[go: up one dir, main page]

JP2003243532A - Complementary semiconductor device and method of manufacturing complementary semiconductor device - Google Patents

Complementary semiconductor device and method of manufacturing complementary semiconductor device

Info

Publication number
JP2003243532A
JP2003243532A JP2002038262A JP2002038262A JP2003243532A JP 2003243532 A JP2003243532 A JP 2003243532A JP 2002038262 A JP2002038262 A JP 2002038262A JP 2002038262 A JP2002038262 A JP 2002038262A JP 2003243532 A JP2003243532 A JP 2003243532A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
source
layer
type
drain
semiconductor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002038262A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kiyotaka Miyano
野 清 孝 宮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2002038262A priority Critical patent/JP2003243532A/en
Publication of JP2003243532A publication Critical patent/JP2003243532A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的浅く高濃度のp型とn型の埋込層とを
同一の基板上に選択的に形成できる半導体装置とその製
法を提供す。同一の基板上に選択的に形成されたp型と
n型の埋込層との両方の活性化率を上昇させた相補型半
導体装置とその製法を提供す。 【解決手段】 本発明による相補型半導体装置200
は、n型半導体領域20の上に形成された第1のゲート
絶縁膜50と、該第1のゲート絶縁膜上に形成された第1
のゲート電極60と、該第1のゲート電極の両側にある
n型半導体領域にエピタキシャル成長させた単結晶層か
らなるp型のソース層およびドレイン層120とを含む
第1のトランジスタ220、並びに、p型半導体領域3
0の上に形成された第2のゲート絶縁膜50と、該第2
のゲート絶縁膜上に形成された第2のゲート電極60
と、該第2のゲート電極の両側にあるp型の半導体領域
にエピタキシャル成長させた単結晶層からなるn型のソ
ース層およびドレイン層130とを含む第2のトランジ
スタ230を備える。
[PROBLEMS] To provide a semiconductor device capable of selectively forming relatively shallow and high-concentration p-type and n-type buried layers on the same substrate, and a method of manufacturing the same. Provided is a complementary semiconductor device in which the activation rates of both p-type and n-type buried layers selectively formed on the same substrate are increased, and a method of manufacturing the same. A complementary semiconductor device according to the present invention is provided.
Are a first gate insulating film 50 formed on the n-type semiconductor region 20 and a first gate insulating film 50 formed on the first gate insulating film.
A first transistor 220 including a gate electrode 60 and a p-type source and drain layer 120 composed of a single crystal layer epitaxially grown in an n-type semiconductor region on both sides of the first gate electrode; Type semiconductor region 3
0, a second gate insulating film 50 formed on
Gate electrode 60 formed on the gate insulating film of FIG.
And a second transistor 230 including an n-type source layer and a drain layer 130 made of a single crystal layer epitaxially grown in a p-type semiconductor region on both sides of the second gate electrode.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は相補型半導体装置お
よび相補型半導体装置の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a complementary semiconductor device and a method of manufacturing the complementary semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、MOSFET(Metal Oxide Semico
nductor Field Effect Transistor)などの半導体装置
の拡散層は、半導体基板へ不純物をイオン注入すること
によって形成されていた。この拡散層へ注入された不純
物は、RTA(Rapid Thermal Anneal)法によって熱処理を
することによって活性化される。
2. Description of the Related Art Conventionally, MOSFET (Metal Oxide Semico
A diffusion layer of a semiconductor device such as an nductor field effect transistor) has been formed by ion-implanting impurities into a semiconductor substrate. The impurities injected into this diffusion layer are activated by heat treatment by the RTA (Rapid Thermal Anneal) method.

【0003】しかし、近年における半導体装置の微細化
に伴い、イオン注入およびRTA法によって、不純物濃度
の高い拡散層を浅く形成することは困難であった。
However, with the recent miniaturization of semiconductor devices, it has been difficult to shallowly form a diffusion layer having a high impurity concentration by ion implantation and RTA.

【0004】例えば、MOSFETのゲート幅が0.1μm以下に
なると、短チャネル効果を防止するために、ソースおよ
びドレインの拡散層の深さは40nm以下である必要があ
る。このような拡散層を、従来のようにイオン注入およ
びRTA法によって形成することは困難であった。
For example, if the gate width of the MOSFET is 0.1 μm or less, the depth of the diffusion layer of the source and drain must be 40 nm or less in order to prevent the short channel effect. It has been difficult to form such a diffusion layer by ion implantation and RTA as in the past.

【0005】そこで、拡散層に代えて、拡散層が形成さ
れる領域に予め不純物を含んだ材料を堆積した堆積層を
形成する方法(以下、堆積法という)が提案された。
Therefore, there has been proposed a method (hereinafter referred to as a deposition method) of forming a deposition layer in which a material containing impurities is deposited in advance in a region where the diffusion layer is formed, instead of the diffusion layer.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】堆積法によれば、ソー
スおよびドレイン単結晶層の深さは40nm以下にすること
ができる。
According to the deposition method, the depth of the source and drain single crystal layers can be 40 nm or less.

【0007】しかし、堆積法によると、n型ソース層お
よびn型ドレイン層と、p型ソース層およびp型ドレイ
ン層とは、同一の基板上に選択的に形成することができ
なかった。即ち、堆積法は、n型トランジスタ および
p型トランジスタを有する相補型MOSトランジスタ(以
下、CMOSFET(Complimentary Metal Oxide Semiconduc
tor Field Effect Transistor)ともいう)には適用さ
れ得なかった。
However, according to the deposition method, the n-type source layer and the n-type drain layer and the p-type source layer and the p-type drain layer could not be selectively formed on the same substrate. That is, the deposition method is a complementary MOS transistor (hereinafter referred to as CMOSFET (Complimentary Metal Oxide Semiconducer) having an n-type transistor and a p-type transistor.
(also called tor Field Effect Transistor)).

【0008】さらに、近年、不純物の活性化率を上昇さ
せるために、Si(シリコン)にGe(ゲルマニウム)を含
有させたSiGeが半導体材料として使用されることがあ
る。不純物としてB(ボロン)を含むp型の半導体材料
の場合には、Geを含まないSi半導体材料に比較してSiGe
半導体材料において、Bの活性化率は上昇する。しか
し、不純物としてAs(ヒ素)を含むn型半導体材料の場
合には、SiGe半導体材料であっても、Asの活性化率は上
昇しない。
Further, in recent years, in order to increase the activation rate of impurities, SiGe in which Si (silicon) contains Ge (germanium) is sometimes used as a semiconductor material. In the case of a p-type semiconductor material containing B (boron) as an impurity, SiGe is better than a Si semiconductor material not containing Ge.
In semiconductor materials, the activation rate of B increases. However, in the case of an n-type semiconductor material containing As (arsenic) as an impurity, the activation rate of As does not increase even with a SiGe semiconductor material.

【0009】よって、CMOSFETにSiGe半導体材料を使用
した場合に、p型トランジスタのソース層およびドレイ
ン層内の不純物の活性化率は上昇するが、n型トランジ
スタのソース層およびドレイン層内の不純物の活性化率
は上昇しないという問題が生じる。
Therefore, when the SiGe semiconductor material is used for the CMOSFET, the activation rate of impurities in the source layer and drain layer of the p-type transistor increases, but the impurity activation rate of impurities in the source layer and drain layer of the n-type transistor increases. There is a problem that the activation rate does not increase.

【0010】そこで、本発明の目的は、比較的浅くかつ
高濃度のp型のソースおよびドレイン層とn型のソース
およびドレイン層とを同一の基板上に選択的に形成する
ことを可能とする半導体装置およびその製造方法を提供
することである。
Therefore, an object of the present invention is to make it possible to selectively form a relatively shallow and high-concentration p-type source and drain layer and an n-type source and drain layer on the same substrate. A semiconductor device and a method for manufacturing the same are provided.

【0011】また、本発明の目的は、同一の基板上に選
択的に形成されたp型のソースおよびドレイン層とn型
のソースおよびドレイン層との両方の活性化率を従来よ
りも上昇させた半導体装置およびその製造方法を提供す
ることである。
Another object of the present invention is to increase the activation rates of both the p-type source / drain layer and the n-type source / drain layer selectively formed on the same substrate as compared with the prior art. Another object of the present invention is to provide a semiconductor device and a manufacturing method thereof.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明に従った実施の形
態による相補型半導体装置は、第1導電型の半導体領域
および第2導電型の半導体領域が形成された半導体基板
の表面のうち該第2導電型の半導体領域上に形成された
第1のゲート絶縁膜と、該第1のゲート絶縁膜上に形成さ
れた第1のゲート電極と、該第1のゲート電極の両側にあ
る前記第2導電型の半導体領域にエピタキシャル層から
なる第1導電型のソース層およびドレイン層とを含む第
1のトランジスタ、並びに、前記半導体基板の表面のう
ち前記第1導電型の半導体領域上に形成された第2のゲ
ート絶縁膜と、該第2のゲート絶縁膜上に形成された第
2のゲート電極と、該第2のゲート電極の両側にある前
記第1導電型の半導体領域にエピタキシャル層からなる
第2導電型のソース層およびドレイン層とを含む第2の
トランジスタを備える。
A complementary semiconductor device according to an embodiment of the present invention is a semiconductor device having a first conductivity type semiconductor region and a second conductivity type semiconductor region formed on a surface of a semiconductor substrate. A first gate insulating film formed on the second conductivity type semiconductor region; a first gate electrode formed on the first gate insulating film; and a first gate electrode formed on both sides of the first gate electrode. A first transistor including a first-conductivity-type source layer and a drain layer made of an epitaxial layer in a second-conductivity-type semiconductor region, and formed on the first-conductivity-type semiconductor region on the surface of the semiconductor substrate. Second gate insulating film, a second gate electrode formed on the second gate insulating film, and an epitaxial layer on the semiconductor region of the first conductivity type on both sides of the second gate electrode. Second conductivity type source consisting of And a second transistor including a drain layer.

【0013】好ましくは、前記第1導電型のソース層と
前記第2導電型のソース層とは互いに異なる材料からな
る単結晶からなり、前記第1導電型のドレイン層と前記
第2導電型のドレイン層も互いに異なる材料からなる単
結晶からなる半導体層である。
Preferably, the first-conductivity-type source layer and the second-conductivity-type source layer are made of single crystals of different materials, and the first-conductivity-type drain layer and the second-conductivity-type source layer are formed. The drain layer is also a semiconductor layer made of single crystals made of different materials.

【0014】好ましくは、前記第1導電型のソース層お
よびドレイン層、並びに、前記第2導電型のソース層お
よびドレイン層は、Si(シリコン)、Ge(ゲルマニウ
ム)またはC(炭素)のうち少なくとも1種を含む半導
体である。
Preferably, the first conductivity type source layer and drain layer and the second conductivity type source layer and drain layer are at least Si (silicon), Ge (germanium) or C (carbon). It is a semiconductor containing one kind.

【0015】好ましくは、前記第1導電型のソース層お
よびドレイン層は、SiGeCの結晶中にAs(ヒ素)を含ん
だn型のソース層およびドレイン層であり、前記第2導
電型のソース層およびドレイン層は、SiGeの結晶中にB
(ボロン)またはその同属元素を含んだp型のソース層お
よびドレイン層である。
Preferably, the first conductivity type source layer and drain layer are n type source layers and drain layers containing As (arsenic) in SiGeC crystal, and the second conductivity type source layer. And the drain layer is B in the SiGe crystal.
It is a p-type source layer and a drain layer containing (boron) or its elements.

【0016】前記第1導電型のソース層およびドレイン
層は、SiGe またはSiGeCの結晶中にP(リン)を含んだ
n型のソース層およびドレイン層であってもよく、前記
第2導電型のソース層およびドレイン層は、SiGeの結晶
中にBまたはその同属元素を含んだp型のソース層およ
びドレイン層であってもよい。
The first conductive type source layer and drain layer may be an n type source layer and drain layer containing P (phosphorus) in SiGe or SiGeC crystal, and the second conductive type source layer and drain layer. The source layer and the drain layer may be a p-type source layer and a drain layer in which B or a homologous element thereof is contained in SiGe crystal.

【0017】さらに好ましくは、前記第1導電型のソー
ス層およびドレイン層の深さ、並びに、前記第2導電型
のソース層およびドレイン層の深さは、40nm以下であ
り、前記第1導電型のソース層およびドレイン層内の不
純物濃度、並びに、前記第2導電型のソース層およびド
レイン層内の不純物濃度は、ともに1×1019cm−3以上で
ある。
More preferably, the depth of the source and drain layers of the first conductivity type and the depth of the source and drain layers of the second conductivity type are 40 nm or less, and the depth of the first conductivity type is 40 nm or less. Both the impurity concentration in the source layer and the drain layer and the impurity concentration in the second conductivity type source layer and the drain layer are 1 × 10 19 cm −3 or more.

【0018】本発明に従った実施の形態による相補型半
導体装置の製造方法は、第1導電型の半導体領域および
第2導電型の半導体領域を半導体基板の表面上に形成す
るステップと、前記半導体基板の表面上にゲート絶縁膜
を形成するステップと、該ゲート絶縁膜上にゲート電極
を形成するステップと、該ゲート電極の両側における前
記半導体基板の表面をエッチングしてソース層およびド
レイン層を形成するためのソース・ドレイン層形成領域
を形成するエッチングステップと、前記第2導電型の半
導体領域における前記ソース・ドレイン層形成領域内に
第1導電型の半導体を選択的にエピタキシャル成長させ
る第1のソース・ドレイン層形成ステップと、前記第1
導電型の半導体領域における前記ソース・ドレイン層形
成領域内に第2導電型の半導体を選択的にエピタキシャ
ル成長させる第2のソース・ドレイン層形成ステップと
を具備する。
A method of manufacturing a complementary semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes a step of forming a semiconductor region of a first conductivity type and a semiconductor region of a second conductivity type on a surface of a semiconductor substrate; Forming a gate insulating film on the surface of the substrate; forming a gate electrode on the gate insulating film; and etching the surface of the semiconductor substrate on both sides of the gate electrode to form a source layer and a drain layer And an etching step for forming a source / drain layer forming region, and a first source for selectively epitaxially growing a first conductive type semiconductor in the source / drain layer forming region in the second conductive type semiconductor region. -Drain layer forming step and the first step
A second source / drain layer forming step of selectively epitaxially growing a second conductive type semiconductor in the source / drain layer forming region of the conductive type semiconductor region.

【0019】好ましくは、前記第1のソース・ドレイン
層形成ステップは、前記第1導電型の半導体領域にある
前記ソース・ドレイン層形成領域の表面に第1の保護膜
を形成する第1の保護膜形成ステップを有し、該第1の
保護膜が形成されていない前記第2導電型の半導体領域
にある前記ソース・ドレイン層形成領域内に前記第1導
電型の半導体を選択的にエピタキシャル成長させ、前記
第2のソース・ドレイン層形成ステップは、前記第1の
保護膜を除去し前記第2導電型の半導体領域にある前記
ソース・ドレイン層形成領域の表面に第2の保護膜を形
成する第2の保護膜形成ステップを有し、該第2の保護
膜が形成されていない前記第1導電型の半導体領域にあ
る前記ソース・ドレイン層形成領域内に前記第2導電型
の半導体を選択的にエピタキシャル成長させる。
Preferably, in the first source / drain layer forming step, a first protective film is formed on a surface of the source / drain layer forming region in the semiconductor region of the first conductivity type. A film formation step, and selectively epitaxially grow the first conductivity type semiconductor in the source / drain layer formation region in the second conductivity type semiconductor region where the first protection film is not formed. In the step of forming the second source / drain layer, the first protective film is removed and a second protective film is formed on the surface of the source / drain layer forming region in the semiconductor region of the second conductivity type. A second protective film forming step, wherein the second conductive type semiconductor is selected in the source / drain layer forming region in the first conductive type semiconductor region in which the second protective film is not formed. To Epitaxially grow.

【0020】好ましくは、前記第1導電型の半導体およ
び前記第2導電型の半導体は、Si(シリコン)、Ge(ゲ
ルマニウム)、C(炭素)のうち少なくとも1種を含む
半導体である。
Preferably, the first conductivity type semiconductor and the second conductivity type semiconductor are semiconductors containing at least one of Si (silicon), Ge (germanium), and C (carbon).

【0021】好ましくは、前記第1導電型の半導体は、
SiGeCの結晶中にAs(ヒ素)を含んだn型の半導体であ
り、前記第2導電型の半導体は、SiGeの結晶中にB(ボ
ロン)またはその同属元素を含んだp型の半導体であ
る。
Preferably, the first conductivity type semiconductor is
It is an n-type semiconductor containing As (arsenic) in the crystal of SiGeC, and the second conductivity type semiconductor is a p-type semiconductor containing B (boron) or its homologous element in the crystal of SiGe. .

【0022】好ましくは、前記第1導電型の半導体は、
SiGe またはSiGeCの結晶中にP(リン)を含んだn型の半
導体であり、前記第2導電型の半導体は、SiGeの結晶中
にBまたはその同属元素を含んだp型の半導体である。
Preferably, the first conductivity type semiconductor is
It is an n-type semiconductor containing P (phosphorus) in the crystal of SiGe or SiGeC, and the semiconductor of the second conductivity type is a p-type semiconductor containing B or its homologous element in the crystal of SiGe.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照し、本発明によ
る実施の形態を説明する。尚、本実施の形態は本発明を
限定するものではない。また、本明細書において、導電
型をn型に代えてp型へ変更しかつp型に代えてn型へ
変更しても、本明細書に記載された効果は失われない。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The present embodiment does not limit the present invention. Further, in the present specification, even if the conductivity type is changed to the p-type instead of the n-type and the conductivity type is changed to the n-type instead of the p-type, the effect described in the present specification is not lost.

【0024】図1から図11は、本発明に従った第1の
実施の形態による相補型半導体装置(以下、単に、半導
体装置ともいう)の製造方法を工程順に示した半導体基
板の拡大断面図である。
1 to 11 are enlarged cross-sectional views of a semiconductor substrate showing a method of manufacturing a complementary semiconductor device (hereinafter, also simply referred to as a semiconductor device) according to a first embodiment of the present invention in the order of steps. Is.

【0025】図1を参照して、半導体基板10にn型領
域20およびp型領域30がフォトリソグラフィ技術を
用いて形成される。
Referring to FIG. 1, an n-type region 20 and a p-type region 30 are formed on a semiconductor substrate 10 using a photolithography technique.

【0026】例えば、本実施の形態によれば、半導体基
板10としてシリコン基板が使用される。このシリコン
基板のうち、n型の不純物としてAs、PまたはSb等
がイオン注入され、p型の不純物としてB、Gaまたは
In等がイオン注入される。n型の不純物およびp型の
不純物が熱処理によって拡散され、それぞれ深さ約1μ
mのn型領域20およびp型領域30が形成される。
For example, according to the present embodiment, a silicon substrate is used as the semiconductor substrate 10. In this silicon substrate, As, P, Sb, etc. are ion-implanted as n-type impurities, and B, Ga, In, etc. are ion-implanted as p-type impurities. N-type impurities and p-type impurities are diffused by heat treatment and each has a depth of about 1μ.
An n-type region 20 and a p-type region 30 of m are formed.

【0027】図2を参照して、次に、素子分離部40が
形成される。本実施の形態によれば、素子分離部40
は、厚み約400nmのシリコン酸化膜から成り、STI(Shall
ow Trench Isolation)法を用いて形成される。
With reference to FIG. 2, next, the element isolation portion 40 is formed. According to the present embodiment, the element isolation section 40
Consists of a silicon oxide film with a thickness of about 400 nm.
ow Trench Isolation) method.

【0028】次に、基板保護膜(図示せず)が半導体基
板10の表面12を酸化することによって形成される。
基板保護膜はMOSトランジスタのしきい値電圧を調節す
るためのチャネルイオン注入の衝撃から基板を保護する
ために設けられる。さらに、チャネルイオン注入が行わ
れ、基板保護膜は除去される。
Next, a substrate protection film (not shown) is formed by oxidizing the surface 12 of the semiconductor substrate 10.
The substrate protection film is provided to protect the substrate from the impact of channel ion implantation for adjusting the threshold voltage of the MOS transistor. Further, channel ion implantation is performed and the substrate protective film is removed.

【0029】図3を参照して、次に、ゲート絶縁膜50
が半導体基板10の表面12に形成される。本実施の形
態において、ゲート絶縁膜50は半導体基板10の表面
12を熱酸化することによって形成されたシリコン酸化
膜であり、その厚みは約数nmである。ゲート絶縁膜50
は、シリコン酸化膜以外に、シリコン酸化膜に窒素が数
%含まれたオキシナイトライド膜、TaO2、ZrOx、HfOx
(xは正の整数)等の高誘電体材料であってもよい。
Referring to FIG. 3, next, gate insulating film 50 is formed.
Are formed on the surface 12 of the semiconductor substrate 10. In the present embodiment, gate insulating film 50 is a silicon oxide film formed by thermally oxidizing surface 12 of semiconductor substrate 10, and its thickness is about several nm. Gate insulating film 50
In addition to the silicon oxide film, is an oxynitride film containing several% of nitrogen in the silicon oxide film, TaO 2 , ZrOx, HfOx.
A high dielectric material such as (x is a positive integer) may be used.

【0030】図4を参照して、次に、多結晶シリコン
が、例えば、CVD(Chemical Vapor Deposition)法等を用
いて、ゲート絶縁膜50上に堆積される。その後、フォ
トリソグラフィ技術を用いて、堆積された多結晶シリコ
ンをパターニングすることによって、ゲート電極60が
形成される。本実施の形態において、ゲート電極60の
厚みは約150nmである。
With reference to FIG. 4, next, polycrystalline silicon is deposited on the gate insulating film 50 by using, for example, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method or the like. After that, the gate electrode 60 is formed by patterning the deposited polycrystalline silicon by using the photolithography technique. In the present embodiment, the gate electrode 60 has a thickness of about 150 nm.

【0031】図5を参照して、次に、ゲート電極60を
被覆するシリコン酸化膜70が形成される。本実施の形
態によれば、シリコン酸化膜70はHOおよびHを用
いて選択的にゲート電極60を酸化することによって形
成される。シリコン酸化膜70の厚みは約3nmである。
Referring to FIG. 5, next, a silicon oxide film 70 covering the gate electrode 60 is formed. According to the present embodiment, the silicon oxide film 70 is formed by selectively oxidizing the gate electrode 60 with H 2 O and H 2 . The thickness of the silicon oxide film 70 is about 3 nm.

【0032】さらに、シリコン窒化物から成る側壁保護
部80がシリコン酸化膜70の上に形成される。本実施
の形態によれば、シリコン窒化膜が表面12およびシリ
コン酸化膜70上に堆積される。その後、シリコン窒化
膜は、シリコン窒化膜のうちゲート電極60の側壁を保
護する側壁保護部80を残存させるようにRIE(Reactive
Ion Etching)によってエッチングされる。
Further, a sidewall protection portion 80 made of silicon nitride is formed on the silicon oxide film 70. According to the present embodiment, a silicon nitride film is deposited on surface 12 and silicon oxide film 70. After that, the silicon nitride film is subjected to RIE (Reactive) so as to leave the sidewall protection portion 80 of the silicon nitride film that protects the sidewall of the gate electrode 60.
Ion Etching).

【0033】シリコン酸化膜70は、ライナ(liner)
層として、シリコン窒化膜をエッチングする際のエッチ
ングストッパとしての役割を有する。また、シリコン酸
化膜70は、側壁保護部80の応力からゲート電極60
を保護する役割も有する。
The silicon oxide film 70 is a liner.
As a layer, it has a role as an etching stopper when the silicon nitride film is etched. Further, the silicon oxide film 70 is formed on the gate electrode 60 due to the stress of the side wall protection portion 80.
Also has the role of protecting

【0034】次に、半導体基板10の表面12上のゲー
ト絶縁膜50が除去される。このとき、ゲート電極60
の下にあるゲート絶縁膜50は残存される。本実施の形
態によれば、ゲート絶縁膜50はウェットエッチングさ
れる。ウェットエッチング後、半導体基板10の表面1
2が空気に晒されることによって酸化膜が形成されるこ
とを防止するために、減圧スピンドライ方式またはIPA
乾燥方式等が採用される。減圧スピンドライ方式は、低
圧の雰囲気中において半導体基板10を高速回転させる
乾燥方法である。IPA乾燥方式は、表面12をイソプロ
ピルアルコール(IPA(Isopropyl alcohol))に浸漬し
てから乾燥を行う方式である。
Next, the gate insulating film 50 on the surface 12 of the semiconductor substrate 10 is removed. At this time, the gate electrode 60
The gate insulating film 50 underneath is left. According to the present embodiment, the gate insulating film 50 is wet-etched. Surface 1 of semiconductor substrate 10 after wet etching
In order to prevent the oxide film from being formed when 2 is exposed to air, the low pressure spin dry method or IPA is used.
A drying method or the like is adopted. The reduced pressure spin dry method is a drying method in which the semiconductor substrate 10 is rotated at a high speed in a low pressure atmosphere. The IPA drying method is a method in which the surface 12 is immersed in isopropyl alcohol (IPA (Isopropyl alcohol)) and then dried.

【0035】図6を参照して、次に、n型領域20およ
びp型領域30のうち、ソース層およびドレイン層が形
成される予定のソース領域およびドレイン領域90aお
よび90bがエッチングされる。本実施の形態におい
て、n型領域20をn型のウェルとしてp型のソースお
よびドレイン層が形成される予定の窪み部分がp型ソー
ス領域およびドレイン領域90aである。p型領域30
をp型のウェルとしてn型のソースおよびドレイン層が
形成される予定の窪み部分がn型ソース領域およびドレ
イン領域90bである。
Referring to FIG. 6, next, of n-type region 20 and p-type region 30, source and drain regions 90a and 90b where the source and drain layers are to be formed are etched. In this embodiment, the p-type source and drain regions 90a are the recesses where the p-type source and drain layers are to be formed using the n-type region 20 as the n-type well. p-type region 30
The n-type source and drain regions 90b are the recesses where the n-type source and drain layers are to be formed with the p-type well as the p-type well.

【0036】本実施の形態によれば、ソース領域および
ドレイン領域90aおよび90bは、CFやHCl等
のエッチングガスを用いて約700℃の温度でドライエッ
チングされる。ソース領域およびドレイン領域90aお
よび90bの深さdは約40nmである。
According to the present embodiment, source and drain regions 90a and 90b are dry-etched at a temperature of about 700 ° C. using an etching gas such as CF 4 or HCl. The depth d of the source and drain regions 90a and 90b is about 40 nm.

【0037】図7を参照して、次に、半導体基板10の
上にマスク層100が形成される。マスク層100は、
CVD法によってTEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate)等を
堆積することによって形成されてもよい。また、マスク
層100は、半導体基板10を熱酸化することによって
形成されてもよい。本実施の形態によれば、マスク層1
00の厚みは約5nmである。
Referring to FIG. 7, next, mask layer 100 is formed on semiconductor substrate 10. The mask layer 100 is
It may be formed by depositing TEOS (Tetra Ethyl Ortho Silicate) or the like by the CVD method. Further, the mask layer 100 may be formed by thermally oxidizing the semiconductor substrate 10. According to the present embodiment, the mask layer 1
The thickness of 00 is about 5 nm.

【0038】図8を参照して、次に、フォトリソグラフ
ィ技術を用いてp型領域30上のマスク層100の上に
フォトレジスト110が形成される。フォトレジスト1
10をマスクとしてn型領域20上のマスク層100が
除去される。このときマスク層100は、ウェットエッ
チングまたはドライエッチングのいずれによってエッチ
ングされてもよい。その後、フォトレジスト110が除
去される。
Referring to FIG. 8, next, a photoresist 110 is formed on the mask layer 100 on the p-type region 30 by using a photolithography technique. Photoresist 1
Using 10 as a mask, the mask layer 100 on the n-type region 20 is removed. At this time, the mask layer 100 may be etched by either wet etching or dry etching. Then, the photoresist 110 is removed.

【0039】図9を参照して、p型領域30に存在する
マスク層100をマスクとして、n型領域20のp型ソ
ース領域およびドレイン領域90aにp型のソースおよ
びドレイン埋込層120が形成される。本実施の形態に
よれば、ソースおよびドレイン埋込層120は、LP−CV
D(Low Pressure−Chemical Vapor Deposition)装置に
よりB(ボロン)を含んだSiGeをエピタキシャル成長さ
せることによって形成された単結晶層である。例えば、
このエピタキシャル成長においては、H中にSiHCl
(ジクロルシラン)、GeH(ゲルマン)、HClおよびB
H(ジボラン)を含有させたガスが使用される。ソ
ースおよびドレイン埋込層120内のボロンの濃度は約
1×1019cm−3から1×1022cm−3である。
Referring to FIG. 9, using mask layer 100 existing in p type region 30 as a mask, p type source and drain buried layer 120 is formed in p type source region and drain region 90a of n type region 20. To be done. According to the present embodiment, the source and drain buried layer 120 is formed of LP-CV.
It is a single crystal layer formed by epitaxially growing SiGe containing B (boron) by a D (Low Pressure-Chemical Vapor Deposition) device. For example,
In this epitaxial growth, SiH 2 Cl 2 into H 2
(Dichlorosilane), GeH 4 (germane), HCl and B
A gas containing 2 H 6 (diborane) is used. The concentration of boron in the source and drain buried layer 120 is about
It is from 1 × 10 19 cm −3 to 1 × 10 22 cm −3 .

【0040】また、本実施の形態によるエピタキシャル
成長法はいわゆるVPE(Vapor PhaseEpitaxy)法であ
る。よって、ソースおよびドレイン埋込層120は、p
型ソース領域およびドレイン領域90aに選択的にエピ
タキシャル成長され得る。
The epitaxial growth method according to this embodiment is a so-called VPE (Vapor Phase Epitaxy) method. Therefore, the source and drain buried layer 120 has p
It can be selectively epitaxially grown on the mold source and drain regions 90a.

【0041】尚、エピタキシャル成長法はいわゆるSPE
(Solid Phase Epitaxy)法であってもよい。SPE法によ
る場合には、非晶質シリコン(図示せず)を堆積した後
に、ソース領域およびドレイン領域90aにおける非晶
質シリコンに熱処理が施される。それによって、p型ソ
ース領域およびドレイン領域90aにおける非晶質シリ
コンがシリコン単結晶へエピタキシャル成長せられる。
その後、非晶質シリコンが選択的にエッチングされて、
ソースおよびドレイン埋込層120が得られる。
The epitaxial growth method is so-called SPE.
(Solid Phase Epitaxy) method may be used. In the case of the SPE method, after the amorphous silicon (not shown) is deposited, the amorphous silicon in the source region and the drain region 90a is heat-treated. Thereby, the amorphous silicon in the p-type source region and the drain region 90a is epitaxially grown into a silicon single crystal.
After that, the amorphous silicon is selectively etched,
A source and drain buried layer 120 is obtained.

【0042】図10を参照して、次に、n型領域20上
にマスク層105が形成される。本実施の形態によれ
ば、マスク層105は、CVD法によってTEOS等を堆積す
ることによって形成される。マスク層105が半導体基
板10の上に堆積された後、フォトリソグラフィ技術を
用いてp型領域30上のマスク層105はフォトレジス
トによって被覆される。その後、n型領域20上のマス
ク層105がエッチングされる。このときマスク層10
5は、ウェットエッチングまたはドライエッチングのい
ずれによってエッチングされてもよい。このようにし
て、p型領域30のn型ソース領域およびドレイン領域
90bが露出される。
Referring to FIG. 10, next, mask layer 105 is formed on n-type region 20. According to the present embodiment, the mask layer 105 is formed by depositing TEOS or the like by the CVD method. After the mask layer 105 is deposited on the semiconductor substrate 10, the mask layer 105 on the p-type region 30 is covered with a photoresist using a photolithography technique. Then, the mask layer 105 on the n-type region 20 is etched. At this time, the mask layer 10
5 may be etched by either wet etching or dry etching. In this way, the n-type source region and the drain region 90b of the p-type region 30 are exposed.

【0043】図11を参照して、n型領域20に存在す
るマスク層105をマスクとして、p型領域30のn型
ソース領域およびドレイン領域90bにソースおよびド
レイン埋込層130が形成される。本実施の形態によれ
ば、ソースおよびドレイン埋込層130は、LP−CVD装
置によりAs(ヒ素)を含んだSiGeCをエピタキシャル成
長させることによって形成された単結晶層である。例え
ば、このエピタキシャル成長においては、H中にSiH
Cl(ジクロルシラン)、GeH(ゲルマン)、HCl、Si
HCHおよびAsH(アルシン)を含有させたガスが使
用される。ソースおよびドレイン埋込層130内のヒ素
の濃度は約1×1019から1×1022cm−3である。
Referring to FIG. 11, source and drain buried layer 130 is formed in n type source region and drain region 90b of p type region 30, using mask layer 105 existing in n type region 20 as a mask. According to the present embodiment, the source and drain buried layer 130 is a single crystal layer formed by epitaxially growing SiGeC containing As (arsenic) by an LP-CVD device. For example, in this epitaxial growth, SiH 2 into H 2
Cl 2 (dichlorosilane), GeH 4 (germane), HCl, Si
A gas containing H 3 CH 3 and AsH 3 (arsine) is used. The concentration of arsenic in the source and drain buried layer 130 is about 1 × 10 19 to 1 × 10 22 cm −3 .

【0044】また、本実施の形態によるエピタキシャル
成長法は、VPE法またはSPE法のいずれであってもよい。
いずれの方法によっても、ソースおよびドレイン埋込層
120を形成する場合と同様に、ソースおよびドレイン
埋込層130は選択的にエピタキシャル成長させること
ができる。
Further, the epitaxial growth method according to the present embodiment may be either the VPE method or the SPE method.
By either method, the source / drain buried layer 130 can be selectively epitaxially grown as in the case of forming the source / drain buried layer 120.

【0045】さらに、ソースおよびドレイン電極(図示
せず)や配線等が形成され、本実施の形態による半導体
装置が完成される。
Further, source and drain electrodes (not shown), wiring and the like are formed, and the semiconductor device according to the present embodiment is completed.

【0046】このように、本発明においては、半導体基
板のうちソースおよびドレイン層が形成される部分を除
去し、その部分に不純物を含んだ半導体材料を堆積(エ
ピタキシャル成長)させることによってソースおよびド
レイン埋込層が形成される。これを埋設法という。即
ち、本発明は、堆積法のうち埋設法を用いてソースおよ
びドレイン層を形成している。
As described above, according to the present invention, the portion of the semiconductor substrate where the source and drain layers are formed is removed, and the semiconductor material containing impurities is deposited (epitaxial growth) on the portion to fill the source and drain layers. An embedded layer is formed. This is called the burial method. That is, in the present invention, the source and drain layers are formed by using the burying method among the deposition methods.

【0047】埋設法によれば、ソースおよびドレイン領
域90aおよび90bの深さdによって、表面12から
のそれぞれのソースおよびドレイン埋込層120および
130の深さがほぼ決定される。本実施の形態によれ
ば、深さdは約40nmであるので、ソースおよびドレイン
埋込層120、130の深さは約40nmである。また、本
実施の形態によれば、ソースおよびドレイン領域90a
および90bは、同一工程でエッチングされる(図6参
照)。よって、深さdは、p型ソースおよびドレイン領
域90aとn型ソースおよびドレイン領域90bとの間
でほぼ等しい。
According to the burying method, the depths of the source and drain buried layers 120 and 130 from the surface 12 are substantially determined by the depths d of the source and drain regions 90a and 90b. According to the present embodiment, since the depth d is about 40 nm, the depth of the source and drain buried layers 120 and 130 is about 40 nm. Moreover, according to the present embodiment, the source and drain regions 90a are formed.
And 90b are etched in the same step (see FIG. 6). Therefore, the depth d is substantially equal between the p-type source / drain region 90a and the n-type source / drain region 90b.

【0048】尚、ソースおよびドレイン埋込層120、
130の上にシリサイドが形成されてもよい。それによ
って、ソースおよびドレイン埋込層120、130とソ
ースおよびドレイン電極との接触抵抗を低下させること
ができる。この場合、ソースおよびドレイン埋込層12
0、130の上にさらにシリコン単結晶層(図示せず)
を形成し、そのシリコン単結晶層を用いてシリサイドが
形成されてもよい。即ち、いわゆるElevated Source Dr
ain構造が用いられてもよい。
The source and drain buried layers 120,
Silicide may be formed on 130. Thereby, the contact resistance between the source / drain buried layers 120 and 130 and the source / drain electrodes can be reduced. In this case, the source and drain buried layer 12
Silicon single crystal layer (not shown) on top of 0 and 130
And the silicide may be formed using the silicon single crystal layer. That is, the so-called Elevated Source Dr
The ain structure may be used.

【0049】埋設法によって、n型ソース層およびn型
ドレイン層、並びにp型ソース層およびp型ドレイン層
が同一の基板上に選択的に形成され得る。本実施の形態
によれば、埋設法は、n型トランジスタ およびp型ト
ランジスタを有するCMOSFETへ適用され得る。
By the embedding method, the n-type source layer and the n-type drain layer, and the p-type source layer and the p-type drain layer can be selectively formed on the same substrate. According to the present embodiment, the embedding method can be applied to a CMOSFET having an n-type transistor and a p-type transistor.

【0050】それによって、p型ソース層およびp型ド
レイン層、並びに、n型ソース層およびn型ドレイン層
は40nm以下の深さに形成され得る。
Thereby, the p-type source layer and the p-type drain layer, and the n-type source layer and the n-type drain layer can be formed to a depth of 40 nm or less.

【0051】また、p型ソース層およびp型ドレイン層
とn型ソース層およびn型ドレイン層とは、互いに異な
る半導体材料から形成されることができる。例えば、本
実施の形態によれば、p型のソースおよびドレイン埋込
層120はSiGeから形成され、n型のソースおよびドレ
イン埋込層130はSiGeCから形成される。
Further, the p-type source layer and the p-type drain layer and the n-type source layer and the n-type drain layer can be formed of different semiconductor materials. For example, according to the present embodiment, the p-type source / drain buried layer 120 is formed of SiGe, and the n-type source / drain buried layer 130 is formed of SiGeC.

【0052】図12は、第1の実施の形態に従った相補
型半導体装置の製造方法によって製造された半導体装置
200の概略断面図である。図12を参照して半導体装
置200の構造を説明しつつ、半導体装置200の効果
を説明する。
FIG. 12 is a schematic cross sectional view of a semiconductor device 200 manufactured by the method of manufacturing a complementary semiconductor device according to the first embodiment. While explaining the structure of the semiconductor device 200 with reference to FIG. 12, the effect of the semiconductor device 200 will be described.

【0053】半導体装置200は、n型領域20に形成
されたp型トランジスタ220およびp型領域30に形
成されたn型トランジスタ230を備えたCMOSFETであ
る。
The semiconductor device 200 is a CMOSFET having a p-type transistor 220 formed in the n-type region 20 and an n-type transistor 230 formed in the p-type region 30.

【0054】p型トランジスタ220は、n型領域20
の表面上に形成されたゲート絶縁膜50と、ゲート絶縁
膜50上に形成されたゲート電極60と、ゲート電極6
0の両側にあるn型領域20にエピタキシャル成長され
たp型のソースおよびドレイン埋込層120とを有す
る。
The p-type transistor 220 includes the n-type region 20.
A gate insulating film 50 formed on the surface of the gate, a gate electrode 60 formed on the gate insulating film 50, and a gate electrode 6
0 and n-type regions 20 on both sides of 0, and a p-type source and drain buried layer 120 epitaxially grown.

【0055】n型トランジスタ230は、p型領域30
の表面上に形成されたゲート絶縁膜50と、ゲート絶縁
膜50上に形成されたゲート電極60と、ゲート電極6
0の両側にあるp型領域30にエピタキシャル成長され
た単結晶層からなるn型のソースおよびドレイン埋込層
130とを有する。
The n-type transistor 230 has a p-type region 30.
A gate insulating film 50 formed on the surface of the gate, a gate electrode 60 formed on the gate insulating film 50, and a gate electrode 6
And n-type source and drain buried layers 130 formed of a single crystal layer epitaxially grown in p-type regions 30 on both sides of 0.

【0056】本実施の形態によれば、p型のソースおよ
びドレイン埋込層120は、SiGeに約1×1019から1×
1022cm−3の濃度のB(ボロン)がドーピングされた
ものである。Geを含まないSi半導体材料を使用したp型
トランジスタに比較して、SiGe半導体材料を使用したp
型トランジスタ220におけるB(ボロン)の活性化率
はより高い。
According to the present embodiment, the p-type source and drain buried layer 120 is made of SiGe from about 1 × 10 19 to 1 ×.
It is doped with B (boron) at a concentration of 10 22 cm −3 . Compared to a p-type transistor using a Si semiconductor material not containing Ge, a p-type transistor using a SiGe semiconductor material is used.
The activation rate of B (boron) in the type transistor 220 is higher.

【0057】一方、n型のソースおよびドレイン埋込層
130は、SiGeCに約1×1019から1×1022cm−3
濃度のAs(ヒ素)がドーピングされたものである。
On the other hand, the n-type source and drain buried layer 130 is SiGeC doped with As (arsenic) at a concentration of about 1 × 10 19 to 1 × 10 22 cm −3 .

【0058】ここで、C(炭素)の格子間距離は、Si
(シリコン)の格子間距離の約48%である。また、Asの
格子間距離は、Siの格子間距離の約104%である。よっ
て、格子間距離の比較的大きなAsが不純物としてSiGeC
に含有されていても、格子間距離の比較的小さなC(炭
素)によって、Asが周囲に与える応力または歪みが吸収
される。それによって、Asは、SiGeCのいずれかの格子
位置に存在する原子と置き換わることが容易になる。即
ち、SiGeC 内におけるAsは、Cを含まないSiGe内におけ
るAsに比較して活性化率が高い。
Here, the interstitial distance of C (carbon) is Si
It is about 48% of the interstitial distance of (silicon). The interstitial distance of As is about 104% of the interstitial distance of Si. Therefore, As, which has a relatively large interstitial distance, is SiGeC as an impurity.
Even if it is contained in, the stress or strain that As gives to the surroundings is absorbed by C (carbon) having a relatively small interstitial distance. This makes it easy for As to replace atoms at any of the lattice positions of SiGeC. That is, As in SiGeC has a higher activation rate than As in SiGe containing no C.

【0059】また、従来からの熱拡散法によれば、ソー
スおよびドレイン埋込層内において、不純物の濃度は、
半導体基板の表面からの深さによって異なる。しかし、
本実施の形態によれば、ソースおよびドレイン埋込層1
20、130は予め不純物を含有した半導体材料をエピ
タキシャル成長させることによって形成された単結晶層
である。従って、本実施の形態によるソースおよびドレ
イン埋込層120、130の不純物の濃度は半導体基板
の表面からの深さによって異ならない。
According to the conventional thermal diffusion method, the impurity concentration in the source and drain buried layers is
It depends on the depth from the surface of the semiconductor substrate. But,
According to the present embodiment, the source and drain buried layer 1
Reference numerals 20 and 130 are single crystal layers formed by epitaxially growing a semiconductor material containing impurities in advance. Therefore, the impurity concentration of the source and drain buried layers 120 and 130 according to the present embodiment does not differ depending on the depth from the surface of the semiconductor substrate.

【0060】尚、p型のソースおよびドレイン埋込層1
20の深さおよびn型のソースおよびドレイン埋込層1
30の深さは約40nmである。よって、p型トランジスタ
220およびn型トランジスタ230においてパンチス
ルー等の短チャネル効果が防止される。
The p-type source and drain buried layer 1
20 depth and n-type source and drain buried layer 1
The depth of 30 is about 40 nm. Therefore, in the p-type transistor 220 and the n-type transistor 230, a short channel effect such as punch through is prevented.

【0061】図13は、本発明に従った他の実施の形態
による半導体装置300の概略断面図である。半導体装
置200において、ゲート電極60は単一の層が形成さ
れていたが、半導体装置300は、ゲート電極360が
複数の層から形成されている点で異なる。
FIG. 13 is a schematic sectional view of a semiconductor device 300 according to another embodiment of the present invention. In the semiconductor device 200, the gate electrode 60 is formed of a single layer, but the semiconductor device 300 is different in that the gate electrode 360 is formed of a plurality of layers.

【0062】本実施の形態によれば、ゲート電極360
は、ゲート絶縁膜50の上に形成された多結晶シリコン
層362と、多結晶シリコン362の上に形成されたWS
iN層364と、WSiN層364の上に形成されたW(タン
グステン)層366と、さらにW層366の上に形成さ
れたシリコン窒化膜368とを有する。
According to the present embodiment, the gate electrode 360
Is a polycrystalline silicon layer 362 formed on the gate insulating film 50 and a WS formed on the polycrystalline silicon 362.
It has an iN layer 364, a W (tungsten) layer 366 formed on the WSiN layer 364, and a silicon nitride film 368 further formed on the W layer 366.

【0063】本実施の形態によれば、多結晶シリコン層
362、WSiN層364、W層366およびシリコン窒化
膜368は、それぞれ約100nm、約1nm、約50nmおよび約
50nmである。
According to the present embodiment, the polycrystalline silicon layer 362, the WSiN layer 364, the W layer 366 and the silicon nitride film 368 have a thickness of about 100 nm, about 1 nm, about 50 nm and about 50 nm, respectively.
It is 50 nm.

【0064】このようなポリメタル構造を有することに
よって、ゲート電極360の抵抗値が減少する。それに
よって、半導体装置300の動作速度がより速くなる。
The resistance value of the gate electrode 360 is reduced by having such a polymetal structure. As a result, the operating speed of the semiconductor device 300 becomes faster.

【0065】次に、半導体装置300のうち、ゲート電
極360の製造方法を説明する。まず、多結晶シリコン
層が、CVD法等を用いてゲート絶縁膜50の上に堆積さ
れる。n型領域20およびp型領域30に、それぞれAs
(ヒ素)およびB(ボロン)がドーピングされる。次に、WSi
N層およびW層が、スパッタ等によって堆積され、さら
に、LP−CVDによりシリコン窒化膜が堆積される。
Next, a method of manufacturing the gate electrode 360 of the semiconductor device 300 will be described. First, a polycrystalline silicon layer is deposited on the gate insulating film 50 by using the CVD method or the like. As to the n-type region 20 and the p-type region 30, respectively.
(Arsenic) and B (boron) are doped. Then WSi
An N layer and a W layer are deposited by sputtering or the like, and a silicon nitride film is further deposited by LP-CVD.

【0066】次に、シリコン窒化膜は、フォトリソグラ
フィ技術を用いて、エッチングされる。このエッチング
後のシリコン窒化膜368をマスクとして、W層、WSiN
層および多結晶シリコン層の順にエッチングされる。そ
れによって、多結晶シリコン層362、WSiN層364、
W層366およびシリコン窒化膜368が形成される。
Next, the silicon nitride film is etched by using the photolithography technique. Using the silicon nitride film 368 after this etching as a mask, the W layer, WSiN
The layer and the polycrystalline silicon layer are etched in this order. Thereby, the polycrystalline silicon layer 362, the WSiN layer 364,
A W layer 366 and a silicon nitride film 368 are formed.

【0067】尚、その後、半導体装置200を製造する
方法と同様にして、半導体装置300は製造される。
After that, the semiconductor device 300 is manufactured in the same manner as the method of manufacturing the semiconductor device 200.

【0068】[0068]

【発明の効果】本発明による相補型半導体装置および相
補型半導体装置の製造方法によって、比較的浅く高濃度
のp型のソースおよびドレイン層とn型のソースおよび
ドレイン層とを同一の基板上に選択的に形成することが
可能となった。
According to the complementary semiconductor device and the method of manufacturing the complementary semiconductor device according to the present invention, a relatively shallow and high-concentration p-type source and drain layer and an n-type source and drain layer are formed on the same substrate. It became possible to form selectively.

【0069】本発明による相補型半導体装置の製造方法
によれば、半導体基板のうちn型とp型のソースおよび
ドレイン層が形成される部分を除去することによってそ
れぞれのソースおよびドレイン領域が形成される。よっ
て、ソースおよびドレイン領域の深さによって半導体基
板の表面からのソースおよびドレイン層の深さがほぼ決
定され得る。本発明による相補型半導体装置および相補
型半導体装置の製造方法によって、同一の基板上に選択
的に形成されたp型のソースおよびドレイン層とn型の
ソースおよびドレイン層との両方の活性化率を従来より
も上昇させることができる。
According to the method of manufacturing the complementary semiconductor device of the present invention, the source and drain regions are formed by removing the portions of the semiconductor substrate where the n-type and p-type source and drain layers are formed. It Therefore, the depths of the source and drain layers from the surface of the semiconductor substrate can be substantially determined by the depths of the source and drain regions. The activation rates of both the p-type source and drain layers and the n-type source and drain layers selectively formed on the same substrate by the complementary semiconductor device and the method of manufacturing the complementary semiconductor device according to the present invention. Can be increased more than before.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に従った第1の実施の形態による相補型
半導体装置の製造方法を工程順に示した半導体基板の拡
大断面図。
FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view of a semiconductor substrate showing a method of manufacturing a complementary semiconductor device according to a first embodiment of the present invention in process order.

【図2】本発明に従った第1の実施の形態による相補型
半導体装置の製造方法を工程順に示した半導体基板の拡
大断面図。
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a semiconductor substrate showing a method of manufacturing the complementary semiconductor device according to the first embodiment of the present invention in process order.

【図3】本発明に従った第1の実施の形態による相補型
半導体装置の製造方法を工程順に示した半導体基板の拡
大断面図。
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the semiconductor substrate showing the method of manufacturing the complementary semiconductor device according to the first embodiment of the present invention in the order of steps.

【図4】本発明に従った第1の実施の形態による相補型
半導体装置の製造方法を工程順に示した半導体基板の拡
大断面図。
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a semiconductor substrate showing a method of manufacturing the complementary semiconductor device according to the first embodiment of the present invention in the order of steps.

【図5】本発明に従った第1の実施の形態による相補型
半導体装置の製造方法を工程順に示した半導体基板の拡
大断面図。
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of the semiconductor substrate showing the method of manufacturing the complementary semiconductor device according to the first embodiment of the invention in the order of steps.

【図6】本発明に従った第1の実施の形態による相補型
半導体装置の製造方法を工程順に示した半導体基板の拡
大断面図。
FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of the semiconductor substrate showing the method of manufacturing the complementary semiconductor device according to the first embodiment of the present invention in the order of steps.

【図7】本発明に従った第1の実施の形態による相補型
半導体装置の製造方法を工程順に示した半導体基板の拡
大断面図。
FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of the semiconductor substrate showing the method of manufacturing the complementary semiconductor device according to the first embodiment of the present invention in the order of steps.

【図8】本発明に従った第1の実施の形態による相補型
半導体装置の製造方法を工程順に示した半導体基板の拡
大断面図。
FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of the semiconductor substrate showing the method of manufacturing the complementary semiconductor device according to the first embodiment of the invention in the order of steps.

【図9】本発明に従った第1の実施の形態による相補型
半導体装置の製造方法を工程順に示した半導体基板の拡
大断面図。
FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view of the semiconductor substrate showing the method of manufacturing the complementary semiconductor device according to the first embodiment of the invention in the order of steps.

【図10】本発明に従った第1の実施の形態による相補
型半導体装置の製造方法を工程順に示した半導体基板の
拡大断面図。
FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view of the semiconductor substrate showing the method of manufacturing the complementary semiconductor device according to the first embodiment of the present invention in process order.

【図11】本発明に従った第1の実施の形態による相補
型半導体装置の製造方法を工程順に示した半導体基板の
拡大断面図。
FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view of the semiconductor substrate showing the method of manufacturing the complementary semiconductor device according to the first embodiment of the present invention in process order.

【図12】第1の実施の形態に従った相補型半導体装置
の製造方法によって製造された半導体装置200の概略
断面図
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device 200 manufactured by the method for manufacturing a complementary semiconductor device according to the first embodiment.

【図13】本発明に従った他の実施の形態による半導体
装置300の概略断面図。
FIG. 13 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device 300 according to another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

200、300 半導体装置 10 半導体基板 20 n型領域 30 p型領域 40 素子分離部 50 ゲート絶縁膜 60 ゲート電極 70 シリコン酸化膜 80 側壁保護部 90 ソース領域およびドレイン領域 100、105 マスク層 110 フォトレジスト 120 ソースおよびドレイン埋込層 130 ソースおよびドレイン埋込層 220 p型トランジスタ 230 n型トランジスタ 360 ゲート電極 200, 300 Semiconductor device 10 Semiconductor substrate 20 n-type region 30 p-type region 40 element isolation part 50 Gate insulation film 60 gate electrode 70 Silicon oxide film 80 Side wall protector 90 Source and drain regions 100, 105 mask layer 110 photoresist 120 Source and drain buried layer 130 Source and drain buried layer 220 p-type transistor 230 n-type transistor 360 gate electrode

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】第1導電型の半導体領域および第2導電型
の半導体領域が形成された半導体基板の表面のうち該第
2導電型の半導体領域上に形成された第1のゲート絶縁
膜と、該第1のゲート絶縁膜上に形成された第1のゲート
電極と、該第1のゲート電極の両側にある前記第2導電
型の半導体領域にエピタキシャル層からなる第1導電型
のソース層およびドレイン層とを含む第1のトランジス
タ、並びに、 前記半導体基板の表面のうち前記第1導電型の半導体領
域上に形成された第2のゲート絶縁膜と、該第2のゲー
ト絶縁膜上に形成された第2のゲート電極と、該第2の
ゲート電極の両側にある前記第1導電型の半導体領域に
エピタキシャル層からなる第2導電型のソース層および
ドレイン層とを含む第2のトランジスタを備えた相補型
半導体装置。
1. A first gate insulating film formed on a second conductivity type semiconductor region of a surface of a semiconductor substrate on which a first conductivity type semiconductor region and a second conductivity type semiconductor region are formed. A first gate electrode formed on the first gate insulating film, and a first conductivity type source layer formed of an epitaxial layer in the second conductivity type semiconductor region on both sides of the first gate electrode A first transistor including a drain layer and a second gate insulating film formed on the semiconductor region of the first conductivity type on the surface of the semiconductor substrate; and on the second gate insulating film. A second transistor including a formed second gate electrode, and a second conductivity type source layer and a drain layer made of an epitaxial layer in the first conductivity type semiconductor region on both sides of the second gate electrode. Complementary semiconductor device with .
【請求項2】前記第1導電型のソース層と前記第2導電
型のソース層とは互いに異なる材料からなる単結晶から
なる半導体層であり、 前記第1導電型のドレイン層と前記第2導電型のドレイ
ン層も互いに異なる材料からなる単結晶からなる半導体
層であることを特徴とする請求項1に記載の相補型半導
体装置。
2. The first-conductivity-type source layer and the second-conductivity-type source layer are semiconductor layers made of single crystals made of different materials, and the first-conductivity-type drain layer and the second-conductivity-type semiconductor layer. 2. The complementary semiconductor device according to claim 1, wherein the conductive drain layers are also semiconductor layers made of single crystals made of different materials.
【請求項3】前記第1導電型のソース層およびドレイン
層、並びに、前記第2導電型のソース層およびドレイン
層は、Si(シリコン)、Ge(ゲルマニウム)またはC
(炭素)のうち少なくとも1種を含む半導体であること
を特徴とする請求項1に記載の相補型半導体装置。
3. The source and drain layers of the first conductivity type and the source and drain layers of the second conductivity type are Si (silicon), Ge (germanium) or C.
The complementary semiconductor device according to claim 1, which is a semiconductor containing at least one of (carbon).
【請求項4】前記第1導電型のソース層およびドレイン
層は、SiGeCの結晶中にAs(ヒ素)を含んだn型のソー
ス層およびドレイン層であり、 前記第2導電型のソース層およびドレイン層は、SiGeの
結晶中にB(ボロン)またはその同属元素を含んだp型の
ソース層およびドレイン層であることを特徴とする請求
項2または請求項3に記載の相補型半導体装置。
4. The first-conductivity-type source and drain layers are n-type source- and drain-layers containing As (arsenic) in SiGeC crystals, and the second-conductivity-type source and drain-layers. 4. The complementary semiconductor device according to claim 2, wherein the drain layer is a p-type source layer and a drain layer containing B (boron) or its homologous element in SiGe crystal.
【請求項5】前記第1導電型のソース層およびドレイン
層は、SiGe またはSiGeCの結晶中にP(リン)を含んだ
n型のソース層およびドレイン層であり、 前記第2導電型のソース層およびドレイン層は、SiGeの
結晶中にBまたはその同属元素を含んだp型のソース層
およびドレイン層であることを特徴とする請求項1また
は請求項3に記載の相補型半導体装置。
5. The source and drain layers of the first conductivity type are n-type source and drain layers containing P (phosphorus) in SiGe or SiGeC crystal, and the source of the second conductivity type. 4. The complementary semiconductor device according to claim 1, wherein the layer and the drain layer are a p-type source layer and a drain layer containing B or a homologous element thereof in SiGe crystal.
【請求項6】前記第1導電型のソース層およびドレイン
層の深さ、並びに、前記第2導電型のソース層およびド
レイン層の深さは、40nm以下であり、 前記第1導電型のソース層およびドレイン層内の不純物
濃度、並びに、前記第2導電型のソース層およびドレイ
ン層内の不純物濃度は、ともに1×1019cm−3以上である
ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記
載の相補型半導体装置。
6. The depth of the source and drain layers of the first conductivity type and the depth of the source and drain layers of the second conductivity type are 40 nm or less, and the source of the first conductivity type is used. The impurity concentration in each of the layer and the drain layer and the impurity concentration in each of the second-conductivity-type source layer and the drain layer are both 1 × 10 19 cm −3 or more. 6. The complementary semiconductor device according to any one of 5 above.
【請求項7】第1導電型の半導体領域および第2導電型
の半導体領域を半導体基板の表面上に形成するステップ
と、 前記半導体基板の表面上にゲート絶縁膜を形成するステ
ップと、 該ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成するステップと、 該ゲート電極の両側における前記半導体基板の表面をエ
ッチングしてソース層およびドレイン層を形成するため
のソース・ドレイン層形成領域を形成するエッチングス
テップと、 前記第2導電型の半導体領域における前記ソース・ドレ
イン層形成領域内に第1導電型の半導体を選択的にエピ
タキシャル成長させる第1のソース・ドレイン層形成ス
テップと、 前記第1導電型の半導体領域における前記ソース・ドレ
イン層形成領域内に第2導電型の半導体を選択的にエピ
タキシャル成長させる第2のソース・ドレイン層形成ス
テップとを具備した相補型半導体装置の製造方法。
7. A step of forming a semiconductor region of a first conductivity type and a semiconductor region of a second conductivity type on a surface of a semiconductor substrate; a step of forming a gate insulating film on the surface of the semiconductor substrate; A step of forming a gate electrode on the insulating film; an etching step of etching a surface of the semiconductor substrate on both sides of the gate electrode to form a source / drain layer forming region for forming a source layer and a drain layer; A first source / drain layer forming step of selectively epitaxially growing a semiconductor of the first conductivity type in the source / drain layer formation region of the semiconductor region of the second conductivity type; A second source for selectively epitaxially growing a second conductivity type semiconductor in the source / drain layer formation region Method of manufacturing a complementary semiconductor device including a drain layer formed step.
【請求項8】前記第1のソース・ドレイン層形成ステッ
プは、前記第1導電型の半導体領域にある前記ソース・
ドレイン層形成領域の表面に第1の保護膜を形成する第
1の保護膜形成ステップを有し、 該第1の保護膜が形成されていない前記第2導電型の半
導体領域にある前記ソース・ドレイン層形成領域内に前
記第1導電型の半導体を選択的にエピタキシャル成長さ
せ、 前記第2のソース・ドレイン層形成ステップは、前記第
1の保護膜を除去し前記第2導電型の半導体領域にある
前記ソース・ドレイン層形成領域の表面に第2の保護膜
を形成する第2の保護膜形成ステップを有し、 該第2の保護膜が形成されていない前記第1導電型の半
導体領域にある前記ソース・ドレイン層形成領域内に前
記第2導電型の半導体を選択的にエピタキシャル成長さ
せることを特徴とする請求項7に記載の相補型半導体装
置の製造方法。
8. The step of forming the first source / drain layer comprises forming the source / drain layer in the semiconductor region of the first conductivity type.
There is a first protective film forming step of forming a first protective film on the surface of the drain layer forming region, and the source / source in the semiconductor region of the second conductivity type in which the first protective film is not formed. In the drain layer forming region, the first conductive type semiconductor is selectively epitaxially grown, and in the second source / drain layer forming step, the first protective film is removed to form the second conductive type semiconductor region. A second protective film forming step of forming a second protective film on the surface of a certain source / drain layer forming region, wherein the first conductive type semiconductor region in which the second protective film is not formed; 8. The method of manufacturing a complementary semiconductor device according to claim 7, wherein the second conductivity type semiconductor is selectively epitaxially grown in a certain source / drain layer formation region.
【請求項9】前記第1導電型の半導体および前記第2導
電型の半導体は、Si(シリコン)、Ge(ゲルマニウ
ム)、C(炭素)のうち少なくとも1種を含む半導体で
あることを特徴とする請求項7または請求項8に記載の
相補型半導体装置の製造方法。
9. The first conductivity type semiconductor and the second conductivity type semiconductor are semiconductors containing at least one of Si (silicon), Ge (germanium), and C (carbon). 9. The method for manufacturing a complementary semiconductor device according to claim 7,
【請求項10】前記第1導電型の半導体は、SiGeCの結
晶中にAs(ヒ素)を含んだn型の半導体であり、 前記第2導電型の半導体は、SiGeの結晶中にB(ボロ
ン)またはその同属元素を含んだp型の半導体であるこ
とを特徴とする請求項9に記載の相補型半導体装置の製
造方法。
10. The first-conductivity-type semiconductor is an n-type semiconductor containing As (arsenic) in a SiGeC crystal, and the second-conductivity-type semiconductor is B (boron) in a SiGe crystal. Or a p-type semiconductor containing a homologous element thereof, the method for manufacturing a complementary semiconductor device according to claim 9.
【請求項11】前記第1導電型の半導体は、SiGe また
はSiGeCの結晶中にP(リン)を含んだn型の半導体であ
り、 前記第2導電型の半導体は、SiGeの結晶中にBまたはそ
の同属元素を含んだp型の半導体であることを特徴とす
る請求項9に記載の相補型半導体装置の製造方法。
11. The first conductivity type semiconductor is an n-type semiconductor containing P (phosphorus) in a SiGe or SiGeC crystal, and the second conductivity type semiconductor is a BGe in a SiGe crystal. 10. The method of manufacturing a complementary semiconductor device according to claim 9, wherein the semiconductor device is a p-type semiconductor containing the same family element.
JP2002038262A 2002-02-15 2002-02-15 Complementary semiconductor device and method of manufacturing complementary semiconductor device Pending JP2003243532A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002038262A JP2003243532A (en) 2002-02-15 2002-02-15 Complementary semiconductor device and method of manufacturing complementary semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002038262A JP2003243532A (en) 2002-02-15 2002-02-15 Complementary semiconductor device and method of manufacturing complementary semiconductor device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003243532A true JP2003243532A (en) 2003-08-29

Family

ID=27779619

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002038262A Pending JP2003243532A (en) 2002-02-15 2002-02-15 Complementary semiconductor device and method of manufacturing complementary semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2003243532A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006261283A (en) * 2005-03-16 2006-09-28 Sony Corp Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2007227565A (en) * 2006-02-22 2007-09-06 Fujitsu Ltd Semiconductor device, and its manufacturing method
JP2007528593A (en) * 2003-10-20 2007-10-11 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション High performance and stress enhanced MOSFETs using Si: C and SiGe epitaxially grown sources / drains and fabrication methods
US8222706B2 (en) 2009-09-10 2012-07-17 Fujitsu Semiconductor Limited Semiconductor device
WO2017111845A1 (en) * 2015-12-24 2017-06-29 Intel Corporation Crystallized silicon carbon replacement material for nmos source/drain regions

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007528593A (en) * 2003-10-20 2007-10-11 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション High performance and stress enhanced MOSFETs using Si: C and SiGe epitaxially grown sources / drains and fabrication methods
US8168489B2 (en) 2003-10-20 2012-05-01 International Business Machines Corporation High performance stress-enhanced MOSFETS using Si:C and SiGe epitaxial source/drain and method of manufacture
US8901566B2 (en) 2003-10-20 2014-12-02 International Business Machines Corporation High performance stress-enhanced MOSFETs using Si:C and SiGe epitaxial source/drain and method of manufacture
JP2006261283A (en) * 2005-03-16 2006-09-28 Sony Corp Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2007227565A (en) * 2006-02-22 2007-09-06 Fujitsu Ltd Semiconductor device, and its manufacturing method
US8222706B2 (en) 2009-09-10 2012-07-17 Fujitsu Semiconductor Limited Semiconductor device
US8563382B2 (en) 2009-09-10 2013-10-22 Fujitsu Semiconductor Limited Semiconductor device
WO2017111845A1 (en) * 2015-12-24 2017-06-29 Intel Corporation Crystallized silicon carbon replacement material for nmos source/drain regions
US10559689B2 (en) 2015-12-24 2020-02-11 Intel Corporation Crystallized silicon carbon replacement material for NMOS source/drain regions

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7060579B2 (en) Increased drive current by isotropic recess etch
US7226820B2 (en) Transistor fabrication using double etch/refill process
US7786518B2 (en) Growth of unfaceted SiGe in MOS transistor fabrication
KR101600553B1 (en) Methods for fabricating mos devices having epitaxially grown stress-inducing source and drain regions
EP1710842B1 (en) Method for fabricating a bipolar transistor and a MISFET semiconductor device
KR100741238B1 (en) Pmos transistor strain optimization with raised junction regions
US7122435B2 (en) Methods, systems and structures for forming improved transistors
US7985641B2 (en) Semiconductor device with strained transistors and its manufacture
US8574979B2 (en) Method for integrating silicon germanium and carbon doped silicon with source/drain regions in a strained CMOS process flow
US7892931B2 (en) Use of a single mask during the formation of a transistor's drain extension and recessed strained epi regions
US7244654B2 (en) Drive current improvement from recessed SiGe incorporation close to gate
JP5114919B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
US7898028B2 (en) Process for fabricating a strained channel MOSFET device
US8399933B2 (en) Semiconductor device having silicon on stressed liner (SOL)
US20080283926A1 (en) Method for integrating silicon germanium and carbon doped silicon within a strained cmos flow
US20050082571A1 (en) Semiconductor device and method for fabricating the same
US7888194B2 (en) Method of fabricating semiconductor device
US20030230779A1 (en) Semiconductor device and method for manufacturing the same
US6083798A (en) Method of producing a metal oxide semiconductor device with raised source/drain
JP3657915B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device
US7202132B2 (en) Protecting silicon germanium sidewall with silicon for strained silicon/silicon germanium MOSFETs
JP2003243532A (en) Complementary semiconductor device and method of manufacturing complementary semiconductor device
US7098095B1 (en) Method of forming a MOS transistor with a layer of silicon germanium carbon
US20080070360A1 (en) Method and structure for forming silicide contacts on embedded silicon germanium regions of cmos devices
JP2007227721A (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof