JPH0964363A - MOS semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents
MOS semiconductor device and method of manufacturing the sameInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ディープサブミクロン領域以下において、ソ
ース/ドレインのコンタクトを1個にしてソース/ドレ
インの幅を細くした場合に生じるドレイン電流の低下が
生じないような半導体装置及びその製造方法を提供す
る。
【解決手段】 浅いソース/ドレイン拡散層6および深
いソース/ドレイン拡散層7に薄いシリサイド層8aが
あるために、ソース/ドレインのコンタクトを1個に減
らした場合のゲート幅方向のソース/ドレイン抵抗を低
減できる。
(57) Abstract: A semiconductor device and a semiconductor device in which, in the deep submicron region or less, the drain current does not decrease when the source / drain contacts are made single to narrow the width of the source / drain. A manufacturing method is provided. A source / drain resistance in a gate width direction when the number of source / drain contacts is reduced to one due to a thin silicide layer 8a in a shallow source / drain diffusion layer 6 and a deep source / drain diffusion layer 7. Can be reduced.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、MOS型半導体装
置及びMOS型半導体装置の製造方法に関する。特に、
より高い集積度(Packing Density)を
達成するに適した構造を持ち、低い消費電力で高速動作
可能なMOS型半導体装置及びMOS型半導体装置の製
造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a MOS type semiconductor device and a method for manufacturing a MOS type semiconductor device. Especially,
The present invention relates to a MOS semiconductor device having a structure suitable for achieving a higher packing density and capable of operating at high speed with low power consumption, and a method for manufacturing a MOS semiconductor device.
【0002】[0002]
【従来の技術】大規模集積回路(いわゆるVLSI)の
集積度を向上させるため、MOS型半導体装置の微細化
は重要な課題である。2. Description of the Related Art In order to improve the degree of integration of a large scale integrated circuit (so-called VLSI), miniaturization of a MOS type semiconductor device is an important issue.
【0003】この微細化に伴って、以下の2つの問題点
が顕在化している。With the miniaturization, the following two problems have become apparent.
【0004】(1)寄生抵抗及び寄生容量の増大によっ
て、スケーリング則に従った回路特性の向上が期待でき
なくなりつつある。具体的には、 a)ゲート長の減少、ゲート絶縁膜の薄膜化によるゲー
ト電極のRC遅延効果の増大 b)基板濃度(Vt制御、パンチスルーストッパ、チャ
ネルストッパ)の上昇による単位面積当りのドレイン接
合容量の増大、 等の現象が問題になっている。(1) Due to the increase in parasitic resistance and parasitic capacitance, improvement in circuit characteristics according to the scaling law cannot be expected. Specifically, a) decrease in gate length and increase in RC delay effect of gate electrode by thinning gate insulating film b) increase in substrate concentration (Vt control, punch through stopper, channel stopper) drain per unit area Phenomena such as increase in junction capacitance are becoming problems.
【0005】(2)ゲート電極は、スケーリング則に従
った最小のサイズを持つように設計される。しかし、ゲ
ート電極の周辺に配置されるソース/ドレイン拡散層と
第1層アルミ配線層(AL)とのコンタクト(CW)
は、ゲート電極と素子分離領域に対して、各々、かなり
の大きさのプロセスマージンを必要とする。このため、
ゲート電極のサイズがスケーリング則に従って縮小され
た場合でも、ソース/ドレイン拡散層の面積自体はそれ
程は縮小され得ない。その結果、トランジスタの面積
は、全体として、スケーリング則で定まる面積よりも大
きくなり、高い集積度の実現が阻害される。さらに、ソ
ース/ドレイン拡散層の面積の増加は、前記(1)の
b)に示すように、接合容量の増大を促す。(2) The gate electrode is designed to have a minimum size according to the scaling rule. However, contact (CW) between the source / drain diffusion layer arranged around the gate electrode and the first aluminum wiring layer (AL)
Requires a considerably large process margin for the gate electrode and the element isolation region. For this reason,
Even if the size of the gate electrode is reduced according to the scaling law, the area of the source / drain diffusion layer itself cannot be reduced so much. As a result, the area of the transistor as a whole becomes larger than the area determined by the scaling law, which prevents realization of high integration. Further, the increase of the area of the source / drain diffusion layer promotes the increase of the junction capacitance as shown in (1) b) above.
【0006】これらの2つの問題点を解決するために、
サリサイドプロセスが提案されている(例えばIEEE Tra
ns. on ED,ED-29, 1982, pp531-535.)。In order to solve these two problems,
Salicide processes have been proposed (eg IEEE Tra
ns. on ED, ED-29, 1982, pp531-535.).
【0007】図7は、サリサイドプロセスを用いて作製
した従来のトランジスタ(サリサイドトランジスタ)の
断面を示している。ここで、1はP型半導体基板、2は
トレンチ分離、3はゲート絶縁膜、4はゲート電極、5
はSiO2サイドウォール、6は浅いN型拡散層、7は
深いN型拡散層、8はシリサイド層である。FIG. 7 shows a cross section of a conventional transistor (salicide transistor) manufactured by using a salicide process. Here, 1 is a P-type semiconductor substrate, 2 is trench isolation, 3 is a gate insulating film, 4 is a gate electrode, 5
Is a SiO 2 sidewall, 6 is a shallow N type diffusion layer, 7 is a deep N type diffusion layer, and 8 is a silicide layer.
【0008】デザインルールが例えば0.5μmのCM
OSプロセスによれば、シリサイド化によってゲート電
極のシート抵抗は40Ω/□から2Ω/□に、またソー
ス/ドレイン拡散層のシート抵抗は100Ω/□から2
Ω/□に低減される。ゲート電極の抵抗が小さくなるた
め、ゲート電極のRC遅延の成分は非常に小さくなる。
簡単にその効果を見積ると、例えばゲート幅が10μm
の場合には、RC遅延は、約8.5psから約0.4p
sに低減される。ここでデバイスの主なパラメータとし
て、ゲート長を0.5μm、ゲート酸化膜厚さを10n
m、浅いソース/ドレイン拡散層及び深いソース/ドレ
イン拡散層の接合深さを、各々、約150nm及び約2
00nmとし、表面における不純物濃度を、各々、6.
0×1018cm-3及び2.0×1020cm-3とする。ま
た、サイドウォールの幅は約150nm、シリサイド層
のためのTi層の厚さは40nmとする。最終的に形成
されるシリサイド層の厚さは80nmになる。A CM whose design rule is, for example, 0.5 μm
According to the OS process, the sheet resistance of the gate electrode is changed from 40Ω / □ to 2Ω / □ and the sheet resistance of the source / drain diffusion layer is changed from 100Ω / □ to 2 by silicidation.
Ω / □ Since the resistance of the gate electrode is small, the RC delay component of the gate electrode is very small.
Estimating the effect simply, for example, if the gate width is 10 μm
, The RC delay is about 8.5 ps to about 0.4 p.
s. Here, as the main parameters of the device, the gate length is 0.5 μm, and the gate oxide film thickness is 10 n.
m, the shallow source / drain diffusion layer and the deep source / drain diffusion layer have junction depths of about 150 nm and about 2, respectively.
00 nm and the impurity concentration on the surface is 6.
It is set to 0 × 10 18 cm −3 and 2.0 × 10 20 cm −3 . The width of the sidewall is about 150 nm, and the thickness of the Ti layer for the silicide layer is 40 nm. The finally formed silicide layer has a thickness of 80 nm.
【0009】なお、本願明細書において、「接合深さ」
とは、Si基板表面から不純物濃度が1.0×1017c
m-3になる位置までの距離で定義する。In the present specification, "junction depth"
Means that the impurity concentration is 1.0 × 10 17 c from the Si substrate surface.
It is defined by the distance to the position where it becomes m -3 .
【0010】サリサイドプロセスの大きな特徴は、図8
(b)のようなレイアウトが採用できることである。こ
こで、図8(a)および(b)において、101a、1
01bはソース/ドレイン拡散層が形成される領域(活
性領域)を示し、102はゲート電極が形成される領域
を示し、103a、103bはソース/ドレイン拡散層
と第1AL配線層とのコンタクト領域を示し、104a
及び104bは第1アルミニウム配線が形成される領域
を示している。シリサイド層の形成によって、ソース/
ドレイン領域の抵抗が大きく低減されるため、ソース/
ドレイン領域の各々に設けるコンタクト領域の数を1個
に減らすることができる。このように、ソース/ドレイ
ン領域の面積を低減できるために、高集積化が図られ、
ドレイン接合容量を低減できる。このとき細い活性領域
の幅(チャネル長方向に沿った活性領域の端からゲート
電極の端までの距離)を0.75μmとすると、シリサ
イド層の幅(チャネル長方向に沿った活性領域の端から
サイドウォールの端までの距離)は0.6μmとなる。
このため、例えばゲート電極の幅が10μmの場合に
は、ゲート幅方向のソース/ドレイン領域の抵抗は約3
0Ωとなる。一方、トランジスタのチャネル抵抗は約1
kΩであるから、ソース/ドレイン領域の抵抗はチャネ
ル抵抗に対して充分小さい。A major feature of the salicide process is shown in FIG.
That is, the layout as shown in (b) can be adopted. Here, in FIGS. 8A and 8B, 101 a, 1
01b indicates a region (active region) where the source / drain diffusion layer is formed, 102 indicates a region where a gate electrode is formed, and 103a and 103b indicate contact regions between the source / drain diffusion layer and the first AL wiring layer. Shown, 104a
Reference numerals 104b and 104b indicate regions where the first aluminum wiring is formed. By forming the silicide layer, the source /
Since the resistance of the drain region is greatly reduced, the source /
The number of contact regions provided in each of the drain regions can be reduced to one. In this way, since the area of the source / drain region can be reduced, high integration is achieved,
The drain junction capacitance can be reduced. At this time, if the width of the narrow active region (the distance from the end of the active region along the channel length direction to the end of the gate electrode) is 0.75 μm, the width of the silicide layer (from the end of the active region along the channel length direction) The distance to the edge of the sidewall) is 0.6 μm.
Therefore, for example, when the width of the gate electrode is 10 μm, the resistance of the source / drain region in the gate width direction is about 3 μm.
It becomes 0Ω. On the other hand, the channel resistance of the transistor is about 1
Since it is kΩ, the resistance of the source / drain region is sufficiently smaller than the channel resistance.
【0011】図8(a)に示すシリサイド化を行わない
構成では、第1AL配線のレイアウトが制限されるが、
図8(b)に示すシリサイド化を行った構成では、第1
AL配線層のレイアウトの設計自由度が向上する。In the structure without silicidation shown in FIG. 8A, the layout of the first AL wiring is limited,
In the silicidized structure shown in FIG.
The degree of freedom in designing the layout of the AL wiring layer is improved.
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
構造は、サイズがディープサブミクロン領域に属するM
OS型半導体装置に対しては不十分である。例えば、デ
ザインルールが0.13μmのCMOSプロセスによれ
ば、ソース/ドレイン領域上に位置するシリサイドの幅
は0.08μm程度に設計される。ソース/ドレイン領
域の幅は、0.2μm程度に縮小されるが、一方サイド
ウォールの幅はショートチャネル効果の抑制のために1
20nm程度とそれほどスケーリングできないためであ
る。この場合の一例としては、浅いソース/ドレイン拡
散層の接合深さは約80nmとなり、表面における不純
物濃度は、1.0×1020cm-3となる。また、深いソ
ース/ドレイン拡散層の接合深さは、約120nmとな
り、表面における不純物濃度は、2.0×1020cm-3
となる。シリサイド化のために堆積されるTiの厚さは
30nm程度に設定され、最終的なシリサイド層の厚さ
は60nmになる、ソース/ドレイン拡散層のシート抵
抗は3Ω/□を維持し、0.5μmCMOSプロセスに
よる場合とほぼ同等である。However, in the conventional structure, the size of M is in the deep submicron region.
This is insufficient for OS type semiconductor devices. For example, according to a CMOS process having a design rule of 0.13 μm, the width of the silicide located on the source / drain regions is designed to be about 0.08 μm. The width of the source / drain region is reduced to about 0.2 μm, while the width of the sidewall is 1 to suppress the short channel effect.
This is because scaling is not so great as about 20 nm. As an example of this case, the junction depth of the shallow source / drain diffusion layer is about 80 nm, and the impurity concentration on the surface is 1.0 × 10 20 cm −3 . The junction depth of the deep source / drain diffusion layer is about 120 nm, and the impurity concentration on the surface is 2.0 × 10 20 cm −3.
Becomes The thickness of Ti deposited for silicidation is set to about 30 nm, the final thickness of the silicide layer becomes 60 nm, the sheet resistance of the source / drain diffusion layer maintains 3Ω / □, and 0. This is almost the same as that in the 5 μm CMOS process.
【0013】ゲート幅を2.6μmとすると、トランジ
スタのチャネル抵抗は1kΩ程度であるのに対して、ソ
ース/ドレイン拡散層の抵抗は約98Ωとなる。図8
(b)のレイアウトでは、ドレイン電流は約10%も低
下する。When the gate width is 2.6 μm, the channel resistance of the transistor is about 1 kΩ, while the resistance of the source / drain diffusion layer is about 98 Ω. FIG.
In the layout of (b), the drain current is reduced by about 10%.
【0014】本願発明は上記課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、ディープサブミクロ
ン領域以下において、サリサイドプロセスを用いた場合
にドレイン電流が減少しないようなMOS半導体装置及
びその製造方法を提供することにある。The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a MOS semiconductor device in which a drain current does not decrease when a salicide process is used in a deep submicron region or less and a MOS semiconductor device thereof. It is to provide a manufacturing method.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】本願発明のMOS型半導
体装置、主面を有する第1導電型シリコン層と、該シリ
コン層の該主面に選択的に形成されたゲート絶縁膜と、
該ゲート絶縁膜上に設けられたゲート電極と、該ゲート
電極の側部に形成された絶縁性サイドウォールと、該シ
リコン層内に形成されたソース/ドレイン領域と、を備
えたMOS型半導体装置であって、該ソース/ドレイン
領域は、該シリコン層内に形成された第2導電型の第1
拡散層と、該シリコン層において該第1拡散層の外側に
形成され、該第1拡散層の接合深さよりも深い接合深さ
を有する第2導電型の第2拡散層と、を有しており、更
に、該第1拡散層の少なくとも一部及び該第2拡散層の
少なくとも一部を覆う導電層を備え、そのことにより上
記目的が達成される。A MOS semiconductor device of the present invention, a first conductivity type silicon layer having a main surface, and a gate insulating film selectively formed on the main surface of the silicon layer,
A MOS semiconductor device including a gate electrode provided on the gate insulating film, an insulating sidewall formed on a side portion of the gate electrode, and source / drain regions formed in the silicon layer. And the source / drain region is a first conductivity type first layer formed in the silicon layer.
A diffusion layer and a second conductivity type second diffusion layer formed outside the first diffusion layer in the silicon layer and having a junction depth deeper than the junction depth of the first diffusion layer. In addition, a conductive layer covering at least a part of the first diffusion layer and at least a part of the second diffusion layer is provided, thereby achieving the above object.
【0016】ある実施形態では、前記導電層は、第1の
厚さを有する第1部分と、該第1の厚さよりも大きな第
2の厚さを有する第2部分とを有しており、該導電層の
該第1の部分が前記第2拡散層の前記少なくとも一部を
覆っている。In one embodiment, the conductive layer has a first portion having a first thickness and a second portion having a second thickness greater than the first thickness, The first portion of the conductive layer covers the at least a portion of the second diffusion layer.
【0017】ある実施形態では、前記導電層はシリサイ
ドから形成されている。In one embodiment, the conductive layer is made of silicide.
【0018】ある実施形態では、前記ゲート電極は、下
部シリコン膜と上部シリサイド膜とを含む多層構造を有
している。In one embodiment, the gate electrode has a multilayer structure including a lower silicon film and an upper silicide film.
【0019】ある実施形態では、前記シリコン層は単結
晶半導体である。In one embodiment, the silicon layer is a single crystal semiconductor.
【0020】ある実施形態では、前記シリコン層は、絶
縁性表面を有する基板上に形成されている。In one embodiment, the silicon layer is formed on a substrate having an insulating surface.
【0021】本発明のMOS型半導体装置の製造方法
は、シリコン層上にゲート絶縁膜を形成する工程と、該
ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、該シリ
コン層内に第2導電型の第1拡散層を形成する工程と、
該ゲート電極の側部にスペーサを形成する工程と、該シ
リコン層内において該第1拡散層の外側に、該第1拡散
層の接合深さよりも深い接合深さを有する第2導電型の
第2拡散層を形成する工程とを包含しており、更に、前
記スペーサを形成する工程の前に、該第1拡散層の少な
くとも一部を覆う第1シリサイド層となる第1導電体層
を堆積する工程と、前記スペーサを形成する工程の後
に、該第2拡散層の少なくとも一部を覆う第2シリサイ
ド層となる第2導電体層を堆積する工程とを包含し、そ
のことにより上記目的が達成される。A method of manufacturing a MOS semiconductor device according to the present invention comprises a step of forming a gate insulating film on a silicon layer, a step of forming a gate electrode on the gate insulating film, and a second conductive film in the silicon layer. Forming a first diffusion layer of the mold,
Forming a spacer on a side portion of the gate electrode, and forming a spacer on the outer side of the first diffusion layer in the silicon layer, the second conduction type second layer having a junction depth deeper than a junction depth of the first diffusion layer. A step of forming a second diffusion layer, and further, before the step of forming the spacer, depositing a first conductor layer to be a first silicide layer covering at least a part of the first diffusion layer. And a step of depositing a second conductor layer to be a second silicide layer covering at least a part of the second diffusion layer after the step of forming the spacer, whereby the above object is achieved. To be achieved.
【0022】ある実施形態では、前記第2導電体層は前
記第1導電体層よりも厚く堆積される。In one embodiment, the second conductor layer is deposited thicker than the first conductor layer.
【0023】ある実施形態では、前記第1導電体層及び
第2導電体層の少なくとも一方は、高融点金属から形成
され、該高融点金属と前記シリコン層の一部とを反応さ
せることによって、前記第1及び第2のシリサイド層を
形成する。In one embodiment, at least one of the first conductor layer and the second conductor layer is formed of a refractory metal, and the refractory metal is reacted with a part of the silicon layer, The first and second silicide layers are formed.
【0024】ある実施形態では、前記第1導電体層及び
第2導電体層の少なくとも一方は、高融点金属シリサイ
ド層から形成されている。In one embodiment, at least one of the first conductor layer and the second conductor layer is formed of a refractory metal silicide layer.
【0025】本発明のMOS型半導体装置の製造方法
は、第1導電型半導体基板の一主面に素子分離領域を形
成する工程と、該半導体基板上にゲート絶縁膜を形成す
る工程と、該ゲート絶縁膜上に第1の導電性膜を堆積す
る工程と、該第1の導電性膜上のゲート電極になる所定
の位置にフォトレジストをパターニングする工程と、該
フォトレジストをマスクとして、該ゲート絶縁膜と該第
1の導電性膜からなる多層膜を選択的に垂直方向に強い
異方性エッチングにより該ゲート絶縁膜が露出するまで
エッチングする工程と、該フォトレジストを除去する工
程と、該基板及び該ゲート電極上に第1の絶縁膜を堆積
する工程と、選択的に垂直方向に強い異方性エッチング
により該第1の絶縁膜を該ゲート電極の側壁に残置させ
る工程と、イオン注入法により、該基板上のソース/ド
レイン領域に、第1の第2導電型の拡散層を形成する工
程と、該基板及び該ゲート電極上に第2の導電性膜、及
び第2の絶縁膜を順次堆積する工程と、選択的に垂直方
向に強い異方性エッチングにより該第2の導電性膜を該
ゲート電極の側壁にL型の形状に、該第2の導電性膜の
外側に該第2の絶縁膜を残置させる工程と、イオン注入
法により、該基板上のソース/ドレイン領域に該第1の
第2導電型の拡散層の接合深さよりも、深い接合を有す
る第2の第2導電型の拡散層を形成する工程と、該基板
及び該ゲート電極上に、該第2の導電性膜と同一の種類
の膜で、かつ該第2の導電性膜より厚い厚さを有する第
3の導電性膜を堆積する工程と、該ゲート電極、及び該
基板のソース/ドレイン領域をシリサイド化する工程
と、シリサイド化されなかった該第3の導電性膜、該第
2の絶縁膜、及びシリサイド化されなかった該第2の導
電性膜を順次除去していく工程を包含し、そのことによ
り上記目的が達成される。A method of manufacturing a MOS semiconductor device according to the present invention comprises a step of forming an element isolation region on one main surface of a first conductivity type semiconductor substrate, a step of forming a gate insulating film on the semiconductor substrate, Depositing a first conductive film on the gate insulating film, patterning a photoresist at a predetermined position on the first conductive film to be a gate electrode, and using the photoresist as a mask A step of selectively etching a multilayer film including the gate insulating film and the first conductive film in the vertical direction by strong anisotropic etching until the gate insulating film is exposed; and a step of removing the photoresist. Depositing a first insulating film on the substrate and the gate electrode, and selectively leaving the first insulating film on the sidewall of the gate electrode by strong anisotropic anisotropic etching in the vertical direction; note Forming a diffusion layer of a first second conductivity type on the source / drain regions on the substrate by a method, and a second conductive film and a second insulating film on the substrate and the gate electrode. And the step of sequentially depositing the second conductive film in the vertical direction by strong anisotropic etching to form the second conductive film on the side wall of the gate electrode in an L shape and on the outer side of the second conductive film. The step of leaving the second insulating film and the second implantation having a junction deeper than the junction depth of the diffusion layer of the first second conductivity type in the source / drain region on the substrate by the ion implantation method. A step of forming a diffusion layer of two-conductivity type, and a film of the same kind as the second conductive film and thicker than the second conductive film on the substrate and the gate electrode. Depositing a third conductive film and removing the gate electrode and the source / drain regions of the substrate by a silicon And a step of sequentially removing the non-silicided third conductive film, the second insulating film, and the non-silicided second conductive film, Thereby, the above object is achieved.
【0026】本発明のMOS型半導体装置の製造方法
は、第1導電型半導体基板の一主面に素子分離領域を形
成する工程と、該半導体基板上にゲート絶縁膜を形成す
る工程と、該ゲート絶縁膜上に第1の導電性膜を堆積す
る工程と、該第1の導電性膜上のゲート電極になる所定
の位置にフォトレジストを形成する工程と、該フォトレ
ジストをマスクとして、該ゲート絶縁膜と該第1の導電
性膜からなる多層膜を、選択的に、垂直方向に強い異方
性を持つエッチングによって、該ゲート絶縁膜が露出す
るまでエッチングする工程と、該フォトレジストを除去
する工程と、該基板及び該ゲート電極上に第1の絶縁膜
を堆積する工程と、選択的に垂直方向に強い異方性エッ
チングにより該第1の絶縁膜を該ゲート電極の側壁に残
置させる工程と、イオン注入法により、該基板上のソー
ス/ドレイン領域に、第2導電型の第1拡散層を形成す
る工程と、該基板及び該ゲート電極上に導電性膜を堆積
する工程と、該ゲート電極、及び該基板のソース/ドレ
イン領域をシリサイド化する工程と、該基板及び該ゲー
ト電極上に第2の絶縁膜を堆積する工程と、選択的に垂
直方向に強い異方性エッチング、および該シリサイド層
膜に充分選択比のあるドライエッチングにより該第2の
絶縁膜を該ゲート電極の側壁に残置させる工程と、イオ
ン注入法により、該基板上のソース/ドレイン領域に該
第1拡散層の接合深さよりも、深い接合を有する第2導
電型の第2拡散層を形成する工程とを包含し、そのこと
により上記目的が達成される。A method of manufacturing a MOS semiconductor device according to the present invention comprises a step of forming an element isolation region on one main surface of a first conductivity type semiconductor substrate, a step of forming a gate insulating film on the semiconductor substrate, A step of depositing a first conductive film on the gate insulating film, a step of forming a photoresist on a predetermined position to be a gate electrode on the first conductive film, and using the photoresist as a mask, A step of selectively etching a multilayer film including the gate insulating film and the first conductive film until the gate insulating film is exposed by etching having a strong anisotropy in the vertical direction; Removing step, depositing a first insulating film on the substrate and the gate electrode, and selectively leaving the first insulating film on the sidewall of the gate electrode by strong anisotropic etching in the vertical direction. And the process Forming a second diffusion type first diffusion layer in the source / drain regions on the substrate by an ion implantation method, depositing a conductive film on the substrate and the gate electrode, and the gate electrode And a step of siliciding the source / drain regions of the substrate, a step of depositing a second insulating film on the substrate and the gate electrode, and selective anisotropic strong anisotropic etching, and the silicide. A step of leaving the second insulating film on the side wall of the gate electrode by dry etching having a sufficient selection ratio for the layer film, and a step of joining the first diffusion layer to the source / drain regions on the substrate by an ion implantation method. And a step of forming a second diffusion layer of the second conductivity type having a junction deeper than the depth, whereby the above object is achieved.
【0027】本発明のMOS型半導体装置の製造方法
は、第1導電型半導体基板の一主面に素子分離領域を形
成する工程と、該半導体基板上にゲート絶縁膜を形成す
る工程と、該ゲート絶縁膜上に第1の導電性膜を堆積す
る工程と、該第1の導電性膜上のゲート電極になる所定
の位置にフォトレジストを形成する工程と、該フォトレ
ジストをマスクとして、該ゲート絶縁膜と該第1の導電
性膜からなる多層膜を、選択的に、垂直方向に強い異方
性エッチングによって、該ゲート絶縁膜が露出するまで
エッチングする工程と、該フォトレジストを除去する工
程と、該基板及び該ゲート電極上に第1の絶縁膜を堆積
する工程と、選択的に垂直方向に強い異方性エッチング
により該第1の絶縁膜を該ゲート電極の側壁に残置させ
る工程と、イオン注入法により、該基板上のソース/ド
レイン領域に、第2導電型の第1拡散層を形成する工程
と、該基板及び該ゲート電極上に第2の絶縁膜を堆積す
る工程と、選択的に垂直方向に強い異方性エッチングに
より該第2の絶縁膜を該ゲート電極の側壁に残置させる
工程と、イオン注入法により、該基板上のソース/ドレ
イン領域に該第1拡散層の接合深さよりも、深い接合を
有する第2導電型の第2拡散層を形成する工程と、該基
板及び該ゲート電極上に第1の導電性膜を堆積する工程
と、該ゲート電極、及び該基板のソース/ドレイン領域
をシリサイド化する工程と、該第2の絶縁膜を除去する
工程と、シリサイド化されていない該基板上に選択的に
第2の導電性膜を成長させる工程とを包含し、そのこと
により上記目的が達成される。A method of manufacturing a MOS semiconductor device according to the present invention comprises a step of forming an element isolation region on one main surface of a first conductivity type semiconductor substrate, a step of forming a gate insulating film on the semiconductor substrate, A step of depositing a first conductive film on the gate insulating film, a step of forming a photoresist on a predetermined position to be a gate electrode on the first conductive film, and using the photoresist as a mask, A step of selectively etching the multilayer film including the gate insulating film and the first conductive film by strong anisotropic etching in the vertical direction until the gate insulating film is exposed; and removing the photoresist. Steps, steps of depositing a first insulating film on the substrate and the gate electrode, and steps of selectively leaving the first insulating film on the sidewalls of the gate electrode by strong anisotropic etching in the vertical direction. And ion injection Selectively forming a second conductive type first diffusion layer in the source / drain region on the substrate by a method, and depositing a second insulating film on the substrate and the gate electrode. A step of leaving the second insulating film on the side wall of the gate electrode by a strong anisotropic etching in the vertical direction; and a step of forming a junction depth of the first diffusion layer in a source / drain region on the substrate by an ion implantation method. Also, a step of forming a second diffusion layer of a second conductivity type having a deep junction, a step of depositing a first conductive film on the substrate and the gate electrode, a source of the gate electrode and the substrate The step of siliciding the / drain region, the step of removing the second insulating film, and the step of selectively growing the second conductive film on the non-silicided substrate, By doing so, the above object is achieved.
【0028】本発明のMOS型半導体装置の製造方法
は、第1導電型半導体基板の一主面に素子分離領域を形
成する工程と、該半導体基板上にゲート絶縁膜を形成す
る工程と、該ゲート絶縁膜上に第1の導電性膜を堆積す
る工程と、該第1の導電性膜上のゲート電極になる所定
の位置にフォトレジストを形成する工程と、該フォトレ
ジストをマスクとして、該ゲート絶縁膜と該第1の導電
性膜からなる多層膜を、選択的に、垂直方向に強い異方
性エッチングによって、該ゲート絶縁膜が露出するまで
エッチングする工程と、該フォトレジストを除去する工
程と、該基板及び該ゲート電極上に第1の絶縁膜を堆積
する工程と、選択的に垂直方向に強い異方性エッチング
により該第1の絶縁膜を該ゲート電極の側壁に残置させ
る工程と、イオン注入法により、該基板上のソース/ド
レイン領域に、第2導電型の第1拡散層を形成する工程
と、該基板及び該ゲート電極上に選択的に第1の導電性
膜を堆積する工程と、該基板及び該ゲート電極上に第2
の絶縁膜を堆積する工程と、選択的に垂直方向に強い異
方性エッチング、および該第1の導電性膜に充分選択比
のあるドライエッチングにより該第2の絶縁膜を該ゲー
ト電極の側壁に残置させる工程と、イオン注入法によ
り、該基板上のソース/ドレイン領域に該第1拡散層の
接合深さよりも、深い接合を有する第2導電型の第2拡
散層を形成する工程と、該基板及び該ゲート電極上の該
第1の導電性膜上に、選択的に第2の導電性膜を堆積す
る工程とを包含し、そのこにより上記目的が達成され
る。A method of manufacturing a MOS semiconductor device according to the present invention comprises a step of forming an element isolation region on one main surface of a first conductivity type semiconductor substrate, a step of forming a gate insulating film on the semiconductor substrate, A step of depositing a first conductive film on the gate insulating film, a step of forming a photoresist on a predetermined position to be a gate electrode on the first conductive film, and using the photoresist as a mask, A step of selectively etching the multilayer film including the gate insulating film and the first conductive film by strong anisotropic etching in the vertical direction until the gate insulating film is exposed; and removing the photoresist. Steps, steps of depositing a first insulating film on the substrate and the gate electrode, and steps of selectively leaving the first insulating film on the sidewalls of the gate electrode by strong anisotropic etching in the vertical direction. And ion injection Forming a second diffusion type first diffusion layer in the source / drain regions on the substrate by a method, and selectively depositing a first conductive film on the substrate and the gate electrode. Second on the substrate and the gate electrode
The step of depositing an insulating film, selective anisotropic strong etching in the vertical direction, and dry etching having a sufficient selective ratio to the first conductive film to form the second insulating film on the side wall of the gate electrode. And a step of forming a second diffusion layer of the second conductivity type having a junction deeper than the junction depth of the first diffusion layer in the source / drain regions on the substrate by ion implantation. Selectively depositing a second conductive film on the substrate and the first conductive film on the gate electrode, whereby the above object is achieved.
【0029】[0029]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明によるMOS型半導体装置およびその製造方法の実施
例を説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a MOS type semiconductor device and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0030】(MOS型半導体装置の実施例1)図1
は、本発明によるMOS型半導体装置の第1の実施例の
断面を示している。(Embodiment 1 of MOS type semiconductor device) FIG.
FIG. 3 shows a cross section of a first embodiment of a MOS semiconductor device according to the present invention.
【0031】図1のMOS型半導体装置は、P型半導体
基板1、P型半導体基板1上に形成されたゲート絶縁膜
3、ゲート絶縁膜3上に設けられたゲート電極4、ゲー
ト電極4の側部に形成されたSiO2サイドウォール5
a及び5b、P型半導体基板1のソース/ドレイン領域
に設けられた浅い接合を有するN型ソース/ドレイン拡
散層6、及びP型半導体基板1のソース/ドレイン領域
に設けられた深い接合を有するN型ソース/ドレイン拡
散層7、及びゲート電極4とソース/ドレイン領域に形
成されたシリサイド層8a及び8bを備えている。The MOS semiconductor device of FIG. 1 includes a P-type semiconductor substrate 1, a gate insulating film 3 formed on the P-type semiconductor substrate 1, a gate electrode 4 provided on the gate insulating film 3, and a gate electrode 4. SiO 2 sidewall 5 formed on the side
a and 5b, an N-type source / drain diffusion layer 6 having a shallow junction provided in the source / drain region of the P-type semiconductor substrate 1, and a deep junction provided in the source / drain region of the P-type semiconductor substrate 1. The N-type source / drain diffusion layer 7 and the gate electrode 4 and the silicide layers 8a and 8b formed in the source / drain regions are provided.
【0032】図1には、単数のNチャネル型MOS型半
導体装置のみが示されているが、実際には、一つのP型
半導体基板1に複数のMOS型半導体装置が形成されて
いる。これらのMOS型半導体装置の各々は、図示され
る構造を有しており、P型半導体基板1に形成されたト
レンチ分離構造2によって電気的に相互に分離される。
P型半導体基板1にN型ウェルを設け、そのN型ウェル
にPチャネル型MOS型半導体装置を形成しても良い。
なお、シリコン基板に代えて、絶縁性表面を有する基板
(ガラス基板等)の上に形成されたシリコン層を用いて
MOS型半導体装置(薄膜トランジスタ)を形成しても
良い。Although only a single N-channel MOS type semiconductor device is shown in FIG. 1, a plurality of MOS type semiconductor devices are actually formed on one P-type semiconductor substrate 1. Each of these MOS type semiconductor devices has a structure shown in the drawing and is electrically isolated from each other by a trench isolation structure 2 formed in a P type semiconductor substrate 1.
An N-type well may be provided in the P-type semiconductor substrate 1 and a P-channel MOS type semiconductor device may be formed in the N-type well.
Note that instead of the silicon substrate, a MOS type semiconductor device (thin film transistor) may be formed by using a silicon layer formed on a substrate (glass substrate or the like) having an insulating surface.
【0033】図1のMOS型半導体装置の第1の特徴
は、浅いソース/ドレイン拡散層6の少なくとも一部を
覆うようにシリサイド層8aが設けられていることにあ
る。従来のシリサイド層は、深いソース/ドレイン拡散
層7の上に形成されることはあっても、浅いソース/ド
レイン拡散層6の上には形成されていなかった。本実施
例では、シリサイド層(8a)が浅いソース/ドレイン
拡散層6の上面の少なくとも一部の領域、好ましくは約
半分の領域を覆っているため、ソース/ドレイン抵抗が
全体として低減される。その結果、各トランジスタに対
して割り当てられるソース/ドレインのコンタクトの数
を1個にした場合でも、ドレイン電流はほとんど低下し
ない。The first characteristic of the MOS type semiconductor device of FIG. 1 is that the silicide layer 8a is provided so as to cover at least a part of the shallow source / drain diffusion layer 6. Although the conventional silicide layer is formed on the deep source / drain diffusion layer 7, it is not formed on the shallow source / drain diffusion layer 6. In this embodiment, since the silicide layer (8a) covers at least a part of the upper surface of the shallow source / drain diffusion layer 6, preferably about half the area, the source / drain resistance is reduced as a whole. As a result, even if the number of source / drain contacts assigned to each transistor is set to one, the drain current hardly decreases.
【0034】第2の特徴は、シリサイド層が異なる2種
類の厚さを持つ部分から構成されている点にある。浅い
接合を持つソース/ドレイン拡散層6の上には、比較的
に薄いシリサイド層8aを設け、深い接合を持つソース
/ドレイン拡散層7の上には比較的に厚いシリサイド層
8bを設けている。このため、ソース/ドレイン拡散層
6及び7が半導体基板1との間に形成するPN接合に対
して、シリサイド層の形成は悪影響を与えない。もし、
浅い接合を持つソース/ドレイン拡散層6の上にも、比
較的に厚いシリサイド層8bと同じ厚さのシリサイド層
を設けると、PN接合を介して生じるリーク電流が増大
するおそれがあると考えられる。リーク電流の増加を避
けるためには、浅い接合を持つソース/ドレイン拡散層
6の上に設けるシリサイド層8aの厚さ(最終的な厚
さ)を、ソース/ドレイン拡散層6の接合深さの約20
〜50%程度に設定することが好ましい。The second feature is that the silicide layer is composed of portions having two different thicknesses. A relatively thin silicide layer 8a is provided on the source / drain diffusion layer 6 having a shallow junction, and a relatively thick silicide layer 8b is provided on the source / drain diffusion layer 7 having a deep junction. . Therefore, the formation of the silicide layer does not adversely affect the PN junction formed between the source / drain diffusion layers 6 and 7 and the semiconductor substrate 1. if,
If a silicide layer having the same thickness as the relatively thick silicide layer 8b is provided on the source / drain diffusion layer 6 having a shallow junction, it is considered that the leak current generated through the PN junction may increase. . In order to avoid an increase in leak current, the thickness (final thickness) of the silicide layer 8a provided on the source / drain diffusion layer 6 having a shallow junction should be set to the junction depth of the source / drain diffusion layer 6. About 20
It is preferably set to about 50%.
【0035】本発明の効果を調べるために、ここではデ
ザインルールが0.13μmのCMOSプロセスを考え
る。例えば、ゲート長は0.13μm、ゲート酸化膜厚
さは4nmとする。ショートチャネル効果の抑制および
高いドレイン電流のために、浅いソース/ドレイン拡散
層の接合深さを約80nmに、表面における不純物濃度
は1.0×1020cm-3に設定する。また、サイドウォ
ールの幅は約30nmとする。一方、深いソース/ドレ
イン拡散層の接合深さ約120nmとし、表面における
不純物濃度は2.0×1020cm-3とする。シリサイド
化のために堆積するTiの厚さは、厚い部分で30n
m、薄い部分で20nmとする。薄い部分で20nmに
する理由は、リーク電流を抑制し、ソース/ドレイン抵
抗の大幅な増大を抑制するためである。最終的なシリサ
イド層の厚さは、厚い部分で60nm、薄い部分で40
nmになる。シリサイド層の幅は厚い部分が80nm、
薄い部分が90nmになる。In order to investigate the effect of the present invention, consider a CMOS process having a design rule of 0.13 μm. For example, the gate length is 0.13 μm and the gate oxide film thickness is 4 nm. The junction depth of the shallow source / drain diffusion layer is set to about 80 nm and the impurity concentration on the surface is set to 1.0 × 10 20 cm −3 in order to suppress the short channel effect and the high drain current. The width of the sidewall is about 30 nm. On the other hand, the junction depth of the deep source / drain diffusion layer is set to about 120 nm, and the impurity concentration on the surface is set to 2.0 × 10 20 cm −3 . The thickness of Ti deposited for silicidation is 30 n in the thick portion.
m and 20 nm in the thin portion. The reason why the thickness is set to 20 nm in the thin portion is to suppress the leakage current and suppress a large increase in the source / drain resistance. The thickness of the final silicide layer is 60 nm in the thick part and 40 in the thin part.
nm. The thick portion of the silicide layer is 80 nm thick,
The thin part becomes 90 nm.
【0036】上記設計に基づけば、ソース/ドレイン拡
散層のシート抵抗は、厚い部分が3Ω/□、薄い部分が
4Ω/□であると計算される。ゲート幅が2.6μmと
すると、トランジスタのチャネル抵抗は1kΩ程度であ
る。Based on the above design, the sheet resistance of the source / drain diffusion layer is calculated to be 3Ω / □ in the thick part and 4Ω / □ in the thin part. When the gate width is 2.6 μm, the channel resistance of the transistor is about 1 kΩ.
【0037】従来例によれば、ソース/ドレイン領域の
抵抗は約98Ωとなり、図8(b)のレイアウトを採用
した場合、ドレイン電流が約10%も低下する。これに
対して、本発明によれば、ソース/ドレイン領域の抵抗
は約53Ωと低減されるので、ドレイン電流の低下は約
5%になる。According to the conventional example, the resistance of the source / drain region is about 98Ω, and when the layout of FIG. 8B is adopted, the drain current is reduced by about 10%. On the other hand, according to the present invention, the resistance of the source / drain region is reduced to about 53Ω, so that the drain current is reduced by about 5%.
【0038】本発明ではシリサイド層を形成するための
導電性材料としTiを用いたが、CoやNi等の他の高
融点金属を用いても良い。また、シリサイド層の代わり
に、Wなどの高融点金属からなる層を用いても良い。ま
た、シリサイド層の薄い部分だけを選択的に形成したW
などの高融点金属からなる層に置き換えてもよい。Although Ti is used as the conductive material for forming the silicide layer in the present invention, other refractory metals such as Co and Ni may be used. Further, instead of the silicide layer, a layer made of a refractory metal such as W may be used. In addition, W formed by selectively forming only the thin portion of the silicide layer
You may replace with the layer which consists of refractory metals, such as.
【0039】なお、上記実施例は、Nチャネル型MOS
トランジスタであったが、導電型は、上記実施例で用い
たものを反転させても良い。The above embodiment is based on the N-channel type MOS.
Although it is a transistor, the conductivity type may be the same as that used in the above embodiment.
【0040】(MOS型半導体装置の実施例2)図2
は、本発明によるMOS型半導体装置の第2の実施例の
断面図を示す。(Second Embodiment of MOS Semiconductor Device) FIG.
FIG. 8 shows a sectional view of a second embodiment of a MOS type semiconductor device according to the present invention.
【0041】図2のMOS型半導体装置は、P型半導体
基板1、P型半導体基板1上に形成されたゲート絶縁膜
3、ゲート絶縁膜3上に設けられたゲート電極4、ゲー
ト電極4の側部に形成されたSiO2サイドウォール5
a及び5b、P型半導体基板1のソース/ドレイン領域
に設けられた浅い接合を有するN型ソース/ドレイン拡
散層6、及びP型半導体基板1のソース/ドレイン領域
に設けられた深い接合を有するN型ソース/ドレイン拡
散層7、及びゲート電極4とソース/ドレイン領域に形
成されたシリサイド層8を備えている。The MOS type semiconductor device of FIG. 2 includes a P type semiconductor substrate 1, a gate insulating film 3 formed on the P type semiconductor substrate 1, a gate electrode 4 provided on the gate insulating film 3 and a gate electrode 4. SiO 2 sidewall 5 formed on the side
a and 5b, an N-type source / drain diffusion layer 6 having a shallow junction provided in the source / drain region of the P-type semiconductor substrate 1, and a deep junction provided in the source / drain region of the P-type semiconductor substrate 1. It has an N-type source / drain diffusion layer 7, and a gate electrode 4 and a silicide layer 8 formed in the source / drain regions.
【0042】図2には、単数のMOS型半導体装置のみ
が示されているが、実際には、一つのP型半導体基板1
に複数のMOS型半導体装置が形成されている。これら
のMOS型半導体装置の各々は、図示される構造を有し
ており、P型半導体基板1に形成されたトレンチ分離構
造2によって電気的に相互に分離される。Although only a single MOS type semiconductor device is shown in FIG. 2, one P type semiconductor substrate 1 is actually used.
A plurality of MOS semiconductor devices are formed in the. Each of these MOS type semiconductor devices has a structure shown in the drawing and is electrically isolated from each other by a trench isolation structure 2 formed in a P type semiconductor substrate 1.
【0043】図2のMOS型半導体装置の第1の特徴
は、浅いソース/ドレイン拡散層6の少なくとも一部を
覆うようシリサイド層8が設けられていることにある。
従来のシリサイド層は、深いソース/ドレイン拡散層7
の上に形成されることはあっても、浅いソース/ドレイ
ン拡散層6の上には形成されていない。The first characteristic of the MOS type semiconductor device of FIG. 2 is that the silicide layer 8 is provided so as to cover at least a part of the shallow source / drain diffusion layer 6.
The conventional silicide layer is a deep source / drain diffusion layer 7
However, it is not formed on the shallow source / drain diffusion layer 6.
【0044】本実施例では、抵抗の低いシリサイド層8
が浅いソース/ドレイン拡散層6の少なくとも一部を覆
っているため、ソース/ドレイン抵抗が低減される。そ
の結果、各トランジスタに対して割り当てられるソース
/ドレインのコンタクトの数を1個にした場合でも、ド
レイン電流はほとんど低下しない。接合リークを避ける
ためには、シリサイド層8の厚さを前述の実施例のシリ
サイド層8bの厚さよりも薄くすることが好ましい。In this embodiment, the silicide layer 8 having a low resistance is used.
Covers at least a part of the shallow source / drain diffusion layer 6, so that the source / drain resistance is reduced. As a result, even if the number of source / drain contacts assigned to each transistor is set to one, the drain current hardly decreases. In order to avoid a junction leak, it is preferable that the thickness of the silicide layer 8 be smaller than the thickness of the silicide layer 8b in the above-described embodiment.
【0045】本発明の効果を調べるために、ここではデ
ザインルールが0.13μmのCMOSプロセスを考え
る。例えば、ゲート長は0.13μm、ゲート酸化厚さ
は4nmとする。ショートチャネル効果の抑制および高
いドレイン電流のために、浅いソース/ドレイン拡散層
の接合深さ約80nmに、表面における不純物濃度は
1.0×1020cm-3に設定する。また、サイドウォー
ルの幅は約30nmとする。一方、深いソース/ドレイ
ン拡散層の接合深さ約120nmとし、表面における不
純物濃度は2.0×1020cm-3である。シリサイド化
のために堆積するTiの厚さは20nmとする。このよ
うに比較的に薄い厚さにする理由は、リーク電流を抑制
するためである。最終的なシリサイド層の厚さは40n
mになる。シリサイド層の幅は170nmにする。In order to investigate the effect of the present invention, a CMOS process whose design rule is 0.13 μm is considered here. For example, the gate length is 0.13 μm and the gate oxide thickness is 4 nm. In order to suppress the short channel effect and the high drain current, the junction depth of the shallow source / drain diffusion layer is set to about 80 nm, and the impurity concentration on the surface is set to 1.0 × 10 20 cm −3 . The width of the sidewall is about 30 nm. On the other hand, the junction depth of the deep source / drain diffusion layer is about 120 nm, and the impurity concentration on the surface is 2.0 × 10 20 cm −3 . The thickness of Ti deposited for silicidation is 20 nm. The reason for making the thickness relatively thin is to suppress the leakage current. The final silicide layer thickness is 40n
It becomes m. The width of the silicide layer is 170 nm.
【0046】上記設計に基づけば、ソース/ドレイン拡
散層のシート抵抗は、4Ω/□であると計算される。ゲ
ート幅が2.6μmとすると、トランジスタのチャネル
抵抗は1kΩ程度である。従来例によれば、ソース/ド
レイン領域の抵抗は約98Ωとなり、図8(b)のレイ
アウトを採用した場合、ドレイン電流が約10%も低下
する。これに対して、本発明によれば、ソース/ドレイ
ン領域の抵抗は約53Ωと低減されるので、ドレイン電
流の低下は約6%になる。Based on the above design, the sheet resistance of the source / drain diffusion layer is calculated to be 4Ω / □. When the gate width is 2.6 μm, the channel resistance of the transistor is about 1 kΩ. According to the conventional example, the resistance of the source / drain region is about 98Ω, and when the layout of FIG. 8B is adopted, the drain current is reduced by about 10%. On the other hand, according to the present invention, the resistance of the source / drain region is reduced to about 53Ω, so that the drain current is reduced by about 6%.
【0047】本発明ではシリサイド層の材料としTiを
用いたが、CoやNi等の他の高融点金属を用いても良
い。また、シリサイド層の代わりに、Wなどの高融点金
属からなる層を用いても良い。また、シリサイド層の薄
い部分だけを選択的に形成したWなどの高融点金属から
なる層に置き換えてもよい。In the present invention, Ti is used as the material of the silicide layer, but other refractory metals such as Co and Ni may be used. Further, instead of the silicide layer, a layer made of a refractory metal such as W may be used. Further, only the thin portion of the silicide layer may be replaced with a layer made of a refractory metal such as W selectively formed.
【0048】(MOS型半導体装置の製造方法の第1の
実施例)図3(a)から(e)を参照しながら、図1の
MOS型半導体装置を製造する方法の第1の実施例を説
明する。(First Embodiment of Manufacturing Method of MOS Type Semiconductor Device) Referring to FIGS. 3A to 3E, a first embodiment of a method of manufacturing the MOS type semiconductor device of FIG. explain.
【0049】まず、図3(a)に示すように、P型半導
体基板上1の素子分離領域に、深さ600nm程度のシ
ャロートレンチ分離構造2を形成する。次に、P型半導
体基板上1にゲート絶縁膜3を4nm程度に形成し、ゲ
ート絶縁膜3上にアンドープ多結晶シリコン膜4を厚さ
200nm程度に堆積する。次に、ゲート電極4の形状
及び位置を規定するフォトレジストマスクをフォトリソ
グラフィ技術を用いて多結晶シリコン膜4上に形成す
る。この後、垂直方向に強い異方性を持つエッチング
(異方性エッチング)によって、多結晶シリコン膜4の
うちフォトレジストマスクで覆われていない部分を選択
的に除去し、多結晶シリコンからなるゲート電極4を形
成する。その後、フォトレジストマスクを除去する。ゲ
ート電極4を覆うようにHTO膜を30nm程度堆積し
た後、異方性エッチングによってHTO膜の平坦部を選
択的に除去し、HTO膜から比較的に薄いSiO2サイ
ドウォール5aを形成する。次に、ドーズ量4×1014
cm-2程度のN型の不純物イオン(例えばAsイオン)
を、加速エネルギー10keVでP型半導体基板1に注
入し、それによって、ソース/ドレイン領域内に浅い接
合を有するN型拡散層6を形成する。浅い接合を有する
N型拡散層6の形成は、SiO2サイドウォール5aの
形成前に行っても良い。First, as shown in FIG. 3A, a shallow trench isolation structure 2 having a depth of about 600 nm is formed in an element isolation region on a P-type semiconductor substrate 1. Next, the gate insulating film 3 is formed on the P-type semiconductor substrate 1 to have a thickness of about 4 nm, and the undoped polycrystalline silicon film 4 is deposited on the gate insulating film 3 to have a thickness of about 200 nm. Next, a photoresist mask that defines the shape and position of the gate electrode 4 is formed on the polycrystalline silicon film 4 by using the photolithography technique. After that, by etching having a strong anisotropy in the vertical direction (anisotropic etching), a portion of the polycrystalline silicon film 4 which is not covered with the photoresist mask is selectively removed to form a gate made of polycrystalline silicon. The electrode 4 is formed. Then, the photoresist mask is removed. After depositing an HTO film of about 30 nm so as to cover the gate electrode 4, the flat portion of the HTO film is selectively removed by anisotropic etching to form a relatively thin SiO 2 sidewall 5a from the HTO film. Next, the dose amount is 4 × 10 14.
cm −2 N-type impurity ions (eg As ions)
Is implanted into the P-type semiconductor substrate 1 with an acceleration energy of 10 keV, thereby forming the N-type diffusion layer 6 having a shallow junction in the source / drain regions. The N-type diffusion layer 6 having a shallow junction may be formed before the SiO 2 sidewall 5a is formed.
【0050】次に、図3(b)に示すように、第1のT
i/TiN膜9aを20nm程度、窒化膜10を70n
m程度順次堆積させる。ここで、Ti/TiN膜は、下
層としてTi層を有し、上層としてTiN層を有する多
層膜である。Next, as shown in FIG. 3B, the first T
The i / TiN film 9a has a thickness of about 20 nm, and the nitride film 10 has a thickness of 70 n.
About m are sequentially deposited. Here, the Ti / TiN film is a multilayer film having a Ti layer as a lower layer and a TiN layer as an upper layer.
【0051】次に、図3(c)に示すように、異方性エ
ッチングによって、窒化膜10及び第1のTi/TiN
層9aの平坦部を除去して、窒化膜10のサイドウォー
ルを形成する。このとき、第1のTi/TiN層9aの
下層のTiは、完全に除去される必要はない。第1のT
i/TiN層9aのうち窒化膜10のサイドウォールで
覆われている部分は、除去されずに残る。この後、ドー
ズ量6×1015cm-2程度のN型の不純物イオン(例え
ばAsイオン)を、加速エネルギー60keVでP型半
導体基板1に注入し、それによって、ソース/ドレイン
領域に深い接合を有するN型拡散層7を形成する。この
イオン注入に際して、上記N型の不純物イオンは、同時
にゲート電極4に注入され、ゲート電極4に高い導電性
が与えられる。Next, as shown in FIG. 3C, the nitride film 10 and the first Ti / TiN film are anisotropically etched.
The flat portion of the layer 9a is removed and the sidewall of the nitride film 10 is formed. At this time, Ti in the lower layer of the first Ti / TiN layer 9a does not need to be completely removed. First T
The portion of the i / TiN layer 9a covered with the sidewall of the nitride film 10 remains without being removed. After that, N-type impurity ions (for example, As ions) having a dose amount of about 6 × 10 15 cm −2 are implanted into the P-type semiconductor substrate 1 at an acceleration energy of 60 keV, thereby forming deep junctions in the source / drain regions. The N-type diffusion layer 7 having is formed. At the time of this ion implantation, the N-type impurity ions are simultaneously implanted into the gate electrode 4 to give the gate electrode 4 high conductivity.
【0052】次に、図3(d)に示すように、第2のT
i/TiN層9bを30nm程度堆積させる。この後、
第1のRTA(Rapid Thermal Anneal)を700℃、3
0secの条件で行い、それに引き続いて第2のRTA
を1000℃、10secの条件で行う。この2段アニ
ールの結果、ソース/ドレイン領域及びゲート電極4に
注入された不純物の活性化と同時にシリサイド化が行わ
れる。このシリサイド化は、第1のTi/TiN層9a
及び第2のTi/TiN層9bのうちのシリコンと接触
している部分で生じる。まず、第2のTi/TiN層9
bのうちシリサイド化されなかった部分をフッ酸で除去
した後、窒化膜10のサイドウォールを熱リン酸または
等方性のドライエッチングで除去する。更にその後、第
1のTi/TiN層9aのうちシリサイド化されなかっ
た部分をフッ酸で除去する。こうして、図3(e)に示
すように、シリサイド8aおよび8bを含むサリサイド
構造が形成される。Next, as shown in FIG. 3D, the second T
The i / TiN layer 9b is deposited to about 30 nm. After this,
First RTA (Rapid Thermal Anneal) at 700 ℃, 3
Performed under the condition of 0 sec, followed by the second RTA
Is performed at 1000 ° C. for 10 seconds. As a result of this two-step annealing, silicidation is performed at the same time as the activation of the impurities implanted in the source / drain regions and the gate electrode 4. This silicidation is caused by the first Ti / TiN layer 9a.
And in the portion of the second Ti / TiN layer 9b that is in contact with silicon. First, the second Ti / TiN layer 9
After the portion of b that has not been silicidized is removed with hydrofluoric acid, the sidewalls of the nitride film 10 are removed with hot phosphoric acid or isotropic dry etching. After that, the portion of the first Ti / TiN layer 9a that has not been silicidized is removed with hydrofluoric acid. Thus, as shown in FIG. 3E, a salicide structure including the silicides 8a and 8b is formed.
【0053】本実施例によれば、特別なマスクを付加的
に用いることなく、厚さの異なる2種類のシリサイド層
を自己整合的に形成することができる。According to this embodiment, two kinds of silicide layers having different thicknesses can be formed in a self-aligned manner without additionally using a special mask.
【0054】本発明では、シリサイド層を形成するため
の導電性材料としてTiを用いたが、CoやNi等の高
融点金属を用いてもよい。In the present invention, Ti is used as the conductive material for forming the silicide layer, but a refractory metal such as Co or Ni may be used.
【0055】(MOS型半導体装置の製造方法の第2の
実施例)図4(a)から(d)を参照しながら、図2の
MOS型半導体装置を製造する方法の第1の実施例を説
明する。(Second Embodiment of Method for Manufacturing MOS Type Semiconductor Device) Referring to FIGS. 4A to 4D, a first embodiment of a method for manufacturing the MOS type semiconductor device of FIG. explain.
【0056】まず、図4(a)に示すように、P型半導
体基板上1の素子分離領域に、深さ600nm程度のシ
ャロートレンチ分離構造2を形成する。次に、P型半導
体基板上1にゲート絶縁膜3を4nm程度に形成し、ゲ
ート絶縁膜3上にアンドープ多結晶シリコン膜4を厚さ
200nm程度に堆積する。次に、ゲート電極4の形状
及び位置を規定するフォトレジストマスクをフォトリソ
グラフィ技術を用いて多結晶シリコン膜4上に形成す
る。この後、垂直方向に強い異方性を持つエッチング
(異方性エッチング)によって、多結晶シリコン膜4の
うちフォトレジストマスクで覆われていない部分を選択
的に除去し、多結晶シリコンからなるゲート電極4を形
成する。その後、フォトレジストマスクを除去する。ゲ
ート電極4を覆うようにHTO膜を30nm程度堆積し
た後、異方性エッチングによってHTO膜の平坦部を選
択的に除去し、HTO膜から比較的に薄いSiO2サイ
ドウォール5aを形成する。次に、ドーズ量4×1014
cm-2程度のN型の不純物イオン(例えばAsイオン)
を、加速エネルギー10keVでP型半導体基板1に注
入し、それによって、ソース/ドレイン領域内に浅い接
合を有するN型拡散層6を形成する。First, as shown in FIG. 4A, a shallow trench isolation structure 2 having a depth of about 600 nm is formed in an element isolation region on a P-type semiconductor substrate 1. Next, the gate insulating film 3 is formed on the P-type semiconductor substrate 1 to have a thickness of about 4 nm, and the undoped polycrystalline silicon film 4 is deposited on the gate insulating film 3 to have a thickness of about 200 nm. Next, a photoresist mask that defines the shape and position of the gate electrode 4 is formed on the polycrystalline silicon film 4 by using the photolithography technique. After that, by etching having a strong anisotropy in the vertical direction (anisotropic etching), a portion of the polycrystalline silicon film 4 which is not covered with the photoresist mask is selectively removed to form a gate made of polycrystalline silicon. The electrode 4 is formed. Then, the photoresist mask is removed. After depositing an HTO film of about 30 nm so as to cover the gate electrode 4, the flat portion of the HTO film is selectively removed by anisotropic etching to form a relatively thin SiO 2 sidewall 5a from the HTO film. Next, the dose amount is 4 × 10 14.
cm −2 N-type impurity ions (eg As ions)
Is implanted into the P-type semiconductor substrate 1 with an acceleration energy of 10 keV, thereby forming the N-type diffusion layer 6 having a shallow junction in the source / drain regions.
【0057】次に、図4(b)に示すように、Ti/T
iN膜9を20nm程度堆積させる。Next, as shown in FIG. 4 (b), Ti / T
The iN film 9 is deposited to a thickness of about 20 nm.
【0058】次に、図4(c)に示すように、第1のR
TA(Rapid Thermal Anneal)を700℃、30sec
の条件で行う。このアニールの結果、ソース/ドレイン
領域及びゲート電極4に注入された不純物の活性化と同
時にシリサイド化が行われる。このシリサイド化は、T
i/TiN層9のうちのシリコンと接触している部分で
生じる。Ti/TiN層9のうちシリサイド化されなか
った部分をフッ酸で除去した後、ゲート電極4を覆うよ
うにHTO膜を90nm程度堆積した後、異方性エッチ
ングによってHTO膜の平坦部を選択的に除去し、HT
O膜から比較的に厚いSiO2サイドウォール5bを形
成する。Next, as shown in FIG. 4C, the first R
TA (Rapid Thermal Anneal) 700 ℃, 30sec
Under the conditions of. As a result of this anneal, silicidation is performed simultaneously with the activation of the impurities implanted in the source / drain regions and the gate electrode 4. This silicidation is
It occurs in the portion of the i / TiN layer 9 that is in contact with silicon. After removing the non-silicided portion of the Ti / TiN layer 9 with hydrofluoric acid, an HTO film of about 90 nm is deposited so as to cover the gate electrode 4, and then the flat portion of the HTO film is selectively etched by anisotropic etching. Removed to HT
A relatively thick SiO 2 sidewall 5b is formed from the O film.
【0059】次に、ドーズ量6×1015cm-2程度のN
型の不純物イオン(例えばAsイオン)を、加速エネル
ギー60keVでP型半導体基板1に注入し、それによ
って、ソース/ドレイン領域内に深い接合を有するN型
拡散層7を形成し、同時にゲート電極にAsイオンをド
ーピングしN型ポリシリコンゲート電極4を形成する。
最後に第2のRTAを1000℃、10sec行って、
ソース/ドレイン領域及びゲート電極4に注入された不
純物の活性化を完了する。Next, N with a dose amount of about 6 × 10 15 cm -2 is used.
-Type impurity ions (for example, As ions) are implanted into the P-type semiconductor substrate 1 at an acceleration energy of 60 keV, thereby forming an N-type diffusion layer 7 having a deep junction in the source / drain regions, and at the same time forming a gate electrode. An N-type polysilicon gate electrode 4 is formed by doping As ions.
Finally, perform the second RTA at 1000 ° C for 10 seconds,
The activation of the impurities implanted in the source / drain regions and the gate electrode 4 is completed.
【0060】本実施例によれば、特別なマスクを付加的
に用いることなく、厚さの異なる2種類のシリサイド層
を自己整合的に形成することができる。また、第1のT
i/TiN層9aの厚さと第2のTi/TiN層9bの
厚さを、相互に独立して設定できるので、設計の自由度
が高まる。According to this embodiment, it is possible to form two kinds of silicide layers having different thicknesses in a self-aligned manner without additionally using a special mask. Also, the first T
Since the thickness of the i / TiN layer 9a and the thickness of the second Ti / TiN layer 9b can be set independently of each other, the degree of freedom in design is increased.
【0061】本発明では、シリサイド層を形成するため
の導電性材料としてTiを用いたが、CoやNi等の高
融点金属を用いてもよい。Although Ti is used as the conductive material for forming the silicide layer in the present invention, a refractory metal such as Co or Ni may be used.
【0062】(MOS型半導体装置の製造方法の第3の
実施例)図5(a)から(d)を参照しながら、図1の
MOS型半導体装置に類似する装置を製造する方法の実
施例を説明する。(Third Embodiment of Manufacturing Method of MOS Type Semiconductor Device) With reference to FIGS. 5A to 5D, an embodiment of a method of manufacturing a device similar to the MOS type semiconductor device of FIG. Will be explained.
【0063】まず、図5(a)に示すように、P型半導
体基板上1の素子分離領域に、深さ600nm程度のシ
ャロートレンチ分離構造2を形成する。次に、P型半導
体基板上1にゲート絶縁膜3を4nm程度に形成し、ゲ
ート絶縁膜3上にアンドープ多結晶シリコン膜4を厚さ
200nm程度に堆積する。次に、ゲート電極4の形状
及び位置を規定するフォトレジストマスクをフォトリソ
グラフィ技術を用いて多結晶シリコン膜4上に形成す
る。この後、垂直方向に強い異方性を持つエッチング
(異方性エッチング)によって、多結晶シリコン膜4の
うちフォトレジストマスクで覆われていない部分を選択
的に除去し、多結晶シリコンからなるゲート電極4を形
成する。その後、フォトレジストマスクを除去する。ゲ
ート電極4を覆うようにHTO膜を30nm程度堆積し
た後、異方性エッチングによってHTO膜の平坦部を選
択的に除去し、HTO膜から比較的に薄いSiO2サイ
ドウォール5aを形成する。次に、ドーズ量4×1014
cm-2程度のN型の不純物イオン(例えばAsイオン)
を、加速エネルギー10keVでP型半導体基板1に注
入し、それによって、ソース/ドレイン領域内に浅い接
合を有するN型拡散層6を形成する。First, as shown in FIG. 5A, a shallow trench isolation structure 2 having a depth of about 600 nm is formed in an element isolation region on a P-type semiconductor substrate 1. Next, the gate insulating film 3 is formed on the P-type semiconductor substrate 1 to have a thickness of about 4 nm, and the undoped polycrystalline silicon film 4 is deposited on the gate insulating film 3 to have a thickness of about 200 nm. Next, a photoresist mask that defines the shape and position of the gate electrode 4 is formed on the polycrystalline silicon film 4 by using the photolithography technique. After that, by etching having a strong anisotropy in the vertical direction (anisotropic etching), a portion of the polycrystalline silicon film 4 which is not covered with the photoresist mask is selectively removed to form a gate made of polycrystalline silicon. The electrode 4 is formed. Then, the photoresist mask is removed. After depositing an HTO film of about 30 nm so as to cover the gate electrode 4, the flat portion of the HTO film is selectively removed by anisotropic etching to form a relatively thin SiO 2 sidewall 5a from the HTO film. Next, the dose amount is 4 × 10 14.
cm −2 N-type impurity ions (eg As ions)
Is implanted into the P-type semiconductor substrate 1 with an acceleration energy of 10 keV, thereby forming the N-type diffusion layer 6 having a shallow junction in the source / drain regions.
【0064】次に、ゲート電極4を覆うように窒化膜を
90nm程度堆積した後、異方性エッチングによって窒
化膜の平坦部を選択的に除去し、比較的に厚い窒化膜1
0のサイドウォールを形成する。この後、ドーズ量6×
1015cm-2程度のN型の不純物イオン(例えばAsイ
オン)を、加速エネルギー60keVでP型半導体基板
1に注入し、それによって、ソース/ドレイン領域内に
深い接合を有するN型拡散層7を形成し、同時にゲート
電極にAsイオンをドーピングしN型ポリシリコンゲー
ト電極4を形成する。Next, a nitride film is deposited to a thickness of about 90 nm so as to cover the gate electrode 4, and the flat portion of the nitride film is selectively removed by anisotropic etching to obtain a relatively thick nitride film 1.
A 0 sidewall is formed. After this, the dose amount 6 ×
N-type impurity ions (for example, As ions) of about 10 15 cm −2 are implanted into the P-type semiconductor substrate 1 at an acceleration energy of 60 keV, whereby the N-type diffusion layer 7 having a deep junction in the source / drain regions. At the same time, the gate electrode is doped with As ions to form an N-type polysilicon gate electrode 4.
【0065】第1のRTA(Rapid Thermal Anneal)を
1000℃、10secの条件で行う。このアニールの
結果、ソース/ドレイン領域及びゲート電極4に注入さ
れた不純物の活性化と同時にシリサイド化が行われる。
このシリサイド化は、Ti/TiN層9のうちのシリコ
ンと接触している部分で生じる。First RTA (Rapid Thermal Anneal) is performed at 1000 ° C. for 10 seconds. As a result of this anneal, silicidation is performed simultaneously with the activation of the impurities implanted in the source / drain regions and the gate electrode 4.
This silicidation occurs in the portion of the Ti / TiN layer 9 that is in contact with silicon.
【0066】次に、Ti/TiN層9を20nm程度堆
積させた後、第2のRTAを700℃で行い、ゲートお
よびソース/ドレインのシリサイド化を行う。シリサイ
ド化されなかったTi/TiN層9をフッ酸でエッチン
グすることでシリサイド層8を形成する。Next, after depositing a Ti / TiN layer 9 to a thickness of about 20 nm, a second RTA is performed at 700 ° C. to silicify the gate and the source / drain. The silicide layer 8 is formed by etching the unsilicided Ti / TiN layer 9 with hydrofluoric acid.
【0067】この後、窒化膜10のサイドウォールを熱
リン酸または等方性のドライエッチングでエッチングし
た後、シリサイドに覆われていない部分、すなわち窒化
膜10のサイドウォールのあったP型基板上1に、選択
的にW層を20nm程度成長させる。W層は、WF6/
SiH4ガスを用いたCVD法によって形成される。After that, the sidewalls of the nitride film 10 are etched by hot phosphoric acid or isotropic dry etching, and then the portions not covered with the silicide, that is, the P-type substrate having the sidewalls of the nitride film 10 are etched. 1, a W layer is selectively grown to a thickness of about 20 nm. W layer is WF 6 /
It is formed by a CVD method using SiH 4 gas.
【0068】このようにして作製されたたデバイスは、
図1の実施例とほぼ同様な効果を発揮する。また、本実
施例によれば、ソース/ドレイン領域及びゲート電極に
注入された不純物の活性化後に、シリサイド化を行うた
めに、シリサイド化プロセスの条件を広い範囲から選択
することができる。The device manufactured in this way is
The same effect as the embodiment of FIG. 1 is exhibited. Further, according to the present embodiment, since the silicidation is performed after the activation of the impurities implanted in the source / drain regions and the gate electrode, the silicidation process conditions can be selected from a wide range.
【0069】(MOS型半導体装置の製造方法の第4の
実施例)図6(a)から(d)を参照しながら、図1の
MOS型半導体装置に類似する装置を製造する方法の他
の実施例を説明する。(Fourth Embodiment of Method of Manufacturing MOS-Type Semiconductor Device) Another method of manufacturing a device similar to the MOS-type semiconductor device of FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 6A to 6D. An example will be described.
【0070】まず、図6(a)に示すように、P型半導
体基板上1の素子分離領域に、深さ600nm程度のシ
ャロートレンチ分離構造2を形成する。次に、P型半導
体基板上1にゲート絶縁膜3を4nm程度に形成し、ゲ
ート絶縁膜3上にアンドープ多結晶シリコン膜4を厚さ
200nm程度に堆積する。次に、ゲート電極4の形状
及び位置を規定するフォトレジストマスクをフォトリソ
グラフィ技術を用いて多結晶シリコン膜4上に形成す
る。この後、垂直方向に強い異方性を持つエッチング
(異方性エッチング)によって、多結晶シリコン膜4の
うちフォトレジストマスクで覆われていない部分を選択
的に除去し、多結晶シリコンからなるゲート電極4を形
成する。その後、フォトレジストマスクを除去する。ゲ
ート電極4を覆うようにHTO膜を30nm程度堆積し
た後、異方性エッチングによってHTO膜の平坦部を選
択的に除去し、HTO膜から比較的に薄いSiO2サイ
ドウォール5aを形成する。次に、ドーズ量4×1014
cm-2程度のN型の不純物イオン(例えばAsイオン)
を、加速エネルギー10keVでP型半導体基板1に注
入し、それによって、ソース/ドレイン領域内に浅い接
合を有するN型拡散層6を形成する。First, as shown in FIG. 6A, a shallow trench isolation structure 2 having a depth of about 600 nm is formed in an element isolation region on a P-type semiconductor substrate 1. Next, the gate insulating film 3 is formed on the P-type semiconductor substrate 1 to have a thickness of about 4 nm, and the undoped polycrystalline silicon film 4 is deposited on the gate insulating film 3 to have a thickness of about 200 nm. Next, a photoresist mask that defines the shape and position of the gate electrode 4 is formed on the polycrystalline silicon film 4 by using the photolithography technique. After that, by etching having a strong anisotropy in the vertical direction (anisotropic etching), a portion of the polycrystalline silicon film 4 which is not covered with the photoresist mask is selectively removed to form a gate made of polycrystalline silicon. The electrode 4 is formed. Then, the photoresist mask is removed. After depositing an HTO film of about 30 nm so as to cover the gate electrode 4, the flat portion of the HTO film is selectively removed by anisotropic etching to form a relatively thin SiO 2 sidewall 5a from the HTO film. Next, the dose amount is 4 × 10 14.
cm −2 N-type impurity ions (eg As ions)
Is implanted into the P-type semiconductor substrate 1 with an acceleration energy of 10 keV, thereby forming the N-type diffusion layer 6 having a shallow junction in the source / drain regions.
【0071】次に、図6(b)に示すように、ソース/
ドレイン領域およびゲート電極4の上に選択的に第1の
選択W層11aを20nm程度成長させる。このときの
Wは、WF6/SiH4ガスを用いたCVD法によって形
成される。Next, as shown in FIG.
The first selective W layer 11a is selectively grown to a thickness of about 20 nm on the drain region and the gate electrode 4. At this time, W is formed by the CVD method using WF 6 / SiH 4 gas.
【0072】次に、図6(c)に示すように、HTO膜
を90nm程度堆積した後、異方性エッチングによっ
て、厚いSiO2サイドウォール5bを形成する。この
後、ドーズ量6×1015cm-2程度のN型の不純物イオ
ン(例えばAsイオン)を、加速エネルギー60keV
でP型半導体基板1に注入し、それによって、ソース/
ドレイン領域内に深い接合を有するN型拡散層7を形成
し、同時にゲート電極にAsイオンをドーピングしN型
ポリシリコンゲート電極4を形成する。Next, as shown in FIG. 6C, after depositing an HTO film of about 90 nm, a thick SiO 2 sidewall 5b is formed by anisotropic etching. After that, N type impurity ions (for example, As ions) having a dose amount of about 6 × 10 15 cm −2 are accelerated with an acceleration energy of 60 keV.
To p-type semiconductor substrate 1.
The N-type diffusion layer 7 having a deep junction is formed in the drain region, and at the same time, the gate electrode is doped with As ions to form the N-type polysilicon gate electrode 4.
【0073】さらにRTAを1000℃、10sec行
って、ソース/ドレイン領域及びゲート電極4に注入さ
れた不純物の活性化を同時に行う。Further, RTA is performed at 1000 ° C. for 10 seconds to simultaneously activate the impurities implanted in the source / drain regions and the gate electrode 4.
【0074】次に、図6(d)に示すように、ソース/
ドレイン領域およびゲート電極上において露出している
第1の選択W層上に、選択的に、第2の選択W層11b
を20nm程度成長させる。Next, as shown in FIG.
The second selection W layer 11b is selectively formed on the first selection W layer exposed on the drain region and the gate electrode.
Is grown to about 20 nm.
【0075】こうして作製されたデバイスの浅いソース
/ドレイン拡散層の拡散厚さは80nmで、表面での不
純物濃度は1.0×1020cm-3となる。深いソース/
ドレイン拡散層の接合深さは120nmで、表面での不
純物濃度は2.0×1020cm-3である。W層の厚い部
分が40nm、薄い部分が20nm、また薄い部分のW
の幅は90nmである。The shallow source / drain diffusion layer of the device thus manufactured has a diffusion thickness of 80 nm and the impurity concentration on the surface is 1.0 × 10 20 cm -3 . Deep sauce /
The junction depth of the drain diffusion layer is 120 nm, and the impurity concentration on the surface is 2.0 × 10 20 cm −3 . The thick part of the W layer is 40 nm, the thin part is 20 nm, and the thin part is W
Has a width of 90 nm.
【0076】ソース/ドレイン拡散層のシート抵抗は厚
い部分が2Ω/□、薄い部分が4Ω/□である。細いO
Dの幅が0.2μmと仮定すると、厚い部分のWの幅は
80nmになる。ここでゲート長が0.13μm、ゲー
ト幅が2.6μmとすると、トランジスタのチャネル抵
抗は1kΩ程度である。従来例でのODの抵抗は約98
Ωであり、図8(b)のレイアウトにおいて、ドレイン
電流は約10%も劣化するのに対して、本発明でのOD
の抵抗は約42Ωと低減でき、ドレイン電流の劣化は約
4%に収まる。The sheet resistance of the source / drain diffusion layer is 2 Ω / □ in the thick portion and 4 Ω / □ in the thin portion. Thin O
Assuming that the width of D is 0.2 μm, the width of W in the thick portion is 80 nm. If the gate length is 0.13 μm and the gate width is 2.6 μm, the channel resistance of the transistor is about 1 kΩ. The resistance of OD in the conventional example is about 98.
In the layout of FIG. 8B, the drain current deteriorates by about 10%, while the OD of the present invention is Ω.
Resistance can be reduced to about 42Ω, and the deterioration of the drain current is about 4%.
【0077】本実施例では、シリサイド層を用いないた
めに、選択W層の厚さをソース/ドレイン拡散層の接合
深さに依存せず自由に設定できるという利点を有する。
これにより、第1の選択W層はゲートとドレイン間容量
があまり増加しない程度の厚さに抑え、第2の選択W層
はソース/ドレイン抵抗が充分に低減できる程度まで厚
くすることができる。This embodiment has an advantage that the thickness of the selective W layer can be freely set without depending on the junction depth of the source / drain diffusion layers because the silicide layer is not used.
As a result, the thickness of the first selection W layer can be suppressed to such an extent that the capacitance between the gate and the drain does not increase so much, and the thickness of the second selection W layer can be increased to such an extent that the source / drain resistance can be sufficiently reduced.
【0078】また、ディープサブミクロン領域以下にお
いて、ソース/ドレインのコンタクトを1個にして、ソ
ース/ドレインの幅を細くした場合に生じるドレイン電
流の劣化がおこらない半導体装置を現在のLSI技術を
用いて、自己整合的に容易に製造することができる。In the deep sub-micron region and below, a semiconductor device using the current LSI technology is used, in which the source / drain contact is reduced to one and the drain current is not deteriorated when the width of the source / drain is reduced. Thus, it can be easily manufactured in a self-aligning manner.
【0079】[0079]
【発明の効果】本発明の半導体装置によれば、浅いソー
ス/ドレイン拡散層および深いソース/ドレイン拡散層
の一部に従来無かったシリサイド層または金属があるた
めに、ソース/ドレイン抵抗を低減でき、ソース/ドレ
インのコンタクトを1個にした場合に生じるドレイン電
流の低下を防止できる。According to the semiconductor device of the present invention, the source / drain resistance can be reduced because the shallow source / drain diffusion layer and the deep source / drain diffusion layer have a silicide layer or a metal which has not existed in the prior art. It is possible to prevent a decrease in drain current that occurs when the number of source / drain contacts is one.
【0080】本発明の半導体装置の製造方法によれば、
ディープサブミクロン領域以下において、ソース/ドレ
インのコンタクトを1個にしてソース/ドレインの幅を
細くした場合に生じるドレイン電流の劣化が生じないよ
うな半導体装置を現在のLSI技術を用いて自己整合的
に容易に製造することができる。According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention,
In the deep sub-micron region and below, a semiconductor device that does not cause the deterioration of the drain current caused by narrowing the width of the source / drain with one source / drain contact is self-aligned using the current LSI technology. Can be easily manufactured.
【図1】本発明のMOS型半導体装置の実施例を示す構
造断面図FIG. 1 is a structural sectional view showing an embodiment of a MOS type semiconductor device of the present invention.
【図2】本発明のMOS型半導体装置の他の実施例を示
す構造断面図FIG. 2 is a structural cross-sectional view showing another embodiment of the MOS semiconductor device of the present invention.
【図3】(a)から(e)は、本発明のMOS型半導体
装置の製造方法の実施例を示す構造断面図3 (a) to 3 (e) are structural sectional views showing an embodiment of a method for manufacturing a MOS semiconductor device of the present invention.
【図4】(a)から(d)は、本発明のMOS型半導体
装置の製造方法の他の実施例を示す構造断面図4A to 4D are structural cross-sectional views showing another embodiment of the method for manufacturing a MOS type semiconductor device of the present invention.
【図5】(a)から(d)は、本発明のMOS型半導体
装置の製造方法の更に他の実施例を示す構造断面図5A to 5D are structural cross-sectional views showing still another embodiment of the method for manufacturing a MOS semiconductor device of the present invention.
【図6】(a)から(d)は、本発明のMOS型半導体
装置の製造方法の更に他の実施例を示す構造断面図6 (a) to 6 (d) are structural cross-sectional views showing still another embodiment of the method for manufacturing a MOS type semiconductor device of the present invention.
【図7】従来例のMOS型半導体装置を示す構造断面図FIG. 7 is a structural cross-sectional view showing a conventional MOS type semiconductor device.
【図8】従来例のMOS型半導体装置のサリサイドプロ
セスを用いなかった場合と用いた場合における平面配置
図FIG. 8 is a plan layout view of a conventional MOS semiconductor device with and without a salicide process.
1 P型半導体基板 2 トレンチ分離 3 ゲート絶縁膜 4 ゲート電極 5 SiO2サイドウォール 5a 薄いSiO2サイドウォール 5b 厚いSiO2サイドウォール 6 浅いN型高濃度拡散層 7 深いN型高濃度拡散層 8 シリサイド 8a 薄いシリサイド 8b 厚いシリサイド 9 Ti/TiN層 9a 第1のTi/TiN層 9b 第2のTi/TiN層 10 Si3N4膜 11 選択W層 11a 薄い選択W層 11b 厚い選択W層1 P-type semiconductor substrate 2 Trench isolation 3 Gate insulating film 4 Gate electrode 5 SiO 2 sidewall 5a Thin SiO 2 sidewall 5b Thick SiO 2 sidewall 6 Shallow N-type high-concentration diffusion layer 7 Deep N-type high-concentration diffusion layer 8 Silicide 8a thin silicide 8b thick silicide 9 Ti / TiN layer 9a first Ti / TiN layer 9b second Ti / TiN layer 10 Si 3 N 4 film 11 selective W layer 11a thin selective W layer 11b thick selective W layer
Claims (14)
膜と、 該ゲート絶縁膜上に設けられたゲート電極と、 該ゲート電極の側部に形成された絶縁性サイドウォール
と、 該シリコン層内に形成されたソース/ドレイン領域と、
を備えたMOS型半導体装置であって、 該ソース/ドレイン領域は、 該シリコン層内に形成された第2導電型の第1拡散層
と、 該シリコン層において該第1拡散層の外側に形成され、
該第1拡散層の接合深さよりも深い接合深さを有する第
2導電型の第2拡散層と、を有しており、 更に、 該第1拡散層の少なくとも一部及び該第2拡散層の少な
くとも一部を覆う導電層を備えている、MOS型半導体
装置。1. A first conductivity type silicon layer having a main surface, a gate insulating film selectively formed on the main surface of the silicon layer, a gate electrode provided on the gate insulating film, Insulating sidewalls formed on the sides of the gate electrode, source / drain regions formed in the silicon layer,
A source / drain region is formed in the silicon layer outside the first diffusion layer, and a second conductivity type first diffusion layer formed in the silicon layer; Is
A second diffusion layer of a second conductivity type having a junction depth deeper than the junction depth of the first diffusion layer, and at least a part of the first diffusion layer and the second diffusion layer. A MOS semiconductor device comprising a conductive layer covering at least a part of the.
部分と、該第1の厚さよりも大きな第2の厚さを有する
第2部分とを有しており、 該導電層の該第1の部分が前記第2拡散層の前記少なく
とも一部を覆っている、請求項1に記載のMOS型半導
体装置。2. The first conductive layer has a first thickness.
A second portion having a second thickness greater than the first thickness, the first portion of the conductive layer covering the at least a portion of the second diffusion layer. The MOS semiconductor device according to claim 1, wherein
いる、請求項1に記載のMOS型半導体装置。3. The MOS semiconductor device according to claim 1, wherein the conductive layer is made of silicide.
部シリサイド膜とを含む多層構造を有している請求項1
に記載のMOS型半導体装置。4. The gate electrode has a multilayer structure including a lower silicon film and an upper silicide film.
The MOS-type semiconductor device according to 1.
求項1に記載のMOS型半導体装置。5. The MOS semiconductor device according to claim 1, wherein the silicon layer is a single crystal semiconductor.
基板上に形成されている請求項1に記載のMOS型半導
体装置。6. The MOS semiconductor device according to claim 1, wherein the silicon layer is formed on a substrate having an insulating surface.
工程と、 該ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、 該シリコン層内に第2導電型の第1拡散層を形成する工
程と、 該ゲート電極の側部にスペーサを形成する工程と、 該シリコン層内において該第1拡散層の外側に、該第1
拡散層の接合深さよりも深い接合深さを有する第2導電
型の第2拡散層を形成する工程と、を包含しており、 更に、 前記スペーサを形成する工程の前に、該第1拡散層の少
なくとも一部を覆う第1シリサイド層となる第1導電体
層を堆積する工程と、 前記スペーサを形成する工程の後に、該第2拡散層の少
なくとも一部を覆う第2シリサイド層となる第2導電体
層を堆積する工程と、とを包含する、MOS型半導体装
置の製造方法。7. A step of forming a gate insulating film on a silicon layer, a step of forming a gate electrode on the gate insulating film, and a step of forming a second diffusion type first diffusion layer in the silicon layer. And a step of forming a spacer on a side portion of the gate electrode, and a step of forming a spacer on the outer side of the first diffusion layer in the silicon layer.
Forming a second diffusion layer of a second conductivity type having a junction depth deeper than the junction depth of the diffusion layer, and further comprising the step of forming the spacer before the step of forming the spacer. A step of depositing a first conductor layer to be a first silicide layer covering at least a part of the layer, and a step of forming the spacer to be a second silicide layer covering at least a part of the second diffusion layer. And a step of depositing a second conductor layer.
りも厚く堆積される請求項7に記載のMOS型半導体装
置の製造方法。8. The method for manufacturing a MOS semiconductor device according to claim 7, wherein the second conductor layer is deposited thicker than the first conductor layer.
なくとも一方は、高融点金属から形成され、 該高融点金属と前記シリコン層の一部とを反応させるこ
とによって、前記第1及び第2のシリサイド層を形成す
る、請求項7に記載のMOS型半導体装置の製造方法。9. At least one of the first conductor layer and the second conductor layer is formed of a refractory metal, and the refractory metal is allowed to react with a part of the silicon layer to form the first conductor layer. 9. The method for manufacturing a MOS semiconductor device according to claim 7, wherein the second silicide layer is formed.
少なくとも一方は、高融点金属シリサイド層から形成さ
れている、請求項7に記載のMOS型半導体装置の製造
方法。10. The method for manufacturing a MOS semiconductor device according to claim 7, wherein at least one of the first conductor layer and the second conductor layer is formed of a refractory metal silicide layer.
分離領域を形成する工程と、 該半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、 該ゲート絶縁膜上に第1の導電性膜を堆積する工程と、 該第1の導電性膜上のゲート電極になる所定の位置にフ
ォトレジストをパターニングする工程と、 該フォトレジストをマスクとして、該ゲート絶縁膜と該
第1の導電性膜からなる多層膜を選択的に垂直方向に強
い異方性エッチングにより該ゲート絶縁膜が露出するま
でエッチングする工程と、 該フォトレジストを除去する工程と、 該基板及び該ゲート電極上に第1の絶縁膜を堆積する工
程と、 選択的に垂直方向に強い異方性エッチングにより該第1
の絶縁膜を該ゲート電極の側壁に残置させる工程と、 イオン注入法により、該基板上のソース/ドレイン領域
に、第1の第2導電型の拡散層を形成する工程と、 該基板及び該ゲート電極上に第2の導電性膜、及び第2
の絶縁膜を順次堆積する工程と、 選択的に垂直方向に強い異方性エッチングにより該第2
の導電性膜を該ゲート電極の側壁にL型の形状に、該第
2の導電性膜の外側に該第2の絶縁膜を残置させる工程
と、 イオン注入法により、該基板上のソース/ドレイン領域
に該第1の第2導電型の拡散層の接合深さよりも、深い
接合を有する第2の第2導電型の拡散層を形成する工程
と、 該基板及び該ゲート電極上に、該第2の導電性膜と同一
の種類の膜で、かつ該第2の導電性膜より厚い厚さを有
する第3の導電性膜を堆積する工程と、 該ゲート電極、及び該基板のソース/ドレイン領域をシ
リサイド化する工程と、 シリサイド化されなかった該第3の導電性膜、該第2の
絶縁膜、及びシリサイド化されなかった該第2の導電性
膜を順次除去していく工程とを、包含するMOS型半導
体装置の製造方法。11. A step of forming an element isolation region on one main surface of a first conductivity type semiconductor substrate, a step of forming a gate insulating film on the semiconductor substrate, and a first conductivity type on the gate insulating film. A step of depositing a film, a step of patterning a photoresist at a predetermined position to be a gate electrode on the first conductive film, a step of using the photoresist as a mask, the gate insulating film and the first conductive film A step of selectively etching a multi-layered film made of a film in the vertical direction by strong anisotropic etching until the gate insulating film is exposed; a step of removing the photoresist; a first step on the substrate and the gate electrode. By the step of depositing the insulating film of FIG.
Leaving the insulating film on the side wall of the gate electrode, forming a first second conductivity type diffusion layer in the source / drain regions on the substrate by an ion implantation method, and the substrate and the substrate. A second conductive film on the gate electrode, and a second conductive film
Second insulating film is sequentially deposited, and the second anisotropic etching is selectively performed in the vertical direction.
A conductive film of L-shape on the side wall of the gate electrode, and leaving the second insulating film outside the second conductive film; A step of forming a second diffusion layer of the second conductivity type having a junction deeper than the junction depth of the diffusion layer of the first second conductivity type in the drain region; Depositing a third conductive film of the same type as the second conductive film and having a thickness larger than that of the second conductive film, and the gate electrode and the source / source of the substrate. A step of siliciding the drain region, and a step of sequentially removing the non-silicided third conductive film, the second insulating film, and the non-silicided second conductive film. And a method for manufacturing a MOS semiconductor device including the following.
分離領域を形成する工程と、 該半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、 該ゲート絶縁膜上に第1の導電性膜を堆積する工程と、 該第1の導電性膜上のゲート電極になる所定の位置にフ
ォトレジストを形成する工程と、 該フォトレジストをマスクとして、該ゲート絶縁膜と該
第1の導電性膜からなる多層膜を、選択的に、垂直方向
に強い異方性を持つエッチングによって、該ゲート絶縁
膜が露出するまでエッチングする工程と、 該フォトレジストを除去する工程と、 該基板及び該ゲート電極上に第1の絶縁膜を堆積する工
程と、 選択的に垂直方向に強い異方性エッチングにより該第1
の絶縁膜を該ゲート電極の側壁に残置させる工程と、 イオン注入法により、該基板上のソース/ドレイン領域
に、第2導電型の第1拡散層を形成する工程と、 該基板及び該ゲート電極上に導電性膜を堆積する工程
と、 該ゲート電極、及び該基板のソース/ドレイン領域をシ
リサイド化する工程と、 該基板及び該ゲート電極上に第2の絶縁膜を堆積する工
程と、 選択的に垂直方向に強い異方性エッチング、および該シ
リサイド層膜に充分選択比のあるドライエッチングによ
り該第2の絶縁膜を該ゲート電極の側壁に残置させる工
程と、 イオン注入法により、該基板上のソース/ドレイン領域
に該第1拡散層の接合深さよりも、深い接合を有する第
2導電型の第2拡散層を形成する工程と、を包含するM
OS型半導体装置の製造方法。12. A step of forming an element isolation region on one main surface of a first conductivity type semiconductor substrate, a step of forming a gate insulating film on the semiconductor substrate, and a first conductivity type on the gate insulating film. A step of depositing a film, a step of forming a photoresist at a predetermined position to be a gate electrode on the first conductive film, a step of using the photoresist as a mask, the gate insulating film and the first conductive film A multi-layered film made of a film is selectively etched until the gate insulating film is exposed by etching having a strong anisotropy in the vertical direction, a step of removing the photoresist, the substrate and the gate. The step of depositing a first insulating film on the electrode and the anisotropic anisotropic etching selectively in the vertical direction
Leaving the insulating film on the side wall of the gate electrode, forming a second diffusion type first diffusion layer in the source / drain regions on the substrate by ion implantation, the substrate and the gate Depositing a conductive film on the electrode, siliciding the gate electrode and the source / drain regions of the substrate, depositing a second insulating film on the substrate and the gate electrode, A step of leaving the second insulating film on the side wall of the gate electrode by selective anisotropic anisotropic etching and dry etching having a sufficient selection ratio to the silicide layer film; Forming a second diffusion layer of the second conductivity type having a junction deeper than the junction depth of the first diffusion layer in the source / drain region on the substrate.
A method for manufacturing an OS type semiconductor device.
分離領域を形成する工程と、 該半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、 該ゲート絶縁膜上に第1の導電性膜を堆積する工程と、 該第1の導電性膜上のゲート電極になる所定の位置にフ
ォトレジストを形成する工程と、 該フォトレジストをマスクとして、該ゲート絶縁膜と該
第1の導電性膜からなる多層膜を、選択的に、垂直方向
に強い異方性エッチングによって、該ゲート絶縁膜が露
出するまでエッチングする工程と、 該フォトレジストを除去する工程と、 該基板及び該ゲート電極上に第1の絶縁膜を堆積する工
程と、 選択的に垂直方向に強い異方性エッチングにより該第1
の絶縁膜を該ゲート電極の側壁に残置させる工程と、 イオン注入法により、該基板上のソース/ドレイン領域
に、第2導電型の第1拡散層を形成する工程と、 該基板及び該ゲート電極上に第2の絶縁膜を堆積する工
程と、 選択的に垂直方向に強い異方性エッチングにより該第2
の絶縁膜を該ゲート電極の側壁に残置させる工程と、 イオン注入法により、該基板上のソース/ドレイン領域
に該第1拡散層の接合深さよりも、深い接合を有する第
2導電型の第2拡散層を形成する工程と、 該基板及び該ゲート電極上に第1の導電性膜を堆積する
工程と、 該ゲート電極、及び該基板のソース/ドレイン領域をシ
リサイド化する工程と、 該第2の絶縁膜を除去する工程と、 シリサイド化されていない該基板上に選択的に第2の導
電性膜を成長させる工程と、を包含するMOS型半導体
装置の製造方法。13. A step of forming an element isolation region on one main surface of a first conductivity type semiconductor substrate, a step of forming a gate insulating film on the semiconductor substrate, and a first conductivity type on the gate insulating film. A step of depositing a film, a step of forming a photoresist at a predetermined position to be a gate electrode on the first conductive film, a step of using the photoresist as a mask, the gate insulating film and the first conductive film A step of selectively etching the multi-layered film of films by strong anisotropic etching in the vertical direction until the gate insulating film is exposed; a step of removing the photoresist; and a step of removing the photoresist on the substrate and the gate electrode. A step of depositing a first insulating film on the first and a strong anisotropic etching in the vertical direction selectively,
Leaving the insulating film on the side wall of the gate electrode, forming a second diffusion type first diffusion layer in the source / drain regions on the substrate by ion implantation, the substrate and the gate A step of depositing a second insulating film on the electrode and a step of selectively anisotropically etching in the vertical direction
A step of leaving the insulating film on the side wall of the gate electrode, and a second conductivity type second junction having a junction deeper than the junction depth of the first diffusion layer in the source / drain region on the substrate by an ion implantation method. 2 a step of forming a diffusion layer, a step of depositing a first conductive film on the substrate and the gate electrode, a step of siliciding the gate electrode and the source / drain region of the substrate, 2. A method for manufacturing a MOS semiconductor device, comprising: a step of removing the second insulating film; and a step of selectively growing a second conductive film on the non-silicided substrate.
分離領域を形成する工程と、 該半導体基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、 該ゲート絶縁膜上に第1の導電性膜を堆積する工程と、 該第1の導電性膜上のゲート電極になる所定の位置にフ
ォトレジストを形成する工程と、 該フォトレジストをマスクとして、該ゲート絶縁膜と該
第1の導電性膜からなる多層膜を、選択的に、垂直方向
に強い異方性エッチングによって、該ゲート絶縁膜が露
出するまでエッチングする工程と、 該フォトレジストを除去する工程と、 該基板及び該ゲート電極上に第1の絶縁膜を堆積する工
程と、 選択的に垂直方向に強い異方性エッチングにより該第1
の絶縁膜を該ゲート電極の側壁に残置させる工程と、 イオン注入法により、該基板上のソース/ドレイン領域
に、第2導電型の第1拡散層を形成する工程と、 該基板及び該ゲート電極上に選択的に第1の導電性膜を
堆積する工程と、 該基板及び該ゲート電極上に第2の絶縁膜を堆積する工
程と、 選択的に垂直方向に強い異方性エッチング、および該第
1の導電性膜に充分選択比のあるドライエッチングによ
り該第2の絶縁膜を該ゲート電極の側壁に残置させる工
程と、 イオン注入法により、該基板上のソース/ドレイン領域
に該第1拡散層の接合深さよりも、深い接合を有する第
2導電型の第2拡散層を形成する工程と、 該基板及び該ゲート電極上の該第1の導電性膜上に、選
択的に第2の導電性膜を堆積する工程と、を包含するM
OS型半導体装置の製造方法。14. A step of forming an element isolation region on one main surface of a first conductivity type semiconductor substrate, a step of forming a gate insulating film on the semiconductor substrate, and a first conductivity type on the gate insulating film. A step of depositing a film, a step of forming a photoresist at a predetermined position to be a gate electrode on the first conductive film, a step of using the photoresist as a mask, the gate insulating film and the first conductive film A step of selectively etching the multi-layered film of films by strong anisotropic etching in the vertical direction until the gate insulating film is exposed; a step of removing the photoresist; and a step of removing the photoresist on the substrate and the gate electrode. A step of depositing a first insulating film on the first and a strong anisotropic etching in the vertical direction selectively,
Leaving the insulating film on the side wall of the gate electrode, forming a second diffusion type first diffusion layer in the source / drain regions on the substrate by ion implantation, the substrate and the gate Selectively depositing a first conductive film on the electrodes, depositing a second insulating film on the substrate and the gate electrode, and selectively anisotropically strong anisotropic etching; A step of leaving the second insulating film on the side wall of the gate electrode by dry etching with a sufficient selection ratio for the first conductive film; and a step of forming the second insulating film on the source / drain region on the substrate by ion implantation. Forming a second conductivity type second diffusion layer having a junction deeper than the junction depth of the first diffusion layer, and selectively forming a second diffusion layer on the substrate and the first conductive film on the gate electrode. 2 depositing a conductive film
A method for manufacturing an OS type semiconductor device.
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