JPH08204009A - Semiconductor device and method of manufacturing the semiconductor device - Google Patents
Semiconductor device and method of manufacturing the semiconductor deviceInfo
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体装置のコンタクトホール部分において
低抵抗で信頼性の高いコンタクト部を実現する。
【構成】 コンタクトホール開孔工程の後(S1〜
4)、半導体基板上に高融点金属膜を形成する高融点金
属膜形成工程(S5)と、上記高融点金属膜形成工程の
後、上記高融点金属膜にシリコンイオンを注入するシリ
コンイオン注入工程(S6)と、上記シリコンイオン注
入工程の後、熱処理を施し上記コンタクトホールにおけ
るゲート領域及びドレイン領域とのコンタクト面に高融
点シリサイド層を形成する高融点シリサイド層形成工程
(S7)とを備えた。
(57) [Abstract] [Purpose] To realize a highly reliable contact portion with low resistance in the contact hole portion of a semiconductor device. [Structure] After the contact hole opening step (S1 to
4), a refractory metal film forming step (S5) of forming a refractory metal film on the semiconductor substrate, and a silicon ion implantation step of implanting silicon ions into the refractory metal film after the refractory metal film forming step. (S6) and a refractory silicide layer forming step (S7) of performing a heat treatment after the silicon ion implantation step to form a refractory silicide layer on the contact surface of the contact hole with the gate region and the drain region. .
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置におけるコ
ンタクト部における電気抵抗が低く、かつ信頼性が高い
コンタクト部を有する半導体装置及び該半導体装置を製
造するための製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device having a highly reliable contact portion having a low electric resistance in the contact portion of the semiconductor device, and a manufacturing method for manufacturing the semiconductor device.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体集積回路では、近年高集積化が進
み、ゲート長で0.35〜0.25μmといった微細な
パターンが要求されたり、ソース領域及びドレイン領域
と配線とを結ぶコンタクトホールにおいても径が0.5
〜0.4μm□といった微細化が要求されている。この
ため、コンタクト部での電気抵抗が大きくなり、回路動
作上で負荷となり演算速度が上がらない等の問題点が発
生している。コンタクト部における電気抵抗を下げる方
法として、高融点金属と半導体基板のシリコンとの間で
シリサイド層を形成し電気抵抗を下げる方法がある。こ
の方法を図8〜図10を参照し説明する。尚、図8〜図
10において同じ構成部分については同じ符号を付して
いる。まず図8に示すように、半導体基板101上に酸
化膜102を形成しさらに酸化膜102上に不純物の導
入された多結晶シリコン層103を形成する。そして選
択的にエッチングを施してゲート電極104を形成す
る。次に、図9を参照して、ゲート電極104及びフィ
ールド酸化膜105をマスクとして、不純物イオンを注
入し、ソース領域106及びドレイン領域107を形成
する。続いて層間絶縁膜となる厚い酸化膜118を堆積
する。次に、図10を参照し、写真蝕刻法によりコンタ
クトホール119をソース領域106及びドレイン領域
107に形成した後、高融点金属膜114を基板全体に
堆積させる。次に、加熱処理を行い、ソース領域10
6、ドレイン領域107において高融点金属膜114と
シリコンとの相互拡散により、シリサイド部分120を
形成する。このとき、例えば高融点金属としてチタンを
用いた場合、チタンを50nmの厚さに堆積して650
℃で熱処理を行った場合には、10〜20nm厚さのシ
リサイド層が形成される。2. Description of the Related Art In semiconductor integrated circuits, high integration has been advanced in recent years, and a fine pattern with a gate length of 0.35 to 0.25 .mu.m is required, and even in a contact hole connecting a source region and a drain region to a wiring. Diameter is 0.5
Miniaturization of up to 0.4 μm □ is required. For this reason, the electrical resistance at the contact portion becomes large, which causes a load in the circuit operation, which causes a problem that the calculation speed cannot be increased. As a method of reducing the electric resistance in the contact portion, there is a method of forming a silicide layer between the refractory metal and silicon of the semiconductor substrate to reduce the electric resistance. This method will be described with reference to FIGS. 8 to 10, the same components are designated by the same reference numerals. First, as shown in FIG. 8, an oxide film 102 is formed on a semiconductor substrate 101, and a polycrystalline silicon layer 103 having impurities introduced therein is further formed on the oxide film 102. Then, the gate electrode 104 is formed by selectively etching. Next, referring to FIG. 9, using the gate electrode 104 and the field oxide film 105 as a mask, impurity ions are implanted to form a source region 106 and a drain region 107. Then, a thick oxide film 118 to be an interlayer insulating film is deposited. Next, referring to FIG. 10, contact holes 119 are formed in the source region 106 and the drain region 107 by photolithography, and then a refractory metal film 114 is deposited on the entire substrate. Next, heat treatment is performed to form the source region 10
6. In the drain region 107, the silicide portion 120 is formed by mutual diffusion of the refractory metal film 114 and silicon. At this time, for example, when titanium is used as the refractory metal, titanium is deposited to a thickness of 50 nm and 650
When the heat treatment is performed at ℃, a silicide layer having a thickness of 10 to 20 nm is formed.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところが上述したよう
な従来のコンタクト部の形成方法では、シリサイド化を
熱処理のみにて行っているため、形成されるシリサイド
層は、厚さが薄く、さらにその膜厚のバラツキも大き
い。よって、充分な厚さのシリサイド層を形成するため
には、熱処理温度を高くしたり、熱処理時間を長くする
必要がある。しかし、熱処理温度を高くしたり、熱処理
時間を長くするとソース領域、ドレイン領域において不
純物の再拡散が発生したり、上記高融点金属が半導体基
板内へ拡散し、ショートやリーク等が発生するという問
題点がある。本発明はこのような問題点を解決するため
になされたもので、ソース領域、ドレイン領域において
不純物の再拡散が発生せず、上記高融点金属が半導体基
板内へ拡散することがなく、よってショートやリーク等
が発生することのない、低抵抗で信頼性の高いコンタク
ト部を実現する、半導体装置及び該半導体装置を製造す
るための製造方法を提供することを目的とする。However, in the conventional method of forming the contact portion as described above, since the silicidation is performed only by the heat treatment, the formed silicide layer has a small thickness, and further the film thereof is formed. There is a large variation in thickness. Therefore, in order to form a silicide layer having a sufficient thickness, it is necessary to raise the heat treatment temperature or lengthen the heat treatment time. However, when the heat treatment temperature is increased or the heat treatment time is lengthened, the impurities are re-diffused in the source region and the drain region, and the refractory metal is diffused into the semiconductor substrate to cause a short circuit, a leak, or the like. There is a point. The present invention has been made in order to solve such a problem, and does not cause re-diffusion of impurities in the source region and the drain region, so that the refractory metal does not diffuse into the semiconductor substrate, and thus a short circuit occurs. An object of the present invention is to provide a semiconductor device and a manufacturing method for manufacturing the semiconductor device, which realizes a contact portion having low resistance and high reliability, which does not cause a leak or the like.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、第1導電型の半導体基板の表面に酸化膜を形
成し該酸化膜上に不純物が導入された多結晶シリコン膜
を形成し該多結晶シリコン膜と上記酸化膜とを選択的に
除去してゲート電極構造を形成するゲート電極形成工程
と、上記ゲート電極形成工程の後、上記ゲート電極を挟
み上記半導体基板の表面に第2導電型の高濃度の不純物
を拡散させたソース領域及びドレイン領域を形成するソ
ースドレイン領域形成工程と、上記ソース、ドレイン領
域形成工程の後、上記半導体基板上に絶縁膜を堆積した
後上記ソース領域及びドレイン領域に達するコンタクト
ホールを上記絶縁膜に開孔するコンタクトホール開孔工
程とを備えた半導体基板の製造方法であって、上記コン
タクトホール開孔工程の後、上記半導体基板上に高融点
金属膜を形成する高融点金属膜形成工程と、上記高融点
金属膜形成工程の後、上記高融点金属膜にシリコンイオ
ンを注入するシリコンイオン注入工程と、上記シリコン
イオン注入工程の後、熱処理を施し上記コンタクトホー
ルにおける上記ゲート領域及びドレイン領域とのコンタ
クト面に高融点シリサイド層を形成する高融点シリサイ
ド層形成工程と、を備えたことを特徴とする。According to a method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, an oxide film is formed on a surface of a semiconductor substrate of a first conductivity type, and a polycrystalline silicon film having impurities introduced therein is formed on the oxide film. Then, a gate electrode forming step of forming a gate electrode structure by selectively removing the polycrystalline silicon film and the oxide film, and a step of forming a gate electrode structure on the surface of the semiconductor substrate after sandwiching the gate electrode. A source / drain region forming step of forming a source region and a drain region in which high-concentration impurities of two-conductivity type are diffused, and an insulating film is deposited on the semiconductor substrate after the source / drain region forming step. A method for manufacturing a semiconductor substrate, comprising: a contact hole opening step of opening a contact hole reaching a drain region and a drain region in the insulating film. After that, a refractory metal film forming step of forming a refractory metal film on the semiconductor substrate, and a silicon ion implantation step of implanting silicon ions into the refractory metal film after the refractory metal film forming step. And a high melting point silicide layer forming step of forming a high melting point silicide layer on the contact surface of the contact hole with the gate region and the drain region after the silicon ion implantation step. .
【0005】又、本発明の半導体装置は、第1導電型の
半導体基板の表面にチャネル領域を挟んで形成された第
2導電型のソース領域及びドレイン領域と、上記チャネ
ル領域上に酸化膜を介して形成されたゲート電極とを有
し上記ソース領域、ドレイン領域及び上記ゲート電極を
絶縁膜にて覆った半導体装置であって、上記ソース領域
及びドレイン領域上の上記絶縁膜に開孔されたコンタク
トホールにおける上記ゲート領域及びドレイン領域との
コンタクト面に、シリコンイオンが注入された高融点金
属膜を熱処理することで形成される高融点金属シリサイ
ド層を有することを特徴とする。Further, in the semiconductor device of the present invention, the second conductivity type source and drain regions are formed on the surface of the first conductivity type semiconductor substrate with the channel region interposed therebetween, and the oxide film is formed on the channel region. A semiconductor device having a gate electrode formed via an insulating film covering the source region, the drain region, and the gate electrode, wherein a hole is formed in the insulating film on the source region and the drain region. The contact surface of the contact hole with the gate region and the drain region has a refractory metal silicide layer formed by heat-treating a refractory metal film into which silicon ions are implanted.
【0006】[0006]
【作用】高融点金属にシリコンイオンを注入すること
は、コンタクトホール部に堆積された高融点金属を半導
体基板側及びシリコンイオン注入側の両面からシリサイ
ド化するので、熱処理時間を短時間としかつ厚いシリサ
イド層を形成するように作用する。When the silicon ions are implanted into the refractory metal, the refractory metal deposited in the contact holes is silicided from both the semiconductor substrate side and the silicon ion implanted side, so that the heat treatment time is short and the thickness is high. It acts to form a silicide layer.
【0007】[0007]
【実施例】本発明の半導体装置の製造方法の一実施例に
ついて図1〜図7を参照しながら以下に説明する。尚、
本発明の半導体装置は上記製造方法にて製造されるもの
である。又、本実施例では半導体装置としてn型MOS
FET(MOS型電界効果トランジスタ)を例にとる。
又、図2〜図7において同じ構成部分については同じ符
号を付している。まず図2を参照する。第1導電型の半
導体基板に相当するp型のシリコン基板201にp型の
不純物イオンであるボロンを公知の手法にて選択的にイ
オン注入してp+型のチャネルストッパ領域211を形
成する。この後、選択酸化法により、チャネルストッパ
領域211上にフィールド酸化膜205を形成する。こ
のとき、先に注入されたイオンが拡散活性化してチャネ
ルストッパとしての機能を果たす。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described below with reference to FIGS. still,
The semiconductor device of the present invention is manufactured by the above manufacturing method. In this embodiment, the semiconductor device is an n-type MOS.
A FET (MOS field effect transistor) is taken as an example.
2 to 7, the same components are designated by the same reference numerals. First, referring to FIG. Boron, which is a p-type impurity ion, is selectively ion-implanted into the p-type silicon substrate 201 corresponding to the first conductivity type semiconductor substrate by a known method to form the p + -type channel stopper region 211. After that, the field oxide film 205 is formed on the channel stopper region 211 by the selective oxidation method. At this time, the previously implanted ions are diffusion activated and function as a channel stopper.
【0008】続いて、ドライ熱酸化処理を行い、素子形
成領域のシリコン基板201上にゲート酸化膜となる熱
酸化膜202を約10nmの厚さに成長させ、さらに多
結晶シリコン膜203を熱酸化膜202の全面に約20
0nmの厚さにて堆積する。この後、ヒ素イオンをシリ
コン基板201の全面に10Kev、5×1015/cm
2の条件で注入し、続いて約800℃の熱処理によって
ヒ素イオンを拡散活性化させる。尚、本実施例では、上
述のようにノンドープの多結晶シリコンを堆積した後、
イオン注入を行ったが、ヒ素等をドープしたドープ多結
晶シリコンを堆積するようにしてもよい。尚、以上の工
程が図1に示す、ステップ(図1では「S」にて示す)
1におけるトランジスタ形成準備工程に相当する。Subsequently, a dry thermal oxidation process is performed to grow a thermal oxide film 202 serving as a gate oxide film to a thickness of about 10 nm on the silicon substrate 201 in the element formation region, and then the polycrystalline silicon film 203 is thermally oxidized. Approximately 20 on the entire surface of the membrane 202
Deposit to a thickness of 0 nm. After that, arsenic ions are applied to the entire surface of the silicon substrate 201 at 10 Kev, 5 × 10 15 / cm.
Implantation is performed under the condition of 2 , and then arsenic ions are diffusion activated by heat treatment at about 800 ° C. In this example, after depositing non-doped polycrystalline silicon as described above,
Although ion implantation is performed, doped polycrystalline silicon doped with arsenic or the like may be deposited. Note that the above steps are steps shown in FIG. 1 (indicated by “S” in FIG. 1)
This corresponds to the transistor formation preparation step in 1.
【0009】次に、写真蝕刻法を用いてパターニング
し、ゲート電極204を形成する。尚、この工程が図1
に示すステップ2におけるゲート電極形成工程に相当す
る。続いてゲート電極204及びフィールド酸化膜20
5をマスクとしてn型の不純物イオンであるヒ素を50
Kev、6×1015/cm2の条件で注入した後、約9
00℃にて熱処理を施し注入したヒ素を拡散活性化させ
て、n+型のソース領域212及びドレイン領域213
をシリコン基板201に形成する。尚、この工程が図1
に示すステップ3におけるソース、ドレイン領域形成工
程に相当する。Next, patterning is performed by using a photo-etching method to form a gate electrode 204. This process is shown in Figure 1.
This corresponds to the gate electrode forming step in step 2 shown in FIG. Subsequently, the gate electrode 204 and the field oxide film 20
5 is used as a mask to remove 50
Kev, 6 × 10 15 / cm 2 conditions, and then about 9
The n + type source region 212 and the drain region 213 are heat-treated at 00 ° C. to diffuse and activate the implanted arsenic.
Are formed on the silicon substrate 201. This process is shown in Figure 1.
This corresponds to the source / drain region forming step in step 3 shown in FIG.
【0010】続いて、CVD法を用いて、図3に示すよ
うに、二酸化シリコン膜を基板201の全面に約500
nmの厚さにて堆積し、層間絶縁膜218とする。この
後、写真蝕刻法を用いて、図4に示すように、絶縁膜2
18の表面から上記n+層のソース領域212及びドレ
イン領域213の表面212a,213aに達するコン
タクトホール219を形成する。尚、この工程が図1に
示すステップ4におけるコンタクトホール開孔工程に相
当する。その後、コンタクトホール219を含み絶縁膜
218の全面にスパッタ等の方法でチタンにてなる高融
点金属膜214を約50nmの厚さに堆積する。尚、こ
の工程が図1に示すステップ5における高融点金属膜形
成工程に相当する。Then, a silicon dioxide film is formed on the entire surface of the substrate 201 by the CVD method, as shown in FIG.
Deposited to a thickness of nm to form an interlayer insulating film 218. Then, as shown in FIG. 4, the insulating film 2 is formed by using a photo-etching method.
A contact hole 219 is formed from the surface of 18 to the surfaces 212a and 213a of the source region 212 and the drain region 213 of the n + layer. Note that this step corresponds to the contact hole opening step in step 4 shown in FIG. After that, a refractory metal film 214 made of titanium is deposited to a thickness of about 50 nm on the entire surface of the insulating film 218 including the contact hole 219 by a method such as sputtering. This process corresponds to the high melting point metal film forming process in step 5 shown in FIG.
【0011】次に、図5に示すように、高融点金属膜2
14の表面全面にシリコンイオンを50Kev、1×1
014/cm2の条件で注入した後、約650℃の温度に
て半導体装置の熱処理を行い、高融点金属膜214をシ
リサイド化する。尚、これらの工程が図1に示すステッ
プ6、ステップ7における、高融点金属膜へのシリコン
イオン注入工程、シリサイド層形成工程に相当する。こ
のとき、コンタクトホール219において、ソース領域
212及びドレイン領域213の表面212a,213
aに堆積している高融点金属膜214aにあっては、注
入したシリコンと半導体基板201からのシリコンによ
ってシリサイド化される。即ち、高融点金属膜214a
には、シリコン基板201におけるシリコンが表面21
2a,213aから高融点金属膜214a内方向へ相互
拡散し、かつイオン注入されたシリコンが高融点金属膜
214aの表面214bから高融点金属膜214a内方
向へ相互拡散して、高融点金属膜214aはシリサイド
化される。このように高融点金属膜214aは、注入し
たシリコンと、シリコン基板201のシリコンとの両方
にてシリサイド化されるため、熱処理に要する時間は、
ランプアニール(RTA)法にて、従来の約700〜8
00℃で30〜60秒を要するのに比べて短い、約65
0〜700℃で25〜35秒にて、膜厚の厚いシリサイ
ド層215を形成することができる。又、高融点金属と
してタングステンを使用し、上記50Kev、1×10
14/cm2の注入条件にてシリコンの注入を行った場
合、シリサイド層におけるシリコン濃度は、タングステ
ン:シリコン=1:2.3〜3.0となっており、高融
点金属としてチタンを使用した場合には、チタン:シリ
コン=1:2.0〜3.0となっている。このようにし
て、コンタクトホール219のソース領域212及びド
レイン領域213の表面212a,213aに高融点金
属シリサイド層215が形成されたn型MOSFETを
形成することができる。尚、コンタクトホール219以
外の部分でシリサイド化されたシリサイド層216は、
以後の配線工程にて配線パターンに合わせてエッチング
除去される。Next, as shown in FIG. 5, refractory metal film 2
50Kev, 1 × 1 on the entire surface of 14
After the implantation under the condition of 0 14 / cm 2, the semiconductor device is heat-treated at a temperature of about 650 ° C. to silicide the refractory metal film 214. These steps correspond to the step of implanting silicon ions into the refractory metal film and the step of forming a silicide layer in steps 6 and 7 shown in FIG. At this time, in the contact hole 219, the surfaces 212 a and 213 of the source region 212 and the drain region 213 are formed.
The refractory metal film 214a deposited on a is silicidized by the implanted silicon and the silicon from the semiconductor substrate 201. That is, the refractory metal film 214a
On the surface 21 of the silicon in the silicon substrate 201.
2a and 213a interdiffuse inwardly into the refractory metal film 214a, and the ion-implanted silicon interdiffuses inward from the surface 214b of the refractory metal film 214a inwardly into the refractory metal film 214a to give a refractory metal film 214a. Is silicided. In this way, the refractory metal film 214a is silicidized by both the implanted silicon and the silicon of the silicon substrate 201, so that the time required for the heat treatment is
Approximately 700 to 8 of conventional by lamp annealing (RTA) method
Shorter than about 30-60 seconds at 00 ℃, about 65
A thick silicide layer 215 can be formed at 0 to 700 ° C. for 25 to 35 seconds. Also, using tungsten as the refractory metal, the above-mentioned 50Kev, 1 × 10
When silicon was implanted under the implantation condition of 14 / cm 2 , the silicon concentration in the silicide layer was tungsten: silicon = 1: 2.3 to 3.0, and titanium was used as the refractory metal. In this case, titanium: silicon = 1: 2.0 to 3.0. Thus, the n-type MOSFET in which the refractory metal silicide layer 215 is formed on the surfaces 212a and 213a of the source region 212 and the drain region 213 of the contact hole 219 can be formed. In addition, the silicide layer 216 silicified in a portion other than the contact hole 219 is
It is etched and removed according to the wiring pattern in the subsequent wiring process.
【0012】一方、上記実施例では、コンタクトホール
219を形成した後、絶縁膜218の全面に高融点金属
膜214を堆積したが、以下のような製造方法とするこ
ともできる。即ち、図6に示すように、ソース領域21
2及びドレイン領域213の上記n+層の表面212
a,213aに達するコンタクトホール219を形成し
た後、タングステンCVD法によってコンタクトホール
219の底部に位置する上記表面212a,213aの
露出部分に選択的にタングステンにてなる高融点金属膜
320を約50nmの厚さにて堆積させる。On the other hand, in the above embodiment, after forming the contact hole 219, the refractory metal film 214 is deposited on the entire surface of the insulating film 218, but the following manufacturing method may be used. That is, as shown in FIG.
2 and the surface 212 of the n + layer of the drain region 213.
After forming the contact hole 219 reaching a, 213a, a refractory metal film 320 made of tungsten having a thickness of about 50 nm is selectively formed on the exposed portion of the surface 212a, 213a located at the bottom of the contact hole 219 by the tungsten CVD method. Deposit to thickness.
【0013】次にコンタクトホール219を介して高融
点金属膜320にシリコンイオンを50Kev、1×1
014/cm2の条件で注入し続いて約650℃にて半導
体装置の熱処理を行う。このとき、高融点金属膜320
には、上述したチタンにてなる高融点金属膜214aの
場合と同様に、シリコン基板201におけるシリコンが
表面212a,213aから高融点金属膜320内方向
へ相互拡散し、かつイオン注入されたシリコンが高融点
金属膜320の表面320aから高融点金属膜320内
方向へ相互拡散して、高融点金属膜320はシリサイド
化される。従って熱処理に要する時間は従来に比べて短
くですみ、かつ厚いシリサイド層321を得ることがで
きる。このようにして、コンタクトホール219のソー
ス領域212及びドレイン領域213の表面212a,
213aに高融点金属シリサイド層321が形成された
n型MOSFETを形成することができる。又、この方
法によれば、表面212a,213aにのみ高融点金属
シリサイド層321が形成されるので、先の製造方法の
ようにエッチングによる除去工程を省略することができ
る。Next, silicon ions are applied to the refractory metal film 320 through the contact hole 219 at 50 Kev, 1 × 1.
Implantation is performed under the condition of 0 14 / cm 2 , and then the semiconductor device is heat-treated at about 650 ° C. At this time, the refractory metal film 320
As in the case of the refractory metal film 214a made of titanium described above, the silicon in the silicon substrate 201 interdiffuses from the surfaces 212a and 213a toward the inside of the refractory metal film 320, and the ion-implanted silicon is The refractory metal film 320 is silicified by interdiffusion from the surface 320a of the refractory metal film 320 toward the inside of the refractory metal film 320. Therefore, the time required for the heat treatment is shorter than in the conventional case, and the thick silicide layer 321 can be obtained. Thus, the surface 212a of the source region 212 and the drain region 213 of the contact hole 219,
An n-type MOSFET in which the refractory metal silicide layer 321 is formed in 213a can be formed. Further, according to this method, since the refractory metal silicide layer 321 is formed only on the surfaces 212a and 213a, the removal step by etching as in the above manufacturing method can be omitted.
【0014】以上説明したように、本実施例の半導体装
置の製造方法によれば、従来に比べ短い時間又は低い温
度にて熱処理を行うことができ、さらに厚さの大きいシ
リサイド層を形成することができるので、ソース領域、
ドレイン領域において不純物の再拡散が発生せず、又、
高融点金属が半導体基板内へ拡散することがなく、よっ
てショートやリーク等が発生することがない。したがっ
て、シリサイド層を形成したことにより低抵抗のコンタ
クト部が実現され、さらに上述のようにショートやリー
ク等が発生がないことから信頼性の高いコンタクト部を
実現することができる。又、低抵抗かつ信頼性の高いコ
ンタクト部を有する半導体装置を提供することができ
る。As described above, according to the method of manufacturing the semiconductor device of this embodiment, the heat treatment can be performed for a shorter time or at a lower temperature than before, and a silicide layer having a larger thickness can be formed. Source area,
No re-diffusion of impurities occurs in the drain region, and
The refractory metal does not diffuse into the semiconductor substrate, so that short circuit, leak, etc. do not occur. Therefore, by forming the silicide layer, a contact portion having a low resistance is realized, and further, as described above, a short circuit, a leak or the like does not occur, so that a highly reliable contact portion can be realized. Further, it is possible to provide a semiconductor device having a contact portion with low resistance and high reliability.
【0015】[0015]
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、高
融点金属膜にシリコンイオンを注入するようにしたこと
により、コンタクトホール部に堆積した高融点金属を半
導体基板側及びシリコンイオン注入側の両面からシリサ
イド化することができるので、シリサイド化を行う際の
半導体装置の熱処理時間を従来に比べ短く、又は熱処理
温度を低くすることができ、かつ厚いシリサイド層を形
成することができる。即ち、従来に比べ短時間又は低温
度にて熱処理を行うことができるので、ソース領域、ド
レイン領域において不純物の再拡散が発生せず、又、高
融点金属が半導体基板内へ拡散することがなく、よって
ショートやリーク等が発生することがない。したがっ
て、シリサイド層を形成することにより低抵抗のコンタ
クト部が実現され、さらに上述のようにショートやリー
ク等が発生がないことから信頼性の高いコンタクト部を
実現することができる。又、低抵抗かつ信頼性の高いコ
ンタクト部を有する半導体装置を提供することができ
る。As described above in detail, according to the present invention, by implanting silicon ions into the refractory metal film, the refractory metal deposited in the contact hole portion is implanted into the semiconductor substrate and the silicon ion. Since the silicidation can be performed from both sides, the heat treatment time of the semiconductor device when performing the silicidation can be shortened or the heat treatment temperature can be lowered, and a thick silicide layer can be formed. That is, since the heat treatment can be performed in a shorter time or at a lower temperature than before, re-diffusion of impurities does not occur in the source region and the drain region, and the refractory metal does not diffuse into the semiconductor substrate. Therefore, no short circuit or leak will occur. Therefore, by forming the silicide layer, a contact portion having a low resistance is realized, and further, as described above, a short circuit, a leak or the like does not occur, so that a highly reliable contact portion can be realized. Further, it is possible to provide a semiconductor device having a contact portion with low resistance and high reliability.
【図1】 本発明の半導体装置の製造方法の一実施例に
おける製造工程を示すフローチャートである。FIG. 1 is a flowchart showing a manufacturing process in an embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.
【図2】 本発明の半導体装置の製造方法の一実施例に
おける製造工程中の半導体装置の断面図であってゲート
電極を形成した状態における半導体装置の断面図であ
る。FIG. 2 is a cross-sectional view of the semiconductor device during a manufacturing process in the embodiment of the method for manufacturing the semiconductor device of the present invention, in which a gate electrode is formed.
【図3】 本発明の半導体装置の製造方法の一実施例に
おける製造工程中の半導体装置の断面図であってソー
ス、ドレイン領域を形成した状態における半導体装置の
断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the semiconductor device during a manufacturing process in an embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, in which source and drain regions are formed.
【図4】 本発明の半導体装置の製造方法の一実施例に
おける製造工程中の半導体装置の断面図であって半導体
装置に高融点金属膜を堆積した状態における半導体装置
の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of the semiconductor device during a manufacturing process in one embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, which is a cross-sectional view of the semiconductor device with a refractory metal film deposited thereon.
【図5】 本発明の半導体装置の製造方法の一実施例に
おける製造工程中の半導体装置の断面図であってシリサ
イド層を形成した状態における半導体装置の断面図であ
る。FIG. 5 is a cross-sectional view of the semiconductor device during a manufacturing process in the embodiment of the method for manufacturing the semiconductor device of the present invention, in which a silicide layer is formed.
【図6】 本発明の半導体装置の製造方法の他の実施例
における製造工程中の半導体装置の断面図であってコン
タクトホールに高融点金属膜を堆積した状態における半
導体装置の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of the semiconductor device during a manufacturing process in another embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, which is a cross-sectional view of the semiconductor device with a refractory metal film deposited in the contact holes.
【図7】 本発明の半導体装置の製造方法の一実施例に
おける製造工程中の半導体装置の断面図であってシリサ
イド層を形成した状態における半導体装置の断面図であ
る。FIG. 7 is a cross-sectional view of the semiconductor device during a manufacturing process in an embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, which is a cross-sectional view of the semiconductor device with a silicide layer formed.
【図8】 従来の半導体装置の製造方法における製造工
程中の半導体装置の断面図であってゲート電極を形成し
た状態における半導体装置の断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view of the semiconductor device during a manufacturing process in a conventional method of manufacturing a semiconductor device, which is a cross-sectional view of the semiconductor device with a gate electrode formed.
【図9】 従来の半導体装置の製造方法における製造工
程中の半導体装置の断面図であってソース、ドレイン領
域を形成した状態における半導体装置の断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view of the semiconductor device during a manufacturing process in a conventional method of manufacturing a semiconductor device, in which the source and drain regions are formed.
【図10】 従来の半導体装置の製造方法における製造
工程中の半導体装置の断面図であってシリサイド層を形
成した状態における半導体装置の断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of the semiconductor device during a manufacturing process in a conventional method of manufacturing a semiconductor device, which is a cross-sectional view of the semiconductor device with a silicide layer formed.
201…半導体基板、204…ゲート電極、212…ソ
ース領域、213…ドレイン領域、219…コンタクト
ホール、214…高融点金属膜、215…シリサイド
層、320…高融点金属膜、321…シリサイド層。201 ... Semiconductor substrate, 204 ... Gate electrode, 212 ... Source region, 213 ... Drain region, 219 ... Contact hole, 214 ... Refractory metal film, 215 ... Silicide layer, 320 ... Refractory metal film, 321 ... Silicide layer.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/3205 (72)発明者 進藤 泰之 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Internal reference number FI Technical display location H01L 21/3205 (72) Inventor Yasuyuki Shindo 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Stock company In Ricoh
Claims (4)
を形成し該酸化膜上に不純物が導入された多結晶シリコ
ン膜を形成し該多結晶シリコン膜と上記酸化膜とを選択
的に除去してゲート電極構造を形成するゲート電極形成
工程と、上記ゲート電極形成工程の後、上記ゲート電極
を挟み上記半導体基板の表面に第2導電型の高濃度の不
純物を拡散させたソース領域及びドレイン領域を形成す
るソースドレイン領域形成工程と、上記ソース、ドレイ
ン領域形成工程の後、上記半導体基板上に絶縁膜を堆積
した後上記ソース領域及びドレイン領域に達するコンタ
クトホールを上記絶縁膜に開孔するコンタクトホール開
孔工程とを備えた半導体基板の製造方法であって、 上記コンタクトホール開孔工程の後、上記半導体基板上
に高融点金属膜を形成する高融点金属膜形成工程と、 上記高融点金属膜形成工程の後、上記高融点金属膜にシ
リコンイオンを注入するシリコンイオン注入工程と、 上記シリコンイオン注入工程の後、熱処理を施し上記コ
ンタクトホールにおける上記ゲート領域及びドレイン領
域とのコンタクト面に高融点シリサイド層を形成する高
融点シリサイド層形成工程と、を備えたことを特徴とす
る半導体装置の製造方法。1. An oxide film is formed on the surface of a semiconductor substrate of the first conductivity type, a polycrystalline silicon film having impurities introduced therein is formed on the oxide film, and the polycrystalline silicon film and the oxide film are selectively formed. Forming a gate electrode structure by removing the gate electrode structure, and after the gate electrode forming step, a source region in which a high-concentration impurity of the second conductivity type is diffused into the surface of the semiconductor substrate with the gate electrode sandwiched therebetween. And a source / drain region forming step of forming a drain region, and, after depositing an insulating film on the semiconductor substrate after the source / drain region forming step, a contact hole reaching the source region and the drain region is opened in the insulating film. A method of manufacturing a semiconductor substrate, comprising a step of forming a contact hole for forming a hole, wherein a refractory metal film is formed on the semiconductor substrate after the step of forming the contact hole. A refractory metal film forming step, a silicon ion implanting step of implanting silicon ions into the refractory metal film after the refractory metal film forming step, and a heat treatment after the silicon ion implanting step. And a refractory silicide layer forming step of forming a refractory silicide layer on the contact surfaces with the gate region and the drain region in the above.
高融点金属膜は、開孔された上記コンタクトホールにお
ける上記ソース領域及びドレイン領域の半導体基板表面
に選択的に形成され、上記選択的に形成された高融点金
属膜は上記シリコンイオン注入工程にてシリコンイオン
が注入される、請求項1記載の半導体装置の製造方法。2. The refractory metal film is selectively formed on the surface of the semiconductor substrate in the source region and the drain region in the opened contact hole in the refractory metal film forming step, and is selectively formed. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the refractory metal film thus formed is implanted with silicon ions in the silicon ion implantation step.
記高融点金属膜へのシリコンイオン注入は、50Ke
v、1×1014cm-2の条件で行い、上記高融点シリサ
イド層形成工程にて形成されるシリサイド層におけるシ
リコン濃度は、高融点金属:シリコンの比が1:2.0
〜3.0の範囲である、請求項1又は2記載の半導体装
置の製造方法。3. The implantation of silicon ions into the refractory metal film in the step of implanting silicon ions is performed at 50 Ke.
v, 1 × 10 14 cm −2 , and the silicon concentration in the silicide layer formed in the refractory silicide layer formation step is such that the refractory metal: silicon ratio is 1: 2.0.
The manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1 or 2, which is in the range of 3.0.
ル領域を挟んで形成された第2導電型のソース領域及び
ドレイン領域と、上記チャネル領域上に酸化膜を介して
形成されたゲート電極とを有し上記ソース領域、ドレイ
ン領域及び上記ゲート電極を絶縁膜にて覆った半導体装
置であって、 上記ソース領域及びドレイン領域上の上記絶縁膜に開孔
されたコンタクトホールにおける上記ゲート領域及びド
レイン領域とのコンタクト面に、シリコンイオンが注入
された高融点金属膜を熱処理することで形成される高融
点金属シリサイド層を有することを特徴とする半導体装
置。4. A source / drain region of a second conductivity type formed on the surface of a semiconductor substrate of the first conductivity type with a channel region interposed therebetween, and a gate electrode formed on the channel region via an oxide film. A semiconductor device having the source region, the drain region and the gate electrode covered with an insulating film, and the gate region in a contact hole formed in the insulating film on the source region and the drain region, A semiconductor device having a refractory metal silicide layer formed by heat-treating a refractory metal film into which silicon ions are implanted, on a contact surface with a drain region.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1243695A JPH08204009A (en) | 1995-01-30 | 1995-01-30 | Semiconductor device and method of manufacturing the semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1243695A JPH08204009A (en) | 1995-01-30 | 1995-01-30 | Semiconductor device and method of manufacturing the semiconductor device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08204009A true JPH08204009A (en) | 1996-08-09 |
Family
ID=11805253
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1243695A Pending JPH08204009A (en) | 1995-01-30 | 1995-01-30 | Semiconductor device and method of manufacturing the semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08204009A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7179737B2 (en) | 2003-09-11 | 2007-02-20 | Renesas Technology Corp. | Semiconductor device and a method of manufacturing the same |
| CN100405610C (en) * | 2002-03-05 | 2008-07-23 | 三洋电机株式会社 | Wiring layered structure formed in contact hole, manufacturing method of wiring layered structure, and display device having the wiring layered structure |
-
1995
- 1995-01-30 JP JP1243695A patent/JPH08204009A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100405610C (en) * | 2002-03-05 | 2008-07-23 | 三洋电机株式会社 | Wiring layered structure formed in contact hole, manufacturing method of wiring layered structure, and display device having the wiring layered structure |
| US7179737B2 (en) | 2003-09-11 | 2007-02-20 | Renesas Technology Corp. | Semiconductor device and a method of manufacturing the same |
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