JPH0284740A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPH0284740A
JPH0284740A JP63237721A JP23772188A JPH0284740A JP H0284740 A JPH0284740 A JP H0284740A JP 63237721 A JP63237721 A JP 63237721A JP 23772188 A JP23772188 A JP 23772188A JP H0284740 A JPH0284740 A JP H0284740A
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JP
Japan
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silicide
gate
source
oxide film
layer
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JP63237721A
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English (en)
Inventor
Eiji Igawa
英治 井川
Nobuhiro Endo
遠藤 伸裕
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NEC Corp
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NEC Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D64/00Electrodes of devices having potential barriers
    • H10D64/60Electrodes characterised by their materials
    • H10D64/66Electrodes having a conductor capacitively coupled to a semiconductor by an insulator, e.g. MIS electrodes
    • H10D64/661Electrodes having a conductor capacitively coupled to a semiconductor by an insulator, e.g. MIS electrodes the conductor comprising a layer of silicon contacting the insulator, e.g. polysilicon having vertical doping variation
    • H10D64/662Electrodes having a conductor capacitively coupled to a semiconductor by an insulator, e.g. MIS electrodes the conductor comprising a layer of silicon contacting the insulator, e.g. polysilicon having vertical doping variation the conductor further comprising additional layers, e.g. multiple silicon layers having different crystal structures
    • H10D64/663Electrodes having a conductor capacitively coupled to a semiconductor by an insulator, e.g. MIS electrodes the conductor comprising a layer of silicon contacting the insulator, e.g. polysilicon having vertical doping variation the conductor further comprising additional layers, e.g. multiple silicon layers having different crystal structures the additional layers comprising a silicide layer contacting the layer of silicon, e.g. polycide gates
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  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置及びその製造方法に関するものであ
る。
〔従来の技術〕
半導体素子の微細化に伴い、ソース・ドレインの接合を
浅くすることが重要視されている。しかし、単にソース
・ドレイン形成時のイオン注入のエネルギーを下げると
シート抵抗が高くなり、配線材料とのコンタクト抵抗も
高くなり、高速化するのは困雌となる。現在ソース・ド
レインのシート抵抗を下げ、ひいてはコンタクト抵抗を
下げるため、ソース・ドレインをシリサイド材で裏打ち
する方法が多く用いられている(K、Tsukamot
o、 T。
Okamoto、 M、Shimizu、 T、Mat
sukawa and H,)larada:16th
 SSDM P47(1984))。
〔発明が解決しようとする課題〕
一般にシリサイド裏打ちソース・ドレインの場合にはシ
ート抵抗は下がるものの、接合リーク電流が増大するこ
とが知られている。その要因は幾つか考えられているが
、第1の要因としてシリサイド層を通してイオン注入す
る際、シリサイド中の金属がノックオンすることによる
もの、第2の要因としてゲートサイドウオール形成時の
酸化膜の全面エッチの際のLOGO5素子分離層の後退
によるもの、さらにその際の損傷を除去するためのウェ
ットエッチによるLOGO3素子分離の後退によるもの
、第3の要因としてシリサイド形成時の素子分離−81
界面での応力によるものなどがある0以上あげた点が接
合リークの原因となるものと考えられる。
本発明の目的は上記の問題点を解決するためにシリサイ
ドをソース・ドレインの裏打ちとしてシート抵抗を下げ
、かつ接合リーク電流の少ない絶縁ゲート型電界効果ト
ランジスタ及びその製造方法を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するため、本発明の半導体装置において
は、絶縁ゲート型電界効果トランジスタにおいて、ソー
ス・ドレイン領域のシリサイド層をソース・ドレイン領
域となるSi基板表面よりも上部に有するものである。
本発明の半導体装置の製造方法においては、基板上に素
子分離、ゲート酸化膜、ゲート、拡散層及びゲートサイ
ドウオールを有する構造を形成した後、Si及び金属又
はシリサイドを2層以上堆積する工程と、上記試料をア
ニールによりシリサイド化する工程と、酸化膜上のシリ
サイド化した層をリソグラフィー技術とエツチング法に
より除去する工程と、イオン注入後、アニールする工程
とを含むものである。
さらに、本発明の半導体装置は基板上に素子分離、ゲー
ト酸化膜、ゲート、拡散層、ゲートサイドウオールを有
する構造を形成する工程と、Siを酸化膜表面以外に選
択成長する工程と金属又はシリサイドを堆積する工程と
、上記試料をアニールによりシリサイド化する工程と、
イオン注入後、アニールする工程とを含む製造方法によ
って得られる。
〔作用〕
従来、シリサイド層−シリコン界面はシリサイド化する
前の表面、すなわち、Si基板表面より下に形成されて
いたが、本発明ではシリサイド化する領域をソース・ド
レインSL表面よりも上部に持ち上げた構造としている
上記構造を形成する方法としては、従来、金属をソース
・ドレインとなる81表面上に直接堆積していたのに対
し、本発明ではSiをまず堆積し、続けて金属を堆積し
た後、シリサイド化のアニールを行っている。酸化膜上
でシリサイド化した領域は、エツチングで除去する。あ
るいは酸化膜上での反応を阻止するために、Siの選択
成長を用いて酸化膜上には、Siを堆積せず、Si表面
のみに堆積し、続けて金属を堆積し、アニールによりシ
リサイド化することによって得られる。
以上の構造、製造方法を用いることによって、p−n接
合が実効果に浅くなり、かつSi基板ともシリサイド反
応させないので、素子分離−Si界面での応力も回避で
きる。従って、従来、シリサイド電極の重大な欠点であ
った接合リークが通常の拡散層と同程度で、かつコンタ
クト抵抗を下げることができた。
〔実施例〕
以下に本発明の実施例を図によって説明する。
(実施例1) 第1図にMO3型トランジスタに応用した構造図を示す
第1図(a)はp形基板10上にLOCO3法で形成さ
れた素子分離層11.ポリSiゲート12.ゲート酸化
膜13、ゲートサイドウオール14及び拡散層15を形
成した構造図を示している。本実施例ではLOCO5酸
化膜厚8000人、ゲート巾0.5.a、ゲートサイド
ウオール14はCVD法とCHF、を用いたドライエツ
チングにより全面エッチした2500人のSin、膜で
ある。拡散層15はゲートサイドウオール14の形成前
のポリSiゲート12を形成した後、 Asをイオン注
入法で注入し、5 X 10”ato+ng/a(とし
、接合深さ0.14としたLDD構造とした。
第1図(a)の構造を試料とし、まずDCスパッタ装置
を用いてAr圧力2mTorr、 0.4KMの条件の
下で試料にSiを1000人スパッタ堆積させる。引続
き試料を大気にさらすことなく、金属を同じ条件で60
0人堆積させた。金属としては本実施例ではチタンを用
いた。その後、赤外線を用いたランプ加熱により600
℃、30秒間アニールを行い、N2中でシリサイド化し
た。アンモニア、過酸化水素、水の混液により、未反応
Tiを除去した。第1図(b)にシリサイド層16を形
成するまでの工程の構造図を示した。
次にゲートサイドウオール14を含む酸化膜上でもシリ
サイド化反応が起こるため、酸化膜上のシリサイド層1
6を除去するために、レジストマスク形成後、ドライエ
ツチング法によりシリサイド層16を選択的にエツチン
グした。レジストはOsプラズマにより除去した。ガス
は、CF4.CCQ4の混合ガスを用いた。得られた構
造を第1図(c)に示す。
(実施例2) 本実施例では第1図(a)の構造の試料に対し、第1図
(d)のように81表面のみに5i17が選択的に10
00人成長する選択成長法を用い、酸化膜上にはSiが
成長しないようにした。その後、Tiを600人スパッ
タ法により堆積する。その後、ランプ加熱法により60
0℃、30秒間N2中でアニールを行い、これをシリサ
イド化した。アンモニア、過酸化水素、水の混液によっ
て、未反応Tiを除去した。従って、構造は前実施例と
同じ第1図(c)となり、本発明の構造が実現された。
以上実施例1.実施例2で得られた試料について、80
0℃、10秒間のAr中のランプ加熱法によるアニール
を行う。これにより、TiはTi5Lzと安定な4状態
となる。その後、接合を形成するために、Asをイオン
注入法で70KeV、 5X10”ato+ms/cd
注入し、活性化のためのアニールを900℃、60分間
N2中で行った。シート抵抗は1Ω/口を得ることがで
きた。
なお、第2図(a)、(b)はTi膜厚、アニール条件
等が同じで、構造は従来技術、すなわちTiを直接拡散
層にシリサイド化した試料の構造図を示す。この条件で
シート抵抗は1Ω/口であった。第2図(a)は本発明
の構造、(b)は従来技術の構造のそれぞれの接合部分
のみを示した図である。第2図(a)に示す本発明の構
造では、シリサイド層21の部分が上へせり上がってい
るため、シリサイドを通して形成した拡散層23は見か
け上浅くなり最初に形成した接合、すなわちゲートを形
成後自己整合的に形成された拡散層22がそのまま本素
子の接合深さ0.1−と保たれている。しかし、第2図
(b)の従来技術では、接合が0.257mと深くなる
のがわかる。先にも述べたが、この接合を従来技術の方
法で浅くするため1、Ti膜厚を200人、As注入エ
ネルギーを30KeVとすると、シート抵抗は30〜8
0Ω/口と高くなり、また、制御性も良くなかった。
なお、本発明では、ゲート部分もシリサイド化するサリ
サイド構造としたがゲート部分を酸化膜で覆い、ソース
・ドレイン部のみをシリサイド化することも可能であっ
た。また、ゲート電極として、ポリSiを用いたが他の
材料でも実施可能であり、本発明の効果が何ら損われる
ことがないことはいうまでもない0本発明では、Tiを
用いたが、W、 Mo、 Ta等の通常用いられている
シリサイド材に対しても利用可能であることは原理から
考えてもいうまでもない。シリサイド化をする際、実施
例では2段階のランプ加熱法を用いたが、電気炉による
アニールも可能であった。しかし、電気炉の場合、電気
炉入口での酸化の問題もあり、十分注意を要するが、本
発明の構造及び製造方法において、特に本質的な問題で
はない、事実、電気炉入口の温度を150℃〜200℃
であるものを用いてシリサイド化をした場合も、実施例
に示した抵抗値を得ることができた。また、実施例の構
造ではSi酸化膜ゲートのMO5型トランジスタを用い
たが本発明は、SL酸化膜ゲート以外、すなわち絶縁ゲ
ート型電界効果トランジスタにも適用できる。
本発明の製造方法により試作したMO5型トランジスタ
の接合リーク電流及びシート抵抗を表1に表  1 表1において、まず、シリサイドを用いない接合は周囲
長、面積各成分のリーク電流は5 X 10−”A/4
.I X 10−”A/7m”と低い値であるが、シー
ト抵抗は〜80Ω/口と高い。次に、従来のシリサイド
構造では、接合を深< 0.254とした場合でもリー
ク電流は2XlO−”A/*、lXl0−”A/u”と
高くなる。
表1には示していないが接合を0.15−とじた場合に
は、面積成分がI X 10−1″と3ケタ近く高い値
を示した。次に、本発明の構造で実施例1の方法を用い
た場合も実施例2の方法を用いた場合も共に通常のシリ
サイドのないシーク電流とほぼ同レベルの5X10−”
A/p、lXl0−”A/4”を得ることができ、かつ
シート抵抗1Ω/口、接合深さ0.1−を得ることがで
きた。なお、p−Chの場合もほぼ同等の値を得ること
ができた。
この理由は先にも述べたように、シリサイドを通して形
成した接合、すなわち、リーク電流の原因となる金属の
ノックオンが、最初に形成された拡散層(n−層)の内
側にあり、接合がこのn″″層により保たれていること
に起因する。また、LOGO3素子分離−Si界面の応
力がSi基板を反応させず、後に堆積したSlとシリサ
イド化させているのでかなり減少することも要因と考え
られる。さらに、LOCO8素子分離層へシリサイドが
まわり込むことがないことも大きな要因である。
〔発明の効果〕
以上のように本発明の構造及び製造方法によれば、低抵
抗、浅い接合、かつリーク電流の低い接合を形成して従
来の問題点を完全に解決することができ、今後微細化す
るMO3型トランジスタに広く利用できる効果を有する
ものである。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(c)は本発明の構造及び第1の実施例
の製造方法を工程順に示す概略断面図、第1図(d)は
第2の実施例の製造工程における要部を示す断面図、第
2図(a)、(b)は拡散層の接合を説明するための概
略断面図で、(a)は本発明の構造図、(b)は従来技
術による構造図である。 10・・・基板         11・・・素子分離
12・・・ゲート        13・・・ゲート酸
化膜14・・・ゲートサイドウオール 15.22・・
・拡散層16.21・・・シリサイド層    17・
・・Si23・・・シリサイドを通して形成した拡散層
(a)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)絶縁ゲート型電界効果トランジスタにおいて、ソ
    ース・ドレイン領域のシリサイド層をソース・ドレイン
    領域となるSi基板表面よりも上部に有することを特徴
    とする半導体装置。
  2. (2)基板上に素子分離、ゲート酸化膜、ゲート、拡散
    層及びゲートサイドウォールを有する構造を形成した後
    、Si及び金属又はシリサイドを2層以上堆積する工程
    と、上記試料をアニールによりシリサイド化する工程と
    、酸化膜上のシリサイド化した層をリソグラフィー技術
    とエッチング法により除去する工程と、イオン注入後、
    アニール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。
  3. (3)基板上に素子分離、ゲート酸化膜、ゲート、拡散
    層、ゲートサイドウォールを有する構造を形成する工程
    と、Siを酸化膜表面以外に選択成長する工程と金属又
    はシリサイドを堆積する工程と、上記試料をアニールに
    よりシリサイド化する工程と、イオン注入後、アニール
    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。
JP63237721A 1988-09-21 1988-09-21 半導体装置及びその製造方法 Pending JPH0284740A (ja)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63196075A (ja) * 1987-02-10 1988-08-15 Fujitsu Ltd Mis半導体装置の製造方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63196075A (ja) * 1987-02-10 1988-08-15 Fujitsu Ltd Mis半導体装置の製造方法

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