(57)【要約】【課題】素子領域それぞれのイオン濃度にばらつきを生じさずに、ウェル注入及びチャネル注入後における酸化膜の高さを均一にできる半導体装置の製造方法を提供すること。【解決手段】半導体基板の第１の領域が露出する第１のレジストパターンをマスクとして、素子領域に対応する部分全体を被覆する膜を通して第１の不純物を注入する工程と、前記第１の不純物を注入した後に、第１の薬液を供給して、前記第１のレジストパターンを除去する工程と、半導体基板の第２の領域が露出する第２のレジストパターンをマスクとして、素子領域に対応する部分全体を被覆する膜を通して第２の不純物を注入する工程と、前記第２の不純物を注入した後に、第１の薬液を供給して、前記第２のレジストパターンを除去する工程とを含む。【選択図】      図７
2008251740.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板にトレンチを形成して、第１、第２の素子領域を画定する工程と、
前記トレンチに第１の酸化膜を埋め込む工程と、
前記第１、第２の素子領域及び前記第１の酸化膜上に、前記第１、第２の素子領域及び前記第１の酸化膜の全体を被覆する膜を形成する工程と、
前記膜上に、前記第１の素子領域及び前記第１の酸化膜の一部を含む第１の領域が露出する第１のレジストパターンを形成する工程と、
前記第１のレジストパターンをマスクとして、前記第１の素子領域全体を被覆する前記膜を通して第１の不純物を注入する工程と、
前記第１の不純物を注入した後に、第１の薬液を供給して、前記第１のレジストパターンを除去する工程と、
前記膜上に、前記第２の素子領域及び前記第１の酸化膜の一部を含む第２の領域が露出する第２のレジストパターンを形成する工程と、
前記第２のレジストパターンをマスクとして、前記第２の素子領域全体を被覆する前記膜を通して第２の不純物を注入する工程と、
前記第２の不純物を注入した後に、第１の薬液を供給して、前記第２のレジストパターンを除去する工程と、
前記第１のレジストパターン及び前記第２のレジストパターンを除去した後に、第２の薬液を供給して、前記膜を除去する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記膜を形成する前に、前記第１、第２の素子領域の表面に第２の酸化膜を形成する工程を含む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。
【請求項３】
前記膜はシリコン窒化膜もしくはポリシリコン膜であ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。
【請求項４】
前記第１の不純物及び前記第２の不純物を注入する前に、前記膜の前記第１、第２の素子領域に対応する部分全体をエッチングにより薄く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。
【請求項５】
前記膜を除去した後に、前記第１、第２の素子領域上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上に導電膜を形成する工程と、
前記導電膜をパターニングして、トランジスタのゲート電極を形成する工程と、
を含む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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数種のトランジスタを混載した半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば複数種のＭＯＳ型トランジスタが混載される半導体装置の製造工程においては、トランジスタの種類毎に、該トランジスタの種類に対応したウェル注入やチャネル注入を実施している。このため、トランジスタの種類毎に、レジストパターンを形成して、該レジストパターンをマスクにイオン注入を実施した後、該レジストパターンを剥離している。以上のような製造工程を経るため、トランジスタの種類が増加すると、レジストパターンの剥離回数が増加することになる。レジストパターンの剥離には、例えば硫酸と過酸化水素水の混合溶液（以下、硫酸過水とする）やアンモニアと過酸化水素水の混合溶液（以下、アンモニア過水とする）等の薬液が使用される。硫酸過水やアンモニア過水等の薬液は、素子領域を画定する酸化膜（以下、「埋込み酸化膜」とする）をエッチングする。したがって、レジストパターンの剥離回数が増加すると、埋込み酸化膜が徐々に後退することになる。しかも、埋込み酸化膜のエッチングレートは、注入されるイオンの種類により異なるため、半導体基板の領域毎に、埋込み酸化膜の高さにばらつきが生じることもある。
【０００３】
埋込み酸化膜を薬液から保護する半導体装置の製造方法として、埋込み酸化膜上にシリコン窒化膜を形成して、フォトレジストをマスクにイオン注入を実施した後、フォトレジストを薬液により剥離する方法が知られている（例えば、以下特許文献１を参照）。
【０００４】
図３３は引用文献１における半導体装置の製造方法の概略図であって、符号ａが素子領域、符号ｂが埋込み酸化膜、符号ｃがシリコン窒化膜である。図３３に示すように、素子領域ａを画定する埋込み酸化膜ｂは、シリコン窒化膜ｃにより被覆されているので、フォトレジストの剥離に薬液を使用しても、例えば後退などの影響を受けることがない。
【特許文献１】特開２００５−１１６９０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、引用文献１に開示された半導体装置の製造方法は、フォトレジストを薬液により剥離するときに、埋込み酸化膜ｂの端部に溝が形成されるのを防止するものである。そのため、図３３に示すように、シリコン窒化膜ｃは、埋込み酸化膜ｂの側面を覆い、さらに素子領域ａの表面に延在している。したがって、素子領域ａにイオンを注入すると、素子領域ａにおける、シリコン窒化膜ｃが存在する部分と、シリコン窒化膜ｃが存在しない部分とで、イオン濃度にばらつきが生じることになる。
【０００６】
そこで本発明は、それぞれの素子領域のイオン濃度にばらつきを生じさせることなく、ウェル注入及びチャネル注入後における埋込み酸化膜の高さを均一にすることが可能な半導体装置の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一観点によれば、半導体基板にトレンチを形成して、第１、第２の素子領域を画定する工程と、前記トレンチに第１の酸化膜を埋め込む工程と、前記第１、第２の素子領域及び前記第１の酸化膜上に、前記第１、第２の素子領域及び前記第１の酸化膜の全体を被覆する膜を形成する工程と、前記膜上に、前記第１の素子領域及び前記第１の酸化膜の一部を含む第１の領域が露出する第１のレジストパターンを形成する工程と、前記第１のレジストパターンをマスクとして、前記第１の素子領域全体を被覆する前記膜を通して第１の不純物を注入する工程と、前記第１の不純物を注入した後に、第１の薬液を供給して、前記第１のレジストパターンを除去する工程と、前記膜上に、前記第２の素子領域及び前記第１の酸化膜の一部を含む第２の領域が露出する第２のレジストパターンを形成する工程と、前記第２のレジストパターンをマスクとして、前記第２の素子領域全体を被覆する前記膜を通して第２の不純物を注入する工程と、前記第２の不純物を注入した後に、第１の薬液を供給して、前記第２のレジストパターンを除去する工程と、前記第１のレジストパターン及び前記第２のレジストパターンを除去した後に、第２の薬液を供給して、前記膜を除去する工程とを含む半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、それぞれの素子領域のイオン濃度にばらつきを生じさせることなく、ウェル注入及びチャネル注入後における埋込み酸化膜の高さを均一にすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら、第１、第２の実施形態を詳細に説明する。
（第１の実施形態）
［本実施形態における製造方法］
図１−図２３は本発明の第１の実施形態における半導体装置の製造工程の説明図である。図１−図２３において、波断線の左側は、第１のトランジスタが形成される第１の領域Ｒ１であり、波断線の右側は、第１のトランジスタとは種類の異なる第２のトランジスタが形成される第２の領域Ｒ２である。尚、本実施形態においては、第１のトランジスタをｎ−ＭＯＳトランジスタとし、第２のトランジスタをｐ−ＭＯＳトランジスタとする。
【００１０】
図１に示すように、先ず、シリコン基板１上に、熱酸化法により酸化膜２を形成する。酸化膜の膜厚は、例えば１０ｎｍとする。続いて、酸化膜２上に、例えばＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；化学気相成長）により、シリコン窒化膜３を形成する。シリコン窒化膜３の膜厚は、例えば８０ｎｍ〜１００ｎｍとする。そして、シリコン窒化膜３上に、フォトリソグラフィー法によりレジストパターンを形成して、該レジストパターンをマスクとして、シリコン窒化膜３及び酸化膜２をエッチングする。
【００１１】
次に、図２に示すように、シリコン窒化膜３をマスクとして、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ；反応性イオンエッチング）により、シリコン基板１をエッチングする。こうして、シリコン基板１にシリコントレンチ１Ｔを形成する。シリコントレンチ１Ｔは、シリコン基板１に複数の素子領域１Ａ、１Ｂを画定する。尚、素子領域１Ａ、１Ｂは、各種トランジスタが形成される活性領域である。シリコントレンチ１Ｔの深さは、例えば２００ｎｍ〜３５０ｎｍとする。必要に応じて、図３に示すように、シリコントレンチ１Ｔの内面に、熱酸化法により酸化膜４を形成しても良い。酸化膜４の膜厚は、例えば５ｎｍ程度とする。
【００１２】
次に、図４に示すように、シリコントレンチ１Ｔ及びシリコン窒化膜３上に、例えばＨＤＰ−ＣＶＤ（Ｈｉｇｈ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｐｌａｓｍａ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；高密度プラズマ化学気相成長）により、酸化膜５を堆積する。こうして、シリコントレンチ１Ｔに酸化膜５を埋め込む。
【００１３】
次に、図５に示すように、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ；化学的機械的研磨）により、酸化膜５を研磨する。本実施形態においては、シリコン窒化膜３をストッパ膜として、該シリコン窒化膜３の膜厚が例えば６０ｎｍになるまで酸化膜５を研磨する。
【００１４】
次に、図６に示すように、例えば燐酸（Ｈ3ＰＯ4）等の薬液を供給して、ウェットエッチングにより、シリコン窒化膜３を除去する。シリコン窒化膜３を除去することにより、酸化膜５が素子領域１Ａ、１Ｂよりも高くなる。続いて、例えば弗酸（ＨＦ）等の薬液を供給して、ウェットエッチングにより、酸化膜２を除去する。そして、シリコン基板１の素子領域１Ａ、１Ｂの表面に、熱酸化法により酸化膜７を形成する。尚、熱酸化法により形成される酸化膜７は、ＨＤＰ−ＣＶＤにより形成される酸化膜５より緻密な構造となる。酸化膜７の膜厚は、例えば１０ｎｍ〜２０ｎｍとする。
【００１５】
次に、図７に示すように、ジクロロシランガス（ＳｉＨ2Ｃｌ2）を４０ｓｃｃｍ、アンモニアガス（ＮＨ3）を１００ｓｃｃｍ〜２００ｓｃｃｍの流量で供給し、圧力を５０Ｐａ、温度を７００℃〜８００℃として、酸化膜５及び酸化膜７上に、例えば熱ＣＶＤにより、シリコン窒化膜（Ｓｉ3Ｎ4）８を形成する。シリコン窒化膜８は、第１、第２のレジストパターンＰ１、Ｐ２（後述する）よりも、硫酸過水やアンモニア過水等の薬液への耐性が高い。シリコン窒化膜８の膜厚は、例えば１０ｎｍ〜５０ｎｍとするが、ウェル注入及びチャネル注入における加速電圧と、シリコン窒化膜８に対するイオンの透過率と考慮して決定すれば良い。必要に応じて、素子領域１Ａ、１Ｂに対応する部分だけを選択的に薄くしても良い。例えば、シリコン窒化膜８上に、レジストパターンを形成し、該レジストパターンをマスクとして、エッチングを実施することにより、素子領域１Ａ、１Ｂに対応する部分だけを選択的に薄くすることができる。尚、本実施形態においては、シリコン窒化膜８を形成しているが、本発明は、これに限定されるものではない。第１、第２のレジストパターンＰ１、Ｐ２よりも、硫酸過水やアンモニア過水等の薬液への耐性が高いものであれば、例えばポリシリコン膜等でも良い。
【００１６】
次に、図８に示すように、シリコン窒化膜８上に、フォトリソグラフィー法により、第１のレジストパターンＰ１を形成する。第１のレジストパターンＰ１は、ｎ−ＭＯＳトランジスタが形成される第１の領域Ｒ１を露出させ、ｐ−ＭＯＳトランジスタが形成される第２の領域Ｒ２を被覆する。そして、第１のレジストパターンＰ１をマスクとして、第１の領域Ｒ１に形成された素子領域１Ａに、ウェル注入及びチャネル注入を順番に実行する。このとき、第１の領域Ｒ１に形成された素子領域１Ａは、全体がシリコン窒化膜８により被覆されているので、素子領域１Ａにおけるイオン濃度を均一にすることができる。すなわち、引用文献１のような、シリコン窒化膜８の有無による素子領域１Ａのイオン濃度のばらつきを防止できる。
【００１７】
尚、本実施形態においては、ウェル注入として、例えばホウ素イオン（Ｂ）を、１５０ｋｅｖ〜３００ｋｅｖの加速電圧下、１．０×１０13ｃｍ-2〜１．０×１０14ｃｍ-2のドーズ量でイオン注入する。続いて、チャネル注入として、例えばホウ素イオン（Ｂ）を、４０ｋｅｖ〜１００ｋｅｖの加速電圧下、１．０×１０12ｃｍ-2〜１．０×１０14ｃｍ-2のドーズ量で注入する。
【００１８】
次に、図９に示すように、硫酸過水等の薬液を供給して、ウェットエッチングにより、第１のレジストパターンＰ１を剥離する。このとき、第１、第２の領域Ｒ１、Ｒ２に形成された酸化膜５は、第１のレジストパターンＰ１よりも硫酸過水への耐性が高いシリコン窒化膜８に保護されている。このため、第１のレジストパターンＰ１を剥離しても、第１、第２の領域Ｒ１、Ｒ２に形成された酸化膜５は後退しない。尚、硫酸過水等の薬液に限定されるものではなく、例えばアンモニア過水を使用しても良い。そして、シリコン窒化膜８上に、フォトリソグラフィー法により、第２のレジストパターンＰ２を形成する。第２のレジストパターンＰ２は、ｎ−ＭＯＳトランジスタが形成される第１の領域Ｒ１を被覆して、ｐ−ＭＯＳトランジスタが形成される第２の領域Ｒ２を露出させる。そして、第２のレジストパターンＰ２をマスクとして、第２の領域Ｒ２に形成された素子領域１Ｂに、ウェル注入及びチャネル注入を順番に実行する。このとき、第２の領域Ｒ２に形成された素子領域１Ｂは、全体がシリコン窒化膜８に被覆されているので、素子領域１Ｂにおけるイオン濃度を均一にすることができる。すなわち、引用文献１のような、シリコン窒化膜８の有無による素子領域１Ｂのイオン濃度のばらつきを防止できる。
【００１９】
本実施形態においては、ウェル注入として、リンイオン（Ｐ）を、２００ｋｅｖ〜７００ｋｅｖの加速電圧下、１．０×１０13ｃｍ-2〜１．０×１０14ｃｍ-2のドーズ量でイオン注入する。続いて、チャネル注入として、砒素イオン（Ａｓ）を、５０ｋｅｖ〜１５０ｋｅｖの加速電圧下、１．０×１０12ｃｍ-2〜１．０×１０14ｃｍ-2のドーズ量で注入する。
【００２０】
次に、図１０に示すように、硫酸過水等の薬液を供給して、ウェットエッチングにより、第２のレジストパターンＰ２を剥離する。このとき、第１、第２の領域Ｒ１、Ｒ２に形成された酸化膜５は、第２のレジストパターンＰ２よりも硫酸過水への耐性が高いシリコン窒化膜８に保護されている。このため、第２のレジストパターンＰ２を剥離しても、第１、第２の領域Ｒ１、Ｒ２に形成された酸化膜５は後退しない。尚、硫酸過水等の薬液に限定されるものではなく、例えばアンモニア過水を使用しても良い。
【００２１】
次に、図１１に示すように、例えば燐酸等の薬液を供給して、ウェットエッチングにより、シリコン窒化膜８を除去する。このとき、素子領域１Ａ、１Ｂは、酸化膜７により被覆され、燐酸等の薬液に晒されないので、例えば酸化等のダメージを受けることがない。
【００２２】
次に、図１２に示すように、例えば弗酸等の薬液を供給して、ウェットエッチングにより、酸化膜７を除去する。このとき、第１、第２の領域Ｒ１、Ｒ２に形成された酸化膜５は、同ウェットエッチングにより後退する。このように、本実施形態において、酸化膜５が後退するのは、酸化膜７を除去するときの１度だけなので、酸化膜５の高さのばらつきを抑制することができる。
【００２３】
次に、図１３に示すように、水素（Ｈ2）を１０ｓｃｃｍ〜５０ｓｃｃｍ、酸素（Ｏ2）を２０ｓｃｃｍ〜１００ｓｃｃｍの流量で供給し、圧力を１０Ｐａ〜５０Ｐａ、温度を７００℃〜８００℃として、熱ＣＶＤにより、素子領域１Ａ、１Ｂの表面にシリコン酸化膜９を形成する。シリコン酸化膜９の膜厚は、例えば１ｎｍとする。続いて、シランガス（ＳｉＨ4）を５０ｓｃｃｍ〜１００ｓｃｃｍの流量で供給し、圧力を１０Ｐａ〜５０Ｐａ、温度を５００℃〜６００℃として、熱ＣＶＤにより、酸化膜５及びシリコン酸化膜９上に、ポリシリコン膜１０を形成する。ポリシリコン膜１０の膜厚は、例えば１００ｎｍ〜１５０ｎｍとする。
【００２４】
次に、図１４に示すように、ポリシリコン膜１０の表面に、例えばスピンコーティングにより、反射防止膜１１とフォトレジスト膜１２を順番に塗布する。続いて、フォトリソグラフィー法により、フォトレジスト膜１２をパターニングして、反射防止膜１１の表面に、レジストパターン１２ａを形成する。
【００２５】
次に、図１５に示すように、レジストパターン１２ａをマスクにして、反射防止膜１１、ポリシリコン膜１０、及びシリコン酸化膜９をエッチングし、素子領域１Ａ、１Ｂ上にゲート絶縁膜１３及びゲート電極１４を形成する。そして、レジストパターン１２ａ及び反射防止膜１１を除去する。
【００２６】
次に、図１６に示すように、フォトリソグラフィー法により、レジストパターン１５を形成する。レジストパターン１５は、ｎ−ＭＯＳトランジスタが形成される第１の領域Ｒ１を露出させ、ｐ−ＭＯＳトランジスタが形成される第２の領域Ｒ２を被覆する。続いて、ゲート電極１４及びレジストパターン１５をマスクにして、イオン注入を行い、第１の領域Ｒ１に形成された素子領域１Ａに、ソースエクステンション領域１ａとドレインエクステンション領域１ｂを形成する。第１の領域Ｒ１は、ｎ−ＭＯＳトランジスタが形成されるので、例えばリンイオン（Ｐ）を、典型的には１０ｋｅＶ〜１００ｋｅＶの加速電圧下、１．０×１０12ｃｍ-2〜１．０×１０16ｃｍ-2のドーズ量でイオン注入する。
【００２７】
次に、図１７に示すように、硫酸過水等の薬液を供給して、ウェットエッチングにより、レジストパターン１５を除去した後、フォトリソグラフィー法により、レジストパターン１６を形成する。レジストパターン１６は、ｎ−ＭＯＳトランジスタが形成される第１の領域Ｒ１を被覆して、ｐ−ＭＯＳトランジスタが形成される第２の領域Ｒ２を露出させる。続いて、ゲート電極１４及びレジストパターン１６をマスクにして、イオン注入を行い、第２の領域Ｒ２に形成された素子領域１Ｂに、ソースエクステンション領域１ａとドレインエクステンション領域１ｂを形成する。尚、第２の領域Ｒ２は、ｐ−ＭＯＳトランジスタが形成されるので、例えばホウ素イオン（Ｂ）を、１ｋｅＶ〜５０ｋｅＶの加速電圧下、１．０×１０12ｃｍ-2〜１．０×１０16ｃｍ-2のドーズ量でイオン注入する。そして、硫酸過水等の薬液を供給して、ウェットエッチングにより、レジストパターン１６を除去する。
【００２８】
次に、図１８に示すように、例えばビスターシャルブチルアミノシラン（ＢＴＢＡＳ）を約１０ｓｃｃｍ〜６０ｓｃｃｍ、酸素（Ｏ2）を約１００ｓｃｃｍ〜２４０ｓｃｃｍの流量で供給し、温度を約５３０℃、圧力を約２０Ｐａとして、熱ＣＶＤにより、酸化膜５、素子領域１Ａ、１Ｂ、及びゲート電極１４上に、酸化シリコン膜を形成する。そして、酸化シリコン膜を異方性エッチングして、ゲート電極１４の両側壁面に、側壁絶縁膜１７を形成する。側壁絶縁膜１７の膜厚は、例えば９０ｎｍとする。
【００２９】
次に、図１９に示すように、フォトリソグラフィー法により、レジストパターン１８を形成する。レジストパターン１８は、ｎ−ＭＯＳトランジスタが形成される第１の領域Ｒ１を露出させ、ｐ−ＭＯＳトランジスタが形成される第２の領域Ｒ２を被覆する。続いて、ゲート電極１４、側壁絶縁膜１７、及びレジストパターン１８をマスクにして、イオン注入を行い、第１の領域Ｒ１に形成された素子領域１Ａに、それぞれソース領域１ｃ及びドレイン領域１ｄを形成する。尚、本実施形態では、例えばリンイオン（Ｐ）を、典型的には１０ｋｅＶ〜１００ｋｅＶの加速電圧下、１．０×１０12ｃｍ-2〜１．０×１０16ｃｍ-2のドーズ量で、あるいは砒素イオン（Ａｓ）を、典型的には１０ｋｅＶ〜１００ｋｅＶの加速電圧下、１．０×１０12ｃｍ-2〜１．０×１０16ｃｍ-2のドーズ量でイオン注入する。
【００３０】
次に、図２０に示すように、硫酸過水等の薬液を供給して、ウェットエッチングにより、レジストパターン１８を除去した後、フォトリソグラフィー法により、レジストパターン１９を形成する。レジストパターン１９は、ｎ−ＭＯＳトランジスタが形成される第１の領域Ｒ１を被覆して、ｐ−ＭＯＳトランジスタが形成される第２の領域Ｒ２を露出させる。続いて、ゲート電極１４、側壁絶縁膜１７、及びレジストパターン１９をマスクにして、イオン注入を行い、第２の領域Ｒ２に形成された素子領域１Ｂに、それぞれソース領域１ｃ及びドレイン領域１ｄを形成する。尚、本実施形態では、ホウ素イオン（Ｂ）を、１ｋｅＶ〜５０ｋｅＶの加速電圧下、１．０×１０12ｃｍ-2〜１．０×１０16ｃｍ-2のドーズ量でイオン注入する。そして、硫酸過水等の薬液を供給して、ウェットエッチングにより、レジストパターン１９を除去する。
【００３１】
次に、図２１に示すように、例えばシランガス（ＳｉＨ4）を１００ｓｃｃｍ、例えば酸素（Ｏ2）を２００ｓｃｃｍ〜３００ｓｃｃｍの流量で供給し、圧力を１ｍＴｏｒｒ〜５ｍＴｏｒｒとして、例えばＨＤＰ−ＣＶＤにより、素子領域１Ａ、１Ｂ、側壁絶縁膜１７、及び酸化膜５上に層間絶縁膜２１を堆積する。
【００３２】
次に、図２２に示すように、層間絶縁膜２１に、例えばマグネトロンＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ；反応性イオンエッチング）により、ソース領域１ｃ及びドレイン領域１ｄに到達するコンタクトホールを形成する。そして、コンタクトホールの内壁に、熱ＣＶＤにより、ＴｉＮ等のバリアメタルを形成する。バリアメタルとしてＴｉＮを使用する場合、例えば四塩化チタンガス（ＴｉＣｌ4）を１００ｍｇ／ｍｉｎ〜２００ｍｇ／ｍｉｎ、例えばアンモニアガス（ＮＨ3）を１００ｓｃｃｍで供給し、圧力を１０Ｔｏｒｒとする。続いて、例えばシランガス（ＳｉＨ4）を９０ｓｃｃｍ、例えば６フッ化タングステンガス（ＷＦ6）を３０ｓｃｃｍの流量で供給し、例えば熱ＣＶＤにより、バリアメタル上にカバレッジの良い第１のタングステン（Ｗ）膜を成膜する。そして、さらに例えばフッ化タングステンガス（ＷＦ6）を９０ｓｃｃｍ、例えば水素（Ｈ2）を５００ｓｃｃｍ〜８００ｓｃｃｍの流量で供給し、例えば熱ＣＶＤにより、第１のタングステン（Ｗ）膜上に第２のタングステン（Ｗ）膜を成膜する。こうして、コンタクトホールにタングステン（Ｗ）からなるコンタクトが埋め込まれ、ソース領域１ｃ及びドレイン領域１ｄに電気的に接続されたコンタクト２２が完成する。以上で、半導体装置の主要な製造工程が終了する。
［本実施形態による作用効果］
以上のように、本実施形態においては、素子領域１Ａ、１Ｂの表面に形成された酸化膜７の全体をシリコン窒化膜８により被覆して、該シリコン窒化膜８を通して、素子領域１Ａ、１Ｂにウェル注入及びチャネル注入を実施している。そのため、ウェル注入及びチャネル注入後に、引用文献１のような、保護膜（シリコン窒化膜もしくはポリシリコン）の有無による素子領域１Ａ、１Ｂのイオン濃度のばらつきが生じることがない。
【００３３】
また、ウェル注入及びチャネル注入を実施するときに、酸化膜５をシリコン窒化膜８により被覆しているので、第１、第２のレジストパターンＰ１、Ｐ２を除去するために、例えば硫酸過水等の薬液を供給しても、酸化膜５が後退することがない。したがって、ウェル注入及びチャネル注入後に、第１の領域Ｒ１と第２の領域Ｒ２とで、酸化膜５の高さにばらつきが生じることがない。
【００３４】
以上のように、本実施形態によれば、ウェル注入及びチャネル注入後に、素子領域１Ａ、１Ｂそれぞれのイオン濃度にばらつきを生じさせることなく、第１の領域Ｒ１と第２の領域Ｒ２で、素子領域１Ａ、１Ｂを画定する酸化膜５の高さを均一にすることが可能となる。
【００３５】
さらに、本実施形態においては、スピンコーティングにより反射防止膜１１を塗布しているので、第１の領域Ｒ１と第２の領域Ｒ２で、酸化膜５の高さにばらつきが生じ、ポリシリコン膜１０の表面に凹凸が形成されると、反射防止膜１１の膜厚が均一にならない。このため、レジストパターン１２ａのパターン幅にばらつきが生じ、結果として、ゲート電極１４の線幅にもばらつきが生じる。しかしながら、本実施形態によれば、第１の領域Ｒ１と第２の領域Ｒ２で、素子領域１Ａ、１Ｂを画定する酸化膜５の高さを均一にすることが可能なので、ポリシリコン膜１０の表面を全体にわたり平坦にすることができる。これにより、ポリシリコン膜１０上に塗布される反射防止膜１１の膜厚を均一にすることができ、ゲート電極１４の線幅を均一にすることが可能となる。
【００３６】
尚、ソースエクステンション領域１ａ、ドレインエクステンション領域１ｂ、ソース領域１ｃ、ドレイン領域１ｄを形成するときにも、レジストパターン１５、１６、１８、１９の剥離に付随して、ある程度の酸化膜５の後退が予想されるが、プロセス全体での後退量は半分程度に抑制することができる。
【００３７】
さらに、ウェル注入及びチャネル注入後に、第１の領域Ｒ１と第２の領域Ｒ２で、酸化膜５の高さにばらつきが生じないので、例えば、酸化膜５を研磨するときのストッパ膜の膜厚、すなわちシリコン窒化膜３の膜厚を調整することで（図５を参照）、図２３に示すように、第１の領域Ｒ１に形成された素子領域１Ａと酸化膜５との段差と、第２の領域Ｒ２に形成された素子領域１Ｂと酸化膜５との段差を同時に無くすことも可能である。
【００３８】
第１の領域Ｒ１と第２の領域Ｒ２で、素子領域１Ａ、１Ｂの高さにばらつきが存在しなくても、反射防止膜１１の粘性や濡れ性によっては、反射防止膜１１の膜厚にばらつきが生じることがある。すなわち、素子領域１Ａ、１Ｂの高さにばらつきが存在しなくても、ゲート電極１４の線幅が均一にならないことがある。しかしながら、本発明によれば、第１、第２の領域Ｒ１、Ｒ２の双方において、素子領域１Ａと酸化膜５の段差と、素子領域１Ｂと酸化膜５の段差を無くすことができるので、反射防止膜１１の粘性や濡れ性に関係なく、該反射防止膜１１の膜厚を均一にすることができ、ゲート電極１４の線幅を均一にすることが可能となる。
【００３９】
本実施形態においては、２種類のトランジスタ、すなわちｎ−ＭＯＳトランジスタとｐ−ＭＯＳトランジスタを混載する場合を説明してきた。しかしながら、本発明は、これに限定されるものではない。ウェル注入及びチャネル注入で使用されるイオンの種類、加速電圧、又はドーズ量が異なれば、ｎ−ＭＯＳトランジスタとｎ−ＭＯＳトランジスタ、もしくは、ｐ−ＭＯＳトランジスタとｐ−ＭＯＳトランジスタ等の組み合せでも良い。耐圧の異なるトランジスタを混載しても良い。さらに、３種類以上のトランジスタを混載しても良い。
（第２の実施形態）
［本実施形態における半導体装置の製造方法］
図２４−図３２は本発明の第２の実施形態における半導体装置の製造工程の説明図である。尚、第１の実施形態と同じ構成・作用については、その説明を省略することにする。前述したように、第１の実施形態においては、シリコン窒化膜８を通して、ウェル注入及びチャネル注入を実施していた。しかしながら、本実施形態においては、チャネル注入による素子領域１Ａ、１Ｂのイオン濃度の均一化をはかるために、素子領域１Ａ、１Ｂに対応する部分のシリコン窒化膜８を除去した後に、酸化膜７が完全に露出した状態で、チャネル注入を実施することにする。
【００４０】
前述のように、図７に示すように、酸化膜５及び酸化膜７上に、シリコン窒化膜８を形成したら、図２４に示すように、シリコン窒化膜８上に、フォトリソグラフィー法により、第１のレジストパターンＰ１を形成する。そして、第１のレジストパターンＰ１をマスクとして、第１の領域Ｒ１に形成された素子領域１Ａに、ウェル注入を実施する。ここではチャネル注入を実施しない。
【００４１】
次に、図２５に示すように、硫酸過水等の薬液を供給して、ウェットエッチングにより、第１のレジストパターンＰ１を剥離する。そして、シリコン窒化膜８上に、フォトリソグラフィー法により、第２のレジストパターンＰ２を形成する。そして、第２のレジストパターンＰ２をマスクとして、第２の領域Ｒ２に形成された素子領域１Ｂに、ウェル注入を実施する。ここではチャネル注入を実施しない。
【００４２】
次に、図２６に示すように、硫酸過水等の薬液を供給して、ウェットエッチングにより、第２のレジストパターンＰ２を剥離する。
【００４３】
次に、図２７に示すように、シリコン窒化膜８の表面に、例えばスピンコーティングにより、フォトレジスト膜２３を塗布する。続いて、フォトリソグラフィー法により、フォトレジスト膜２３をパターニングして、シリコン窒化膜８の表面に、レジストパターン２３ａを形成する。レジストパターン２３ａは、素子領域１Ａ、１Ｂに対応する部分だけを露出させ、酸化膜５に対応する部分だけを被覆する。
【００４４】
次に、図２８に示すように、レジストパターン２３ａをマスクにして、例えばドライエッチングにより、シリコン窒化膜８を除去する。こうして、素子領域１Ａ、１Ｂに対応する部分の酸化膜７だけを露出させる。そして、硫酸過水等の薬液を供給して、ウェットエッチングにより、レジストパターン２３ａを除去する。
【００４５】
次に、図２９に示すように、酸化膜７及びシリコン窒化膜８上に、フォトリソグラフィー法により、第３のレジストパターンＰ３を形成する。第３のレジストパターンＰ３は、ｎ−ＭＯＳトランジスタが形成される第１の領域Ｒ１を露出させ、ｐ−ＭＯＳトランジスタが形成される第２の領域Ｒ２を被覆する。そして、第３のレジストパターンＰ３をマスクとして、第１の領域Ｒ１に形成された素子領域１Ａに、チャネル注入を実施する。このとき、第１の領域Ｒ１に形成された素子領域１Ａに対応する部分は、シリコン窒化膜８が除去され、酸化膜７の全体が露出しているので、素子領域１Ａにおけるイオン濃度を均一にすることができる。すなわち、引用文献１のような、シリコン窒化膜８の有無による素子領域１Ａのイオン濃度のばらつきを防止できる。
【００４６】
次に、図３０に示すように、硫酸過水等の薬液を供給して、ウェットエッチングにより、第３のレジストパターンＰ３を剥離する。そして、酸化膜７及びシリコン窒化膜８上に、フォトリソグラフィー法により、第４のレジストパターンＰ４を形成する。第４のレジストパターンＰ４は、ｎ−ＭＯＳトランジスタが形成される第１の領域Ｒ１を被覆して、ｐ−ＭＯＳトランジスタが形成される第２の領域Ｒ２を露出させる。そして、第４のレジストパターンＰ４をマスクとして、第２の領域Ｒ２に形成された素子領域１Ｂに、チャネル注入を実施する。このとき、第２の領域Ｒ２に形成された素子領域１Ｂに対応する部分は、シリコン窒化膜８が除去され、酸化膜７の全体が露出しているので、素子領域１Ｂにおけるイオン濃度を均一にすることができる。すなわち、引用文献１のような、シリコン窒化膜８の有無による素子領域１Ｂのイオン濃度のばらつきを防止できる。
【００４７】
次に、図３１に示すように、硫酸過水等の薬液を供給して、ウェットエッチングにより、第４のレジストパターンＰ４を剥離する。
【００４８】
次に、図３２に示すように、例えば燐酸等の薬液を供給して、ウェットエッチングにより、シリコン窒化膜８を除去する。以下、第１の実施形態と同様の工程を経て、半導体装置の主要な製造工程が終了となる。
［第２の実施形態による作用効果］
以上のように、本実施形態においては、素子領域１Ａ、１Ｂに対応する部分のシリコン窒化膜８を除去した後でチャネル注入を実施している。このように、シリコン窒化膜８を除去しておくことにより、ウェル注入よりも素子領域１Ａ、１Ｂの浅い領域にイオンを注入するチャネル注入でも、素子領域１Ａ、１Ｂそれぞれのイオン濃度を均一にすることが可能となる。
【００４９】
尚、本実施形態においては、チャネル注入を実施する前に、素子領域１Ａ、１Ｂに対応する部分のシリコン窒化膜８を完全に除去しているが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、素子領域１Ａ、１Ｂに対応する部分のシリコン窒化膜８を薄くするだけでも良い。
【００５０】
また、本実施形態においては、素子領域１Ａ、１Ｂに対応する部分のシリコン窒化膜８を除去するときに、ドライエッチングを用いていたが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、ドライエッチングを実施してから、ウェットエッチングを実施しても良い。この場合、後で実施されるウェットエッチングが等方性エッチングであることを考慮して、ドライエッチングで使用するレジストパターンの開口幅を素子領域よりも狭くしておくことが好ましい。
【００５１】
以上の実施形態によれば、以下の構成が得られる。
【００５２】
［付記１］
半導体基板にトレンチを形成して、第１、第２の素子領域を画定する工程と、
前記トレンチに第１の酸化膜を埋め込む工程と、
前記第１、第２の素子領域及び前記第１の酸化膜上に、前記第１、第２の素子領域及び前記第１の酸化膜の全体を被覆する膜を形成する工程と、
前記膜上に、前記第１の素子領域及び前記第１の酸化膜の一部を含む第１の領域が露出する第１のレジストパターンを形成する工程と、
前記第１のレジストパターンをマスクとして、前記第１の素子領域全体を被覆する前記膜を通して第１の不純物を注入する工程と、
前記第１の不純物を注入した後に、第１の薬液を供給して、前記第１のレジストパターンを除去する工程と、
前記膜上に、前記第２の素子領域及び前記第１の酸化膜の一部を含む第２の領域が露出する第２のレジストパターンを形成する工程と、
前記第２のレジストパターンをマスクとして、前記第２の素子領域全体を被覆する前記膜を通して第２の不純物を注入する工程と、
前記第２の不純物を注入した後に、第１の薬液を供給して、前記第２のレジストパターンを除去する工程と、
前記第１のレジストパターン及び前記第２のレジストパターンを除去した後に、第２の薬液を供給して、前記膜を除去する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【００５３】
［付記２］
前記膜を形成する前に、前記第１、第２の素子領域の表面に第２の酸化膜を形成する工程を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。
【００５４】
［付記３］
前記膜はシリコン窒化膜もしくはポリシリコン膜であ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。
【００５５】
［付記４］
前記第１の不純物及び前記第２の不純物を注入する前に、前記膜の前記第１、第２の素子領域に対応する部分全体をエッチングにより薄く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。
【００５６】
［付記５］
前記第１の不純物を注入した後で、かつ、前記膜を除去する前に、前記膜の前記第１の素子領域に対応する部分全体をエッチングにより薄くする工程と、
前記膜を薄くした後に、前記第１の素子領域全体を被覆する前記膜を通して第３の不純物を注入する工程と、
をさら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。
【００５７】
［付記６］
前記第１の不純物を注入した後で、かつ、前記膜を除去する前に、前記膜の前記第１の素子領域に対応する部分のみをエッチングにより選択的に除去する工程と、
前記膜を選択的に除去した後に、前記第１の素子領域に第３の不純物を注入する工程と、
をさら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。
【００５８】
［付記７］
前記第１の不純物の注入はウェル注入であって、前記第３の不純物の注入はチャネル注入であることを特徴とする請求項５又は６に記載の半導体装置の製造方法。
【００５９】
［付記８］
前記第１の薬液は硫酸と過酸化水素水を含む溶液もしくはアンモニアと過酸化水素水を含む溶液であ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。
【００６０】
［付記９］
前記第２の薬液は燐酸を含む溶液であ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。
【００６１】
［付記１０］
前記膜を除去した後に、前記第１、第２の素子領域上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上に導電膜を形成する工程と、
前記導電膜をパターニングして、トランジスタのゲート電極を形成する工程と、
を含む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。
【００６２】
［付記１１］
前記導電膜をパターニングする工程は、
前記導電膜上に塗布系の反射防止膜を形成する工程と、
前記反射防止膜上にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜をフォトリソグラフィー法によりパターニングする工程と、
前記レジスト膜又は前記反射防止膜をマスクとして、前記導電膜をエッチングする工程と、
を含むことを特徴とする付記１０に記載の半導体装置の製造方法。
【００６３】
［付記１２］
半導体基板にトレンチを形成して、素子領域を画定する工程と、
前記トレンチに酸化膜を埋め込む工程と、
前記素子領域及び前記酸化膜上に、前記素子領域及び前記酸化膜の全体を被覆する膜を形成する工程と、
前記膜上に、前記素子領域に対応する部分が露出するレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをマスクとして、前記素子領域に、該素子領域全体を被覆する前記膜を通して不純物を注入する工程と、
前記不純物を注入した後に、第１の薬液を供給して、前記レジストパターンを除去する工程と、
前記レジストパターンを除去した後に、第２の薬液を供給して、前記膜を除去する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の第１の実施形態における半導体装置の製造工程の説明図（その１）。
【図２】本発明の第１の実施形態における半導体装置の製造工程の説明図（その２）。
【図３】本発明の第１の実施形態における半導体装置の製造工程の説明図（その３）。
【図４】本発明の第１の実施形態における半導体装置の製造工程の説明図（その４）。
【図５】本発明の第１の実施形態における半導体装置の製造工程の説明図（その５）。
【図６】本発明の第１の実施形態における半導体装置の製造工程の説明図（その６）。
【図７】本発明の第１の実施形態における半導体装置の製造工程の説明図（その７）。
【図８】本発明の第１の実施形態における半導体装置の製造工程の説明図（その８）。
【図９】本発明の第１の実施形態における半導体装置の製造工程の説明図（その９）。
【図１０】本発明の第１の実施形態における半導体装置の製造工程の説明図（その１０）。
【図１１】本発明の第１の実施形態における半導体装置の製造工程の説明図（その１１）。
【図１２】本発明の第１の実施形態における半導体装置の製造工程の説明図（その１２）。
【図１３】本発明の第１の実施形態における半導体装置の製造工程の説明図（その１３）。
【図１４】本発明の第１の実施形態における半導体装置の製造工程の説明図（その１４）。
【図１５】本発明の第１の実施形態における半導体装置の製造工程の説明図（その１５）。
【図１６】本発明の第１の実施形態における半導体装置の製造工程の説明図（その１６）。
【図１７】本発明の第１の実施形態における半導体装置の製造工程の説明図（その１７）
【図１８】本発明の第１の実施形態における半導体装置の製造工程の説明図（その１８）。
【図１９】本発明の第１の実施形態における半導体装置の製造工程の説明図（その１９）。
【図２０】本発明の第１の実施形態における半導体装置の製造工程の説明図（その２０）。
【図２１】本発明の第１の実施形態における半導体装置の製造工程の説明図（その２１）。
【図２２】本発明の第１の実施形態における半導体装置の製造工程の説明図（その２２）。
【図２３】本発明の第１の実施形態における半導体装置の製造工程の説明図（その２３）。
【図２４】本発明の第２の実施形態における半導体装置の製造工程の説明図（その１）。
【図２５】本発明の第２の実施形態における半導体装置の製造工程の説明図（その２）。
【図２６】本発明の第２の実施形態における半導体装置の製造工程の説明図（その３）。
【図２７】本発明の第２の実施形態における半導体装置の製造工程の説明図（その４）。
【図２８】本発明の第２の実施形態における半導体装置の製造工程の説明図（その５）。
【図２９】本発明の第２の実施形態における半導体装置の製造工程の説明図（その６）。
【図３０】本発明の第２の実施形態における半導体装置の製造工程の説明図（その７）。
【図３１】本発明の第２の実施形態における半導体装置の製造工程の説明図（その８）。
【図３２】本発明の第２の実施形態における半導体装置の製造工程の説明図（その９）。
【図３３】引用文献１における半導体装置の製造方法の概略図。
【符号の説明】
【００６５】
１…シリコン基板（半導体基板）、１Ａ…素子領域、１Ｂ…素子領域、１Ｔ…シリコントレンチ（トレンチ）、５…酸化膜（第１の酸化膜）、７…酸化膜（第２の酸化膜）、８…シリコン窒化膜（膜）、９…シリコン酸化膜（絶縁膜）、１０…ポリシリコン膜（導電膜）、１１…反射防止膜、１２…フォトレジスト膜、Ｐ１…第１のレジストパターン、Ｐ２…第２のレジストパターン、Ｐ３…第３のレジストパターン、Ｐ４…第４のレジストパターン、Ｒ１…第１の領域、Ｒ２…第２の領域。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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