(57)【要約】【課題】ニッケルシリサイドを始め他の膜をエッチングすることなく、速やかに半導体装置に利用される側壁スペーサ等の薄膜を除去可能とする薄膜を提供すること。【解決手段】半導体装置の製造過程で用いられる薄膜であって、薄膜は、ゲルマニウム、珪素、窒素、及び水素を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置の製造過程で用いられる薄膜であって、
前記薄膜は、ゲルマニウム、珪素、窒素、及び水素を含むことを特徴とする薄膜。
【請求項２】
前記４つの元素に加え、炭素を、さらに含むことを特徴とする請求項１に記載の薄膜。
【請求項３】
前記薄膜が、ゲルマニウムを含有するガス及び窒素ガスをプロセスガスとし、このプロセスガスに珪素を含有するガスを添加して形成されることを特徴とする請求項１に記載の薄膜。
【請求項４】
前記薄膜が、前記珪素を含むガスと前記窒素ガスとの流量比が、４％以上１０％以下となるようにガス流量を制御して形成されることを特徴とする請求項３に記載の薄膜。
【請求項５】
前記薄膜が、前記珪素を含むガスと前記窒素ガスとの流量比が、５％以上１０％以下となるようにガス流量を制御して形成されることを特徴とする請求項３に記載の薄膜。
【請求項６】
前記薄膜が、前記珪素を含むガスと前記窒素ガスとの流量比が、４％以上７％以下となるようにガス流量を制御して形成されることを特徴とする請求項３に記載の薄膜。
【請求項７】
前記薄膜が、前記珪素を含むガスと前記窒素ガスとの流量比が、４％以上６％以下となるようにガス流量を制御して形成されることを特徴とする請求項３に記載の薄膜。
【請求項８】
前記薄膜が、前記珪素を含むガスと前記窒素ガスとの流量比が、５％以上６％以下となるようにガス流量を制御して形成されることを特徴とする請求項３に記載の薄膜。
【請求項９】
前記薄膜が、ゲルマニウムを含有するガス及び窒素ガスをプロセスガスとし、このプロセスガスに珪素を含有するガス及び炭素を含むガスを添加して形成されることを特徴とする請求項２に記載の薄膜。
【請求項１０】
前記ゲルマニウムを含有するガスがゲルマンであることを特徴とする請求項３又は請求項９に記載の薄膜。
【請求項１１】
前記珪素を含有するガスがシランであることを特徴とする請求項３又は請求項９に記載の薄膜。
【請求項１２】
前記炭素を含有するガスがメタンであることを特徴とする請求項９に記載の薄膜。
【請求項１３】
請求項１乃至請求項１２いずれか一項に記載の薄膜を形成する工程と、
前記薄膜をエッチングに曝す工程と、
前記エッチング後に残留した薄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１４】
活性領域、及び素子分離領域を有する半導体層の、前記活性領域上にゲート電極を形成する工程と、
請求項１乃至請求項１２いずれか一項に記載の薄膜を用いて、前記ゲート電極の側面上に側壁スペーサを形成する工程と、
前記素子分離領域、前記ゲート電極、及び前記側壁スペーサをマスクに用いて、不純物を前記活性領域内に導入し、前記活性領域内に一対のソース及びドレイン領域を形成する工程と、
前記半導体層上、前記素子分離領域上、前記側壁スペーサ上、及び前記ゲート電極上を金属膜で覆う工程と、
前記金属膜を、前記半導体層及び前記ゲート電極に反応させ、前記ソース及びドレイン領域、及び前記ゲート電極を部分的に低抵抗化する工程と、
前記素子分離領域、前記ゲート電極の低抵抗化された部分、前記ソース及びドレイン領域の低抵抗化された部分、及び前記側壁スペーサをエッチングし難く、前記金属膜の未反応部分をエッチングし易いエッチャントを用いて前記金属膜の未反応部分を除去する工程と、
前記素子分離領域、前記ゲート電極の低抵抗化された部分、前記ソース及びドレイン領域の低抵抗化された部分をエッチングし難く、前記側壁スペーサをエッチングし易いエッチャントを用いて前記側壁スペーサを除去する工程と、
を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
第１導電型の活性領域、第２導電型の活性領域、及び素子分離領域を有する半導体層の、前記第１導電型の活性領域上と前記第２導電型の活性領域上との各々に、ゲート電極を形成する工程と、
請求項１乃至請求項１２いずれか一項に記載の薄膜を用いて、前記第１導電型の活性領域上に形成されたゲート電極の側面上と、前記第２導電型の活性領域上に形成されたゲート電極の側面上との各々に、側壁スペーサを形成する工程と、
前記半導体層の、第１導電型のトランジスタが形成される領域を、第１マスク材で覆う工程と、
前記素子分離領域、前記第１導電型の活性領域上に形成されたゲート電極、このゲート電極の側面上に形成された側壁スペーサ、及び前記第１マスク材をマスクに用いて不純物を前記第１導電型の活性領域内に導入し、前記第１導電型の活性領域内に第２導電型の一対のソース及びドレイン領域を形成する工程と、
前記第１マスク材を除去した後、前記半導体層の、第２導電型のトランジスタが形成される領域を、第２マスク材で覆う工程と、
前記素子分離領域、前記第２導電型の活性領域上に形成されたゲート電極、このゲート電極の側面上に形成された側壁スペーサ、及び前記第２マスク材をマスクに用いて不純物を前記第２導電型の活性領域内に導入し、前記第２導電型の半導体層内に第１導電型の一対のソース及びドレイン領域を形成する工程と、
前記第２マスク材を除去した後、前記半導体層上、前記素子分離領域上、前記側壁スペーサ上、及び前記ゲート電極上を金属膜で覆う工程と、
前記金属膜を、前記半導体層及び前記ゲート電極に反応させ、前記ソース及びドレイン領域、及び前記ゲート電極を部分的に低抵抗化する工程と、
前記素子分離領域、前記ゲート電極の低抵抗化された部分、前記ソース及びドレイン領域の低抵抗化された部分、及び前記側壁スペーサをエッチングし難く、前記金属膜の未反応部分をエッチングし易いエッチャントを用いて前記金属膜の未反応部分を除去する工程と、
前記素子分離領域、前記ゲート電極の低抵抗化された部分、前記ソース及びドレイン領域の低抵抗化された部分をエッチングし難く、前記側壁スペーサをエッチングし易いエッチャントを用いて前記側壁スペーサを除去する工程と、
を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
前記素子分離領域、前記ゲート電極の低抵抗化された部分、前記ソース及びドレイン領域の低抵抗化された部分、及び前記側壁スペーサをエッチングし難く、前記金属膜の未反応部分をエッチングし易いエッチャントは、硫酸と過酸化水素とを含む混合液であることを特徴とする請求項１４又は請求項１５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
前記素子分離領域、前記ゲート電極の低抵抗化された部分、前記ソース及びドレイン領域の低抵抗化された部分をエッチングし難く、前記側壁スペーサをエッチングし易いエッチャントはリン酸であることを特徴とする請求項１４又は請求項１５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
前記金属膜は、ニッケルを含むことを特徴とする請求項１４又は請求項１５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、半導体基板上に薄膜を形成し、その薄膜を特定の機能に使用した後、除去する工程に用いる薄膜、ならびにその薄膜を用いた半導体製造方法に関わる。
【背景技術】
【０００２】
集積回路は微細化することにより高集積化と高性能化を達成してきた。しかし、パターンサイズがナノメートル領域に突入し現在、微細化してもトランジスタ性能の向上が見込めないようになった。
【０００３】
この問題を解決し、トランジスタ性能の向上を図る手段の一つとしてキャリア移動度を向上させる技術が検討されている。キャリア移動度を向上させる方法の一つとして、トランジスタ直上に引っ張り応力（ｎＭＯＳトランジスタの場合）、または圧縮応力（ｐＭＯＳトランジスタの場合）を持つ窒化シリコン（ＳｉＮ）膜を堆積してチャネルに応力を加える方法がある（特許文献１）。
【０００４】
図２６を用いてこの技術を簡単に説明する。シリコン基板１１上にソース１２、ドレイン１３、ゲート絶縁膜１４、ゲート電極１５、側壁スペーサ１６、ニッケルシリサイド１７が形成され、その上に大きな応力を持ったストレスライナーとも呼ばれる窒化シリコン膜（ＳｉＮ膜）１８、１９が形成されている。ｎＭＯＳトランジスタ上のＳｉＮ膜１８は引っ張り応力を持っており、それによってチャネル領域２０に引っ張り応力を加える。一方、ｐＭＯＳトランジスタ上に堆積されたＳｉＮ膜１９は圧縮応力を持っており、チャネル領域２１に圧縮応力を加える。その結果、ｎＭＯＳトランジスタでは電子の移動度が、ｐＭＯＳトランジスタではホールの移動度が増大する。
【０００５】
しかしながら、応力を持ったＳｉＮ膜の下には、側壁スペーサ１６が堆積されており、この膜を介して応力を加えるため、実質的にチャネルに加わる応力はさほど大きくない。
【０００６】
より有効に応力を加えるためには、側壁スペーサ１６を除去し、ゲートの回りに直接ＳｉＮ膜１８、１９を堆積する方が好ましいことが知られている（特許文献２）。
【０００７】
ところで、側壁スペーサ１６は、本来イオン注入のマスクとして用いる膜である。ゲート電極１５をエッチングした後、イオン注入し、いわゆるエクステンションと呼ばれている領域を形成し、その後、この側壁スペーサを形成する。側壁スペーサをマスクとして深い拡散層のイオン注入が行われ、いわゆるソース１２とドレイン１３の形成が完了する。
【０００８】
上に述べたように側壁スペーサはイオン注入のマスクとして用いるため、イオン注入雰囲気中で安定であること、イオン注入に用いたレジストを除去する際に用いられる硫酸／過酸化水素混合溶液中で安定であることなどが要求される。そのため、一般にＳｉＮ膜が使用されている。
【０００９】
ＳｉＮ膜はよく知られているように安定な膜で、硫酸／過酸化水素混合溶液には溶解せず、リン酸が唯一ＳｉＮ膜を溶かしうるエッチング溶液として使用されている。しかし、リン酸を用いてもそのエッチング速度は遅く、側壁スペーサの除去にはかなり長い時間を要している。そのため、側壁スペーサ除去中にニッケルシリサイド１７もエッチングされ、拡散層（ソース１２、ドレイン１３）の抵抗が増大するという問題点がある。そのため、ニッケルシリサイド１７をエッチングしないように短時間でエッチングできる側壁スペーサ技術が求められていた。
【特許文献１】特開２００７−１９５１５号公報
【特許文献２】特開２００７−４９１６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上に述べたように、チャネル部に有効に応力を加えるために側壁スペーサを除去しようとすると、ソース１２、およびドレイン１３上のニッケルシリサイドもエッチングされて抵抗が増大するという課題があった。
【００１１】
本発明は、ニッケルシリサイドを始め他の膜をエッチングすることなく、速やかに半導体装置に利用される側壁スペーサ等の薄膜を除去可能とする薄膜、及びその薄膜を用いた半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、この発明の第１の態様に係る薄膜は、半導体装置の製造過程で用いられる薄膜であって、前記薄膜は、ゲルマニウム、珪素、窒素、及び水素を含む。
【００１３】
また、この発明の第２の態様に係る半導体装置の製造方法は、上記第１の態様に係る薄膜を形成する工程と、前記薄膜をエッチングに曝す工程と、前記エッチング後に残留した薄膜を除去する工程と、を含む。
【００１４】
また、この発明の第３の態様に係る半導体装置の製造方法は、活性領域、及び素子分離領域を有する半導体層の、前記活性領域上にゲート電極を形成する工程と、上記第１の態様に係る薄膜を用いて、前記ゲート電極の側面上に側壁スペーサを形成する工程と、前記素子分離領域、前記ゲート電極、及び前記側壁スペーサをマスクに用いて、不純物を前記活性領域内に導入し、前記活性領域内に一対のソース及びドレイン領域を形成する工程と、前記半導体層上、前記素子分離領域上、前記側壁スペーサ上、及び前記ゲート電極上を金属膜で覆う工程と、前記金属膜を、前記半導体層及び前記ゲート電極に反応させ、前記ソース及びドレイン領域、及び前記ゲート電極を部分的に低抵抗化する工程と、前記素子分離領域、前記ゲート電極の低抵抗化された部分、前記ソース及びドレイン領域の低抵抗化された部分、及び前記側壁スペーサをエッチングし難く、前記金属膜の未反応部分をエッチングし易いエッチャントを用いて前記金属膜の未反応部分を除去する工程と、前記素子分離領域、前記ゲート電極の低抵抗化された部分、前記ソース及びドレイン領域の低抵抗化された部分をエッチングし難く、前記側壁スペーサをエッチングし易いエッチャントを用いて前記側壁スペーサを除去する工程と、を具備する。
【００１５】
また、この発明の第４の態様に係る半導体装置の製造方法は、第１導電型の活性領域、第２導電型の活性領域、及び素子分離領域を有する半導体層の、前記第１導電型の活性領域上と前記第２導電型の活性領域上との各々に、ゲート電極を形成する工程と、上記第１の態様に係る薄膜を用いて、前記第１導電型の活性領域上に形成されたゲート電極の側面上と、前記第２導電型の活性領域上に形成されたゲート電極の側面上との各々に、側壁スペーサを形成する工程と、前記半導体層の、第１導電型のトランジスタが形成される領域を、第１マスク材で覆う工程と、前記素子分離領域、前記第１導電型の活性領域上に形成されたゲート電極、このゲート電極の側面上に形成された側壁スペーサ、及び前記第１マスク材をマスクに用いて不純物を前記第１導電型の活性領域内に導入し、前記第１導電型の活性領域内に第２導電型の一対のソース及びドレイン領域を形成する工程と、前記第１マスク材を除去した後、前記半導体層の、第２導電型のトランジスタが形成される領域を、第２マスク材で覆う工程と、前記素子分離領域、前記第２導電型の活性領域上に形成されたゲート電極、このゲート電極の側面上に形成された側壁スペーサ、及び前記第２マスク材をマスクに用いて不純物を前記第２導電型の活性領域内に導入し、前記第２導電型の半導体層内に第１導電型の一対のソース及びドレイン領域を形成する工程と、前記第２マスク材を除去した後、前記半導体層上、前記素子分離領域上、前記側壁スペーサ上、及び前記ゲート電極上を金属膜で覆う工程と、前記金属膜を、前記半導体層及び前記ゲート電極に反応させ、前記ソース及びドレイン領域、及び前記ゲート電極を部分的に低抵抗化する工程と、前記素子分離領域、前記ゲート電極の低抵抗化された部分、前記ソース及びドレイン領域の低抵抗化された部分、及び前記側壁スペーサをエッチングし難く、前記金属膜の未反応部分をエッチングし易いエッチャントを用いて前記金属膜の未反応部分を除去する工程と、前記素子分離領域、前記ゲート電極の低抵抗化された部分、前記ソース及びドレイン領域の低抵抗化された部分をエッチングし難く、前記側壁スペーサをエッチングし易いエッチャントを用いて前記側壁スペーサを除去する工程と、を具備する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ニッケルシリサイドを始め他の膜をエッチングすることなく、速やかに半導体装置に利用される側壁スペーサ等の薄膜を除去可能とする薄膜、及びその薄膜を用いた半導体装置の製造方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
上述の目的を達成するには二つの方法が考えられる。一つは、ニッケルシリサイドをエッチングすることなくＳｉＮ膜をエッチングする溶液を提供する方法であり、他は、リン酸中で高速で短時間にエッチングできる膜を提供する方法である。
【００１８】
本実施形態は後者を目指すものであり、特に、側壁スペーサとしての機能を果たし、かつリン酸中で容易にエッチングされる膜を提供する。
【００１９】
ここに再度、側壁スペーサに要求される性質をまとめると、次のとおりである。
【００２０】
１）側壁スペーサは本来、イオン注入のマスクとして使用するため、イオン注入プロセスで変質しないこと
２）イオン注入の際に用いるレジストの除去プロセス（酸素プラズマアッシング、および硫酸／過酸化水素混合溶液を用いた残渣除去）や自然酸化膜の除去プロセス（希弗酸を用いた自然酸化膜除去）でエッチングされないこと
３）上記レジストの除去プロセス、特に、酸素プラズマアッシングで変質しないこと
特に、側壁スペーサは、希弗酸や硫酸／過酸化水素混合溶液でエッチングされ難く、リン酸でエッチングされ易く、かつ、酸素プラズマアッシングで変質しないことが重要である。
【００２１】
本実施形態は、希弗酸や硫酸／過酸化水素混合溶液に溶解せず、リン酸中で容易にエッチングされ、かつ、酸素プラズマアッシングで変質し難い膜を提供することを目的とする。
【００２２】
（第１の実施形態）
本目的の達成に当たって発明者が鋭意検討を重ねた結果、ＧｅＨ４（ゲルマン）＋Ｎ２（窒素）をプロセスガスとして成膜したＧｅＮＨ膜が、リン酸に対するエッチングレートが高い、という特性を持つことが分かった。さらに、上記プロセスガスに、ＳｉＨ４（モノシラン）を添加し、かつ、その添加量を変えることで、リン酸に対するエッチングレート、及びＳＰＭ（硫酸／過酸化水素混合溶液）に対するエッチングレートをそれぞれ制御可能であることが分かった。
【００２３】
図１Ａ、及び図１Ｂに、第１の実施形態に係るＧｅＳｉＮＨ膜のＳＰＭに対するエッチングレート、及びリン酸に対するエッチングレートのＳｉＨ４／ＧｅＨ４比率依存性を示す。図１Ａは数値を示した図で、図１Ｂは図１Ａに示す数値をグラフ化して示した図である。
【００２４】
図１に示すように、ＳｉＨ４を添加せずに成膜した膜の場合（ＳｉＨ４／ＧｅＨ４＝０％）、リン酸に対するエッチングレートは７９７Ａ／ｍｉｎ（７９．７ｎｍ／ｍｉｎ）以上、及びＳＰＭに対するエッチングレートは８７２Ａ／ｍｉｎ（８７．２ｎｍ／ｍｉｎ）以上、である。
【００２５】
さらに、ＳｉＨ４を添加して成膜した膜の場合には、ＳｉＨ４／ＧｅＨ４＝２５％のとき、リン酸に対するエッチングレートは１３７２Ａ／ｍｉｎ（１３７．２ｎｍ／ｍｉｎ）に上昇し、反対にＳＰＭに対するエッチングレートは９８Ａ／ｍｉｎ（９．８ｎｍ／ｍｉｎ）に低下した。
【００２６】
このように、ＧｅＨ４＋Ｎ２であるプロセスガスにＳｉＨ４を添加することで、リン酸にエッチングされ易く、反対にＳＰＭにエッチングされ難くなる膜を形成できる傾向が見いだされた。
【００２７】
さらに、ＳｉＨ４の添加量を増やし、ＳｉＨ４／ＧｅＨ４＝５０％としたとき、リン酸に対するエッチングレートは１４０３Ａ／ｍｉｎ（１４０．３ｎｍ／ｍｉｎ）とさらに上昇し、ＳＰＭに対するエッチングレートは６Ａ／ｍｉｎ（０．６ｎｍ／ｍｉｎ）にさらに低下した。
【００２８】
このように、ＧｅＨ４＋Ｎ２であるプロセスガスにＳｉＨ４を添加し、かつ、ＳｉＨ４の添加量を増していくことで、リン酸にエッチングされ易く、ＳＰＭにエッチングされ難くなる、という傾向を、さらに強めることが可能であることが確認された。
【００２９】
以上、ゲルマニウムの水素化合物と窒素、本例ではＧｅＨ４とＮ２とをプロセスガスとして成膜したＧｅＮＨ膜は、リン酸に対するエッチングレートが高い。さらに、上記プロセスガスにＳｉＨ４を添加して成膜したＧｅＳｉＮＨ膜は、ＧｅＮＨ膜に比較してリン酸にエッチングされ易く、かつ、ＧｅＮＨ膜に比較してＳＰＭにエッチングされ難い。このような性質を持つ薄膜、本例ではＧｅＳｉＮＨ膜は、側壁スペーサの薄膜材料として有効である。
【００３０】
さらに、ＧｅＳｉＮＨ膜は、酸素プラズマアッシングしても変質し難い、という特性を持つことも分かった。
【００３１】
例えば、ＧｅＳｉＮＨ膜と同様な性質を持つ膜として、ＧｅＳｉＣＯＨ膜がある。ＧｅＳｉＣＯＨ膜は、ＧｅＳｉＮＨ膜と同様にリン酸にエッチングされ易く、ＳＰＭにエッチングされ難い。しかも、ＧｅＳｉＣＯＨ膜は、ＤＨＦ（希弗酸）にもエッチングされ難い、という特性を持つので、側壁スペーサの薄膜材料として有効な膜の一つである。しかしながら、ＧｅＳｉＣＯＨ膜は、酸素プラズマアッシングの前後で性質が変わってしまう、という事情がある。
【００３２】
具体的には、ＧｅＳｉＣＯＨ膜自体はＤＨＦに溶け難い性質を持っているのであるが、酸素プラズマアッシング後にはＤＨＦに溶け易い性質に変わってしまう。図２に、参考例として、ＧｅＳｉＣＯＨ膜の酸素プラズマアッシングの前後でのＤＨＦに対するエッチングレートの変化を示す。なお、図２に示すＧｅＳｉＣＯＨ膜の成膜条件は、次の通りである。
【００３３】
成膜装置：  平行平板型プラズマＣＶＤ装置
ガス流量：  ＴＭＧｅ／ＳｉＨ４／ＣＯ２＝８０／１２０／１５００ｓｃｃｍ
上部ＲＦ：  ２００Ｗ
圧力：  ２６７Ｐａ
ギャップ：  １８ｍｍ
温度（サセプタ温度）：  ３００℃
図２に示すように、酸素プラズマアッシング前（ａｓ  ｄｅｐｏ）のＧｅＳｉＣＯＨ膜は、ＤＨＦに対して溶けない。本例ではエッチングレートが“０”であり、全くエッチングされなかった。対して、酸素プラズマアッシング後（ａｆｔｅｒ  Ｏ２−Ａｓｈｉｎｇ）のＧｅＳｉＣＯＨ膜はＤＨＦに対して良く溶ける。本例ではエッチングレートが８００Ａ／ｍｉｎ（８０ｎｍ／ｍｉｎ）である。これは、ＧｅＳｉＣＯＨ膜の構造が、酸素プラズマアッシングの前後で変化しているもの、と推測される。図３に、赤外分光法（ＩｎｆｒａＲｅｄ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＩＲ）を用いて、ＧｅＳｉＣＯＨ膜の構造を分析した結果を示す。
【００３４】
図３に示すように、酸素プラズマアッシングしていないＧｅＳｉＣＯＨ膜（ａｓ  ｄｅｐｏ）と、酸素プラズマアッシングしたＧｅＳｉＣＯＨ膜（ｗｉｔｈ  Ｏ２−Ａｓｈｉｎｇ）とでは、特に、Ｓｉ−Ｏ結合を示すスペクトルの強度が著しく上昇している。これは、Ｓｉ−Ｏ結合の量が著しく増加していることを示し、ＧｅＳｉＣＯＨ膜が、酸素プラズマに曝されることによって酸化された、と推測することができる。
【００３５】
このように、ＧｅＳｉＣＯＨ膜は酸素プラズマアッシングされることで酸化され、ＤＨＦに溶け難い性質からＤＨＦに溶け易い性質に変質する。
【００３６】
対して、この実施形態に係るＧｅＳｉＮＨ膜では、このような変質が抑制される。図４に、ＧｅＳｉＮＨ膜の酸素プラズマアッシングの前後でのＤＨＦに対するエッチングレートの変化を示す。なお、図４に示すＧｅＳｉＮＨ膜の成膜条件は、次の通りである。
【００３７】
成膜装置：  平行平板型プラズマＣＶＤ装置
ガス流量：  ＧｅＨ４／ＳｉＨ４／Ｎ２＝４０／２０／５００ｓｃｃｍ
上部ＲＦ／下部ＲＦ：  ５００／１００Ｗ
圧力：  ２６７Ｐａ
ギャップ：  １８ｍｍ
温度（サセプタ温度）：  ３００℃
図４に示すように、酸素プラズマアッシング前（ａｓ  ｄｅｐｏ）のＧｅＳｉＮＨ膜は、ＤＨＦに対して溶け難い。本例ではエッチングレートが６Ａ／ｍｉｎ（０．６ｎｍ／ｍｉｎ）である。対して、酸素プラズマアッシング後（ａｆｔｅｒ  Ｏ２−Ａｓｈｉｎｇ）のＧｅＳｉＮＨ膜は、アッシング前に比べてＤＨＦに対してやや溶けやすい傾向を示すが、エッチングレートが５５Ａ／ｍｉｎ（５．５ｎｍ／ｍｉｎ）となり、ＤＨＦに対するエッチングレートが、ＧｅＳｉＣＯＨ膜に比較して約１／１４乃至約１／１５にまで改善されている。図５に、赤外分光法を用いてＧｅＳｉＮＨ膜の構造を分析した結果を示す。
【００３８】
図５に示すように、ＧｅＳｉＮＨ膜は、酸素プラズマアッシングしていないもの（ａｓ  ｄｅｐｏ）と、酸素プラズマアッシングしたもの（ｗｉｔｈ  Ｏ２−Ａｓｈｉｎｇ）とで、スペクトルにほとんど変化がみられない。これは、ＧｅＳｉＮＨ膜が、酸素プラズマに曝されても変質し難い、例えば、酸化され難いことを示している。
【００３９】
図６に、上記ＧｅＳｉＮＨ膜の組成を、ラザフォード後方散乱分析法（Ｒｕｔｈｅｒｆｏｒｄ  Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ：ＲＢＳ）、及び水素前方散乱分析法（Ｈｙｄｒｏｇｅｎ  Ｆｏｒｗａｒｄｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ：ＨＦＳ）を用いて分析した結果を示す。
【００４０】
図６に示すように、上記ＧｅＳｉＮＨ膜を構成する元素は主にゲルマニウム（Ｇｅ）、珪素（Ｓｉ）、窒素（Ｎ）、及び水素（Ｈ）の４つであり、それぞれの存在比率は、３０．７％、１６．９％、３７．２％、１５．２％であった。
【００４１】
例えば、上記組成を持つＧｅＳｉＮＨ膜は、酸素プラズマアッシングされても変質し難く、しかも、酸素プラズマアッシング後においてもＤＨＦに溶け難い性質を持つ。
【００４２】
このように、第１の実施形態によれば、例えば、酸素プラズマを用いたレジストアッシング工程、及びＤＨＦを用いた自然酸化膜除去工程等の過酷な環境に曝されることがある側壁スペーサの材料として有効な膜、本例では、ＧｅＳｉＮＨ膜を提供できる。
【００４３】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、酸素プラズマアッシングされても変質し難く、しかも、酸素プラズマアッシング後においてもＤＨＦに溶け難い性質を維持できるＧｅＳｉＮＨ膜が提供された。図７に、第１の実施形態に係るＧｅＳｉＮＨ膜の酸素プラズマアッシング後における各種エッチャントに対するエッチングレートを示す。エッチングレートは、ともにウエハ中心（ａｔ  ｃｅｎｔｅｒ）におけるエッチングレートである。
【００４４】
図７に示すように、第１の実施形態に係るＧｅＳｉＮＨ膜は、ＧｅＳｉＣＯＨ膜に比較して、酸素プラズマアッシング後においてもＤＨＦに溶け難い性質を維持するが、そのエッチングレートは、５５Ａ／ｍｉｎ（５．５ｎｍ／ｍｉｎ）である。また、酸素プラズマアッシング後におけるＳＰＭに対するエッチングレートは、１７Ａ／ｍｉｎ（１．７ｎｍ／ｍｉｎ）である。また、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）に対するエッチングレートは６６６Ａ／ｍｉｎ（６６．６ｎｍ／ｍｉｎ）、純水（ＤＩＷ）に対するエッチングレートは１．９Ａ／ｍｉｎ（０．１９ｎｍ／ｍｉｎ）である。
【００４５】
本第２の実施形態は、例えば、酸素プラズマアッシング後におけるＳＰＭ、及びＤＨＦに対するエッチングレートを、さらに低下させようとするものである。
【００４６】
図８Ａ及び図９Ａに、第２の実施形態に係るＧｅＳｉＮＨ膜の酸素プラズマアッシング後における各種エッチャントに対するエッチングレートのＳｉＨ４／Ｎ２比率依存性を示す。図８Ｂは図８Ａに示す数値をグラフ化して示した図、図９Ｂは図９Ａに示す数値をグラフ化して示した図である。なお、図８Ｂ及び図９Ｂには、それぞれ第１の実施形態に係るＧｅＳｉＮＨ膜における数値についても、参考のためにプロットしてある。
【００４７】
第２の実施形態が、第１の実施形態と特に異なるところは、ＳｉＨ４の流量及びＮ２の流量をともに増加させたこと（第１の実施形態では、ＳｉＨ４／Ｎ２＝２０／５００ｓｃｃｍであった）、及びプロセスガスとしてＨｅを新たに導入したことである。
【００４８】
図８Ａ及び図８Ｂは、プロセスガスとしてＧｅＨ４、ＳｉＨ４、Ｎ２、Ｈｅを用い、ＧｅＨ４の流量を４０ｓｃｃｍ、Ｎ２の流量を７００ｓｃｃｍ、Ｈｅの流量を１０００ｓｃｃｍに固定し、ＳｉＨ４の流量を５０ｓｃｃｍ、６０ｓｃｃｍ、７０ｓｃｃｍに変化させた場合を示している。
【００４９】
同じく図９Ａ及び図９Ｂは、ＧｅＨ４の流量を４０ｓｃｃｍ、Ｎ２の流量を１０００ｓｃｃｍ、Ｈｅの流量を１０００ｓｃｃｍに固定し、ＳｉＨ４の流量を５０ｓｃｃｍ、６０ｓｃｃｍ、７０ｓｃｃｍに変化させた場合を示している。
【００５０】
ガス流量以外の成膜条件は第１の実施形態と同様であり、次の通りである。
【００５１】
成膜装置：  平行平板型プラズマＣＶＤ装置
上部ＲＦ／下部ＲＦ：  ５００／１００Ｗ
圧力：  ２６７Ｐａ
ギャップ：  １８ｍｍ
温度（サセプタ温度）：  ３００℃
（ＳＰＭに対するエッチングレートのＳｉＨ４の流量依存性）
まず、図８Ａ及び図９Ａに示すように、第１の実施形態に比較して、ＳｉＨ４の流量を増加させると、酸素プラズマアッシング後におけるＳＰＭに対するエッチングレートが低下する。例えば、第１の実施形態では、酸素プラズマアッシング後におけるＳＰＭに対するエッチングレートが、１７Ａ／ｍｉｎ（１．７ｎｍ／ｍｉｎ）であったが、ＳｉＨ４の流量を増加させることで、０．３乃至３．４Ａ／ｍｉｎ（０．０３乃至０．３４ｎｍ／ｍｉｎ）の範囲に低下している。
【００５２】
このように、ＳｉＨ４の流量を増加させることで、酸素プラズマアッシング後におけるＳＰＭに対するエッチングレートを低下させることができる。
【００５３】
よって、ＳＰＭに対するエッチングレートを考慮したときのＳｉＨ４の流量の好ましい範囲は、流量比ＳｉＨ４／Ｎ２に換算すると、以下のようになる。
【００５４】
ＳｉＨ４／Ｎ２＝５０／７００ｓｃｃｍ：    ６．６７％（＝{50/(50+700)}×100％）
ＳｉＨ４／Ｎ２＝６０／７００ｓｃｃｍ：    ７．８９％（＝{60/(60+700)}×100％）
ＳｉＨ４／Ｎ２＝７０／７００ｓｃｃｍ：    ９．０９％（＝{70/(70+700)}×100％）
ＳｉＨ４／Ｎ２＝５０／１０００ｓｃｃｍ：  ４．７６％（＝{50/(50+1000)}×100％）
ＳｉＨ４／Ｎ２＝６０／１０００ｓｃｃｍ：  ５．６６％（＝{60/(60+1000)}×100％）
ＳｉＨ４／Ｎ２＝７０／１０００ｓｃｃｍ：  ６．５４％（＝{70/(70+1000)}×100％）
このように、流量比ＳｉＨ４／Ｎ２が、具体的には４．７６％以上９．０９％以下、実用的には４％以上１０％以下となるように流量を制御することで、酸素プラズマアッシング後におけるＳＰＭに対するエッチングレートを低くできるＧｅＳｉＮＨ膜を得ることができる。
【００５５】
（ＤＨＦに対するエッチングレートのＳｉＨ４の流量依存性）
また、図８Ａ及び図９Ａに示すように、第１の実施形態に比較して、ＳｉＨ４の流量を増加させると、酸素プラズマアッシング後におけるＤＨＦに対するエッチングレートも低下する。例えば、第１の実施形態では、酸素プラズマアッシング後におけるＤＨＦに対するエッチングレートが、５５Ａ／ｍｉｎ（１．７ｎｍ／ｍｉｎ）であったが、ＳｉＨ４の流量を増加させることで、３乃至３０Ａ／ｍｉｎ（０．３乃至３ｎｍ／ｍｉｎ）の範囲に低下している。一部８１Ａ／ｍｉｎ（８．１ｎｍ／ｍｉｎ）に増加している数値もみられるが、例えば、図８Ａ及び図８Ｂに示すように、Ｎ２の流量を７００ｓｃｃｍとし、ＳｉＨ４の流量を、５０ｓｃｃｍ、６０ｓｃｃｍ、７０ｓｃｃｍと４と増加させた場合には、ＳｉＨ４の流量が増すに連れて、酸素プラズマアッシング後におけるＤＨＦに対するエッチングレートが３０Ａ／ｍｉｎ（３ｎｍ／ｍｉｎ）から、７Ａ／ｍｉｎ（０．７ｎｍ／ｍｉｎ）、３Ａ／ｍｉｎ（０．３ｎｍ／ｍｉｎ）に順次低下する傾向が確認された。
【００５６】
この傾向は、図９Ａ及び図９Ｂに示すように、Ｎ２の流量を１０００ｓｃｃｍとし、流量比ＳｉＨ４／Ｎ２を、５０／１０００ｓｃｃｍ、６０／１０００ｓｃｃｍ、７０／１０００ｓｃｃｍと変化させた場合においても同様である。本例では、酸素プラズマアッシング後におけるＤＨＦに対するエッチングレートが８１Ａ／ｍｉｎ（８．１ｎｍ／ｍｉｎ）から、１８Ａ／ｍｉｎ（１．８ｎｍ／ｍｉｎ）、１０Ａ／ｍｉｎ（１ｎｍ／ｍｉｎ）に順次低下している。
【００５７】
このような結果から、ＳｉＨ４の流量を増加させると、酸素プラズマアッシング後におけるＤＨＦに対するエッチングレートを、さらに低下させることができる。
【００５８】
特に、ＤＨＦに対するエッチングレートとしては、例えば、自然酸化膜の除去処理時に、側壁スペーサの消失を防ぎたい、という観点から、２０Ａ／ｍｉｎ（２ｎｍ／ｍｉｎ）以下は確保したい。この観点を含めて、ＤＨＦに対するエッチングレートを考慮したときのＳｉＨ４の流量の好ましい範囲は、流量比ＳｉＨ４／Ｎ２に換算すると、以下のようになる。
【００５９】
ＳｉＨ４／Ｎ２＝６０／７００ｓｃｃｍ：    ７．８９％
ＳｉＨ４／Ｎ２＝７０／７００ｓｃｃｍ：    ９．０９％
ＳｉＨ４／Ｎ２＝６０／１０００ｓｃｃｍ：  ５．６６％
ＳｉＨ４／Ｎ２＝７０／１０００ｓｃｃｍ：  ６．５４％
このように、流量比ＳｉＨ４／Ｎ２が、具体的には５．６６％以上９．０９％以下、実用的には５％以上１０％以下となるように流量を制御することで、酸素プラズマアッシング後におけるＤＨＦに対するエッチングレートを低くできるＧｅＳｉＮＨ膜を得ることができる。
【００６０】
また、酸素プラズマアッシング後における純水（ＤＩＷ）に対するエッチングレートであるが、ＳｉＨ４の流量を増加させても、図８Ａ及び図９Ａに示すように、引き続き低く抑えることが可能であることも確認された。
【００６１】
このように、ＳｉＨ４の流量を、第１の実施形態に比較して増加させても、側壁スペーサに要求される性質については、損なわれることもない。
【００６２】
（リン酸に対するエッチングレートのＳｉＨ４の流量依存性）
しかしながら、ＳｉＨ４の流量を増加させ過ぎると、リン酸に対するエッチングレートが下がり過ぎてしまう。例えば、ＳｉＨ４の流量が７０ｓｃｃｍとなると、Ｎ２の流量が７００ｓｃｃｍのとき１４５Ａ／ｍｉｎ（１４．５ｎｍ／ｍｉｎ）、Ｎ２の流量が１０００ｓｃｃｍのとき３０４Ａ／ｍｉｎ（１４．５ｎｍ／ｍｉｎ）となる。
【００６３】
リン酸に対するエッチングレートは、スループットを向上させる、という観点から、４８０Ａ／ｍｉｎ（４８ｎｍ／ｍｉｎ）以上は確保したい。この観点を含めて、リン酸に対するエッチングレートを考慮したときのＳｉＨ４の流量の好ましい範囲は、流量比ＳｉＨ４／Ｎ２に換算すると、以下のようになる。
【００６４】
ＳｉＨ４／Ｎ２＝５０／７００ｓｃｃｍ：    ６．６７％
ＳｉＨ４／Ｎ２＝６０／１０００ｓｃｃｍ：  ５．６６％
ＳｉＨ４／Ｎ２＝５０／１０００ｓｃｃｍ：  ４．７６％
このように、流量比ＳｉＨ４／Ｎ２が、具体的には４．７６％以上６．６７％以下、実用的には４％以上７％以下となるように流量を制御することで、酸素プラズマアッシング後におけるリン酸に対するエッチングレートを高い値に維持できるＧｅＳｉＮＨ膜を得ることができる。
【００６５】
（リン酸に対するエッチングレートのＮ２流量依存性）
次に、Ｎ２の流量を増加させた場合について検討する。
【００６６】
図１０は、第２の実施形態に係るＧｅＳｉＮＨ膜の、酸素プラズマアッシング後におけるリン酸に対するエッチングレートのＮ２流量依存性を示す図である。図１０は、図８Ａ及び図９Ａに示したリン酸（Ｈ３ＰＯ４）に対するエッチングレートの数値をグラフ化したものである。なお、図１０には、第１の実施形態に係るＧｅＳｉＮＨ膜のリン酸に対するエッチングレートについても、参考のためにプロットしてある。
【００６７】
図１０に示すように、Ｎ２の流量を７００ｓｃｃｍから１０００ｓｃｃｍに増加させると、リン酸に対するエッチングレートが向上する。
【００６８】
上述したように、リン酸に対するエッチングレートは、スループットを向上させる、という観点から、４８０Ａ／ｍｉｎ（４８ｎｍ／ｍｉｎ）以上は確保したい。この観点を含め、Ｎ２の流量は１０００ｓｃｃｍが良いであろう、との観点から、リン酸に対するエッチングレートを考慮したとき、好ましい流量比ＳｉＨ４／Ｎ２の範囲は、以下のようになる。
【００６９】
ＳｉＨ４／Ｎ２＝６０／１０００ｓｃｃｍ：  ５．６６％
ＳｉＨ４／Ｎ２＝５０／１０００ｓｃｃｍ：  ４．７６％
このように、流量比ＳｉＨ４／Ｎ２が、具体的には４．７６％以上５．６６％以下、実用的には４％以上６％以下となるように流量を制御することで、例えば、Ｎ２の流量を１０００ｓｃｃｍに設定した場合でも、酸素プラズマアッシング後におけるリン酸に対するエッチングレートを、例えば、４８０Ａ／ｍｉｎ（４８ｎｍ／ｍｉｎ）以上の高い値にできるＧｅＳｉＮＨ膜を得ることができる。
【００７０】
（ＤＨＦに対するエッチングレートのＮ２流量依存性）
図１１は、第２の実施形態に係るＧｅＳｉＮＨ膜の、酸素プラズマアッシング後におけるＤＨＦに対するエッチングレートのＮ２流量依存性を示す図である。図１１は、図８Ａ及び図９Ａに示したＤＨＦに対するエッチングレートの数値をグラフ化したものである。なお、図１１には、第１の実施形態に係るＧｅＳｉＮＨ膜のＤＨＦに対するエッチングレートについても、参考のためにプロットしてある。
【００７１】
図１１に示すように、Ｎ２の流量を７００ｓｃｃｍから１０００ｓｃｃｍに増加させると、ＤＨＦに対するエッチングレートが向上する。
【００７２】
上述したが、ＤＨＦに対するエッチングレートは、側壁スペーサの消失を防ぐ、という観点から、２０Ａ／ｍｉｎ（２ｎｍ／ｍｉｎ）以下に抑えたい。この観点を考慮すると、Ｎ２の流量は１０００ｓｃｃｍよりも７００ｓｃｃｍを選びたい。しかし、スループットを向上させたい、との観点を考慮すると、Ｎ２の流量は１０００ｓｃｃｍを選びたい、というトレードオフの関係が出てしまう。
【００７３】
このようなトレードオフの関係を考慮して、好ましい流量比ＳｉＨ４／Ｎ２を設定すると、以下のようになる。
【００７４】
ＳｉＨ４／Ｎ２＝６０／１０００ｓｃｃｍ：  ５．６６％
このように、流量比ＳｉＨ４／Ｎ２が、具体的には５．６６％、実用的には５％以上６％以下となるように流量を制御することで、例えば、Ｎ２の流量を１０００ｓｃｃｍに設定した場合においても、酸素プラズマアッシング後におけるリン酸に対するエッチングレートを、例えば、４８０Ａ／ｍｉｎ（４８ｎｍ／ｍｉｎ）以上の高い値にでき、かつ、酸素プラズマアッシング後におけるＤＨＦに対するエッチングレートを、例えば、２０Ａ／ｍｉｎ（２ｎｍ／ｍｉｎ）以下の低い値にできるＧｅＳｉＮＨ膜を得ることができる。
【００７５】
なお、このＧｅＳｉＮＨ膜の成膜条件は、具体的には以下の通りである。
【００７６】
成膜装置：  平行平板型プラズマＣＶＤ装置
ガス流量：  ＧｅＨ４/ＳｉＨ４/Ｎ２/Ｈｅ＝４０/６０/１０００/１０００ｓｃｃｍ
上部ＲＦ／下部ＲＦ：  ５００／１００Ｗ
圧力：  ２６７Ｐａ
ギャップ：  １８ｍｍ
温度（サセプタ温度）：  ３００℃
（第３の実施形態）
第３の実施形態は、第２実施形態と同様に、例えば、酸素プラズマアッシング後におけるＳＰＭ、及びＤＨＦに対するエッチングレートを、さらに低下させようとするものである。
【００７７】
第３の実施形態は、例えば、第１の実施形態において説明したＧｅＳｉＮＨ膜の成膜プロセスに、さらに、炭素を含むガス、例えば、ＣＨ４（メタン）を添加したものである。図１２Ａに、第３の実施形態に係るＧｅＳｉＣＮＨ膜の酸素プラズマアッシング後におけるＤＨＦ、ＳＰＭ、及びリン酸に対するエッチングレートを示す。図１２Ｂは図１２Ａに示す数値をグラフ化して示した図である。
【００７８】
図１２Ａ及び図１２Ｂは、プロセスガスとしてＧｅＨ４、ＳｉＨ４、ＣＨ４、Ｎ２を用い、ＧｅＨ４の流量を４０ｓｃｃｍ、ＳｉＨ４の流量を２０ｓｃｃｍ、Ｎ２の流量を５００ｓｃｃｍに固定し、ＣＨ４の流量を変化させた場合を示している。ガス流量以外の成膜条件は、次の通りである。
【００７９】
成膜装置：  平行平板型プラズマＣＶＤ装置
上部ＲＦ／下部ＲＦ：  ５００／１００Ｗ
圧力：  ２６７Ｐａ
ギャップ：  １８ｍｍ
温度（サセプタ温度）：  ３００℃
図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、炭素を含むガス、本例では、ＣＨ４を添加することで、ＤＨＦに対するエッチングレート、及びＳＰＭに対するエッチングレートがともに低下している。
【００８０】
このように、第１の実施形態において説明したＧｅＳｉＮＨ膜の成膜プロセスに、炭素を含むガスを、さらに添加することでも、ＤＨＦに対するエッチングレート、及びＳＰＭに対するエッチングレートをともに低下させることができる。
【００８１】
また、ＣＨ４を多く流すと、リン酸に対するエッチングレートも低下する。本例では、ＣＨ４／Ｎ２の流量比が２０％以上になると、エッチングレートが１００Ａ／ｍｉｍ（１０ｎｍ／ｍｉｎ）のオーダーに低下する。ＤＨＦ、及びＳＰＭに対し、リン酸中のエッチング選択比を大きくとるには、ＣＨ４／Ｎ２の流量比を２０％未満にすることが好ましい。
【００８２】
（第４の実施形態）
第４の実施形態は、第１乃至第３の実施形態で説明したＧｅＳｉＮＨ膜、又はＧｅＳｉＣＮＨ膜を、半導体装置の製造に適用した場合の一例に関する。本例は、上記ＧｅＳｉＮＨ膜、又はＧｅＳｉＣＮＨ膜を、特に、側壁スペーサに適用した例である。
【００８３】
図１３乃至図２５は、この発明の第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す断面図である。
【００８４】
まず、図１３に示すように、例えば、珪素からなる半導体基板３１に、周知の技術を用いてｎチャネル型絶縁ゲート電界効果トランジスタ、例えば、ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴ（ｎＭＯＳトランジスタ）を形成するためのｐ型半導体領域（本例ではｐウェル）と、ｐチャネル型絶縁ゲート電界効果トランジスタ、例えば、ｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴ（ｐＭＯＳトランジスタ）を形成するためのｎ型半導体領域（本例ではｎウェル）とを形成する。次いで、半導体基板３１に、例えば、ＳＴＩ（Shallow Trench Isolation）技術を用いて素子分離領域３３を形成し、半導体基板３１の表面領域に活性領域ＡＡを区画する。素子分離領域３３の材料の一例は、酸化シリコンである。次いで、半導体基板３１の活性領域ＡＡ上に、例えば、熱酸化法を用いて酸化シリコンからなるゲート絶縁膜３２を形成する。
【００８５】
次に、図１４に示すように、ゲート絶縁膜３２及び素子分離領域３３上に導電性膜を形成し、この導電性膜を、フォトリソグラフィ法を用いてパターニングすることで、ｎ型ウェルの活性領域上と、ｐ型ウェルの活性領域上との各々にゲート電極３４をそれぞれ形成する。ゲート電極３４の材料としては、ｎＭＯＳトランジスタの場合には、例えば、ｎ型不純物としてヒ素（Ａｓ）あるいはリン（Ｐ）を含有するポリシリコン膜あるいはポリシリコンゲルマニウム膜を用いれば良い。また、ｐＭＯＳトランジスタの場合には、例えば、ｐ型不純物として硼素（Ｂ）を含有するポリシリコン膜あるいはポリシリコンゲルマニウム膜を用いれば良い。あるいは、不純物を含まないポリシリコン膜を形成し、このポリシリコン膜を、フォトリソグラフィ法を用いたパターニングによりゲート電極３４に加工した後、ｐ型ウェル上に形成されたゲート電極３４並びにｐ型ウェルにｎ型不純物をイオン注入し、同様にｎ型ウェル上に形成されたゲート電極３４並びにｎ型ウェルにｐ型不純物をイオン注入してもよい。
【００８６】
次に、図１５に示すように、後にｐＭＯＳトランジスタが形成されるｎ型ウェル上をフォトレジスト４０で被覆する。次いで、露呈したｐ型ウェルに対して、素子分離領域３３、ゲート電極３４及びフォトレジスト４０をマスクに用いてｎ型不純物、例えば、ヒ素をイオン注入し、ｎＭＯＳトランジスタのエクステンション３５ｎを形成する。
【００８７】
次に、図１６に示すように、フォトレジスト４０を、例えば、酸素プラズマアッシングを用いて除去した後、今度は反対に、ｎＭＯＳトランジスタが形成されるｐ型ウェル上をフォトレジスト４１で被覆する。次いで、露呈したｎ型ウェルに対して、素子分離領域３３、ゲート電極３４及びフォトレジスト４１をマスクに用いてｐ型不純物、例えば、ボロンをイオン注入し、ｐＭＯＳトランジスタのエクステンション３５ｐを形成する。
【００８８】
次に、図１７に示すように、フォトレジスト４１を、例えば、酸素プラズマアッシングを用いて除去した後、ゲート電極３４の側面及び上面を被覆するように、半導体基板３１の全面上に、側壁スペーサとなる薄膜３６を、ＣＶＤ法、例えば、ＰＥＣＶＤ（Plasma-Enhanced CVD）法を用いて形成する。本例では、薄膜３６は、第１又は第２の実施形態において説明したゲルマニウム、珪素、窒素及び水素を含む膜であり、例えば、ＧｅＳｉＮＨ膜である。もちろん、第３の実施形態において説明したＧｅＳｉＣＮＨ膜でも良い。
【００８９】
次に、図１８に示すように、薄膜３６を、異方性エッチングを用いてエッチバックする。異方性エッチングの一例は、反応性イオンエッチング（Reactive Ion Etching: RIE）である。薄膜３６をエッチバックすることで、ゲート電極３４の側面上に、ＧｅＳｉＮＨ膜からなる側壁スペーサ３６´が形成される。
【００９０】
次に、図１９に示すように、ｎ型ウェル上をフォトレジスト４２で被覆する。次いで、露呈したｐ型ウェルに対して、素子分離領域３３、ゲート電極３４、側壁スペーサ３６´及びフォトレジスト４２をマスクに用いてｎ型不純物、例えば、ヒ素をイオン注入し、ｎＭＯＳトランジスタのソース・ドレイン領域３７ｎを形成する。
【００９１】
次に、図２０に示すように、フォトレジスト４２を除去した後、ｐ型ウェル上をフォトレジスト４３で被覆する。次いで、露呈したｎ型ウェルに対して、素子分離領域３３、ゲート電極３４、側壁スペーサ３６´及びフォトレジスト４３をマスクに用いてｐ型不純物、例えば、ボロンをイオン注入し、ｐＭＯＳトランジスタのソース・ドレイン領域３７ｐを形成する。なお、フォトレジスト４２は、本例では、酸素プラズマアッシングした後、硫酸／過酸化水素混合溶液（ＳＰＭ）を用いたウェットエッチングを用いて除去する。ＧｅＳｉＮＨ膜は、酸素プラズマアッシングにおいて変質し難く、また、硫酸／過酸化水素混合溶液中において安定である。このため、フォトレジスト４２を除去する際のウェットエッチングにおいて、側壁スペーサ３６´が不用意に除去されることが抑制される。
【００９２】
次に、図２１に示すように、フォトレジスト４３を除去、本例では酸素プラズマアッシング、及び硫酸／過酸化水素混合溶液を用いたウェットエッチングを用いて除去した後、ソース・ドレイン領域３７ｎ、３７ｐを活性化するためにスパイクＲＴＡ（Rapid Thermal Anneal）により１０００℃程度の高温で熱処理を行う。次いで、ＤＨＦを用いて、自然酸化膜の除去を行う。上述したように、ＧｅＳｉＮＨ膜は、酸素プラズマアッシング後においても、ＤＨＦに溶け難い。次いで、ゲート電極３４の側面及び上面を被覆するように、半導体基板３１の全面上に、金属膜４４を、例えば、スパッタリング法を用いて形成する。本例では、金属膜４４は、ニッケル（Ｎｉ）であり、スパッタリング法を用いて、例えば、３０ｎｍの厚みで形成する。
【００９３】
次に、図２２に示すように、図２１に示した金属膜４４が形成された構造体を、窒素雰囲気中５００℃で３０秒間熱処理する。これにより、金属膜４４中の金属、本例ではニッケルがゲート電極、及び半導体基板３１を構成する導電物、本例ではシリコンと反応し、金属膜４４とゲート電極３４とが接触する部分、及び金属膜４４と半導体基板３１とが接触する部分（本例では、半導体基板３１中のソース・ドレイン領域３７ｎ、３７ｐの部分）に反応層、本例ではニッケルシリサイド（ＮｉＳｉ）３８が形成される。ニッケルシリサイド３８が形成されることで、ゲート電極３４、及びソース・ドレイン領域３７ｎ、３７ｐが部分的に低抵抗化される。
【００９４】
次に、図２３に示すように、素子分離領域３３、ゲート電極３４の低抵抗化された部分（ニッケルシリサイド３８）、ソース・ドレイン領域の低抵抗化された部分（ニッケルシリサイド３８）、及び側壁スペーサ３６´をエッチングし難く、金属膜４４の未反応部分をエッチングし易いエッチャントを用いて、金属膜４４の未反応部分を除去する。このようなエッチャントの例は、硫酸／過酸化水素混合溶液である。本例では、硫酸／過酸化水素混合溶液を用いてウェットエッチングすることで、金属膜４４の未反応部分、即ち、ニッケルが除去される。これにより、ゲート電極３４上、及びソース・ドレイン領域３７ｎ、３７ｐ上に、ニッケルシリサイド３８が残る。ＧｅＳｉＮＨ膜からなる側壁スペーサ３６´は、硫酸／過酸化水素混合溶液中でエッチングされないので、側壁スペーサ３６´は、ゲート電極３４の側面上に残留する。
【００９５】
次に、図２４に示すように、素子分離領域３３、ゲート電極３４の低抵抗化された部分（ニッケルシリサイド３８）、ソース及びドレイン領域の低抵抗化された部分（ニッケルシリサイド３８）をエッチングし難く、側壁スペーサ３６´をエッチングし易いエッチャントを用いて側壁スペーサ３６´を除去する。本例では、図１６に示した金属膜４４の未反応部分が除去された構造体を、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）中に浸漬する。側壁スペーサ３６´の、ゲート電極３４の側面上から水平方向の厚みｔは約３０ｎｍであり、かつ、等方性でエッチングされるので、オーバーエッチングを見込んでも３０秒で除去可能である。
【００９６】
このようにして、図２５に示すように、ゲート電極３４の側面上から側壁スペーサが除去された半導体装置となる構造体を得ることができる。
【００９７】
図２５に示すように、本一実施例に従って形成された上記構造体は、ニッケルシリサイド３８がエッチングされることなく、側壁スペーサが除去され、この後、例えば、ゲート回りに直接ＳｉＮ膜を堆積することにより、より有効にチャネル領域に応力を加えることができ、トランジスタのキャリア移動度を向上させることができる。
【００９８】
以上、この発明を、いくつかの実施形態に従って説明したが、この発明はこれら実施形態に限られるものではなく様々な変形が可能である。
【００９９】
例えば、上述した第４の実施形態では、第１乃至第３の実施形態に係る薄膜を、半導体装置の製造過程において用いられ、この製造過程中に除去される側壁スペーサに適用した例を説明したが、半導体装置の製造過程において除去される薄膜は側壁スペーサに限られるものではない。第１乃至第３の実施形態に係る薄膜は、例えば、ヴィアホールやコンタクトホール形成の際のハードマスクにも適用することが可能である。
【０１００】
また、特に、第４の実施形態では、ｎ型及びｐ型の半導体領域を有する半導体層として、ｎ型ウェル及びｐ型ウェルを有する半導体基板３１を例示したが、半導体層は、半導体基板３１に限られるものでもなく、例えば、絶縁膜の上にｐ型半導体層及びｎ型半導体層有する、いわゆるＳＯＩ基板や、薄膜トランジスタを形成するための半導体薄膜であっても良い。
【０１０１】
また、第４の実施形態では、ｎＭＯＳトランジスタとｐＭＯＳトランジスタとの双方を形成する例を示したが、ｎＭＯＳトランジスタ、又はｐＭＯＳトランジスタのいずれか一方のみを形成することもできる。この場合には、図１５、図１６、図１９、及び図２０に示したフォトレジスト４０、４１、４２、４３を形成する工程を省略し、かつ、ｎ型不純物、又はｐ型不純物のいずれか一方のみを活性領域に導入すれば良い。
【０１０２】
また、第４の実施形態では、エクステンション３５ｎ、３５ｐを形成したが、側壁スペーサ３６´を形成する場合においても必ずしも形成される必要はない。例えば、チャネル長が微細化されたトランジスタにおいては、活性化のための熱処理時に、エクステンション３５ｎどうし、又は３５ｐどうしが接触し、ソース〜ドレイン間の短絡不良を生ずることがある。このため、エクステンション３５ｎ、３５ｐは必要に応じて形成されれば良い。
【０１０３】
また、第１乃至第４の実施形態では、ＧｅＳｉＮＨ膜、又はＧｅＳｉＣＮＨ膜を、平行平板型プラズマＣＶＤを用いて形成したが、他のプラズマＣＶＤ法を用いて形成することも可能である。さらに、ＧｅＳｉＮＨ膜、又はＧｅＳｉＣＮＨ膜は、プラズマＣＶＤに限らず、熱ＣＶＤでも良く、ＣＶＤ以外にも、ＡＬＤ、ＰＶＤといった成膜手法でも形成することが可能である。
【０１０４】
その他、上記実施形態は、この発明の主旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】第１の実施形態に係るＧｅＳｉＮＨ膜のエッチングレートを示す図
【図２】参考例に係るＧｅＳｉＣＯＨ膜の酸素プラズマアッシングの前後でのＤＨＦに対するエッチングレートの変化を示す図
【図３】参考例に係るＧｅＳｉＣＯＨ膜の構造を分析した結果を示す図
【図４】第１の実施形態に係るＧｅＳｉＮＨ膜の酸素プラズマアッシングの前後でのＤＨＦに対するエッチングレートの変化を示す図
【図５】第１の実施形態に係るＧｅＳｉＮＨ膜の構造を分析した結果を示す図
【図６】第１の実施形態に係るＧｅＳｉＮＨ膜の組成を分析した結果を示す図
【図７】第１の実施形態に係るＧｅＳｉＮＨ膜の酸素プラズマアッシング後におけるエッチングレートを示す図
【図８】第２の実施形態に係るＧｅＳｉＮＨ膜の酸素プラズマアッシング後におけるエッチングレートを示す図
【図９】第２の実施形態に係るＧｅＳｉＮＨ膜の酸素プラズマアッシング後におけるエッチングレートを示す図
【図１０】第２の実施形態に係るＧｅＳｉＮＨ膜の酸素プラズマアッシング後におけるリン酸に対するエッチングレートのＮ２流量依存性を示す図
【図１１】第２の実施形態に係るＧｅＳｉＮＨ膜の酸素プラズマアッシング後におけるＤＨＦに対するエッチングレートのＮ２流量依存性を示す図
【図１２】第３の実施形態に係るＧｅＳｉＣＮＨ膜の酸素プラズマアッシングのエッチングレートを示す図
【図１３】この発明の第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図
【図１４】この発明の第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図
【図１５】この発明の第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図
【図１６】この発明の第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図
【図１７】この発明の第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図
【図１８】この発明の第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図
【図１９】この発明の第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図
【図２０】この発明の第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図
【図２１】この発明の第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図
【図２２】この発明の第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図
【図２３】この発明の第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図
【図２４】この発明の第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図
【図２５】この発明の第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図
【図２６】先行技術に係るトランジスタを示す断面図
【符号の説明】
【０１０６】
３１…半導体基板、３２…ゲート絶縁膜、３３…素子分離領域、３４…ゲート電極、３６…薄膜、３６´…側壁スペーサ、３８…ニッケルシリサイド、４４…金属膜。
【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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