JP2000133802A - Semiconductor device and its manufacture - Google Patents

Semiconductor device and its manufacture

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JP2000133802A
JP2000133802A JP10306689A JP30668998A JP2000133802A JP 2000133802 A JP2000133802 A JP 2000133802A JP 10306689 A JP10306689 A JP 10306689A JP 30668998 A JP30668998 A JP 30668998A JP 2000133802 A JP2000133802 A JP 2000133802A
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JP
Japan
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film
silicide
diffusion layer
forming
insulating film
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JP10306689A
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Japanese (ja)
Inventor
Iku Mikagi
郁 三ケ木
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of a semiconductor device which can form a high heat-resistant silicide film having satisfactory and stable electrical characteristics on a fine pattern. SOLUTION: An element isolation region 102 is formed in a specified region on the surface of one conductivity-type Si substrate 101. A gate oxide film 103 is formed in an element formation region on the substrate surface. On the oxide film 103, a poly Si film 104 and a first silicide film 105a of high- melting point metal are formed, and thereon a mask insulating film 106 is formed. The insulating film is used as a mask, unwanted parts of the first silicide film, the poly Si film and the gate oxide film are etched and removed. A two-layered gate electrode of poly Si and first silicide is formed. Without eliminating the mask insulating film on the electrode, a sidewall spacer 107 of an insulating film is formed on the electrode side surface part, and the peripheral part of the electrode is covered with the insulating film. After a diffused layer 108 of opposite conductivity-type to the substrate is formed in the element formation region, and a metal film is formed only on the layer 108, the metal film is made to react with the diffused layer surface by heat treatment, and a second silicide film is formed only on the diffused layer.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置とその製
造方法に関し、特に半導体装置の拡散層上に選択的にシ
リサイド膜を形成するサリサイド技術を用いた電極形成
方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly to an electrode forming method using a salicide technique for selectively forming a silicide film on a diffusion layer of a semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置の能動領域上に自己整合的・
選択的にシリサイド膜を形成するシリサイド(自己整合
シリサイド、Self Align Silicid
e、サリサイド)技術においては、膜厚が均一で、低く
安定した電気抵抗を有し、かつ高い耐熱性を有するシリ
サイド膜を形成することが重要である。
2. Description of the Related Art Self-alignment is performed on an active area of a semiconductor device.
A silicide for selectively forming a silicide film (self-aligned silicide, Self Align Silicid)
e, salicide) In the technology, it is important to form a silicide film having a uniform thickness, a low and stable electric resistance, and a high heat resistance.

【0003】このため、シリサイドの比抵抗が低く、P
型およびN型の両者に対して適当なショットキー障壁高
さを有し、シリサイド化反応の不純物濃度やパターン寸
法に対する依存性の少ないコバルト(Co)を用いたサ
リサイド技術が採用されている。例えば、K.Goto
et al,Technical Digest o
f IEEE International Elec
tron DeviceMeeting 1995,p
p449−452.(1995)には、コバルト(C
o)を用いてゲート電極および拡散層上に自己整合的に
シリサイド膜を形成する手法が開示されている。この従
来技術を以下に説明する。
For this reason, the silicide has a low specific resistance,
A salicide technique using cobalt (Co) having an appropriate Schottky barrier height for both the N-type and the N-type and having little dependence on the impurity concentration and pattern size of the silicidation reaction is employed. For example, K. Goto
et al, Technical Digest o
f IEEE International Elec
tron DeviceMeeting 1995, p.
p449-452. (1995) includes cobalt (C
A method of forming a silicide film in a self-alignment manner on a gate electrode and a diffusion layer using o) is disclosed. This prior art will be described below.

【0004】図5は、この従来技術を製造工程順に示し
た縦断面図である。まず、図5(a)に示すように、シ
リコン基板101上の所定の領域に、LOCOS法によ
り形成した素子分離領域102、ゲート酸化膜103、
ゲート電極である多結晶シリコン膜104、サイドウォ
ール・スペーサ107、100nmのn+ /p接合深さ
を有する拡散層108より構成されるMOSFET(M
etal Oxide Semiconductor
Field EffectTransistor、金属
−酸化膜−半導体電界効果型トランジスタ)上にコバル
ト膜109aをスパッタ法により10nmの厚みで形成
する。
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing the prior art in the order of manufacturing steps. First, as shown in FIG. 5A, an element isolation region 102 formed by a LOCOS method, a gate oxide film 103,
MOSFET (M) composed of a polycrystalline silicon film 104 serving as a gate electrode, a sidewall spacer 107, and a diffusion layer 108 having an n + / p junction depth of 100 nm.
etal Oxide Semiconductor
A cobalt film 109a is formed to a thickness of 10 nm on a Field Effect Transistor (metal-oxide film-semiconductor field-effect transistor) by a sputtering method.

【0005】更に、その上層に窒化チタン(TiN)膜
109bをスパッタ法により30nmの厚さで形成す
る。続いて、図5(b)のように、ランプ急速加熱法に
より、窒素雰囲気中でシリコン基板101に550℃、
30秒の熱処理を施し、ゲート電極である多結晶シリコ
ン膜104および拡散層108の表面とコバルト膜10
9aとを反応させ、CoxSiy(x≧y)の組成を有
するコバルトシリサイド膜110を自己整合的に形成す
る。
Further, a titanium nitride (TiN) film 109b is formed thereon to a thickness of 30 nm by sputtering. Subsequently, as shown in FIG. 5B, the silicon substrate 101 is heated at 550 ° C. in a nitrogen atmosphere by a lamp rapid heating method.
A heat treatment is performed for 30 seconds, so that the surface of the polycrystalline silicon film 104 and the diffusion layer 108 serving as the gate electrode is
9a to form a cobalt silicide film 110 having a composition of CoxSiy (x ≧ y) in a self-aligned manner.

【0006】この窒化チタン膜109bはシリサイド化
熱処理時のコバルトの酸化を防止することを目的として
形成されるものである。続いて、図5(c)のように、
窒化チタン膜109bをウエットエッチング法により除
去し、未反応のコバルト膜109aを選択的に除去した
後、ランプ急速加熱法により、窒素雰囲気中、750〜
900℃、30秒の熱処理を施し、ゲート電極104お
よび拡散層106表面上のCoxSiy(x≧y)の組
成を有するコバルトシリサイド膜110を熱的に安定で
しかも抵抗の低いコバルト・ダイシリサイド(CoSi
2 )に相転移させる。
The titanium nitride film 109b is formed for the purpose of preventing the oxidation of cobalt during the heat treatment for silicidation. Subsequently, as shown in FIG.
After the titanium nitride film 109b is removed by a wet etching method and the unreacted cobalt film 109a is selectively removed, 750 to 750 in a nitrogen atmosphere by a lamp rapid heating method.
A heat treatment at 900 ° C. for 30 seconds is performed to convert the cobalt silicide film 110 having a composition of CoxSiy (x ≧ y) on the surface of the gate electrode 104 and the diffusion layer 106 into a thermally stable and low-resistance cobalt disilicide (CoSi).
2 ) Phase transition.

【0007】しかしながら、この手法では、ゲート電極
上では多結晶シリコン、拡散層上では単結晶シリコン
と、異なる下地に対してシリサイド膜を形成することに
なる。一般に、同一の熱処理条件で形成されたシリサイ
ド膜を比較すると、多結晶シリコン上に形成されたシリ
サイド膜のほうが、単結晶である拡散層上に形成された
シリサイド膜よりも耐熱性が低い。そのため、シリサイ
ド膜形成以降の製造工程中の熱処理において高い温度が
かかると、シリサイド膜の凝集による高抵抗化が懸念さ
れるため、半導体装置全体の耐熱性もこのゲート電極上
のシリサイド膜の耐熱性により決定されることになる。
ロジックデバイスの場合、基本的にゲート電極上と拡散
層上をシリサイド化した後では、高い温度の熱処理を必
要とする工程がないため、シリサイド膜に対しては、さ
ほど高い耐熱性が要求されることはない。
However, in this method, a silicide film is formed on a different base from polycrystalline silicon on the gate electrode and monocrystalline silicon on the diffusion layer. In general, when comparing silicide films formed under the same heat treatment conditions, a silicide film formed on polycrystalline silicon has lower heat resistance than a silicide film formed on a single crystal diffusion layer. Therefore, if a high temperature is applied in the heat treatment during the manufacturing process after the formation of the silicide film, the resistance of the silicide film may increase due to aggregation of the silicide film. Will be determined by
In the case of a logic device, after silicidation is basically performed on the gate electrode and the diffusion layer, there is no step that requires a high-temperature heat treatment, so that a very high heat resistance is required for the silicide film. Never.

【0008】しかしながら、例えば、メモリ回路とロジ
ック回路が同一チップ上に混在する、混載メモリデバイ
スにおいては、上述のロジックデバイスの場合と異な
り、拡散層上やゲート電極上をシリサイド化した後、メ
モリセル部のキャパシタ製造工程などにおいて高い熱処
理を必要とする工程がある。そのため、熱処理温度がシ
リサイド膜の耐熱性に起因する上限温度の制約を受けた
場合、充分な容量特性が得られない、等の問題を生じる
可能性がある。
However, for example, in a mixed memory device in which a memory circuit and a logic circuit coexist on the same chip, unlike the above-described logic device, after the silicidation on the diffusion layer and the gate electrode, the memory cell There is a process that requires high heat treatment in the capacitor manufacturing process of some parts. Therefore, when the heat treatment temperature is restricted by the upper limit temperature due to the heat resistance of the silicide film, there is a possibility that a problem such as a failure to obtain sufficient capacitance characteristics may occur.

【0009】更に、金属膜をシリコン基板全面に堆積
し、シリコンの露出している領域上のみをシリサイド化
して、低抵抗化する手法は、素子分離領域の端部におい
て、素子分離端の近傍に存在する絶縁膜上の金属膜まで
反応に供してしまうため、拡散層やゲート電極の微細化
が進行し、拡散層のpn接合深さも浅くなって行った場
合、シリサイドの「食い込み」による接合リーク特性の
劣化が懸念される。
Further, a technique of depositing a metal film on the entire surface of a silicon substrate and silicidizing only the region where silicon is exposed to reduce the resistance is performed at the end of the element isolation region near the element isolation end. Since the metal layer on the existing insulating film is subjected to the reaction, the diffusion layer and the gate electrode are miniaturized, and when the pn junction depth of the diffusion layer is reduced, the junction leakage due to the "penetration" of silicide is caused. There is a concern about deterioration of characteristics.

【0010】そのため、上述した従来のサリサイド技術
は、ゲートおよび拡散層上にシリサイド膜を形成して、
低抵抗化する技術としては十分な完成度を有していない
という欠点があった。
[0010] Therefore, the conventional salicide technique described above forms a silicide film on a gate and a diffusion layer,
There is a drawback that the technique for reducing the resistance does not have a sufficient degree of perfection.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
した従来技術の欠点を改良し、特に、良好で安定した電
気特性を有する高耐熱性のシリサイド膜を微細なパター
ン上に形成することを可能にした新規な半導体装置とそ
の製造方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to improve the above-mentioned drawbacks of the prior art, and in particular, to form a highly heat-resistant silicide film having good and stable electric characteristics on a fine pattern. And a method of manufacturing the same.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明は上記した目的を
達成するため、基本的には、以下に記載されたような技
術構成を採用するものである。即ち、本発明に係わる半
導体装置の製造方法の第1態様は、一導電型のシリコン
基板表面の所定の領域に素子分離領域を形成し、前記シ
リコン基板表面の素子形成領域にゲート酸化膜を形成す
る工程と、前記ゲート酸化膜上に多結晶シリコン膜を形
成する工程と、前記多結晶シリコン膜上に第1シリサイ
ド膜を形成する工程と、前記第1シリサイド膜上にマス
ク絶縁膜を形成し、前記マスク絶縁膜をマスクとしたエ
ッチング法により、前記第1シリサイド膜、前記多結晶
シリコン膜及び前記ゲート酸化膜の不要部分を除去して
前記多結晶シリコン膜及び前記第1シリサイド膜の2層
膜よりなるゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電
極上の前記マスク絶縁膜を除去しないで、前記ゲート電
極の側面部に絶縁膜よりなるサイドウォール・スペーサ
を形成して、前記ゲート電極の周囲を絶縁膜により被覆
する工程と、前記素子形成領域の所定の領域に前記シリ
コン基板とは逆導電型の拡散層を形成する工程と、前記
拡散層上のみに選択的に金属膜を形成する工程と、熱処
理を行い前記金属膜と前記拡散層の表面とを反応させ
て、前記拡散層上のみに選択的に第2シリサイド膜を形
成する工程を含むことを特徴とするものであり、又、第
2態様は、前記第1シリサイド膜が、チタンシリサイ
ド、タングステンシリサイド或いはタンタルシリサイド
のいずれかであることを特徴とするものであり、又、第
3態様は、前記金属膜が、コバルト(Co)或いはニッ
ケル(Ni)のいずれかであることを特徴とするもので
あり、又、第4態様は、前記拡散層上のみに選択的に金
属膜を形成する工程が、化学的気相成長法により行われ
ることを特徴とするものであり、又、第5態様は、前記
拡散層上のみに選択的に金属膜を形成する工程が、無電
解メッキ法により行われることを特徴とするものであ
り、又、第6態様は、前記マスク絶縁膜が、シリコン酸
化膜、シリコン窒化膜、或いはシリコン酸窒化膜のいず
れかであることを特徴とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention basically employs the following technical configuration to achieve the above object. That is, in a first aspect of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, an element isolation region is formed in a predetermined region on the surface of a silicon substrate of one conductivity type, and a gate oxide film is formed in an element formation region on the surface of the silicon substrate. Forming a polycrystalline silicon film on the gate oxide film, forming a first silicide film on the polycrystalline silicon film, and forming a mask insulating film on the first silicide film. An unnecessary portion of the first silicide film, the polycrystalline silicon film and the gate oxide film is removed by an etching method using the mask insulating film as a mask to form two layers of the polycrystalline silicon film and the first silicide film. Forming a gate electrode made of a film, and removing a side wall of an insulating film on a side surface of the gate electrode without removing the mask insulating film on the gate electrode. Forming a capacitor and covering the periphery of the gate electrode with an insulating film; forming a diffusion layer of a conductivity type opposite to that of the silicon substrate in a predetermined region of the element formation region; Selectively forming a metal film only on the upper surface, and performing a heat treatment to react the metal film with the surface of the diffusion layer to selectively form a second silicide film only on the diffusion layer. In a second aspect, the first silicide film is any one of titanium silicide, tungsten silicide, and tantalum silicide. In a fourth aspect, the metal film is made of one of cobalt (Co) and nickel (Ni). In a fourth aspect, a metal film is selectively formed only on the diffusion layer. Form In the fifth aspect, the step of selectively forming a metal film only on the diffusion layer is performed by an electroless plating method. In a sixth mode, the mask insulating film is any one of a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a silicon oxynitride film. .

【0013】又、本発明に係わる半導体装置の態様は、
拡散層上とゲートポリシリコン上にシリサイド膜を形成
した半導体装置において、前記拡散層上とゲートポリシ
リコン上のシリサイド膜は組成の異なるシリサイド膜で
あり、且つ、前記ポリシリコン上のシリサイド膜の耐熱
性が拡散層上に形成したシリサイド膜の耐熱性より高い
ことを特徴とするものである。
[0013] Further, an aspect of the semiconductor device according to the present invention is as follows.
In a semiconductor device in which a silicide film is formed on a diffusion layer and a gate polysilicon, the silicide film on the diffusion layer and the gate polysilicon is a silicide film having a different composition, and the heat resistance of the silicide film on the polysilicon is high. In this case, the heat resistance is higher than the heat resistance of the silicide film formed on the diffusion layer.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】本発明に係わる半導体装置の製造
方法は、一導電型のシリコン基板表面の所定の領域に素
子分離領域を形成し、前記シリコン基板表面の素子形成
領域にゲート酸化膜を形成する工程と、前記ゲート酸化
膜上に多結晶シリコン膜を形成する工程と、前記多結晶
シリコン膜上に第1シリサイド膜を形成する工程と、前
記第1シリサイド膜上にマスク絶縁膜を形成し、前記マ
スク絶縁膜をマスクとしたエッチング法により、前記第
1シリサイド膜、前記多結晶シリコン膜及び前記ゲート
酸化膜の不要部分を除去して前記多結晶シリコン膜及び
前記第1シリサイド膜の2層膜よりなるゲート電極を形
成する工程と、前記ゲート電極上の前記マスク絶縁膜を
除去しないで、前記ゲート電極の側面部に絶縁膜よりな
るサイドウォール・スペーサを形成して、前記ゲート電
極の周囲を絶縁膜により被覆する工程と、前記素子形成
領域の所定の領域に前記シリコン基板とは逆導電型の拡
散層を形成する工程と、前記拡散層上のみに選択的に金
属膜を形成する工程と、熱処理を行い前記金属膜と前記
拡散層の表面とを反応させて、前記拡散層上のみに選択
的に第2シリサイド膜を形成する工程を含むものである
から、本発明の製造方法によれば、高い耐熱性を得にく
い多結晶シリコン膜上に形成されるシリサイド膜がコバ
ルトシリサイド膜よりも耐熱性の高いチタンシリサイド
膜となるため、ゲート電極全体の耐熱性が従来のコバル
トサリサイド技術により得られるものと比較して高くな
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, an element isolation region is formed in a predetermined region on the surface of a silicon substrate of one conductivity type, and a gate oxide film is formed in an element formation region on the surface of the silicon substrate. Forming, forming a polycrystalline silicon film on the gate oxide film, forming a first silicide film on the polycrystalline silicon film, and forming a mask insulating film on the first silicide film Then, unnecessary portions of the first silicide film, the polycrystalline silicon film, and the gate oxide film are removed by an etching method using the mask insulating film as a mask to remove the polycrystalline silicon film and the first silicide film. Forming a gate electrode made of a layer film; and forming a sidewall made of an insulating film on a side surface of the gate electrode without removing the mask insulating film on the gate electrode. Forming a spacer and covering the periphery of the gate electrode with an insulating film; forming a diffusion layer of a conductivity type opposite to that of the silicon substrate in a predetermined region of the element formation region; A step of selectively forming a metal film only on the diffusion layer and a step of performing a heat treatment so that the metal film and the surface of the diffusion layer react with each other to selectively form a second silicide film only on the diffusion layer. Therefore, according to the manufacturing method of the present invention, since the silicide film formed on the polycrystalline silicon film that is difficult to obtain high heat resistance becomes a titanium silicide film having higher heat resistance than the cobalt silicide film, the entire gate electrode can be formed. The heat resistance is higher compared to that obtained by conventional cobalt salicide technology.

【0015】更に、拡散層上にシリサイドを形成する工
程では、金属膜をシリサイド化が必要な領域のみに選択
的に堆積するため、素子分離端の近傍に存在する絶縁膜
上の金属膜との反応が起こらない。このため、素子分離
領域の微細化が進行したり、拡散層の接合深さが浅くな
った場合においても、シリサイドの「食い込み」による
接合リークが生じない等の優れた効果が得られる。
Further, in the step of forming a silicide on the diffusion layer, the metal film is selectively deposited only in the region where silicidation is required, so that the metal film is not deposited on the insulating film existing near the element isolation end. No reaction occurs. For this reason, even when the element isolation region is miniaturized or the junction depth of the diffusion layer becomes shallow, an excellent effect such as no junction leakage due to "bite" of silicide is obtained.

【0016】[0016]

【実施例】以下に、本発明に係わる半導体装置とその製
造方法の具体例を図面を参照しながら詳細に説明する。 (第1の具体例)図1、2は、本発明に係わる半導体装
置とその製造方法の具体例の構造を示す図であって、こ
れらの図には、一導電型のシリコン基板101表面の所
定の領域に素子分離領域102を形成し、前記シリコン
基板101表面の素子形成領域にゲート酸化膜103を
形成する工程と、前記ゲート酸化膜103上に多結晶シ
リコン膜104を形成する工程と、前記多結晶シリコン
膜104上に第1シリサイド膜105aを形成する工程
と、前記第1シリサイド膜105a上にマスク絶縁膜1
06を形成し、前記マスク絶縁膜106をマスクとした
エッチング法により、前記第1シリサイド膜105a、
前記多結晶シリコン膜104及び前記ゲート酸化膜10
3の不要部分を除去して前記多結晶シリコン膜104及
び前記第1シリサイド膜105aの2層膜よりなるゲー
ト電極を形成する工程と、前記ゲート電極上の前記マス
ク絶縁膜106を除去しないで、前記ゲート電極の側面
部に絶縁膜よりなるサイドウォール・スペーサ107を
形成して、前記ゲート電極の周囲を絶縁膜106、10
7により被覆する工程と、前記素子形成領域の所定の領
域に前記シリコン基板とは逆導電型の拡散層108を形
成する工程と、前記拡散層108上のみに選択的に金属
膜109aを形成する工程と、熱処理を行い前記金属膜
109aと前記拡散層108の表面とを反応させて、前
記拡散層108上のみに選択的に第2シリサイド膜11
0を形成する工程を含む半導体装置の製造方法が示され
ている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A specific example of a semiconductor device and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. (First Specific Example) FIGS. 1 and 2 show the structure of a specific example of a semiconductor device and a method of manufacturing the same according to the present invention. Forming a device isolation region 102 in a predetermined region, forming a gate oxide film 103 in a device formation region on the surface of the silicon substrate 101, and forming a polycrystalline silicon film 104 on the gate oxide film 103; Forming a first silicide film 105a on the polycrystalline silicon film 104; and forming a mask insulating film 1 on the first silicide film 105a.
06, and the first silicide film 105a is formed by an etching method using the mask insulating film 106 as a mask.
The polycrystalline silicon film 104 and the gate oxide film 10
Forming a gate electrode composed of a two-layer film of the polycrystalline silicon film 104 and the first silicide film 105a by removing unnecessary portions 3; and without removing the mask insulating film 106 on the gate electrode. Sidewall spacers 107 made of an insulating film are formed on side surfaces of the gate electrode, and the periphery of the gate electrode is formed on insulating films 106 and 10.
7, a step of forming a diffusion layer 108 of a conductivity type opposite to that of the silicon substrate in a predetermined region of the element formation region, and a step of selectively forming a metal film 109a only on the diffusion layer 108. And a heat treatment are performed to cause the metal film 109a to react with the surface of the diffusion layer 108 so that the second silicide film 11 is selectively formed only on the diffusion layer 108.
1 shows a method for manufacturing a semiconductor device including a step of forming a zero.

【0017】以下に、本発明を更に詳細に説明する。ま
ず、図1(a)に示すように、シリコン基板101上の
所定の領域にシリコン酸化膜より構成される深さ300
〜400nm、幅200〜500nmの溝埋め込み構造
を有する素子分離領域102を、既知の手法であるドラ
イエッチング法、酸化膜CVD法及び酸化膜CMP法等
を用いて形成する。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail. First, as shown in FIG. 1A, a predetermined region on a silicon substrate 101 has a depth of 300 formed of a silicon oxide film.
The element isolation region 102 having a trench filling structure of about 400 nm and a width of 200 to 500 nm is formed by using a known method such as a dry etching method, an oxide film CVD method, and an oxide film CMP method.

【0018】続いて熱酸化法により、シリコン基板上の
素子形成領域に厚さ3〜8nmのゲート酸化膜103を
形成し、更に、CVD法により、シリコン基板101上
に、厚さ100〜150nmの多結晶シリコン膜104
を堆積し、砒素(As)あるいはボロン(B)をイオン
注入して、活性化のための熱処理を行う。そして、スパ
ッタ法によりチタンシリサイド(TiSix、x≧2)
膜105aを多結晶シリコン膜104上に50〜100
nmの厚みで形成する。
Subsequently, a gate oxide film 103 having a thickness of 3 to 8 nm is formed in an element formation region on the silicon substrate by a thermal oxidation method, and further, a 100 to 150 nm thickness is formed on the silicon substrate 101 by a CVD method. Polycrystalline silicon film 104
Is deposited, and arsenic (As) or boron (B) is ion-implanted to perform a heat treatment for activation. Then, titanium silicide (TiSix, x ≧ 2) is formed by sputtering.
The film 105a is formed on the polycrystalline silicon film 104 by 50 to 100
It is formed with a thickness of nm.

【0019】第1の具体例では、多結晶シリコン膜10
4上の低抵抗化シリサイド膜として、チタンシリサイド
膜を用いているが、必ずしもこれに限定されるものでは
なく、タングステンシリサイド膜あるいはタンタルシリ
サイド膜などの高融点のシリサイド膜を用いても構わな
い。続いて、シリコン酸化膜より構成されるマスク絶縁
膜106を、チタンシリサイド膜105a上にCVD法
により200〜400nmの厚みで形成し、フォトレジ
ストをマスクとしたドライエッチング法によりマスク絶
縁膜106をパターニングする。
In the first specific example, the polycrystalline silicon film 10
Although a titanium silicide film is used as the low-resistance silicide film on 4, the present invention is not limited to this, and a high-melting-point silicide film such as a tungsten silicide film or a tantalum silicide film may be used. Subsequently, a mask insulating film 106 composed of a silicon oxide film is formed on the titanium silicide film 105a to a thickness of 200 to 400 nm by a CVD method, and the mask insulating film 106 is patterned by a dry etching method using a photoresist as a mask. I do.

【0020】そして、マスク絶縁膜106をマスクとし
たドライエッチング法により、チタンシリサイド膜10
5a、多結晶シリコン膜104及びゲート酸化膜103
の不要部分を除去して、チタンシリサイド膜105aと
多結晶シリコン膜104より構成されるゲート電極を形
成する。このエッチング工程では、ゲートエッチング後
に、ゲート電極となるチタンシリサイド膜105a上に
残存するマスク絶縁膜106の厚みが10〜30nm程
度となるように、マスク絶縁膜106とチタンシリサイ
ド膜105aおよび多結晶シリコン膜104のエッチン
グ選択比を調整する必要がある。
Then, the titanium silicide film 10 is formed by dry etching using the mask insulating film 106 as a mask.
5a, polycrystalline silicon film 104 and gate oxide film 103
Is removed to form a gate electrode composed of the titanium silicide film 105a and the polycrystalline silicon film 104. In this etching step, the mask insulating film 106, the titanium silicide film 105a, and the polycrystalline silicon are formed such that the thickness of the mask insulating film 106 remaining on the titanium silicide film 105a serving as the gate electrode after the gate etching is about 10 to 30 nm. It is necessary to adjust the etching selectivity of the film 104.

【0021】また、最適なエッチング選択比を得るため
に、マスク絶縁膜としてシリコン酸化膜以外のシリコン
窒化膜やシリコン酸窒化膜などの材料を用いても構わな
い。そして、図1(b)に示すように、CVD法を用い
て、厚さが50〜100nmのシリコン酸化膜をシリコ
ン基板101上に形成し、異方性エッチバックにより、
ゲート電極側面部に形成されたシリコン酸化膜のみを残
して、サイドウォール・スペーサ107を形成する。ま
た図示はしないが、この工程の前にイオン注入を行い、
ゲート電極の側部に不純物注入領域を形成してトランジ
スタをLDD(Lightly Doped Drai
n)化しても良い。
Further, in order to obtain an optimum etching selectivity, a material such as a silicon nitride film or a silicon oxynitride film other than the silicon oxide film may be used as the mask insulating film. Then, as shown in FIG. 1B, a silicon oxide film having a thickness of 50 to 100 nm is formed on the silicon substrate 101 by using the CVD method, and is anisotropically etched back.
A sidewall spacer 107 is formed leaving only the silicon oxide film formed on the side surface of the gate electrode. Although not shown, ion implantation is performed before this step.
An impurity implantation region is formed on the side of the gate electrode, and the transistor is formed as an LDD (Lightly Doped Drain).
n).

【0022】続いて、サイドウォール・スペーサ107
横部に露出したシリコン基板領域にイオン注入法により
砒素(As)あるいはボロン(B)をイオン注入して、
活性化のための熱処理を行い、拡散層108を形成す
る。更に、図2(a)のように、シリコン基板101表
面のシリコンが露出している領域、即ち、拡散層108
上に選択的に、コバルト膜109aを、有機ソースを用
いた選択CVD(化学的気相成長法、Chemical
Vapor Deposition)法により10〜
15nmの厚みで形成する。
Subsequently, the sidewall spacer 107
Arsenic (As) or boron (B) is ion-implanted into the silicon substrate region exposed on the side by ion implantation.
Heat treatment for activation is performed to form a diffusion layer 108. Further, as shown in FIG. 2A, a region where the silicon on the surface of the silicon substrate 101 is exposed, that is, the diffusion layer 108 is formed.
The cobalt film 109a is selectively formed on the upper surface by selective CVD using an organic source (Chemical Vapor Deposition, Chemical
Vapor Deposition)
It is formed with a thickness of 15 nm.

【0023】このコバルト膜109aの選択CVDは、
例えば有機ソースとしてビス(ヘキサフルオロアセチル
アセトナト)コバルト(II)(Co(C5 HF
6 2 2)を用い、基板温度200〜400℃、キャ
リア水素ガス流量100〜400sccm、気化された
ビス(ヘキサフルオロアセチルアセトナト)コバルト
(II)ガスの流量10〜40sccm、圧力10〜5
0Paの条件で行う。
The selective CVD of the cobalt film 109a is performed as follows.
For example, as an organic source, bis (hexafluoroacetylacetonato) cobalt (II) (Co (C 5 HF)
Using 6 O 2 ) 2 ), a substrate temperature of 200 to 400 ° C., a carrier hydrogen gas flow rate of 100 to 400 sccm, a vaporized bis (hexafluoroacetylacetonato) cobalt (II) gas flow rate of 10 to 40 sccm, and a pressure of 10 to 5
It is performed under the condition of 0 Pa.

【0024】この条件では、コバルト膜の堆積速度はお
よそ5〜15nm/min.と、比較的遅いため、薄い
コバルト膜を高い均一性と再現性のもとで形成すること
ができる。そのため、薄いシリサイド膜が要求される、
拡散層接合深さの浅い半導体装置に対しても適用しやす
いと言う利点を有している。
Under these conditions, the deposition rate of the cobalt film is approximately 5 to 15 nm / min. And relatively slow, a thin cobalt film can be formed with high uniformity and reproducibility. Therefore, a thin silicide film is required.
It has an advantage that it can be easily applied to a semiconductor device having a shallow diffusion layer junction depth.

【0025】続いて、ランプ急速加熱法により、窒素あ
るいはアルゴンガス雰囲気中でシリコン基板101に4
50〜550℃、30秒の熱処理を施し、拡散層108
の表面とコバルト膜109aとを反応させ、CoxSi
y(x≧y)の組成を有するコバルトシリサイド膜11
0を自己整合的に形成する。もしコバルトの選択CVD
において、コバルト膜の堆積が非選択成長となってしま
った場合でも、拡散層108以外は絶縁膜であるため、
熱処理後に、例えばアンモニアと過酸化水素の混合水溶
液、或いは、塩酸と過酸化水素の混合水溶液によりウエ
ットエッチングを行えば、シリコンとは反応していない
素子分離領域102、マスク絶縁膜106およびサイド
ウォール・スペーサ107上のコバルト膜109aを容
易に除去することができるため、ゲート電極と拡散層の
間の電気ショートなどの不良は発生せず、問題とはなら
ない。
Subsequently, the silicon substrate 101 is applied to the silicon substrate 101 in a nitrogen or argon gas atmosphere by a lamp rapid heating method.
A heat treatment is performed at 50 to 550 ° C. for 30 seconds to form a diffusion layer 108.
React with the cobalt film 109a to form CoxSi
Cobalt silicide film 11 having a composition of y (x ≧ y)
0 is formed in a self-aligned manner. If Cobalt Selective CVD
In the case, even if the deposition of the cobalt film is non-selective growth, since the layers other than the diffusion layer 108 are insulating films,
After the heat treatment, if wet etching is performed using, for example, a mixed aqueous solution of ammonia and hydrogen peroxide, or a mixed aqueous solution of hydrochloric acid and hydrogen peroxide, the element isolation region 102 that has not reacted with silicon, the mask insulating film 106, and the sidewalls Since the cobalt film 109a on the spacer 107 can be easily removed, a defect such as an electrical short between the gate electrode and the diffusion layer does not occur, so that there is no problem.

【0026】更に、ランプ急速加熱法により、窒素雰囲
気中、700〜800℃、10〜30秒の第2の熱処理
を施して、拡散層108表面に形成されているCoxS
iy(x≧y)の組成を有するコバルトシリサイド膜1
10を、熱的・電気的に安定なコバルト・ダイシリサイ
ド(CoSi2 )に相転移させる。この手法によれば、
高い耐熱性が得にくい多結晶シリコン膜上に形成される
シリサイド膜がコバルトシリサイド膜よりも耐熱性の高
いチタンシリサイド膜となるため、ゲート電極全体の耐
熱性が従来のコバルトサリサイド技術により得られるも
のと比較して高くなる。
Further, a second heat treatment at 700 to 800 ° C. for 10 to 30 seconds is performed in a nitrogen atmosphere by a lamp rapid heating method to form CoxS formed on the surface of the diffusion layer 108.
Cobalt silicide film 1 having a composition of iy (x ≧ y)
10 undergoes a phase transition to thermally and electrically stable cobalt disilicide (CoSi 2 ). According to this technique,
Since the silicide film formed on the polycrystalline silicon film, which is difficult to obtain high heat resistance, is a titanium silicide film with higher heat resistance than the cobalt silicide film, the heat resistance of the entire gate electrode can be obtained by the conventional cobalt salicide technology It is higher than that.

【0027】また、ゲート電極や拡散層の抵抗の低減も
図れるため、これまで問題となっていた耐熱性の問題を
克服することができる。更に、拡散層上にシリサイドを
形成する工程では、金属膜をシリサイド化が必要な領域
のみに選択的に堆積することが出来るため、素子分離端
の近傍に存在する絶縁膜上の金属膜との反応が起こらな
いから、素子分離領域の微細化が進行したり、拡散層の
接合深さが浅くなった場合においても、シリサイドの
「食い込み」による接合リーク特性が生じないなどの優
れた効果が得られる。
Further, since the resistance of the gate electrode and the diffusion layer can be reduced, the problem of heat resistance which has been a problem can be overcome. Further, in the step of forming silicide on the diffusion layer, the metal film can be selectively deposited only in the region where silicidation is required, so that the metal film can be deposited on the insulating film near the element isolation end. Since no reaction occurs, even when the element isolation region is miniaturized or the junction depth of the diffusion layer becomes shallow, excellent effects such as no junction leakage characteristics due to silicide "biting" are obtained. Can be

【0028】(第2の具体例)本発明の他の具体例とし
て、ゲート電極のシリサイド膜としてタンタルシリサイ
ド膜を用い、拡散層をシリサイド化する金属膜であるコ
バルト膜を無電解メッキ法により形成することができ
る。その製造方法を、第2の具体例として図3、4に示
す。
(Second Embodiment) As another embodiment of the present invention, a tantalum silicide film is used as a silicide film of a gate electrode, and a cobalt film which is a metal film for silicidizing a diffusion layer is formed by an electroless plating method. can do. The manufacturing method is shown as a second specific example in FIGS.

【0029】まず、図3(a)に示すように、第1の具
体例と同様の材料および手法を用いて、シリコン基板1
01上の所定の領域にシリコン酸化膜からなる深さ30
0〜400nm、幅200〜500nmの溝埋め込み構
造を有する素子分離領域102、シリコン基板上の素子
形成領域に厚さ3〜8nmのゲート酸化膜103、およ
び不純物が導入された厚さ100〜150nmの多結晶
シリコン膜104を形成する。
First, as shown in FIG. 3A, using the same material and method as in the first embodiment, the silicon substrate 1
01 and a depth of 30 formed of a silicon oxide film in a predetermined region.
An element isolation region 102 having a groove filling structure having a width of 0 to 400 nm and a width of 200 to 500 nm, a gate oxide film 103 having a thickness of 3 to 8 nm in an element formation region on a silicon substrate, and a 100 to 150 nm thickness having impurities introduced therein. A polycrystalline silicon film 104 is formed.

【0030】そして、スパッタ法によりタンタルシリサ
イド(TaSix、x≧2)膜105bをスパッタ法あ
るいはCVD法などの手法を用いて、多結晶シリコン膜
104上に50〜100nmの厚みで形成する。この具
体例では、ゲート電極となる多結晶シリコン膜104上
の低抵抗化シリサイド膜としてタンタルシリサイド膜を
用いているが、必ずしもこれに限定されるものではな
く、タングステンシリサイド膜などの高融点のシリサイ
ド膜を用いても構わない。
Then, a tantalum silicide (TaSix, x ≧ 2) film 105b is formed with a thickness of 50 to 100 nm on the polycrystalline silicon film 104 by a sputtering method or a CVD method by a sputtering method. In this specific example, a tantalum silicide film is used as a low-resistance silicide film on the polycrystalline silicon film 104 serving as a gate electrode. However, the present invention is not limited to this, and a high melting point silicide such as a tungsten silicide film is used. A film may be used.

【0031】続いて、シリコン酸化膜より構成されるマ
スク絶縁膜106を、タンタルシリサイド膜105b上
にCVD法を用いて200〜400nmの厚みで形成
し、その後、フォトレジストをマスクとしたドライエッ
チング法によりパターニングする。そして、図3(b)
に示すごとく、マスク絶縁膜106をマスクとしたドラ
イエッチング法により、タンタルシリサイド膜105
b、多結晶シリコン膜104、およびゲート酸化膜10
3の不要部分をエッチング・除去して、タンタルシリサ
イド膜105bと多結晶シリコン膜104より構成され
るゲート電極を形成する。
Subsequently, a mask insulating film 106 composed of a silicon oxide film is formed on the tantalum silicide film 105b to a thickness of 200 to 400 nm by using the CVD method, and thereafter, a dry etching method using a photoresist as a mask. Patterning. Then, FIG.
As shown in FIG. 3, the tantalum silicide film 105 is formed by dry etching using the mask insulating film 106 as a mask.
b, polycrystalline silicon film 104 and gate oxide film 10
The unnecessary portion 3 is etched and removed to form a gate electrode composed of the tantalum silicide film 105b and the polycrystalline silicon film 104.

【0032】このエッチング工程では、ゲートエッチン
グ後にタンタルシリサイド膜105b上に残存するマス
ク絶縁膜106の厚みが10〜30nm程度となよう
に、マスク絶縁膜106とタンタルシリサイド膜105
bおよび多結晶シリコン膜104のエッチング選択比を
調整する必要がある。また、マスク絶縁膜に、シリコン
酸化膜以外のシリコン窒化膜やシリコン酸窒化膜を用い
てエッチング選択比を最適化することも可能である。
In this etching step, the mask insulating film 106 and the tantalum silicide film 105 are formed such that the thickness of the mask insulating film 106 remaining on the tantalum silicide film 105b after the gate etching is about 10 to 30 nm.
It is necessary to adjust the etching selectivity of b and the polycrystalline silicon film 104. Further, it is possible to optimize the etching selectivity by using a silicon nitride film or a silicon oxynitride film other than the silicon oxide film as the mask insulating film.

【0033】次に、図4(a)に示すように、CVD法
を用いて、厚さが50〜100nmのシリコン酸化膜を
シリコン基板101上に形成し、異方性エッチバックに
より、ゲート電極側面部に形成されたシリコン酸化膜の
みを残し、サイドウォール・スペーサ107とする。ま
た図示はしないが、この工程の前にイオン注入を行い、
ゲート電極の側部に不純物注入領域を形成してトランジ
スタをLDD(Lightly Doped Drai
n)化しても良い。
Next, as shown in FIG. 4A, a silicon oxide film having a thickness of 50 to 100 nm is formed on the silicon substrate 101 by using the CVD method, and the gate electrode is formed by anisotropic etch back. Only the silicon oxide film formed on the side surface is left as a sidewall spacer 107. Although not shown, ion implantation is performed before this step.
An impurity implantation region is formed on the side of the gate electrode, and the transistor is formed as an LDD (Lightly Doped Drain).
n).

【0034】続いて、サイドウォール・スペーサ107
横部に露出したシリコン基板領域にイオン注入法により
砒素(As)あるいはボロン(B)をイオン注入して、
活性化のための熱処理を行い、拡散層108を形成す
る。そして、シリコン基板101表面のシリコンが露出
している領域、即ち拡散層108上に選択的に、コバル
ト膜109aを、無電解メッキ法により10〜15nm
の厚みで形成する。
Subsequently, the sidewall spacer 107
Arsenic (As) or boron (B) is ion-implanted into the silicon substrate region exposed on the side by ion implantation.
Heat treatment for activation is performed to form a diffusion layer 108. Then, a cobalt film 109a is selectively formed on the surface of the silicon substrate 101 where silicon is exposed, that is, on the diffusion layer 108, by electroless plating to a thickness of 10 to 15 nm.
Formed with a thickness of

【0035】このコバルト膜の無電解メッキに用いるメ
ッキ液は、塩化コバルトを主成分とするもので、これに
還元剤として塩酸ヒドラジン、錯化剤および緩衝剤とし
て酒石酸ナトリウム、pH調整剤としてアンモニア水が
用いられているものを使用する。ウエーハを、濃度0.
05〜0.1g/リットルの塩化パラジウム溶液に30
秒から1分間浸漬し、露出しているシリコン表面上のみ
に選択的に、5nm程度の薄いパラジウム膜(図示せ
ず)を析出させた後、純水にてウエーハを洗浄し、塩化
コバルト0.05mol/リットル、塩酸ヒドラジン
1.0mol/リットル、および酒石酸ナトリウム0.
4mol/リットルより構成され、アンモニア水や苛性
ソーダなどによりpH9に調整された、液温70〜90
℃のメッキ液中にウエーハを浸漬して、シリコンが露出
している領域、即ち、拡散層108上に選択的に、コバ
ルト膜109aを10〜15nmの厚みで形成するもの
である。
The plating solution used for the electroless plating of the cobalt film contains cobalt chloride as a main component, hydrazine hydrochloride as a reducing agent, sodium tartrate as a complexing agent and a buffer, and aqueous ammonia as a pH adjusting agent. Use the one that is used. The wafers are brought to a concentration of 0.
30 to 50-0.1 g / L palladium chloride solution
After immersion for 1 second to 1 minute to selectively deposit a thin palladium film (not shown) of about 5 nm only on the exposed silicon surface, the wafer is washed with pure water, and the cobalt chloride is removed. 05 mol / l, hydrazine hydrochloride 1.0 mol / l, and sodium tartrate 0.
4 mol / liter, adjusted to pH 9 with ammonia water, caustic soda, etc., liquid temperature 70 to 90
The wafer is immersed in a plating solution at a temperature of ° C. to selectively form a cobalt film 109 a with a thickness of 10 to 15 nm on the region where silicon is exposed, that is, on the diffusion layer 108.

【0036】この条件では、コバルト膜は、30nm/
min.程度の成膜速度が得られることになる。しかし
コバルトの膜厚制御性の問題から、成膜速度を低くした
い場合には、メッキ液のpHを下げたり、メッキ温度を
低温化すると効果的である。第2の具体例では、還元剤
として塩酸ヒドラジンを使用した無電解メッキ液を用い
ているが、これに限定されるものではなく、他にも、次
亜リン酸ナトリウムや、水素化ホウ素ナトリウムを還元
剤としたメッキ液を使用しても構わない。
Under these conditions, the cobalt film has a thickness of 30 nm /
min. A film forming speed of the order can be obtained. However, when it is desired to lower the film formation rate due to the problem of the controllability of the film thickness of cobalt, it is effective to lower the pH of the plating solution or lower the plating temperature. In the second specific example, an electroless plating solution using hydrazine hydrochloride as a reducing agent is used. However, the present invention is not limited to this. In addition, sodium hypophosphite and sodium borohydride may be used. A plating solution as a reducing agent may be used.

【0037】更に、拡散層をシリサイド化する金属膜も
コバルトに限定されるものではなく、ニッケルを用いて
も良い。この場合でも、金属膜の還元剤として、次亜リ
ン酸ナトリウム、水素化ホウ素ナトリウム、あるいはジ
メチルアミンボランなどを用いたコバルトメッキ液を使
用することができる。そして、図4(b)のごとく、ラ
ンプ急速加熱法により、窒素あるいはアルゴン雰囲気中
でシリコン基板101に450〜550℃、30秒の熱
処理を施し、拡散層108の表面とコバルト膜109a
とを反応させて、CoxSiy(x≧y)の組成を有す
るコバルトシリサイド膜110を自己整合的に形成す
る。
Further, the metal film for silicidizing the diffusion layer is not limited to cobalt, but may be nickel. Also in this case, a cobalt plating solution using sodium hypophosphite, sodium borohydride, dimethylamine borane, or the like can be used as a reducing agent for the metal film. Then, as shown in FIG. 4B, the silicon substrate 101 is subjected to heat treatment at 450 to 550 ° C. for 30 seconds in a nitrogen or argon atmosphere by a lamp rapid heating method, so that the surface of the diffusion layer 108 and the cobalt film 109 a
To form a cobalt silicide film 110 having a composition of CoxSiy (x ≧ y) in a self-aligned manner.

【0038】もしコバルト膜の無電解メッキ工程におい
て、コバルト膜の成膜が非選択となってしまった場合に
おいても、拡散層108以外は絶縁膜で覆われているた
め、熱処理後に、例えばアンモニアと過酸化水素の混合
水溶液によりウエットエッチングを行えば、シリコンと
は反応していない素子分離領域102、マスク絶縁膜1
06およびサイドウォール・スペーサ107上のコバル
ト膜109aを容易に除去することができるため、ゲー
ト電極と拡散層の間の電気ショートなどの不良は発生せ
ず、問題とはならない。
Even if the formation of the cobalt film is not selected in the electroless plating step of the cobalt film, the portions other than the diffusion layer 108 are covered with the insulating film. If wet etching is performed using a mixed aqueous solution of hydrogen peroxide, the element isolation region 102 that has not reacted with silicon, the mask insulating film 1
06 and the cobalt film 109a on the sidewall spacer 107 can be easily removed, so that a defect such as an electrical short between the gate electrode and the diffusion layer does not occur, and does not cause a problem.

【0039】更に、ランプ急速加熱法により、窒素ある
いはアルゴンガス雰囲気中、700〜800℃、10〜
30秒の第2の熱処理を施して、拡散層108表面に形
成されているCoxSiy(x≧y)の組成を有するコ
バルトシリサイド膜110を熱的・電気的に安定なコバ
ルト・ダイシリサイド(CoSi2 )に相転移させる。
Further, by a rapid heating method using a lamp, in a nitrogen or argon gas atmosphere at 700 to 800.degree.
By performing a second heat treatment for 30 seconds, the cobalt silicide film 110 having the composition of CoxSiy (x ≧ y) formed on the surface of the diffusion layer 108 is thermally and electrically stable cobalt disilicide (CoSi 2). ).

【0040】この手法によれば、高い耐熱性が得にくい
多結晶シリコン膜上に形成されるシリサイド膜がコバル
トシリサイド膜よりも耐熱性の高いタンタルシリサイド
膜となるため、ゲート電極全体の耐熱性が従来のコバル
トサリサイド技術により得られるものと比較して高くな
り、また、拡散層上にシリサイドを形成する工程では、
金属膜をシリサイド化が必要な領域のみに選択的に堆積
することが出来るため、素子分離端の近傍に存在する絶
縁膜上の金属膜との反応が起こらず、このため、素子分
離領域の微細化が進行したり、拡散層の接合深さが浅く
なった場合でも、シリサイドの「食い込み」による接合
リーク特性が生じない等の効果が得られる。
According to this method, the silicide film formed on the polycrystalline silicon film, which is difficult to obtain high heat resistance, becomes a tantalum silicide film having higher heat resistance than the cobalt silicide film. It is higher than that obtained by conventional cobalt salicide technology, and in the process of forming silicide on the diffusion layer,
Since the metal film can be selectively deposited only in the region where silicidation is necessary, there is no reaction with the metal film on the insulating film existing near the element isolation end, and therefore, the fineness of the element isolation region is reduced. Even if the formation of the diffusion layer progresses or the junction depth of the diffusion layer becomes shallow, effects such as the occurrence of junction leakage characteristics due to "bite-in" of silicide are obtained.

【0041】[0041]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高い耐熱性が得にくい多結晶シリコン膜上に形成される
シリサイド膜が、拡散層上に形成されるシリサイド膜よ
りも耐熱性の高いものとなるため、ゲート電極全体の耐
熱性が従来のサリサイド技術により得られるものと比較
して高くなり、またゲート電極や拡散層の抵抗の低減も
図れるため、これまで問題となっていた耐熱性の問題を
克服することができる。
As described above, according to the present invention,
Since the silicide film formed on the polycrystalline silicon film, which is difficult to obtain high heat resistance, has higher heat resistance than the silicide film formed on the diffusion layer, the heat resistance of the entire gate electrode is reduced by the conventional salicide technology. And the resistance of the gate electrode and the diffusion layer can be reduced, so that the conventional problem of heat resistance can be overcome.

【0042】又、拡散層上にシリサイドを形成する工程
では、金属膜をシリサイド化が必要な領域のみに選択的
に堆積することが出来るため、素子分離端の近傍に存在
する絶縁膜上の金属膜との反応が起こらず、このため、
素子分離端の微細化が進行したり、拡散層の接合深さが
浅くなった場合でも、シリサイドの「食い込み」による
接合リークが生じない等優れた効果が得られる。
In the step of forming silicide on the diffusion layer, the metal film can be selectively deposited only on the region where silicidation is required, so that the metal film on the insulating film existing near the element isolation end can be formed. No reaction with the membrane occurs,
Even when the element isolation end is miniaturized or the junction depth of the diffusion layer becomes shallow, an excellent effect is obtained such that junction leakage due to "bite" of silicide does not occur.

【0043】なお、本発明は上記各具体例に限定され
ず、本発明の技術思想の範囲内において、各具体例は適
宜変更され得ることは明らかである。
It should be noted that the present invention is not limited to the above specific examples, and it is clear that each specific example can be appropriately modified within the scope of the technical idea of the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係わる半導体装置の製造方法の第1の
具体例の製造工程を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a manufacturing process of a first specific example of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図2】図1の続きの製造工程を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a manufacturing step continued from FIG. 1;

【図3】本発明に係わる半導体装置の製造方法の第2の
具体例の製造工程を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a second specific example of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図4】図3の続きの製造工程を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a manufacturing step continued from FIG. 3;

【図5】従来の半導体装置の製造方法の製造工程を示す
断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a manufacturing step in a conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 シリコン基板 102 素子分離領域 103 ゲート酸化膜 104 多結晶シリコン膜 105a チタンシリサイド膜(第1シリサイド膜) 105b タンタルシリサイド膜(第1シリサイド膜) 106 マスク酸化膜 107 サイドウォール・スペーサ 108 拡散層 109a コバルト膜 109b 窒化チタン膜 110 コバルトシリサイド膜(第2シリサイド膜) Reference Signs List 101 silicon substrate 102 element isolation region 103 gate oxide film 104 polycrystalline silicon film 105a titanium silicide film (first silicide film) 105b tantalum silicide film (first silicide film) 106 mask oxide film 107 sidewall spacer 108 diffusion layer 109a cobalt Film 109b Titanium nitride film 110 Cobalt silicide film (second silicide film)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4M104 AA01 BB01 BB20 BB21 CC01 CC05 DD04 DD37 DD43 DD46 DD53 DD65 DD80 DD84 EE06 EE14 EE17 FF14 GG09 HH16 5F040 DA00 DA10 DC01 EC01 EC04 EC07 EC13 EH02 FA03 FA05 FA15 FA16 FA17 FA18 FA19 FC00 FC09 FC19  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4M104 AA01 BB01 BB20 BB21 CC01 CC05 DD04 DD37 DD43 DD46 DD53 DD65 DD80 DD84 EE06 EE14 EE17 FF14 GG09 HH16 5F040 DA00 DA10 DC01 EC01 EC04 EC07 EC13 EH02 FA03 FA05 FA15 FA19 FA17 FA17 FA17 FA17 FA17 FA17 FA17 FA17 FA17 FA17 FA17 FA17 FA17 FA17 FA17 FA17 FA17 FA17 FA17 FA17 FA17 FA17 FA17 FA17 FA17 FA17 FA17 FC09 FC19

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一導電型のシリコン基板表面の所定の領
域に素子分離領域を形成し、前記シリコン基板表面の素
子形成領域にゲート酸化膜を形成する工程と、前記ゲー
ト酸化膜上に多結晶シリコン膜を形成する工程と、前記
多結晶シリコン膜上に第1シリサイド膜を形成する工程
と、前記第1シリサイド膜上にマスク絶縁膜を形成し、
前記マスク絶縁膜をマスクとしたエッチング法により、
前記第1シリサイド膜、前記多結晶シリコン膜及び前記
ゲート酸化膜の不要部分を除去して前記多結晶シリコン
膜及び前記第1シリサイド膜の2層膜よりなるゲート電
極を形成する工程と、前記ゲート電極上の前記マスク絶
縁膜を除去しないで、前記ゲート電極の側面部に絶縁膜
よりなるサイドウォール・スペーサを形成して、前記ゲ
ート電極の周囲を絶縁膜により被覆する工程と、前記素
子形成領域の所定の領域に前記シリコン基板とは逆導電
型の拡散層を形成する工程と、前記拡散層上のみに選択
的に金属膜を形成する工程と、熱処理を行い前記金属膜
と前記拡散層の表面とを反応させて、前記拡散層上のみ
に選択的に第2シリサイド膜を形成する工程を含むこと
を特徴とする半導体装置の製造方法。
1. A step of forming an element isolation region in a predetermined region on a surface of a silicon substrate of one conductivity type and forming a gate oxide film in an element formation region on the surface of the silicon substrate; Forming a silicon film; forming a first silicide film on the polycrystalline silicon film; forming a mask insulating film on the first silicide film;
By the etching method using the mask insulating film as a mask,
Removing unnecessary portions of the first silicide film, the polycrystalline silicon film, and the gate oxide film to form a gate electrode including a two-layer film of the polycrystalline silicon film and the first silicide film; Forming a sidewall spacer made of an insulating film on a side surface of the gate electrode without removing the mask insulating film on the electrode, and covering the periphery of the gate electrode with an insulating film; Forming a diffusion layer of a conductivity type opposite to that of the silicon substrate in a predetermined region, a step of selectively forming a metal film only on the diffusion layer, and performing a heat treatment on the metal film and the diffusion layer. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising a step of selectively forming a second silicide film only on the diffusion layer by reacting with a surface.
【請求項2】 前記第1シリサイド膜が、チタンシリサ
イド、タングステンシリサイド或いはタンタルシリサイ
ドのいずれかであることを特徴とする請求項1記載の半
導体装置の製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the first silicide film is any one of titanium silicide, tungsten silicide, and tantalum silicide.
【請求項3】 前記金属膜が、コバルト(Co)或いは
ニッケル(Ni)のいずれかであることを特徴とする請
求項1又は2記載の半導体装置の製造方法。
3. The method according to claim 1, wherein the metal film is made of one of cobalt (Co) and nickel (Ni).
【請求項4】 前記拡散層上のみに選択的に金属膜を形
成する工程が、化学的気相成長法により行われることを
特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の半導体装置
の製造方法。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the step of selectively forming a metal film only on the diffusion layer is performed by a chemical vapor deposition method. Production method.
【請求項5】 前記拡散層上のみに選択的に金属膜を形
成する工程が、無電解メッキ法により行われることを特
徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の半導体装置の
製造方法。
5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the step of selectively forming a metal film only on the diffusion layer is performed by an electroless plating method. .
【請求項6】 前記マスク絶縁膜が、シリコン酸化膜、
シリコン窒化膜、或いはシリコン酸窒化膜のいずれかで
あることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製
造方法。
6. The mask insulating film is a silicon oxide film,
2. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the method is either a silicon nitride film or a silicon oxynitride film.
【請求項7】 拡散層上とゲートポリシリコン上にシリ
サイド膜を形成した半導体装置において、 前記拡散層上とゲートポリシリコン上のシリサイド膜は
組成の異なるシリサイド膜であり、且つ、前記ポリシリ
コン上のシリサイド膜の耐熱性が拡散層上に形成したシ
リサイド膜の耐熱性より高いことを特徴とする半導体装
置。
7. A semiconductor device in which a silicide film is formed on a diffusion layer and a gate polysilicon, wherein the silicide films on the diffusion layer and the gate polysilicon have different compositions, and the silicide films have different compositions. Wherein the heat resistance of the silicide film is higher than the heat resistance of the silicide film formed on the diffusion layer.
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