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JP4159197B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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JP4159197B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に、ゲート電極とソース,ドレインとの間の容量を減少させると共に短チャネル効果を抑制できる積み上げ構造のソース,ドレイン領域を有する絶縁ゲート型FET(電界効果トランジスタ)の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
大多数の半導体集積回路においては、絶縁ゲート型FET(MISFET)が基本素子として用いられている。近年、半導体素子寸法の微細化が進むに従って、短チャンネル効果によるゲート長のばらつきに起因する閥値電圧のばらつきや、サブスレッショルド特性の劣化によるリーク電流の増加等が問題になってきている。
【0003】
これらの問題を解決するためには、ソース,ドレインと半導体基板との接合(以下、単にソース,ドレイン接合と言う)の深さを浅くすることが有効であることが知られている。しかしながら、単に上記ソース,ドレイン接合の浅接合化を行なうと、短チャンネル効果を抑制することはできるのであるが、ソース,ドレイン拡散層の抵抗値が高くなるので金属酸化膜半導体FET(MOSFET)の電流駆動力が低下するという問題がある。
【0004】
そこで、上記電流駆動力の低下を解決するために、ゲート電極直下のチャネル領域両側に存在するソース,ドレイン領域を半導体基板上方まで積み上げる、言い換えると、ゲート電極の両側にゲート電極側壁絶縁膜を介して半導体基板まで達するソース,ドレイン拡散層を形成する所謂積み上げ拡散層構造が提案されている。こうして、ソース,ドレイン領域を半導体基板上方まで積み上げることによって、上記ソース,ドレイン拡散層の厚さを実効的に厚くして低抵抗化を計りつつ、上記ソース,ドレイン接合の深さを浅く形成できるのである。
【0005】
図9は、特開昭61‐196577号公報に開示されている従来の積み上げ拡散層を形成する工程を示す。図9(a)に示すように、シリコン基板1上に素子分離領域(シリコン酸化膜)2を形成して区画して、活性領域3が形成される。そして、活性領域3上にはゲート酸化膜4が形成され、さらに側壁部および上部が絶縁膜5に覆われたゲート電極6が形成される。
【0006】
次に、図9(b)に示すように、上記シリコン基板1における露出しているソース,ドレイン形成領域7上に、選択的にシリコン層8をエピタキシャル成長させる。そして、シリコン層8に不純物をイオン注入して不純物層(ソース,ドレイン拡散層)9を形成する。
【0007】
次に、図9(c)に示すように、ウェハ全面に層間絶縁膜10を成長させ、層間絶縁膜10上に形成された上部配線12が、コンタクト配線11を介してソース,ドレイン拡散層(ソース,ドレイン領域)9に接続される。
【0008】
こうして得られた上記積み上げ拡散層9を有するFETは、ソース,ドレイン領域9がゲート酸化膜4と活性領域との境界よりも上にあるために、ゲート電極6下へのソース,ドレイン拡散層9の拡がりが抑えられて、短チャンネル効果が抑制される。また、ソース,ドレイン拡散層9の層抵抗を増大させることなく、ゲート電極6の長さを短くできるのである。
【0009】
図10は、特公平8‐2576506号公報に開示されている従来の積み上げ拡散層を形成する工程を示す。先ず、図10(a)に示すように、P型基板21上に素子分離領域となる酸化膜22を形成する。次に、P型基板21上における活性領域にゲート酸化膜23およびゲート電極24を順次形成し、熱酸化を行ってゲート電極24の表面に十分な厚さの酸化膜25を形成する。次に、図10(b)に示すように、ゲート電極24周囲の酸化膜22を除去した後、多結晶シリコン層を形成し、リン拡散によって上記多結晶シリコン層をN型にし、同時にN型低濃度領域26を形成する。次に、エッチバック法によってサイドウォール27を形成する。次に、サイドウォール27に砒素をイオン注入法によって注入して、N型高濃度領域28を形成する。こうして形成されたN型低濃度領域26,サイドウォール27およびN型高濃度領域28がソース,ドレイン領域となる。
【0010】
次に、図10(c)に示すように、ウェハ全面に層間絶縁膜29を形成し、フォトリソグラフィおよびエッチングによってサイドウォール27の一部分を含むようにソース,ドレイン領域26,27の位置にコンタクト孔30を形成し、ソース,ドレイン領域26,27,28がコンタクト配線31を介して上部配線32に接続される。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の積み上げ拡散層形成方法によって形成された積み上げ拡散層を有するFETには、以下のような問題がある。すなわち、特開昭61‐196577号公報および特公平8‐2576506号公報の何れに開示されている積み上げ拡散層の形成方法の場合にも、ゲート電極長手方向に対して垂直方向(つまり、ゲート長方向)におけるゲート電極から素子分離領域までのソース,ドレイン領域にコンタクト孔が形成される。そして、ソース,ドレイン領域の長さは、以下のように決定される。
【0012】
図8は、上記ゲート電極と活性領域とコンタクト孔との関係を示す図である。図において、pはゲート電極61とコンタクト孔63との間の位置合わせマージンを表し、oはコンタクト孔63の幅を表し、qはコンタクト孔63と素子分離領域62との間の位置合わせマージンを表している。特開昭61‐196577号公報に開示されたFET(図9)では、ソース,ドレイン領域9の長さを(p+o+q)よりも縮めることはできない。したがって、このようなFETでは、ソース,ドレイン領域9の占有面積を縮小することは容易ではない。
【0013】
また、半導体基板上にソース,ドレイン領域を積み上げた場合には、図6(a)に示す通常(非積み上げ型)のMISFETの場合にも存在するソース,ドレイン領域の占有面積部分とウェル領域との間の寄生容量に加えて、図6(b)に示すように、積み上げ拡散層(ソース,ドレイン領域)とゲート電極との間にも寄生容量が生じる。そのために、特開昭61-196577号公報や特公平8‐2576506号公報に開示されているようなFETでは、素子の動作速度が遅くなってしまう。
【0014】
そこで、この発明の目的は、ソース,ドレイン領域の占有面積および寄生容量が小さい高速な半導体装置の製造方法を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の半導体装置の製造方法は、
シリコンエッチングに対してエッチング選択性のある材料でシリコン基板あるいはシリコンウェル領域上に素子分離領域を形成して、上記シリコン基板あるいはシリコンウェル領域を上記素子分離領域と活性領域とに区分する工程と、
上記活性領域上に、ゲート絶縁膜,ゲート電極およびゲート側壁絶縁膜を順次形成する工程と、
上記素子分離領域および上記活性領域を含む全面を覆うように、第1の多結晶シリコン膜を成膜する工程と、
上記第1の多結晶シリコン膜に対して異方性エッチングを行って、上記ゲート側壁絶縁膜に隣接して多結晶シリコンの第1サイドウォールを形成する工程と、
上記多結晶シリコンの第1サイドウォールを覆うように第2の多結晶シリコン膜を成膜する工程と、
上記第2の多結晶シリコン膜および上記第1サイドウォールに対して異方性エッチングを行うことによって、上記ゲート側壁絶縁膜に隣接し、且つ、上記素子分離領域上にまで延在する、多結晶シリコンの第2サイドウォールを形成する工程と、
上記第2サイドウォールに不純物イオン注入を行ってソース,ドレイン領域を形成する工程
を備えた半導体装置の製造方法において、
上記工程により形成された上記第2サイドウォールは、上記第2サイドウォールにおけるゲート側壁絶縁膜に接している部分の上記シリコン基板あるいはシリコンウェル領域の表面からの高さが、上記ゲート電極の上記シリコン基板あるいはシリコンウェル領域の表面からの高さよりも低く、
且つ、上記第2サイドウォールの上記シリコン基板あるいはシリコンウェル領域の表面からの高さにおける上記ゲート電極長手方向に対して垂直方向への変化は、上記ゲート電極側から側端に向かって減少している
ことを特徴としている。
【0016】
上記構成によれば、活性領域と素子分離領域との境界は、ゲート電極長手方向に対して垂直方向に向ってゲート電極の側端からソース,ドレイン領域(上記第2サイドウォール)の側端までの間に位置している。したがって、上記ソース,ドレイン領域のシリコン基板あるいはシリコンウェル領域との接合面積は、上記ソース,ドレイン領域の表面積に比して十分小さくなっている。その結果、ソース,ドレイン領域と上部配線とのコンタクト領域の大半をシリコン基板あるいはシリコンウェル領域の活性領域に形成された接合領域に確保しているために、上記ソース,ドレイン領域の表面積と活性領域表面における接合面積とが同じである従来の半導体装置に比して、上記活性領域表面におけるソース,ドレイン接合領域の占有面積が小さくなる。すなわち、上記ソース,ドレイン領域と半導体基板との接合容量が縮小される。
【0017】
さらに、上記ソース,ドレイン領域(上記第2サイドウォール)の高さは、上記ゲート電極長手方向に対して垂直方向へ上記ソース,ドレイン領域の側端から上記ゲート電極に向うにしたがって増加している。そのために、上記ソース,ドレイン領域とコンタクト配線との接触面が上記コンタクト配線の軸に対して傾き、上記接触面の面積がより大きくなる。したがって、上記ソース,ドレイン領域とコンタクト配線との接触抵抗が下げられる。
【0018】
さらに、上記ソース,ドレイン領域の上記ゲート側壁絶縁膜に接している部分の高さは、上記ゲート電極の高さよりも低くなっている。したがって、ソース,ドレイン領域の上記ゲート電極近傍における高さがゲート電極の高さと同程度である従来の半導体装置に比して、上記ソース,ドレイン領域とゲート電極との間の容量が低減される。
【0019】
さらに、上記特開昭61‐196577号公報に開示されているごとく、積み上げ拡散層の形成の際に高価なエピタキシャル成長装置を必要とはせず、非常に低コストで上記積み上げ構造のソース,ドレイン領域が形成される。
【0020】
こうして、上部配線に対するコンタクト抵抗を犠牲にすることなく、上記ソース,ドレイン領域における占有面積の縮小および寄生容量の低減が図られる。
【0021】
また、この発明の半導体装置の製造方法は、上記ゲート電極長手方向に対して垂直方向への上記ソース,ドレイン領域の側端からゲート電極までの長さを、上記ソース,ドレイン領域のゲート側壁絶縁膜に接している部分における上記シリコン基板あるいはシリコンウェル領域の表面からの高さよりも長くすることが望ましい。
【0022】
上記構成によれば、上記ソース,ドレイン領域(上記第2サイドウォール)とゲート電極とのオーバーラップ領域を極力小さくして、且つ、上記ソース,ドレイン領域の上記長さが十分に確保される。したがって、上記ソース,ドレイン領域とゲート電極との間の寄生抵抗を小さくしつつ、上記ソース,ドレイン領域と上部配線とのコンタクト領域が十分確保される。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
<第1実施の形態>
図1は、本実施の形態の半導体装置の製造方法によって形成された半導体装置を、ゲート電極の長手方向に対して垂直に切断した縦断面を示す。以下においては、上記ゲート電極の長手方向に対して垂直方向への距離を「長さ」と言い、上記ゲート電極の長手方向への距離を「幅」と言う。
【0024】
本実施の形態における半導体装置は、積み上げ構造のソース,ドレイン領域を有するMISFETであり、半導体基板あるいは半導体基板に設けられたウェル領域(以下の説明においては半導体基板とする)41,素子分離領域42,ゲート絶縁膜43,ゲート電極44およびゲート電極側壁絶縁膜45を有している。さらに、ソース,ドレイン領域を構成する多結晶シリコンサイドウォール48を有しており、ソース及びドレイン領域の少なくとも一方の多結晶シリコンサイドウォール48は、コンタクト配線51を介して上部配線52に接続されている。尚、50は、層間絶縁膜である。
【0025】
上記ソース,ドレイン領域は、上記ゲート電極側壁絶縁膜45に隣接して、ゲート絶縁膜43と半導体基板41の活性領域との界面よりも上方にある多結晶シリコンサイドウォール48に不純物を注入して成る不純物層48と、この不純物層48と半導体基板41との浅い接合領域53とで構成される。尚、本実施の形態においては、自己整合的にシリサイド膜49がゲート電極44およびソース,ドレイン領域48の表面に形成されている。
【0026】
また、上記ゲート電極44の側壁と素子分離領域42との距離aは、ゲート電極側壁絶縁膜45の膜厚b、および、ゲート電極44と素子分離領域42との位置合せマージンcと、a>b+cの関係が成立するようにデザインされている。また、上記ゲート電極44の導電体層の高さeは、ソース,ドレイン領域48のゲート電極44近傍における高さgと、e>gの関係が成立するようにデザインされている。
【0027】
上記距離aにトランジスタのゲート幅(図7におけるW)を掛けた値が、半導体基板41の表面におけるソース,ドレイン接合領域53の占有面積に相当する。ここで、ソース,ドレイン接合領域53の長さ(上記距離aからゲート電極側壁絶縁膜45の膜厚bを差し引いた値)は、積み上げた不純物層48からドナーもしくはアクセプタとなる不純物を拡散させて半導体基板41中に接合を形成することができる程度であれば、接合容量を小さくする観点からすれば、寄生抵抗の著しい増大を招かない範囲内で小さい程よい。
【0028】
すなわち、本実施の形態においては、上記距離aと積み上げられたソース,ドレイン領域48の長さdとの間にa<dとなるように、素子分離領域42と活性領域54との境界の位置が設定されている。その結果、ソース,ドレイン領域48の表面積を、活性領域表面A‐A'におけるソース,ドレイン接合領域53の占有面積よりも大きくなっているのである。
【0029】
本実施の形態における積み上げ構造MISFETでは、上述のように、上記ソース,ドレイン領域48の表面積を、活性領域表面A‐A'におけるソース,ドレイン接合領域53の占有面積よりも大きくしている。そのため、従来の半導体装置に比べて、活性領域表面A‐A'におけるソース,ドレイン接合領域53の占有面積を小さくすることができる。つまり、ソース,ドレイン領域48と半導体基板41との接合面積を、表面積の大きいソース,ドレイン領域48に接続されているコンタクト配線51のコンタクト抵抗を犠牲にすることなく小さくすることが可能になり、接合容量を効果的に低減することができるのである。
【0030】
また、本実施の形態においては、上記積み上げられたソース,ドレイン領域48の長さdとゲート電極44近傍の高さgとがd>gの関係になるように、ソース,ドレイン領域48は幅広に積み上げられている。そうすることによって、ソース,ドレイン領域48とゲート電極44とのオーバーラップ領域を極力小さくし、且つ、ソース,ドレイン領域48と上部配線52とのコンタクト領域を十分確保できるのである。
【0031】
その結果、上述のごとく、上記ソース,ドレイン領域48の上記高さgとゲート電極44の導電体層の高さeとの関係を、容易にg<eにできる。そして、ゲート電極44とソース,ドレイン領域48との間の容量は、ソース,ドレイン領域48の高さgとゲート電極側壁絶縁膜45の膜厚b及び膜質(誘電率)で決まる。そのため、ゲート電極44とソース,ドレイン領域48との間の寄生容量を、積み上げ拡散層とゲート電極との高さが略等しいためにゲート電極高さで決まっていた従来の場合よりも小さくできるのである。
【0032】
さらに、本実施の形態においては、上記ソース,ドレイン領域48の高さを、ゲート電極44の長手方向に対して垂直方向へ、ソース,ドレイン領域48の側端からゲート電極44に向って増加するようにして、ソース,ドレイン領域48の表面を傾斜させている。そのために、ソース,ドレイン領域48とコンタクト配線51との接触面はコンタクト配線51の軸に対して傾き、上記接触面の面積がより大きくなる。したがって、ソース,ドレイン領域48とコンタクト配線51との接触抵抗が下げられるのである。
【0033】
すなわち、本実施の形態における積み上げ構造MISFETにおいては、上記コンタクト抵抗を犠牲にすることなく、ソース,ドレイン領域の占有面積の縮小,寄生容量の低減および寄生抵抗の低減を図ることができるのである。
【0034】
図8は、従来の積み上げ構造MISFETのレイアウトを示す。この積み上げ構造MISFETにおいて、ゲート電極61と素子分離領域62との間のマージンは、コンタクト孔63の開口幅oと、コンタクト孔63とゲート電極61とが接触しないためのアライメントマージンpと、コンタクト孔63が素子分離領域62に掛らないためのアライメントマージンqとを合計した幅である。したがって、図8の積み上げ構造MISFETのゲート長をL(一般的に、ゲート長Lは最小加工寸法となる)とし、ゲート幅をWとすると、ゲート電極61と素子分離領域62との間のマージンは2.5L〜3L程度必要であり、活性領域64の占有面積は6LW〜7LW(=(2.5L×2+L)×W〜(3L×2+L)×W)となる。
【0035】
図7は本実施の形態における積み上げ構造MISFETのレイアウトを示す。位置合わせマージンはゲート長である最小加工寸法Lの1/3程度であるので、ゲート電極44と素子分離領域42との間の位置合せマージンは2/3L(=1/3L×2)程度でよいことになる。すなわち、本実施の形態における活性領域54の占有面積は7/3LW(=(2/3L×2+L)×W)となる。すなわち、本実施の形態によれば、活性領域54の占有面積を、図8における活性領域64の占有面積の1/3〜7/18程度に抑えることができる。したがって、従来の積み上げ構造MISFET素子に比べて素子一つ当りの接合寄生容量を、2/9〜4/15程度に小さくすることができるのである。
【0036】
具体的には、本実施の形態においては、0.18μm加工ルールに基づいて積み上げ構造MISFETを作成している。その場合、活性領域54の長さaは、a=0.12μmとなり、従来の積み上げ構造MISFETの場合における0.45μm〜0.54μmに対して非常に小さく設計でき、接合寄生容量を従来の2/9〜4/15程度に減少させることができる。更に具体的には、ウェル濃度を1.0×1018cm-3程度に設定した場合におけるゲート幅1μm当りの接合容量を、従来の積み上げ構造MISFETの場合における2.6fF〜3.1fF程度に対して、0.7fF程度に低減することができるのである。
【0037】
更に、上記ゲート側壁絶縁膜45は、膜厚が10nmのシリコン酸化膜と膜厚が30nmのシリコン窒化膜とで形成されており、合計の膜厚bは40nmである。また、ゲート電極44と素子分離領域42との位置合せマージンcは、0.07μm(70nm)程度である。また、ゲート電極44の導電体層の高さeは200nmであり、ソース,ドレイン領域48の高さgは100nmである。
【0038】
この場合、上記特公平8‐2576506号公報に代表されるソース,ドレイン領域の高さがゲート電極の高さと同程度である従来の積み上げ構造MISFETに比べて、ソース,ドレイン領域48とゲート電極44との間の容量を1/2に低減でき、ゲート幅1μm当りの容量値は、0.24fF程度から0.12fF程度に低減できるのである。
【0039】
このように、本実施の形態においては、積み上げ構造MISFETにおいて、半導体基板41における活性領域表面よりも上方まで積み上げられたソース,ドレイン領域48におけるゲート電極長手方向に対して垂直方向への間に、活性領域54と素子分離領域42との境界が位置している。したがって、ソース,ドレイン領域48の表面積を小さくすることなく、半導体基板41の表面A‐A'におけるソース,ドレイン接合領域53の占有面積を小さくすることができる。したがって、上部配線52とのコンタクト抵抗を犠牲にすることなく、ソース,ドレイン接合領域53と半導体基板41との間の容量(接合容量)を小さくできるのである。
【0040】
また、上記積み上げられたソース,ドレイン領域48におけるゲート電極44近傍の高さgは、ゲート電極44の高さeよりも低くなっている。したがって、積み上げ拡散層のゲート電極近傍の高さがゲート電極高さと同程度である従来の積み上げ構造MISFETに比して、ソース,ドレイン領域48とゲート電極44との間の容量を低減できる。
【0041】
また、上記積み上げられたソース,ドレイン領域48におけるゲート電極長手方向に対して垂直方向への長さdは、ゲート電極44近傍の高さgよりも長くなっている。したがって、ソース,ドレイン領域48とゲート電極44との間の寄生抵抗を小さくしつつ、ソース,ドレイン領域48と上部配線52とのコンタクト領域を十分確保することができる。さらに、ソース,ドレイン領域48の表面をゲート電極44側から側端に向って傾斜させている。したがって、ソース,ドレイン領域48とコンタクト配線51との接触面をコンタクト配線51の軸に対して傾けて、上記接触面の面積をより大きくできる。その結果、ソース,ドレイン領域48とコンタクト配線51との接触抵抗を低下できる。
【0042】
すなわち、本実施の形態によれば、コンタクト抵抗を犠牲にすること無く、ソース,ドレイン領域における占有面積の縮小および寄生容量,寄生抵抗の低減を図ることができる。したがって、本実施の形態による積み上げ構造MISFETに対する充電に要する容量が小さくなり、本実施の形態による積み上げ構造MISFETを用いて設計した回路の動作スピードを向上できるのである。
【0043】
尚、上記活性領域54の長さa、ゲート側壁絶縁膜45の膜厚b、ゲート電極44と素子分離領域42との位置合せマージンc、ゲート電極44の導電体層の高さe、ソース,ドレイン領域48の高さgの値は、a>b+cおよびg<eを満たしていればよく、本実施の形態の値に限定するものではない。
【0044】
また、本実施の形態においては、上記多結晶シリコンサイドウォール48の存在によって、ゲート電極44による垂直段が緩和される。そのために、ゲート電極44上における層間絶縁膜50の平坦化が容易になり、多層配線の形成が容易になる。さらに、コンタクト51形成行程におけるエッチングの際に、下地ストッパ層との選択比の低下の問題がなくなる。
【0045】
また、積み上げた上記多結晶シリコンサイドウォール48にドナーまたはアクセプタとなる不純物を注入してソース,ドレイン領域48,53を形成した後は、活性領域54が露出しない。そのために、上記活性領域54は、エッチングやイオン注入等によるダメージを受けることはない。
【0046】
<第2実施の形態>
本実施の形態は、第1実施の形態における半導体装置の製造方法に関する。図2〜図5は、本実施の形態における半導体装置の製造方法を説明するための積み上げ構造MISFETの縦断面図である。以下、図2〜図5に従って、本実施の形態における積み上げ構造MISFETの製造方法について詳細に説明する。以下においては、上記ゲート電極の長手方向に対して垂直方向への距離を「長さ」と言い、上記ゲート電極の長手方向への距離を「幅」と言う。
【0047】
先ず、図2(a)に示すように、周知のMOS−FETプロセスによって、半導体基板あるいは半導体基板に設けられたウェル領域(以下の説明においては半導体基板とする)41に、素子分離領域42,ゲート絶縁膜43,ゲート電極44,ゲート側壁絶縁膜45を順次積層する。ここで、多結晶シリコン膜であるゲート電極44の上には、シリコン酸化膜46が形成されている。また、ゲート電極側壁絶縁膜45はシリコン酸化膜およびシリコン窒化膜で形成される。尚、ゲート電極側壁絶縁膜45は単層で構成しても良い。
【0048】
次に、図2(b)に示すように、化学的気相成長法(CVD法)によって多結晶シリコン膜47を成長させる。尚、多結晶シリコン膜47を成長させる場合は、半導体基板41の活性領域表面との界面における自然酸化膜を極力排除する方法で多結晶シリコン膜47を成長させることが重要である。なぜならば、後に、多結晶シリコン膜47にドナーまたはアクセプタとなる不純物が導入され、多結晶シリコン膜47中の不純物が熱拡散によって半導体基板41に拡散されるのであるが、半導体基板41の活性領域表面と多結晶シリコン膜47との界面に酸化膜が形成されていると、この酸化膜が拡散バリアとなって均一な不純物拡散が阻害され(つまり、ソース,ドレイン接合深さが不均一になり)、トランジスタ特性がばらつくからである。
【0049】
次に、図3(c)に示すように、上記多結晶シリコン膜47に対してドライエッチング法で異方性エッチングバックを行って、多結晶シリコンのサイドウォール48'を形成する。次に、図3(d)に示すように、多結晶シリコンサイドウォール48'を覆うように、多結晶シリコン膜47'を成膜する。その場合に、多結晶シリコン膜47を成膜する場合と同様の理由で、多結晶シリコンサイドウォール48'と多結晶シリコン膜47'との間の自然酸化膜を極力排除する方法で多結晶シリコン膜47'を成膜する。
【0050】
次に、上記多結晶シリコンサイドウォール48'の高さgが上記ゲート電極44の高さeよりも低くなるまで、異方性エッチングバックを行う。そして、最終的に、図4(e)に示すように、多結晶シリコンサイドウオール48の長さdは、(2p−b)<d<(2p−b+o)の関係が成立するようにデザインされる。ここで、bはゲート電極側壁絶縁膜45の膜厚、pはゲート電極44とコンタクト孔との位置合せマージン、oはコンタクト孔の開口幅(図8参照)である。
【0051】
上記多結晶シリコンサイドウオール48の長さdが(2p−b)より短い(d<2p−b)場合には、ゲート電極44に対するコンタクト孔の位置合せが最もずれた場合(コンタクト孔のずれ量がpである場合)には、コンタクト配線とソース領域あるいはドレイン領域との接続がとれなくなる。一方、上記多結晶シリコンサイドウオール48の長さdが(2p−b+o)より長い(d>2p−b+o)場合には、素子の占有面積が従来の積み上げ構造FETよりも大きくなるので好ましくない。
【0052】
ここで、上記多結晶シリコンサイドウオール48の長さdは、多結晶シリコン膜47の膜厚h(図2(b)参照)、ゲート電極44による段差の高さf(ゲート多結晶シリコン膜44上のシリコン酸化膜46まで含んだ高さ:図2(a)参照)、上記エッチングバックの際のエッチング量によって決まる。
【0053】
上記多結晶シリコン47を膜厚hだけ成長させた場合、図2(b)および図4(e)から分かるように、形成される多結晶シリコンサイドウオール48の長さdと高さgとの比は、多結晶シリコン47の成長膜厚hとゲート電極44による段差fとの比と同程度になる。実際は、多結晶シリコンサイドウオール48の形状は上に凸の形状になるので、上記の比の関係よりも多結晶シリコンサイドウオール48の高さgは若干低くなる。このことを考慮して、多結晶シリコン47の成長膜厚hが決定されるのである。
【0054】
本実施の形態においては、上記最小加工寸法を0.18μm(180nm)とした場合に、ゲート側壁絶縁膜45の厚さbを40nmとし、ゲート電極44とコンタクト孔との位置合せマージンpを0.07μm(70nm)とし、多結晶シリコンサイドウォール48の長さdを300nm〜350nm程度とし、多結晶シリコンサイドウォール48の高さgを100nm程度とし、ゲート電極44の多結晶シリコン層の高さeを200nm程度とし、ゲート電極44による段差の高さfを300nm程度としている。
【0055】
上述のように、高さgが100nm程度であり、長さdが300nm〜350nm程度である多結晶シリコンサイドウォール48を形成するためには、多結晶シリコン膜47の成長膜厚は1000nm程度必要である。そこで、本実施の形態においては、1回目の多結晶シリコン膜47の成長膜厚hを700nmとし、2回目の多結晶シリコン膜47'の成長膜厚を300nmとしている。こうして、多結晶シリコン膜47,47'を2回に分けて堆積させ、2回に分けて異方性エッチングを行うことによって、容易に多結晶シリコンサイドウォール48の高さgをゲート電極44の高さeよりも十分低くでき、且つ、多結晶シリコンサイドウォール48の長さdを高さgよりも十分長くできるのである。
【0056】
上記多結晶シリコンサイドウォール48の高さgは、ゲート電極44とソース,ドレイン領域との間の寄生容量を抑えると言う点からは、後の工程において金属シリサイドを形成する際に、金属シリサイド層が半導体基板41上の活性領域表面に達して、ソース,ドレイン領域における半導体基板41との浅い接合を破壊しない範囲内で低い程よく、本実施の形態における数値に限定されるものではない。
【0057】
尚、上記多結晶シリコン膜を形成した後に、フォトリソグラフィ工程を行って異方性エッチングを行うことによって、多結晶シリコンサイドウォールを形成すると同時に局所配線を形成することができる。ところが、1回で多結晶シリコン膜を成長させた場合は、ゲート電極44の3倍以上の高さの局所配線が形成されことになるため上部配線を形成するのが困難になる。ところが、本実施の形態においては、複数回多結晶シリコン膜を成長させて各成長毎に異方性エッチングバックを行うようにしている。したがって、最後の多結晶シリコン膜47'の成長膜厚を薄く設定することによって、局所配線の高さを抑えることができるのである。
【0058】
本実施の形態において製造される半導体装置は、積み上がったソース,ドレイン領域となる多結晶シリコンサイドウォール48の長さdが高さgより長い(d>g)という構造が特徴であり、多結晶シリコンサイドウォール48は、コンタクト配線と確実に接続できるだけの長さdを確保しつつ、ゲート電極44の導電体層の高さfよりも低い高さgを有している。そのため、結果的に、ゲート電極44とソース,ドレイン領域との間の寄生容量を抑えつつ、上部配線とソース,ドレイン領域とを接続するためのコンタクトの抵抗の増大を防ぐことができる。また、ゲート電極44の高さfよりも多結晶シリコンサイドウォール48の高さgは低いので、後に金属シリサイド層をソース,ドレイン領域の表面に形成する際に、金属と多結晶シリコンとの反応層における体積膨張によって、ゲート電極44の上部でゲート電極44とソース,ドレイン領域とが短絡することを防止できるのである。
【0059】
尚、上記多結晶シリコンサイドウォール48'に対する異方性エッチングバックは、TCP型エッチング装置を用いて、Cl2=130sccm,圧力が10mTorr,TCPパワーが350W,Bottomパワーが50Wの条件で行った。
【0060】
次に、図4(f)に示すように、上記ゲート電極44上部のシリコン酸化膜46を、例えば希フッ酸によるウェットエッチングで除去した後、ソース,ドレイン領域形成のために不純物イオン注入が行われる。本実施の形態においては、ゲート電極44'とソース,ドレイン領域48"とのドーピングが同時に行われる。
【0061】
以下、本実施の形態における上記不純物イオン注入の条件について説明する。ここで、ゲート電極44である多結晶シリコンの膜厚eを200nm程度とし、多結晶シリコンサイドウォール48の最大高さgを100nm程度とする。先ず、nチャネルトランジスタに関するイオン注入においては、リンイオンを20keV〜80keV程度のエネルギーで、1×1015cm-2〜1×1016cm-2程度のドーズ量で注入する。これに対して、pチャネルトランジスタに関するイオン注入においては、ボロンイオンを10keV〜40keV程度のエネルギーで、1×1015cm-2〜1×1016cm-2程度のドーズ量で注入する。
【0062】
本実施の形態においては、上記半導体基板41の活性領域は多結晶シリコンサイドウォール48で覆われている。したがって、上記活性領域に直接イオン注入が行われることはなく、上記活性領域にダメージが入り難いと言う利点がある。
【0063】
次に、熱処理を行って、注入された不純物を活性化すると共に、多結晶シリコンサイドウォール48に注入された不純物を半導体基板41まで拡散させて、浅いソース,ドレイン接合領域53を形成する。その場合における上記熱処理の目安は、ゲート電極44に対してソース,ドレイン領域53がオフセットしない程度まで不純物を拡散できる程度である。具体的には、ゲート電極側壁絶縁膜45の膜厚b分だけ不純物を横方向に拡散させる程度である。尚、短チャンネル効果を抑制し、且つ、駆動電流を確保するためには、接合深さを極力浅くし、ゲート電極44に対してオフセットしないように接合領域53を形成する必要がある。
【0064】
次に、図4(g)に示すように、周知のシリサイド工程によって、ソース,ドレイン領域48"およびゲート電極44'の上部に高融点金属のシリサイド膜49が選択的に形成される。本実施の形態においては、ソース電極48",ドレイン電極48"およびゲート電極44'の上部総てがシリサイド化される。
【0065】
次に、図5(h)に示すように、周知の方法によって全面に層間絶縁膜50が形成される。次に、図5(i)に示すように、コンタクト孔55が層間絶縁膜50の所望の位置に開けられ、その後、上部配線52が形成される。こうして、ソース,ドレイン領域48"は、コンタクト配線51を介して上部配線52に接続されるのある。
【0066】
上述のように、本実施の形態においては、上記ソース,ドレイン領域48"の長さdと、ゲート電極側壁絶縁膜45の膜厚bと、ゲート電極44'とコンタクト孔55との位置合せマージンpと、コンタクト孔55の幅oとは、(2p−b)<d<(2p−b+o)の関係が成立するようになっている。したがって、ゲート電極44'に対するコンタクト孔55の位置合せが最もずれた場合(コンタクト孔55のずれ量がpである場合)でも、コンタクト配線51とソース,ドレイン領域48"とは確実に接続される。また、素子の占有面積が必要以上に大きくなることはない。さらに、ソース,ドレイン領域48"の高さgと、ゲート電極44'の高さeとは、g<eの関係が成立するようになっている。したがって、ゲート電極44'とソース,ドレイン領域48"との間の容量を、従来の半導体装置の場合よりも小さくできるのである。
【0067】
【発明の効果】
以上より明らかなように、この発明の半導体装置の製造方法は、ゲート側壁絶縁膜に隣接してシリコン基板あるいはシリコンウェル領域の表面よりも上方まで形成されたソース,ドレイン領域を有するMIS型半導体装置の製造方法において、上記シリコン基板あるいはシリコンウェル領域における活性領域と素子分離領域との境界を、ゲート電極長手方向に対して垂直方向に向ってゲート電極の側端から第2サイドウォール(上記ソース,ドレイン領域)の側端までの間に位置させるので、上記ソース,ドレイン接合領域の占有面積をソース,ドレイン領域の表面積に比して十分小さくできる。したがって、上記ソース,ドレイン領域と半導体基板との接合容量を縮小できる。
【0068】
さらに、上記ソース,ドレイン領域の高さを、上記ゲート電極長手方向に対して垂直方向へ上記ゲート電極に向うにしたがって増加させるので、上記ソース,ドレイン領域とコンタクト配線との接蝕面を上記コンタクト配線の軸に対して傾けることができる。したがって、上記ソース,ドレイン領域とコンタクト配線との接触面積をより大きくして、接触抵抗を下げることができる。
【0069】
さらに、上記ソース,ドレイン領域の上記ゲート側壁絶縁膜に接している部分における高さを、上記ゲート電極の高さよりも低くしている。したがって、上記ソース,ドレイン領域とゲート電極との間の容量を低減できる。
【0070】
さらに、上記特開昭61‐196577号公報に開示されているごとく、積み上げ拡散層の形成の際に高価なエピタキシャル成長装置を必要とはしない。したがって、非常に低コストで上記積み上げ構造のソース,ドレイン領域を形成できる。
【0071】
すなわち、この発明によれば、上記上部配線とのコンタクト抵抗を犠牲にすることなく、ソース,ドレイン領域における占有面積の縮小および寄生容量の低減を図ることができるのである。したがって、充電に要する容量を小さくし、本半導体装置を用いて設計した回路の動作速度を向上できるのである。
【0072】
また、上記この発明の半導体装置の製造方法は、上記ゲート電極長手方向に対して垂直方向への上記ソース,ドレイン領域の側端からゲート電極までの長さを、上記ソース,ドレイン領域のゲート側壁絶縁膜に接している部分における上記シリコン基板あるいはシリコンウェル領域の表面からの高さよりも長くすれば、上記ソース,ドレイン領域とゲート電極との間の寄生抵抗を小さくしつつ、上記ソース,ドレイン領域と上部配線とのコンタクト領域を十分確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の半導体装置の製造方法によって形成される積み上げ構造MISFETにおけるゲート電極の長手方向に対して垂直方向への縦断面図である。
【図2】 図1に示す積み上げ構造MISFETの製造方法を示す断面図である。
【図3】 図2に続く製造方法を示す断面図である。
【図4】 図3に続く製造方法を示す断面図である。
【図5】 図4に続く製造方法を示す断面図である。
【図6】 通常のMISFETおよび積み上げ構造MISFETの寄生容量の説明図である。
【図7】 図1に示す積み上げ構造MISFETのレイアウトを示す図である。
【図8】 従来の積み上げ構造MISFETのレイアウトを示す図である。
【図9】 従来の積み上げ構造MISFETの製造方法を示す図である。
【図10】 図9とは異なる積み上げ構造MISFETの製造方法を示す図である。
【符号の説明】
41…半導体基板、
42…素子分離領域、 43…ゲート絶縁膜、
44…ゲート電極、 45…ゲート電極側壁絶縁膜、
46…シリコン酸化膜、 47,47'…多結晶シリコン膜、
48,48"…ソース,ドレイン領域(多結晶シリコンサイドウォール)、
48'…多結晶シリコンサイドウォール、
49…シリサイド膜、 50…層間絶縁膜、
51…コンタクト配線、 52…上部配線、
53…ソース,ドレイン接合領域、 54…活性領域、
55…コンタクト孔。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to an insulated gate FET (field effect) having a stacked source and drain region that can reduce a capacitance between a gate electrode and a source and drain and suppress a short channel effect. The present invention relates to a method for manufacturing a transistor.
[0002]
[Prior art]
  In most semiconductor integrated circuits, an insulated gate FET (MISFET) is used as a basic element. In recent years, as semiconductor device dimensions are further miniaturized, variations in threshold voltage due to variations in gate length due to the short channel effect, an increase in leakage current due to degradation of subthreshold characteristics, and the like have become problems.
[0003]
  In order to solve these problems, it is known that it is effective to reduce the depth of the junction between the source / drain and the semiconductor substrate (hereinafter simply referred to as source / drain junction). However, if the source / drain junction is simply shallowed, the short channel effect can be suppressed. However, since the resistance value of the source / drain diffusion layer increases, the metal oxide semiconductor FET (MOSFET) There is a problem that the current driving force decreases.
[0004]
  Therefore, in order to solve the decrease in the current driving force, the source and drain regions existing on both sides of the channel region immediately below the gate electrode are stacked up to the upper side of the semiconductor substrate, in other words, the gate electrode sidewall insulating film is interposed on both sides of the gate electrode. A so-called stacked diffusion layer structure for forming source and drain diffusion layers reaching the semiconductor substrate is proposed. In this way, by stacking the source and drain regions above the semiconductor substrate, the source and drain diffusion layers can be effectively increased in thickness to reduce the resistance, and the depth of the source and drain junctions can be reduced. It is.
[0005]
  FIG. 9 shows a process of forming a conventional stacked diffusion layer disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-196577. As shown in FIG. 9A, an active region 3 is formed by forming and partitioning an element isolation region (silicon oxide film) 2 on a silicon substrate 1. A gate oxide film 4 is formed on the active region 3, and a gate electrode 6 whose side wall and upper part are covered with an insulating film 5 is formed.
[0006]
  Next, as shown in FIG. 9B, a silicon layer 8 is selectively epitaxially grown on the exposed source / drain formation region 7 in the silicon substrate 1. Then, impurities are ion-implanted into the silicon layer 8 to form impurity layers (source / drain diffusion layers) 9.
[0007]
  Next, as shown in FIG. 9C, an interlayer insulating film 10 is grown on the entire surface of the wafer, and an upper wiring 12 formed on the interlayer insulating film 10 is connected to a source / drain diffusion layer (via a contact wiring 11). Source and drain regions) 9.
[0008]
  The FET having the above-described stacked diffusion layer 9 thus obtained has a source / drain diffusion layer 9 below the gate electrode 6 because the source / drain region 9 is above the boundary between the gate oxide film 4 and the active region. Is suppressed, and the short channel effect is suppressed. Further, the length of the gate electrode 6 can be shortened without increasing the layer resistance of the source / drain diffusion layer 9.
[0009]
  FIG. 10 shows a process of forming a conventional stacked diffusion layer disclosed in Japanese Patent Publication No. 8-2576506. First, as shown in FIG. 10A, an oxide film 22 that forms an element isolation region is formed on a P-type substrate 21. Next, a gate oxide film 23 and a gate electrode 24 are sequentially formed in the active region on the P-type substrate 21, and thermal oxidation is performed to form an oxide film 25 having a sufficient thickness on the surface of the gate electrode 24. Next, as shown in FIG. 10B, after the oxide film 22 around the gate electrode 24 is removed, a polycrystalline silicon layer is formed, and the polycrystalline silicon layer is made N-type by phosphorus diffusion, and at the same time N-type A low concentration region 26 is formed. Next, the sidewall 27 is formed by an etch back method. Next, arsenic is implanted into the sidewall 27 by ion implantation to form the N-type high concentration region 28. The N-type low concentration region 26, the sidewall 27, and the N-type high concentration region 28 thus formed serve as the source and drain regions.
[0010]
  Next, as shown in FIG. 10C, an interlayer insulating film 29 is formed on the entire surface of the wafer, and contact holes are formed at the positions of the source and drain regions 26 and 27 so as to include a part of the sidewall 27 by photolithography and etching. 30, and the source / drain regions 26, 27, 28 are connected to the upper wiring 32 through the contact wiring 31.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
  However, the FET having the stacked diffusion layer formed by the conventional stacked diffusion layer forming method has the following problems. That is, in the case of the method of forming a stacked diffusion layer disclosed in any of JP-A-61-196577 and JP-B-8-2576506, the direction perpendicular to the longitudinal direction of the gate electrode (that is, the gate length) Contact holes are formed in the source and drain regions from the gate electrode to the element isolation region in the direction). The lengths of the source and drain regions are determined as follows.
[0012]
  FIG. 8 is a diagram showing the relationship among the gate electrode, the active region, and the contact hole. In the figure, p represents an alignment margin between the gate electrode 61 and the contact hole 63, o represents the width of the contact hole 63, and q represents an alignment margin between the contact hole 63 and the element isolation region 62. Represents. In the FET (FIG. 9) disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-196577, the length of the source / drain region 9 cannot be made shorter than (p + o + q). Therefore, in such an FET, it is not easy to reduce the area occupied by the source / drain regions 9.
[0013]
  Further, when the source and drain regions are stacked on the semiconductor substrate, the occupied area portion of the source and drain regions and the well region which are also present in the case of the normal (non-stacked) MISFET shown in FIG. As shown in FIG. 6B, parasitic capacitance is also generated between the stacked diffusion layers (source and drain regions) and the gate electrode. Therefore, in the FET as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-196577 and Japanese Patent Publication No. 8-2576506, the operation speed of the element becomes slow.
[0014]
  SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a high-speed semiconductor device with a small occupied area and parasitic capacitance of source and drain regions.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention includes:
  Forming an element isolation region on a silicon substrate or silicon well region with a material having etching selectivity with respect to silicon etching, and dividing the silicon substrate or silicon well region into the element isolation region and an active region;
  Sequentially forming a gate insulating film, a gate electrode and a gate sidewall insulating film on the active region;
  Forming a first polycrystalline silicon film so as to cover the entire surface including the element isolation region and the active region;
  Anisotropic etching is performed on the first polycrystalline silicon film so that the polycrystalline silicon film is adjacent to the gate sidewall insulating film.FirstForming a sidewall;
  Of the above polycrystalline siliconFirstForming a second polycrystalline silicon film so as to cover the sidewall;
  By performing anisotropic etching on the second polycrystalline silicon film and the first sidewall, the polycrystalline film is adjacent to the gate sidewall insulating film and extends to the element isolation region. Forming a second sidewall of silicon;
  the aboveSecondProcess of forming source and drain regions by implanting impurity ions into sidewalls
WithIn a method for manufacturing a semiconductor device,
  The height of the second sidewall formed by the above process from the surface of the silicon substrate or silicon well region at the portion in contact with the gate sidewall insulating film in the second sidewall is the silicon of the gate electrode. Less than the height from the surface of the substrate or silicon well region,
  In addition, the change in the height of the second sidewall from the surface of the silicon substrate or the silicon well region in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the gate electrode decreases from the gate electrode side toward the side edge. Have
It is characterized by that.
[0016]
  According to the above configuration, the boundary between the active region and the element isolation region extends from the side edge of the gate electrode in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the gate electrode.SecondIt is located between the side edges. Therefore, the junction area between the source / drain regions and the silicon substrate or silicon well region is sufficiently smaller than the surface area of the source / drain regions. As a result, most of the contact region between the source / drain region and the upper wiring is secured in the junction region formed in the active region of the silicon substrate or the silicon well region. Compared with a conventional semiconductor device having the same junction area on the surface, the area occupied by the source / drain junction region on the surface of the active region is reduced. That is, the junction capacitance between the source / drain regions and the semiconductor substrate is reduced.
[0017]
  Further, the source and drain regions (aboveSecondThe height of the side wall increases in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the gate electrode from the side edge of the source / drain region toward the gate electrode. Therefore, the contact surface between the source / drain region and the contact wiring is inclined with respect to the axis of the contact wiring, and the area of the contact surface is increased. Therefore, the contact resistance between the source / drain regions and the contact wiring is lowered.
[0018]
  Furthermore, the height of the portion of the source / drain region that is in contact with the gate sidewall insulating film is lower than the height of the gate electrode. Therefore, the capacitance between the source / drain region and the gate electrode is reduced as compared with the conventional semiconductor device in which the height of the source / drain region in the vicinity of the gate electrode is approximately the same as the height of the gate electrode. .
[0019]
  Further, as disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-196777, an expensive epitaxial growth apparatus is not required for forming the stacked diffusion layer, and the source and drain regions of the above-mentioned stacked structure are very low cost. Is formed.
[0020]
  Thus, the area occupied in the source and drain regions and the parasitic capacitance can be reduced without sacrificing the contact resistance to the upper wiring.
[0021]
  Further, the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention provides the length from the side edge of the source / drain region to the gate electrode in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the gate electrode, and the gate sidewall insulation of the source / drain region. It is desirable that the height of the portion in contact with the film is longer than the height from the surface of the silicon substrate or silicon well region.
[0022]
  According to the above configuration, the source and drain regions (the aboveSecondThe overlap region between the side wall) and the gate electrode is made as small as possible, and the lengths of the source and drain regions are sufficiently secured. Therefore, a contact region between the source / drain region and the upper wiring is sufficiently secured while reducing a parasitic resistance between the source / drain region and the gate electrode.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments.
<First embodiment>
  FIG. 1 shows a longitudinal section of a semiconductor device formed by the semiconductor device manufacturing method of the present embodiment, which is cut perpendicular to the longitudinal direction of the gate electrode. Hereinafter, the distance in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the gate electrode is referred to as “length”, and the distance in the longitudinal direction of the gate electrode is referred to as “width”.
[0024]
  The semiconductor device according to the present embodiment is a MISFET having a stacked source / drain region, a semiconductor substrate or a well region (hereinafter referred to as a semiconductor substrate) 41 provided in the semiconductor substrate, and an element isolation region 42. , A gate insulating film 43, a gate electrode 44, and a gate electrode side wall insulating film 45. Furthermore, it has a polycrystalline silicon side wall 48 constituting source and drain regions, and at least one of the polycrystalline silicon side walls 48 in the source and drain regions is connected to the upper wiring 52 via a contact wiring 51. Yes. Reference numeral 50 denotes an interlayer insulating film.
[0025]
  In the source and drain regions, impurities are implanted into the polysilicon side wall 48 adjacent to the gate electrode side wall insulating film 45 and above the interface between the gate insulating film 43 and the active region of the semiconductor substrate 41. And the shallow junction region 53 between the impurity layer 48 and the semiconductor substrate 41. In the present embodiment, the silicide film 49 is formed on the surfaces of the gate electrode 44 and the source / drain regions 48 in a self-aligning manner.
[0026]
  Further, the distance a between the side wall of the gate electrode 44 and the element isolation region 42 includes the film thickness b of the gate electrode side wall insulating film 45, the alignment margin c between the gate electrode 44 and the element isolation region 42, and a> It is designed so that the relationship b + c is established. The height e of the conductive layer of the gate electrode 44 is designed so that the relationship of e> g is established with the height g of the source / drain region 48 in the vicinity of the gate electrode 44.
[0027]
  A value obtained by multiplying the distance a by the gate width of the transistor (W in FIG. 7) corresponds to the area occupied by the source / drain junction region 53 on the surface of the semiconductor substrate 41. Here, the length of the source / drain junction region 53 (the value obtained by subtracting the film thickness b of the gate electrode sidewall insulating film 45 from the distance a) is determined by diffusing impurities serving as donors or acceptors from the accumulated impurity layer 48. As long as the junction can be formed in the semiconductor substrate 41, it is better that the junction resistance is reduced from the viewpoint of reducing the junction capacitance as long as the parasitic resistance is not significantly increased.
[0028]
  That is, in the present embodiment, the position of the boundary between the element isolation region 42 and the active region 54 so that a <d between the distance a and the length d of the stacked source / drain regions 48. Is set. As a result, the surface area of the source / drain region 48 is larger than the area occupied by the source / drain junction region 53 in the active region surface AA ′.
[0029]
  In the stacked structure MISFET in the present embodiment, as described above, the surface area of the source / drain region 48 is made larger than the occupied area of the source / drain junction region 53 in the active region surface AA ′. Therefore, the area occupied by the source / drain junction region 53 on the active region surface AA ′ can be reduced as compared with the conventional semiconductor device. That is, the junction area between the source / drain region 48 and the semiconductor substrate 41 can be reduced without sacrificing the contact resistance of the contact wiring 51 connected to the source / drain region 48 having a large surface area. The junction capacity can be effectively reduced.
[0030]
  In the present embodiment, the source / drain regions 48 are wide so that the length d of the stacked source / drain regions 48 and the height g in the vicinity of the gate electrode 44 have a relationship of d> g. Are stacked. By doing so, the overlap region between the source / drain region 48 and the gate electrode 44 can be made as small as possible, and a sufficient contact region between the source / drain region 48 and the upper wiring 52 can be secured.
[0031]
  As a result, as described above, the relationship between the height g of the source / drain region 48 and the height e of the conductive layer of the gate electrode 44 can be easily set to g <e. The capacitance between the gate electrode 44 and the source / drain region 48 is determined by the height g of the source / drain region 48, the film thickness b of the gate electrode sidewall insulating film 45, and the film quality (dielectric constant). Therefore, the parasitic capacitance between the gate electrode 44 and the source / drain region 48 can be made smaller than in the conventional case where the height of the stacked diffusion layer and the gate electrode is substantially equal, which is determined by the height of the gate electrode. is there.
[0032]
  Furthermore, in the present embodiment, the height of the source / drain region 48 is increased from the side edge of the source / drain region 48 toward the gate electrode 44 in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the gate electrode 44. In this way, the surface of the source / drain region 48 is inclined. Therefore, the contact surface between the source / drain region 48 and the contact wiring 51 is inclined with respect to the axis of the contact wiring 51, and the area of the contact surface becomes larger. Therefore, the contact resistance between the source / drain region 48 and the contact wiring 51 is lowered.
[0033]
  That is, in the stacked structure MISFET according to the present embodiment, the area occupied by the source and drain regions, the parasitic capacitance, and the parasitic resistance can be reduced without sacrificing the contact resistance.
[0034]
  FIG. 8 shows a layout of a conventional stacked structure MISFET. In this stacked structure MISFET, the margin between the gate electrode 61 and the element isolation region 62 includes an opening width o of the contact hole 63, an alignment margin p for preventing the contact hole 63 from contacting the gate electrode 61, and a contact hole. 63 is the total width of the alignment margin q that does not reach the element isolation region 62. Therefore, assuming that the gate length of the stacked structure MISFET of FIG. 8 is L (generally, the gate length L is the minimum processing dimension) and the gate width is W, a margin between the gate electrode 61 and the element isolation region 62 is obtained. Requires about 2.5 L to 3 L, and the area occupied by the active region 64 is 6 LW to 7 LW (= (2.5 L × 2 + L) × W to (3L × 2 + L) × W).
[0035]
  FIG. 7 shows the layout of the stacked structure MISFET in this embodiment. Since the alignment margin is about 1/3 of the minimum processing dimension L that is the gate length, the alignment margin between the gate electrode 44 and the element isolation region 42 is about 2 / 3L (= 1 / 3L × 2). It will be good. That is, the area occupied by the active region 54 in the present embodiment is 7/3 LW (= (2 / 3L × 2 + L) × W). That is, according to the present embodiment, the occupied area of the active region 54 can be suppressed to about 1/3 to 7/18 of the occupied area of the active region 64 in FIG. Therefore, the junction parasitic capacitance per element can be reduced to about 2/9 to 4/15 as compared with the conventional stacked structure MISFET element.
[0036]
  Specifically, in the present embodiment, a stacked structure MISFET is created based on a 0.18 μm processing rule. In this case, the length a of the active region 54 is a = 0.12 μm, which can be designed to be very small compared to 0.45 μm to 0.54 μm in the case of the conventional stacked structure MISFET, and the junction parasitic capacitance is 2 It can be reduced to about / 9 to 4/15. More specifically, the well concentration is 1.0 × 10.18cm-3The junction capacitance per 1 μm of the gate width when set to about can be reduced to about 0.7 fF, compared with about 2.6 fF to 3.1 fF in the case of the conventional stacked structure MISFET.
[0037]
  Further, the gate sidewall insulating film 45 is formed of a silicon oxide film having a thickness of 10 nm and a silicon nitride film having a thickness of 30 nm, and the total thickness b is 40 nm. The alignment margin c between the gate electrode 44 and the element isolation region 42 is about 0.07 μm (70 nm). The height e of the conductor layer of the gate electrode 44 is 200 nm, and the height g of the source / drain regions 48 is 100 nm.
[0038]
  In this case, the source and drain regions 48 and the gate electrode 44 are compared with the conventional stacked structure MISFET in which the height of the source and drain regions represented by the above-mentioned Japanese Patent Publication No. 8-2576506 is approximately the same as the height of the gate electrode. Therefore, the capacitance value per 1 μm of gate width can be reduced from about 0.24 fF to about 0.12 fF.
[0039]
  As described above, in the present embodiment, in the stacked structure MISFET, the source and drain regions 48 stacked above the surface of the active region in the semiconductor substrate 41 are perpendicular to the longitudinal direction of the gate electrode. The boundary between the active region 54 and the element isolation region 42 is located. Therefore, the area occupied by the source / drain junction region 53 on the surface AA ′ of the semiconductor substrate 41 can be reduced without reducing the surface area of the source / drain region 48. Therefore, the capacitance (junction capacitance) between the source / drain junction region 53 and the semiconductor substrate 41 can be reduced without sacrificing the contact resistance with the upper wiring 52.
[0040]
  Further, the height g of the stacked source / drain regions 48 near the gate electrode 44 is lower than the height e of the gate electrode 44. Therefore, the capacitance between the source / drain region 48 and the gate electrode 44 can be reduced as compared with the conventional stacked structure MISFET in which the height of the stacked diffusion layer in the vicinity of the gate electrode is approximately the same as the height of the gate electrode.
[0041]
  The length d of the stacked source / drain regions 48 in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the gate electrode is longer than the height g in the vicinity of the gate electrode 44. Therefore, a sufficient contact region between the source / drain region 48 and the upper wiring 52 can be secured while reducing the parasitic resistance between the source / drain region 48 and the gate electrode 44. Further, the surface of the source / drain region 48 is inclined from the gate electrode 44 side toward the side edge. Therefore, the contact surface between the source / drain region 48 and the contact wiring 51 can be inclined with respect to the axis of the contact wiring 51 to increase the area of the contact surface. As a result, the contact resistance between the source / drain region 48 and the contact wiring 51 can be reduced.
[0042]
  That is, according to the present embodiment, it is possible to reduce the occupied area in the source and drain regions and reduce the parasitic capacitance and parasitic resistance without sacrificing the contact resistance. Therefore, the capacity required for charging the stacked structure MISFET according to the present embodiment is reduced, and the operation speed of the circuit designed using the stacked structure MISFET according to the present embodiment can be improved.
[0043]
  The length a of the active region 54, the thickness b of the gate sidewall insulating film 45, the alignment margin c between the gate electrode 44 and the element isolation region 42, the height e of the conductor layer of the gate electrode 44, the source, The value of the height g of the drain region 48 only needs to satisfy a> b + c and g <e, and is not limited to the value of the present embodiment.
[0044]
  In the present embodiment, the presence of the polycrystalline silicon sidewall 48 alleviates the vertical step by the gate electrode 44. Therefore, the planarization of the interlayer insulating film 50 on the gate electrode 44 is facilitated, and the formation of multilayer wiring is facilitated. Furthermore, there is no problem of a decrease in the selection ratio with the base stopper layer during the etching in the contact 51 formation process.
[0045]
  Further, after the source and drain regions 48 and 53 are formed by implanting impurities serving as donors or acceptors into the stacked polycrystalline silicon sidewall 48, the active region 54 is not exposed. Therefore, the active region 54 is not damaged by etching or ion implantation.
[0046]
  <Second Embodiment>
  The present embodiment relates to a method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment. 2 to 5 are longitudinal sectional views of a stacked structure MISFET for explaining a method of manufacturing a semiconductor device in the present embodiment. Hereinafter, the manufacturing method of the stacked structure MISFET in the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS. Hereinafter, the distance in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the gate electrode is referred to as “length”, and the distance in the longitudinal direction of the gate electrode is referred to as “width”.
[0047]
  First, as shown in FIG. 2 (a), by a well-known MOS-FET process, a semiconductor substrate or a well region (hereinafter referred to as a semiconductor substrate) 41 provided on the semiconductor substrate is separated into element isolation regions 42, A gate insulating film 43, a gate electrode 44, and a gate sidewall insulating film 45 are sequentially stacked. Here, a silicon oxide film 46 is formed on the gate electrode 44 which is a polycrystalline silicon film. The gate electrode sidewall insulating film 45 is formed of a silicon oxide film and a silicon nitride film. The gate electrode side wall insulating film 45 may be composed of a single layer.
[0048]
  Next, as shown in FIG. 2B, a polycrystalline silicon film 47 is grown by chemical vapor deposition (CVD). When the polycrystalline silicon film 47 is grown, it is important to grow the polycrystalline silicon film 47 by a method that eliminates as much as possible the natural oxide film at the interface with the active region surface of the semiconductor substrate 41. This is because an impurity which becomes a donor or an acceptor is introduced into the polycrystalline silicon film 47 later, and the impurity in the polycrystalline silicon film 47 is diffused into the semiconductor substrate 41 by thermal diffusion. If an oxide film is formed at the interface between the surface and the polycrystalline silicon film 47, this oxide film acts as a diffusion barrier to inhibit uniform impurity diffusion (that is, the source / drain junction depth becomes non-uniform). This is because transistor characteristics vary.
[0049]
  Next, as shown in FIG. 3C, anisotropic etching back is performed on the polycrystalline silicon film 47 by dry etching to form a polycrystalline silicon sidewall 48 '. Next, as shown in FIG. 3D, a polycrystalline silicon film 47 ′ is formed so as to cover the polycrystalline silicon sidewall 48 ′. In that case, for the same reason as when the polycrystalline silicon film 47 is formed, polycrystalline silicon is removed by a method of eliminating the natural oxide film between the polycrystalline silicon side wall 48 ′ and the polycrystalline silicon film 47 ′ as much as possible. A film 47 ′ is formed.
[0050]
  Next, anisotropic etching back is performed until the height g of the polycrystalline silicon side wall 48 ′ becomes lower than the height e of the gate electrode 44. Finally, as shown in FIG. 4E, the length d of the polycrystalline silicon sidewall 48 is designed so that the relationship of (2p−b) <d <(2p−b + o) is established. The Here, b is the thickness of the gate electrode sidewall insulating film 45, p is an alignment margin between the gate electrode 44 and the contact hole, and o is the opening width of the contact hole (see FIG. 8).
[0051]
  When the length d of the polycrystalline silicon sidewall 48 is shorter than (2p−b) (d <2p−b), the contact hole is most misaligned with respect to the gate electrode 44 (the displacement amount of the contact hole). In the case of p), the contact wiring cannot be connected to the source region or the drain region. On the other hand, when the length d of the polycrystalline silicon sidewall 48 is longer than (2p−b + o) (d> 2p−b + o), the occupied area of the element becomes larger than that of the conventional stacked structure FET, which is not preferable.
[0052]
  Here, the length d of the polycrystalline silicon sidewall 48 is determined by the thickness h of the polycrystalline silicon film 47 (see FIG. 2B) and the height f of the step due to the gate electrode 44 (gate polycrystalline silicon film 44). The height including the upper silicon oxide film 46 (see FIG. 2A) is determined by the etching amount at the time of the etching back.
[0053]
  When the polycrystalline silicon 47 is grown by the film thickness h, as can be seen from FIGS. 2B and 4E, the length d and the height g of the formed polycrystalline silicon sidewall 48 are determined. The ratio is approximately the same as the ratio between the growth thickness h of the polycrystalline silicon 47 and the step f due to the gate electrode 44. Actually, since the shape of the polycrystalline silicon side wall 48 is convex upward, the height g of the polycrystalline silicon side wall 48 is slightly lower than the relationship of the above ratio. Considering this, the growth film thickness h of the polycrystalline silicon 47 is determined.
[0054]
  In this embodiment, when the minimum processing dimension is 0.18 μm (180 nm), the thickness b of the gate sidewall insulating film 45 is 40 nm, and the alignment margin p between the gate electrode 44 and the contact hole is 0. 0.07 μm (70 nm), the length d of the polycrystalline silicon side wall 48 is set to about 300 nm to 350 nm, the height g of the polycrystalline silicon side wall 48 is set to about 100 nm, and the height of the polycrystalline silicon layer of the gate electrode 44 e is about 200 nm, and the height f of the step due to the gate electrode 44 is about 300 nm.
[0055]
  As described above, in order to form the polycrystalline silicon sidewall 48 having a height g of about 100 nm and a length d of about 300 nm to 350 nm, the growth thickness of the polycrystalline silicon film 47 needs to be about 1000 nm. It is. Therefore, in the present embodiment, the growth thickness h of the first polycrystalline silicon film 47 is set to 700 nm, and the growth thickness of the second polycrystalline silicon film 47 ′ is set to 300 nm. In this way, the polycrystalline silicon films 47 and 47 ′ are deposited in two steps, and anisotropic etching is performed in two steps, whereby the height g of the polycrystalline silicon side wall 48 can be easily set to the gate electrode 44. The height d can be made sufficiently lower than the height e, and the length d of the polycrystalline silicon side wall 48 can be made sufficiently longer than the height g.
[0056]
  The height g of the polycrystalline silicon side wall 48 suppresses the parasitic capacitance between the gate electrode 44 and the source / drain regions, so that the metal silicide layer is formed when forming the metal silicide in a later step. Is as low as possible without reaching the surface of the active region on the semiconductor substrate 41 and destroying the shallow junction with the semiconductor substrate 41 in the source and drain regions, and is not limited to the numerical values in the present embodiment.
[0057]
  Incidentally, after forming the polycrystalline silicon film, anisotropic etching is performed by performing a photolithography process, so that the local wiring can be formed simultaneously with the formation of the polycrystalline silicon side wall. However, when the polycrystalline silicon film is grown at a time, a local wiring having a height three times as high as that of the gate electrode 44 is formed, so that it is difficult to form the upper wiring. However, in this embodiment, the polycrystalline silicon film is grown a plurality of times, and anisotropic etching back is performed for each growth. Therefore, the height of the local wiring can be suppressed by setting the growth thickness of the last polycrystalline silicon film 47 ′ to be thin.
[0058]
  The semiconductor device manufactured in the present embodiment is characterized by a structure in which the length d of the polycrystalline silicon side wall 48 that becomes the stacked source and drain regions is longer than the height g (d> g). The crystalline silicon side wall 48 has a height g lower than the height f of the conductor layer of the gate electrode 44 while ensuring a length d that can be reliably connected to the contact wiring. Therefore, as a result, it is possible to prevent an increase in the resistance of the contact for connecting the upper wiring and the source / drain region while suppressing the parasitic capacitance between the gate electrode 44 and the source / drain region. Further, since the height g of the polycrystalline silicon side wall 48 is lower than the height f of the gate electrode 44, when the metal silicide layer is formed on the surface of the source / drain region later, the reaction between the metal and polycrystalline silicon. It is possible to prevent a short circuit between the gate electrode 44 and the source / drain regions above the gate electrode 44 due to the volume expansion in the layer.
[0059]
  The anisotropic etching back for the polycrystalline silicon side wall 48 'is performed using a TCP type etching apparatus.2= 130 sccm, pressure was 10 mTorr, TCP power was 350 W, Bottom power was 50 W.
[0060]
  Next, as shown in FIG. 4F, after the silicon oxide film 46 on the gate electrode 44 is removed by wet etching using, for example, diluted hydrofluoric acid, impurity ions are implanted to form source and drain regions. Is called. In the present embodiment, the doping of the gate electrode 44 ′ and the source / drain region 48 ″ is performed simultaneously.
[0061]
  Hereinafter, the conditions for the impurity ion implantation in this embodiment will be described. Here, the film thickness e of the polycrystalline silicon serving as the gate electrode 44 is set to about 200 nm, and the maximum height g of the polycrystalline silicon sidewall 48 is set to about 100 nm. First, in ion implantation for an n-channel transistor, phosphorus ions are implanted at an energy of about 20 keV to 80 keV and 1 × 10 6.15cm-2~ 1x1016cm-2Inject at a moderate dose. On the other hand, in the ion implantation for the p-channel transistor, boron ions are implanted at an energy of about 10 keV to 40 keV and 1 × 10 6.15cm-2~ 1x1016cm-2Inject at a moderate dose.
[0062]
  In the present embodiment, the active region of the semiconductor substrate 41 is covered with a polycrystalline silicon sidewall 48. Therefore, there is an advantage that the active region is not directly ion-implanted and the active region is hardly damaged.
[0063]
  Next, heat treatment is performed to activate the implanted impurities, and the impurities implanted into the polycrystalline silicon sidewall 48 are diffused to the semiconductor substrate 41 to form shallow source / drain junction regions 53. In this case, the standard of the heat treatment is such that impurities can be diffused to the extent that the source and drain regions 53 are not offset with respect to the gate electrode 44. Specifically, the impurity is diffused in the lateral direction by the thickness b of the gate electrode sidewall insulating film 45. In order to suppress the short channel effect and secure the driving current, it is necessary to make the junction depth as shallow as possible and to form the junction region 53 so as not to be offset with respect to the gate electrode 44.
[0064]
  Next, as shown in FIG. 4G, a refractory metal silicide film 49 is selectively formed on the source and drain regions 48 ″ and the gate electrode 44 ′ by a known silicide process. In this embodiment, the entire upper part of the source electrode 48 ″, the drain electrode 48 ″ and the gate electrode 44 ′ is silicided.
[0065]
  Next, as shown in FIG. 5H, an interlayer insulating film 50 is formed on the entire surface by a known method. Next, as shown in FIG. 5I, the contact hole 55 is opened at a desired position in the interlayer insulating film 50, and then the upper wiring 52 is formed. Thus, the source / drain region 48 ″ is connected to the upper wiring 52 through the contact wiring 51.
[0066]
  As described above, in the present embodiment, the length d of the source / drain region 48 ″, the film thickness b of the gate electrode sidewall insulating film 45, and the alignment margin between the gate electrode 44 ′ and the contact hole 55. The relationship of (2p−b) <d <(2p−b + o) is established between p and the width o of the contact hole 55. Therefore, the alignment of the contact hole 55 with respect to the gate electrode 44 ′ is established. Even in the case of the most misalignment (when the misalignment amount of the contact hole 55 is p), the contact wiring 51 and the source / drain region 48 "are reliably connected. Further, the occupied area of the element does not increase more than necessary. Further, the height g of the source / drain region 48 ″ and the height e of the gate electrode 44 ′ satisfy the relationship g <e. Therefore, the gate electrode 44 ′ and the source / drain region The capacity between 48 "can be made smaller than that of the conventional semiconductor device.
[0067]
【The invention's effect】
  As is apparent from the above, the semiconductor device manufacturing method according to the present invention has a MIS type semiconductor device having source and drain regions formed adjacent to the gate sidewall insulating film and above the surface of the silicon substrate or silicon well region. In this manufacturing method, the boundary between the active region and the element isolation region in the silicon substrate or silicon well region is perpendicular to the longitudinal direction of the gate electrode from the side edge of the gate electrode.SecondSince it is located between the side edges of the sidewalls (the source and drain regions), the area occupied by the source and drain junction regions can be made sufficiently smaller than the surface area of the source and drain regions. Therefore, the junction capacitance between the source / drain regions and the semiconductor substrate can be reduced.
[0068]
  Further, since the height of the source / drain region is increased in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the gate electrode toward the gate electrode, the contact surface between the source / drain region and the contact wiring is formed on the contact surface. Can be tilted with respect to the wiring axis. Therefore, the contact area between the source / drain regions and the contact wiring can be increased to reduce the contact resistance.
[0069]
  Further, the height of the portion of the source / drain region in contact with the gate sidewall insulating film is made lower than the height of the gate electrode. Therefore, the capacitance between the source / drain regions and the gate electrode can be reduced.
[0070]
  Further, as disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-196577, an expensive epitaxial growth apparatus is not required for forming the stacked diffusion layer. Therefore, the source and drain regions of the stacked structure can be formed at a very low cost.
[0071]
  That is, according to the present invention, it is possible to reduce the occupied area and the parasitic capacitance in the source and drain regions without sacrificing the contact resistance with the upper wiring. Therefore, the capacity required for charging can be reduced, and the operation speed of the circuit designed using this semiconductor device can be improved.
[0072]
  The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is characterized in that a length from a side edge of the source / drain region to a gate electrode in a direction perpendicular to a longitudinal direction of the gate electrode is determined by a gate sidewall of the source / drain region. If the height from the surface of the silicon substrate or silicon well region in the portion in contact with the insulating film is longer, the parasitic resistance between the source / drain region and the gate electrode is reduced, and the source / drain region is reduced. A sufficient contact area between the upper wiring and the upper wiring can be secured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view in a direction perpendicular to a longitudinal direction of a gate electrode in a stacked structure MISFET formed by a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention;
2 is a cross-sectional view showing a manufacturing method of the stacked structure MISFET shown in FIG. 1;
3 is a cross-sectional view showing a manufacturing method subsequent to FIG. 2; FIG.
4 is a cross-sectional view showing a manufacturing method subsequent to FIG. 3; FIG.
5 is a cross-sectional view showing a manufacturing method subsequent to FIG. 4; FIG.
FIG. 6 is an explanatory diagram of parasitic capacitances of a normal MISFET and a stacked structure MISFET.
7 is a diagram showing a layout of a stacked structure MISFET shown in FIG. 1; FIG.
FIG. 8 is a diagram showing a layout of a conventional stacked structure MISFET.
FIG. 9 is a diagram showing a method for manufacturing a conventional stacked structure MISFET.
10 is a diagram showing a method of manufacturing a stacked structure MISFET different from FIG. 9; FIG.
[Explanation of symbols]
  41 ... Semiconductor substrate,
42 ... element isolation region, 43 ... gate insulating film,
44 ... gate electrode, 45 ... gate electrode sidewall insulating film,
46 ... Silicon oxide film, 47, 47 '... Polycrystalline silicon film,
48,48 "... source and drain regions (polycrystalline silicon sidewalls),
48 '... polycrystalline silicon sidewall,
49 ... Silicide film, 50 ... Interlayer insulating film,
51 ... Contact wiring, 52 ... Upper wiring,
53 ... Source / drain junction region, 54 ... Active region,
55: Contact hole.

Claims (2)

シリコンエッチングに対してエッチング選択性のある材料でシリコン基板あるいはシリコンウェル領域上に素子分離領域を形成して、上記シリコン基板あるいはシリコンウェル領域を上記素子分離領域と活性領域とに区分する工程と、
上記活性領域上に、ゲート絶縁膜,ゲート電極およびゲート側壁絶縁膜を順次形成する工程と、
上記素子分離領域および上記活性領域を含む全面を覆うように、第1の多結晶シリコン膜を成膜する工程と、
上記第1の多結晶シリコン膜に対して異方性エッチングを行って、上記ゲート側壁絶縁膜に隣接して多結晶シリコンの第1サイドウォールを形成する工程と、
上記多結晶シリコンの第1サイドウォールを覆うように第2の多結晶シリコン膜を成膜する工程と、
上記第2の多結晶シリコン膜および上記第1サイドウォールに対して異方性エッチングを行うことによって、上記ゲート側壁絶縁膜に隣接し、且つ、上記素子分離領域上にまで延在する、多結晶シリコンの第2サイドウォールを形成する工程と、
上記第2サイドウォールに不純物イオン注入を行ってソース,ドレイン領域を形成する工程
を備えた半導体装置の製造方法において、
上記工程により形成された上記第2サイドウォールは、上記第2サイドウォールにおけるゲート側壁絶縁膜に接している部分の上記シリコン基板あるいはシリコンウェル領域の表面からの高さが、上記ゲート電極の上記シリコン基板あるいはシリコンウェル領域の表面からの高さよりも低く、
且つ、上記第2サイドウォールの上記シリコン基板あるいはシリコンウェル領域の表面からの高さにおける上記ゲート電極長手方向に対して垂直方向への変化は、上記ゲート電極側から側端に向かって減少している
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming an element isolation region on a silicon substrate or silicon well region with a material having etching selectivity with respect to silicon etching, and dividing the silicon substrate or silicon well region into the element isolation region and an active region;
Sequentially forming a gate insulating film, a gate electrode, and a gate sidewall insulating film on the active region;
Forming a first polycrystalline silicon film so as to cover the entire surface including the element isolation region and the active region;
Performing anisotropic etching on the first polycrystalline silicon film to form a first sidewall of polycrystalline silicon adjacent to the gate sidewall insulating film;
Forming a second polycrystalline silicon film so as to cover the first sidewall of the polycrystalline silicon;
By performing anisotropic etching on the second polycrystalline silicon film and the first sidewall, the polycrystalline film is adjacent to the gate sidewall insulating film and extends to the element isolation region. Forming a second sidewall of silicon;
In a method for manufacturing a semiconductor device, comprising the step of implanting impurity ions into the second sidewall to form source and drain regions ,
The height of the second sidewall formed by the above process from the surface of the silicon substrate or silicon well region of the portion of the second sidewall that is in contact with the gate sidewall insulating film is the silicon of the gate electrode. Less than the height from the surface of the substrate or silicon well region,
In addition, the change in the height of the second sidewall from the surface of the silicon substrate or the silicon well region in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the gate electrode decreases from the gate electrode side toward the side edge. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
上記ゲート電極長手方向に対して垂直方向への上記ソース,ドレイン領域の側端からゲート電極までの長さは、上記ソース,ドレイン領域のゲート側壁絶縁膜に接している部分における上記シリコン基板あるいはシリコンウェル領域の表面からの高さよりも長くなっていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1,
The length from the side edge of the source / drain region to the gate electrode in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the gate electrode is the silicon substrate or silicon in the portion in contact with the gate sidewall insulating film of the source / drain region. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the height of the well region is longer than the height from the surface.
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