JP4957040B2 - Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device. - Google Patents
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Description
半導体装置、および半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the semiconductor device.
半導体装置の微細化、および高性能化には、ゲート絶縁膜の薄膜化が必須である。しかし、従来から適用されているゲート絶縁膜であるシリコン酸窒化膜の膜厚は、近年1nmにせまり、物理的な限界が近づいている。そこで、物理的な膜厚を変化させずにゲート空乏化を改善し、ゲート電極の高性能化が期待できるメタルゲートの採用が提案されている。そして、このメタルゲートの1つであるニッケルフルシリサイドゲート(NiFully Silicided Gate、以下Ni−FUSIゲート)は、従来のシリコンプロセスとの整合性の良さから、次世代半導体装置に向けた技術として有望視されている。 For miniaturization and higher performance of semiconductor devices, it is essential to reduce the thickness of the gate insulating film. However, the thickness of the silicon oxynitride film, which is a conventionally used gate insulating film, has been reduced to 1 nm in recent years, and the physical limit is approaching. Therefore, it has been proposed to use a metal gate that can improve gate depletion without changing the physical film thickness and can be expected to improve the performance of the gate electrode. One of the metal gates, nickel fully silicided gate (hereinafter referred to as Ni-FUSI gate) is promising as a technology for next-generation semiconductor devices because of its good compatibility with conventional silicon processes. Has been.
また、近年のシリコンプロセスでは、一般に、ソース・ドレイン領域のシート抵抗、ゲート電極抵抗、およびコンタクト抵抗の低減化を目的として、シリサイド化が適用されている。このシリサイド化は、シリサイド層を形成するための金属を基板等の全面に堆積させた後に熱処理をすることで実現する。そして、近年注目されているFUSIゲートは、ゲート絶縁膜との界面までのゲート電極全体が、全てシリサイド化したものであり、金属そのものや金属窒化物等を用いてゲート電極を作成する技術(例えば、特許文献1を参照)と比較しても、材料面や半導体装置製造に使用される製造装置の汚染の観点から、従来のシリコンプロセスとの整合性が良い。 In recent silicon processes, silicidation is generally applied for the purpose of reducing the sheet resistance, gate electrode resistance, and contact resistance of the source / drain regions. This silicidation is realized by performing heat treatment after depositing a metal for forming a silicide layer on the entire surface of a substrate or the like. The FUSI gate that has been attracting attention in recent years is that all of the gate electrode up to the interface with the gate insulating film is silicided, and a technique for forming a gate electrode using a metal itself, metal nitride, or the like (for example, Compared with the conventional silicon process, the compatibility with the conventional silicon process is good from the viewpoint of the contamination of the manufacturing apparatus used for manufacturing the semiconductor device.
ところで、FUSIゲートを含めシリサイドゲートの課題は、MOSトランジスタのしきい値電圧制御である。ゲート電極をシリサイド化するだけでは、トランジスタのしきい値電圧が、ゲート電極材料として現在用いられているポリシリコンのしきい値電圧とは大きく異なってしまい、実際のLSIとして用いることができない。 By the way, the problem of the silicide gate including the FUSI gate is the threshold voltage control of the MOS transistor. By simply siliciding the gate electrode, the threshold voltage of the transistor is significantly different from the threshold voltage of polysilicon currently used as the gate electrode material, and cannot be used as an actual LSI.
FUSIゲートを有するMOSトランジスタのしきい値電圧の制御方法として現在提案されているのは、ゲートポリシリコンへの不純物の導入(例えば、非特許文献1を参照)と、ゲートニッケルシリサイドの組成変更との二点である。ゲートニッケルシリサイドの組成変更の観点からみると、例えば、NiSi2といったSiの組成比が大きなシリサイド層を形成するためには、650℃程度の高温の熱処理が必要である(例えば、非特許文献2を参照)。 Currently proposed methods for controlling the threshold voltage of a MOS transistor having a FUSI gate are introduction of impurities into gate polysilicon (see, for example, Non-Patent Document 1), composition change of gate nickel silicide, It is two points. From the viewpoint of changing the composition of the gate nickel silicide, for example, in order to form a silicide layer having a large Si composition ratio such as NiSi 2 , a heat treatment at a high temperature of about 650 ° C. is required (for example, Non-Patent Document 2). See).
また、ニッケルシリサイド化を行う前に、シリコン層とニッケル層との間にコバルト界面層を堆積させる工程を含む、(100)面のSi上のエピタキシャルニッケルシリサイド、またはアモルファスSi上の安定したニッケルシリサイドを含むデバイス、および製造方法が知られている(例えば、特許文献2を参照)。
本発明が解決しようとする課題は、ニッケルフルシリサイドゲート(Ni Fully SilicidedGate 、以下Ni−FUSIゲート)において、Siの組成比が大きなシリサイド層を均一に形成することが困難な点である。 The problem to be solved by the present invention is that it is difficult to uniformly form a silicide layer having a large Si composition ratio in a nickel full silicide gate (hereinafter referred to as Ni-FUSI gate).
本発明の半導体装置の製造方法は、ゲート電極をシリサイドで構成する半導体装置の製造方法であって、ポリシリコンからなるn型MOSの第1のゲート電極の上部をコバルトシリサイド化する第1の工程と、前記第1の工程の後に、前記第1のゲート電極、およびポリシリコンからなるp型MOSの第2のゲート電極をニッケルフルシリサイド化する第2の工程とを有する。
本発明の半導体装置の製造方法は、ゲート電極をシリサイドで構成する半導体装置の製造方法であって、n型不純物を有するポリシリコンからなるゲート電極の上部をコバルトシリサイド化する第1の工程と、前記第1の工程の後に、前記ゲート電極をニッケルフルシリサイド化する第2の工程とを有する。
本発明の半導体装置は、部がコバルトシリサイドである、NiSi 2 からなるn型MOSの第1のニッケルフルシリサイドゲート電極と、ゲート電極全てがニッケルシリサイドである、NiSiからなるp型MOSの第2のニッケルフルシリサイドゲート電極とを有する。
The method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device in which a gate electrode is made of silicide, and includes a first step of forming a cobalt silicide on an upper portion of a first gate electrode of an n-type MOS made of polysilicon. And, after the first step , a second step of nickel-siliciding the first gate electrode and the second gate electrode of the p-type MOS made of polysilicon .
A method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device in which a gate electrode is made of silicide, and includes a first step of forming an upper portion of a gate electrode made of polysilicon having n-type impurities into cobalt silicide, After the first step, there is a second step of forming the gate electrode into nickel full silicide.
The semiconductor device of the present invention includes a first nickel full silicide gate electrode of n-type MOS made of NiSi 2 whose part is cobalt silicide and a second p-type MOS made of NiSi in which all gate electrodes are nickel silicide. And a nickel full silicide gate electrode.
本発明により、Si組成が多いNi−FUSIゲートを形成することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to form a Ni-FUSI gate having a large Si composition.
図1は、本発明者による、ニッケルフルシリサイドゲート(Ni Fully Silicided Gate 、以下Ni−FUSIゲート)を有するMOSトランジスタのしきい値電圧シフトに関する研究によって得られた知見である。これらの実験データを説明することで、本発明の理解を容易になると考えられる。 FIG. 1 is a finding obtained by the inventor's research on threshold voltage shift of a MOS transistor having a nickel fully silicided gate (hereinafter referred to as Ni-FUSI gate). By explaining these experimental data, it will be easier to understand the present invention.
図1に、NiとSiとの同時スパッタによって、Niの含有率を変化させたNiシリサイドゲートのフラットバンド電圧の変化を示す。図1の横軸は、Niの含有率を示している。Niの含有率が50%とは、NiとSiとの組成比がNi:Si=1:1であることを意味する。また、図1の縦軸は、フラットバンド電圧を示している。ここで、0.2ボルトがp型ポリシリコンのフラットバンド電圧であり、−0.8ボルトがn型ポリシリコンのフラットバンド電圧である。また、円が実験値であり、実験値に併せて示す線が実験値に対する近似曲線である。 FIG. 1 shows changes in the flat band voltage of a Ni silicide gate in which the Ni content is changed by simultaneous sputtering of Ni and Si. The horizontal axis in FIG. 1 indicates the Ni content. The Ni content of 50% means that the composition ratio of Ni and Si is Ni: Si = 1: 1. Further, the vertical axis of FIG. 1 indicates a flat band voltage. Here, 0.2 volts is the flat band voltage of p-type polysilicon, and -0.8 volts is the flat band voltage of n-type polysilicon. A circle is an experimental value, and a line shown together with the experimental value is an approximate curve for the experimental value.
図1より、フラットバンド電圧は、Ni含有率が多くなることで、p型ポリシリコンのフラットバンド電圧側へシフトしていることがわかる。また、フラットバンド電圧は、Ni含有率が少なくなることで、n型ポリシリコン側のフラットバンド電圧側へシフトすることがわかる。すなわち、しきい値電圧をシリサイドの組成によって制御する場合には、p型MOSではNiの含有率が多い組成が適している。一方で、n型MOSではSiの含有率が多い組成が適している。 As can be seen from FIG. 1, the flat band voltage is shifted to the flat band voltage side of p-type polysilicon as the Ni content increases. It can also be seen that the flat band voltage shifts to the flat band voltage side on the n-type polysilicon side as the Ni content decreases. That is, when the threshold voltage is controlled by the silicide composition, a composition having a high Ni content is suitable for the p-type MOS. On the other hand, a composition having a large Si content is suitable for an n-type MOS.
ところで、一般に、Siの組成比が大きいシリサイド(例えば、NiSi2等)を形成するためには、高温の熱処理が必要とされている。 In general, high-temperature heat treatment is required to form a silicide (eg, NiSi 2 or the like) having a large Si composition ratio.
しかし、本発明者による実験によれば、例えば、膜厚が100nmのポリシリコン上に40nmの膜厚のNiを堆積して700℃の高温熱処理をすると、前記ポリシリコンはシリサイド化している部分とポリシリコンの部分とに分かれてしまい、均一なFUSIゲートが形成されない。これは、700℃程度の温度でNiの凝集が起こってしまい、不安定になることによる。すなわち、n型MOSのゲート電極をニッケルフルシリサイド化することを考えたとき、高温の熱処理を用いることなく、Siの組成比が大きいNi−FUSIゲートを形成する方法が必要である。 However, according to an experiment by the present inventor, for example, when Ni having a film thickness of 40 nm is deposited on polysilicon having a film thickness of 100 nm and high-temperature heat treatment at 700 ° C. is performed, the polysilicon is It is divided into polysilicon parts, and a uniform FUSI gate is not formed. This is because Ni agglomerates at a temperature of about 700 ° C. and becomes unstable. That is, when it is considered that the n-type MOS gate electrode is nickel fully silicided, there is a need for a method of forming a Ni-FUSI gate having a high Si composition ratio without using high-temperature heat treatment.
ここから、本発明の実施形態を、n型MOS、およびp型MOSを備えた半導体装置の形成を例に、図2乃至7を用いて詳細に説明する。 From here, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 7, taking as an example the formation of a semiconductor device including an n-type MOS and a p-type MOS.
図2に、n型MOS、およびp型MOSが形成される領域(以下、それぞれを「nMOS形成領域」、および「pMOS形成領域」とする。)と、シリコン基板1と、ゲート酸化膜2aおよび2bと、ゲート電極3aおよび3bと、窒化シリコンのハードマスク4aおよび4bと、エクステンション領域5aおよび5bと、サイドウォール6aおよび6bと、ソース・ドレイン領域7aおよび7bと、シリサイド化されたソース・ドレイン領域8aおよび8bとを示す。
FIG. 2 shows a region where n-type MOS and p-type MOS are formed (hereinafter referred to as “nMOS formation region” and “pMOS formation region”),
図2に示す構造を形成するための一例を説明する。はじめに、シリコン基板1の所定の領域に、LOCOS(Local Oxidation of Silicon)法や、STI(ShallowTrench Isolation)法を用いて素子分離領域を形成して、シリコン基板1の表面を熱酸化する。次いで、熱酸化されたシリコン基板1の上に、CVD(ChemicalVapor Deposition)法等を用いてポリシリコンを堆積する。次いで、このポリシリコンに、n型MOS用にはn型不純物を、p型MOSにはp型の不純物を注入し、さらにその上に窒化シリコン(SiN)膜を形成する。次いで、n型MOS、およびp型MOSのゲート電極部分を残して窒化シリコン膜と、ポリシリコンと、および熱酸化膜との3層をフォトリソグラフィ技術を用いてエッチングする。そして、これらの工程を経ることで、シリコン基板1上のnMOS形成領域、およびpMOS形成領域に、ゲート絶縁膜2aおよび2bを介してポリシリコンからなるゲート電極3aおよび3bと、ゲート電極3aおよび3b上の窒化シリコンのハードマスク4aおよび4bとが形成される。なお、ゲート絶縁膜2aおよび2bには、熱酸化膜のほか、high−k絶縁膜等を用いることも可能である。
An example for forming the structure shown in FIG. 2 will be described. First, an element isolation region is formed in a predetermined region of the
次いで、nMOS形成領域とpMOS形成領域とのうち、いずれか一方をレジスト等で覆う。例えば、pMOS形成領域をレジストで覆った場合には、nMOS形成領域に積層構造をマスクにして所定の条件でイオン注入を行う。一方、nMOS形成領域をレジスト等で覆い、pMOS形成領域に積層構造をマスクにして所定の条件でイオン注入を行う。その後、所定の条件でアニールを行う。これにより、nMOS形成領域、およびpMOS形成領域にそれぞれエクステンション領域5aおよび5bを形成する。
Next, one of the nMOS formation region and the pMOS formation region is covered with a resist or the like. For example, when the pMOS formation region is covered with a resist, ion implantation is performed on the nMOS formation region under a predetermined condition using the stacked structure as a mask. On the other hand, the nMOS formation region is covered with a resist or the like, and ion implantation is performed on the pMOS formation region using the stacked structure as a mask under predetermined conditions. Thereafter, annealing is performed under predetermined conditions. Thereby,
なお、本発明を実施するにあたり、エクステンション領域5aおよび5bのどちらを先に形成してもよい。また、エクステンション領域5aおよび5bの形成時には、イオン注入マスクとなる積層構造の側壁に薄いサイドウォールを形成しておいてから、イオン注入、およびアニールを行うようにしてもよい。また、エクステンション領域5aおよび5bと共に、それらに隣接する所定導電型のポケット領域を形成するようにしてもよい。
In carrying out the present invention, either of the
次いで、CVD法等を用いて素子形成領域全面に酸化シリコン膜を形成する。次いで、異方性エッチングを行い、ゲート絶縁膜2aおよび2bと、ゲート電極3aおよび3bと、ハードマスク4aおよび4bとの側壁に、サイドウォール6aおよび6bを形成する。
Next, a silicon oxide film is formed on the entire surface of the element formation region using a CVD method or the like. Next, anisotropic etching is performed to form
なお、サイドウォール6aおよび6bの形成する際に、まず素子形成領域全面に薄く酸化シリコン膜を形成しておいてから、その酸化シリコン膜の上に厚く窒化シリコン膜を形成し、その後、異方性エッチングを行ってもよい。このとき、サイドウォール6aおよび6bは、内側に酸化シリコンがあって、その外側に窒化シリコンが設けられた二重構造のサイドウォールとなる。
When forming the
次いで、pMOS形成領域をレジスト等で覆い、nMOS形成領域に、ハードマスク4aとサイドウォール6aとをマスクにして、所定の条件でイオン注入を行う。次いで、nMOS形成領域をレジスト等で覆い、pMOS形成領域に、ハードマスク4bとサイドウォール6bとをマスクにして、所定の条件でイオン注入を行う。次いで、所定の条件でアニールを行う。これより、nMOS形成領域と、pMOS形成領域とにソース・ドレイン領域7aおよび7bを形成する。なお、本発明を実施するにあたり、ソース・ドレイン領域7aまたは7bのどちらを先に形成してもよい。
次いで、ソース・ドレイン領域7aおよび7bにシリサイドを自己整合的に形成する。この形成方法は、CVD法やスパッタリング法を用いて全面に、高温の熱処理に耐性のあるコバルト膜といった金属膜を堆積したあと、700℃程度の熱処理を行うことによってソース・ドレイン領域をシリサイド化する。次いで、未反応の金属膜を、例えば硫酸過水等の薬液処理により選択的に除去する。これより、ソース・ドレイン領域7aおよび7bには、自己整合的にシリサイド化されたソース・ドレイン領域8aおよび8bが形成される。このとき、ゲート電極3aおよび3b上には窒化シリコンのハードマスク4aおよび4bがあるので、ゲート電極3aおよび3b上部はシリサイド化されない。
Next, the pMOS formation region is covered with a resist or the like, and ion implantation is performed on the nMOS formation region using the
Next, silicide is formed in the source /
図3に、図2の構成に加えて、ストッパー膜9aおよび9bと、酸化シリコン膜10aおよび10bとを示す。
FIG. 3 shows
図3に示す構造を形成するための一例を説明する。はじめに、図2の構造の形成に次いで、CVD法等を用いて、素子形成領域全面に窒化シリコン膜9aおよび9bと酸化シリコン膜10aおよび10bとを成膜する。この窒化シリコン膜9aおよび9bは、ゲート電極3aおよび3bを形成するポリシリコン膜よりも厚く、ゲート電極3aおよび3bを形成するポリシリコン膜と、窒化シリコンのハードマスク4aおよび4bを形成する窒化シリコン膜との合計の厚さよりも薄いことが望ましい。これは、ゲート電極3aおよび3bの頭出しプロセスにおいて、化学的機械的研磨方法(Chemical Mechanical Polishing、以下CMPとする。)の行う際に、ゲート電極3a、および3bのポリシリコンが露出することを防ぐためである。もし、ゲート電極3aおよび3bのポリシリコンが露出した場合には、ゲート電極3aおよび3bのポリシリコン膜厚が、シリコン基板1表面に垂直方向においてバラツキが大きくなることが懸念される。
An example for forming the structure shown in FIG. 3 will be described. First, following the formation of the structure of FIG. 2,
図4に示す構造を形成するための一例を説明する。はじめに、図3の構造に次いで、窒化シリコン膜9aおよび9bの平坦部をストップ位置とすることにより、ゲート電極3aおよび3bの頭出しのためのCMPを行う。このとき、ゲート電極3aおよび3b上には、ハードマスク4aおよび4bの一部が残っている。次いで、リン酸等を用いてゲート電極のポリシリコン3aおよび3b上のハードマスク4aおよび4bを除去する。
An example for forming the structure shown in FIG. 4 will be described. First, following the structure of FIG. 3, CMP for cueing the
図5に、図4の構成に加えて、酸化シリコン膜11と、コバルトシリサイド(以下CoSi2とする)層12とを示す。
FIG. 5 shows a
図5に示す構造を形成するための一例を説明する。はじめに、図4の構造に次いで、CVD法により酸化シリコン膜11を堆積してから、pMOS形成領域をレジストで覆い、フォトリソグラフィ技術によってnMOS形成領域を露出させる。次いで、ゲート電極3aの膜厚に対して、ゲート電極3aの上部のみがシリサイド化する程度のコバルト(以下、Coとする)膜を、CVD法やスパッタリング法を用いて堆積してから、700℃程度の熱処理をする。次いで、未反応のCoを、硫酸等の薬液処理によって選択的に除去する。こうして、nMOS形成領域のゲート電極3a上部に、CoSi2層12が形成される。
An example for forming the structure shown in FIG. 5 will be described. First, after the structure shown in FIG. 4, a
図6に示す構造は、図5の構造に次いで、カバー膜の酸化シリコン膜11を除去した構造である。
The structure shown in FIG. 6 is a structure in which the
図7に、図6の構成に加えて、Siの組成比が大きなNi−FUSIゲート電極13と、Ni−FUSIゲート電極14とを示す。
FIG. 7 shows a Ni-
図7に示す構造を形成するための一例を説明する。はじめに、図6の構造に次いで、CVD法もしくはスパッタリング法によって素子形成領域全面にNi膜を堆積し、400℃から500℃程度の熱処理をする。このとき、図6に示すゲート電極3aには、CoSi2層12の結晶性に引きずられて、Siの組成比が大きなNiSi2が形成される。すなわち、図7に示すSiの組成比が大きなNi−FUSIゲート電極13が形成される。一方、pMOS形成領域では、この温度帯で安定的に形成されるNiSiからなるNi−FUSIゲート電極14が形成される。
An example for forming the structure shown in FIG. 7 will be described. First, following the structure of FIG. 6, a Ni film is deposited on the entire surface of the element formation region by CVD or sputtering, and heat treatment is performed at about 400 ° C. to 500 ° C. At this time, NiSi 2 having a large Si composition ratio is formed on the
図2乃至7用いて述べた、Ni−FUSIゲート13を有する構造は、Si上にCoを堆積して熱処理した場合には、Siが拡散種となってCo領域に拡散する原理と、Niを堆積して熱処理した場合には、Niが拡散種となってSi領域に拡散する原理とによって形成される。
The structure having the Ni-
図7以降の本発明の実施形態としては、従来公知の方法に従って、層間絶縁膜、コンタクト、および配線等を形成し、半導体装置を完成していけばよい。 In the embodiment of the present invention shown in FIG. 7 and subsequent figures, an interlayer insulating film, contacts, wirings, and the like are formed according to a conventionally known method to complete a semiconductor device.
本発明は、シリサイドゲート電極を有する半導体集積回路に適用できる。 The present invention can be applied to a semiconductor integrated circuit having a silicide gate electrode.
以下、本発明の諸態様を付記としてまとめて記載する。 Hereinafter, various aspects of the present invention will be collectively described as supplementary notes.
(付記1)ゲート電極をシリサイドで構成する半導体装置の製造方法であって、
第1のゲート電極上部をコバルトシリサイド化する第1の工程と、
前記第1のゲート電極、および第2のゲート電極をニッケルフルシリサイド化する第2の工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。(1)
(付記2)付記1に記載の半導体装置の製造方法であって、
第1の絶縁膜、前記第1のゲート電極もしくは前記第2のゲート電極が形成されるポリシリコン層、およびマスク層がこの順に積層された積層体を、第2の絶縁膜で覆う第3の工程と、
前記第2の絶縁膜を、前記第2の絶縁膜に対して所定のエッチング選択比を有する第3の絶縁膜で覆う第4の工程と、
平坦化法により、前記ポリシリコン層が露出しない位置まで、前記第3の絶縁膜、前記第2の絶縁膜、および前記マスク層の一部とを除去する第5の工程と、
前記マスク層を除去して前記ポリシリコン層を露出させる第6の工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。(2)
(付記3)付記2に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記第2の絶縁膜の膜厚が、前記ポリシリコン層よりも厚いことを特徴とする半導体装置の製造方法。(3)
(付記4)上部がコバルトシリサイドである第1のニッケルフルシリサイドゲート電極と、
ゲート電極全てがニッケルシリサイドである第2のニッケルフルシリサイドゲート電極と
を有する半導体装置。(4)
(付記5)付記4に記載の半導体装置であって、
前記第1のニッケルフルシリサイドゲート電極がn型MOSのゲート電極であって、前記第2のニッケルフルシリサイドゲート電極がp型MOSのゲート電極であることを特徴とする半導体装置。(5)
(付記6)付記1に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記第1のゲート電極がn型MOSのゲート電極であって、前記第2のゲート電極がp型MOSのゲート電極であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
(Appendix 1) A method of manufacturing a semiconductor device in which a gate electrode is made of silicide,
A first step of converting the upper portion of the first gate electrode into a cobalt silicide;
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a second step of converting the first gate electrode and the second gate electrode into nickel full silicide. (1)
(Appendix 2) A method of manufacturing a semiconductor device according to
A third insulating film is formed by covering a stacked body in which a first insulating film, a polysilicon layer on which the first gate electrode or the second gate electrode is formed, and a mask layer are stacked in this order with a second insulating film. Process,
A fourth step of covering the second insulating film with a third insulating film having a predetermined etching selectivity with respect to the second insulating film;
A fifth step of removing the third insulating film, the second insulating film, and a part of the mask layer to a position where the polysilicon layer is not exposed by a planarization method;
And a sixth step of exposing the polysilicon layer by removing the mask layer. (2)
(Appendix 3) A method of manufacturing a semiconductor device according to appendix 2,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the second insulating film is thicker than the polysilicon layer. (3)
(Supplementary note 4) a first nickel full silicide gate electrode whose upper part is cobalt silicide;
A semiconductor device having a second nickel full silicide gate electrode in which all gate electrodes are nickel silicide. (4)
(Supplementary note 5) The semiconductor device according to supplementary note 4, wherein
2. The semiconductor device according to
(Appendix 6) A method of manufacturing a semiconductor device according to
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the first gate electrode is an n-type MOS gate electrode, and the second gate electrode is a p-type MOS gate electrode.
(付記7)付記2に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記第3の工程に先立って、前記第1のゲート電極、および前記第2のゲート電極の側壁に接する部位にゲート側壁を形成する第7の工程と、
前記マスク層および前記ゲート側壁をマスクとして、ソース領域、およびドレイン領域に対応する部位を、それぞれシリサイド化する第8の工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
(Appendix 7) A method of manufacturing a semiconductor device according to Appendix 2,
Prior to the third step, a seventh step of forming a gate side wall at a portion in contact with the side walls of the first gate electrode and the second gate electrode;
A method of manufacturing a semiconductor device comprising: an eighth step of silicidizing portions corresponding to a source region and a drain region using the mask layer and the gate sidewall as a mask.
(付記8)付記7に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記第8の工程のシリサイド化が、コバルトシリサイド化であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
(Appendix 8) A method of manufacturing a semiconductor device according to appendix 7,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the silicidation in the eighth step is cobalt silicidation.
1:シリコン基板
2a、2b:ゲート酸化膜
3a、3b:ポリシリコンゲート電極
4a、4b:ハードマスク
5a、5b:エクステンション領域
6a、6b:サイドウォール
7a、7b:ソース・ドレイン領域
8a、8b:シリサイド化されたソース・ドレイン領域
9a、9b:ストッパー膜
10a、10b、11:酸化シリコン膜
12:コバルトシリサイド層
13:シリコンの組成比が大きいニッケルフルシリサイドゲート電極
14:シリコン:ニッケル=1:1のニッケルフルシリサイドゲート電極
1:
Claims (5)
ポリシリコンからなるn型MOSの第1のゲート電極の上部をコバルトシリサイド化する第1の工程と、
前記第1の工程の後に、前記第1のゲート電極、およびポリシリコンからなるp型MOSの第2のゲート電極をニッケルフルシリサイド化する第2の工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device in which a gate electrode is made of silicide,
A first step of converting the upper portion of the first gate electrode of the n-type MOS made of polysilicon into cobalt silicide;
And a second step of nickel full silicidation of the first gate electrode and the second gate electrode of the p-type MOS made of polysilicon after the first step . Production method.
前記第1の工程の前に、
第1の絶縁膜、第1のゲート電極もしくは第2のゲート電極が形成されるポリシリコン層、およびマスク層がこの順に積層された積層体を、第2の絶縁膜で覆う第3の工程と、
前記第2の絶縁膜を、前記2の絶縁膜に対して所定のエッチング選択比を有する第3の絶縁膜で覆う第4の工程と、
平坦化法により、前記ポリシリコン層が露出しない位置まで、前記第3の絶縁膜、前記第2の絶縁膜、および前記マスク層の一部とを除去する第5の工程と、
前記マスク層を除去して前記ポリシリコン層を露出させる第6の工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1,
Before the first step,
A third step of covering the stacked body in which the first insulating film, the polysilicon layer on which the first gate electrode or the second gate electrode is formed, and the mask layer are stacked in this order with the second insulating film; ,
A fourth step of covering the second insulating film with a third insulating film having a predetermined etching selectivity with respect to the second insulating film;
A fifth step of removing the third insulating film, the second insulating film, and a part of the mask layer to a position where the polysilicon layer is not exposed by a planarization method;
And a sixth step of exposing the polysilicon layer by removing the mask layer.
前記第2の絶縁膜の膜厚が、前記ポリシリコン層よりも厚いことを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the second insulating film is thicker than the polysilicon layer.
ゲート電極全てがニッケルシリサイドである、NiSiからなるp型MOSの第2のニッケルフルシリサイドゲート電極と
を有することを特徴とする半導体装置。 A first nickel full silicide gate electrode of n-type MOS made of NiSi 2 , the upper part being cobalt silicide;
All gate electrode is nickel silicide, wherein a and a second nickel full silicide gate electrode of the p-type MOS consisting of NiSi.
n型不純物を有するポリシリコンからなるゲート電極の上部をコバルトシリサイド化する第1の工程と、a first step of converting the upper portion of the gate electrode made of polysilicon having n-type impurities into cobalt silicide;
前記第1の工程の後に、前記ゲート電極をニッケルフルシリサイド化する第2の工程とAfter the first step, a second step of nickel-silicide the gate electrode;
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
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