(57)【要約】【課題】低誘電率化を実現しながら、酸性薬液耐性とアルカリ薬液耐性を両立できる積層絶縁膜とこれを用いた半導体装置並びにこれらの製造方法を提供する。【解決手段】チャネル形成領域を有する半導体基板２０のチャネル形成領域上にゲート絶縁膜２１とゲート電極２２が形成され、ゲート電極２２の両側部における半導体基板２０中にソース・ドレイン領域（２３，２４）が形成され、ゲート電極２２の両側部にサイドウォール１０ａが形成され、サイドウォール１０ａは、少なくとも１層の第１窒化シリコン膜１１と、第１窒化シリコン膜と積層され、窒化シリコンのエッチング耐性を改質させる元素をドープされた少なくとも１層の第２窒化シリコン膜１２とを有する構成とする。【選択図】図３
2008294260.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャネル形成領域を有する半導体基板と、
前記半導体基板のチャネル形成領域上に形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜の上層に形成されたゲート電極と、
前記ゲート電極の両側部における前記半導体基板中に形成されたソース・ドレイン領域と、
前記ゲート電極の両側部に形成され、少なくとも１層の第１窒化シリコン膜と、前記第１窒化シリコン膜と積層され、窒化シリコンのエッチング耐性を改質させる元素をドープされた少なくとも１層の第２窒化シリコン膜とを有するサイドウォールと
を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記第２窒化シリコン膜は、窒化シリコンの酸性薬液に対するエッチング耐性を向上させる元素がドープされている
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第２窒化シリコン膜は、窒化シリコンの酸性薬液に対するエッチング耐性を向上させるとともに、窒化シリコンよりも比誘電率を低下させる元素がドープされている
請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記元素がホウ素である
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第１窒化シリコン膜と前記第２窒化シリコン膜が、それぞれ複数層交互に積層している
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第１窒化シリコン膜と前記第２窒化シリコン膜が、それぞれ３層以上交互に積層している
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第１窒化シリコン膜は、１層あたり少なくとも３原子層以上の厚みである
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項８】
チャネル形成領域を有する半導体基板の前記チャネル形成領域上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜の上層にゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極の両側部における前記半導体基板中にソース・ドレイン領域を形成する工程と、
前記ゲート電極の両側部において、少なくとも１層の第１窒化シリコン膜を形成し、窒化シリコンのエッチング耐性を改質させる元素をドープして、少なくとも１層の第２窒化シリコン膜を形成し、前記第１窒化シリコン膜と前記第２窒化シリコン膜を積層させて、サイドウォールを形成する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記第２窒化シリコン膜を形成する工程において、窒化シリコンの酸性薬液に対するエッチング耐性を向上させる元素をドープする
請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記第２窒化シリコン膜を形成する工程において、窒化シリコンの酸性薬液に対するエッチング耐性を向上させるとともに、窒化シリコンよりも比誘電率を低下させる元素をドープする
請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記第１窒化シリコン膜を形成する工程と前記第２窒化シリコン膜を形成する工程において、ＡＬＤ（原子層堆積）法により前記第１窒化シリコン膜及び前記第２窒化シリコン膜を形成する
請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記第２窒化シリコン膜を形成する工程において、前記元素としてホウ素をドープする
請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記第１窒化シリコン膜を形成する工程と、前記第２窒化シリコン膜を形成する工程と、交互に複数回繰り返し、前記第１窒化シリコン膜と前記第２窒化シリコン膜をそれぞれ複数層交互に積層させる
請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記第１窒化シリコン膜を形成する工程と、前記第２窒化シリコン膜を形成する工程と、交互に３回以上繰り返し、前記第１窒化シリコン膜と前記第２窒化シリコン膜をそれぞれ３層以上交互に積層させる
請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記第１窒化シリコン膜を形成する工程において、１層あたり少なくとも３原子層以上の厚みで前記窒化シリコン膜を形成する
請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
少なくとも１層の第１窒化シリコン膜と、
前記第１窒化シリコン膜と積層され、窒化シリコンのエッチング耐性を改質させる元素をドープされた少なくとも１層の第２窒化シリコン膜と
を有することを特徴とする積層絶縁膜。
【請求項１７】
少なくとも１層の第１窒化シリコン膜を形成する工程と、
窒化シリコンのエッチング耐性を改質させる元素をドープして、少なくとも１層の第２窒化シリコン膜を形成する工程と
を有し、前記第１窒化シリコン膜と前記第２窒化シリコン膜を積層させる
ことを特徴とする積層絶縁膜の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置とその製造方法並びに積層絶縁膜とその形成方法に関し、特に、窒化シリコンを積層させた積層絶縁膜とその形成方法と、それを用いた半導体装置とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＣＭＯＳ（complementary metal-oxide-semiconductor）デバイスの微細化に伴い、寄生容量の影響によるＭＯＳトランジスタの速度性能や低消費電力性の劣化といった問題が顕在するようになってきたため、寄生容量低減に効果のあるフリンジ容量低減をすすめる必要がある。
【０００３】
例えばＭＯＳトランジスタにおいて、特許文献１，２には、窒化シリコン膜を含む絶縁膜でゲート電極の両側部のサイドウォールを形成したＭＯＳトランジスタが開示されている。
ここで、上記の容量低減のため、サイドウォールとして用いる窒化シリコン膜の低誘電率化が有効であると考えられ、検討されている。
例えば、窒化シリコン膜中にホウ素を添加して低誘電率化する方法が検討されている。
【０００４】
一方で、不純物の拡散によるＭＯＳトランジスタ性能の劣化を抑制するために、ＭＯＳトランジスタ形成工程のサーマルバジェットの低減が検討されている。
例えば、５００℃以下での低温処理で窒化シリコン膜を形成することが検討されている。
【０００５】
図５（ａ）は、窒化シリコン膜の比誘電率（ｋ）、酸性薬液耐性（Ａ）、アンモニア薬液耐性（Ｂ）の成膜温度依存性であり、図５（ｂ）は、ホウ素を含む窒化シリコン膜の比誘電率（ｋ）、酸性薬液耐性（Ａ）、アンモニア薬液耐性（Ｂ）の成膜温度依存性である。
【０００６】
上記の窒化シリコン膜において、図５（ａ）に示すように、窒化シリコン膜の成膜温度の低温化により、例えばフッ酸洗浄処理などの酸性薬液への耐性は指数的に悪化することが分かっている。
【０００７】
一方、ホウ素を窒化シリコン膜中へ添加すると、成膜温度を５００℃以下にした場合、酸性薬液への耐性が改善され、さらに低誘電率化を実現できる。
しかしながら、ＳＣ１洗浄（アンモニア過酸化水素水混合液処理）などのアルカリ性薬液への耐性の低下が顕著になってしまう。アルカリ性薬液への耐性低下は指数的に低下してしまうことが分かっている。
【０００８】
上記のような窒化シリコン膜において、低誘電率化を実現しながら、酸性薬液耐性とアルカリ薬液耐性を両立することが求められている。
【０００９】
特許文献３には、ＡＬＤ（atomic layer deposition；原子層堆積）法によりゲート絶縁膜を形成する方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−２５８２４１号公報
【特許文献２】特開２００２−３５３４４３号公報
【特許文献３】特開２００５−１１６７２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
解決しようとする課題は、窒化シリコン膜において、低誘電率化を実現しながら、酸性薬液耐性とアルカリ薬液耐性を両立することが困難なことである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の半導体装置は、チャネル形成領域を有する半導体基板と、前記半導体基板のチャネル形成領域上に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜の上層に形成されたゲート電極と、前記ゲート電極の両側部における前記半導体基板中に形成されたソース・ドレイン領域と、前記ゲート電極の両側部に形成され、少なくとも１層の第１窒化シリコン膜と、前記第１窒化シリコン膜と積層され、窒化シリコンのエッチング耐性を改質させる元素をドープされた少なくとも１層の第２窒化シリコン膜とを有するサイドウォールとを有する。
【００１２】
上記の本発明の半導体装置は、チャネル形成領域を有する半導体基板のチャネル形成領域上にゲート絶縁膜とゲート電極が形成され、ゲート電極の両側部における半導体基板中にソース・ドレイン領域が形成され、ゲート電極の両側部に、少なくとも１層の第１窒化シリコン膜と、第１窒化シリコン膜と積層され、窒化シリコンのエッチング耐性を改質させる元素をドープされた少なくとも１層の第２窒化シリコン膜とを有するサイドウォールが形成されている。
【００１３】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、チャネル形成領域を有する半導体基板の前記チャネル形成領域上にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜の上層にゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極の両側部における前記半導体基板中にソース・ドレイン領域を形成する工程と、前記ゲート電極の両側部において、少なくとも１層の第１窒化シリコン膜を形成し、窒化シリコンのエッチング耐性を改質させる元素をドープして、少なくとも１層の第２窒化シリコン膜を形成し、前記第１窒化シリコン膜と前記第２窒化シリコン膜を積層させて、サイドウォールを形成する工程とを有する。
【００１４】
上記の本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板のチャネル形成領域上にゲート絶縁膜とゲート電極を形成し、ゲート電極の両側部における半導体基板中にソース・ドレイン領域を形成し、ゲート電極の両側部において、少なくとも１層の第１窒化シリコン膜と窒化シリコンのエッチング耐性を改質させる元素をドープした少なくとも１層の第２窒化シリコン膜を形成して、第１窒化シリコン膜と第２窒化シリコン膜を積層させ、サイドウォールを形成する。
【００１５】
また、本発明の積層絶縁膜は、少なくとも１層の第１窒化シリコン膜と、前記第１窒化シリコン膜と積層され、窒化シリコンのエッチング耐性を改質させる元素をドープされた少なくとも１層の第２窒化シリコン膜とを有する。
【００１６】
上記の本発明の積層絶縁膜は、少なくとも１層の第１窒化シリコン膜が形成され、第１窒化シリコン膜と積層されて、窒化シリコンのエッチング耐性を改質させる元素をドープされた少なくとも１層の第２窒化シリコン膜が形成されている。
【００１７】
また、本発明の積層絶縁膜の形成方法は、少なくとも１層の第１窒化シリコン膜を形成する工程と、窒化シリコンのエッチング耐性を改質させる元素をドープして、少なくとも１層の第２窒化シリコン膜を形成する工程とを有し、前記第１窒化シリコン膜と前記第２窒化シリコン膜を積層させる。
【００１８】
上記の本発明の積層絶縁膜の形成方法は、少なくとも１層の第１窒化シリコン膜を形成し、窒化シリコンのエッチング耐性を改質させる元素をドープして、少なくとも１層の第２窒化シリコン膜を形成して、第１窒化シリコン膜と第２窒化シリコン膜を積層させる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の半導体装置によれば、アルカリ薬液耐性を有する第１窒化シリコン膜と酸性薬液耐性を有する第２窒化シリコン膜を積層させてサイドウォールを構成でき、低誘電率化を実現しながら、酸性薬液耐性とアルカリ薬液耐性を両立することができる。
【００２０】
本発明の半導体装置の製造方法によれば、アルカリ薬液耐性を有する第１窒化シリコン膜と酸性薬液耐性を有する第２窒化シリコン膜を積層してサイドウォールを形成でき、低誘電率化を実現しながら、酸性薬液耐性とアルカリ薬液耐性を両立することができる。
【００２１】
本発明の積層絶縁膜によれば、アルカリ薬液耐性を有する第１窒化シリコン膜と酸性薬液耐性を有する第２窒化シリコン膜を積層させた構成であり、低誘電率化を実現しながら、酸性薬液耐性とアルカリ薬液耐性を両立することができる。
【００２２】
本発明の積層絶縁膜の形成方法によれば、アルカリ薬液耐性を有する第１窒化シリコン膜と酸性薬液耐性を有する第２窒化シリコン膜を積層させて形成でき、低誘電率化を実現しながら、酸性薬液耐性とアルカリ薬液耐性を両立することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に、本発明の積層絶縁膜とその形成方法、並びに、前記積層絶縁膜を用いた半導体装置とその製造方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２４】
第１実施形態
図１は、本実施形態に係る積層絶縁膜の模式断面図である。
例えば、基板１上に、それぞれ複数層の第１窒化シリコン膜１１と第２窒化シリコン膜１２が交互に積層して、積層絶縁膜１０が形成されている。
例えば、第１窒化シリコン膜１１には不純物がドープされていない。一方、第２窒化シリコン膜１２には、窒化シリコンのエッチング耐性を改質させる元素がドープされており、好ましくは窒化シリコンの酸性薬液に対するエッチング耐性を向上させる元素がドープされ、さらに好ましくは窒化シリコンの酸性薬液に対するエッチング耐性を向上させるとともに、窒化シリコンよりも比誘電率を低下させる元素がドープされており、このような元素として例えばホウ素がドープされている。
【００２５】
第１窒化シリコン膜１１と第２窒化シリコン膜１２は、例えばそれぞれ１〜数原子層の厚みを有し、これらはＡＬＤ（原子層堆積）法によって交互に積層して形成することが可能である。
ＡＬＤ法では、１回の吸着処理（１サイクル）では、面内では原子が吸着される箇所と未吸着箇所が存在する。通常、３サイクル程度のＡＬＤ処理を行うことで、１原子層が形成される。例えば、第１窒化シリコン膜１１のすべての層を形成するＡＬＤ処理のサイクル数と、第２窒化シリコン膜１２のすべての層を形成するＡＬＤ処理のサイクル数のそれぞれを合計で９２サイクル行う。その結果、積層された膜全体の厚みは８ｎｍ程度になる。
また第１窒化シリコン膜１１と第２窒化シリコン膜は、実質的に同等の厚みであってもよく、また、いずれかの方が厚い構成であってもよい。
【００２６】
好ましくは、第１窒化シリコン膜１１は、１層あたり少なくとも３原子層以上の厚みである。これは、第１窒化シリコン膜１１が１層あたり１原子層または２原子層であると、その上層及び／または下層に形成されている第２窒化シリコン膜１２に含まれている上記のホウ素などの元素が第１窒化シリコン膜１１のどこからでも近い位置にあることとなり、第１窒化シリコン膜全体が実質的に第２窒化シリコン膜の性質となってしまうからである。３原子層以上あれば、最上層及び／または最下層が第２窒化シリコン的性質となっても、中間の１原子層以上の部分では第１窒化シリコンとしての性質が保持できる。
【００２７】
本実施形態に係る積層絶縁膜では、第１窒化シリコン膜１１と第２窒化シリコン膜１２は、それぞれ少なくとも１層ずつ形成されていればよい。
好ましくは、第１窒化シリコン膜１１と第２窒化シリコン膜１２がそれぞれ複数層交互に積層されており、さらに好ましくはそれぞれ３層以上交互に積層されている。
【００２８】
不純物がドープされていない第１窒化シリコン膜１１は、成膜温度が５００℃以下に下がるにつれて酸性薬液への耐性が低下してしまうが、十分なアルカリ薬液耐性を有している。
一方、ホウ素を窒化シリコン膜中へ添加した第２窒化シリコン膜１２は、成膜温度が５００℃以下に下がるにつれてアルカリ薬液への耐性が低下してしまうが、十分な酸性薬液耐性を有している。
【００２９】
本実施形態の積層絶縁膜１０は、アルカリ薬液耐性を有する第１窒化シリコン膜１１と酸性薬液耐性を有する第２窒化シリコン膜１２を積層させた構成である。酸性薬液で処理した場合には、最表面に第１窒化シリコン膜１１が存在する場合、これが除去されてしまうが、この結果直下の第２窒化シリコン膜１２が最表面に現れてそれ以上のエッチングが停止される。また、アルカリ薬液で処理した場合には、最表面に第２窒化シリコン膜１２が存在する場合、これが除去されてしまうが、直下の第１窒化シリコン膜１１が最表面に現れてそれ以上のエッチングが停止される。
このようにして、酸性薬液耐性とアルカリ薬液耐性を両立することができ、さらに、ホウ素をドープした窒化シリコン膜を含んでいることから、絶縁膜の低誘電率化を実現できる。
【００３０】
例えば、フッ酸洗浄処理は酸性薬液処理であり、ＳＣ１洗浄（アンモニア過酸化水素水混合液処理）はアルカリ薬液処理であり、これらの薬液処理を交互に繰り返し行うようなプロセスに適用される場合でも、積層絶縁膜のエッチングを抑制できる。
【００３１】
次に、本実施形態の積層絶縁膜の形成方法について説明する。
図２（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態に係る積層絶縁膜の形成方法の工程を説明するための模式断面図である。
まず、図２（ａ）に示すように、例えば、シリコン基板などの基板１上に、ジクロロシランを原料ガスとしたＡＬＤ法により、シリコンを１〜数原子層吸着、堆積させて第１シリコン膜１１ａを形成する。このとき、原料としてジクロロシランなどを用いることで、第１シリコン膜１１ａ中には、実際にはシリコン原子とともに水素原子や塩素原子も吸着される。
上記のシリコン原子は、成膜圧力を変更することで吸着量を調整することができる。
この後、窒素パージによって未吸着ガスを除去する。
【００３２】
次に、図２（ｂ）に示すように、例えば、アンモニアを原料ガスとしたプラズマ処理により、ラジカル化したアンモニアを第１シリコン膜１１ａに作用させ、第１シリコン膜１１ａを窒化して第１窒化シリコン膜１１とする。
上記の第１窒化シリコン膜の形成工程において、窒化処理時間を変更することで、最終的に形成される第１窒化シリコン膜の薬液耐性を調整することができる。
この後、窒素パージによって未吸着ガスを除去する。
【００３３】
次に、図２（ｃ）に示すように、例えば、第１窒化シリコン膜１１上に、ジクロロシラン及び塩化ホウ素（ＢＣｌ３）を原料ガスとしたＡＬＤ法により、ホウ素をドープしたシリコンを１〜数原子層吸着、堆積させて第２シリコン膜１２ａを形成する。このとき、原料としてジクロロシランや塩化ホウ素などを用いることで、第２シリコン膜１２ａ中には、実際にはシリコン原子及びホウ素原子とともに水素原子や塩素原子も吸着される。
上記のシリコン原子は、成膜圧力を変更することで吸着量を調整することができる。
この後、窒素パージによって未吸着ガスを除去する。
【００３４】
次に、図２（ｄ）に示すように、例えば、アンモニアを原料ガスとしたプラズマ処理により、ラジカル化したアンモニアを第２シリコン膜１２ａに作用させ、第２シリコン膜１２ａを窒化して第２窒化シリコン膜１２とする。
第２窒化シリコン膜１２を形成する工程においては、窒化シリコンのエッチング耐性を改質させる元素がドープして形成し、好ましくは窒化シリコンの酸性薬液に対するエッチング耐性を向上させる元素をドープし、さらに好ましくは窒化シリコンの酸性薬液に対するエッチング耐性を向上させるとともに、窒化シリコンよりも比誘電率を低下させる元素をドープして形成する。本実施形態においては、上記の元素としてホウ素をドープする。
上記の第２シリコン膜の形成工程において、原料ガスである塩化ホウ素の流量を、例えば２〜５０ｓｃｃｍの範囲で変更することで、最終的に形成される第２窒化シリコン膜の比誘電率を調整することができる。
この後、窒素パージによって未吸着ガスを除去する。
【００３５】
上記の第１窒化シリコン膜１１の形成工程と第２窒化シリコン膜１２の形成工程を交互に繰り返すことで、図１に示すような積層絶縁膜を形成することができる。
【００３６】
上記において、第１窒化シリコン膜と第２窒化シリコン膜のいずれを先に形成してもよい。また、第１窒化シリコン膜と第２窒化シリコン膜のどちらを最後に形成してもよく、即ち、最表面にいずれの膜が存在するようにしてもよい。
また、第１窒化シリコン膜を連続して繰り返して形成したり、あるいは第２窒化シリコン膜を連続して繰り返して形成することもでき、これによって第１窒化シリコン膜と第２窒化シリコン膜の比率を調整することができる。
【００３７】
上記の積層絶縁膜の形成方法において、好ましくは、第１窒化シリコン膜１１は、１層あたり少なくとも３原子層以上の厚みである。
【００３８】
また、本実施形態に係る積層絶縁膜の形成方法では、少なくとも１層の第１窒化シリコン膜１１と少なくとも１層の第２窒化シリコン膜１を積層させて形成する。
好ましくは、第１窒化シリコン膜１１と第２窒化シリコン膜１２をそれぞれ複数層交互に積層し、さらに好ましくはそれぞれ３層以上交互に積層する。
【００３９】
本実施形態の積層絶縁膜の形成方法は、アルカリ薬液耐性を有する第１窒化シリコン膜と酸性薬液耐性を有する第２窒化シリコン膜を積層させて形成することで、酸性薬液耐性とアルカリ薬液耐性を両立することができ、さらに、ホウ素をドープした窒化シリコン膜を含んでいることから、絶縁膜の低誘電率化を実現できる。
【００４０】
第２実施形態
図３は、本実施形態に係る半導体装置の模式断面図である。
例えば、シリコン基板などのチャネル形成領域を有する半導体基板２０のチャネル形成領域上に、酸化シリコンなどからなるゲート絶縁膜２１が形成され、その上層にポリシリコンなどからなるゲート電極２２が形成されている。
さらに、ゲート電極２２の両側部における半導体基板２０中に、第１不純物領域（エクステンション領域）２３及び第２不純物領域２４からなるソース・ドレイン領域が形成されている。
上記のようにして、ＭＯＳトランジスタが構成されている。
【００４１】
ここで、ゲート電極２２の両側部に窒化シリコンのサイドウォール１０ａが形成されている。
サイドウォール１０ａは、それぞれ複数層の第１窒化シリコン膜１１と第２窒化シリコン膜１２が交互に積層してなる積層絶縁膜１０から構成されている。
例えば、第１窒化シリコン膜１１には不純物がドープされていない。一方、第２窒化シリコン膜１２には、窒化シリコンのエッチング耐性を改質させる元素として、例えばホウ素がドープされている。
【００４２】
本実施形態に係るサイドウォール１０ａを構成する積層絶縁膜は、第１実施形態の積層絶縁膜と同様の構成であり、同様の特性を有する。
即ち、サイドウォール１０ａを構成する積層絶縁膜は、アルカリ薬液耐性を有する第１窒化シリコン膜１１と酸性薬液耐性を有する第２窒化シリコン膜１２を積層させた構成である。酸性薬液で処理した場合には、最表面に第１窒化シリコン膜１１が存在する場合、これが除去されてしまうが、この結果直下の第２窒化シリコン膜１２が最表面に現れてそれ以上のエッチングが停止される。また、アルカリ薬液で処理した場合には、最表面に第２窒化シリコン膜１２が存在する場合、これが除去されてしまうが、直下の第１窒化シリコン膜１１が最表面に現れてそれ以上のエッチングが停止される。
ここで、上記のサイドウォール１０ａにおいては、ゲート電極２２の側面と平行な面に沿って積層した部分が存在しているが、少なくとも第１不純物領域２３の直上の領域においては基板の主面と平行な面に沿って第１窒化シリコン膜１１と第２窒化シリコン膜１２が積層した構成となっており、この領域において上記のような酸性薬液とアルカリ薬液に対するエッチングの耐性を確保することができる。
このようにして、酸性薬液耐性とアルカリ薬液耐性を両立することができ、さらに、ホウ素をドープした窒化シリコン膜を含んでいることから、絶縁膜の低誘電率化を実現できる。
【００４３】
例えば、フッ酸洗浄処理は酸性薬液処理であり、ＳＣ１洗浄（アンモニア過酸化水素水混合液処理）はアルカリ薬液処理であり、半導体装置の製造工程において、これらの薬液処理を交互に繰り返し行うような場合でも、サイドウォールの大きな後退を抑制できる。
【００４４】
また、上記のサイドウォールの低誘電率化により、ゲート電極と半導体基板間などの寄生容量を低減することができる。
また、不純物をドープしていない第１窒化シリコン膜には、ソース・ドレイン領域と構成する導電性不純物の拡散防止能力があり、本実施形態のように第１窒化シリコン膜と第２窒化シリコン膜を積層したサイドウォールを用いることで、不純物拡散防止の機能を保持することができる。
【００４５】
次に、本実施形態の半導体装置の製造方法について説明する。
図４（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法の工程を説明するための模式断面図である。
まず、図４（ａ）に示すように、例えば、シリコン基板などのチャネル形成領域を有する半導体基板２０における活性領域を区分するように不図示の素子分離絶縁膜を形成する。
【００４６】
次に、例えば、半導体基板２０のチャネル形成領域上に熱酸化法などによりゲート絶縁膜２１を形成し、さらにゲート絶縁膜２１の上層にＣＶＤ（化学気相成長）法などによりポリシリコンなどの導電層を堆積させ、フォトリソグラフィー工程によってゲート電極のパターンのレジスト膜を成膜し、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）などのエッチング処理を行うことにより、ゲート電極２２を形成する。このとき、ゲート絶縁膜２１もゲート電極２２のパターンに加工される。
【００４７】
次に、例えば、ゲート電極２２をマスクとしてｎ型またはｐ型の不純物を半導体基板２０の表層部分にイオン注入することで、第１不純物領域（エクステンション領域）２３を形成する。
【００４８】
次に、図４（ｂ）に示すように、例えば、ゲート電極２２を被覆して半導体基板２０の全面に、不純物がドープされていない第１窒化シリコン膜１１の形成工程と、窒化シリコンのエッチング耐性を改質させる元素として、例えばホウ素がドープされた第２窒化シリコン膜１２の形成工程を交互に繰り返し、第１窒化シリコン膜１１と第２窒化シリコン膜１２が複数層交互に積層した積層絶縁膜１０を形成する。
上記の積層絶縁膜１０の形成は、第１実施形態に記載の方法と同様に行うことができる。
【００４９】
次に、図４（ｃ）に示すように、例えば、積層絶縁膜１０を全面にエッチバックして、ゲート電極２２の側部の部分を残してエッチング除去し、積層絶縁膜からなるサイドウォール１０ａを形成する。
【００５０】
次に、例えば、サイドウォール１０ａ及びゲート電極２２をマスクとしてｎ型またはｐ型の導電性不純物を半導体基板２０の表層部分にイオン注入することで、第２不純物領域２４を形成し、第１不純物領域２３と第２不純物領域２４からなるソース・ドレイン領域を形成する。
以上のようにして、図３に示す半導体装置を形成することができる。
以降の工程としては、例えば、ソース・ドレイン領域とゲート電極の表層に高融点金属シリサイド層を形成し、全面に酸化シリコンなどの層間絶縁膜を形成し、ソース・ドレイン領域とゲート電極に達するコンタクトを開口し、プラグを埋め込んで上層配線などを形成する。
【００５１】
本実施形態の半導体装置の製造方法において、サイドウォールとする積層絶縁膜を、アルカリ薬液耐性を有する第１窒化シリコン膜と酸性薬液耐性を有する第２窒化シリコン膜を積層させて形成することで、酸性薬液耐性とアルカリ薬液耐性を両立することができ、さらに、ホウ素をドープした窒化シリコン膜を含んでいることから、絶縁膜の低誘電率化を実現できる。
【００５２】
上記の製造方法の積層絶縁膜を形成する工程においては、第１窒化シリコン膜と第２窒化シリコン膜のいずれを先に形成してもよい。また、第１窒化シリコン膜と第２窒化シリコン膜のどちらを最後に形成してよく、即ち、最表面にいずれの膜が存在するようにしてもよい。
また、第１窒化シリコン膜を連続して繰り返して形成したり、あるいは第２窒化シリコン膜を連続して繰り返して形成することもでき、これによって第１窒化シリコン膜と第２窒化シリコン膜の比率を調整することができる。
【００５３】
上記の積層絶縁膜の形成方法において、好ましくは、第１窒化シリコン膜１１は、１層あたり少なくとも３原子層以上の厚みである。
【００５４】
上記の積層絶縁膜の形成工程では、少なくとも１層の第１窒化シリコン膜１１と少なくとも１層の第２窒化シリコン膜１を積層させて形成する。
好ましくは、第１窒化シリコン膜１１と第２窒化シリコン膜１２をそれぞれ複数層交互に積層し、さらに好ましくはそれぞれ３層以上交互に積層する。例えば、ある半導体装置の製造方法において、ＭＯＳトランジスタを形成した後に行う酸性薬液処理及びアルカリ薬液処理として、例えば酸性のフッ酸処理を１回、アルカリ性のＳＣ１洗浄を３回行う。このような場合、第１窒化シリコン膜１１と第２窒化シリコン膜１２をそれぞれ３層以上交互に積層することで、サイドウォールが完全に除去されてしまうことが防止できる。
【００５５】
本発明は上記の説明に限定されない。
例えば、積層絶縁膜は、ＭＯＳトランジスタのサイドウォール以外の種々の絶縁膜など、特にエッチング耐性や低誘電率化が求められている絶縁膜に広く適用できる。
ＭＯＳトランジスタのゲート電極の構造や、ソース・ドレイン領域のプロファイルなどは適宜変更可能である。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明の半導体装置は、ＭＯＳトランジスタを有する半導体装置に適用できる。
本発明の半導体装置の製造方法は、ＭＯＳトランジスタを有する半導体装置の製造方法に適用できる。
本発明の積層絶縁膜は、ＭＯＳトランジスタのサイドウォールを構成する絶縁膜に適用できる。
本発明の積層絶縁膜の形成方法は、ＭＯＳトランジスタのサイドウォールを構成する絶縁膜を形成する方法に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】図１は本発明の第１実施形態に係る積層絶縁膜の模式断面図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｄ）は本発明の第１実施形態に係る積層絶縁膜の形成方法の工程を説明するための模式断面図である。
【図３】図３は本発明の第２実施形態に係る半導体装置の模式断面図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｃ）は本発明の第２実施形態に係る半導体装置の製造方法の工程を説明するための模式断面図である。
【図５】図５（ａ）及び（ｂ）は、従来例に係る窒化シリコン膜の比誘電率（ｋ）、酸性薬液耐性（Ａ）、アンモニア薬液耐性（Ｂ）の成膜温度依存性である。
【符号の説明】
【００５８】
１…基板、１０…積層絶縁膜、１０ａ…サイドウォール、１１…第１窒化シリコン膜、１１ａ…第１シリコン膜、１２…第２窒化シリコン膜、１２ａ…第２シリコン膜、２０…半導体基板、２１…ゲート絶縁膜、２２…ゲート電極、２３…第１不純物領域（エクステンション領域）、２４…第２不純物領域
【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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