JP2007096002A - 半導体装置の製造方法および半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】サリサイド技術を用いてＭＯＳトランジスタのシリサイド領域及び非シリサイド領域を形成する工程において、シリサイド層を半導体基板へのダメージなく形成する。
【解決手段】第１のサイドウォールスペーサ１０８を有するゲート電極１０３及びソース・ドレイン拡散層１０９，１１０を被覆するようにＳｉＣ_ｗＨ_ｘＯ_ｙＮ_ｚ（ｗ＞０、ｘ≧０、ｙ＞０、ｚ≧０）で表される有機無機ハイブリッド膜１１２を堆積する工程と、有機無機ハイブリッド膜１１２の所定部分を酸化層１１５に変換する工程と、酸化層１１５を選択的に除去して、ゲート電極１０３及びソース・ドレイン１０９，１１０の所定部分を開口すると同時に第１のサイドウォールスペーサ１０８の側面に第２のサイドウォールスペーサ１１６を形成する工程と、ゲート電極１０３及びソース・ドレイン拡散層１０９，１１０の開口部分をシリサイド化してシリサイド層１２０を形成する工程を含む。
【選択図】図１

Description

この発明は、サリサイド技術を用いるＭＯＳ型トランジスタの製造過程において、ゲート電極およびソース・ドレイン拡散層上部に抵抗上昇や断線といった不良が発生しない良質なシリサイド層を形成すると共に、ソース・ドレイン拡散層上部に形成されるシリサイド層がＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ−Ｄｏｐｅｄ Ｄｒａｉｎ）領域に成長することによって起こる接合リークの発生を防止する半導体装置の製造方法および半導体装置に関するものである。

近年、半導体デバイスの素子パターンの微細化、高速化が加速度的に進んでいる。これに伴い、ＭＯＳトランジスタのソース・ドレイン領域部の不純物拡散層をできるだけ浅く形成し、その上部にシリコンと金属との化合物であるシリサイド層を形成する技術が用いられている。一方、Ｉ／Ｏ部に用いるＭＯＳトランジスタにおいては、ゲート絶縁膜の耐圧、ＥＳＤ耐圧を確保するために、ソース・ドレイン領域の上部にシリサイド層を形成しないのが一般的である。つまり、１つの半導体基板上に、シリサイド領域と非シリサイド領域とが存在する形になる。

以下、従来のシリサイド領域と非シリサイド領域を形成する工程の一例を図１８（ａ）〜（ｇ）を参照しながら説明する。まず、図１８（ａ）に示すように、素子分離１が形成された半導体基板２の上に例えば２ｎｍのゲート酸化膜３を介して、例えば２００ｎｍのポリシリコン膜からなるゲート電極４を公知のフォトリソグラフィー技術とドライエッチング技術を用いて形成する。次に、ソース・ドレイン拡散層の一部となる不純物濃度の低いＮ型拡散層５，６をゲート電極４をマスクとしてイオン注入法（例えばＰ^＋を５×１０^１３個／ｃｍ^２）により自己整合的に形成する。

次に、図１８（ｂ）に示すように、被加工基板７の表面を覆うようにシリコン酸化膜８をＣＶＤ法により例えば６０ｎｍ堆積する。次に、図１８（ｃ）に示すように、シリコン酸化膜８の異方性エッチングを行って、ゲート電極４の側面だけを残すようにシリコン酸化膜８を除去し、サイドウォールスペーサ９を形成する。次に、図１８（ｄ）に示すように、ゲート電極４及びサイドウォールスペーサ９をマスクとし、イオン注入法（例えばＡｓ^＋を５×１０^１５個／ｃｍ^２）によって前記ソース・ドレイン拡散層の他の部分となる高濃度の拡散層１０，１１を自己整合的に形成する。次に、図１８（ｅ）に示すように、被加工基板１２の表面を覆うようにシリコン酸化膜１３をＣＶＤ法により例えば２０〜４０ｎｍ堆積する。次に、シリコン酸化膜１３の所定部分に公知フォトリソグラフィー技術を用いてレジストパターン１４を形成する。次に、図１８（ｆ）に示すように、公知のドライエッチング技術を用いてシリコン酸化膜１３の異方性エッチングを行い、ゲート電極４の上部分１５とソース・ドレイン拡散層５，６の上部分１６，１７を露出させる。次に、図１８（ｇ）に示すように、公知のサリサイド技術を用いてゲート電極４の上部分１５とソース・ドレイン拡散層５，６の上部分１６，１７に例えばＳｉとＣｏの化合物からなるシリサイド層１８を形成すると、シリサイド領域と非シリサイド領域を有するＭＯＳトランジスタの基本構造が出来上がる。このようなシリサイド領域と非シリサイド領域を有するＭＯＳトランジスタ形成工程において、シリコン酸化膜１３の異方性エッチングのように、下地のシリコン基板２との選択比を大きくする必要のある異方性エッチングでは、従来から、特許文献１のように例えばＣＨＦ_３ガスなどのフルオロカーボンガスを用いたドライエッチング技術が使用されている。
特開平６−３１０５２９号公報

しかしながら、上記従来の方法を用いてシリサイド領域及び非シリサイド領域を形成した場合、シリサイド領域に形成されるシリサイド層が断線して高抵抗化したり、ソース・ドレイン接合リークやその領域へのコンタクト抵抗ばらつきなどが発生して、ＭＯＳトランジスタの特性劣化が起こることがある。これは、シリサイド領域形成時のシリコン酸化膜１３の異方性ドライエッチングで、イオン化したエッチングガスが半導体基板に打ち込まれてシリサイド化反応を阻害したり、ソース・ドレイン層が形成された半導体基板に削れが発生することなどが原因の一つと考えられる。上記課題に対して、従来からドライエッチング条件は半導体基板にダメージができるだけ入らないように設定されていた。しかしながら従来技術においては、ドライエッチング時に半導体基板がプラズマに曝される以上、半導体基板のダメージを完全に無くすことはできない。

したがって、この発明の目的は、以上のような従来の欠点を解決するものであって、ＭＯＳトランジスタのシリサイド領域及び非シリサイド領域を形成する工程において、シリサイド領域を半導体基板へのダメージなく形成して、良質なシリサイド層を形成する半導体装置の製造方法および半導体装置を提供することである。

以上の目的を達成するためにこの発明の請求項１記載の半導体装置の製造方法は、半導体基板上にゲート絶縁膜を介して複数のゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極側面に第１のサイドウォールスペーサを形成する工程と、前記第１のサイドウォールスペーサを有する前記ゲート電極間に高濃度のソース・ドレイン拡散層を形成する工程と、前記第１のサイドウォールスペーサを有する前記ゲート電極及び前記ソース・ドレイン拡散層を被覆するようにＳｉＣ_ｗＨ_ｘＯ_ｙＮ_ｚ（ｗ＞０、ｘ≧０、ｙ＞０、ｚ≧０）で表される有機無機ハイブリッド膜を堆積する工程と、前記有機無機ハイブリッド膜の所定部分を酸化層に変換する工程と、前記酸化層を選択的に除去して、前記ゲート電極及び前記ソース・ドレイン拡散層の所定部分を開口すると同時に前記第１のサイドウォールスペーサの側面に前記有機無機ハイブリッド膜からなる第２のサイドウォールスペーサを形成する工程と、前記ゲート電極及び前記ソース・ドレイン拡散層の開口部分をシリサイド化してシリサイド層を形成する工程を含む。

請求項２記載の半導体装置の製造方法は、請求項１記載の半導体装置の製造方法において、前記有機無機ハイブリッド膜の所定部分を酸化層に変換する工程は、前記有機無機ハイブリッド膜にイオンを照射する工程により行う。

請求項３記載の半導体装置の製造方法は、請求項２記載の半導体装置の製造方法において、前記イオンは、酸素イオンまたは窒素イオンまたは不活性ガスイオンのいずれかである。

請求項４記載の半導体装置の製造方法は、請求項１記載の半導体装置の製造方法において、前記酸化層を選択的に除去する工程は、弗素を含む薬液を用いて行う。

請求項５記載の半導体装置の製造方法は、請求項１記載の半導体装置の製造方法において、前記酸化層を選択的に除去する工程は、弗素を含むガスを用いて行う。

請求項６記載の半導体装置の製造方法は、請求項１記載の半導体装置の製造方法において、前記第２のサイドウォールスペーサの少なくとも表面部分を酸化層に変換する工程と、前記第２のサイドウォールスペーサの酸化層を選択的に除去する工程とを含む。

請求項７記載の半導体装置の製造方法は、請求項６記載の半導体装置の製造方法において、前記第２のサイドウォールスペーサを酸化層に変換する工程は、前記第２のサイドウォールスペーサに熱エネルギーを付与すると共にガスを照射する工程により行う。

請求項８記載の半導体装置の製造方法は、請求項７記載の半導体装置の製造方法において、前記ガスは酸素または窒素を含むガスである。

請求項９記載の半導体装置の製造方法は、請求項６記載の半導体装置の製造方法において、前記第２のサイドウォールスペーサを酸化層に変換する工程は、ラジカル種を前記第２のサイドウォールスペーサに照射する工程により行う。

請求項１０記載の半導体装置の製造方法は、請求項９記載の半導体装置の製造方法において、前記ラジカル種は酸素ラジカルまたは窒素ラジカルを含む。

請求項１１記載の半導体装置の製造方法は、請求項６記載の半導体装置の製造方法において、前記第２のサイドウォールスペーサを酸化層に変換する工程は、前記第２のサイドウォールスペーサに前記イオンを照射する工程により行う。

請求項１２記載の半導体装置の製造方法は、請求項１１記載の半導体装置の製造方法において、前記イオンは酸素イオンまたは窒素イオンまたは不活性ガスイオンのいずれか一つを含む。

請求項１３記載の半導体装置の製造方法は、請求項６記載の半導体装置の製造方法において、前記第２のサイドウォールスペーサの酸化層を選択的に除去する工程は、弗素を含む薬液を用いて行う。

請求項１４記載の半導体装置の製造方法は、請求項６記載の半導体装置の製造方法において、前記第２のサイドウォールスペーサの酸化層を選択的に除去する工程は、弗素を含むガスを用いて行う。

請求項１５記載の半導体装置の製造方法は、請求項１記載の半導体装置の製造方法において、前記ソース・ドレイン拡散層上面に形成されるシリサイド層が前記第１のサイドウォールスペーサの下部領域まで成長させない。

請求項１６記載の半導体装置は、半導体基板と、前記半導体基板上にゲート絶縁膜を介して形成された複数のゲート電極と、前記ゲート電極側面に形成された第１のサイドウォールスペーサと、前記第１のサイドウォールスペーサを有する前記ゲート電極間に形成された高濃度のソース・ドレイン拡散層と、所定領域の前記ゲート電極において前記第１のサイドウォールスペーサの側面に形成されたＳｉＣ_ｗＨ_ｘＯ_ｙＮ_ｚ（ｗ＞０、ｘ≧０、ｙ＞０、ｚ≧０）で表される有機無機ハイブリッド膜からなる第２のサイドウォールスペーサと、所定領域の前記ゲート電極及び前記ソース・ドレイン拡散層をシリサイド化して形成されたシリサイド層とを備えた。

この発明の請求項１記載の半導体装置の製造方法によれば、シリコンのような半導体基板上に形成された第１のサイドウォールスペーサを側面に有するゲート電極及びソース・ドレイン拡散層を、一般式ＳｉＣ_ｗＨ_ｘＯ_ｙＮ_ｚ（ｗ＞０、ｘ≧０、ｙ＞０、ｚ≧０）で表される有機無機ハイブリッド膜で被覆し、有機無機ハイブリッド膜の所定部分を酸化層に変換した後、酸化層を選択的に除去して、シリサイド領域となるゲート電極とソース・ドレイン拡散層の所定部分を開口するので、ＨＦを含有する薬液など、半導体基板をエッチングしない薬液を用いて選択的に酸化層を除去してシリサイド領域を形成できる。このため、従来のようにドライエッチングによるソース・ドレイン拡散層などの半導体基板に新たな不純物イオンの打ち込みや、半導体基板の削れといったダメージの発生を防止することができる。これによって、シリサイド層の断線、拡散層のリーク、コンタクト抵抗のばらつきを防止することができる。

請求項２では、請求項１記載の半導体装置の製造方法において、有機無機ハイブリッド膜の所定部分を酸化層に変換する工程は、有機無機ハイブリッド膜にイオンを照射する工程により行うことが好ましい。例えば、有機無機ハイブリッド膜の一つであるＭＳＱ膜に酸素イオンを照射することにより、ＭＳＱ膜を構成するＣ、Ｈ、Ｎと酸素イオンが反応し、ＭＳＱ膜のＣ、Ｈ、Ｎなどが酸素と結合し除去され、酸化層が形成される。

請求項３では、請求項２記載の半導体装置の製造方法において、イオンは、酸素イオンまたは窒素イオンまたは不活性ガスイオンのいずれかであることが好ましい。窒素イオンまたは不活性ガスイオンを照射する方法では、レジストパターンの膜厚が薄くレジスト材料をエッチングする速度が大きい酸素イオンが使用できない場合であっても酸化層を形成する事ができるという利点がある。特に不活性イオンの場合、ＭＳＱ膜以外の半導体基板上でイオンに曝される部位に酸化層や窒化層などの反応層を形成することはない。したがって、ＭＳＱ膜以外の部位に反応層を形成したくない場合に非常に有効である。

請求項４では、請求項１記載の半導体装置の製造方法において、酸化層を選択的に除去する工程は、弗素を含む薬液を用いて行うことが好ましい。弗素を含む薬液による除去レートはＭＳＱ膜と比較して酸化層の方が非常に大きくなるので、酸化層を選択的に除去することができる。

請求項５では、請求項１記載の半導体装置の製造方法において、前記酸化層を選択的に除去する工程は、弗素を含むガスを用いて行うことが好ましい。弗素を含むガスでも請求項４と同様の効果がある。

請求項６では、第１のサイドウォールスペーサの側面に形成された一般式ＳｉＣ_ｗＨ_ｘＯ_ｙＮ_ｚ（ｗ＞０、ｘ≧０、ｙ＞０、ｚ≧０）で表される有機無機ハイブリッド膜からなる第２のサイドウォールスペーサを形成し、第２のサイドウォールスペーサの少なくとも表面部分を酸化層に変換した後、酸化層を選択的に除去するので、ＨＦを含有する薬液など、半導体基板をエッチングしない薬液を用いて第２のサイドウォールスペーサの酸化層を除去することができる。このため、従来のようにドライエッチングによるソース・ドレイン拡散層などの半導体基板に新たな不純物イオンの打ち込みや、半導体基板の削れといったダメージの発生を防止することができる。これによって、シリサイド層の断線、拡散層のリーク、コンタクト抵抗のばらつきを防止することができる。

請求項７では、請求項６記載の半導体装置の製造方法において、第２のサイドウォールスペーサを酸化層に変換する工程は、第２のサイドウォールスペーサに熱エネルギーを付与すると共にガスを照射する工程により行うことが好ましい。例えば、ＭＳＱ膜に酸素ガスを照射し、加熱して熱エネルギーを与えると、ＭＳＱ膜のＣ、Ｈ、Ｎと酸素が反応して除去され、サイドウォールスペーサが酸化層に変換されると考えられる。

請求項８では、請求項７記載の半導体装置の製造方法において、ガスは酸素または窒素を含むガスであることが好ましい。窒素ガスを使用する方法は酸素ガスの場合のように半導体装置の第２のサイドウォールスペーサ以外の部分に酸化層を形成しないので、余分な部分に酸化層を形成することが望ましくない場合でも使用することができるという利点がある。

請求項９では、請求項６記載の半導体装置の製造方法において、第２のサイドウォールスペーサを酸化層に変換する工程は、ラジカル種を第２のサイドウォールスペーサに照射する工程により行うことが好ましい。この場合、ラジカル自身の反応性にて酸化層が形成される。

請求項１０では、請求項９記載の半導体装置の製造方法において、ラジカル種は酸素ラジカルまたは窒素ラジカルを含むことが好ましい。酸素ラジカル、窒素ラジカル照射の場合、ラジカル自身の反応性にて酸化層が形成されるので２００℃以下の低温にてサイドウォールスペーサを酸化層に変換できる。したがって、ソース・ドレイン活性化などの半導体集積回路製造工程中の総合熱処理履歴（サーマルバジェット）が厳しい微細素子パターンプロセスには非常に有効である。

請求項１１では、請求項６記載の半導体装置の製造方法において、第２のサイドウォールスペーサを酸化層に変換する工程は、第２のサイドウォールスペーサにイオンを照射する工程により行うことが好ましい。請求項２と同様に第２のサイドウォールスペーサが酸化層に変換される。

請求項１２では、請求項１１記載の半導体装置の製造方法において、イオンは酸素イオンまたは窒素イオンまたは不活性ガスイオンのいずれか一つを含むことが好ましい。

請求項１３では、請求項６記載の半導体装置の製造方法において、酸化層を選択的に除去する工程は、弗素を含む薬液を用いて行うことが好ましい。請求項４と同様に酸化層を選択的に除去することができる。

請求項１４では、請求項６記載の半導体装置の製造方法において、酸化層を選択的に除去する工程は、弗素を含むガスを用いて行うことが好ましい。弗素を含むガスでも請求項４と同様の効果がある。

請求項１５では、第１のサイドウォールスペーサの側面にＳｉＣ_ｗＨ_ｘＯ_ｙＮ_ｚ（ｗ＞０、ｘ≧０、ｙ＞０、ｚ≧０）で表される有機無機ハイブリッド膜からなる第２のサイドウォールスペーサが形成され、第２のサイドウォールスペーサに隣接する半導体基板表面領域にシリサイド層が形成され、シリサイド層は第１のサイドウォールスペーサの下部領域まで成長させないので、シリサイド層の横方向の位置は、第１のサイドウォールスペーサ下部の端位置と同一か、または第２のサイドウォールスペーサ下部の領域にある。これにより、拡散層の接合リーク、コンタクト抵抗のばらつきを防止することができる。通常、シリサイド化反応時のシリサイド層は水平方向に１０ｎｍ程度は成長するが、第２のサイドウォールスペーサの幅をシリサイド層が水平方向に成長する長さ以上に設定することで、シリサイド層が第１のサイドウォールスペーサ下部にあるＬＤＤ層を侵食して発生する接合リークなどの不良発生を防止することができる。

この発明の請求項１６記載の半導体装置によれば、シリコンのような半導体基板上に形成された第１のサイドウォールスペーサを側面に有するゲート電極及びソース・ドレイン拡散層を、一般式ＳｉＣ_ｗＨ_ｘＯ_ｙＮ_ｚ（ｗ＞０、ｘ≧０、ｙ＞０、ｚ≧０）で表される有機無機ハイブリッド膜で被覆し、有機無機ハイブリッド膜の所定部分を酸化層に変換した後、ＨＦを含有する薬液など、半導体基板をエッチングしない薬液を用いて選択的に酸化層を除去して、シリサイド領域となるゲート電極上部とソース・ドレイン拡散層上部を開口することができる。このため、ソース・ドレイン拡散層などの半導体基板に新たな不純物イオンの打ち込みや、半導体基板の削れといったダメージの発生を防止することができる。これによって、シリサイド層の断線、拡散層のリーク、コンタクト抵抗のばらつきを防止することができる。

この発明の第１の実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。図１（ａ）〜（ｆ）及び図２（ａ）、（ｂ）は本発明の第１の実施形態において微小なゲート長を持つＭＯＳトランジスタの製造工程を示す工程断面図である。

本発明の第1の実施形態による製造方法の要点は、サイドウォールスペーサを有するゲート電極上面及びソース・ドレイン拡散層上面に堆積した一般式ＳｉＣ_ｗＨ_ｘＯ_ｙＮ_ｚ（ｗ＞０、ｘ≧０、ｙ＞０、ｚ≧０）で表される有機無機ハイブリッド膜表面に酸素イオンまたは窒素イオンまたは不活性ガスイオンを照射して表面を酸化層に変換した後、酸化層を選択的に除去することによって、所定部分のゲート電極上面及びソース・ドレイン拡散層上面を露出させてシリサイド領域と非シリサイド領域を形成するものである。図1は酸素イオンを照射する場合のＭＯＳトランジスタの製造工程を示しているが、窒素イオン、不活性ガスイオンを照射する場合は（ｆ）の工程だけが異なり、これ以外の工程は酸素イオンを照射する場合と同じである。窒素イオンを照射する工程（ｆ）の断面図は図４に、また、不活性ガスイオン、特にＡｒイオンを照射する工程（ｆ）の断面図を図５に示す。

まず、図１（ａ）に示すように、素子分離１００が形成された半導体基板１０１の上に例えば２ｎｍのゲート酸化膜１０２を介して、例えば２００ｎｍのポリシリコン膜からなるゲート電極１０３を公知のフォトリソグラフィー技術とドライエッチング技術を用いて形成する。次に、ソース・ドレインの一部となる不純物濃度の低いＮ型拡散層１０４，１０５をゲート電極１０３をマスクとしてイオン注入法（例えばＰ^＋を５×１０^１３個／ｃｍ^２）により自己整合的に形成する。

次に、図１（ｂ）に示すように、被加工基板１０６の表面を覆うようにシリコン窒化膜１０７をＣＶＤ法により例えば６０ｎｍ堆積する。次に、図１（ｃ）に示すように、シリコン窒化膜１０７の異方性エッチングを行って、ゲート電極１０３の側面だけを残すようにシリコン窒化膜１０７を除去し、第１のサイドウォールスペーサ１０８を形成する。次に、図１（ｄ）に示すように、ゲート電極１０３及び第１のサイドウォールスペーサ１０８をマスクとし、イオン注入法（例えばＡｓ^＋を５×１０^１５個／ｃｍ^２）によって前記ソース・ドレインの他の部分となる高濃度の拡散層１０９，１１０を自己整合的に形成する。次に、図１（ｅ）に示すように、被加工基板１１１の表面を覆うように上に述べた有機無機ハイブリッド膜の一つで、ＳｉＣ_ｘＯ_ｙ（ｘ＞０、ｙ＞０）で表されるＭＳＱ（メチルシルセスキオキサン）膜１１２をプラズマＣＶＤ法により例えば３０ｎｍ堆積する。次に、ＭＳＱ膜１１２の所定部分に公知のフォトリソグラフィー技術を用いてレジストパターン１１３を形成する。

次に、図１（ｆ）に示すように、例えば酸素イオン１１４をＭＳＱ膜１１２の表面に向け、半導体基板の主面に対してほぼ垂直になるように照射して、ＭＳＱ膜１１２の所定部、すなわち表面部を酸化層１１５に変換する。この工程は酸素イオンの代わりに窒素イオンを照射しても全く同様に行われる。このようにして最初のＭＳＱ膜１１２の表面部は酸化層１１５となり、その下にＭＳＱ膜が残留した状態となる。次に、図２（ａ）に示すように、例えば硫酸、又は硫酸と過酸化水素水の混合液を用いてレジストパターン１１３を除去した後、酸化層１１５を例えばＨＦを５％含有する薬液を用いて選択的に除去して第１のサイドウォールスペーサ１０８側面に３０ｎｍの幅を有する第２のサイドウォールスペーサ１１６を形成すると同時に、ゲート電極１０３の上部分１１７とソース・ドレイン拡散層１０９，１１０の上部分１１８，１１９を露出させる。

次に、図２（ｂ）に示すように、公知のサリサイド技術を用いてゲート電極１０３の上部分１１７とソース・ドレイン拡散層１０９，１１０の上部分１１８，１１９に例えばＳｉとＣｏの化合物からなるシリサイド層１２０を形成する。その際、ソース・ドレイン拡散層１０９，１１０上部分では、シリサイド層１２０が水平方向に成長して第２のサイドウォールスペーサ１１６下部に１０ｎｍ程度潜り込むが、第２のサイドウォールスペーサ１１６の幅が３０ｎｍあるので、シリサイド層１２０が第１のサイドウォールスペーサ１０８下部の接合深さの浅いソース・ドレイン拡散層１０４，１０５まで浸食して接合リークを発生させる事はない。このようにしてシリサイド領域と非シリサイド領域を有するＭＯＳトランジスタの基本構造が完成する。

本実施形態の工程の特徴は図１（ｆ）、図２（ａ）の工程にあるが、図１（ｆ）に示す酸化層１１５の形成方法について更に具体的に説明する。酸化層１１５を形成するためには図３に示すようなプラズマ処理装置を使用する。

プラズマ処理装置を説明すると、図３に示すように、接地されていると共に内壁がセラミック、アルミナ又は石英等の絶縁物で覆われた処理室２０１の上には、第１の高周波電源２０２から第１の高周波電力が印加される誘導コイル（上部電極）２０３が設けられており、誘導コイル２０３に第１の高周波電力が印加されると、処理室２０１の内部に誘導結合プラズマが発生する。一方、処理室２０１の底部には、第２の高周波電源２０４から第２の高周波電力が印加される試料台（下部電極）２０５が設けられており、第２の高周波電力により試料台２０５に向かうイオンのエネルギーが制御される。尚、図示は省略しているが、試料台２０５の内部には、冷媒等によって試料台２０５の温度を０℃〜＋８０℃程度の範囲で制御する温度制御装置が設けられている。処理室２０１には、処理ガスがマスフローコントローラ（図示は省略している）を介して導入口（図示は省略している）から導かれると共に、処理室２０１の圧力はターボポンプ（図示は省略している）により０．１Ｐａ〜１０Ｐａ程度の範囲に制御される。このようなプラズマ処理装置の内部の試料台２０５上に、ＭＳＱ膜１１２が堆積された被加工基板を設置し、第1、および第２の高周波電力を上部電極、下部電極に印加してＭＳＱ膜１１２に、半導体基板の主面に対してほぼ垂直に酸素イオン１１４を照射し、ＭＳＱ膜１１２を酸化層１１５に換える。ここで第２の高周波電力を制御するとＭＳＱ膜１１２に入射する入射イオンエネルギーが調整でき、酸化層１１５の形成量を所定の値に調整することができる。

具体的条件として酸素イオンを照射する場合は、例えば処理室２０１内の圧力：０．６Ｐａ、第１の高周波電力：１０００Ｗ、第２の高周波電力：３００Ｗ、Ｏ_２流量：１００ｍｌ／ｍｉｎ、試料台２０５の温度：６０℃を適用した場合ＭＳＱ膜１１２に約３０ｎｍの酸化層１１５を形成することができる。この場合、処理室２０１内の圧力は低圧にするほど酸素イオンの入射異方性が強く、酸素イオン１１４が第２の高周波電力によるバイアスによりＭＳＱ膜１１２に対して垂直方向に照射されるため、酸化層１１５は垂直方向に形成が進む。

ＭＳＱ膜を一般化した式ＳｉＣ_ｗＨ_ｘＯ_ｙＮ_ｚ（ｗ＞０、ｘ≧０、ｙ＞０、ｚ≧０）で表される膜に酸素イオンを照射することにより、ＭＳＱ膜を構成するＣ、Ｈ、Ｎと酸素イオンが反応し、
ＳｉＣ_ｗＨ_ｘＯ_ｙＮ_ｚ＋Ｏ^＋→ＳｉＯ_v（ｖ＝１〜２）＋ＣＯ_２↑＋Ｈ_２Ｏ↑＋ＮＯ↑＋ｅｔｃ↑
なる反応を経て酸化層が形成される。

また、窒素イオンを照射する場合もまた図３に示すようなプラズマ処理装置を使用し、具体的な条件として例えば処理室２０１内の圧力：０．６Ｐａ、第１の高周波電力：１０００Ｗ、第２の高周波電力：３００Ｗ、Ｎ_２流量：１００ｍｌ／ｍｉｎ、試料台２０５の温度：６０℃を適用することにより、図４に示すように、窒素イオン３０１によってＭＳＱ膜１１２に約３０ｎｍの酸化層３０２を形成することができる。ＳｉＣ_ｗＨ_ｘＯ_ｙＮ_ｚ（ｗ＞０、ｘ≧０、ｙ＞０、ｚ≧０）のＭＳＱ膜に窒素イオンを照射したときはＭＳＱ膜を構成するＣ、Ｈ、Ｎと窒素イオンが反応し、
ＳｉＣ_ｗＨ_ｘＯ_ｙＮ_ｚ＋Ｎ^＋→ＳｉＯ_v（ｖ＝１〜２）＋Ｎ_２↑＋ＨＣＮ↑＋ＣＮ↑＋ｅｔｃ↑
なる反応を経て酸化層が形成される。

また、Ａｒイオンのような不活性ガスイオンの照射も図３に示すプラズマ処理装置で行い、具体的条件として例えば処理室２０１内の圧力：０．６Ｐａ、第１の高周波電力：１０００Ｗ、第２の高周波電力：５００Ｗ、Ａｒ流量：１００ｍｌ／ｍｉｎ、試料台２０５の温度：６０℃を適用することにより、図５に示すように、Ａｒイオン４０１によってＭＳＱ膜１１２に約３０ｎｍの酸化層４０２を形成することができる。ＳｉＣ_ｗＨ_ｘＯ_ｙＮ_ｚ（ｗ＞０、ｘ≧０、ｙ＞０、ｚ≧０）の形のＭＳＱ膜にＡｒイオンを照射すると、ＭＳＱ膜を構成するＣ、Ｈ、Ｎを不活性ガスイオンがスパッタリングすることにより、
ＳｉＣ_ｗＨ_ｘＯ_ｙＮ_ｚ＋Ａｒ^＋→ＳｉＯ_v（ｖ＝１〜２）＋Ｎ_２↑＋Ｈ_２↑＋ＣＯ_２↑＋ｅｔｃ↑
なる反応を経て酸化層が形成される。

以上のようなＭＳＱ膜に酸素、窒素イオンを照射する過程においてＭＳＱ膜に含有するＣ、Ｈ、Ｎは反応中間段階で酸素または窒素と結合し最終的に気体となってＭＳＱ膜から処理室へ拡散し、外部へ排気される。あるいはＡｒイオンによりスパッタリングされて窒素、水素、ＣＯ_２などのガスとして外部へ排気されることになる。そしてＭＳＱ膜表面にはＳｉＯ成分だけが残り酸化層に変換されると考えられる。また、ＭＳＱ膜１１２の表面層が酸化層１１５に変換される過程を見ると、ＭＳＱ膜１１２を構成するＳｉ−ＣＨ_３結合が酸素イオン、窒素イオン、Ａｒイオン衝撃によりＳｉ−Ｏ結合、Ｓｉ−ＯＨ結合に変化することにより形成されると考えられる。

このように本発明の構成の特徴の一つは、有機無機ハイブリッド膜のパターンを形成した後、この膜の表面部を酸化層に変質させることであるが、実際に例えば酸素イオンをＯ_２プラズマを発生させて形成し、有機無機ハイブリッド膜の一つであるＭＳＱ膜に照射した後、照射部をＦＴＩＲ（フーリエ変換赤外吸収スペクトル）で調べると図６に示すように酸素イオン照射時間にしたがってＳｉ−Ｏ結合スペクトルのみが強く現れ、残るようになる。これはＭＳＱ膜のＣ、Ｈなどが酸素イオン照射によって除去され、実際に酸化層に変換されていることを示すものである。

このようにして酸化層中にはＳｉ−Ｏ、Ｓｉ−ＯＨ結合が存在するが、イオンのスパッタリングによる原子間結合の破壊によってダングリングボンドなどが多数存在し、ＣＶＤシリコン酸化膜、熱酸化膜などと比べて密度が低く、図２（ａ）の工程で使用するＨＦ含有薬液中のＦ−と結合しやすい。一方、ＭＳＱ膜１１２はＳｉ原子にメチル基から電子が供給され、ダングリングボンド数が少なくなっているのでＦ−と反応し難い性質がある。このため、図２（ａ）の工程において、ＨＦ含有薬液を用いればこの酸化層は残留したＭＳＱ膜に対して選択的に容易に除去することが出来る。すなわち、上記薬液による除去レートはＭＳＱ膜１１２と比較して酸化層１１５の方が非常に大きくなるので、酸化層１１５を選択的に除去することができる（選択比：１０程度）。

以上説明したように、本実施形態による製造方法では、シリサイド領域１２０を半導体基板を実質的にエッチングしないＨＦ含有薬液を用いたウェットエッチで形成できるので、従来のように、シリサイド化反応を阻害するイオンの打ち込みや、半導体基板の削れといったダメージが発生するという問題を回避する事が出来る。加えて、シリサイド層が水平方向に成長し、ＬＤＤ層領域に侵食する問題も解決できるという効果がある。

そして最終的にはＭＯＳトランジスタのシリサイド層の断線、拡散層のリーク、コンタクト抵抗のばらつきを防止することが出来るものである。

窒素イオンを照射する方法では、レジストパターンの膜厚が薄くレジスト材料をエッチングする速度が大きい酸素イオンが使用できない場合であっても酸化層１１５を形成する事ができるという利点がある。Ａｒイオンを照射する方法でも、レジストパターンの膜厚が薄く、酸素イオンが使用できない場合でも酸化層１１５を形成できる。また、特にＡｒイオンは不活性であるため、ＭＳＱ膜１１２以外の半導体基板上でイオンに曝される部位に酸化層や窒化層などの反応層を形成することはない。したがって、ＭＳＱ膜１１２以外の部位に反応層を形成したくない場合に非常に有効である。

この発明の第２の実施形態を図７〜図１１に基づいて説明する。図７〜図９は、本発明の第２の実施形態による半導体装置の製造方法を説明する工程断面図であり、第１の実施形態と同様ＭＯＳトランジスタ部分の断面を示している。

この実施形態は、第１の実施形態に記載した方法と同様にして、ゲート電極側面の第１のサイドウォールスペーサ側面にＭＳＱ膜からなる第２のサイドウォールスペーサを形成すると同時に、所定領域のゲート電極上部分及びソース・ドレイン拡散層上部分を開口して、シリサイド領域及び非シリサイド領域を形成した後、その第２のサイドウォールスペーサ及び非シリサイド領域を被覆するＭＳＱ膜を酸化層に変換して除去することが主要な構成である。

まず、図７（ａ）に示すように、素子分離５００が形成された半導体基板５０１の上に例えば２ｎｍのゲート酸化膜５０２を介して、例えば２００ｎｍのポリシリコン膜からなるゲート電極５０３を公知のフォトリソグラフィー技術とドライエッチング技術を用いて形成する。次に、ソース・ドレインの一部となる不純物濃度の低いＮ型拡散層５０４，５０５をゲート電極５０３をマスクとしてイオン注入法（例えばＰ^＋を５×１０^１３個／ｃｍ^２）により自己整合的に形成する。

次に、図７（ｂ）に示すように、被加工基板５０６の表面を覆うようにシリコン窒化膜５０７をＣＶＤ法により例えば６０ｎｍ堆積する。次に、図７（ｃ）に示すように、シリコン窒化膜５０７の異方性エッチングを行って、ゲート電極５０３の側面だけを残すようにシリコン窒化膜５０７を除去し、第１のサイドウォールスペーサ５０８を形成する。次に、図７（ｄ）に示すように、ゲート電極５０３及び第１のサイドウォールスペーサ５０８をマスクとし、イオン注入法（例えばＡｓ^＋を５×１０^１５個／ｃｍ^２）によって前記ソース・ドレインの他の部分となる高濃度の拡散層５０９，５１０を自己整合的に形成する。次に、図７（ｅ）に示すように、被加工基板５１１の表面を覆うように上に述べた有機無機ハイブリッド膜の一つで、ＳｉＣ_ｘＯ_ｙ（ｘ＞０、ｙ＞０）で表されるＭＳＱ（メチルシルセスキオキサン）膜５１２をプラズマＣＶＤ法により例えば３０ｎｍ堆積する。このＭＳＱ膜は水素、窒素を含んで一般式ＳｉＣ_ｗＨ_ｘＯ_ｙＮ_ｚ（ｗ＞０、ｘ≧０、ｙ＞０、ｚ≧０）で表されるものでもよい。次に、ＭＳＱ膜５１２の所定部分に公知のフォトリソグラフィー技術を用いてレジストパターン５１３を形成する。

次に、図７（ｆ）に示すように、図１（ｆ）、図４、図５の各種方法を使用して、例えば酸素イオン５１４をＭＳＱ膜５１２に照射して、ＭＳＱ膜５１２の表面部を第1の酸化層５１５に変換する。次に、図８（ａ）に示すように、第1の酸化層５１５を例えばＨＦを５％含有する薬液を用いて選択的に除去し、第１のサイドウォールスペーサ５０８側面に３０ｎｍの幅を有する第２のサイドウォールスペーサ５１６を形成すると同時に、ゲート電極５０３の上部分５１７とソース・ドレイン拡散層５０９，５１０の上部分５１８，５１９を露出させる。次に、図８（ｂ）に示すように、公知のサリサイド技術を用いてゲート電極５０３の上部分５１７とソース・ドレイン拡散層５０９，５１０の上部分５１８，５１９に例えばＳｉとＣｏの化合物からなるシリサイド層５２０を形成する。

次に、図９（ａ）に示すように、第２のサイドウォールスペーサ５１６及び非シリサイド領域を被覆するＭＳＱ膜５１２に酸素ガス５２１を照射すると同時に被加工基板を加熱するなどして熱エネルギーを与えることにより、第２のサイドウォールスペーサ５１６及び非シリサイド領域を被覆するＭＳＱ膜５１２を第２の酸化層５２２，５２３に変換する。図７〜９の例では第２のサイドウォールスペーサ５１６及び非シリサイド領域を被覆するＭＳＱ膜５１２全体を酸化層５２２，５２３に変換する条件を取っている。次に、図９（ｂ）に示すように、第２の酸化層５２２，５２３を例えばＨＦを５％含有する薬液を用いて選択的に除去すると、第２のサイドウォールスペーサと非シリサイド領域を被覆する膜のないＭＯＳトランジスタの基本構造が完成する。

本実施形態の特徴は工程図９（ａ）であり、次に、図９（ａ）に示す第２の酸化層５２２，５２３の形成についてさらに詳細に説明する。第２の酸化層５２２，５２３を形成するためには図１０に示すようなヒーター加熱式の熱処理装置を使用する。

図１０において、処理室６０１には試料台６０２が設置され、試料台６０２内部にはヒーター及び熱伝対を備えた温度制御装置が設けられており、試料台６０２の温度を４００℃〜１０００℃の範囲で制御することができる（図示は省略している）。処理室６０１には、ガスがマスフローコントローラ６０３を介して導入口６０４から導かれると共に、処理室内の圧力はドライポンプ（図示は省略している）により５０Ｐａ〜２００Ｐａ程度の範囲に制御される。

図９（ａ）の工程を実施するときは、試料台６０２上にＭＳＱ膜からなる第２のサイドウォールスペーサ及び非シリサイド領域上部の被覆膜が形成された被加工基板を設置し、第２のサイドウォールスペーサ５１６及び非シリサイド領域上部のＭＳＱ膜５１２に酸素ガス５２１を照射するとともに試料台６０２から半導体基板５０１に熱エネルギーを与えて第２の酸化層５２２，５２３に変換する。この具体的条件として例えば処理室６０１内の圧力：１００Ｐａ、Ｏ_２流量：１０００ｍｌ／ｍｉｎ、試料台の温度：７００℃を適用することにより、第２のサイドウォールスペーサ５１６及び非シリサイド領域上部のＭＳＱ膜５１２に約３０ｎｍの酸化層５２２，５２３を形成することができる。この場合、酸素ガスは等方的に第２のサイドウォールスペーサ及び非シリサイド上部のＭＳＱ膜５１２に入射するので、第２のサイドウォールスペーサ５１６及び非シリサイド上部のＭＳＱ膜５１２は等方的に第２の酸化層５２２，５２３に変換される。この変換過程では、ＭＳＱ膜を構成するＣ、Ｈ、Ｎと酸素が反応し、
ＳｉＣ_ｗＨ_ｘＯ_ｙＮ_ｚ＋Ｏ→ＳｉＯ_ｖ（ｖ＝１〜２）＋ＣＯ_２↑＋Ｈ_２Ｏ↑＋ＮＯ↑＋ｅｔｃ↑
なる反応が生じていると考えられる。

以上の実施の形態で、図９（ａ）の工程における第２のサイドウォールスペーサ５１６及び非シリサイド領域上部のＭＳＱ膜５１２の酸化層への変換量は試料台６０２の温度を制御することによって可能であるが、これ以外に処理室６０１内の処理圧力、ガス流量、処理時間などのパラメータを制御することでもできる。例えば、処理圧力、ガス流量、処理時間を増大させた場合は、酸素の供給量が増大するので、酸化層の形成量は増大する。工程図９（ａ）の処理ガスとして酸素ガスを使用したが、酸素と炭素の化合物（ＣＯ、ＣＯ_２など）、酸素と窒素の化合物（ＮＯ、ＮＯ_２、Ｎ_２Ｏ、Ｎ_２Ｏ_２など）、酸素と水素の化合物（Ｈ_２Ｏ、Ｈ_２Ｏ_２など）を使用しても同様の効果を得ることができる。

以上図７〜９を用いて説明したＭＯＳトランジスタの製造工程において、特に図９（ａ）の第２のサイドウォールスペーサ５１６及び非シリサイド領域上部のＭＳＱ膜５１２を第２の酸化層５２２，５２３に変換するために酸素ガスを用いたが、他のガス、すなわち窒素ガスを使用することもできる。

図１１は、本発明の第２の実施形態のＭＯＳトランジスタの製造工程において図９（ａ）に対応し、窒素ガスを照射して酸化層に変換する工程を示す工程断面図であり、７０１は窒素ガス、７０２，７０３は第２の酸化層である。窒素ガスを照射する場合も図１０に示すヒーター加熱式の熱処理装置を使用し、サイドウォールスペーサ５１６及び非シリサイド領域上部のＭＳＱ膜５１２に窒素ガス７０１を照射するとともに、試料台６０２から半導体基板に熱エネルギーを与えて第２の酸化層７０２，７０３に変換する。具体的な条件として例えば処理室６０１内の圧力：１００Ｐａ、Ｎ_２流量：１０００ｍｌ／ｍｉｎ、試料台６０２の温度：７００℃を適用すると、第２のサイドウォールスペーサ５１６及び非シリサイド領域上部のＭＳＱ膜５１２に約３０ｎｍの第２の酸化層７０２，７０３を形成することができる。

窒素ガスは図９（ａ）の場合と同様等方的に照射されるので、第２サイドウォールスペーサ５１６及び非シリサイド領域上部のＭＳＱ膜５１２は等方的に第２の酸化層７０２，７０３に変換される。ＭＳＱ膜に窒素ガスを照射し、加熱して熱エネルギーを与えると、ＭＳＱ膜のＣ、Ｈ、Ｎと窒素が反応し、
ＳｉＣ_ｗＨ_ｘＯ_ｙＮ_ｚ＋Ｎ→ＳｉＯ_ｖ（ｖ＝１〜２）＋Ｎ_２↑＋ＨＣＮ↑＋ＣＮ↑＋ｅｔｃ↑
なる過程で第２のサイドウォールスペーサ及び非シリサイド領域上部のＭＳＱ膜が第２の酸化層に変換されると考えられる。

窒素ガスを使用する方法は酸素ガスの場合のように半導体装置の第２のサイドウォールスペーサ５１６及び非シリサイド領域上部のＭＳＱ膜５１２以外の部分に酸化層を形成しないので、余分な部分に酸化層を形成することが望ましくない場合でも使用することができるという利点がある。また、酸化層形成用ガスとして窒素ガスに代えて、酸素と窒素の化合物（ＮＯ、ＮＯ_２、Ｎ_２Ｏ、Ｎ_２Ｏ_２など）、窒素と水素の化合物（ＮＨ_３、Ｎ_２Ｈ_２など）、窒素と炭素の化合物（Ｃ_２Ｎ_２など）を使用しても同様の効果を得ることができる。また、試料台６０２の加熱方式としてヒーター加熱方式を用いたが、ハロゲンランプなどを用いたランプ加熱方式の熱処理装置を使用しても同様の効果を得ることができる。本実施形態の工程は一旦形成した第２のサイドウォールスペーサを除去する工程が付加されたものである。例えば半導体集積回路において、パターンレイアウト上ゲート電極が狭い間隔を持って配列され、しかもそのゲート間にコンタクトホールを形成したい場合、第２のサイドウォールスペーサが存在するとコンタクトホールが形成できない場合が最近の高密度微細パターン集積回路では生じてきている。そのような場合は第２のサイドウォールスペーサを除去することが必要であって、本実施の形態はそれを基板にダメージを与えることなく実施できるのである。

この発明の第３の実施形態を図１２〜図１７に基づいて説明する。上記第２の実施形態では、ＭＳＱ膜からなる第２のサイドウォールスペーサ及び非シリサイド領域の被覆膜を第２の酸化層に変換する工程（図９（ａ）に対応する工程）として、基板を高温に加熱して熱エネルギーを与えると同時に酸素ガスあるいは窒素ガスを照射する方法を述べた。しかしながら第２の酸化層に変換する方法は、上記以外に種々考えられるので、本実施形態ではそれらについて説明する。

以下の説明は図９（ａ）に対応して、第２のサイドウォールスペーサ及び非シリサイド領域上部のＭＳＱ膜を第２の酸化層に変換する工程のみを述べる。これらをＭＯＳトランジスタの製造工程に適用した場合の工程フローは、図９（ａ）の工程を除いて図７〜８、図９（ｂ）と同じであり、工程の説明において参照する。
（１）酸素ラジカルまたは窒素ラジカルを用いた第２の酸化層への変換
図１２は、酸素ラジカルを用いてＭＳＱ膜からなる第２のサイドウォールスペーサ及び非シリサイド領域の被覆膜を第２の酸化層に変換する工程を示す工程断面図であり、８０１は酸素ラジカル、８０２，８０３は第２の酸化層である。また、図１４は、窒素ラジカルを用いてＭＳＱ膜からなる第２のサイドウォールスペーサ及び非シリサイド領域の被覆膜を第２の酸化層に変換する工程を示す工程断面図であり、１００１は窒素ラジカル、１００２，１００３は第２の酸化層である。この工程は、図１３に示すプラズマ処理装置を使用する。

図１３において、プラズマ処理装置の処理室９０１は接地されており、マスフローコントローラ（図示は省略している）により流量を制御されたガスが導入管９０２よりプラズマ生成室９０３に導入される。プラズマ生成室９０３には高周波電源９０４が接続されており、高周波電源９０４から供給される電力によってガスがプラズマ化しイオンとラジカルが生成される。処理室９０１とプラズマ生成室９０３とは距離が離れているため、イオンは途中で消滅してしまいラジカルのみが処理室９０２に到達する。また、処理室９０１には試料台９０５が設置されており、図示は省略しているが試料台９０５の内部には、ヒーター等によって試料台９０５の温度を１００℃〜３００℃程度の範囲で制御する温度制御装置が設けられている。更に処理室９０１の圧力はドライポンプ（図示は省略している）により５０Ｐａ〜２００Ｐａ程度の範囲に制御される。

このプラズマ処理装置内部の試料台９０５上にＭＳＱ膜からなる第２のサイドウォールスペーサ及び非シリサイド領域に被覆膜を形成した半導体基板を設置し、第２のサイドウォールスペーサ５１６及び非シリサイド領域上部のＭＳＱ膜５１２に酸素ラジカル８０１または窒素ラジカル１００１を照射し第２の酸化層８０２，８０３または１００２，１００３に変換する。酸素ラジカルを用いる場合、具体的条件、例えば処理室９０１内の圧力：１００Ｐａ、高周波電力：１０００Ｗ、Ｏ_２流量：１０００ｍｌ／ｍｉｎ、試料台９０５の温度：１５０℃を適用することにより、第２のサイドウォールスペーサ５１６及び非シリサイド領域上部のＭＳＱ膜５１２を約３０ｎｍの酸化層８０２，８０３に変換できる。サイドウォールスペーサに酸素ラジカルを照射することにより、ＭＳＱ膜のＣ、Ｈ、Ｎと酸素ラジカルが反応し、
ＳｉＣ_ｗＨ_ｘＯ_ｙＮ_ｚ＋Ｏ^*→ＳｉＯ_ｖ（ｖ＝１〜２）＋ＣＯ_２↑＋Ｈ_２Ｏ↑＋ＮＯ↑＋ｅｔｃ↑
なる過程で第２の酸化層に変換されると考えられる。

また、窒素ラジカルを用いる場合、例えば処理室９０１内の圧力：１００Ｐａ、高周波電力：１０００Ｗ、Ｎ_２流量：１０００ｍｌ／ｍｉｎ、試料台９０５の温度：１５０℃の条件を適用することにより、第２のサイドウォールスペーサ５１６及び非シリサイド領域上部のＭＳＱ膜５１２を約３０ｎｍの酸化層１００２，１００３に変換することができる。窒素ラジカル照射すると、ＭＳＱ膜のＣ、Ｈ、Ｎと窒素ラジカルが反応し、
ＳｉＣ_ｗＨ_ｘＯ_ｙＮ_ｚ＋Ｎ^*→ＳｉＯ_ｖ（ｖ＝１〜２）＋Ｎ_２↑＋ＨＣＮ↑＋ＣＮ↑＋ｅｔｃ↑
なる反応過程で第２の酸化層に変換すると考えられる。以上の反応においては酸素ラジカル８０１、窒素ラジカル１００１は処理室内で等方的に照射されるので、第２のサイドウォールスペーサ５１６及び非シリサイド領域上部のＭＳＱ膜５１２も等方的に第２の酸化層８０２，８０３あるいは１００２，１００３に変換される。

酸素ラジカル、窒素ラジカル照射の場合、ラジカル自身の反応性にて酸化層が形成されるので２００℃以下の低温にて第２のサイドウォールスペーサ５１６及び非シリサイド領域上部のＭＳＱ膜５１２を第２の酸化層８０２，８０３または１００２，１００３に変換できる。したがって、ソース・ドレイン活性化などの半導体集積回路製造工程中の総合熱処理履歴（サーマルバジェット）が厳しい微細素子パターンプロセスには非常に有効である。

上記実施形態では酸素ラジカル生成用ガスとして酸素ガスを使用したが、酸素と炭素の化合物（ＣＯ、ＣＯ_２など）、酸素と窒素の化合物（ＮＯ、ＮＯ_２、Ｎ_２Ｏ、Ｎ_２Ｏ_２など）、酸素と水素の化合物（Ｈ_２Ｏ、Ｈ_２Ｏ_２など）を使用してもよく、また窒素ラジカル生成用ガスとして窒素ガスを使用したが、酸素と窒素の化合物（ＮＯ、ＮＯ_２、Ｎ_２Ｏ、Ｎ_２Ｏ_２など）、窒素と水素の化合物（ＮＨ_３、Ｎ_２Ｈ_２など）、窒素と炭素の化合物（Ｃ_２Ｎ_２など）を使用しても同様の効果を得ることができる。特に酸素ラジカルを使用するときは、ラジカル照射時にサイドウォールスペーサ及び非シリサイド領域上部のＭＳＱ膜以外の半導体基板上に酸化層が形成されるという問題があるが窒素ラジカルを用いる場合はそのような問題なく第２の酸化層を形成できる利点がある。また、ラジカル生成のために高周波電力を使用したが、マイクロ波を使用してもよい。
（２）酸素イオンまたは窒素イオンまたは不活性ガスイオンを用いた第２の酸化層への変換
図１５は、酸素イオンを用いてＭＳＱ膜からなる第２のサイドウォールスペーサ及び非シリサイド領域の被覆膜を第２の酸化層に変換する工程を示す工程断面図であり、１１０１は酸素イオン、１１０２，１１０３は第２の酸化層である。図１６は、窒素イオンを用いてＭＳＱ膜からなる第２のサイドウォールスペーサ及び非シリサイド領域の被覆膜を第２の酸化層に変換する工程を示す工程断面図であり、１２０１は窒素イオン、１２０２，１２０３は第２の酸化層である。さらに図１７は、不活性ガスイオン特にＡｒイオンを用いてＭＳＱ膜からなる第２のサイドウォールスペーサ及び非シリサイド領域の被覆膜を第２の酸化層に変換する工程を示す工程断面図であり、１３０１はＡｒイオン、１３０２，１３０３は第２の酸化層である。酸素イオンまたは窒素イオンまたはＡｒイオン照射は図３に示すプラズマ処理装置を使用するのであるが、その場合は処理室２０１内の試料台２０５上にＭＳＱ膜からなる第２のサイドウォールスペーサ及び非シリサイド領域の被覆膜が形成された基板を設置し、第１の高周波電源２０２により酸素または窒素またはＡｒプラズマを発生させると共に第２の高周波電源２０４から高周波電圧を基板に印加して入射するプラズマ中の酸素／窒素／Ａｒイオンエネルギーを制御する。

酸素イオン照射を行うときは具体的条件として例えば処理室２０１内の圧力：０．６Ｐａ、第１の高周波電力：１０００Ｗ、第２の高周波電力：３００Ｗ、Ｏ_２流量：１００ｍｌ／ｍｉｎ、試料台２０５の温度：６０℃を適用することにより、約３０ｎｍの酸化層１１０２，１１０３を形成することができる。そしてＭＳＱ膜に酸素イオンを照射することにより、ＭＳＱ膜のＣ、Ｈ、Ｎと酸素イオンが反応し、
ＳｉＣ_ｗＨ_ｘＯ_ｙＮ_ｚ＋Ｏ^＋→ＳｉＯ_ｖ（ｖ＝１〜２）＋ＣＯ_２↑＋Ｈ_２Ｏ↑＋ＮＯ↑＋ｅｔｃ↑
なる反応過程で第２の酸化層に変換されていると考えられる。

また窒素イオン照射を行うときは、例えば処理室２０１内の圧力：０．６Ｐａ、第１の高周波電力：１０００Ｗ、第２の高周波電力：３００Ｗ、Ｎ２流量：１００ｍｌ／ｍｉｎ、試料台２０５の温度：６０℃の条件を適用することにより、約３０ｎｍの酸化層１２０２，１２０３を形成することができる。ＭＳＱ膜に窒素イオンを照射すると、ＭＳＱ膜を構成するＣ、Ｈ、Ｎと窒素イオンが反応し、
ＳｉＣ_ｗＨ_ｘＯ_ｙＮ_ｚ＋Ｎ^＋→ＳｉＯ_ｖ（ｖ＝１〜２）＋Ｎ_２↑＋ＨＣＮ↑＋ＣＮ↑＋ｅｔｃ↑
なる反応過程で第２の酸化層に変換されると考えられる。また、Ａｒイオンを照射する場合は、例えば処理室２０１内の圧力：０．６Ｐａ、第１の高周波電力：１０００Ｗ、第２の高周波電力：５００Ｗ、Ａｒ流量：１００ｍｌ／ｍｉｎ、試料台２０５の温度：６０℃の条件を適用することにより、約３０ｎｍの酸化層１３０２，１３０３を形成することができる。ＭＳＱ膜に不活性ガス（Ａｒ）イオンを照射することにより、ＭＳＱ膜のＣ、Ｈ、ＮをＡｒイオンがスパッタリングすることにより、
ＳｉＣ_ｗＨ_ｘＯ_ｙＮ_ｚ＋Ａｒ^＋→ＳｉＯ_ｖ（ｖ＝１〜２）＋Ｎ_２↑＋Ｈ_２↑＋ＣＯ_２↑＋ｅｔｃ↑
なる反応過程で第２の酸化層に変換されると考えられる。ここで、ＭＳＱ膜の酸化層への変換には基板側に印加する第２の高周波電力を制御することによって酸化層の変換量を所定の値に調整できるが、これ以外に図３の処理室２０１の処理圧力、第１の高周波電力、ガス種、ガス流量、試料台の温度、処理時間などのパラメータを制御しても酸化層の形成量を調整できる。

イオン照射による方法では、酸素イオン１１０１、窒素イオン１２０１自身が持つ入射エネルギーを第２の酸化層形成の反応エネルギーとして用い、またＡｒイオン１３０１については第２のサイドウォールスペーサ５１６及び非シリサイド領域上部のＭＳＱ膜５１２へのスパッタリング作用を利用するため、外部から熱などのエネルギーを与える必要がなく、より低温にて第２の酸化層１１０２，１１０３または１２０２，１２０３または１３０２，１３０３に変換することができる。したがって、（１）と同様サーマルバジェットが厳しいプロセスに有効である。この方法を実施すると、半導体基板５０１のソース・ドレイン拡散層５０４，５０５，５０９，５１０表面にも酸素イオン１１０１あるいは窒素イオン１２０１あるいはＡｒイオン１３０１が照射されるが実験結果から半導体基板に対するダメージの影響は無いと判断された。

以上の実施形態では、酸素イオン用ガスとして酸素ガスを使用したが、酸素と炭素の化合物（ＣＯ、ＣＯ_２など）、酸素と窒素の化合物（ＮＯ、ＮＯ_２、Ｎ_２Ｏ、Ｎ_２Ｏ_２など）、酸素と水素の化合物（Ｈ_２Ｏ、Ｈ_２Ｏ_２など）を使用でき、また、窒素イオン用ガスとして上に示した窒素ガスのほか酸素と窒素の化合物（ＮＯ、ＮＯ_２、Ｎ_２Ｏ、Ｎ_２Ｏ_２など）、窒素と水素の化合物（ＮＨ_３、Ｎ_２Ｈ_２など）、窒素と炭素の化合物（Ｃ_２Ｎ_２など）を使用でき、また、不活性ガスイオン源としてのＡｒに代えて、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｘｅなどのガスを使用しても同様の効果を得ることができる。

また、特にＡｒイオン・窒素イオン照射する場合は、イオン照射時に第２のサイドウォールスペーサおよび非シリサイド領域上部のＭＳＱ膜以外の半導体基板上に膜厚の薄いレジストパターンなどが存在し、レジストをエッチングする酸素イオン照射できない場合でも第２の酸化層１３０２，１３０３を形成できる。それとともにＡｒイオンの場合は不活性であるため、第２のサイドウォールスペーサおよび非シリサイド領域上部のＭＳＱ膜以外のイオン照射に曝される部位に酸化層や窒化層などの反応層が形成されることが好ましくない時も非常に有効である。

以上、本発明の第２，３の実施形態に述べた方法によってＭＳＱ膜からなる第２のサイドウォールスペーサ及び非シリサイド領域の被覆膜を変換して形成される第２の酸化層は、第１の実施形態において形成される酸化層と同様の膜物性を備えているので、図９（ｂ）の工程でＨＦ含有薬液によるウエットエッチングにより、通常のＣＶＤ法や熱酸化で形成されたシリコン酸化膜と比較してきわめて高いエッチングレートで半導体基板材料とは選択的に容易に除去することが出来る。特に第３の実施形態の（２）における酸素イオン／窒素イオン／不活性ガス（Ａｒ）イオン照射法では酸素／窒素／不活性ガスイオンスパッタリング効果により形成された第２の酸化層１１０２，１１０３，１２０２，１２０３，１３０２，１３０３のＳｉ−Ｏ、Ｓｉ−ＯＨ結合が破壊されているものが多いため、特に密度が小さくなっており図９（ａ）の工程においてＨＦ含有薬液で、他の方法で形成した酸化層より一層容易に除去できる状態となっている。

さらに本発明の第２，３の実施形態によるＭＯＳトランジスタの製造工程では、第２のサイドウォールスペーサとシリサイド領域及び非シリサイド領域の一括形成工程（図７（ｆ））、第２のサイドウォールスペーサ及び非シリサイド領域の被覆膜の除去工程（図９（ａ））の両方にＨＦ含有薬液を使用するので、従来のように、シリサイド化反応を阻害するイオンの打ち込みや、半導体基板のダメージが発生するという問題を回避できるので、シリサイド層の断線、拡散層のリーク、コンタクト抵抗のばらつきを防止することが出来る。以上の述べたすべての実施の形態においては、第２の酸化層を弗素を含む薬液を用いて選択除去する方法を示したが、弗素を含むガスによる選択除去を行なっても同様の効果を得ることができる。また、第１の実施形態、第３の実施形態の（２）ではイオン生成のために誘導結合型プラズマを使用したが、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｃｙｃｒｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）型プラズマ、容量結合型プラズマ、マイクロ波励起型プラズマを使用することや公知のイオン注入法を用いてイオン照射しても同様の効果を得ることができる。また、第１の実施形態、第２の実施形態、第３の実施形態ではシリサイド層としてＳｉとＣｏのシリサイド層について述べたが、ＳｉとＮｉといったその他のシリサイド層においても同様の効果が得られることは言うまでもない。

本発明に係る半導体装置の製造方法および半導体装置は、シリサイド・非シリサイド領域を有するＭＯＳトランジスタを半導体基板にダメージを与えることなく形成する場合を含めて、基板にダメージを与えることなく素子形成する微細化、高集積化半導体デバイスに有用である。

本発明の第1の実施形態による半導体装置の製造方法を説明する工程断面図である。 図１の次の工程断面図である。 本発明の第１の実施形態に用いるプラズマ処理装置の装置概略図である。 本発明の第1の実施形態による窒素イオンで酸化層に変換する工程を説明する工程断面図である。 本発明の第1の実施形態によるＡｒイオンで酸化層に変換する工程を説明する工程断面図である。 フーリエ変換赤外吸収スペクトル図である。 本発明の第２の実施形態による半導体装置の製造方法を説明する工程断面図である。 図７の次の工程断面図である。 図７の次の工程断面図である。 本発明の第２の実施形態に用いる熱処理装置の装置概略図である。 本発明の第２の実施形態による窒素ガスで酸化層に変換する工程を説明する工程断面図である。 本発明の第３の実施形態による酸素ラジカルで酸化層に変換する工程を説明する工程断面図である。 本発明の第３の実施形態に用いるプラズマ処理装置の装置概略図である。 本発明の第３の実施形態による窒素ラジカルで酸化層に変換する工程を説明する工程断面図である。 本発明の第３の実施形態による酸素イオンで酸化層に変換する工程を説明する工程断面図である。 本発明の第３の実施形態による窒素イオンで酸化層に変換する工程を説明する工程断面図である。 本発明の第３の実施形態によるＡｒイオンで酸化層に変換する工程を説明する工程断面図である。 従来の半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図である。

符号の説明

１，１００，５００ 素子分離
２，１０１，５０１ 半導体基板
３，１０２，５０２ ゲート絶縁膜
４，１０３，５０３ ゲート電極
５，６，１０，１１，１０４，１０５，１０９，１１０，５０４，５０５，５０９
５１０ Ｎ型拡散層
７，１２，１０６，１１１，５０６，５１１ 被加工基板
８，１０７，５０７ シリコン窒化膜
９，１０８，５０８ 第１のサイドウォールスペーサ
１３ シリコン酸化膜
１４，５１３ レジストパターン
１５，１１７，５１７ シリサイド領域となるゲート電極上部分
１６，１７,１１８，１１９，５１８，５１９ シリサイド領域となるソース・ドレイン拡散層上部分
１８，１２０，５２０ シリサイド層
１１２，５１２ ＭＳＱ（メチルシルセスキオキサン）膜
１１４，５１４，１１０１ 酸素イオン
１１５，５１５ 酸化層
１１６，５１６ 第２のサイドウォールスペーサ
２０１，６０１，９０１ 処理室
２０２ 第1の高周波電源
２０３ コイル
２０４ 第２の高周波電源
３０１，１２０１ 窒素イオン
４０１，１３０１ Ａｒイオン
５２１ 酸素ガス
５２２，５２３，７０２，７０３，８０２，８０３，１００２，１００３，１１０２，１１０３，１２０２，１２０３，１３０２，１３０３ 第２の酸化層
２０５，６０２，９０５ 試料台
６０３ マスフローコントローラ
６０４ ガス導入口
７０１ 窒素ガス
８０１ 酸素ラジカル
９０２ ガス導入管
９０３ プラズマ生成室
９０４ 高周波電源
１００１ 窒素ラジカル

Claims (16)

1. 半導体基板上にゲート絶縁膜を介して複数のゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極側面に第１のサイドウォールスペーサを形成する工程と、前記第１のサイドウォールスペーサを有する前記ゲート電極間に高濃度のソース・ドレイン拡散層を形成する工程と、前記第１のサイドウォールスペーサを有する前記ゲート電極及び前記ソース・ドレイン拡散層を被覆するようにＳｉＣ_ｗＨ_ｘＯ_ｙＮ_ｚ（ｗ＞０、ｘ≧０、ｙ＞０、ｚ≧０）で表される有機無機ハイブリッド膜を堆積する工程と、前記有機無機ハイブリッド膜の所定部分を酸化層に変換する工程と、前記酸化層を選択的に除去して、前記ゲート電極及び前記ソース・ドレイン拡散層の所定部分を開口すると同時に前記第１のサイドウォールスペーサの側面に前記有機無機ハイブリッド膜からなる第２のサイドウォールスペーサを形成する工程と、前記ゲート電極及び前記ソース・ドレイン拡散層の開口部分をシリサイド化してシリサイド層を形成する工程を含む半導体装置の製造方法。
2. 前記有機無機ハイブリッド膜の所定部分を酸化層に変換する工程は、前記有機無機ハイブリッド膜にイオンを照射する工程により行う請求項１記載の半導体装置の製造方法。
3. 前記イオンは、酸素イオンまたは窒素イオンまたは不活性ガスイオンのいずれかである請求項２記載の半導体装置の製造方法。
4. 前記酸化層を選択的に除去する工程は、弗素を含む薬液を用いて行う請求項１記載の半導体装置の製造方法。
5. 前記酸化層を選択的に除去する工程は、弗素を含むガスを用いて行う請求項１記載の半導体装置の製造方法。
6. 前記第２のサイドウォールスペーサの少なくとも表面部分を酸化層に変換する工程と、前記第２のサイドウォールスペーサの酸化層を選択的に除去する工程とを含む請求項１記載の半導体装置の製造方法。
7. 前記第２のサイドウォールスペーサを酸化層に変換する工程は、前記第２のサイドウォールスペーサに熱エネルギーを付与すると共にガスを照射する工程により行う請求項６記載の半導体装置の製造方法。
8. 前記ガスは酸素または窒素を含むガスである請求項７記載の半導体装置の製造方法。
9. 前記第２のサイドウォールスペーサを酸化層に変換する工程は、ラジカル種を前記第２のサイドウォールスペーサに照射する工程により行う請求項６記載の半導体装置の製造方法。
10. 前記ラジカル種は酸素ラジカルまたは窒素ラジカルを含む請求項９記載の半導体装置の製造方法。
11. 前記第２のサイドウォールスペーサを酸化層に変換する工程は、前記第２のサイドウォールスペーサに前記イオンを照射する工程により行う請求項６記載の半導体装置の製造方法。
12. 前記イオンは酸素イオンまたは窒素イオンまたは不活性ガスイオンのいずれか一つを含む請求項１１記載の半導体装置の製造方法。
13. 前記第２のサイドウォールスペーサの酸化層を選択的に除去する工程は、弗素を含む薬液を用いて行う請求項６記載の半導体装置の製造方法。
14. 前記第２のサイドウォールスペーサの酸化層を選択的に除去する工程は、弗素を含むガスを用いて行う請求項６記載の半導体装置の製造方法。
15. 前記ソース・ドレイン拡散層上面に形成されるシリサイド層が前記第１のサイドウォールスペーサの下部領域まで成長させない請求項１記載の半導体装置の製造方法。
16. 半導体基板と、前記半導体基板上にゲート絶縁膜を介して形成された複数のゲート電極と、前記ゲート電極側面に形成された第１のサイドウォールスペーサと、前記第１のサイドウォールスペーサを有する前記ゲート電極間に形成された高濃度のソース・ドレイン拡散層と、所定領域の前記ゲート電極において前記第１のサイドウォールスペーサの側面に形成されたＳｉＣ_ｗＨ_ｘＯ_ｙＮ_ｚ（ｗ＞０、ｘ≧０、ｙ＞０、ｚ≧０）で表される有機無機ハイブリッド膜からなる第２のサイドウォールスペーサと、所定領域の前記ゲート電極及び前記ソース・ドレイン拡散層をシリサイド化して形成されたシリサイド層とを備えた半導体装置。

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