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半導体用語集

側壁スペーサ材

英語表記：side-wall spacer material

　前述のように、LDD構造ではゲート電極側面に形成した側壁スペーサを利用して低濃度と高濃度の二段の不純物領域からなるドレインを形成している。LDD構造をもつMOSトランジスタでは、低不純物濃度領域である LDD領域の長さが側壁スペーサの厚さ（側壁スペーサ長）で決まるので、側壁スペーサを均ーにかつ再現性よく形成することが重要となる。そのため、側壁スペーサ材としては、ゲート電極側面に被覆性よく（conformal)、均ーに堆積でき、また、RIE（Reactive Ion Etching）による加工が容易な材料が用いられる。側壁スペーサ材の堆積方法としては通常CVD (Chemical Vapor Deposition）法が用いられる。また、材料としてはシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、多結晶シリコン（poly-Si）膜などが用いられる。具体的には、比較的高温の減圧CVD（Low Pressure CVD: LPCVD）によるシリコン酸化膜 (HTO膜)、低温の常圧CVD (Atmospheric Pressure CVD: APCVD）によるシリコン酸化膜（LTO膜)、プラズマCVDによるシリコン酸化膜、減圧CVDによるシリコン窒化膜、プラズマCVDによるシリコン窒化膜、減圧CVDによる多結晶シリコン膜などが用いられている。中でも、HTO膜やLPCVDシリコン窒化膜がよく用いられている。なお、側壁スペーサ材として多結晶シリコン膜を用いた場合には、ゲート電圧の高い領域でゲート電極のフリンジ電界が側壁スペーサを介してLDD領域にキャリアを誘起してその部分の抵抗を下げるので電流駆動能力が増加するという効果がある。しかし、逆にゲート電極のフリンジ容量が増加するのでその分だけゲート入力容量やミラー容量が増加するという問題もある。側壁スペーサ材として誘電率の大きなシリコン窒化膜を用いた場合にも、多結晶シリコン膜を用いた場合ほどではないが、シリコン酸化膜を用いた場合よりは電流駆動能力が増加する。しかし、この場合もゲート電極のフリンジ容量は増加する。
側壁スペーサはLDD構造の形成だけでなく、サリサイド（Self-Aligned Silicide: SALICIDE）の形成という点からも重要である。サリサイド技術とはソース、ドレインやゲート電極部分に自己整合的に金属とシリコンの化合物であるシリサイドを形成し、ソース、ドレインやゲート電極の抵抗を下げる技術である。側壁スペーサ形成後にウェハ全面に金属薄膜を形成して比較的高温（500∼650℃）の熱処理を行うと、ソース、ドレイン、ゲート電極部分のシリコンと金属が反応してその部分にだけ金属シリサイドが形成される。未反応部分の金属を化学工ッチングにより除去するとソース、ドレイン、ゲート電極部分のみに金属シリサイドが残存することとなる。この場合、側壁スペーサがソース、ドレインとゲート電極のシリサイドを分離させる役目をもつ。したがって、側壁スペーサ材が金属と簡単に反応するような場合には、側壁スペーサ上にもシリサイドが形成されてソース、ドレインとゲート電極が電気的に短絡されることとなる。そのため、側壁スペーサとして多結晶シリコン膜などを用いる場合にはその表面にシリコン酸化膜やシリコン窒化膜などの絶縁膜を形成しておく必要がある。
ところで、前にも述べたように、素子寸法が0.1µm以下となるサブ0.1µm素子では短チャネル効果を抑制して電流駆動能力を上げるために、低抵抗で浅いソース、ドレイン拡張部（extension）を形成することが重要となるが、このソース、ドレイン拡張部の形成に側壁スペーサを利用する方法も提案されている。側壁スペーサ材の中に拡散のための不純物であるリンやホウ素を添加しておき、側壁スペーサ形成後に高温の熱処理を行って側壁スペーサから不純物をシリコン中に拡散させる。一種の固相拡散である。この場合の側壁スペーサとしてはCVD法で形成したリンガラス膜やホウ素ガラス膜が用いられる。この方法を用いると比較的容易に低抵抗で浅いソース、ドレイン拡張部（extension）を形成できる。

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