JPS607180A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPS607180A
JPS607180A JP58114551A JP11455183A JPS607180A JP S607180 A JPS607180 A JP S607180A JP 58114551 A JP58114551 A JP 58114551A JP 11455183 A JP11455183 A JP 11455183A JP S607180 A JPS607180 A JP S607180A
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JP
Japan
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film
electrode
metal
dirt
semiconductor
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Pending
Application number
JP58114551A
Other languages
English (en)
Inventor
Satoshi Inoue
聡 井上
Masaki Sato
正毅 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPS607180A publication Critical patent/JPS607180A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/60Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明に、高速度化、高集積化を可能としたMOS型の
半導体装置の製造方法に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
近年、集積回路の集積度向上、素子の微細化が著しい。
MO8型集積回路では素子の微細化に伴っていわゆる短
チヤネル効果が大きな問題となっている。短チヤネル効
果を抑制する方法としては、チャネル領域への不純物イ
オン注入やソース、ドレイン領域の拡散深さをできるだ
け浅くする、等の工夫がなされている。
しかしながら、ソース、ドレイン領域の拡散深さを余り
小さくすると、これらの層抵抗、又これらと同時に形成
される拡散配線層の層抵抗が大きくなり、回路の動作速
度が著しく減少するという問題がある。また浅いPN接
合を作ってドレイン領域からチャネル領域への空乏層の
伸びを抑えた場合、いわゆるサーフェスブレークダウン
を生じ易くなり、耐圧が低下して電源電圧を余シ高くで
きなくなる。
一方、素子の微細化による比例縮小によってり9−ト電
極の膜厚が薄くなるとその抵抗も回路動作速度を制限す
るようになる。
これらの問題を解決する方法として、最近、ソース、ド
レイン領域およびr−)電極の表面に金属又は金属化合
物膜を自己整合的に形成する方法゛が提案されている。
例えば、多結晶シリコンからなるダート電極の側壁を絶
縁膜でおおってソース、ドレイン領域およびケ゛−ト電
極表面を露出させた状態とし、全面に金属膜を堆積させ
、熱処理を行ってソース、ドレイン領域およびダート電
極上にのみ金属シリサイド膜を形成して未反応の金属膜
を除去する方法が報告されている。また靜6ガスを用い
てシリコン表面にW膜を選択的に形成する方法も知られ
ている。
この後、合金化すれば同様な構造が得られる。
しかしながらこれらの方法にも未だ解決すべき問題が残
されている。例えば、多結晶シリコンからなるダート電
極は一般に低抵抗化のために高不純物濃度であることが
要求されるが、不純物濃度を高濃度にすると合金化が阻
害され上述した方法で金属シリサイド膜をうまく形成す
ることができない。また高不純物濃度の多結晶シリコン
ではグレインが大きく成長しておシ、このダレイン界面
に沿って金属とシリコンの反応が進むため、金属原子が
ダート電極内部に深く入り込みすき゛る。
例えば、気相成長時に高濃度に?ロン(B)をドープす
ると、上記粗大化が観られる。又、成長後であっても、
リン(P)、&ロン、ヒ素(At)e熱拡散したシ、こ
れら全イオン打込み後、活性化のアニールを施したりす
ると同様に粗大化が生じる。そし゛C1先述合金化の熱
処理によっても不純物が添加されている事によシ粗犬化
が生ずる。このためダート電極表面に均一性よく所定膜
厚で金属シリサイド膜を形成してその低抵抗化を図るこ
とが難しくなる。これは歩留りを悪化させる原因となシ
、抵抗呟ヲ変動させたり、MO8型トランジスタにあっ
ては、しきい値の変動をもたらす。
これらの問題を解決するため、例えばアンドープの多結
晶シリコン膜によりダート電極を形成し、その表面に金
属膜又は金属シリサイド膜を形成した後にイオン注入を
行う方法が考えられる。しかしこの方法は、r−)電極
表面が金属膜又は金属シリサイド膜でおおわれているた
めに、多結晶シリコン膜の不純物濃度を十分な5− ものとするためには極めてドーズ量の高いイオン注入を
必要とする。そのため、時間がかかりすぎて実用的では
なく、また誦ドーズ量のイオン注入による基板チャネル
領域への不純物分布が生じ、しきい直変動をもたらすと
いう危険が高い。
〔発明の目的〕
本発明は、上記の如き問題を解決して信頼性よく半導体
装置の一層の高速度化と素子の微細化を可能とした方法
を提供することを目的とする。
〔発明の概要〕
本発明は、多結晶半導体表面に合金化によって金属−半
導体化合物膜を形成するに当たって、予めその表面部の
不純物濃度を内部に比べて低濃度とし、熱処理によって
オーミック接触する金属−半導体化合物膜を形成するよ
うにした手金特徴としている。
又、本発明は、ソース、ドレイン領域および半導体膜か
らなるゲート電極の表面に選択的に6− 金属化合物vを形成するに当って、ダート電極を、予め
表面部で不純物濃度が低く内部で不純物濃度が冒い構造
として形成することを特徴としている。
〔発明の効果〕
本発明によれば、ダート電極等の表面の不純物濃度が低
く、捷た表面部のグレインも小さくすることができるた
め、この上にオーミック接触する金属−半導体化合物膜
を良好な状態で形成することができる。そして、MO8
型トランジスタにおいては、前述したしきい値の変動が
防止される。またP−)電極を予めアンドープとして金
属膜又は金属化合物膜を形成した後に不純物をイオン注
入するという工程をとる場合の前述した不都合も回避さ
れる。
従って本発明によれば、信頼性よく半導体装置の一層の
高速化、高集積化を図ることができる。
〔発明の実施例〕
以下本発明の詳細な説明する。第1図〜第6図は一実施
例の製造工程を示している。まずP型シリコン基板1に
フィールド酸化膜2を形成し、菓子形成領域に熱酸化に
よりダート酸化膜3を形成した後、全面にリン濃度11
020c’以上例えば10 ctn のリンドーゾ多結
晶シリコン膜41、続いてアンドーゾ多結晶シリコン膜
42全形成し、その表面に耐イオン注入マスク兼エツチ
ングストッパ用として熱酸化膜5′f:介してA4膜6
を形成する(第1図)。リンドープは、気相成長時に行
なってもよいし、イオン注入や熱拡散により行なっても
よい。次に光露光技術を用いて所望のレジストパターン
を形成1−1これをマスクとしてp、を膜6、熱酸化膜
5、多結晶シリコン膜4を順次エツチングしてダート電
極を形成した後、イオン注入を行ってソース領域7、ド
レイン領域8およびドレイン領域8に接続される配線領
域8′ヲ形成する(第2図)。
このとキAt膜6がマスクとなってアンドープ多結晶シ
リコン膜4□にはイオン注入されない。
この後、全面にCVD法によりシリコン酸化膜9を堆積
する(第3図)。そして方向性をもつ反応性イオンエツ
チング又はスパッタエツチングによりこの酸化膜9を全
面エツチングし、ダート電極側壁部にのみ酸化膜9を残
置させる(第4図)。そして02プラズマ等による表面
洗浄の後、kl膜6を除去し、次いで酸処理により洗浄
した彼、多結晶シリコン膜4、ソース領域7、ドレイン
領域8および配線領域8′上の酸化膜5゜3を除去し、
全面に金属膜として例えばW膜10を真空蒸着する(第
5図)。この後、約800℃、N雰囲気中で熱処理をし
てソース領域7、ドレイン領域8、配線領域8′および
多結晶シリコン膜4上にのみWシリサイド11(111
〜IIs )k選択的に形成し、未反応のW膜10は酸
処理により除去する(第6図)。
この熱処理工程で、ダート電極の下地層であるリンドー
ゾ多結晶シリコン膜41から上層のアンドープ多結晶シ
リコン膜425のリン拡散が生じ、これによシ、多結晶
シリコン膜4とwシリサイド膜113の良好なオーミッ
クコンタク9− トがとれることになる。
以下は図示しないが、通常の工程に従ってPSG膜を全
面被着し、コンタクトホール全あけてkt配線を形成す
る。そして更に保護膜としてPSc 膜に形成し、デン
ディング・臂ッド用穴あけ等を行ってMO3型半導体装
置が完成する。
本実施例によれば、多結晶シリコンゲート電極の表面部
をアンドープ層としたことにより、その表面への金属シ
リサイド膜の形成が良好に行われる。また金属シリサイ
ド膜形成後、ダート電極にイオン注入をする方法と異な
り、高ドーズ量のイオン注入を必要とぜず、従って実用
上も有利であり、チャネル領域への不要な不純物の分布
をも回避することができる。
本発明は上記実施例に限られない。例えば、イオン注入
工程を次のように2段階に分けることができる。即ちレ
ジストツクターンを用いてダート電極を形成した後、低
ドーズ量で第1段階のイオン注入全行う。その後、ダー
ト電極側壁にシリコン酸化膜を選択的に設けてソース、
ド−10= レイン領域およびダート電極上に金属シリサイド膜を選
択的に形成した後に、高ドーズ量の第2段階のイオン注
入を行う。このようにすれば、ドレイン領域のチャネル
領域に隣接した部分を低濃度としたLDD構造のMOS
 )ランジスタが得られる。この方法を用いた場合には
、第1段階のイオン注入は低ドーズ量であるから、上記
実施例におけるようにダート電極上に耐イオン注入マス
クとしてAt膜を設けておくことは必ずしも必要ない。
またドープ不純物はリンに限らず?ロンやヒ素でもよく
、又、上記実施例では、多結晶シリコンダート電極とし
て不純物ドープ層とアンドープ層の二層構造として形成
したが、上層が完全なアンドープ層でなくても十分低濃
度(半導体−金属化合物を容易かつ均一に形成する為に
は表面濃度1016tyIV3以下が好ましい)であれ
ばよいし、また三層以上の積層構造であってもよい。更
に、不純物濃度が連続的に変化する単層の多結晶シリコ
ン膜でダート電極を形成してもよい。又、合金化は、予
め形成した高濃度の多結晶シリコン41に達するまで行
なってもよい。
また金属シリサイドを形成する金属として、Wの他にM
o + Ti + Pt等を用いることができる。
更に甘た本発明は、金属化合物ガスを用いたCVD法に
よりシリコン面上に選択的に金属膜を形成する方法全利
用する場合にも有効である。
第7図は本発明の他の実施例を示す。P型s+基板2ノ
に形成されたシリコン酸化膜22の開口部からリン又は
ヒ素(As)が拡散されn+層23力;形成されている
。この上にリンドープ多結晶シリコン層24、アンドー
プ多結晶シリコン層25(合金化時にリンが拡散される
)が気相成長法により形成され、その上に合金化された
Wシリサイド膜26が形成されて積層構造の配線を構成
している。これによシスバッタ形成されたW膜の段切れ
が防止されると共に、この実施例によっても先述実施例
と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第6図は本発明の一実施例の製造工程を示す断
面図、第7図は他の実施例を説明する断面図である。 1・・・シリコン基板、3・・・ダート酸化膜、41・
・・リンドープ多結晶シリコン膜、42・・・アンドー
プ多結晶シリコン膜、5・・・熱酸化膜、6・・・At
膜、7・・・ソース領域、8・・・ドレイン領域、8′
・・・配線領域、9・・・CVD酸化膜、10・・・W
膜、111〜113・・・Wシリサイド膜。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦13− j[7図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)表面部の不純物濃度が内部に比べて低濃度である
    多結晶半導体膜表面に金属膜を被着する工程、熱処理を
    行なって前記多結晶半導体膜表面にオーミック接触する
    金属−半導体化合物膜を形成する工程、を具備して成る
    事を特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. (2)半導体基板にダート絶縁膜を介して多結晶半導体
    膜からなるダート電極を形成する工程、このr−)電極
    をマスクとしてソース、ドレイン領域にイオン注入を行
    う工程、前記ダート電極の側壁に選択的に絶縁膜を設け
    て前記ソース、ドレイン領域およびダート電極の表面を
    露出させ、その露出面に選択的に金属−半導体化合物膜
    を形成する工程、を含む半導体装置の製造方法において
    、前記ダート電極として、表面部の不純物濃度が内部に
    比べて低濃度である多結晶半導体膜を用い、かかる状態
    で金属膜を被着し、しかる後熱処理を行なって前記多結
    晶半導体膜表面にオーミック接触する金属−半導体化合
    物膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法
  3. (3) 前記ダート電極は、高不純物濃度の多結晶シリ
    コン膜と低不純物濃度又はアンドープの多結晶シリコン
    膜の積層構造として形成し、ソース、ドレイン領域への
    イオン注入にこのケ9−ト電極表面を耐イオン注入マス
    クでおおった状態で行う特許請求の範囲第2項記載の半
    導体装置の製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0892429A3 (en) * 1997-07-14 2000-07-12 Lucent Technologies Inc. Process for semiconductor device fabrication

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4960875A (ja) * 1972-10-17 1974-06-13
JPS5818965A (ja) * 1981-07-28 1983-02-03 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法

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