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JP2010003990A - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

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JP2010003990A
JP2010003990A JP2008163757A JP2008163757A JP2010003990A JP 2010003990 A JP2010003990 A JP 2010003990A JP 2008163757 A JP2008163757 A JP 2008163757A JP 2008163757 A JP2008163757 A JP 2008163757A JP 2010003990 A JP2010003990 A JP 2010003990A
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JP
Japan
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layer
region
semiconductor
forming
semiconductor layer
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
JP2008163757A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yosuke Shimamune
洋介 島宗
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.)
Fujitsu Semiconductor Ltd
Original Assignee
Fujitsu Semiconductor Ltd
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.)
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Publication date
Application filed by Fujitsu Semiconductor Ltd filed Critical Fujitsu Semiconductor Ltd
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

【課題】可及的に少ない工程で高精度且つ容易に2種の半導体層を選択形成し、工程の簡素化を図り工程数及び製造コストの大幅な削減をするも、各導電型のトランジスタに適合して素子性能の高い半導体装置を実現する。
【解決手段】P型MOSトランジスタの素子領域及びN型MOSトランジスタの素子領域の双方に、例えばエピタキシャル成長法によりSiC層を選択的に同時形成し、N型MOSトランジスタの素子領域にマスク層を形成し、マスク層を用いて、P型MOSトランジスタの素子領域に形成されたSiC層を除去し、例えばエピタキシャル成長法によりSiGe層を選択的に形成した後、マスク層を除去する。
【選択図】図2
Two types of semiconductor layers are selected and formed with high accuracy and ease in as few steps as possible to simplify the steps and greatly reduce the number of steps and manufacturing costs. A semiconductor device with high element performance is realized by adapting.
A SiC layer is selectively formed simultaneously in both the element region of the P-type MOS transistor and the element region of the N-type MOS transistor by, for example, an epitaxial growth method, and a mask layer is formed in the element region of the N-type MOS transistor. Then, the SiC layer formed in the element region of the P-type MOS transistor is removed using the mask layer, and after the SiGe layer is selectively formed by, for example, an epitaxial growth method, the mask layer is removed.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、P型トランジスタ及びN型トランジスタを備えた半導体装置の製造方法に関し、特にソース/ドレインに歪みを印加することにより動作速度を向上させた半導体装置を対象とする。   The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device including a P-type transistor and an N-type transistor, and particularly to a semiconductor device whose operating speed is improved by applying strain to a source / drain.

いわゆる90nmノード以降のLSIでは、微細化・高集積化に伴いトランジスタの能力向上が困難となってきている。これは、ゲート長の微細化に伴ってスタンバイ・オフリーク電流が増大し、このスタンバイ・オフリーク電流を一定に抑えようとした場合、電流駆動能力の向上が極めて困難であることに起因する。そのため、微細化以外の新しいアプローチによるトランジスタの能力向上法が重要とされている。   In an LSI of a so-called 90 nm node or later, it has become difficult to improve the capability of a transistor with miniaturization and high integration. This is because the standby off-leakage current increases with the miniaturization of the gate length, and it is extremely difficult to improve the current driving capability when trying to keep the standby off-leakage current constant. Therefore, it is important to improve the transistor performance by a new approach other than miniaturization.

その試みの一つとして、ストレインド・シリコン技術がある。この技術は、MOSトランジスタにおいて、チャネルに歪み(ストレス)を印加するものである。このチャネルへのストレスの印加により、バンド構造が変化し、それによりキャリアの有効質量が軽減して、キャリア移動度が向上する。
ストレインド・シリコン技術のなかで、チャネルへのストレスを増大する手法として、基板のソース/ドレインの部分に溝(リセス)を形成し、リセスを埋め込むように基板のSiと異なる格子定数を有する半導体層をエピタキシャル成長させるものがある。この手法により、チャネルに対して半導体層からストレスを印加し、チャネルの移動度が向上する。この手法で用いる半導体層としては、素子性能を改善する組み合わせとして、P型MOSトランジスタにはSiGe(SiにGeがドープされてなる混晶の半導体)が、N型MOSトランジスタにはSiC(SiにCがドープされてなる混晶の半導体)が提案されている。
One such attempt is strained silicon technology. This technique applies strain (stress) to a channel in a MOS transistor. By applying stress to the channel, the band structure changes, thereby reducing the effective mass of the carrier and improving the carrier mobility.
As a technique to increase stress on the channel in the strained silicon technology, a semiconductor having a lattice constant different from Si of the substrate so as to fill the recess by forming a groove in the source / drain portion of the substrate. Some make layers epitaxially grow. By this method, stress is applied to the channel from the semiconductor layer, and the mobility of the channel is improved. As a semiconductor layer used in this method, as a combination for improving the device performance, SiGe (mixed crystal semiconductor in which Si is doped with Ge) is used for the P-type MOS transistor, and SiC (Si is used for the N-type MOS transistor). A mixed crystal semiconductor doped with C) has been proposed.

特開2007−184427号公報JP 2007-184427 A 特開2006−261283号公報JP 2006-261283 A

SiGe層を有するP型MOSトランジスタ及びSiC層を有するN型MOSトランジスタを備えたCMOSトランジスタを製造する具体的な従来手法を図1に示す。
この場合、SiGe層及びSiC層をそれぞれの素子領域に選択的に形成する必要がある。例えば先にSiC層を形成する際には、P型MOSトランジスタの素子領域(P型形成領域)にマスク層を形成する(ステップS101)。SiGe層およびSiC層はエピタキシャル成長であるため、成長を抑制するためのマスクとして、一般的に絶縁膜のハードマスクを用いる。次に、マスク層を用いてN型MOSトランジスタの素子領域(N型形成領域)にエピタキシャル成長法によりSiC層を選択的に形成する(ステップS102)。次に、ウェットエッチング等によりマスク層を除去する(ステップS103)。次に、今度はN型MOSトランジスタの素子領域にマスク層を形成する(ステップS104)。次に、マスク層を用いてP型MOSトランジスタの素子領域にエピタキシャル成長法によりSiGe層を選択的に形成する(ステップS105)。そして、ウェットエッチング等によりマスク層を除去する(ステップS106)。
FIG. 1 shows a specific conventional method for manufacturing a CMOS transistor including a P-type MOS transistor having a SiGe layer and an N-type MOS transistor having a SiC layer.
In this case, it is necessary to selectively form a SiGe layer and a SiC layer in each element region. For example, when the SiC layer is formed first, a mask layer is formed in the element region (P-type formation region) of the P-type MOS transistor (step S101). Since the SiGe layer and the SiC layer are epitaxially grown, a hard mask of an insulating film is generally used as a mask for suppressing the growth. Next, a SiC layer is selectively formed in the element region (N-type formation region) of the N-type MOS transistor by the epitaxial growth method using the mask layer (step S102). Next, the mask layer is removed by wet etching or the like (step S103). Next, a mask layer is formed next in the element region of the N-type MOS transistor (step S104). Next, a SiGe layer is selectively formed by epitaxial growth in the element region of the P-type MOS transistor using the mask layer (step S105). Then, the mask layer is removed by wet etching or the like (step S106).

しかしながら、上記の製造プロセスでは、SiGe層及びSiC層の選択形成に2回のマスク形成工程及び2回のマスク除去工程を要し、工程が煩雑となり、工程数及び製造コストの増大化を招くことになる。
また、特許文献1,2における製造プロセスでも、少なくとも2回のマスク形成工程を要する。
However, in the above manufacturing process, the selective formation of the SiGe layer and the SiC layer requires two mask formation steps and two mask removal steps, and the steps become complicated, resulting in an increase in the number of steps and manufacturing costs. become.
Further, the manufacturing processes in Patent Documents 1 and 2 require at least two mask forming steps.

本件は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、可及的に少ない工程で高精度且つ容易に2種の半導体層を選択形成し、工程の簡素化を図り工程数及び製造コストの大幅な削減をするも、各導電型のトランジスタに適合して素子性能の高い半導体装置を実現することができる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。   This case has been made in view of the above-mentioned problems, and by selecting and forming two types of semiconductor layers with high accuracy and ease with as few steps as possible, the number of steps and the manufacturing cost can be greatly simplified. An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device that can realize a semiconductor device having high element performance that is suitable for each conductivity type transistor.

本件の半導体装置の製造方法は、半導体基板の第1の領域に形成された、第1の側壁絶縁膜を有する第1のゲート電極を備えた第1のトランジスタと、前記半導体基板の第2の領域に形成された、第2の側壁絶縁膜を有する第2のゲート電極を備えた第2のトランジスタとを含む半導体装置の製造方法であって、前記第1の領域には前記第1の側壁絶縁膜に隣接する部分に、前記第2の領域には前記第2の側壁絶縁膜に隣接する部分に、それぞれ前記第1導電型の第1の半導体層を同時形成する工程と、前記第1の領域上のみを覆うようにマスク層を形成する工程と、前記マスク層を用いて、前記第1の領域の前記第1の半導体層を残して前記第2の領域の前記第1の半導体層をエッチング除去する工程と、前記マスク層を用いて、前記第2の領域のみにおいて、前記第2の側壁絶縁膜に隣接するように前記第2導電型の第2の半導体層を形成する工程とを含む。   According to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a first transistor including a first gate electrode having a first sidewall insulating film formed in a first region of a semiconductor substrate, and a second transistor of the semiconductor substrate. And a second transistor having a second gate electrode having a second sidewall insulating film formed in the region, wherein the first region includes the first sidewall. Simultaneously forming a first semiconductor layer of the first conductivity type in a portion adjacent to the insulating film and in a portion adjacent to the second sidewall insulating film in the second region; and Forming a mask layer so as to cover only the first region, and using the mask layer, leaving the first semiconductor layer in the first region and the first semiconductor layer in the second region And removing the second layer using the mask layer. Only in the region, and forming a second semiconductor layer of the second conductivity type adjacent to said second sidewall insulation film.

本件によれば、可及的に少ない工程で高精度且つ容易に2種の半導体層を選択形成し、工程の簡素化を図り工程数及び製造コストの大幅な削減をするも、各導電型のトランジスタに適合して素子性能の高い半導体装置を実現することができる。   According to this case, two types of semiconductor layers can be selected and formed with high accuracy and ease in as few steps as possible, and the number of steps and manufacturing cost can be greatly reduced. A semiconductor device with high element performance that is compatible with a transistor can be realized.

―本件の基本骨子―
本件では、可及的に少ない工程で高精度且つ容易に2種の半導体層(例えばSiGe層及びSiC層)を選択形成すべく鋭意検討し、以下の製造プロセスに想到した。図2は、本件において、SiGe層を有するP型MOSトランジスタ及びSiC層を有するN型MOSトランジスタを備えたCMOSトランジスタを製造する具体的な製造方法を示すフロー図である。
―Basic outline of this case―
In the present case, intensive studies were made to selectively form two types of semiconductor layers (for example, a SiGe layer and a SiC layer) with high precision and ease with as few steps as possible, and the following manufacturing process was conceived. FIG. 2 is a flowchart showing a specific manufacturing method for manufacturing a CMOS transistor including a P-type MOS transistor having a SiGe layer and an N-type MOS transistor having a SiC layer in the present case.

例えば先にSiC層を形成する場合には、マスク層を形成することなく、P型MOSトランジスタの素子領域(P型形成領域)及びN型MOSトランジスタの素子領域(N型形成領域)の双方に、例えばエピタキシャル成長法によりSiC層を選択的に同時形成する(ステップS1)。次に、N型MOSトランジスタの素子領域にマスク層を形成する(ステップS2)。次に、マスク層を用いて、P型MOSトランジスタの素子領域に形成されたSiC層を除去する(ステップS3a)。引き続き、マスク層を用いて、P型MOSトランジスタの素子領域に、例えばエピタキシャル成長法によりSiGe層を選択的に形成する(ステップS3b)。ここで、ステップS3a,S3bを、同一の処理チャンバ(エピタキシャル成膜用の処理チャンバ)内で連続して行うことが好ましい。ステップS3aはステップS3bの前処理として行われるため、ステップS3a,S3bは実質的には連続した単一工程であるステップS3となる。ステップS3aでは、具体的には、処理チャンバ内に例えばハロゲン化物ガスをエッチングガスとして導入し、P型MOSトランジスタの素子領域に形成されたSiC層を選択的にエッチング除去する。そして、ウェットエッチング等によりマスク層を除去する(ステップS4)。   For example, when the SiC layer is formed first, both the element region of the P-type MOS transistor (P-type formation region) and the element region of the N-type MOS transistor (N-type formation region) are formed without forming the mask layer. For example, an SiC layer is selectively formed simultaneously by an epitaxial growth method (step S1). Next, a mask layer is formed in the element region of the N-type MOS transistor (step S2). Next, the SiC layer formed in the element region of the P-type MOS transistor is removed using the mask layer (step S3a). Subsequently, using the mask layer, a SiGe layer is selectively formed in the element region of the P-type MOS transistor, for example, by epitaxial growth (step S3b). Here, it is preferable to perform steps S3a and S3b continuously in the same processing chamber (processing chamber for epitaxial film formation). Since step S3a is performed as a pre-process of step S3b, steps S3a and S3b become step S3 which is a substantially continuous single process. In step S3a, specifically, for example, a halide gas is introduced into the processing chamber as an etching gas, and the SiC layer formed in the element region of the P-type MOS transistor is selectively removed by etching. Then, the mask layer is removed by wet etching or the like (step S4).

このように、本件では、2種の半導体層(ここではSiGe層及びSiC層)を選択的に形成するに際して、マスク形成工程及びマスク除去工程をそれぞれ1回行えば良く、製造プロセスの可及的な簡素化が実現する。   As described above, in this case, when the two types of semiconductor layers (here, the SiGe layer and the SiC layer) are selectively formed, the mask formation step and the mask removal step may be performed once, and the manufacturing process is possible. Simplification is realized.

―本件を適用した好適な諸実施形態―
以下、本件をCMOSトランジスタに適用した具体的な諸実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
-Preferred embodiments to which this case is applied-
Hereinafter, specific embodiments in which the present invention is applied to a CMOS transistor will be described in detail with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
図3及び図4は、第1の実施形態によるCMOSトランジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
先ず、図3(a)に示すように、半導体基板(シリコン基板)1のN型MOSトランジスタの素子領域(N型形成領域1a)にはゲート絶縁膜2を介してゲート電極3を、P型MOSトランジスタの素子領域(P型形成領域1b)にはゲート絶縁膜102を介してゲート電極103を、それぞれ形成する。その後、シリコン基板1の全面に、ゲート電極3,103を覆うようにシリコン窒化膜4を形成する。
(First embodiment)
3 and 4 are schematic cross-sectional views showing the method of manufacturing the CMOS transistor according to the first embodiment in the order of steps.
First, as shown in FIG. 3A, the gate electrode 3 is formed on the element region (N-type formation region 1a) of the N-type MOS transistor of the semiconductor substrate (silicon substrate) 1 via the gate insulating film 2, and the P-type. A gate electrode 103 is formed in each element region (P-type formation region 1b) of the MOS transistor via a gate insulating film 102. Thereafter, a silicon nitride film 4 is formed on the entire surface of the silicon substrate 1 so as to cover the gate electrodes 3 and 103.

詳細には、先ず、P型のシリコン基板1の素子分離領域に不図示の素子分離構造を形成し、N型形成領域1a及びP型形成領域1bを適宜画定する。ここで、素子分離構造としては、いわゆるLOCOS法によるフィールド酸化膜や、素子分離領域に形成した溝内を絶縁物で埋設してなるSTI(Shallow Trench Isolation)素子分離構造等が好適である。   Specifically, first, an element isolation structure (not shown) is formed in the element isolation region of the P-type silicon substrate 1, and the N-type formation region 1a and the P-type formation region 1b are appropriately defined. Here, as the element isolation structure, a field oxide film by a so-called LOCOS method, an STI (Shallow Trench Isolation) element isolation structure in which a trench formed in the element isolation region is buried with an insulator, and the like are preferable.

次に、P型形成領域1bのみにN型不純物、例えばイオン注入機によって100keV〜200keVの注入エネルギーで、1×1013/cm2〜5×1013/cm2程度のドーズ量によりリン(P+)を適宜導入し、N型ウェル1cを形成する。
次に、シリコン基板1の全面に熱酸化或いはSiON膜からなるゲート絶縁膜を、例えば膜厚1.2nm程度形成した後、このゲート絶縁膜上にCVD法等により多結晶シリコン膜を例えば膜厚100nm程度に堆積する。そして、多結晶シリコン膜及びシリコン酸化膜をリソグラフィー及びドライエッチングにより加工し、N型形成領域1a上にはゲート絶縁膜2を介したゲート電極3を、P型形成領域1b上にはゲート絶縁膜102を介したゲート電極103をそれぞれ形成する。
Next, an N-type impurity, for example, phosphorus (P) with a dose of about 1 × 10 13 / cm 2 to 5 × 10 13 / cm 2 with an implantation energy of 100 keV to 200 keV by an ion implanter only in the P-type formation region 1b. + ) Is appropriately introduced to form the N-type well 1c.
Next, after a gate insulating film made of thermal oxidation or SiON film is formed on the entire surface of the silicon substrate 1 to a film thickness of, for example, about 1.2 nm, a polycrystalline silicon film is formed on the gate insulating film by a CVD method or the like. Deposited to about 100 nm. Then, the polycrystalline silicon film and the silicon oxide film are processed by lithography and dry etching, and the gate electrode 3 through the gate insulating film 2 is formed on the N-type forming region 1a, and the gate insulating film is formed on the P-type forming region 1b. A gate electrode 103 is formed through 102.

次に、シリコン基板1の全面に、ゲート電極3,103を覆うように絶縁膜、ここではシリコン窒化膜4をCVD法等により例えば膜厚7nm程度に堆積する。   Next, an insulating film, here, a silicon nitride film 4 is deposited on the entire surface of the silicon substrate 1 to a thickness of, for example, about 7 nm by the CVD method or the like so as to cover the gate electrodes 3 and 103.

続いて、図3(b)に示すように、形成領域1a,1bのゲート電極3,103に内側層5A、105Aを形成する。その後、形成領域1a,1bにエクステンション領域6,106を形成する。
詳細には、先ず、シリコン窒化膜4の全面を異方性ドライエッチング(エッチバック)する。これにより、シリコン窒化膜4がゲート電極3,103の両側面のみに残存し、内側層5A,105Aが形成される。
Subsequently, as shown in FIG. 3B, inner layers 5A and 105A are formed on the gate electrodes 3 and 103 in the formation regions 1a and 1b. Thereafter, extension regions 6 and 106 are formed in the formation regions 1a and 1b.
Specifically, first, the entire surface of the silicon nitride film 4 is subjected to anisotropic dry etching (etch back). Thereby, the silicon nitride film 4 remains only on both side surfaces of the gate electrodes 3 and 103, and the inner layers 5A and 105A are formed.

次に、形成領域1aを覆う不図示のレジストマスクを形成した後、ゲート電極103及び内側層105Aをマスクとして、P型形成領域1bにP型不純物、例えばホウ素(B+)をドーズ量1×1015/cm2、加速エネルギー0.5keVでイオン注入する。これにより、エクステンション領域106が形成される。
次に、N型形成領域1aを覆うレジストマスクを灰化処理等により除去した後、P型形成領域1bを覆う不図示のレジストマスクを形成し、ゲート電極3及び内側層5Aをマスクとして、N型形成領域1aにN型不純物、例えば砒素(As+)をドーズ量1×1015/cm2、加速エネルギー3keVでイオン注入する。これにより、エクステンション領域6が形成される。
そして、P型形成領域1bを覆うレジストマスクを灰化処理等により除去する。
Next, after forming a resist mask (not shown) covering the formation region 1a, the gate electrode 103 and the inner layer 105A are used as a mask, and a P-type impurity such as boron (B + ) is dosed to the P-type formation region 1b at a dose of 1 ×. Ion implantation is performed at 10 15 / cm 2 and an acceleration energy of 0.5 keV. Thereby, the extension region 106 is formed.
Next, after removing the resist mask covering the N-type formation region 1a by ashing or the like, a resist mask (not shown) covering the P-type formation region 1b is formed, and the gate electrode 3 and the inner layer 5A are used as a mask. N-type impurities such as arsenic (As + ) are ion-implanted into the mold formation region 1a at a dose of 1 × 10 15 / cm 2 and an acceleration energy of 3 keV. Thereby, the extension region 6 is formed.
Then, the resist mask covering the P-type forming region 1b is removed by ashing or the like.

その後、例えば1200℃で1分間未満の短時間にシリコン基板1をアニール処理し、エクステンション領域6,106の各不純物を拡散させる。このアニール処理は省略しても良い。   Thereafter, the silicon substrate 1 is annealed, for example, at 1200 ° C. in a short time of less than 1 minute to diffuse the impurities in the extension regions 6 and 106. This annealing process may be omitted.

続いて、図3(c)に示すように、内側層5A,105Aを覆う外側層5B,105Bを形成する。その後、形成領域1a,1bにソース/ドレイン領域7,107を形成する。
詳細には、先ず、ゲート電極3,103及び内側層5A,105Aを覆うように絶縁膜、ここではシリコン酸化膜をCVD法等により例えば膜厚5nm程度に堆積する。そして、シリコン窒化膜をCVD法等により例えば膜厚30nm程度に堆積する。
次に、シリコン窒化膜およびシリコン酸化膜の積層構造の全面を異方性ドライエッチング(エッチバック)する。これにより、シリコン酸化膜が内側層5A、105Aを覆うように残存し、シリコン酸化膜からなる第1の層5a,105aが形成され、シリコン窒化膜が第1の層5a,105aのみを覆うように残存し、第2の層5b,105bが形成される。
Subsequently, as shown in FIG. 3C, outer layers 5B and 105B covering the inner layers 5A and 105A are formed. Thereafter, source / drain regions 7 and 107 are formed in the formation regions 1a and 1b.
Specifically, first, an insulating film, here a silicon oxide film, is deposited to a thickness of, for example, about 5 nm by CVD or the like so as to cover the gate electrodes 3 and 103 and the inner layers 5A and 105A. Then, a silicon nitride film is deposited to a thickness of, for example, about 30 nm by a CVD method or the like.
Next, the entire surface of the laminated structure of the silicon nitride film and the silicon oxide film is subjected to anisotropic dry etching (etch back). Thus, the silicon oxide film remains so as to cover the inner layers 5A and 105A, the first layers 5a and 105a made of the silicon oxide film are formed, and the silicon nitride film covers only the first layers 5a and 105a. The second layers 5b and 105b are formed.

第1の層5a,105a及び第2の層5b,105bにより、外側層5B,105Bが形成される。
そして、内側層5A及び外側層5Bによりゲート電極3の両側面を覆うサイドウォール絶縁膜5が、内側層105A及び外側層105Bによりゲート電極103の両側面を覆うサイドウォール絶縁膜105が、それぞれ形成される。
The outer layers 5B and 105B are formed by the first layers 5a and 105a and the second layers 5b and 105b.
Then, the sidewall insulating film 5 covering both side surfaces of the gate electrode 3 with the inner layer 5A and the outer layer 5B is formed, and the sidewall insulating film 105 covering both side surfaces of the gate electrode 103 with the inner layer 105A and the outer layer 105B, respectively. Is done.

次に、N型形成領域1aを覆う不図示のレジストマスクを形成した後、ゲート電極103及びサイドウォール絶縁膜105をマスクとして、P型形成領域1bにP型不純物、例えばホウ素(B+)をドーズ量3×1013/cm2、加速エネルギー10keVでイオン注入する。これにより、エクステンション領域106と一部重畳するソース/ドレイン領域107が形成される。
次に、N型形成領域1aを覆うレジストマスクを灰化処理等により除去した後、P型形成領域1bを覆う不図示のレジストマスクを形成し、ゲート電極3及びサイドウォール絶縁膜5をマスクとして、N型形成領域1aにN型不純物、例えばリン(P+)をドーズ量5×1013/cm2、加速エネルギー15keVでイオン注入する。これにより、エクステンション領域6と一部重畳するソース/ドレイン領域7が形成される。
そして、P型形成領域1bを覆うレジストマスクを灰化処理等により除去する。
Next, after forming a resist mask (not shown) covering the N-type formation region 1a, a P-type impurity such as boron (B + ) is applied to the P-type formation region 1b using the gate electrode 103 and the sidewall insulating film 105 as a mask. Ions are implanted at a dose of 3 × 10 13 / cm 2 and an acceleration energy of 10 keV. As a result, a source / drain region 107 partially overlapping with the extension region 106 is formed.
Next, after removing the resist mask covering the N-type formation region 1a by ashing or the like, a resist mask (not shown) covering the P-type formation region 1b is formed, and the gate electrode 3 and the sidewall insulating film 5 are used as a mask. Then, an N-type impurity such as phosphorus (P + ) is ion-implanted into the N-type formation region 1a at a dose of 5 × 10 13 / cm 2 and an acceleration energy of 15 keV. As a result, the source / drain region 7 partially overlapping with the extension region 6 is formed.
Then, the resist mask covering the P-type forming region 1b is removed by ashing or the like.

続いて、図3(d)に示すように、ソース/ドレイン領域7,107上に、SiC層8,108を同時形成する。
詳細には、エピタキシャル成長法により、ソース/ドレイン領域7,107上に、N型不純物、ここではリン(P)を1×1020/cm3程度、Cを1%程度それぞれ含有するSiC層8,108を同時形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 3D, SiC layers 8 and 108 are simultaneously formed on the source / drain regions 7 and 107.
Specifically, an SiC layer 8 containing about 1 × 10 20 / cm 3 of N-type impurities, here phosphorus (P) and about 1% of C, is formed on the source / drain regions 7 and 107 by epitaxial growth. 108 are formed simultaneously.

続いて、図4(a)に示すように、N型形成領域1aのみを覆うマスク層9を形成する。
詳細には、先ず、シリコン基板1の全面に絶縁膜、ここではサイドウォール絶縁膜5の外側層5Bの第2の層5bとエッチングレートが同等な絶縁膜、例えば第2の層5bと同材料のシリコン窒化膜をCVD法等により例えば膜厚30nm程度に堆積する。マスク層9をサイドウォール絶縁膜5の外側層5Bの第2の層5bとエッチングレートが異なる材料を選んでも良い。この場合、マスク層9を除去する際に外側層5Bが残る構造となる。本実施形態では一例として、マスク層9と外側層5Bとが同じエッチレートを有する場合について説明する。
そして、シリコン窒化膜をリソグラフィー及びドライエッチングにより加工し、N型形成領域1aを覆い、P型形成領域1bを露出させるマスク層9を形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 4A, a mask layer 9 covering only the N-type formation region 1a is formed.
Specifically, first, an insulating film on the entire surface of the silicon substrate 1, here, an insulating film having the same etching rate as that of the second layer 5b of the outer layer 5B of the sidewall insulating film 5, for example, the same material as the second layer 5b. The silicon nitride film is deposited to a thickness of, for example, about 30 nm by a CVD method or the like. For the mask layer 9, a material having an etching rate different from that of the second layer 5b of the outer layer 5B of the sidewall insulating film 5 may be selected. In this case, when the mask layer 9 is removed, the outer layer 5B remains. In the present embodiment, as an example, a case where the mask layer 9 and the outer layer 5B have the same etch rate will be described.
Then, the silicon nitride film is processed by lithography and dry etching to form a mask layer 9 that covers the N-type formation region 1a and exposes the P-type formation region 1b.

続いて、図4(b)に示すように、マスク層9を用いて、P型形成領域1bで露出するSiC層108を除去する。
詳細には、後述する図4(c)のエピタキシャル成長工程の前処理として、エピタキシャル成長用の処理チャンバ内にハロゲン化ガス、ここではCl2ガス及びH2ガスの混合ガスをエッチングガスとして導入して、エッチング処理する。これにより、マスク層9から露出する、即ちP型形成領域1bで露出するSiC層108がエッチング除去される。
Subsequently, as shown in FIG. 4B, the SiC layer 108 exposed in the P-type formation region 1 b is removed using the mask layer 9.
Specifically, as a pretreatment of the epitaxial growth step of FIG. 4C described later, a halogenated gas, here, a mixed gas of Cl 2 gas and H 2 gas is introduced into the processing chamber for epitaxial growth as an etching gas, Etching process. Thereby, SiC layer 108 exposed from mask layer 9, that is, exposed in P-type formation region 1b is etched away.

続いて、図4(c)に示すように、エピタキシャル成長法によりSiGe層109を形成する。
詳細には、図4(b)のエッチング工程で用いた処理チャンバからシリコン基板1を取り出すことなく、当該処理チャンバ内において引き続き図4(b)のエッチング工程と連続した処理として、当該処理チャンバ内でSiGeのエピタキシャル成長を行う。このとき、ソース/ドレイン領域107上に、P型不純物、ここではホウ素(B)を1×1020/cm3程度、Geを20%程度含有するSiGe層109が形成される。
Subsequently, as shown in FIG. 4C, a SiGe layer 109 is formed by an epitaxial growth method.
Specifically, without removing the silicon substrate 1 from the processing chamber used in the etching process of FIG. 4B, the processing chamber continues as a process continuous with the etching process of FIG. 4B in the processing chamber. Epitaxial growth of SiGe is performed. At this time, a SiGe layer 109 containing about 1 × 10 20 / cm 3 of P-type impurities, here boron (B) and about 20% Ge, is formed on the source / drain regions 107.

続いて、図4(d)に示すように、マスク層9を除去する。
詳細には、シリコン窒化膜に対するエッチングレートの高いもの、例えばリン酸をエッチャントとして用いて、シリコン基板1をウェットエッチングする。このとき、マスク層9及び外側層5B、105Bの第2の層5b,105bがマスク層9と同質のシリコン窒化膜からなるものであるため、マスク層9と共に第2の層5b,105bもエッチング除去される。第2の層5b,105b下には、リン酸に対するエッチングレートがシリコン窒化膜よりも低いシリコン酸化膜からなる第1の層5a,105aが存するため、第1の層5a,105aが露出した状態で当該ウェットエッチングが終了する。
Subsequently, as shown in FIG. 4D, the mask layer 9 is removed.
Specifically, the silicon substrate 1 is wet etched using a silicon nitride film having a high etching rate, for example, phosphoric acid as an etchant. At this time, since the mask layer 9 and the second layers 5b and 105b of the outer layers 5B and 105B are made of the same silicon nitride film as the mask layer 9, the second layers 5b and 105b are etched together with the mask layer 9. Removed. Under the second layers 5b and 105b, the first layers 5a and 105a made of a silicon oxide film whose etching rate with respect to phosphoric acid is lower than that of the silicon nitride film are present, so that the first layers 5a and 105a are exposed. Then, the wet etching is finished.

その後、例えば1200℃で1分間未満の短時間、シリコン基板1をアニール処理し、ソース/ドレイン領域7,107の各不純物を拡散させる。   Thereafter, the silicon substrate 1 is annealed at 1200 ° C. for less than 1 minute, for example, to diffuse the impurities in the source / drain regions 7 and 107.

しかる後、全面にNi, Ti, Co等のシリサイド金属をスパッタ法等により堆積し、熱処理する。これにより、ゲート電極3,103、SiC層8及びSiGe層109の各上層部位とシリサイド金属とが反応し、不図示のシリサイド層が形成される。未反応のシリサイド金属は除去される。そして、層間絶縁膜、コンタクトプラグ、配線層等の形成工程を経て、N型形成領域1aにはN型MOSトランジスタ10aを、P型形成領域1bにはP型MOSトランジスタ10bを有するCMOSトランジスタを完成させる。   Thereafter, a silicide metal such as Ni, Ti, Co or the like is deposited on the entire surface by a sputtering method or the like and heat-treated. Thereby, each upper layer part of the gate electrodes 3 and 103, the SiC layer 8 and the SiGe layer 109 reacts with the silicide metal, and a silicide layer (not shown) is formed. Unreacted silicide metal is removed. Then, through a process of forming an interlayer insulating film, contact plug, wiring layer, etc., a CMOS transistor having an N-type MOS transistor 10a in the N-type formation region 1a and a P-type MOS transistor 10b in the P-type formation region 1b is completed. Let

完成したCMOSトランジスタでは、ソース/ドレイン領域7,107上にそれぞれSiC層8及びSiGe層109が形成された構成を採る。SiC層8及びSiGe層109はサイドウォール絶縁膜5,105を介してゲート電極3,103と電気的に絶縁されている。この場合、SiC層8及びSiGe層109の各不純物(リン(P)及びホウ素(B))の濃度を高くすることが可能である。この構成により、ソース/ドレイン領域7,107の寄生抵抗が低減する。また、この構成では、シリコン基板1の深さ方向に不純物を高濃度に導入することを要しないため、ショートチャネル効果を抑制することができる。   The completed CMOS transistor has a configuration in which the SiC layer 8 and the SiGe layer 109 are formed on the source / drain regions 7 and 107, respectively. SiC layer 8 and SiGe layer 109 are electrically insulated from gate electrodes 3 and 103 through sidewall insulating films 5 and 105. In this case, it is possible to increase the concentration of each impurity (phosphorus (P) and boron (B)) in the SiC layer 8 and the SiGe layer 109. With this configuration, the parasitic resistance of the source / drain regions 7 and 107 is reduced. Further, in this configuration, since it is not necessary to introduce impurities at a high concentration in the depth direction of the silicon substrate 1, the short channel effect can be suppressed.

以上説明したように、本実施形態によれば、可及的に少ない工程で高精度且つ容易に2種の半導体層であるSiC層8及びSiGe層109を選択形成する。これにより、工程の簡素化を図り工程数及び製造コストの大幅な削減をするも、各導電型のMOSトランジスタ10a,10bに適合した素子性能の高いCMOSトランジスタが実現する。   As described above, according to the present embodiment, the SiC layer 8 and the SiGe layer 109, which are the two types of semiconductor layers, are selectively formed with high precision and ease with as few steps as possible. As a result, although the process is simplified and the number of processes and the manufacturing cost are greatly reduced, a CMOS transistor having high device performance suitable for each of the conductivity type MOS transistors 10a and 10b is realized.

なお、図3(c)の工程でソース/ドレイン領域7,107を形成することなく、図4(d)の工程でマスク層9及び第1の層5b,105bをエッチング除去した後に、上記と同様の工程によりソース/ドレイン領域7,107を形成するようにしても良い。   It should be noted that without forming the source / drain regions 7 and 107 in the step of FIG. 3C, the mask layer 9 and the first layers 5b and 105b are removed by etching in the step of FIG. The source / drain regions 7 and 107 may be formed by the same process.

(変形例)
ここで、第1の実施形態の変形例について説明する。この変形例では、第1の実施形態とほぼ同様にCMOSトランジスタを製造するが、マスク層の材質が異なる点で第1の実施形態と相違する。
図5は、第1の実施形態の変形例によるCMOSトランジスタの製造方法における主要工程のみを示す概略断面図である。
(Modification)
Here, a modification of the first embodiment will be described. In this modification, a CMOS transistor is manufactured in substantially the same manner as in the first embodiment, but differs from the first embodiment in that the material of the mask layer is different.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing only main steps in the method of manufacturing a CMOS transistor according to a modification of the first embodiment.

本例では、先ず第1の実施形態と同様に図3(a)〜(d)の工程を実行する。
続いて、図4(a)の工程でシリコン窒化膜でマスク層9を形成する代わりに、サイドウォール絶縁膜5の外側層5Bの第2の層5bとエッチングレートが異なる絶縁膜、例えばシリコン酸化膜でマスク層を形成する。
この場合、例えば図5(a)に示すように、シリコン基板1の全面にシリコン酸化膜をCVD法等により例えば膜厚30nm程度に堆積する。その後、このシリコン酸化膜をリソグラフィー及びドライエッチングにより加工して、N型形成領域1aを覆い、P型形成領域1bを露出させるマスク層11を形成する。
In this example, first, the steps of FIGS. 3A to 3D are executed as in the first embodiment.
Subsequently, instead of forming the mask layer 9 with a silicon nitride film in the step of FIG. 4A, an insulating film having an etching rate different from that of the second layer 5b of the outer layer 5B of the sidewall insulating film 5, for example, silicon oxide A mask layer is formed from the film.
In this case, for example, as shown in FIG. 5A, a silicon oxide film is deposited on the entire surface of the silicon substrate 1 to a film thickness of, for example, about 30 nm by the CVD method or the like. Thereafter, the silicon oxide film is processed by lithography and dry etching to form a mask layer 11 that covers the N-type formation region 1a and exposes the P-type formation region 1b.

続いて、第1の実施形態と同様に、マスク層11を用いて図4(b),(c)の工程を実行する。
そして、図4(d)に相当する工程として、例えば図5(b)に示すように、シリコン酸化膜に対するエッチングレートの高いもの、例えばフッ酸をエッチャントとして用いて、シリコン基板1をウェットエッチングする。このとき、マスク層11がシリコン酸化膜からなるものであるため、このマスク層11がエッチング除去される。一方、第2の層5b,105bは、フッ酸に対するエッチングレートがシリコン酸化膜よりも低いシリコン窒化膜からなる。そのため、第2の層5b,105bと共に当該第2の層5b,105bで覆われた第1の層5a,105aもエッチングされることなく、サイドウォール絶縁膜5,105がほぼ残存した状態で当該ウェットエッチングが終了する。
Subsequently, similarly to the first embodiment, the steps shown in FIGS. 4B and 4C are performed using the mask layer 11.
Then, as a process corresponding to FIG. 4D, for example, as shown in FIG. 5B, the silicon substrate 1 is wet etched using a silicon oxide film having a high etching rate, for example, hydrofluoric acid as an etchant. . At this time, since the mask layer 11 is made of a silicon oxide film, the mask layer 11 is removed by etching. On the other hand, the second layers 5b and 105b are made of a silicon nitride film whose etching rate for hydrofluoric acid is lower than that of the silicon oxide film. Therefore, the first layers 5a and 105a covered with the second layers 5b and 105b together with the second layers 5b and 105b are not etched, and the sidewall insulating films 5 and 105 are almost left. Wet etching is finished.

本例によれば、上記した第1の実施形態の奏する諸効果に加え、サイドウォール絶縁膜5,105により、SiC層8とゲート電極3との間の電気的絶縁、及びSiGe層109とゲート電極103との間の電気的絶縁をそれぞれ確実に確保することができる。従って、SiC層8及びSiGe層109上にシリサイド層を形成するときに、ゲート電極3,103とシリサイド層との短絡が確実に防止される。   According to this example, in addition to the various effects exhibited by the first embodiment, electrical insulation between the SiC layer 8 and the gate electrode 3 and the SiGe layer 109 and the gate are achieved by the sidewall insulating films 5 and 105. Electrical insulation between the electrodes 103 can be reliably ensured. Therefore, when the silicide layer is formed on the SiC layer 8 and the SiGe layer 109, a short circuit between the gate electrodes 3 and 103 and the silicide layer is surely prevented.

(第2の実施形態)
本実施形態では、第1の実施形態とほぼ同様にCMOSトランジスタを製造するが、P型形成領域のSiGe層の形成位置に溝を適宜形成する点で第1の実施形態と相違する。なお、第1の実施形態と同様の構成部材等については同符号を付す。
図6及び図7は、第2の実施形態によるCMOSトランジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
(Second Embodiment)
In the present embodiment, a CMOS transistor is manufactured in substantially the same manner as in the first embodiment, but differs from the first embodiment in that a groove is appropriately formed at the formation position of the SiGe layer in the P-type formation region. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the structural member etc. similar to 1st Embodiment.
6 and 7 are schematic cross-sectional views showing the method of manufacturing the CMOS transistor according to the second embodiment in the order of steps.

先ず、図6(a)〜(d)及び図7(a)に示すように、第1の実施形態と同様に図3(a)〜(d)及び図4(a)の工程を実行する。
続いて、図7(b)に示すように、マスク層9を用いて、P型形成領域1bで露出するSiC層108を除去するとともに、ソース/ドレイン領域107の形成位置に溝(リセス)121を形成する。
First, as shown in FIGS. 6A to 6D and FIG. 7A, the steps of FIGS. 3A to 3D and 4A are executed as in the first embodiment. .
Subsequently, as shown in FIG. 7B, the mask layer 9 is used to remove the SiC layer 108 exposed in the P-type formation region 1b, and a groove (recess) 121 is formed at the position where the source / drain region 107 is formed. Form.

詳細には、ドライエッチングにより、マスク層9から露出する、即ちP型形成領域1bで露出するSiC層108をエッチング除去する。引き続き当該ドライエッチングを継続して行い、オーバーエッチングによりP型形成領域1bのソース/ドレイン領域107の形成位置に溝121を形成する。
ここで、溝121は、ソース/ドレイン領域107内に、例えば深さ30nm程度に形成される。溝121は、ソース/ドレイン領域107からはみ出ることなく、ソース/ドレイン領域107が当該溝121の縁部位に残存するように、後述するP型MOSトランジスタのSiGe層109の最適な厚みに対応した深さに形成される。
Specifically, the SiC layer 108 exposed from the mask layer 9, that is, exposed in the P-type formation region 1b is removed by dry etching. Subsequently, the dry etching is continuously performed, and a groove 121 is formed at the formation position of the source / drain region 107 in the P-type formation region 1b by overetching.
Here, the trench 121 is formed in the source / drain region 107 to a depth of about 30 nm, for example. The trench 121 does not protrude from the source / drain region 107 but has a depth corresponding to the optimum thickness of the SiGe layer 109 of the P-type MOS transistor described later so that the source / drain region 107 remains at the edge portion of the trench 121. Formed.

続いて、図7(c)に示すように、エピタキシャル成長法によりSiGe層109を形成する。
詳細には、溝121を埋め込むように、溝121よりも若干厚く例えば50nm程度の厚みにSiGeのエピタキシャル成長を行う。このとき、縁部位を囲むようにソース/ドレイン領域107を有する溝121内に、P型不純物、ここではホウ素(B)をドープしたSiGe層109が形成される。
Subsequently, as shown in FIG. 7C, a SiGe layer 109 is formed by an epitaxial growth method.
Specifically, SiGe is epitaxially grown to a thickness slightly thicker than the groove 121, for example, about 50 nm so as to fill the groove 121. At this time, a SiGe layer 109 doped with a P-type impurity, here boron (B), is formed in the groove 121 having the source / drain regions 107 so as to surround the edge portion.

ここで、SiGe層109とシリコン基板1とのヘテロ界面には原理上、界面準位が形成される。SiGeはSiよりもバンドギャップが小さい(狭い)。そのため、溝121内でSiGe層109がシリコン基板1と接することにより、接合リークが多く発生することになる。そこで上記のように、ソース/ドレイン領域107が溝121の縁部位に残存するように溝121を形成し、SiGe層109を埋設することにより、SiGe層109のP型Siとシリコン基板1のN型ウェル1cのN型SiとによってP/N接合を形成する。これにより、SiGe層109とシリコン基板1のN型ウェル1cとの間における接合リークが大幅に低減する。詳細には、SiGe層109とシリコン基板1の溝121との間にP/N接合を形成することにより、通常のバルクタイプのMOSトランジスタと同程度まで接合リークが低減するものと考えられる。   Here, in principle, an interface state is formed at the heterointerface between the SiGe layer 109 and the silicon substrate 1. SiGe has a smaller band gap (narrower) than Si. Therefore, when the SiGe layer 109 is in contact with the silicon substrate 1 in the groove 121, a lot of junction leakage occurs. Therefore, as described above, the trench 121 is formed so that the source / drain region 107 remains at the edge portion of the trench 121, and the SiGe layer 109 is buried, whereby the P-type Si of the SiGe layer 109 and the N of the silicon substrate 1 are filled. A P / N junction is formed with the N-type Si in the mold well 1c. Thereby, junction leakage between the SiGe layer 109 and the N-type well 1c of the silicon substrate 1 is significantly reduced. Specifically, it is considered that by forming a P / N junction between the SiGe layer 109 and the groove 121 of the silicon substrate 1, junction leakage is reduced to the same extent as that of a normal bulk type MOS transistor.

続いて、第1の実施形態の図4(d)と同様に、図7(d)に示すように、マスク層9を除去する。
その後、例えば1200℃で1分間未満の短い時間、シリコン基板1をアニール処理し、ソース/ドレイン領域7,107の各不純物を拡散させる。
しかる後、第1の実施形態と同様に、ゲート電極3,103、SiC層8及びSiGe層109の各上層部位に不図示のシリサイド層を形成する。未反応のシリサイド金属は除去される。そして、層間絶縁膜、コンタクトプラグ、配線層等の形成工程を経て、N型形成領域1aにはN型MOSトランジスタ10aを、P型形成領域1bにはP型MOSトランジスタ10bを有するCMOSトランジスタを完成させる。
Subsequently, similarly to FIG. 4D of the first embodiment, the mask layer 9 is removed as shown in FIG.
Thereafter, for example, the silicon substrate 1 is annealed at 1200 ° C. for a short time of less than 1 minute to diffuse the impurities in the source / drain regions 7 and 107.
Thereafter, similarly to the first embodiment, a silicide layer (not shown) is formed in each upper layer portion of the gate electrodes 3, 103, the SiC layer 8 and the SiGe layer 109. Unreacted silicide metal is removed. Then, through a process of forming an interlayer insulating film, contact plug, wiring layer, etc., a CMOS transistor having an N-type MOS transistor 10a in the N-type formation region 1a and a P-type MOS transistor 10b in the P-type formation region 1b is completed. Let

完成したCMOSトランジスタでは、ソース/ドレイン領域7上にSiC層8が、ソース/ドレイン領域107に形成された溝121内にSiGe層109がそれぞれ形成された構成を採る。この場合、SiC層8及びSiGe層109の各不純物(リン(P)及びホウ素(B))の濃度を高くすることが可能である。この構成により、ソース/ドレイン領域7,107の寄生抵抗が低減する。また、この構成では、シリコン基板1の深さ方向に不純物を高濃度に導入することを要しないため、ショートチャネル効果を抑制することができる。
更に、溝121をソース/ドレイン領域107からはみ出ない範囲内で所望の深さに形成することにより、SiGe層109を最適な厚みに適宜形成し、ショートチャネル効果を十分に抑制することが可能となる。
The completed CMOS transistor has a configuration in which the SiC layer 8 is formed on the source / drain region 7 and the SiGe layer 109 is formed in the groove 121 formed in the source / drain region 107. In this case, it is possible to increase the concentration of each impurity (phosphorus (P) and boron (B)) in the SiC layer 8 and the SiGe layer 109. With this configuration, the parasitic resistance of the source / drain regions 7 and 107 is reduced. Further, in this configuration, since it is not necessary to introduce impurities at a high concentration in the depth direction of the silicon substrate 1, the short channel effect can be suppressed.
Furthermore, by forming the trench 121 to a desired depth within a range that does not protrude from the source / drain region 107, the SiGe layer 109 can be appropriately formed to an optimum thickness, and the short channel effect can be sufficiently suppressed. Become.

以上説明したように、本実施形態によれば、可及的に少ない工程で高精度且つ容易に2種の半導体層であるSiC層8及びSiGe層109を選択形成する。これにより、工程の簡素化を図り工程数及び製造コストの大幅な削減をするも、各導電型のMOSトランジスタ10a,10bに適合した素子性能の高いCMOSトランジスタが実現する。   As described above, according to the present embodiment, the SiC layer 8 and the SiGe layer 109, which are the two types of semiconductor layers, are selectively formed with high precision and ease with as few steps as possible. As a result, although the process is simplified and the number of processes and the manufacturing cost are greatly reduced, a CMOS transistor having high device performance suitable for each of the conductivity type MOS transistors 10a and 10b is realized.

なお、第1の実施形態と同様に、図6(c)の工程でソース/ドレイン領域7,107を形成することなく、図7(d)の工程でマスク層9及び第2の層5b,105bをエッチング除去した後に、上記と同様の工程によりソース/ドレイン領域7,107を形成するようにしても良い。   Similarly to the first embodiment, the source / drain regions 7 and 107 are not formed in the step of FIG. 6C, and the mask layer 9 and the second layer 5b, After removing 105b by etching, the source / drain regions 7 and 107 may be formed by the same process as described above.

また、第1の実施形態の変形例と同様に、図7(a)の工程においてシリコン窒化膜でマスク層9を形成する代わりに、サイドウォール絶縁膜5の外側層5Bの第2の層5bとエッチングレートが異なる絶縁膜、例えばシリコン酸化膜でマスク層を形成しても好適である。   Similarly to the modification of the first embodiment, instead of forming the mask layer 9 with a silicon nitride film in the step of FIG. 7A, the second layer 5b of the outer layer 5B of the sidewall insulating film 5 is used. It is also preferable to form the mask layer with an insulating film having a different etching rate, such as a silicon oxide film.

(第3の実施形態)
本実施形態では、第1の実施形態とほぼ同様にCMOSトランジスタを製造するが、N型形成領域のSiC層の形成位置及びP型形成領域のSiGe層の形成位置にそれぞれ溝を適宜形成する点で第1の実施形態と相違する。なお、第1の実施形態と同様の構成部材等については同符号を付す。
図8及び図9は、第3の実施形態によるCMOSトランジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
(Third embodiment)
In this embodiment, a CMOS transistor is manufactured in substantially the same manner as in the first embodiment, except that grooves are appropriately formed in the formation position of the SiC layer in the N-type formation region and the formation position of the SiGe layer in the P-type formation region, respectively. This is different from the first embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the structural member etc. similar to 1st Embodiment.
8 and 9 are schematic cross-sectional views showing the method of manufacturing the CMOS transistor according to the third embodiment in the order of steps.

先ず、図8(a),(b)に示すように、第1の実施形態と同様に図3(a),(b)の工程を実行する。
続いて、図8(c)に示すように、内側層5A、105Aを覆う外側層5B、105Bを形成する。その後、形成領域1a,1bにソース/ドレイン領域7,107を形成し、ソース/ドレイン領域7,107の形成位置に溝(リセス)21,122を形成する。
詳細には、先ず、第1の実施形態の図3(c)の工程と同様に、内側層5A,105A及び外側層5B,105Bを順次形成する。内側層5A,105Aによりゲート電極3の両側面を覆うサイドウォール絶縁膜5が、内側層105A及び外側層105Bによりゲート電極103の両側面を覆うサイドウォール絶縁膜105が、それぞれ形成される。
次に、図3(c)の工程と同様に、エクステンション領域6,106と一部重畳するソース/ドレイン領域7,107をそれぞれ形成する。
First, as shown in FIGS. 8A and 8B, the steps of FIGS. 3A and 3B are executed in the same manner as in the first embodiment.
Subsequently, as shown in FIG. 8C, outer layers 5B and 105B covering the inner layers 5A and 105A are formed. Thereafter, source / drain regions 7 and 107 are formed in the formation regions 1a and 1b, and grooves (recesses) 21 and 122 are formed at the positions where the source / drain regions 7 and 107 are formed.
Specifically, first, the inner layers 5A and 105A and the outer layers 5B and 105B are sequentially formed as in the step of FIG. 3C of the first embodiment. Sidewall insulating films 5 covering both side surfaces of the gate electrode 3 with the inner layers 5A and 105A, and sidewall insulating films 105 covering both side surfaces of the gate electrode 103 with the inner layer 105A and the outer layer 105B are formed.
Next, as in the step of FIG. 3C, source / drain regions 7 and 107 that partially overlap the extension regions 6 and 106 are formed.

次に、ゲート電極3、103及びサイドウォール絶縁膜5,105をマスクとして用いて、ドライエッチングにより、N型形成領域1aのソース/ドレイン領域7の形成位置に溝21を、P型形成領域1bのソース/ドレイン領域107の形成位置に溝122を同時形成する。
ここで、溝21,122は、ソース/ドレイン領域7,107内に、例えば深さ20nm程度に形成される。溝21,122は、ソース/ドレイン領域7,107からはみ出ることなく、ソース/ドレイン領域7,107が当該溝21,122の各縁部位に残存するように形成される。ここで、溝21,122は、後述するN型MOSトランジスタのSiC層8の最適な厚みに対応した深さに形成される。
Next, by using the gate electrodes 3 and 103 and the sidewall insulating films 5 and 105 as a mask, the trench 21 is formed at the formation position of the source / drain region 7 in the N-type formation region 1a and the P-type formation region 1b by dry etching. The trench 122 is formed simultaneously at the position where the source / drain region 107 is formed.
Here, the trenches 21 and 122 are formed in the source / drain regions 7 and 107 to a depth of about 20 nm, for example. The trenches 21 and 122 are formed so that the source / drain regions 7 and 107 remain at the respective edge portions of the trenches 21 and 122 without protruding from the source / drain regions 7 and 107. Here, grooves 21 and 122 are formed to a depth corresponding to the optimum thickness of SiC layer 8 of an N-type MOS transistor described later.

続いて、図8(d)に示すように、エピタキシャル成長法によりSiC層8,108を同時形成する。
詳細には、溝21,122を埋め込むように、溝21,122よりも若干厚く例えば(30 )nm程度の厚みにSiGeのエピタキシャル成長を行う。このとき、各縁部位にソース/ドレイン領域7,107を有する溝21,122内に、N型不純物、ここではリン(P)をドープしたSiC層8,108が同時形成される。
Subsequently, as shown in FIG. 8D, SiC layers 8 and 108 are simultaneously formed by an epitaxial growth method.
Specifically, SiGe is epitaxially grown to a thickness of, for example, about (30) nm, which is slightly thicker than the grooves 21 and 122 so as to fill the grooves 21 and 122. At this time, SiC layers 8 and 108 doped with N-type impurities, here phosphorus (P), are simultaneously formed in grooves 21 and 122 having source / drain regions 7 and 107 at respective edge portions.

続いて、第1の実施形態の図4(a)と同様に、図9(a)に示すように、N型形成領域1aのみを覆うマスク層9を形成する。   Subsequently, similarly to FIG. 4A of the first embodiment, as shown in FIG. 9A, a mask layer 9 covering only the N-type formation region 1a is formed.

続いて、図9(b)に示すように、マスク層9を用いて、P型形成領域1bで露出するSiC層108を除去する。
詳細には、ドライエッチングにより、マスク層9から露出する、即ちP型形成領域1bで露出するSiC層108をエッチング除去する。引き続き当該ドライエッチングを継続して行い、オーバーエッチングによりP型形成領域1bの溝122を更に深くエッチングする。
ここで、溝122は、ソース/ドレイン領域107内に、例えば深さ40nm程度とされる。当該オーバーエッチングはソース/ドレイン領域107からはみ出ることのない範囲内で行われる。これにより、溝122は、ソース/ドレイン領域107が当該溝121の縁部位に残存するように、後述するP型MOSトランジスタのSiGe層109の最適な厚みに対応した深さに形成される。
Subsequently, as shown in FIG. 9B, the SiC layer 108 exposed in the P-type formation region 1 b is removed using the mask layer 9.
Specifically, the SiC layer 108 exposed from the mask layer 9, that is, exposed in the P-type formation region 1b is removed by dry etching. Subsequently, the dry etching is continuously performed, and the groove 122 of the P-type formation region 1b is further deeply etched by overetching.
Here, the trench 122 has a depth of, for example, about 40 nm in the source / drain region 107. The overetching is performed within a range that does not protrude from the source / drain region 107. As a result, the trench 122 is formed to a depth corresponding to the optimum thickness of the SiGe layer 109 of the P-type MOS transistor described later so that the source / drain region 107 remains at the edge portion of the trench 121.

続いて、図9(c)に示すように、エピタキシャル成長法によりSiGe層109を形成する。
詳細には、溝122を埋め込むように、溝122よりも若干厚く例えば60nm程度の厚みにSiGeのエピタキシャル成長を行う。このとき、縁部位にソース/ドレイン領域107を有する溝122内に、P型不純物、ここではホウ素(B)をドープしたSiGe層109が形成される。
Subsequently, as shown in FIG. 9C, a SiGe layer 109 is formed by an epitaxial growth method.
More specifically, SiGe is epitaxially grown to a thickness of, for example, about 60 nm that is slightly thicker than the groove 122 so as to fill the groove 122. At this time, a SiGe layer 109 doped with a P-type impurity, here boron (B), is formed in the groove 122 having the source / drain region 107 at the edge portion.

ここで、SiC層8及びSiGe層109とシリコン基板1とのヘテロ界面には原理上、界面準位がそれぞれ形成される。SiC及びSiGeはSiよりもバンドギャップが小さい(狭い)。そのため、溝21内でSiC層8がシリコン基板1と、溝122内でSiGe層109がシリコン基板1とそれぞれ接することにより、接合リークが多く発生することになる。そこで上記のように、ソース/ドレイン領域7が溝21の縁部位に残存するように溝21を、ソース/ドレイン領域107が溝122の縁部位に残存するように溝122をそれぞれ形成し、SiC層8及びSiGe層109を埋設する。これにより、SiC層8のN型Siとシリコン基板1のP型SiとによってP/N接合が、SiGe層109のP型Siとシリコン基板1のN型ウェル1cのN型SiとによってP/N接合がそれぞれ形成される。この場合、SiC層8とシリコン基板1との間における接合リーク、及びSiGe層109とシリコン基板1のN型ウェル1cとの間における接合リークがそれぞれ大幅に低減する。詳細には、SiC層8とシリコン基板1の溝21との間、及びSiGe層109とシリコン基板1の溝122との間にP/N接合をそれぞれ形成することにより、通常のバルクタイプのMOSトランジスタと同程度まで接合リークが低減するものと考えられる。   Here, in principle, interface states are formed at the heterointerfaces between the SiC layer 8 and the SiGe layer 109 and the silicon substrate 1. SiC and SiGe have a smaller (narrower) band gap than Si. Therefore, when the SiC layer 8 is in contact with the silicon substrate 1 in the groove 21 and the SiGe layer 109 is in contact with the silicon substrate 1 in the groove 122, many junction leaks are generated. Therefore, as described above, the groove 21 is formed so that the source / drain region 7 remains in the edge portion of the groove 21, and the groove 122 is formed so that the source / drain region 107 remains in the edge portion of the groove 122. The layer 8 and the SiGe layer 109 are embedded. As a result, the P / N junction is formed by the N-type Si of the SiC layer 8 and the P-type Si of the silicon substrate 1, and the P / N junction is formed by the P-type Si of the SiGe layer 109 and the N-type Si of the N-type well 1c of the silicon substrate 1. N junctions are respectively formed. In this case, junction leakage between the SiC layer 8 and the silicon substrate 1 and junction leakage between the SiGe layer 109 and the N-type well 1c of the silicon substrate 1 are significantly reduced. Specifically, by forming P / N junctions between the SiC layer 8 and the groove 21 of the silicon substrate 1 and between the SiGe layer 109 and the groove 122 of the silicon substrate 1, a normal bulk type MOS is formed. It is considered that junction leakage is reduced to the same extent as a transistor.

続いて、第1の実施形態の図4(d)と同様に、図9(d)に示すように、マスク層9を除去する。
その後、例えば1200℃で1分間未満の短い時間で、シリコン基板1をアニール処理し、ソース/ドレイン領域7,107の各不純物を拡散させる。
しかる後、第1の実施形態と同様に、ゲート電極3,103、SiC層8及びSiGe層109の各上層部位に不図示のシリサイド層を形成する。未反応のシリサイド金属は除去される。そして、層間絶縁膜、コンタクトプラグ、配線層等の形成工程を経て、N型形成領域1aにはN型MOSトランジスタ10aを、P型形成領域1bにはP型MOSトランジスタ10bを有するCMOSトランジスタを完成させる。
Subsequently, similarly to FIG. 4D of the first embodiment, the mask layer 9 is removed as shown in FIG.
Thereafter, the silicon substrate 1 is annealed at 1200 ° C. for a short time of less than 1 minute, for example, so that the impurities in the source / drain regions 7 and 107 are diffused.
Thereafter, similarly to the first embodiment, a silicide layer (not shown) is formed in each upper layer portion of the gate electrodes 3, 103, the SiC layer 8 and the SiGe layer 109. Unreacted silicide metal is removed. Then, through a process of forming an interlayer insulating film, contact plug, wiring layer, etc., a CMOS transistor having an N-type MOS transistor 10a in the N-type formation region 1a and a P-type MOS transistor 10b in the P-type formation region 1b is completed. Let

完成したCMOSトランジスタでは、ソース/ドレイン領域7上にSiC層8が、ソース/ドレイン領域107に形成された溝121内にSiGe層109がそれぞれ形成された構成を採る。この場合、SiC層8及びSiGe層109の各不純物(リン(P)及びホウ素(B))の濃度を高くすることが可能である。この構成により、ソース/ドレイン領域7,107の寄生抵抗が低減する。また、この構成では、シリコン基板1の深さ方向に不純物を高濃度に導入することを要しないため、ショートチャネル効果を抑制することができる。
更に、本実施形態では、溝21をソース/ドレイン領域7からはみ出ない範囲内で、溝122をソース/ドレイン領域107からはみ出ない範囲内で、それぞれ独立に所望の深さ(例えば、溝21,122をそれぞれ相異なる最適深さ)に形成することができる。これにより、SiC層8及びSiGe層109をそれぞれ最適な厚みに適宜形成し、ショートチャネル効果を十分に抑制することが可能となる。
The completed CMOS transistor has a configuration in which the SiC layer 8 is formed on the source / drain region 7 and the SiGe layer 109 is formed in the groove 121 formed in the source / drain region 107. In this case, it is possible to increase the concentration of each impurity (phosphorus (P) and boron (B)) in the SiC layer 8 and the SiGe layer 109. With this configuration, the parasitic resistance of the source / drain regions 7 and 107 is reduced. Further, in this configuration, since it is not necessary to introduce impurities at a high concentration in the depth direction of the silicon substrate 1, the short channel effect can be suppressed.
Further, in the present embodiment, a desired depth (for example, the groove 21, the groove 21, and the like is independently within a range where the groove 21 does not protrude from the source / drain region 7 and the groove 122 does not protrude from the source / drain region 107. 122 can be formed at different optimum depths. As a result, the SiC layer 8 and the SiGe layer 109 can be appropriately formed to have optimum thicknesses, respectively, and the short channel effect can be sufficiently suppressed.

以上説明したように、本実施形態によれば、可及的に少ない工程で高精度且つ容易に2種の半導体層であるSiC層8及びSiGe層109を選択形成する。これにより、工程の簡素化を図り工程数及び製造コストの大幅な削減をするも、各導電型のMOSトランジスタ10a,10bに適合した素子性能の高いCMOSトランジスタが実現する。   As described above, according to the present embodiment, the SiC layer 8 and the SiGe layer 109, which are the two types of semiconductor layers, are selectively formed with high precision and ease with as few steps as possible. As a result, although the process is simplified and the number of processes and the manufacturing cost are greatly reduced, a CMOS transistor having high device performance suitable for each of the conductivity type MOS transistors 10a and 10b is realized.

なお、第1の実施形態と同様に、図8(c)の工程でソース/ドレイン領域7,107を形成することなく、図9(d)の工程でマスク層9及び第2の層5b,105bをエッチング除去した後に、上記と同様の工程によりソース/ドレイン領域7,107を形成するようにしても良い。   Similarly to the first embodiment, without forming the source / drain regions 7 and 107 in the step of FIG. 8C, the mask layer 9 and the second layer 5b in the step of FIG. After removing 105b by etching, the source / drain regions 7 and 107 may be formed by the same process as described above.

また、第1の実施形態の変形例と同様に、図9(a)の工程においてシリコン窒化膜でマスク層9を形成する代わりに、サイドウォール絶縁膜5の外側層5Bの第2の層5bとエッチングレートが異なる絶縁膜、例えばシリコン酸化膜でマスク層を形成しても好適である。   Similarly to the modification of the first embodiment, instead of forming the mask layer 9 with a silicon nitride film in the step of FIG. 9A, the second layer 5b of the outer layer 5B of the sidewall insulating film 5 is used. It is also preferable to form the mask layer with an insulating film having a different etching rate, such as a silicon oxide film.

(第4の実施形態)
本実施形態では、第1の実施形態とほぼ同様にCMOSトランジスタを製造するが、N型形成領域のSiC層の形成位置及びP型形成領域のSiGe層の形成位置がそれぞれ若干延長されている点で第1の実施形態と相違する。なお、第1の実施形態と同様の構成部材等については同符号を付す。
図10〜図12は、第4の実施形態によるCMOSトランジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
(Fourth embodiment)
In this embodiment, a CMOS transistor is manufactured in substantially the same manner as in the first embodiment, but the formation position of the SiC layer in the N-type formation region and the formation position of the SiGe layer in the P-type formation region are slightly extended. This is different from the first embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the structural member etc. similar to 1st Embodiment.
10 to 12 are schematic cross-sectional views showing the method of manufacturing the CMOS transistor according to the fourth embodiment in the order of steps.

先ず、図10(a),(b)に示すように、第1の実施形態と同様に図3(a),(b)の工程を実行する。
続いて、図10(c)に示すように、各形成領域1a,1bにおける内側層5A,105Aの各両側部位に、SiC層8,108を同時形成する。
詳細には、エピタキシャル成長法により、上記の各両側部位に、N型不純物、ここではリン(P)をドープしたSiC層8,108を同時形成する。
First, as shown in FIGS. 10A and 10B, the steps of FIGS. 3A and 3B are executed as in the first embodiment.
Subsequently, as shown in FIG. 10C, SiC layers 8 and 108 are simultaneously formed on both side portions of the inner layers 5A and 105A in the formation regions 1a and 1b.
Specifically, SiC layers 8 and 108 doped with an N-type impurity, here phosphorus (P), are simultaneously formed on each of the both side portions by an epitaxial growth method.

続いて、図10(d)に示すように、内側層5A,105Aを覆う外側層5B,105Bを形成する。その後、形成領域1a,1bにソース/ドレイン領域7,107を形成する。
詳細には、先ず、ゲート電極3,103及び内側層5A,105Aを覆うように絶縁膜、ここではシリコン酸化膜をCVD法等により例えば膜厚5nm程度に堆積し、つづけてシリコン窒化膜をCVD法等により例えば膜厚30nm程度に堆積する。
次に、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜の積層構造をの全面を異方性ドライエッチング(エッチバック)する。これにより、シリコン酸化膜が内側層5A,105Aの側面の上部(SiC層8,108から露出した部分)を覆い、SiC層8,108上に残存し、シリコン酸化膜からなる第1の層5a,105aが形成される。また、シリコン窒化膜が第1の層5a,105aのみを覆うように残存し、第2の層5b,105bが形成される。
Subsequently, as shown in FIG. 10D, outer layers 5B and 105B covering the inner layers 5A and 105A are formed. Thereafter, source / drain regions 7 and 107 are formed in the formation regions 1a and 1b.
Specifically, first, an insulating film, here a silicon oxide film is deposited to a thickness of, for example, about 5 nm by CVD or the like so as to cover the gate electrodes 3 and 103 and the inner layers 5A and 105A, and then a silicon nitride film is formed by CVD. For example, the film is deposited to a thickness of about 30 nm by a method or the like.
Next, anisotropic dry etching (etchback) is performed on the entire surface of the laminated structure of the silicon oxide film and the silicon nitride film. As a result, the silicon oxide film covers the upper portions of the side surfaces of the inner layers 5A and 105A (the portions exposed from the SiC layers 8 and 108), remains on the SiC layers 8 and 108, and is a first layer 5a made of a silicon oxide film. , 105a are formed. Further, the silicon nitride film remains so as to cover only the first layers 5a and 105a, and the second layers 5b and 105b are formed.

第1の層5a,105a及び第2の層5b,105bにより、外側層5B,105Bが形成される。
そして、内側層5A及び外側層5Bによりゲート電極3の両側面を覆うサイドウォール絶縁膜5が、内側層105A及び外側層105Bによりゲート電極103の両側面を覆うサイドウォール絶縁膜105が、それぞれ形成される。ここで、サイドウォール絶縁膜5,105は、内側層5A,105Aでゲート電極3,103の両側面の全面を覆い、外側層5B,105Bで内側層5A,105Aの両側面の上部のみを覆う形状とされている。
The outer layers 5B and 105B are formed by the first layers 5a and 105a and the second layers 5b and 105b.
Then, the sidewall insulating film 5 covering both side surfaces of the gate electrode 3 with the inner layer 5A and the outer layer 5B is formed, and the sidewall insulating film 105 covering both side surfaces of the gate electrode 103 with the inner layer 105A and the outer layer 105B, respectively. Is done. Here, the sidewall insulating films 5 and 105 cover the entire surfaces of both sides of the gate electrodes 3 and 103 with the inner layers 5A and 105A, and cover only the upper portions of the both sides of the inner layers 5A and 105A with the outer layers 5B and 105B. It is made into a shape.

次に、N型形成領域1aを覆う不図示のレジストマスクを形成した後、ゲート電極103及びサイドウォール絶縁膜105をマスクとして、SiC層108下のP型形成領域1bにP型不純物、例えばホウ素(B+)を、SiC層108を透過するようにドーズ量3×1013/cm2、加速エネルギー10keVでイオン注入する。これにより、エクステンション領域106と一部重畳するソース/ドレイン領域107が形成される。
次に、N型形成領域1aを覆うレジストマスクを灰化処理等により除去した後、P型形成領域1bを覆う不図示のレジストマスクを形成し、ゲート電極3及びサイドウォール絶縁膜5をマスクとして、SiC層8下のN型形成領域1aにN型不純物、例えばリン(P+)を、SiC層8を透過するようにドーズ量5×1013/cm2、加速エネルギー15keVでイオン注入する。これにより、エクステンション領域6と一部重畳するソース/ドレイン領域7が形成される。
そして、P型形成領域1bを覆うレジストマスクを灰化処理等により除去する。
Next, after forming a resist mask (not shown) covering the N-type formation region 1a, a P-type impurity such as boron is added to the P-type formation region 1b under the SiC layer 108 using the gate electrode 103 and the sidewall insulating film 105 as a mask. (B + ) is ion-implanted at a dose of 3 × 10 13 / cm 2 and an acceleration energy of 10 keV so as to pass through the SiC layer 108. As a result, a source / drain region 107 partially overlapping with the extension region 106 is formed.
Next, after removing the resist mask covering the N-type formation region 1a by ashing or the like, a resist mask (not shown) covering the P-type formation region 1b is formed, and the gate electrode 3 and the sidewall insulating film 5 are used as a mask. Then, an N-type impurity such as phosphorus (P + ) is ion-implanted into the N-type formation region 1 a under the SiC layer 8 at a dose of 5 × 10 13 / cm 2 and an acceleration energy of 15 keV so as to pass through the SiC layer 8. As a result, the source / drain region 7 partially overlapping with the extension region 6 is formed.
Then, the resist mask covering the P-type forming region 1b is removed by ashing or the like.

続いて、第1の実施形態の図4(a)と同様に、図11(a)に示すように、N型形成領域1aのみを覆うマスク層9を形成する。   Subsequently, similarly to FIG. 4A of the first embodiment, as shown in FIG. 11A, a mask layer 9 covering only the N-type formation region 1a is formed.

続いて、図11(b)に示すように、マスク層9を用いて、先ずSiC層108のP型形成領域1bで露出する部分を除去する。
詳細には、反応性イオンエッチング(RIE)により、マスク層9及びP型形成領域1bのゲート電極103及びサイドウォール絶縁膜105をマスクとして用いて、SiC層108の露出する部分をエッチング除去する。
Subsequently, as shown in FIG. 11 (b), the portion exposed in the P-type formation region 1 b of the SiC layer 108 is first removed using the mask layer 9.
Specifically, the exposed portion of the SiC layer 108 is removed by reactive ion etching (RIE) using the mask layer 9 and the gate electrode 103 and the sidewall insulating film 105 in the P-type formation region 1b as a mask.

続いて、図11(c)に示すように、マスク層9を用いて、SiC層108の残存する部分を除去する。
詳細には、後述する図11(d)のエピタキシャル成長工程の前処理として、エピタキシャル成長用の処理チャンバ内にハロゲン化ガス、ここではCl2ガス及びH2ガスの混合ガスをエッチングガスとして導入して、エッチング処理する。これにより、SiC層108の残存する部分、即ちSiC層108の外側層105B下に残存する部分がエッチング除去される。このとき、SiC層108が全て除去されることになる。
Subsequently, as shown in FIG. 11C, the remaining portion of the SiC layer 108 is removed using the mask layer 9.
Specifically, as a pretreatment of the epitaxial growth step of FIG. 11D described later, a halogenated gas, here, a mixed gas of Cl 2 gas and H 2 gas is introduced as an etching gas into a processing chamber for epitaxial growth, Etching process. Thereby, the remaining portion of SiC layer 108, that is, the portion remaining under outer layer 105B of SiC layer 108 is etched away. At this time, all of the SiC layer 108 is removed.

続いて、図11(d)に示すように、エピタキシャル成長法によりSiGe層109を形成する。
詳細には、図11(c)のエッチング工程で用いた処理チャンバからシリコン基板1を取り出すことなく、図11(c)のエッチング工程と連続した処理として、当該処理チャンバ内でSiGeのエピタキシャル成長を行う。このとき、ソース/ドレイン領域107上で内側層105Aの下部及び外側層105B下で形成される間隙123を埋め込むように、P型不純物、ここではホウ素(B)をドープしたSiGe層109が形成される。
Subsequently, as shown in FIG. 11D, a SiGe layer 109 is formed by an epitaxial growth method.
Specifically, without removing the silicon substrate 1 from the processing chamber used in the etching process of FIG. 11C, epitaxial growth of SiGe is performed in the processing chamber as a process continuous with the etching process of FIG. 11C. . At this time, a SiGe layer 109 doped with a P-type impurity, here boron (B), is formed so as to fill the gap 123 formed below the inner layer 105A and below the outer layer 105B on the source / drain region 107. The

続いて、第1の実施形態の図4(d)と同様に、図12に示すように、マスク層9を除去する。
その後、例えば1200℃で1分間未満の短い間、シリコン基板1をアニール処理し、ソース/ドレイン領域7,107の各不純物を拡散させる。
しかる後、第1の実施形態と同様に、ゲート電極3,103、SiC層8及びSiGe層109の各上層部位に不図示のシリサイド層を形成する。未反応のシリサイド金属は除去される。そして、層間絶縁膜、コンタクトプラグ、配線層等の形成工程を経て、N型形成領域1aにはN型MOSトランジスタ10aを、P型形成領域1bにはP型MOSトランジスタ10bを有するCMOSトランジスタを完成させる。
Subsequently, as in FIG. 4D of the first embodiment, the mask layer 9 is removed as shown in FIG.
Thereafter, for example, the silicon substrate 1 is annealed at 1200 ° C. for less than 1 minute to diffuse the impurities in the source / drain regions 7 and 107.
Thereafter, similarly to the first embodiment, a silicide layer (not shown) is formed in each upper layer portion of the gate electrodes 3, 103, the SiC layer 8 and the SiGe layer 109. Unreacted silicide metal is removed. Then, through a process of forming an interlayer insulating film, contact plug, wiring layer, etc., a CMOS transistor having an N-type MOS transistor 10a in the N-type formation region 1a and a P-type MOS transistor 10b in the P-type formation region 1b is completed. Let

完成したCMOSトランジスタでは、ソース/ドレイン領域7上にSiC層8が、ソース/ドレイン領域107上にSiGe層109がそれぞれ形成された構成を採る。この場合、SiC層8及びSiGe層109の各不純物(リン(P)及びホウ素(B))の濃度を高くすることが可能である。この構成により、ソース/ドレイン領域7,107の寄生抵抗が低減する。また、この構成では、シリコン基板1の深さ方向に不純物を高濃度に導入することを要しないため、ショートチャネル効果を抑制することができる。
更に、SiC層8及びSiGe層109がそれぞれサイドウォール絶縁膜5,105の内側層5A,105Aまで延長(内側層5A,105Aに接触して隣接)されているため、寄生抵抗の更なる低減化が実現する。
The completed CMOS transistor has a configuration in which the SiC layer 8 is formed on the source / drain region 7 and the SiGe layer 109 is formed on the source / drain region 107. In this case, it is possible to increase the concentration of each impurity (phosphorus (P) and boron (B)) in the SiC layer 8 and the SiGe layer 109. With this configuration, the parasitic resistance of the source / drain regions 7 and 107 is reduced. Further, in this configuration, since it is not necessary to introduce impurities at a high concentration in the depth direction of the silicon substrate 1, the short channel effect can be suppressed.
Further, since the SiC layer 8 and the SiGe layer 109 are extended to the inner layers 5A and 105A of the sidewall insulating films 5 and 105, respectively (in contact with and adjacent to the inner layers 5A and 105A), the parasitic resistance is further reduced. Is realized.

以上説明したように、本実施形態によれば、可及的に少ない工程で高精度且つ容易に2種の半導体層であるSiC層8及びSiGe層109を選択形成する。これにより、工程の簡素化を図り工程数及び製造コストの大幅な削減をするも、各導電型のMOSトランジスタ10a,10bに適合した素子性能の高いCMOSトランジスタが実現する。   As described above, according to the present embodiment, the SiC layer 8 and the SiGe layer 109, which are the two types of semiconductor layers, are selectively formed with high precision and ease with as few steps as possible. As a result, although the process is simplified and the number of processes and the manufacturing cost are greatly reduced, a CMOS transistor having high device performance suitable for each of the conductivity type MOS transistors 10a and 10b is realized.

なお、図10(d)の工程でソース/ドレイン領域7,107を形成することなく、図12の工程でマスク層9及び第2の層5b,105bをエッチング除去した後に、上記と同様の工程によりソース/ドレイン領域7,107を形成するようにしても良い。   The steps similar to the above are performed after the mask layer 9 and the second layers 5b and 105b are removed by etching in the step of FIG. 12 without forming the source / drain regions 7 and 107 in the step of FIG. 10D. Thus, the source / drain regions 7 and 107 may be formed.

また、第1の実施形態の変形例と同様に、図11(a)の工程においてシリコン窒化膜でマスク層9を形成する代わりに、サイドウォール絶縁膜5の外側層5Bの第2の層5bとエッチングレートが異なる絶縁膜、例えばシリコン酸化膜でマスク層を形成しても好適である。   Similarly to the modification of the first embodiment, instead of forming the mask layer 9 with a silicon nitride film in the step of FIG. 11A, the second layer 5b of the outer layer 5B of the sidewall insulating film 5 is used. It is also preferable to form the mask layer with an insulating film having a different etching rate, such as a silicon oxide film.

(第5の実施形態)
本実施形態では、第4の実施形態とほぼ同様にCMOSトランジスタを製造するが、P型形成領域のSiGe層の形成位置に溝を適宜形成する点で第4の実施形態と相違する。なお、第4の実施形態と同様の構成部材等については同符号を付す。
図13及び図14は、第5の実施形態によるCMOSトランジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
(Fifth embodiment)
In the present embodiment, a CMOS transistor is manufactured in substantially the same manner as in the fourth embodiment, but differs from the fourth embodiment in that a groove is appropriately formed at the formation position of the SiGe layer in the P-type formation region. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the structural member etc. similar to 4th Embodiment.
13 and 14 are schematic cross-sectional views showing the method of manufacturing the CMOS transistor according to the fifth embodiment in the order of steps.

先ず、図13(a)〜(d)及び図14(a)に示すように、第4の実施形態と同様に図10(a)〜(d)及び図11(a)の工程を実行する。
続いて、図14(b)に示すように、マスク層9を用いて、P型形成領域1bに存するSiC層108を除去するとともに、ソース/ドレイン領域107の形成位置に溝(リセス)124を形成する。
First, as shown in FIGS. 13A to 13D and FIG. 14A, the steps of FIGS. 10A to 10D and FIG. 11A are executed as in the fourth embodiment. .
Subsequently, as shown in FIG. 14B, the mask layer 9 is used to remove the SiC layer 108 existing in the P-type formation region 1b, and grooves (recesses) 124 are formed at the positions where the source / drain regions 107 are formed. Form.

詳細には、ケミカル・ドライエッチングにより、マスク層9から露出する、即ちP型形成領域1bに存するSiC層108をエッチング除去する。引き続き当該ドライエッチングを継続して行い、オーバーエッチングによりP型形成領域1bのソース/ドレイン領域107の形成位置、ここでは外側層105B下の部分までエッチングし、溝124を形成する。
ここで、溝124は、ソース/ドレイン領域107内に、例えば深さ(30 )nm程度に形成される。溝124は、ソース/ドレイン領域107からはみ出ることなく、ソース/ドレイン領域107が当該溝124の縁部位に残存するように、後述するP型MOSトランジスタのSiGe層109の最適な厚みに対応した深さに形成される。
Specifically, the SiC layer 108 exposed from the mask layer 9, that is, existing in the P-type formation region 1 b is removed by chemical dry etching. Subsequently, the dry etching is continuously performed, and etching is performed to the formation position of the source / drain region 107 in the P-type formation region 1b, here, the portion below the outer layer 105B by overetching, thereby forming the groove 124.
Here, the trench 124 is formed in the source / drain region 107 to a depth of, for example, about (30) nm. The trench 124 does not protrude from the source / drain region 107, and the depth corresponding to the optimum thickness of the SiGe layer 109 of the P-type MOS transistor described later so that the source / drain region 107 remains at the edge portion of the trench 124. Formed.

続いて、図14(c)に示すように、エピタキシャル成長法によりSiGe層109を形成する。
詳細には、溝124を埋め込むように、溝124よりも若干厚く例えば(50 )nm程度の厚みにSiGeのエピタキシャル成長を行う。このとき、縁部位を囲むようにソース/ドレイン領域107を有する溝124内に、内側層105Aの下部及び外側層105B下で形成される間隙124をも埋め込むように、P型不純物、ここではホウ素(B)をドープしたSiGe層109が形成される。
Subsequently, as shown in FIG. 14C, a SiGe layer 109 is formed by an epitaxial growth method.
Specifically, SiGe is epitaxially grown to a thickness of about (50) nm, for example, slightly thicker than the groove 124 so as to fill the groove 124. At this time, in the groove 124 having the source / drain regions 107 so as to surround the edge portion, a P-type impurity, boron in this case, is buried so as to fill the gap 124 formed below the inner layer 105A and under the outer layer 105B. A SiGe layer 109 doped with (B) is formed.

ここで、SiGe層109とシリコン基板1とのヘテロ界面には原理上、界面準位が形成される。SiGeはSiよりもバンドギャップが小さい(狭い)。そのため、溝124内でSiGe層109がシリコン基板1と接することにより、接合リークが多く発生する。そこで上記のように、ソース/ドレイン領域107が溝124の縁部位に残存するように溝124を形成し、SiGe層109を埋設することにより、SiGe層109のP型Siとシリコン基板1のN型ウェル1cのN型SiとによってP/N接合を形成する。これにより、SiGe層109とシリコン基板1のN型ウェル1cとの間における接合リークが大幅に低減する。詳細には、SiGe層109とシリコン基板1の溝124との間にP/N接合を形成することにより、通常のバルクタイプのMOSトランジスタと同程度まで接合リークが低減するものと考えられる。   Here, in principle, an interface state is formed at the heterointerface between the SiGe layer 109 and the silicon substrate 1. SiGe has a smaller band gap (narrower) than Si. Therefore, when the SiGe layer 109 is in contact with the silicon substrate 1 in the groove 124, a lot of junction leakage occurs. Therefore, as described above, the trench 124 is formed so that the source / drain region 107 remains at the edge portion of the trench 124, and the SiGe layer 109 is buried, whereby the P-type Si of the SiGe layer 109 and the N of the silicon substrate 1 are filled. A P / N junction is formed with the N-type Si in the mold well 1c. Thereby, junction leakage between the SiGe layer 109 and the N-type well 1c of the silicon substrate 1 is significantly reduced. Specifically, it is considered that by forming a P / N junction between the SiGe layer 109 and the groove 124 of the silicon substrate 1, junction leakage is reduced to the same extent as that of a normal bulk type MOS transistor.

続いて、第1の実施形態の図4(d)と同様に、図14(d)に示すように、マスク層9を除去する。
その後、例えば1200℃で1分間未満の短い間、シリコン基板1をアニール処理し、ソース/ドレイン領域7,107の各不純物を拡散させる。
しかる後、第1の実施形態と同様に、ゲート電極3,103、SiC層8及びSiGe層109の各上層部位に不図示のシリサイド層を形成する。未反応のシリサイド金属は除去される。そして、層間絶縁膜、コンタクトプラグ、配線層等の形成工程を経て、N型形成領域1aにはN型MOSトランジスタ10aを、P型形成領域1bにはP型MOSトランジスタ10bを有するCMOSトランジスタを完成させる。
Subsequently, similarly to FIG. 4D of the first embodiment, the mask layer 9 is removed as shown in FIG.
Thereafter, for example, the silicon substrate 1 is annealed at 1200 ° C. for less than 1 minute to diffuse the impurities in the source / drain regions 7 and 107.
Thereafter, similarly to the first embodiment, a silicide layer (not shown) is formed in each upper layer portion of the gate electrodes 3, 103, the SiC layer 8 and the SiGe layer 109. Unreacted silicide metal is removed. Then, through a process of forming an interlayer insulating film, contact plug, wiring layer, etc., a CMOS transistor having an N-type MOS transistor 10a in the N-type formation region 1a and a P-type MOS transistor 10b in the P-type formation region 1b is completed. Let

完成したCMOSトランジスタでは、ソース/ドレイン領域7上にSiC層8が、ソース/ドレイン領域107に形成された溝124内にSiGe層109がそれぞれ形成された構成を採る。この場合、SiC層8及びSiGe層109の各不純物(リン(P)及びホウ素(B))の濃度を高くすることが可能である。この構成により、ソース/ドレイン領域7,107の寄生抵抗が低減する。また、この構成では、シリコン基板1の深さ方向に不純物を高濃度に導入することを要しないため、ショートチャネル効果を抑制することができる。
更に、溝124をソース/ドレイン領域107からはみ出ない範囲内で所望の深さに形成することにより、SiGe層109を最適な厚みに適宜形成し、ショートチャネル効果を十分に抑制することが可能となる。
更に、SiC層8及びSiGe層109がそれぞれサイドウォール絶縁膜5,105の内側層5A,105Aまで延長(内側層5A,105Aに接触して隣接)されているため、寄生抵抗の更なる低減化が実現する。
The completed CMOS transistor has a configuration in which the SiC layer 8 is formed on the source / drain region 7 and the SiGe layer 109 is formed in the groove 124 formed in the source / drain region 107. In this case, it is possible to increase the concentration of each impurity (phosphorus (P) and boron (B)) in the SiC layer 8 and the SiGe layer 109. With this configuration, the parasitic resistance of the source / drain regions 7 and 107 is reduced. Further, in this configuration, since it is not necessary to introduce impurities at a high concentration in the depth direction of the silicon substrate 1, the short channel effect can be suppressed.
Further, by forming the groove 124 to a desired depth within a range that does not protrude from the source / drain region 107, it is possible to appropriately form the SiGe layer 109 to an optimum thickness and sufficiently suppress the short channel effect. Become.
Further, since the SiC layer 8 and the SiGe layer 109 are extended to the inner layers 5A and 105A of the sidewall insulating films 5 and 105, respectively (in contact with and adjacent to the inner layers 5A and 105A), the parasitic resistance is further reduced. Is realized.

以上説明したように、本実施形態によれば、可及的に少ない工程で高精度且つ容易に2種の半導体層であるSiC層8及びSiGe層109を選択形成する。これにより、工程の簡素化を図り工程数及び製造コストの大幅な削減をするも、各導電型のMOSトランジスタ10a,10bに適合した素子性能の高いCMOSトランジスタが実現する。   As described above, according to the present embodiment, the SiC layer 8 and the SiGe layer 109, which are the two types of semiconductor layers, are selectively formed with high precision and ease with as few steps as possible. As a result, although the process is simplified and the number of processes and the manufacturing cost are greatly reduced, a CMOS transistor having high device performance suitable for each of the conductivity type MOS transistors 10a and 10b is realized.

なお、第4の実施形態と同様に、図13(d)の工程でソース/ドレイン領域7,107を形成することなく、図14(d)の工程でマスク層9及び第2の層5b,105bをエッチング除去した後に、上記と同様の工程によりソース/ドレイン領域7,107を形成するようにしても良い。   As in the fourth embodiment, the source / drain regions 7 and 107 are not formed in the step of FIG. 13D, and the mask layer 9 and the second layer 5b, After removing 105b by etching, the source / drain regions 7 and 107 may be formed by the same process as described above.

また、第1の実施形態の変形例と同様に、図14(a)の工程においてシリコン窒化膜でマスク層9を形成する代わりに、サイドウォール絶縁膜5の外側層5Bの第2の層5bとエッチングレートが異なる絶縁膜、例えばシリコン酸化膜でマスク層を形成しても好適である。   Similarly to the modification of the first embodiment, instead of forming the mask layer 9 with a silicon nitride film in the step of FIG. 14A, the second layer 5b of the outer layer 5B of the sidewall insulating film 5 is used. It is also preferable to form the mask layer with an insulating film having a different etching rate, such as a silicon oxide film.

以下、本件の諸態様を付記としてまとめて記載する。   Hereinafter, various aspects of the present case will be collectively described as additional notes.

(付記1)半導体基板の第1の領域に形成された、第1の側壁絶縁膜を有する第1のゲート電極を備えた第1のトランジスタと、
前記半導体基板の第2の領域に形成された、第2の側壁絶縁膜を有する第2のゲート電極を備えた第2のトランジスタと
を含む半導体装置の製造方法であって、
前記第1の領域には前記第1の側壁絶縁膜に隣接する部分に、前記第2の領域には前記第2の側壁絶縁膜に隣接する部分に、それぞれ前記第1導電型の第1の半導体層を同時形成する工程と、
前記第1の領域上のみを覆うようにマスク層を形成する工程と、
前記マスク層を用いて、前記第1の領域の前記第1の半導体層を残して前記第2の領域の前記第1の半導体層をエッチング除去する工程と、
前記マスク層を用いて、前記第2の領域のみにおいて、前記第2の側壁絶縁膜に隣接するように前記第2導電型の第2の半導体層を形成する工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(Additional remark 1) The 1st transistor provided with the 1st gate electrode which has the 1st side wall insulating film formed in the 1st field of a semiconductor substrate,
And a second transistor provided with a second gate electrode having a second sidewall insulating film formed in the second region of the semiconductor substrate, comprising:
The first region of the first conductivity type is located in the first region adjacent to the first sidewall insulating film, and the second region is adjacent to the second sidewall insulating film. A step of simultaneously forming a semiconductor layer;
Forming a mask layer so as to cover only the first region;
Etching the first semiconductor layer in the second region, leaving the first semiconductor layer in the first region, using the mask layer;
Forming a second semiconductor layer of the second conductivity type so as to be adjacent to the second sidewall insulating film only in the second region using the mask layer. A method for manufacturing a semiconductor device.

(付記2)前記第1及び第2の側壁絶縁膜は、それぞれ、前記マスク層とエッチング選択比の異なる第1の層と、前記第1の層を覆うように積層されてなり、前記マスク層とエッチング選択比の同等な第2の層とを含み、
前記第2の半導体層を形成する工程の後、前記マスク層と共に前記第1及び第2の領域の前記第2の層をエッチング除去する工程を更に含むことを特徴とする付記1に記載の半導体装置の製造方法。
(Supplementary note 2) The first and second sidewall insulating films are each laminated so as to cover the first layer having a different etching selectivity from the mask layer and the first layer, and the mask layer. And a second layer having an equivalent etching selectivity,
The semiconductor according to claim 1, further comprising a step of etching and removing the second layer in the first and second regions together with the mask layer after the step of forming the second semiconductor layer. Device manufacturing method.

(付記3)前記第1及び第2の側壁絶縁膜は、それぞれ、前記マスク層とエッチング選択比の同等な第1の層と、前記第1の層を覆うように積層されてなり、前記マスク層とエッチング選択比の異なる第2の層とを含み、
前記第2の半導体層を形成する工程の後、前記第2の層を残して前記マスク層をエッチング除去する工程を更に含むことを特徴とする付記1に記載の半導体装置の製造方法。
(Supplementary note 3) The first and second sidewall insulating films are laminated so as to cover the first layer having the same etching selectivity as that of the mask layer and the first layer, respectively. And a second layer having a different etching selectivity,
2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising a step of etching away the mask layer leaving the second layer after the step of forming the second semiconductor layer.

(付記4)前記第1の半導体層を同時形成する工程の前に、前記第1及び第2の領域の双方について、前記半導体基板の前記第1の側壁絶縁膜に隣接する部分に第1の溝を、前記半導体基板の前記第2の側壁絶縁膜に隣接する部分に第2の溝をそれぞれ形成する工程を更に含み、
前記第1の半導体層を同時形成する工程では、前記第1の領域には前記第1の溝を埋め込むように、前記第2の領域には前記第2の溝を埋め込むように、それぞれ前記第1導電型の第1の半導体層を同時形成し、
前記第2の半導体層を形成する工程では、前記第2の溝を埋め込むように前記第2の半導体層を形成することを特徴とする付記1〜3のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
(Supplementary Note 4) Before the step of simultaneously forming the first semiconductor layer, a first portion of the semiconductor substrate adjacent to the first sidewall insulating film is formed in both the first and second regions. Further comprising the step of forming a second groove in a portion of the semiconductor substrate adjacent to the second sidewall insulating film,
In the step of simultaneously forming the first semiconductor layer, the first region is filled with the first groove, and the second region is filled with the second groove. Forming a first semiconductor layer of one conductivity type simultaneously;
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein in the step of forming the second semiconductor layer, the second semiconductor layer is formed so as to fill the second groove. Production method.

(付記5)前記第2の領域の前記第1の半導体層をエッチング除去する工程では、前記第2の領域の前記第1の半導体層をエッチング除去するとともに、前記第2の溝を所定深さまでエッチングすることを特徴とする付記4に記載の半導体装置の製造方法。   (Supplementary Note 5) In the step of etching and removing the first semiconductor layer in the second region, the first semiconductor layer in the second region is removed by etching and the second groove is formed to a predetermined depth. The method for manufacturing a semiconductor device according to appendix 4, wherein etching is performed.

(付記6)前記第1の半導体層を同時形成する工程の前に、前記第2の領域のみについて、前記半導体基板の前記第2の側壁絶縁膜に隣接する部分に溝を形成する工程を更に含み、
前記第1の半導体層を同時形成する工程では、前記第1の領域には前記半導体基板上で前記第1の側壁絶縁膜に隣接する部分に、前記第2の領域には前記溝を埋め込むように、それぞれ前記第1導電型の第1の半導体層を同時形成し、
前記第2の半導体層を形成する工程では、前記溝を埋め込むように前記第2の半導体層を形成することを特徴とする付記1〜3のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 6) Before the step of simultaneously forming the first semiconductor layer, a step of forming a groove in a portion of the semiconductor substrate adjacent to the second sidewall insulating film only for the second region. Including
In the step of simultaneously forming the first semiconductor layer, the first region is embedded in a portion adjacent to the first sidewall insulating film on the semiconductor substrate, and the groove is embedded in the second region. And simultaneously forming the first conductive type first semiconductor layers,
4. The method of manufacturing a semiconductor device according to any one of appendices 1 to 3, wherein in the step of forming the second semiconductor layer, the second semiconductor layer is formed so as to fill the groove.

(付記7)前記第2の領域の前記第1の半導体層をエッチング除去する工程では、前記第2の領域で露出する前記第1の半導体層をエッチング除去するとともに、前記溝を所定深さまでエッチングすることを特徴とする付記6に記載の半導体装置の製造方法。   (Supplementary Note 7) In the step of etching and removing the first semiconductor layer in the second region, the first semiconductor layer exposed in the second region is removed by etching and the groove is etched to a predetermined depth. The manufacturing method of a semiconductor device according to appendix 6, wherein:

(付記8)前記第1及び第2の側壁絶縁膜は、それぞれ、前記第1及び第2のゲート電極の両側面を覆う内側層と、前記内側層の上部のみを覆うように積層されてなる外側層とを含み、
前記第1の半導体層を同時形成する工程では、前記第1及び第2のゲート電極の両側面に前記内側層のみ形成されている状態で前記第1の半導体層を同時形成し、
前記マスク層を形成する工程では、前記内側層の上部から前記第1の半導体層上にかけて前記外側層が形成された状態で前記マスク層を形成し、
前記第2の領域の前記第1の半導体層をエッチング除去する工程では、前記第2の領域において前記第1の半導体層をエッチング除去して、前記第2の側壁絶縁膜の前記内側層の下部から前記外側層の下面にかけて空隙を形成し、
前記第2の半導体層を形成する工程では、前記空隙を埋め込んで延在するように前記第2の半導体層を形成することを特徴とする付記1に記載の半導体装置の製造方法。
(Supplementary Note 8) The first and second sidewall insulating films are laminated so as to cover only an inner layer that covers both side surfaces of the first and second gate electrodes and an upper portion of the inner layer, respectively. Including an outer layer,
In the step of simultaneously forming the first semiconductor layer, the first semiconductor layer is simultaneously formed in a state where only the inner layer is formed on both side surfaces of the first and second gate electrodes,
In the step of forming the mask layer, the mask layer is formed in a state where the outer layer is formed from the upper part of the inner layer to the first semiconductor layer,
In the step of etching away the first semiconductor layer in the second region, the first semiconductor layer is etched away in the second region, and the lower portion of the inner layer of the second sidewall insulating film is removed. From the bottom surface of the outer layer to form a void,
2. The method of manufacturing a semiconductor device according to appendix 1, wherein in the step of forming the second semiconductor layer, the second semiconductor layer is formed so as to fill the gap and extend.

(付記9)前記第2の領域の前記第1の半導体層をエッチング除去する工程では、前記第2の領域の前記第1の半導体層をエッチング除去するとともに、前記半導体基板の前記内側層に隣接する部分に所定深さの溝を形成することを特徴とする付記8に記載の半導体装置の製造方法。   (Supplementary Note 9) In the step of etching and removing the first semiconductor layer in the second region, the first semiconductor layer in the second region is removed by etching and adjacent to the inner layer of the semiconductor substrate. 9. The method of manufacturing a semiconductor device according to appendix 8, wherein a groove having a predetermined depth is formed in a portion to be processed.

(付記10)前記外側層は、前記マスク層とエッチング選択比の異なる第1の層と、前記第1の層を覆うように積層されてなり、前記マスク層とエッチング選択比の同等な第2の層とを含み、
前記第2の半導体層を形成する工程の後、前記マスク層と共に前記第1及び第2の領域の前記第2の層をエッチング除去する工程を更に含むことを特徴とする付記8又は9に記載の半導体装置の製造方法。
(Additional remark 10) The said outer layer is laminated | stacked so that the 1st layer from which the said mask layer and an etching selection ratio differ, and the said 1st layer may be covered, The 2nd which has an etching selection ratio equivalent to the said mask layer And including a layer of
The supplementary note 8 or 9, further comprising a step of etching and removing the second layer in the first and second regions together with the mask layer after the step of forming the second semiconductor layer. Semiconductor device manufacturing method.

(付記11)前記外側層は、前記マスク層とエッチング選択比の同等な第1の層と、前記第1の層を覆うように積層されてなり、前記マスク層とエッチング選択比の異なる第2の層とを含み、
前記第2の半導体層を形成する工程の後、前記第2の層を残して前記マスク層をエッチング除去する工程を更に含むことを特徴とする付記8又は9に記載の半導体装置の製造方法。
(Supplementary Note 11) The outer layer is laminated so as to cover the first layer having the same etching selectivity as the mask layer and the first layer, and the second layer having a different etching selectivity from the mask layer. And including a layer of
10. The method of manufacturing a semiconductor device according to appendix 8 or 9, further comprising a step of etching away the mask layer leaving the second layer after the step of forming the second semiconductor layer.

(付記12)前記第1の半導体層をエッチング除去する工程と、前記第2の半導体層を形成する工程とを、同一の処理チャンバ内で連続して行うことを特徴とする付記1〜4,6,8,10,11のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。   (Supplementary note 12) The supplementary notes 1 to 4, wherein the step of etching away the first semiconductor layer and the step of forming the second semiconductor layer are continuously performed in the same processing chamber. The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of 6, 8, 10, and 11.

SiGe層を有するP型MOSトランジスタ及びSiC層を有するN型MOSトランジスタを備えたCMOSトランジスタを製造する具体的な従来手法を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the concrete conventional method of manufacturing the CMOS transistor provided with the P-type MOS transistor which has a SiGe layer, and the N-type MOS transistor which has a SiC layer. 本件において、SiGe層を有するP型MOSトランジスタ及びSiC層を有するN型MOSトランジスタを備えたCMOSトランジスタを製造する具体的な製造方法を示すフロー図である。In this case, it is a flowchart which shows the specific manufacturing method which manufactures the CMOS transistor provided with the P-type MOS transistor which has a SiGe layer, and the N-type MOS transistor which has a SiC layer. 第1の実施形態によるCMOSトランジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the manufacturing method of the CMOS transistor by 1st Embodiment in order of a process. 図3に引き続き、第1の実施形態によるCMOSトランジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating the method of manufacturing the CMOS transistor according to the first embodiment in order of processes subsequent to FIG. 3. 第1の実施形態の変形例によるCMOSトランジスタの製造方法における主要工程のみを示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows only the main processes in the manufacturing method of the CMOS transistor by the modification of 1st Embodiment. 第2の実施形態によるCMOSトランジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the manufacturing method of the CMOS transistor by 2nd Embodiment to process order. 図6に引き続き、第2の実施形態によるCMOSトランジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view illustrating the method of manufacturing the CMOS transistor according to the second embodiment in order of processes subsequent to FIG. 6. 第3の実施形態によるCMOSトランジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the manufacturing method of the CMOS transistor by 3rd Embodiment in order of a process. 図8に引き続き、第3の実施形態によるCMOSトランジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。FIG. 9 is a schematic cross-sectional view illustrating the manufacturing method of the CMOS transistor according to the third embodiment in order of processes following FIG. 8. 第4の実施形態によるCMOSトランジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the manufacturing method of the CMOS transistor by 4th Embodiment in order of a process. 図10に引き続き、第4の実施形態によるCMOSトランジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。FIG. 11 is a schematic cross-sectional view illustrating the manufacturing method of the CMOS transistor according to the fourth embodiment in order of processes following FIG. 10. 図11に引き続き、第4の実施形態によるCMOSトランジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing the method of manufacturing the CMOS transistor according to the fourth embodiment in order of processes following FIG. 11. 第5の実施形態によるCMOSトランジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the manufacturing method of the CMOS transistor by 5th Embodiment in order of a process. 図13に引き続き、第5の実施形態によるCMOSトランジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図である。FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing the method of manufacturing the CMOS transistor according to the fifth embodiment in order of processes subsequent to FIG. 13.

符号の説明Explanation of symbols

1 シリコン基板
1a N型形成領域
1b P型形成領域
2,102 ゲート絶縁膜
3,103 ゲート電極
4 シリコン窒化膜
5,105 サイドウォール絶縁膜
5A,105A 内側層
5B,105B 外側層
5a,105a 第1の層
5b,105b 第2の層
6,106 エクステンション領域
7,107 ソース/ドレイン領域
8,108 SiC層
9、11 マスク層
10a N型MOSトランジスタ
10b P型MOSトランジスタ
21,121,122,124 溝
109 SiGe層
123 間隙
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Silicon substrate 1a N type formation area 1b P type formation area 2,102 Gate insulating film 3,103 Gate electrode 4 Silicon nitride film 5,105 Side wall insulating film 5A, 105A Inner layer 5B, 105B Outer layer 5a, 105a 1st Layer 5b, 105b second layer 6, 106 extension region 7, 107 source / drain region 8, 108 SiC layer 9, 11 mask layer 10a N-type MOS transistor 10b P-type MOS transistor 21, 121, 122, 124 groove 109 SiGe layer 123 gap

Claims (5)

半導体基板の第1の領域に形成された、第1の側壁絶縁膜を有する第1のゲート電極を備えた第1のトランジスタと、
前記半導体基板の第2の領域に形成された、第2の側壁絶縁膜を有する第2のゲート電極を備えた第2のトランジスタと
を含む半導体装置の製造方法であって、
前記第1の領域には前記第1の側壁絶縁膜に隣接する部分に、前記第2の領域には前記第2の側壁絶縁膜に隣接する部分に、それぞれ前記第1導電型の第1の半導体層を同時形成する工程と、
前記第1の領域上のみを覆うようにマスク層を形成する工程と、
前記マスク層を用いて、前記第1の領域の前記第1の半導体層を残して前記第2の領域の前記第1の半導体層をエッチング除去する工程と、
前記マスク層を用いて、前記第2の領域のみにおいて、前記第2の側壁絶縁膜に隣接するように前記第2導電型の第2の半導体層を形成する工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
A first transistor having a first gate electrode having a first sidewall insulating film formed in a first region of a semiconductor substrate;
And a second transistor provided with a second gate electrode having a second sidewall insulating film formed in the second region of the semiconductor substrate, comprising:
The first region of the first conductivity type is located in the first region adjacent to the first sidewall insulating film, and the second region is adjacent to the second sidewall insulating film. A step of simultaneously forming a semiconductor layer;
Forming a mask layer so as to cover only the first region;
Etching the first semiconductor layer in the second region, leaving the first semiconductor layer in the first region, using the mask layer;
Forming a second semiconductor layer of the second conductivity type so as to be adjacent to the second sidewall insulating film only in the second region using the mask layer. A method for manufacturing a semiconductor device.
前記第1の半導体層を同時形成する工程の前に、前記第1及び第2の領域の双方について、前記半導体基板の前記第1の側壁絶縁膜に隣接する部分に第1の溝を、前記半導体基板の前記第2の側壁絶縁膜に隣接する部分に第2の溝をそれぞれ形成する工程を更に含み、
前記第1の半導体層を同時形成する工程では、前記第1の領域には前記第1の溝を埋め込むように、前記第2の領域には前記第2の溝を埋め込むように、それぞれ前記第1導電型の第1の半導体層を同時形成し、
前記第2の半導体層を形成する工程では、前記第2の溝を埋め込むように前記第2の半導体層を形成することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
Before the step of simultaneously forming the first semiconductor layer, a first groove is formed in a portion of the semiconductor substrate adjacent to the first sidewall insulating film for both the first and second regions. Forming a second groove in a portion of the semiconductor substrate adjacent to the second sidewall insulating film,
In the step of simultaneously forming the first semiconductor layer, the first region is filled with the first groove, and the second region is filled with the second groove. Forming a first semiconductor layer of one conductivity type simultaneously;
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein in the step of forming the second semiconductor layer, the second semiconductor layer is formed so as to fill the second groove.
前記第2の領域の前記第1の半導体層をエッチング除去する工程では、前記第2の領域の前記第1の半導体層をエッチング除去するとともに、前記第2の溝を所定深さまでエッチングすることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置の製造方法。   In the step of etching away the first semiconductor layer in the second region, the first semiconductor layer in the second region is etched away, and the second groove is etched to a predetermined depth. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein: 前記第1の半導体層を同時形成する工程の前に、前記第2の領域のみについて、前記半導体基板の前記第2の側壁絶縁膜に隣接する部分に溝を形成する工程を更に含み、
前記第1の半導体層を同時形成する工程では、前記第1の領域には前記半導体基板上で前記第1の側壁絶縁膜に隣接する部分に、前記第2の領域には前記溝を埋め込むように、それぞれ前記第1導電型の第1の半導体層を同時形成し、
前記第2の半導体層を形成する工程では、前記溝を埋め込むように前記第2の半導体層を形成することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
Before the step of simultaneously forming the first semiconductor layer, the method further includes a step of forming a groove in a portion of the semiconductor substrate adjacent to the second sidewall insulating film only for the second region;
In the step of simultaneously forming the first semiconductor layer, the first region is embedded in a portion adjacent to the first sidewall insulating film on the semiconductor substrate, and the groove is embedded in the second region. And simultaneously forming the first conductive type first semiconductor layers,
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein in the step of forming the second semiconductor layer, the second semiconductor layer is formed so as to fill the groove.
前記第1及び第2の側壁絶縁膜は、それぞれ、前記第1及び第2のゲート電極の両側面を覆う内側層と、前記内側層の上部のみを覆うように積層されてなる外側層とを含み、
前記第1の半導体層を同時形成する工程では、前記第1及び第2のゲート電極の両側面に前記内側層のみ形成されている状態で前記第1の半導体層を同時形成し、
前記マスク層を形成する工程では、前記内側層の上部から前記第1の半導体層上にかけて前記外側層が形成された状態で前記マスク層を形成し、
前記第2の領域の前記第1の半導体層をエッチング除去する工程では、前記第2の領域において前記第1の半導体層をエッチング除去して、前記第2の側壁絶縁膜の前記内側層の下部から前記外側層の下面にかけて空隙を形成し、
前記第2の半導体層を形成する工程では、前記空隙を埋め込んで延在するように前記第2の半導体層を形成することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
Each of the first and second sidewall insulating films includes an inner layer that covers both side surfaces of the first and second gate electrodes, and an outer layer that is laminated so as to cover only the upper portion of the inner layer. Including
In the step of simultaneously forming the first semiconductor layer, the first semiconductor layer is simultaneously formed in a state where only the inner layer is formed on both side surfaces of the first and second gate electrodes,
In the step of forming the mask layer, the mask layer is formed in a state where the outer layer is formed from the upper part of the inner layer to the first semiconductor layer,
In the step of etching away the first semiconductor layer in the second region, the first semiconductor layer is etched away in the second region, and the lower portion of the inner layer of the second sidewall insulating film is removed. From the bottom surface of the outer layer to form a void,
2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein in the step of forming the second semiconductor layer, the second semiconductor layer is formed so as to fill the gap and extend.
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