JPH0430422A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents
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- JPH0430422A JPH0430422A JP2135643A JP13564390A JPH0430422A JP H0430422 A JPH0430422 A JP H0430422A JP 2135643 A JP2135643 A JP 2135643A JP 13564390 A JP13564390 A JP 13564390A JP H0430422 A JPH0430422 A JP H0430422A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔概 要〕
微細な不純物領域を必要とする高密度・高性能半導体集
積回路に関し
浅いな不純物領域を形成するための固相拡散を阻害する
自然酸化膜を除去する熱処理工程において、該自然酸化
膜を除去するために設けられる金属層と下地の半導体基
板との反応を抑制することにより、該浅い不純物領域が
反応生成物のスパイクの貫通により破壊されることを防
止し、また。[Detailed Description of the Invention] [Summary] Heat treatment for removing natural oxide film that inhibits solid-phase diffusion to form shallow impurity regions for high-density, high-performance semiconductor integrated circuits that require fine impurity regions. In the process, by suppressing the reaction between the metal layer provided to remove the natural oxide film and the underlying semiconductor substrate, the shallow impurity region is prevented from being destroyed by the penetration of spikes of reaction products. ,Also.
半導体基板における浅い不純物領域と配線との接合部分
に設けられるバリヤ層と半導体基板との反応によって生
じる同様の問題点を解決することを目的とし
半導体基板と、該半導体基板の一表面に画定された不純
物頭載上に堆積された層であって酸素に対して活性であ
り且つ該半導体基板と化合物を生成する高融点金属また
は遷移金属から成る金属層と、該金属層上に堆積され且
つ該金属層と化合物を生成する半導体層と、該半導体層
に接続された配線層とを有するように半導体装置の構造
を構成するか、または、半導体基板の一表面に画定され
た不純物領域を表出する開口が設けられた絶縁層を該表
面に形成し、該絶縁層が形成された該半導体基板表面に
酸素に活性な高融点金属あるいは遷移金属から成り且つ
該半導体基板と化合物を生成する金属層を形成し、該金
属層と化合物を生成する半導体層を該金属層上に形成し
、該金属層と該半導体基板および半導体層とを反応させ
て化合物層を生成させるとともに該半導体基板表面の自
然酸化膜を除去するための熱処理工程と、該熱処理工程
の後に該半導体層に接続された配線層を形成する諸工程
を含むように半導体装置の製造方法を構成する。In order to solve the same problem caused by the reaction between the semiconductor substrate and the barrier layer provided at the junction between the shallow impurity region and the wiring in the semiconductor substrate, a metal layer deposited on top of the impurity and comprising a refractory metal or a transition metal that is active toward oxygen and forms a compound with the semiconductor substrate; The structure of the semiconductor device is configured to include a semiconductor layer that forms a compound with the semiconductor layer, and a wiring layer connected to the semiconductor layer, or an impurity region defined on one surface of the semiconductor substrate is exposed. An insulating layer provided with an opening is formed on the surface of the semiconductor substrate, and a metal layer made of a high melting point metal or a transition metal that is active in oxygen and that forms a compound with the semiconductor substrate is formed on the surface of the semiconductor substrate on which the insulating layer is formed. A semiconductor layer that forms a compound with the metal layer is formed on the metal layer, and the metal layer, the semiconductor substrate, and the semiconductor layer are reacted to generate a compound layer, and the surface of the semiconductor substrate is naturally oxidized. A method for manufacturing a semiconductor device is configured to include a heat treatment step for removing a film, and various steps of forming a wiring layer connected to the semiconductor layer after the heat treatment step.
本発明は半導体装置に係り、とくに、微細な不純物領域
を必要とする高密度・高性能半導体集積回路に関する。The present invention relates to semiconductor devices, and particularly to high-density, high-performance semiconductor integrated circuits that require minute impurity regions.
[従来の技術]
例えばMOS I−ランジスタのソース領域およびド
レイン領域の形成は5通常、ゲート電極をマスクとして
半導体基板に不純物をイオン注入することにより行われ
ている。この方法は、ソース・ドレイン領域を自己整合
的に形成できる利点を有するが、ソース・ドレイン領域
を浅くする上で限界がある。例えば、硼素(B)を不純
物とするp型ソース・ドレイン領域の可能な最小深さは
300nm程度である。これは、ソース・ドレイン領域
等の不純物領域の横方向の広がりが、これらの深さによ
って影響を受けるためである。したがって、上記のよう
なイオン注入法によっては5例えば64メガピント級の
高密度半導体集積回路に必要とされる。[Prior Art] For example, the source and drain regions of a MOS I-transistor are generally formed by ion-implanting impurities into a semiconductor substrate using a gate electrode as a mask. This method has the advantage that the source/drain regions can be formed in a self-aligned manner, but there is a limit in making the source/drain regions shallow. For example, the minimum possible depth of a p-type source/drain region containing boron (B) as an impurity is about 300 nm. This is because the lateral extent of impurity regions such as source and drain regions is affected by their depth. Therefore, the above-described ion implantation method is required for high-density semiconductor integrated circuits of 5, for example, 64 megapixels.
横方向の広がりが1100n程度の微細な不純物領域を
形成することができない。A fine impurity region with a lateral extent of about 1100 nm cannot be formed.
[発明が解決しようとする課題]
イオン注入の代わりに、不純物をドープした多結晶シリ
コン層を拡散源とする固相拡散により浅い不純物領域を
形成する方法が提案されている。[Problems to be Solved by the Invention] Instead of ion implantation, a method has been proposed in which a shallow impurity region is formed by solid phase diffusion using a polycrystalline silicon layer doped with impurities as a diffusion source.
固相拡散法は、バイポーラトランジスタにおけるエミッ
タ領域の形成に対してすでに用いられている。Solid phase diffusion methods are already used for the formation of emitter regions in bipolar transistors.
ところで、シリコンをはじめとする半導体基板の表面に
は、数nmの自然酸化膜が存在する。この自然酸化膜は
、上記固相拡散において、多結晶シリコン層から不純物
領域への不純物の拡散を妨げる。したがって、拡散源と
なる多結晶シリコン層と基板との間に存在する自然酸化
膜をあらかじめ除去しておくことが必要である。このた
めの自然酸化膜の除去方法の一つとして、固相拡散源と
なる多結晶シリコンの堆積に先立って、半導体基板を不
活性核雰囲気中、 1000°C以上の高温で熱処理す
る方法がある。しかし、この方法は、半導体基板にすで
に導入されている不純物の再分布が生じ。By the way, a natural oxide film of several nanometers exists on the surface of a semiconductor substrate such as silicon. This natural oxide film prevents impurity diffusion from the polycrystalline silicon layer to the impurity region in the solid-phase diffusion described above. Therefore, it is necessary to remove in advance the natural oxide film existing between the polycrystalline silicon layer serving as a diffusion source and the substrate. One method for removing the natural oxide film for this purpose is to heat-treat the semiconductor substrate at a high temperature of 1000°C or higher in an inert nuclear atmosphere before depositing polycrystalline silicon, which will serve as a solid phase diffusion source. . However, this method results in redistribution of impurities that have already been introduced into the semiconductor substrate.
不純物領域が深くなってしまう問題がある。There is a problem that the impurity region becomes deep.
一方、シリコン基板にアルミニウム等から成る配線を接
続する場合、シリコン基板とアルミニウム配線層との相
互拡散を防止するために、これらの界面に2例えばチタ
ン膜を設けることが行われている。このチタン膜は、上
記相互拡散に対するバリヤ層として機能する。このチタ
ン膜をシリコン基板表面の自然酸化膜の除去に利用する
方法が提案されている。すなわち、上記のようにシリコ
ン基板とアルミニウム配線との接合部に形成されたチタ
ン膜は、600°C程度の熱処理によって、シリコン基
板表面の酸素を遊離させる。この酸素は。On the other hand, when wiring made of aluminum or the like is connected to a silicon substrate, a titanium film, for example, is provided at the interface between the silicon substrate and the aluminum wiring layer in order to prevent mutual diffusion between the silicon substrate and the aluminum wiring layer. This titanium film functions as a barrier layer against the above-mentioned interdiffusion. A method has been proposed in which this titanium film is used to remove a natural oxide film on the surface of a silicon substrate. That is, the titanium film formed at the junction between the silicon substrate and the aluminum wiring as described above is subjected to heat treatment at about 600° C. to liberate oxygen on the surface of the silicon substrate. This oxygen.
上記熱処理によって生じたシリサイド層中に偏析する。It segregates in the silicide layer produced by the above heat treatment.
このようにして、シリコン基板における不純物の再分布
を起こさない程度の低温で自然酸化膜が除去され、シリ
コン基板とアルミニウム配線とのオーミック接触が達成
される。In this way, the native oxide film is removed at a low temperature that does not cause redistribution of impurities in the silicon substrate, and ohmic contact between the silicon substrate and the aluminum wiring is achieved.
しかしながら、上記熱処理において、基板のシリコン原
子がチタン層へ拡散すると同時に、チタン原子がシリコ
ン基板に拡散する。したがって。However, in the heat treatment described above, titanium atoms diffuse into the silicon substrate at the same time as the silicon atoms of the substrate diffuse into the titanium layer. therefore.
シリコン基板に形成されている浅い不純物領域が消失し
たり、あるいは、チタンシリサイドの突起(スパイク)
の貫通により、浅い不純物領域が破壊されてしまう等の
問題がある。Shallow impurity regions formed on the silicon substrate disappear, or titanium silicide protrusions (spikes)
There are problems such as the shallow impurity region being destroyed due to the penetration.
本発明は、チタン膜等のバリヤ層による自然酸化膜除去
効果を利用して固相拡散に対して障害となる自然酸化膜
を除去可能とするとともに、シリコン基板とアルミニウ
ム配線との接続において浅い不純物領域がチタンシリサ
イドのスパイクによって破壊される上記従来の問題点を
も解決可能な方法を提供することを目的とする。The present invention utilizes the natural oxide film removal effect of a barrier layer such as a titanium film to make it possible to remove a natural oxide film that is an obstacle to solid-phase diffusion, and also to remove shallow impurity films in the connection between a silicon substrate and aluminum wiring. It is an object of the present invention to provide a method capable of solving the above-mentioned conventional problem in which regions are destroyed by spikes of titanium silicide.
上記目的は、半導体基板と、該半導体基板の一表面に画
定された不純物領域上に堆積された層であって酸素に対
して活性であり且つ該半導体基板と化合物を生成する高
融点金属または遷移金属から成る金属層と1該金属層上
に堆積され且つ該金属層と化合物を生成する半導体層と
、該半導体層に接続された配線層とを有することを特徴
とする本発明に係る半導体装置、または、半導体基板の
一表面に画定された不純物領域を表出する開口が設けら
れた絶縁層を該表面に形成する工程と、該絶縁層が形成
された該半導体基板表面に酸素に活性な高融点金属ある
いは遷移金属から成り且つ該半導体基板と化合物を生成
する金属層を形成する工程と、該金属層と化合物を生成
する半導体層を該金属層上に形成する工程と、該金属層
と該半導体基板および半導体層とを反応させて化合物層
を生成させるとともに該半導体基板表面の自然酸化膜を
除去するための熱処理工程と、該熱処理工程の後に該半
導体層に接続された配線層を形成する工程とを含むこと
を特徴とする本発明に係る半導体装置の製造方法、もし
くは、該半導体層が該不純物領域に対する不純物拡散源
である上記半導体装置またはその製造方法によって達成
される。The object is to provide a semiconductor substrate and a layer deposited on an impurity region defined on one surface of the semiconductor substrate of a refractory metal or a transition metal that is active toward oxygen and forms a compound with the semiconductor substrate. A semiconductor device according to the present invention, comprising a metal layer made of metal, a semiconductor layer deposited on the metal layer and forming a compound with the metal layer, and a wiring layer connected to the semiconductor layer. Alternatively, a step of forming an insulating layer provided with an opening exposing an impurity region defined on one surface of the semiconductor substrate, and a step of forming an oxygen-active material on the surface of the semiconductor substrate on which the insulating layer is formed. a step of forming a metal layer made of a high melting point metal or a transition metal and forming a compound with the semiconductor substrate; a step of forming a semiconductor layer on the metal layer that forms a compound with the metal layer; A heat treatment step for reacting the semiconductor substrate and the semiconductor layer to generate a compound layer and removing a natural oxide film on the surface of the semiconductor substrate, and forming a wiring layer connected to the semiconductor layer after the heat treatment step. This is achieved by the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, characterized in that it includes the steps of: or the semiconductor device or method of manufacturing the same, wherein the semiconductor layer is an impurity diffusion source for the impurity region.
例えばシリコン基板上にチタン膜とシリコン層を積層し
た構造とする。低温熱処理によってチタン膜がシリサイ
ド化するが、このときのシリコンの供給は、チタン膜上
のシリコン層からも行われるために、シリコン基板から
の供給が抑制される。For example, it has a structure in which a titanium film and a silicon layer are stacked on a silicon substrate. The titanium film is silicided by the low-temperature heat treatment, but at this time silicon is also supplied from the silicon layer on the titanium film, so the supply from the silicon substrate is suppressed.
したがって、浅い不純物領域の消失やシリサイドのスパ
イクによる破壊が防止される。上記熱処理において、シ
リコン基板表面の自然酸化膜が除去される。また、上記
熱処理後にシリコン層に不純物をドープし、この不純物
をシリコン基板に拡散することにより浅い不純物領域を
形成することができる。Therefore, destruction due to disappearance of the shallow impurity region and silicide spikes is prevented. In the above heat treatment, the natural oxide film on the surface of the silicon substrate is removed. Moreover, a shallow impurity region can be formed by doping the silicon layer with an impurity after the heat treatment and diffusing the impurity into the silicon substrate.
上記のように2本発明は1例えばシリコン基板とアルミ
ニウム配線の接合部にチタン膜から成るバリヤ層を有す
る配線接続構造における従来の問題点、および1例えば
多結晶シリコン層を不純物拡散源として浅い不純物領域
を形成する従来の方法における問題点の双方を解決する
ことができる。As mentioned above, two aspects of the present invention are (1) conventional problems in wiring connection structures having a barrier layer made of a titanium film at the junction between a silicon substrate and an aluminum wiring, and (1) shallow impurity diffusion using, for example, a polycrystalline silicon layer as an impurity diffusion source. Both problems in the conventional method of forming regions can be solved.
その適用範囲は、高速度のMOS )ランジスタやバイ
ポーラトランジスタ、あるいは、薄膜トランジスタのよ
うに、浅い不純物領域を特徴とする特許の半導体装置に
及ぶ。Its scope of application extends to proprietary semiconductor devices featuring shallow impurity regions, such as high-speed MOS transistors, bipolar transistors, or thin film transistors.
〔実施例] 以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。〔Example] Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1図は本発明をMOS )ランジスタに適用する場
合の工程例を示す要部断面図であって、同図(a)に示
すように1例えばp型のシリコン基板1の所定領域に1
周知のLOGOS(Local 0xidation
of 5i−1icon)法により、厚さ約6000人
の分離絶縁層8を形成する。次いで1分離絶縁層8から
表出する素子形成領域に1通常の手法にしたがって、同
図(b)に示すように5例えば多結晶シリコンから成る
ゲート電極9を形成する。ゲート電極9は、ゲート絶縁
膜12によってシリコン基板1と絶縁されており、また
、側壁絶縁膜13によってその露出表面を覆われている
。FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part showing an example of a process when the present invention is applied to a MOS transistor.As shown in FIG.
The well-known LOGOS (Local Oxidation)
An isolation insulating layer 8 having a thickness of approximately 6,000 wafers is formed by the 5i-1icon method. Next, a gate electrode 9 made of, for example, polycrystalline silicon is formed in the element formation region exposed from the isolation insulating layer 8 according to a conventional method, as shown in FIG. 5B. The gate electrode 9 is insulated from the silicon substrate 1 by a gate insulating film 12, and its exposed surface is covered by a sidewall insulating film 13.
次いで、シリコン基板1表面金体に1例えばチタン(T
i)から成る厚さ約100人の金属層6および多結晶シ
リコンから成る厚さ約3000人の半導体層4を順次堆
積する。金属層6および半導体層4のそれぞれの形成は
1周知の方法を適宜用いて行えばよく1例えばチタン層
に対してはスパッタリング法を、多結晶シリコン層に対
してはCVD (化学気相成長)法を用いることができ
る。Next, a metal layer such as titanium (T) is applied to the surface of the silicon substrate 1.
i) A metal layer 6 of about 100 thick and of polycrystalline silicon and a semiconductor layer 4 of about 3000 thick are deposited one after another. Each of the metal layer 6 and the semiconductor layer 4 may be formed using a well-known method as appropriate.For example, a titanium layer may be formed by sputtering, and a polycrystalline silicon layer may be formed by CVD (chemical vapor deposition). The law can be used.
次いで1周知のリソグラフ技術を用いて、同図(C)に
示すように、半導体層4および金属層6をパターンニン
グする。これらのパターンニングは。Next, using a well-known lithography technique, the semiconductor layer 4 and the metal layer 6 are patterned, as shown in FIG. These patternings.
塩素系のガスを用いる周知のRIE(反応性スパッタリ
ング)により行えばよい。The well-known RIE (reactive sputtering) using chlorine-based gas may be used.
なお、上記において、金属層6として、タングステン(
k)、モリブデン(MoL タンタル(Ta)等の高融
点金属、あるいは、鉄(Fe)やクロム(Cr)等の遷
移金属から成る層を形成してもよい。これらの層厚は、
シリコン基板1表面に存在する自然酸化膜7を、後述す
る熱処理によって充分除去できる厚さとする。ただし、
シリサイド化反応によってシリコン基板1表面が消耗し
すぎないように注意する。このため、100人程度にす
るのが適当である。Note that in the above, the metal layer 6 is made of tungsten (
k), a layer made of a high melting point metal such as molybdenum (MoL), tantalum (Ta), or a transition metal such as iron (Fe) or chromium (Cr) may be formed.The thickness of these layers is as follows:
The thickness is set such that the natural oxide film 7 existing on the surface of the silicon substrate 1 can be sufficiently removed by heat treatment to be described later. however,
Care must be taken not to excessively consume the surface of the silicon substrate 1 due to the silicidation reaction. For this reason, it is appropriate to have about 100 people.
次いで、シリコン基板1を1例えば窒素のような不活性
雰囲気中で、450〜850°C130分間熱処理(第
1熱処理)′する。これにより、金属層6は。Next, the silicon substrate 1 is subjected to a heat treatment (first heat treatment)' for 130 minutes at 450 DEG to 850 DEG C. in an inert atmosphere such as nitrogen. As a result, the metal layer 6.
シリコン基板1および多結晶シリコン層4と反応して1
例えばチタンシリサイド(TiSiz)を生成する。同
時に、シリコン基板1表面の酸素が遊離しシリサイド層
中に偏析する。このようにして、自然酸化膜7が除去さ
れる。1 by reacting with the silicon substrate 1 and the polycrystalline silicon layer 4
For example, titanium silicide (TiSiz) is produced. At the same time, oxygen on the surface of the silicon substrate 1 is liberated and segregated into the silicide layer. In this way, the natural oxide film 7 is removed.
上記ののち1例えばイオン注入法により、多結晶シリコ
ン層4に、n型不純物として燐(P)をドープする。こ
のとき1分離絶縁層8および側壁絶縁膜13に燐(P)
が注入されても差支えない。このイオン注入条件は1例
えばイオン加速電圧40kVドーズ量4X1015イオ
ン/cm”である。After the above steps, the polycrystalline silicon layer 4 is doped with phosphorus (P) as an n-type impurity, for example, by ion implantation. At this time, phosphorus (P) is added to the isolation insulating layer 8 and the sidewall insulating film 13.
There is no problem even if it is injected. The ion implantation conditions are 1, for example, an ion acceleration voltage of 40 kV and a dose of 4.times.10@15 ions/cm".
次いで、シリコン基板1を9例えば赤外線照射を用いる
周知のPTA(Rapid Thermal Anne
aling)法により、900°Cl2O秒間熱処理(
第2熱処理)する。Next, the silicon substrate 1 is subjected to a well-known PTA (Rapid Thermal Annealing Process) using, for example, infrared irradiation.
heat treatment at 900°C for seconds using the
2nd heat treatment).
その結果、多結晶シリコンN4にドープされた燐(P)
がシリコン基板1に拡散し、同図(d)に示すように、
n型の浅い不純物領域2が形成される。同図において、
符号3はチタン層6から成るシリサイド層である。As a result, phosphorus (P) doped into polycrystalline silicon N4
is diffused into the silicon substrate 1, and as shown in FIG.
An n-type shallow impurity region 2 is formed. In the same figure,
Reference numeral 3 is a silicide layer made of titanium layer 6.
次いで、同図(e)に示すように、シリコン基板1表面
金体に1例えばPSG (燐珪酸ガラス)等から成る厚
さ約1μmの絶縁層10を堆積し、この絶縁層10に多
結晶シリコン層4を表出する直径1μm程度のコンタク
トホールを形成する。このコンタクトホールの形成は1
周知のリソグラフ技術と弗素系のガスを用いるRIE法
により行えばよい。そののち、多結晶シリコン層4に接
続する1例えばアルミニウム(AI)から成る配線層5
を形成して本発明に係るnチャネルMO5)ランジスタ
が完成する。Next, as shown in FIG. 2(e), an insulating layer 10 of approximately 1 μm thick made of, for example, PSG (phosphosilicate glass) is deposited on the metal surface of the silicon substrate 1, and polycrystalline silicon is deposited on this insulating layer 10. A contact hole with a diameter of about 1 μm exposing layer 4 is formed. The formation of this contact hole is 1
This may be performed by a well-known lithography technique and an RIE method using a fluorine-based gas. After that, a wiring layer 5 made of aluminum (AI), for example, is connected to the polycrystalline silicon layer 4.
is formed to complete the n-channel MO5) transistor according to the present invention.
なお、上記において、半導体層4および金属層6を1分
離絶縁層8上に延在する配線としてパターンニングすれ
ば、これらの層を下層とする多層配線構造を形成するこ
とができる。Note that in the above, if the semiconductor layer 4 and the metal layer 6 are patterned as wiring extending on one isolation insulating layer 8, a multilayer wiring structure with these layers as the lower layer can be formed.
第2図は、′上記実施例における半導体層4と金属層6
をパターンニングする代わりに、これらの層をセルファ
ライン方式により形成する場合の工程例を示す要部断面
図である。FIG. 2 shows 'the semiconductor layer 4 and the metal layer 6 in the above embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a main part showing an example of a process in which these layers are formed by a self-line method instead of patterning.
上記実施例と同様にして1例えばp型のシリコン基板1
表面に分離絶縁層8およびゲート電極9を形成したのち
、同図(a)に示すように、シリコン基板1表面全体に
1例えばSiO□から成る厚さ約1μmの絶縁層10を
堆積する。そして、絶縁層10に。In the same manner as in the above embodiment, 1, for example, a p-type silicon substrate 1 is prepared.
After forming an isolation insulating layer 8 and a gate electrode 9 on the surface, an insulating layer 10 made of, for example, SiO□ and having a thickness of about 1 μm is deposited over the entire surface of the silicon substrate 1, as shown in FIG. Then, to the insulating layer 10.
ソース・ドレイン領域を表出する直径0.5 μm程度
の開口15を形成する。開口15の形成は1通常のフォ
トリソグラフ技術と弗素系ガスを用いるRIE法により
行えばよい。Openings 15 with a diameter of about 0.5 μm are formed to expose the source/drain regions. The opening 15 may be formed by a normal photolithography technique and an RIE method using a fluorine gas.
次いで、開口15内に表出するシリコン基板1表面に1
例えばタングステン(囚)から成る金属層16を約10
0人の厚さに選択成長させる。この選択選択は1例えば
畦、(6弗化タングステン)のような高融点金属化合物
ガスを用いるCVD法により行う。Next, 1 is applied to the surface of the silicon substrate 1 exposed in the opening 15.
For example, the metal layer 16 made of tungsten
Selectively grow to a thickness of 0 people. This selection is performed, for example, by a CVD method using a high melting point metal compound gas such as tungsten hexafluoride.
これにより、絶縁層10上には金属層16を成長させな
いでおくことができる。This allows the metal layer 16 to not be grown on the insulating layer 10.
次いで、シリコン基板1表面全体に5例えば多結晶シリ
コンから成る厚さ約3000人の半導体層を堆積する。Next, a semiconductor layer of approximately 3,000 layers thick, made of polycrystalline silicon, for example, is deposited over the entire surface of the silicon substrate 1.
この半導体層は、絶縁層10の開口15内にも充填され
る。絶縁層10上の半導体層を1周知の方法用いて、絶
縁層10が表出するまでエッチバックする。その結果、
同図ら)に示すように、開口15内に半導体層14が埋
め込まれた構造となる。このように、金属層16と半導
体層14とはセルファラインで形成される。This semiconductor layer also fills the opening 15 of the insulating layer 10. The semiconductor layer on the insulating layer 10 is etched back using a well-known method until the insulating layer 10 is exposed. the result,
As shown in FIGS. 3A and 3B, the semiconductor layer 14 is embedded in the opening 15. In this way, the metal layer 16 and the semiconductor layer 14 are formed in a self-aligned manner.
次いで、半導体層14を5例えば窒素ガス中、600〜
850°Cで30分間熱処理(第1熱処理)する。その
結果、金属層6はシリコン基板工と半導体層14と反応
し1例えばタングステンシリサイド(WSiz)を生成
する。同時に、シリコン基板1表面の酸素が遊離し、シ
リサイド層中に偏析する。このようにして、シリコン基
板1表面の自然酸化膜7が除去される。Next, the semiconductor layer 14 is heated to 600 to 500 ml in nitrogen gas, for example.
Heat treatment is performed at 850°C for 30 minutes (first heat treatment). As a result, the metal layer 6 reacts with the silicon substrate and the semiconductor layer 14 to produce, for example, tungsten silicide (WSiz). At the same time, oxygen on the surface of the silicon substrate 1 is liberated and segregates into the silicide layer. In this way, the natural oxide film 7 on the surface of the silicon substrate 1 is removed.
次いで、半導体層14に3例えばn型不純物として燐(
P)をイオン注入する。この注入条件は1例えばイオン
加速電圧40kV、 ドーズ量4×10′5イオン/
cm2である。このとき、絶縁層10に燐(P)がイオ
ン注入されても差支えない。そののち、シリコン基板1
を1例えば前記RTA法により、900°C520秒間
熱処理(第2熱処理)する。この熱処理により、半導体
層14にドープされた不純物がシリコン基板1に拡散し
、同図(C)に示すように、n型の浅い不純物領域2が
形成される。なお、同図において符号3は前記金属層1
6から成るシリサイド層である。Next, the semiconductor layer 14 is doped with phosphorus (for example, phosphorus) as an n-type impurity.
P) is ion-implanted. The implantation conditions are 1, for example, an ion acceleration voltage of 40 kV, and a dose of 4 x 10'5 ions/
cm2. At this time, phosphorus (P) ions may be implanted into the insulating layer 10. After that, silicon substrate 1
1 is heat treated at 900° C. for 520 seconds (second heat treatment), for example, by the RTA method described above. By this heat treatment, the impurity doped in the semiconductor layer 14 is diffused into the silicon substrate 1, and an n-type shallow impurity region 2 is formed as shown in FIG. In addition, in the same figure, the reference numeral 3 indicates the metal layer 1.
This is a silicide layer consisting of 6.
上記ののち、絶縁層10上に1例えばアルミニウム(A
I)から成る配線層5を形成して本発明に係るnチャネ
ルMO5)ランジスタが完成する。After the above, a layer such as aluminum (A
A wiring layer 5 consisting of I) is formed to complete an n-channel MO transistor according to the present invention.
上記各実施例におけるシリコン基板lの導電型と半導体
層4および14にドープされる不純物の導電型とを入れ
替えても5本発明は成立する。また少なくとも表面がG
aAsを始めとする化合物半導体から成る基板を用いる
場合においても3表面の自然酸化膜の除去、浅い不純物
領域が配線材料半導体基板との反応生成物から成るスパ
イクにより破壊される現象の防止に対して有効である。Even if the conductivity type of the silicon substrate 1 and the conductivity type of the impurities doped into the semiconductor layers 4 and 14 in each of the above-described embodiments are replaced, the present invention is still valid. Also, at least the surface is G
Even when using a substrate made of a compound semiconductor such as aAs, it is necessary to remove the native oxide film on the surface and to prevent the phenomenon that shallow impurity regions are destroyed by spikes made of reaction products with the wiring material semiconductor substrate. It is valid.
〔発明の効果]
本発明によれば、半導体基板と配線との接続部に良好な
オーミック接触が形成され、かつ、浅い不純物領域を必
要とする微細間S トランジスタバイポーラトランジス
タあるいは薄膜トランジスタから成る高速・高密度集積
回路の信顛性および製造歩留りを向上し1 これらの実
用化を促進する効果がある。[Effects of the Invention] According to the present invention, a good ohmic contact is formed at the connection between a semiconductor substrate and a wiring, and a high-speed, high-speed semiconductor device consisting of a finely spaced S transistor bipolar transistor or a thin film transistor that requires a shallow impurity region It has the effect of improving the reliability and manufacturing yield of high-density integrated circuits, and promoting their practical use.
第1図と第2図は本発明の実施例の工程説明図である。
図において。
王はシリコン基板、 2は不純物領域。
3はシリサイド層、 4と14は半導体層。
5は配線層、 6と16は金属層7は自然酸化
膜、 8は分離絶縁層。
9はゲート電極、10は絶縁層。
12はゲート絶縁膜、13は側壁絶縁膜。
15は開口。
である。
不発日月の実施イ列C工程説明図(その2)第
図FIG. 1 and FIG. 2 are process explanatory diagrams of an embodiment of the present invention. In fig. King is the silicon substrate, 2 is the impurity region. 3 is a silicide layer, 4 and 14 are semiconductor layers. 5 is a wiring layer, 6 and 16 are metal layers 7 are natural oxide films, and 8 is an isolation insulating layer. 9 is a gate electrode, and 10 is an insulating layer. 12 is a gate insulating film, and 13 is a sidewall insulating film. 15 is an opening. It is. Explanation diagram of the process of execution of the non-explosion day and month (Part 2) Fig.
Claims (5)
された層であって、酸素に対して活性であり且つ該半導
体基板と化合物を生成する高融点金属または遷移金属か
ら成る金属層と、 該金属層上に堆積され且つ該金属層と化合物を生成する
半導体層と、 該半導体層に接続された配線層 とを有することを特徴とする半導体装置。(1) a semiconductor substrate; and a layer deposited on an impurity region defined on one surface of the semiconductor substrate, the layer being a refractory metal or transition metal that is active toward oxygen and forms a compound with the semiconductor substrate. A semiconductor device comprising: a metal layer made of metal; a semiconductor layer deposited on the metal layer and forming a compound with the metal layer; and a wiring layer connected to the semiconductor layer.
がドープされていることを特徴とする請求項1記載の半
導体装置。(2) The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor layer is doped with an impurity introduced into the impurity region.
する請求項1記載の半導体装置。(3) The semiconductor device according to claim 1, wherein the surface of the semiconductor substrate is silicon.
出する開口が設けられた絶縁層を該表面に形成する工程
と、 該絶縁層が形成された該半導体基板表面に酸素に活性な
高融点金属あるいは遷移金属から成り且つ該半導体基板
と化合物を生成する金属層を形成する工程と、 該金属層と化合物を生成する半導体層を該金属層上に形
成する工程と、 該金属層と該半導体基板および半導体層とを反応させて
化合物層を生成させるとともに該半導体基板表面の自然
酸化膜を除去するための熱処理工程と、 該熱処理工程の後に該半導体層に接続された配線層を形
成する工程 とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。(4) forming an insulating layer on one surface of the semiconductor substrate with an opening exposing an impurity region defined on the surface; and forming an oxygen-active layer on the surface of the semiconductor substrate on which the insulating layer is formed. a step of forming a metal layer made of a high melting point metal or a transition metal and forming a compound with the semiconductor substrate; a step of forming a semiconductor layer on the metal layer that forms a compound with the metal layer; A heat treatment step for reacting the semiconductor substrate and the semiconductor layer to generate a compound layer and removing a natural oxide film on the surface of the semiconductor substrate, and forming a wiring layer connected to the semiconductor layer after the heat treatment step. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of:
させるための前記熱処理工程に続いて、該不純物領域に
導入される不純物を該半導体層に対して注入する工程と
、 該半導体層に注入された該不純物を該化合物層を通して
該不純物領域に拡散させるための第2の熱処理工程 を施行することを特徴とする請求項4記載の半導体装置
の製造方法。(5) Following the heat treatment step for reacting the metal layer with the semiconductor substrate and the semiconductor layer, a step of implanting an impurity introduced into the impurity region into the semiconductor layer; 5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, further comprising performing a second heat treatment step for diffusing the implanted impurity into the impurity region through the compound layer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2135643A JPH0430422A (en) | 1990-05-25 | 1990-05-25 | Semiconductor device and manufacture thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2135643A JPH0430422A (en) | 1990-05-25 | 1990-05-25 | Semiconductor device and manufacture thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0430422A true JPH0430422A (en) | 1992-02-03 |
Family
ID=15156602
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2135643A Pending JPH0430422A (en) | 1990-05-25 | 1990-05-25 | Semiconductor device and manufacture thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0430422A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07193024A (en) * | 1993-12-27 | 1995-07-28 | Nec Corp | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
| JP2021507520A (en) * | 2017-12-17 | 2021-02-22 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials,Incorporated | Silicon compound film by selective deposition |
-
1990
- 1990-05-25 JP JP2135643A patent/JPH0430422A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2021507520A (en) * | 2017-12-17 | 2021-02-22 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials,Incorporated | Silicon compound film by selective deposition |
| US11978635B2 (en) | 2017-12-17 | 2024-05-07 | Applied Materials, Inc. | Silicide films through selective deposition |
| JP2024150507A (en) * | 2017-12-17 | 2024-10-23 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | Selective deposition of silicide films |
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