JP2007005626A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
【課題】半導体基板上の表面に形成された電界効果トランジスタのチャネル形成領域に応力を発生させる膜を備えた半導体装置において、応力を発生させる膜が不連続的に基板表面に形成されると、その部分から膜剥がれが発生する。
【解決手段】nチャネル導電型電界効果トランジスタ及びpチャネル導電型電界効果トランジスタが形成された基板表面の領域以外の基板の全表面を、応力を発生させる膜によって連続的に覆う。
【選択図】 図4
In a semiconductor device including a film for generating stress in a channel formation region of a field effect transistor formed on a surface of a semiconductor substrate, when the film for generating stress is discontinuously formed on the surface of the substrate, Film peeling occurs from that portion.
The entire surface of the substrate other than the region of the substrate surface where the n-channel conductivity type field effect transistor and the p-channel conductivity type field effect transistor are formed is continuously covered with a film that generates stress.
[Selection] Figure 4
Description
本発明は、MIS構造(Metal Insulator Semiconductor)から成る電界効果トランジスタを有する半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device having a field effect transistor having a MIS structure (Metal Insulator Semiconductor).
MIS構造を有するトランジスタのうち絶縁膜として酸化膜を用いたMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)が実用化されている。MOSFETは電力消費が少なく、微細化、高集積化、高速動作が可能であることから、LSIデバイスとして広く実用化されている。 A MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) using an oxide film as an insulating film among transistors having a MIS structure has been put into practical use. MOSFETs are widely used as LSI devices because they consume less power and can be miniaturized, highly integrated, and operated at high speed.
近年、情報通信手段が発達しこの種のMOSFETに求められる性能がますます高くなってきている。そこで、MOSFETのチャネル形成領域に対して意図的に応力を付与し、半導体基板の結晶をひずませてキャリア移動度を増大させる動作高速化技術が研究されている。その中で、nMOSFETのnチャネル形成領域に引張り応力を発生させる膜を、pMOSFETのpチャネル形成領域に圧縮応力を発生させる膜をそれぞれのMOSFET上に形成した、Dual Stress Liner技術(以下DSL技術という)を用いた半導体装置が知られている(例えば特許文献1参照)。 In recent years, information communication means have been developed, and the performance required for this type of MOSFET has been increased. Therefore, an operation speed-up technique for intentionally applying stress to the channel formation region of the MOSFET and distorting the crystal of the semiconductor substrate to increase carrier mobility has been studied. Among them, a dual stress liner technology (hereinafter referred to as DSL technology) in which a film for generating a tensile stress in an n channel formation region of an nMOSFET and a film for generating a compressive stress in a p channel formation region of a pMOSFET are formed on each MOSFET. ) Is known (for example, see Patent Document 1).
図8は従来から知られているDSL技術を用いた半導体装置の模式的断面図である。半導体基板101の上の第一領域には、ソース領域102とドレイン領域103が形成され、その間の半導体基板101の表面領域にはチャネル形成領域104が形成されている。チャネル形成領域104の上にゲート絶縁膜105、ゲート電極106が形成され、ゲート電極106の側壁にはサイドウオール107が形成される。ソース領域102、ドレイン領域103及びゲート電極106の上にはシリサイド108が形成されて、nMOSFETが構成されている。このnMOSFETの上に第一の膜109が形成され、チャネル形成領域104に応力を発生させる。この発生する応力の大きさにチャネル形成領域104のキャリア移動度が影響を受ける。通常nMOSFETには引張り応力を発生させるように第一の膜109の材料、膜厚等が選択される。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device using a conventionally known DSL technique. A
半導体基板101の上には素子分離領域110及び111が形成され、その間にスクライブ領域が形成されている。半導体基板101の上の第二領域には、ソース領域112、ドレイン領域113、チャネル形成領域114、ゲート絶縁膜115、ゲート電極116、サイドウオール117、シリサイド118が形成され、pMOSFETが構成されている。このpMOSFETの上部に第二の膜119が形成されて、チャネル形成領域114に応力を発生させる。通常pMOSFETには圧縮応力を発生させるように第二の膜119の材料、膜厚等が選択される。
第一領域と第二領域の間のスクライブ領域は、半導体基板プロセスが終了後にダイシングにより切断される領域である。第一の膜109と第二の膜119の上には層間絶縁膜120が形成され、nMOSFETとpMOSFETから電気的接続を取るためのコンタクトホール121が形成され、プラグメタル122が充填されている。
The scribe region between the first region and the second region is a region that is cut by dicing after the semiconductor substrate process is completed. An
上記の半導体装置において、引張り応力を発生させる第一の膜109は、半導体基板101の上の全面に堆積された後に第一領域以外の領域から除去される。同様に、圧縮応力を発生させる第二の膜119も半導体基板101の上の全面に堆積された後に第二領域以外の領域から除去されている。
しかしながら、上記半導体装置においては、チャネル形成領域104に応力を付与する第一の膜109はそれ自体応力を有しており(これを真性応力という)、第一の膜109の端部123や第二の膜119の端部124が表出するように不連続的に形成されると、その後の熱処理等に晒されてさらに熱歪が加えられることになり、第一の膜109や第二の膜119の端部123及び124から膜剥がれが発生しやすくなった。
However, in the semiconductor device described above, the
更に、上記の半導体装置においては、第一の膜109が堆積された後にスクライブ領域及び第二領域からエッチングされて除去され、次に、第二の膜119が堆積された後にスクライブ領域及び第一領域から第二の膜119がエッチング除去される。即ち、第一の膜109の端部123は、第一の膜109がエッチング除去されるときにそのエッチング雰囲気(又はエッチング溶液)に一度晒され、次に第二の膜119がエッチング除去されるときにもそのエッチング雰囲気に晒されることになり、下地膜に対する密着性が悪化した。そのために、その後の熱処理による熱歪が加わると特に端部123において膜剥がれが発生しやすくなった。
Further, in the above semiconductor device, the
このように、真性応力を有する第一の膜109及び第二の膜119の端部123及び124が半導体基板101の上で他の応力発生膜と不連続的に終端される場合には、熱応力が加わって歪が蓄積され、膜が剥がれるという問題があった。特に第一の膜109の端部が第二の膜119により覆われていない場合に、この問題が顕著となった。プロセス途中で膜が剥がれると、剥がれた膜が周囲に飛散してダストとなり、歩留まり低下の原因となった。
Thus, when the
本発明は上記課題を解決するために以下の手段を講じた。 In order to solve the above problems, the present invention has taken the following measures.
請求項1に係る本発明においては、半導体基板上の第一領域に形成されたnチャネル導電型電界効果トランジスタと前記第一領域とは異なる第二領域に形成されたpチャネル導電型電界効果トランジスタと、前記nチャネル導電型電界効果トランジスタの上に形成され、前記nチャネル導電型電界効果トランジスタに応力を発生させる第一の膜と、前記pチャネル導電型電界効果トランジスタの上に形成され、前記pチャネル導電型電界効果トランジスタに前記第一の膜と異なる応力を発生させる第二の膜と、を有する半導体装置であって、前記第一領域及び第二領域を除いた前記半導体基板上の他の領域である第三領域の全面に、前記第一の膜及び/又は前記第二の膜が形成されている半導体装置とした。
In the present invention according to
請求項2に係る本発明においては、前記第一の膜と前記第二の膜とが前記第三領域に形成され、前記第一の膜の端部が前記第二の膜により覆われている請求項1に記載の半導体装置とした。
In this invention which concerns on Claim 2, said 1st film | membrane and said 2nd film | membrane are formed in said 3rd area | region, and the edge part of said 1st film | membrane is covered with said 2nd film | membrane. The semiconductor device according to
請求項3に係る本発明においては、前記第三領域がスクライブ領域を含む請求項1又は請求項2に記載の半導体装置とした。
In the present invention according to
請求項4に係る本発明においては、前記第一の膜は前記nチャネル導電型電界効果トランジスタに引張り応力を発生させ、前記第二の膜は前記pチャネル導電型電界効果トランジスタに圧縮応力を発生させる請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体装置とした。
In the present invention according to
請求項5に係る本発明においては、半導体基板上の第一領域にnチャネル導電型電界効果トランジスタと、前記第一領域とは異なる第二領域にpチャネル導電型電界効果トランジスタとを形成する工程と、前記nチャネル導電型電界効果トランジスタに応力を発生させる第一の膜を前記第一領域の上に選択的に形成する工程と、前記pチャネル導電型電界効果トランジスタに前記第一の膜とは異なる応力を発生させる第二の膜を前記第二領域の上に選択的に形成する工程と、を有する半導体装置の製造方法であって、前記第一領域及び第二領域を除いた前記半導体基板上の他の領域である第三領域の全面に、前記第一の膜及び/又は前記第二の膜を選択的に形成する半導体装置の製造方法とした。
In the present invention according to
請求項6に係る本発明においては、前記第二の膜を前記第一の膜の上に堆積し、次に第一の膜の端部近傍を除いて前記第二の膜を第一の膜の上から選択的に除去する請求項5に記載の半導体装置とした。
In this invention which concerns on
請求項7に係る本発明においては、前記第一の膜は前記nチャネル導電型電界効果トランジスタに引張り応力を発生させ、前記第二の膜は前記pチャネル導電型電界効果トランジスタに圧縮応力を発生させる請求項5又は請求項6に記載の半導体装置の製造方法とした。
In the present invention according to
上記本発明によれば、第一領域及び第二領域を除いた半導体基板上の他の領域である第三領域の全面に、第一の膜又は第二の膜が形成され、あるいは、第一の膜と第二の膜の両方の膜が連続して形成されているので、第一の膜及び第二の膜を形成した後の熱処理等により、周辺領域である第三領域から膜剥がれが発生することを防止することができる。 According to the present invention, the first film or the second film is formed on the entire surface of the third region which is another region on the semiconductor substrate excluding the first region and the second region, or the first film Since both the first film and the second film are continuously formed, the film is peeled off from the third region, which is the peripheral region, by heat treatment after forming the first film and the second film. Occurrence can be prevented.
更に本発明によれば、第一の膜の端部が第二の膜により覆われており、第二の膜のエッチング工程において第一の膜の端部が第二の膜のエッチング雰囲気に晒されることがないので第一の膜の密着性を悪化させることなく、その後の熱処理による熱歪に対する耐性が向上し、膜剥がれを防止することができる。 Furthermore, according to the present invention, the end of the first film is covered with the second film, and the end of the first film is exposed to the etching atmosphere of the second film in the etching process of the second film. Therefore, without deteriorating the adhesion of the first film, the resistance to thermal strain caused by the subsequent heat treatment is improved, and the film peeling can be prevented.
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお以下の説明において、半導体基板上というときは、半導体基板の素子が形成される表面上あるいは表面の上を指し示し、特に断らない限り半導体基板の裏面を指し示すものではない。 Embodiments of the present invention will be described below. In the following description, the term “on the semiconductor substrate” refers to the surface or the surface on which the elements of the semiconductor substrate are formed, and does not refer to the back surface of the semiconductor substrate unless otherwise specified.
本発明の実施の形態によれば、半導体基板上の第一領域にnFETが形成され、第一領域とは異なる第二領域にpFETが形成されている。そして、nFETに応力を発生させる第一の膜がnFETを含む第一領域に選択的に形成され、pFETに上記第一の膜とは異なる応力を発生させる第二の膜がpFETを含む第二領域に選択的に形成されている。第一の膜はnFETに引張り応力を発生させる材料が選択され、例えば、熱CVD(thermal chemical vapor deposition)法によるシリコン窒化膜が使用される。第二の膜はpFETに圧縮応力を発生させる材料が選択され、例えば、上記第一の膜とは異なる条件で成膜された熱CVD法によるシリコン窒化膜が使用される。 According to the embodiment of the present invention, the nFET is formed in the first region on the semiconductor substrate, and the pFET is formed in the second region different from the first region. A first film that generates stress in the nFET is selectively formed in the first region including the nFET, and a second film that generates stress different from the first film in the pFET includes the second film including the pFET. It is selectively formed in the region. For the first film, a material that generates a tensile stress in the nFET is selected. For example, a silicon nitride film by a thermal CVD (thermal chemical vapor deposition) method is used. For the second film, a material that generates compressive stress in the pFET is selected. For example, a silicon nitride film formed by a thermal CVD method formed under conditions different from those of the first film is used.
そして、上記第一の膜又は第二の膜が、あるいは、第一の膜と第二の膜とが連続するようにして、第一領域及び第二領域を除いた半導体基板上の他の領域である第三領域の全面に形成されている。 The first film or the second film, or the other area on the semiconductor substrate excluding the first area and the second area so that the first film and the second film are continuous. Is formed on the entire surface of the third region.
第一の膜と第二の膜とは通常異なる成膜プロセスにより堆積されるので、必然的に第一の膜又は第二の膜の終端部が半導体基板上の表面に形成される。この場合、第一の膜の終端部には第二の膜が重なるように形成される。例えば、第一の膜が引張り応力を有し第二の膜が圧縮応力を有するので、第一の膜と第二の膜とを積層することにより基板に対して全体としての応力を緩和させることができる。これによりこの積層部分においても膜剥がれを防止することができる。 Since the first film and the second film are usually deposited by different film forming processes, the terminal portion of the first film or the second film is necessarily formed on the surface of the semiconductor substrate. In this case, the second film is formed so as to overlap the terminal portion of the first film. For example, since the first film has a tensile stress and the second film has a compressive stress, the overall stress on the substrate can be reduced by laminating the first film and the second film. Can do. Thereby, film peeling can be prevented also in this laminated portion.
本発明の実施の形態において、第三領域にはスクライブ領域を含めることができる。このスクライブ領域は半導体基板プロセスの最終段階では切断除去されるが、基板プロセスの途中において、この領域においても膜剥がれを起こさないようにする必要があるからである。また、この第三領域には、配線層が形成されたフィールド領域や半導体チップの周辺部分に形成されるパッド領域を含めることができる。即ち、半導体チップ内において、nFETやpFETが形成された第一領域及び第二領域以外の半導体基板上の表面が全て第一の膜又は第二の膜により覆われるようにする。 In the embodiment of the present invention, the third region may include a scribe region. This is because the scribe region is cut and removed in the final stage of the semiconductor substrate process, but it is necessary to prevent film peeling also in this region during the substrate process. The third region can include a field region in which a wiring layer is formed and a pad region formed in the peripheral portion of the semiconductor chip. That is, in the semiconductor chip, all the surfaces on the semiconductor substrate other than the first region and the second region where the nFET and the pFET are formed are covered with the first film or the second film.
なお、第一の膜および第二の膜は成膜条件を異にした熱CVD法の他に、プラズマCVD(plasma chemical vapor deposition)法あるいは減圧CVD(low pressure chemical vapor deposition)法などにより堆積させたシリコン窒化膜を使用することができる。また、シリコン窒化膜の他に、シリコン酸化膜あるいは他の材料を使用することができ、単層膜の他に複数層からなる複合膜であってもよい。 The first film and the second film are deposited by a plasma CVD (plasma chemical vapor deposition) method or a low pressure CVD (low pressure chemical vapor deposition) method in addition to the thermal CVD method with different film formation conditions. A silicon nitride film can be used. In addition to the silicon nitride film, a silicon oxide film or other materials can be used, and a composite film composed of a plurality of layers may be used in addition to a single layer film.
以下本発明による実施の形態について詳細に説明する。なお、各図において、同一の要素は同一の符号を付した。 Embodiments according to the present invention will be described in detail below. In addition, in each figure, the same code | symbol was attached | subjected to the same element.
図1は本実施の形態におけるnFETとpFETを形成した半導体装置の模式的断面図である。まず、半導体基板1上の表面に素子分離領域2、3を形成し、nFETを形成する第一領域とpFETを形成する第二領域と、これらの間に構成される第三領域を規定する。以下本実施の形態においては第三領域をスクライブ領域として説明する。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device in which an nFET and a pFET are formed in the present embodiment. First,
素子分離領域2、3は次のようにして形成される。まず、半導体基板1上の表面の全面に減圧CVD(low pressure chemical vapor deposition)法によりシリコン窒化膜を堆積する。次に、フォトリソグラフィ及びエッチング技術により素子分離領域2、3とすべき領域のシリコン窒化膜及び半導体基板1を順次選択的に除去して浅いトレンチを形成する。次に、このトレンチに減圧CVD法によりシリコン酸化膜を堆積して埋め込む。その後、化学的機械的研磨(CMP:chemicla mechanical polishing)を施して平坦化し、続いて酸素雰囲気中にて酸化処理を施して酸化膜を緻密化し、素子分離領域2、3を形成する。
The
次に、ゲート絶縁膜4及びゲート電極5を形成する。ゲート絶縁膜4は半導体基板1を熱酸化して形成し、次にポリシリコンを減圧CVDにより堆積する。フォトリソグラフィ及びエッチング技術によりポリシリコンを選択的に除去してゲート電極5を形成する。次に、ゲート電極5をマスクとしてイオン注入を行い、LDD(lightly doped drain)領域を形成する。nFETには砒素又は燐をイオン注入し、pFETにはボロンをイオン注入する。次に、プラズマCVDによりシリコン窒化膜とシリコン酸化膜を堆積し、異方性エッチングを施してゲート電極5にサイドウオール6を形成する。次にゲート電極5とサイドウオール6をマスクとしてイオン注入を行い、ソース領域/ドレイン領域7を形成する。nFETには砒素又は燐を、pFETにはボロンをイオン注入する。このとき、素子分離領域2、3の間のスクライブ領域にも同時にイオン注入を行い不純物領域7’を形成しているが、必要な場合にはマスキングしてイオン注入を行わなくともよい。
Next, the
次に、半導体基板1上の全面にコバルトをスパッタリングにより堆積し、瞬時熱処理(RTA:rapid thermal anneal)を施してシリサイド化(CoSi)し、次にコバルトを除去して、ソース領域/ドレイン領域7、ゲート電極5、及び、第三領域に導電層8を選択的に形成する。このようにして、第一領域にnFETを、第二領域にpFETを形成し、2つの素子分離領域2、3の間にスクライブ領域を構成する。nFETのゲート絶縁膜4直下の半導体基板1上の表面領域にはnチャネル形成領域9が、またpFETのゲート絶縁膜4直下の半導体基板1上の表面領域にはpチャネル形成領域10が形成される。
Next, cobalt is deposited on the entire surface of the
図2は、本実施の形態における第一の膜11を選択的に形成した半導体装置の模式的断面図である。第一の膜11としてはシリコン窒化膜を用いた。シリコン窒化膜は有機系ソースガスを用いた熱CVD(thermal chemical vapor deposition)法により成膜する。次に、フォトリソグラフィ及びエッチング技術により第一の膜11であるシリコン窒化膜をnFETの上を含む第一領域に残し、スクライブ領域及びpFETを含む第二領域から除去する。このようにしてnFETのnチャネル形成領域9に対して引張り応力を発生させることができる。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device in which the
図3は、本実施の形態における第二の膜12を選択的に形成した半導体装置の模式的断面図である。第二の膜12としてはシリコン窒化膜を用いた。シリコン窒化膜は有機系ソースガスを用いた熱CVD法により第一の膜11とは異なる条件にて成膜した。次にフォトリソグラフィ及びエッチング技術により第二の膜12を、pFETを含む第二領域及びスクライブ領域に残し、nFETの上の第一の膜11から除去する。この際、素子分離領域2の上においては、第一の膜11の上に重なるように第二の膜12の一部を残して、第一の膜11から選択的に除去する。第二の膜12であるシリコン窒化膜をpFETの上に形成することによりpFETのpチャネル形成領域10に圧縮応力を発生させることができる。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device in which the
このように、スクライブ領域を含む第三領域の全面に第二の膜12を切れ目なく形成する。そして、第一の膜11と第二の膜12とが素子分離領域2の上に連続的に形成し、かつ、第一の膜11の端部が第二の膜12により覆われるようにする。その結果、第一の膜11の端部は第二の膜12のエッチング処理時にエッチング雰囲気に晒されることがない。
In this way, the
図4は、本実施の形態における層間絶縁膜13及びプラグメタル15を形成した半導体装置の模式的断面図である。半導体基板1上の第一の膜11及び第二の膜12の上にシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜13を堆積する。次に、層間絶縁膜13にコンタクトホール14を形成する。コンタクトホール14は、フォトリソグラフィおよび反応性イオンエッチング(RIE:Reactive Ion Eching)技術を用いて層間絶縁膜13の異方性エッチングを導電層8が露出されるまで行う。次に、プラグメタル15をコンタクトホール14に堆積させ、次にCMPを行って表面を平坦化し、nFET及びpFETのソース領域/ドレイン領域7と電気的導通をとることができるようにする。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device in which the
なお、上記実施の形態の説明においては、第一の膜11と第二の膜12の重なり部分を素子分離領域2の上に形成したが、これを、第三の領域全面に第一の膜11を形成し、第一の膜11と第二の膜12との重なり部分を素子分離領域3の上に形成することができる。
In the description of the above embodiment, the overlapping portion of the
図5は、本発明の他の実施の形態を示す半導体装置の模式的断面図であり、nFETとpFETを半導体基板1上の第一領域及び第二領域にそれぞれ分離して形成し、更に第一の膜11を選択的に形成した状態を示す。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device showing another embodiment of the present invention, in which an nFET and a pFET are formed separately in a first region and a second region on the
半導体基板1上の第一領域にnFETを、第二の領域にpFETを、更に、第一領域と第二領域との間に第三領域を形成する。以下、第三領域をフィールド領域として説明する。
An nFET is formed in the first region on the
まず、半導体基板1上の全面に減圧CVD法によりシリコン窒化膜を堆積し、次にフォトリソグラフィ及びエッチング技術によりフィールド領域とすべき領域のシリコン窒化膜及び半導体基板1を順次選択的に除去して浅いトレンチを形成する。次に減圧CVDによりシリコン酸化膜を堆積してトレンチを埋め込む。次にCMPを施して平坦化し、続いて酸素雰囲気中にて酸化処理を行って酸化膜を緻密化し、フィールド酸化膜20を形成する。なお、フィールド酸化膜20は素子分離機能も備えている。
First, a silicon nitride film is deposited on the entire surface of the
次に、半導体基板1を熱酸化してゲート絶縁膜4を形成し、その上にポリシリコンを減圧CVD法により堆積し、フォトリソグラフィ及びエッチング技術により選択的に除去してゲート電極5を形成する。次に、ゲート電極5をマスクとしてイオン注入を行いLDD領域を形成する。その後、ゲート電極5にサイドウオール6を形成し、このゲート電極5とサイドウオール6をマスクとしてイオン注入を行い、ソース領域/ドレイン領域7を形成する。次に、半導体基板1上の全面にコバルトをスパッタリングにより堆積し、RTA処理を施してシリサイド化した後にコバルトを除去して導電層8を選択的に形成する。
Next, the
このように、第一領域にnFET、第二領域にpFETを形成し、nFETとpFETのゲート絶縁膜4の直下にはnチャネル形成領域9及びpチャネル形成領域10が形成される。
As described above, the nFET is formed in the first region, the pFET is formed in the second region, and the n-
次に、第一の膜11を半導体基板1上の全面に堆積する。第一の膜11としてシリコン窒化膜を熱CVD法により堆積する。次にフォトリソグラフィ及びエッチング技術により第一の膜11を第一領域のnFETの上及び第三領域のフィールド酸化膜20の上の一部に選択的に形成する。第一の膜11はnFETのnチャネル形成領域9に応力を発生させる。nFETに対しては、通常、引張り応力が発生するようにする。
Next, the
図6は、本実施の形態における第二の膜12を選択的に形成した状態を示す半導体装置の模式的断面図である。第二の膜12を半導体基板1上の全面に堆積する。第二の膜12としてシリコン窒化膜を熱CVD法により、第一の膜11とは異なる条件にて成膜する。次にフォトリソグラフィ及びエッチング技術により、第一の膜11の端部領域の上の一部を除いて第二の膜12を第一の膜11の上から除去する。したがって、第一の膜11の端部21は第二の膜12のエッチングの際にエッチング雰囲気に晒されることがない。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the semiconductor device showing a state in which the
第二の膜12はpFETのpチャネル形成領域10に応力を発生させる。通常pFETに対しては圧縮応力が発生させる。第一の膜11が引張り応力を第二の膜12が圧縮応力を有するように設定すれば、第一の膜11と第二の膜12の重なり部分においては互いの真性応力が相殺される。そのため、後工程において熱処理による熱歪が加わったとしても膜剥がれは発生しない。
The
図7は、本実施の形態における層間絶縁膜13と配線層22を形成した状態を示す半導体装置の模式的断面図である。第一の膜11及び第二の膜12の上にシリコン酸化膜を堆積して層間絶縁膜13を形成する。次に、ソース領域/ドレイン領域7とコンタクトを取るためにコンタクトホール14を形成し、次にバリアメタル(図示せず)及びプラグメタル15を順次堆積してコンタクトホール14を埋め込み、次に層間絶縁膜13の表面にCMPを施して平坦化する。次に層間絶縁膜13の表面に配線層22を選択的に形成する。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of the semiconductor device showing a state in which the
本実施の形態においては、フィールド酸化膜20の上に第一の膜11と第二の膜12の重なり領域を設けているが、他の素子が形成されている領域であってもよい。
In the present embodiment, the overlapping region of the
また、以上の説明において、第一の膜11と第二の膜12の応力を引張り応力と圧縮応力を有する膜としてが、第一の膜11と第二の膜12がいずれも圧縮応力を有している場合でも、第一の膜11のほうが第二の膜12よりも圧縮応力が小さい場合でも本実施の形態に適用できる。
In the above description, the stress of the
1 半導体基板
1、2 素子分離領域
4 ゲート絶縁膜
5 ゲート電極
6 サイドウオール
7 ソース領域/ドレイン領域
8 導電層
9 nチャネル形成領域
10 pチャネル形成領域
11 第一の膜
12 第二の膜
13 層間絶縁膜
14 コンタクトホール
15 プラグメタル
20 フィールド酸化膜
21 端部
22 配線層
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記nチャネル導電型電界効果トランジスタの上に形成され、前記nチャネル導電型電界効果トランジスタに応力を発生させる第一の膜と、
前記pチャネル導電型電界効果トランジスタの上に形成され、前記pチャネル導電型電界効果トランジスタに前記第一の膜と異なる応力を発生させる第二の膜と、を有する半導体装置であって、
前記第一領域及び第二領域を除いた前記半導体基板上の他の領域である第三領域の全面に、前記第一の膜及び/又は前記第二の膜が形成されている半導体装置。 An n-channel conductivity type field effect transistor formed in a first region on a semiconductor substrate and a p-channel conductivity type field effect transistor formed in a second region different from the first region;
A first film formed on the n-channel conductivity type field effect transistor and generating stress in the n-channel conductivity type field effect transistor;
A semiconductor device having a second film formed on the p-channel conductivity type field effect transistor and generating stress different from the first film in the p-channel conductivity type field effect transistor,
A semiconductor device in which the first film and / or the second film are formed on the entire surface of a third region which is another region on the semiconductor substrate excluding the first region and the second region.
前記nチャネル導電型電界効果トランジスタに応力を発生させる第一の膜を前記第一領域の上に選択的に形成する工程と、
前記pチャネル導電型電界効果トランジスタに前記第一の膜とは異なる応力を発生させる第二の膜を前記第二領域の上に選択的形成する工程と、を有する半導体装置の製造方法であって、
前記第一領域及び第二領域を除いた前記半導体基板上の他の領域である第三領域の全面に、前記第一の膜及び/又は前記第二の膜を選択的に形成する半導体装置の製造方法。 Forming an n-channel conductivity type field effect transistor in a first region on a semiconductor substrate and a p-channel conductivity type field effect transistor in a second region different from the first region;
Selectively forming a first film on the first region for generating stress in the n-channel conductivity type field effect transistor;
And a step of selectively forming a second film on the p-channel conductivity type field effect transistor that generates a stress different from that of the first film on the second region. ,
A semiconductor device that selectively forms the first film and / or the second film on the entire surface of a third region, which is another region on the semiconductor substrate, excluding the first region and the second region. Production method.
The said 1st film | membrane produces | generates a tensile stress in the said n channel conductivity type field effect transistor, and a said 2nd film | membrane produces a compressive stress in the said p channel conductivity type field effect transistor. Semiconductor device manufacturing method.
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