之破基板11之通道區域,係以與石夕基板 η之表面相同程度之高度設置為佳。在此,兹將第1層21 以與矽基板11之表面相同程度之高度設置。此外,如後所 述,由於第1層21之Ge濃度係較形成於第}層21上之第2層 更尚,因此藉由該Ge濃度之差,而發揮形成矽化物層在第 2層之際之作為矽化物化反應之擋止層之功能。 以上述第1層21之成膜條件而言,係使用二氯矽烷 (Dichlorosilane (DCS))、藉由氫(h2)稀釋為 i.5 v〇1之氫化 鍺(GeH4)、氣化氫(HC1)作為成膜氣體,且採取氣體流量 為 DCS/GeH^/HCl = 5 0/70/2 5(ml/min)。此外,將處理溫度 設定為550°C〜850°C、處理壓力設定為1.3 kPa〜5.3 kPa。 接著,如圖2(f)所示,在第1層21上,形成由Ge濃度較 第1層21更低之SiGe層或Si層所組成之第2層22。如後所 述,由於在此第2層22係形成矽化物層,因此^濃度係以 較低為佳。具體而言,Ge濃度係以較第1層21低至少1 atm%以上為佳,且為Si層為更佳。在此係例如使si層磊晶 成長作為第2層22。在此,由於上述第1層21係在到達矽基 板11之表面之狀態下設置,因此第2層22係在從矽基板11 之表面隆起之狀態下以例如20 nm之膜厚形成。 以此第2層22之成膜條件而言,係使用DCS作為成膜氣 123210.doc -13 - 200832564 體,且將氣體流量設定為100〜200 (ml/min)、處理溫度設 定為55〇t:、處理壓力設定為L3 kPa來進行。 另外’在此雖係設為使上述以層蟲晶成長,惟由於如上 述在該層係供梦化物層形成’因此除蟲晶成長以外進行成 膜,形成多晶矽亦可。 其後,以硬遮罩14、側壁15作為遮罩,在pM〇SFEi^ 域藉由以例如2 keV之能量、3xl〇i5/cm2之摻雜量進行離子 注入,而將例如由硼(B)所組成之p型雜質導入至上述第工 層21及第2層22。另一方面,在1^]^1〇81^丁區域中,藉由以 例如8 keV之能量、lxl0i5/cm2之掺雜量進行離子注入,而 將例如由磷(P)所組成之n型雜質導入至矽基板u。 接著,如圖2(g)所示,藉由使用例如熱填酸等之藥液之 洗淨處理,將硬遮罩14(參照前述圖2(f))及側壁15(參照前 述圖2(f))加以去除,藉以露出閘極電極13。其後,以例如 1050°C左右進行活性化退火。 接著,如圖2(h)所示,以閘極電極13為遮罩,在 PMOSFET區域中,藉由以例如15 keV之能量、 1.5xl015/cm2之摻雜量進行離子注入,而將例如由BF2所組 成之p型雜質導入至矽基板u、第1層21及第2層22。藉 此在閘極電極13之兩側之石夕基板11形成延伸(extension) 區域E。另一方面,在NM〇SFET區域中,藉由以例如15 keV之能量、lxl〇15/cm2之摻雜量進行離子注入,而將例 如由As所組成之n型雜質導入至矽基板u。 接著如圖3(i)所示,在覆蓋閘極電極13之狀態下,將例 123210.doc -14· 200832564 如氮化矽膜成膜於第2層22上之後,藉由回蝕在閘極電極 1 3、閘極絕緣膜12之兩側形成側壁丨8。此側壁丨8係為了防 止在後步驟要進行之矽化物化之際成膜之高熔點金屬往通 道區域之擴散,而將膜厚形成較使用圖1(c)所說明之侧壁 1 5更厚。另外,在此雖係設為以氮化矽膜來形成側壁1 8, 惟除氮化矽膜以外,亦可使用氮氧化矽膜、氧化矽膜或此 等之疊層膜。 接著’如圖3(j)所示,在將閘極電極13及第2層22(參照 前述圖3(i))之表面之自然氧化膜予以去除之後,例如藉由 賤錢法,在將設有側壁18之閘極電極13予以覆蓋之狀態 下於包含第2層22上之石夕基板11上,形成例如由鎳所組 成之咼熔點金屬膜(省略圖示)。其後,將矽基板丨丨加熱到 供形成鎳秒化物層之250°C〜40CTC。藉此,閘極電極13及 第2層22之表面側即被矽化物化,而在第2層22及閘極電極 13之表面側,形成由鎳矽化物所組成之矽化物層s。在 此’係设為第2層22整體被矽化物化。此時,由於第2層22 之Ge濃度係較第1層21低,因此在第2層22形成均勻之膜狀 之矽化物層S。此外,此時,由於第1層21之(^濃度係較第 2層22更高,因此藉由此^濃度之差,而發揮作為矽化物 化反應之擋止層之功能。藉此,即抑制矽化物層s之異常 成長。 其後,藉由混酸(硫酸、過氧化氫混合液)選擇性地將殘 存於元件分離區域(省略圖示)上及側壁18上之未反應之鎳 膜予以去除之後,為了改善矽化物層S之膜質,再度以 123210.doc -15- 200832564 450°C〜650°C加熱。另外,在此,雖係設為形成鎳矽化物 作為石夕化物層S,惟本發明並不以此為限,亦可形成由鎳 鉑石夕化物、姑石夕化物、鈦石夕化物所組成之砍化物層s。 藉由以上方式,製造以閘極電極丨3正下方之矽基板丨i為 通道區域Ch之PMOSFET。 依據此種半導體裝置之製造方法及藉由此所獲得之半導 體裝置,由於係使由SiGe層所組成之第}層21磊晶成長於 被往下挖之矽基板11之凹陷區域丨6,而將壓縮應力施加於 通道區域Ch,因此載子移動度即可提升。此外,由於在第 1層21上形成由Ge濃度較第1層21更低之siGe層或Si層所組 成之第2層22 ’因此抑制石夕化物化之局部性之進行。藉 此,即可使矽化物化反應穩定,而可形成膜狀之矽化物層 s,因此可謀求接觸電阻之低電阻化。再者,由於第1層21 之Ge /辰度係較第2層22更高,因此可作為抑制石夕化物化反 應之擋止層之功能。藉此,即可防止矽化物層s異常成長 到矽基板11,且抑制洩漏電流。綜上所述,即可使電晶體 之特性提升。 (第2實施形態) 接著使用圖4〜圖5說明本發明之第2實施形態之半導體裝 置之製造方法。另外,將矽基板丨丨之表面往下挖,直到形 成凹陷區域1 6為止之步驟,係設為與使用圖丨(a)〜(幻所說 明之步驟同樣地來進行。 百先,如圖4(a)所示,與第1實施形態相同,使由SiGe層 所組成之第1層21磊晶成長於凹陷區域16之表面,亦即被 123210.doc -16 - 200832564 往下挖之石夕基板u之表面。在此,係以含有l〇 atm%以上 20 atm%以下之濃度範圍之Ge之方式形成第丨層以。藉此, 將麼縮應力施加於設於閘極電極13下之⑪基板此通道區 域。在此,係與第i實施形態相同,將第i層2丨以與矽基板 11之表面相同程度之高度設置。另外,成膜條件係設為以 與第1實施形態相同條件來進行。 接著,如圖4(b)所示,在第1層21上形成由&濃度較第2 層21更局之SiGe層或Ge層所組成之中間層23。此中間層23 係在後步驟中,於將矽化物層形成在形成於中間層23之上 層之第2層之際,發揮作為矽化物化反應之擋止層之功能 者。因此,Ge濃度係以較高為佳,而若為Qe層則更佳。 在此,係設為以例如i nm左右之膜厚形成Ge層作為中間層 23 〇 以此時之成膜條件之一例而言,係使用藉由H2稀釋為 1.5 vol%之GeH4作為成膜氣體,且將氣體流量設定為1〇〇 ml/min、處理溫度設定為7〇(rc、處理壓力設定為13 kPa。惟此時之Ge層並未磊晶成長於第1層21上,而係以吸 附於第1層21之表面之狀態形成。 另外,在此雖係設為形成Ge層作為中間層23,惟亦可是 Ge浪度較第1層21更高之SiGe層。此時,係以&濃度較 atm/〇更咼之方式形成由yGe層所組成之中間層23。 接著,在中間層23上形成由Ge濃度較上述第}層21更低 之SiGe層或Si層所組成之第2層22。在此,係設為與第1實 施形態相同,以相同之成膜條件形成si層以作為第2層 123210.doc -17- 200832564 22。此時’由於si層係形成於上述以層上,因此非以蠢晶 成長,而是以吸附於上述Ge層上之狀態形成。 其後之步驟係與在第丨實施形態使用圖2(g)〜圖3⑴所說 明之步驟同樣地進行。亦即,以硬遮罩14、側壁15為遮 罩將P型雜質導入至第2層22、中間層23、第1層21。 接著,如圖4⑷所示,藉由將硬遮罩14(參照前述圖4(b)) • 及側壁15(參照前述圖4(b))予以去除,使閘極電極13露 出。其後,如圖4(d)所示,例如以l〇5(TC左右進行活性化 退火。接著,以閘極電極13為遮罩,進行離子注入,藉此 形成延伸區域E。 接者如圖5 (e)所示’在閘極電極1 3、閘極絕緣膜12之 兩側形成側壁18。 接著’如圖5(f)所示,在將閘極電極13及第2層22(參照 前述圖5(e))之表面之自然氧化膜予以去除之後,於覆蓋設 有側壁18之閘極電極13之狀態下,在包含第2層22上之矽 ( 基板11上形成鎳膜(省略圖示)。其後,藉由進行熱處理, 在第2層22及閘極電極13之表面側形成由鎳矽化物所組成 : 之矽化物層S。此時,由於第2層22之Ge濃度較第1層21 低’因此在第2層22形成均勻之膜狀之石夕化物層s。此外, •此時’由於中間層23之Ge濃度顯著地較第2層22更高,因 此確實發揮作為矽化物反應之擋止層之功能。藉此,即抑 制矽化物層S之異常成長。 其後’藉由混酸選擇性地將殘存於元件分離區域(省略 圖不)上及側壁1 5上之未反應之高熔點金屬膜予以去除之 123210.doc -18- 200832564 後’再度以45(TC〜650°C進行加熱。 藉由以上方式,製造以閘極電極13正下方之矽基板U為 通道區域Ch之PMOSFET。 即使疋此種半導體裝置之製造方法及藉由此所獲得之半 導體裝置,亦係藉由使由SiGe層所組成之第1層21磊晶成 長於被往下挖之矽基板丨丨之凹陷區域16,而將壓縮應力施 加於通道區域Ch,因此載子移動度即可提升。此外,由於 在中間層23上形成由Ge濃度較第1層21更低之SiGe層或以 層所組成之弟2層22,因此抑制石夕化物化之局部性之進 行。藉此,即可使矽化物化反應穩定,而可形成膜狀之矽 化物層S,因此可謀求接觸電阻之低電阻化。 此外,再者,由於中間層23之^濃度係較第1層21更 南’因此可作為抑制石夕化物化反應之播止層之功能。尤其 依據本實施形態,由於中間層23係由Ge層所形成,因此可 確實防止石夕化物層S異常成長到矽基板U,且抑制洩漏電 流。 綜上所述,即可使電晶體之特性提升。 (變形例1) 另外,在上述第2實施形態中,雖係使Ge層成膜作為中 間層23 ’惟藉由離子注入法來形成該Ge層亦可。此時,係 在使用圖4(b)所說明之步驟中,以例如2·5 kev之能量、 5xl014at〇ms/cm2之條件進行Ge之離子注入。藉此,從第^ 層21之表面直到5 nm左右之深度即成為&之高濃度區域, 而供中間層23形成。此外,在上述離子注入之後,藉由進 123210.doc -19- 200832564 行例如1 000°c左右之熱處理,使結晶性恢復亦可。 即使是此種半導體裝置之製造方法及藉由此所獲得之半 導體裝置’亦係由於使由SiGe層所組成之第1層21、Ge濃 度較第1層21咼之中間層23、Ge濃度較第1層2 1低之第2層 2 2形成於凹陷區域1 6之表面,因此可達到與第2實施形態 相同之效果。 【圖式簡單說明】 圖1(a)〜(d)係為用以說明本發明之半導體裝置之製造方 法之第1實施形態之製造步驟剖面圖(其丨)。 圖2(e)〜(h)係為用以說明本發明之半導體裝置之製造方 法之第1實施形態之製造步驟剖面圖(其2)。 圖3(i)〜(j)係為用以說明本發明之半導體裝置之製造方法 之第1實施形態之製造步驟剖面圖(其2)。 S 4(a) (d)係為用以說明本發明之半導體裝置之製造方 法之第2實施形態之製造步驟剖面圖(其丨)。 、圖5(e)⑴係為用以說明本發明之半導體裝置之製造方 法之第2實施形態之製造步驟剖面圖(其2)。 圖6(a)⑷係為用以說明習知之半導體裝置之製造方法 之製造步驟剖面圖(其1 )。 圖7(e)〜(g)係為用以說明 几1白夭口之半導體裝置之製造方法 之製造步驟剖面圖(其2)。 【主要元件符號說明】 11 矽基板 12 閘極絕緣膜 123210.d〇c •20- 200832564 13 閘 極電極 21 第 1層 22 第 2層 23 中 間層 S 矽化物層 (/ 123210.doc -21 -

Claims (1)

  1. 200832564 申請專利範圍: 1. ,半導體裝置之製造方法,其特徵為包含: 第1步驟,其係在矽基板級 電極; 、,二由閘極絕緣膜形成閘極 第2步驟,其係藉由以前述間極電極 下挖前述矽基板之表面層; 〜“、、蝕J, 第3步驟,其係使包含矽鍺 過之前述石夕基板之表面; 弟^晶成長在下挖 # f ^驟丨係在則述第1層上形成由鍺濃度較該第1 層低之矽鍺層或矽層所組成之第2層;及 第:步^ 化,以形成矽化物層。 2·如請求項!之半導體裝置之製造方法,苴中 二前Si步:與前述第4步驟之間:進行於前述第1 “門:之牛較該第1層高之料層或緒層所組成 之T間層之步驟; 3. 步驟中,於前述中間層上形成前述第2層。 二S ’其係切基板上經由閑極絕緣膜而設 有閘極電極者,其特徵在於: 在别述閘極電極兩側之前述石夕基板經 依序層積有包切鍺層之第……::之&域, 低之石々鈕Μ之第1層、及由錯濃度較該第鴻 一夕鍺層或矽層所組成之第2層; ;月)述第2層之至少表面側設有矽化物層。 123210.doc
TW096136927A 2006-11-16 2007-10-02 Method of manufacturing semiconductor device, and semiconductor device TW200832564A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006309828A JP5181466B2 (ja) 2006-11-16 2006-11-16 半導体装置の製造方法および半導体装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW200832564A true TW200832564A (en) 2008-08-01
TWI379360B TWI379360B (zh) 2012-12-11

Family

ID=39416094

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW096136927A TW200832564A (en) 2006-11-16 2007-10-02 Method of manufacturing semiconductor device, and semiconductor device

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7858517B2 (zh)
JP (1) JP5181466B2 (zh)
KR (1) KR101382676B1 (zh)
TW (1) TW200832564A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI725019B (zh) * 2015-04-10 2021-04-21 美商應用材料股份有限公司 提高選擇性磊晶生長之生長速率的方法

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101369907B1 (ko) * 2007-10-31 2014-03-04 주성엔지니어링(주) 트랜지스터 및 그 제조 방법
DE102008049725B4 (de) * 2008-09-30 2012-11-22 Globalfoundries Dresden Module One Limited Liability Company & Co. Kg CMOS-Bauelement mit NMOS-Transistoren und PMOS-Transistoren mit stärkeren verformungsinduzierenden Quellen und Metallsilizidgebieten mit geringem Abstand und Verfahren zur Herstellung des Bauelements
US8450194B2 (en) * 2011-07-01 2013-05-28 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Method to modify the shape of a cavity using angled implantation
JP5520974B2 (ja) * 2012-01-25 2014-06-11 東京エレクトロン株式会社 被処理基体の処理方法
CN103515317B (zh) * 2012-06-20 2016-02-03 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种cmos器件及其形成方法
TWI688042B (zh) * 2016-07-05 2020-03-11 聯華電子股份有限公司 半導體元件的製作方法
KR102452925B1 (ko) 2018-02-23 2022-10-07 삼성전자주식회사 반도체 장치 및 그 제조 방법
US12356705B2 (en) 2023-11-07 2025-07-08 Applied Materials, Inc. Electrical contact cavity structure and methods of forming the same

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IL143078A0 (en) 1998-11-12 2002-04-21 Intel Corp Field effect transistor structure with abrupt source/drain junctions
US6777298B2 (en) * 2002-06-14 2004-08-17 International Business Machines Corporation Elevated source drain disposable spacer CMOS
US6921913B2 (en) * 2003-03-04 2005-07-26 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Strained-channel transistor structure with lattice-mismatched zone
US7132338B2 (en) * 2003-10-10 2006-11-07 Applied Materials, Inc. Methods to fabricate MOSFET devices using selective deposition process
JP2005353831A (ja) * 2004-06-10 2005-12-22 Toshiba Corp 半導体装置
US7279406B2 (en) * 2004-12-22 2007-10-09 Texas Instruments Incorporated Tailoring channel strain profile by recessed material composition control
US20070221959A1 (en) * 2006-03-22 2007-09-27 International Business Machines Corporation Structure and method for fabricating recessed channel mosfet with fanned out tapered surface raised source/drain

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI725019B (zh) * 2015-04-10 2021-04-21 美商應用材料股份有限公司 提高選擇性磊晶生長之生長速率的方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR101382676B1 (ko) 2014-04-07
JP2008124407A (ja) 2008-05-29
US7858517B2 (en) 2010-12-28
KR20080044779A (ko) 2008-05-21
TWI379360B (zh) 2012-12-11
US20080116532A1 (en) 2008-05-22
JP5181466B2 (ja) 2013-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI331781B (en) Semiconductor fabrication method, method of forming a strained semiconductor structure
US7786518B2 (en) Growth of unfaceted SiGe in MOS transistor fabrication
TWI338350B (en) Methods of forming a semiconductor structure
US7888747B2 (en) Semiconductor device and method of fabricating the same
CN100429788C (zh) 用于提高mos性能的引入栅极的应变
TWI362753B (zh)
TW200832564A (en) Method of manufacturing semiconductor device, and semiconductor device
TW200929541A (en) Transistor and method of fabricating the same
JP3594140B2 (ja) 半導体装置の製造方法
TW200849595A (en) Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method
TW200842988A (en) Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device
TW200841468A (en) Silicon layer for stopping dislocation propagation
TW200924167A (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
CN104051276A (zh) 受应力的场效晶体管的制造方法
TW201013787A (en) Ultra-shallow junctions using atomic-layer doping
TWI387010B (zh) 用於製造電晶體之方法
TW201227930A (en) Semiconductor device and a method for manufacturing a semiconductor device
WO2007034553A1 (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP2008177319A (ja) 半導体装置の製造方法および半導体装置
TWI296851B (en) Process for fabricating a strained channel mosfet device
TWI284373B (en) Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device
JP2008263114A (ja) 半導体装置の製造方法および半導体装置
JP2010080674A (ja) 半導体装置、およびその製造方法
JP2004200335A (ja) 絶縁ゲート型電界効果トランジスタを含む半導体装置及びその製造方法
TW201128714A (en) Methods for fabricating MOS devices having epitaxially grown stress-inducing source and drain regions