JP2001156287A - Method of manufacturing silicide structure - Google Patents

Method of manufacturing silicide structure

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JP2001156287A
JP2001156287A JP33154899A JP33154899A JP2001156287A JP 2001156287 A JP2001156287 A JP 2001156287A JP 33154899 A JP33154899 A JP 33154899A JP 33154899 A JP33154899 A JP 33154899A JP 2001156287 A JP2001156287 A JP 2001156287A
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manufacturing
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silicide
gate
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Sogi Ka
宗義 柯
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United Microelectronics Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a silicide structure which is more improved in quality and where a leakage current is prevented from occurring. SOLUTION: A method of manufacturing a silicide structure is that the silicide structure is self-aligned and prevented from increasing in sheet resistance due to a reduction in a wire width by taking advantage of the specific characteristic of cobalt in which cobalt moves downward to react on silicon atoms. Furthermore, the characteristics of silicon atom in which silicon atoms move upward to react on titanium is also utilized. Titanium induces the upward movement of silicon atoms. A titanium layer is used as a barrier layer, by which cobalt acts less on silicon atoms, and a leakage current is prevented. A silicide multilayered structure is kept stable in resistance and capable of preventing a leakage current from occurring.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体デバイスの製造方
法に関するものである。特に、本発明は自己整列したシ
リサイド(サリサイド)の製造方法に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device. In particular, the present invention relates to a method for manufacturing a self-aligned silicide (salicide).

【0002】[0002]

【従来の技術】サブミクロンの集積回路技術において
は、線幅、コンタクト面積及びコンタクト深さが縮小さ
れている。デバイスの品質を有効に向上させ、抵抗を小
さくし、及び高抵抗及びキャパシタンスに起因するRC
遅延時間を小さくするため、ゲートの形成として通常の
ポリシリコンの代わりにシリサイドを用いる傾向にあ
る。シリサイドの形成はフォトリソグラフィプロセスが
不要であるため、シリサイドの形成は自己整列シリサイ
ドプロセスとして知られている。一般的に知られている
シリサイドはチタニウムシリサイド(TiSi2) を含む。チ
タニウムシリサイドは半導体デバイスの製造において一
般的なものとなっている。
2. Description of the Related Art In submicron integrated circuit technology, line widths, contact areas and contact depths have been reduced. Effectively improve device quality, reduce resistance and reduce RC due to high resistance and capacitance
In order to reduce the delay time, there is a tendency to use silicide instead of normal polysilicon for forming the gate. Since silicide formation does not require a photolithography process, silicide formation is known as a self-aligned silicide process. Commonly known silicides include titanium silicide (TiSi 2 ). Titanium silicide has become commonplace in the manufacture of semiconductor devices.

【0003】通常のセルフアラインシリサイドの形成プ
ロセスは、浅いトレンチ構造を有する半導体基板を用意
する工程を含む。ポリシリコンゲートが基板上に形成さ
れ、ゲートはスペーサを含んでいる。ソース/ドレイン
領域も基板のゲートの両側に形成される。その後、ゲー
ト及びソース/ドレイン領域の表面を覆うチタニウム/
チタニウムナイトライドが半導体基板上に堆積される。
2段階の急速熱処理(RTP) が行われ、チタニウムをソー
ス/ドレイン領域及びゲートの表面上のシリコンと反応
させる。
[0003] A typical self-aligned silicide formation process includes a step of preparing a semiconductor substrate having a shallow trench structure. A polysilicon gate is formed on the substrate, the gate including a spacer. Source / drain regions are also formed on both sides of the gate of the substrate. Then, titanium / silicon covering the surface of the gate and source / drain regions
Titanium nitride is deposited on a semiconductor substrate.
A two-step rapid thermal process (RTP) is performed to react titanium with the silicon on the source / drain regions and the gate surface.

【0004】チタニウムシリサイドは、高抵抗の準安定
なC29 相チタニウムシリサイド(C49-TiSi2) と低抵抗で
熱力学的に安定なC54 相チタニウム(C54-TiSi2) の2個
の構造を有する。この急速熱処理の第1の工程により、
C49 相の多量の成分及びC54相の少量の成分を有するチ
タニウムシリサイド層(TiSi2) が生ずる。その後、反応
しなかったチタニウムが除去される。急速処理の第2の
工程において、さらに温度を上昇させて急速アニール
し、チタニウムシリサイド層を高抵抗C54 相チタニウム
シリサイドに変成する。
[0004] Titanium silicide has two structures, a high resistance metastable C29 phase titanium silicide (C49-TiSi 2 ) and a low resistance thermodynamically stable C54 phase titanium (C54-TiSi 2 ). By the first step of this rapid heat treatment,
A titanium silicide layer (TiSi 2 ) having a high content of the C49 phase and a low content of the C54 phase results. Thereafter, the unreacted titanium is removed. In the second step of the rapid processing, the temperature is further increased and rapid annealing is performed to transform the titanium silicide layer into a high-resistance C54 phase titanium silicide.

【0005】C49 相チタニウムシリサイドの抵抗はより
高くその形成温度は低い。これに対して、C54 相チタニ
ウムシリサイドの抵抗は低く、その形成温度は高い。一
般的に、急速熱処理を行ってチタニウムシリサイドを高
抵抗C49 相から低抵抗C54 相に変換する。金属層とシリ
コンとを反応させて実質的な厚さ及び一層均一な品質を
有するシリサイドを形成するためには、熱処理の温度及
び時間を増大する必要がある。
[0005] The resistance of C49 phase titanium silicide is higher and its formation temperature is lower. In contrast, the resistance of the C54 phase titanium silicide is low, and its formation temperature is high. Generally, a rapid heat treatment is performed to convert titanium silicide from a high-resistance C49 phase to a low-resistance C54 phase. In order to react the metal layer with silicon to form a silicide having a substantial thickness and a more uniform quality, it is necessary to increase the temperature and time of the heat treatment.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】チタニウムシリサイド
の形成の熱処理中、シリコンは主要な移動元素である。
温度が高くなれば高くなる程、移動元素の移動度は増大
する。チタニウムシリサイドを形成する反応を生じさせ
るためには温度は少なくとも700℃にする必要があ
る。一方、熱処理の温度又は時間を増大させると、一部
のシリコンが基板のソース/ドレイン領域及びポリシリ
コン層から拡散し、チタニウム金属と反応してしまう。
よって、過剰なチタニウムシリサイドがスペーサの表面
に形成され、ゲートとソース/ドレイン領域との間にブ
リッジが形成され電気的に接続され、ゲートとソース/
ドレイン領域との間に予期できない短絡及び電流リーク
が生じてしまう。ブリッジの形成及び電流リークは半導
体デバイスに損傷を与え、デバイスの歩留りが低下して
しまう。ブリッジ形成の問題を防止するためには、熱処
理の温度を低くし時間を短縮する必要があり、このよう
にすると逆に金属シリサイドの品質に悪影響を与え抵抗
の低下が有効に行われなくなってしまう。
During the heat treatment of the formation of titanium silicide, silicon is the primary mobile element.
The higher the temperature, the higher the mobility of the mobile element. The temperature must be at least 700 ° C. in order for the reaction to form titanium silicide to occur. On the other hand, if the temperature or time of the heat treatment is increased, some silicon diffuses from the source / drain regions of the substrate and the polysilicon layer and reacts with titanium metal.
Therefore, excess titanium silicide is formed on the surface of the spacer, a bridge is formed between the gate and the source / drain region and electrically connected, and the gate and the source / drain region are electrically connected.
Unexpected short circuit and current leakage occur with the drain region. Bridge formation and current leakage damage semiconductor devices and reduce device yield. In order to prevent the problem of bridge formation, it is necessary to lower the heat treatment temperature and shorten the time, and this will adversely affect the quality of the metal silicide, and will not effectively reduce the resistance. .

【0007】さらに、ポリシリコンゲートの微細化に伴
い、C54 相チタニウムシリサイドの形成温度は細線効果
により上昇する。この細線効果は、線幅と相転換温度と
の間の関係に関連する。線幅が細くなるに従って、チタ
ニウムシリサイドの高抵抗のC49 から低抵抗のC54 への
相転換温度が上昇する。C54 チタニウムシリサイドを形
成するためRTP 処理の温度が増大すると、チタニウムシ
リサイドの品質が不安定になり、微細寸法デバイスの製
造に適さなくなってしまう。さらに、反応温度が高くな
ると、制御が困難になると共に、ソース/ドレイン領域
からスペーサへのシリコンの横方向の成長が生ずるおそ
れがある。結果として、デバイスの集積度が増大しデバ
イスの寸法が微細化すると、ゲートの側部にブリッジ形
成が生ずるおそれがある。ブリッジ形成の発生を回避す
るため、反応温度を高くすることができない。従って、
細線効果に起因してポリシリコンゲートが一層高い抵抗
になってしまう。
Further, with the miniaturization of the polysilicon gate, the formation temperature of the C54 phase titanium silicide rises due to the thin wire effect. This thin line effect is related to the relationship between line width and phase inversion temperature. As the line width decreases, the phase transition temperature of titanium silicide from high resistance C49 to low resistance C54 increases. As the temperature of the RTP process increases to form C54 titanium silicide, the quality of the titanium silicide becomes unstable, making it unsuitable for the fabrication of small size devices. In addition, the higher the reaction temperature, the more difficult it is to control and the risk of lateral growth of silicon from the source / drain regions to the spacer. As a result, as device integration increases and device dimensions shrink, bridge formation can occur on the sides of the gate. The reaction temperature cannot be raised to avoid the occurrence of bridge formation. Therefore,
The polysilicon gate has a higher resistance due to the fine line effect.

【0008】上述した問題を解消するため、チタニウム
シリサイドがコバルトシリサイドにより置換された別の
自己整列シリサイドの製造方法がある。コバルトシリサ
イド(CoSi2) の形成の熱処理において、主要な移動元素
はコバルトであり、コバルトは、全てのシリコン元素が
反応してCoSi2 を形成するまで連続して下向きに移動す
る。線幅の微細化に起因するシート抵抗の増大のような
問題の発生を回避するため、このコバルトの特有な特性
が用いられる。しかしながら、コバルトシリサイドを形
成する浅い接合部の表面上に堆積したコバルトの全反応
に起因して、ソース/ドレイン領域の浅い接合に電流リ
ークが生ずるおそれがあり、この結果コバルトシリサイ
ドがソース/ドレイン領域の接合部を経て侵入してしま
う。
In order to solve the above-mentioned problem, there is another method of manufacturing a self-aligned silicide in which titanium silicide is replaced by cobalt silicide. In the heat treatment of the formation of cobalt silicide (CoSi 2 ), the dominant mobile element is cobalt, which moves continuously downward until all the silicon elements have reacted to form CoSi 2 . In order to avoid the occurrence of problems such as an increase in sheet resistance due to the miniaturization of the line width, the unique characteristics of cobalt are used. However, due to the total reaction of cobalt deposited on the surface of the shallow junction forming cobalt silicide, a current leak may occur at the shallow junction of the source / drain region. Invades through the joints of.

【0009】[0009]

【課題を解決する手段】上述した説明に基づき、本発明
は、Ti/Co/TiNの多層構造体とシリコンとが反
応して多層のシリサイド層を形成し、コバルトシリサイ
ド層がソース/ドレイン領域の接合部へ浸入するのを防
止し及び電流リークの発生を防止する自己整列したシリ
サイド構造体の製造方法を提供する。
Based on the above description, the present invention provides a multi-layered silicide layer formed by reacting a multilayer structure of Ti / Co / TiN with silicon and forming a multi-layered silicide layer on the source / drain region. Provided is a method for manufacturing a self-aligned silicide structure that prevents penetration into a junction and prevents current leakage.

【0010】本発明は、Ti/Co/TiNの多層構造
体とシリコンとが反応して多層のシリサイド層を形成し
てトランジスタゲートの細線効果を有効に解消すると共
に一層低いシート抵抗を得る自己整列したシリサイド構
造体の製造方法を提供する。
According to the present invention, there is provided a self-alignment method in which a multilayer structure of Ti / Co / TiN reacts with silicon to form a multilayer silicide layer, thereby effectively eliminating the thin line effect of a transistor gate and obtaining a lower sheet resistance. To provide a method for manufacturing a silicide structure.

【0011】本発明は、半導体基板にスペーサを有する
ポリシリコンゲートが形成される自己整列したシリサイ
ド構造体の製造方法を提供する。半導体基板のゲートの
両側にソース/ドレイン領域を形成する。プレアモルフ
ァゼーション注入をポリシリコンゲートに行い、その後
行われる自己整列したシリサイド構造体の製造プロセス
において形成されるシリサイド構造体の品質を一層高い
ものとする。次に、ポリシリコンゲート及びソース/ド
レイン領域の表面に対して2段階の急速アニール処理を
行って、多層構造のシリサイド層を形成する。
The present invention provides a method of manufacturing a self-aligned silicide structure in which a polysilicon gate having spacers is formed on a semiconductor substrate. Source / drain regions are formed on both sides of the gate of the semiconductor substrate. A pre-amorphization implant is performed on the polysilicon gate to further enhance the quality of the silicide structure formed in the subsequent self-aligned silicide structure fabrication process. Next, a two-stage rapid annealing process is performed on the surfaces of the polysilicon gate and the source / drain regions to form a silicide layer having a multilayer structure.

【0012】本発明はコバルトの下向きに移動してシリ
コン原子と反応する特有の特性を利用し、これにより線
幅の微細化に起因するシート抵抗の増大の問題を防止す
る。さらに、本発明は、シリコン原子の上向きに移動し
てチタニウムと反応する特有の特性も利用する。シリコ
ン原子は上向きに移動するように誘導される。一方、チ
タニウム層をバリャ層として利用することにより、コバ
ルト層とシリコン原子との間の反応が抑制され、接合部
における電流リークの発生が防止される。この結果、本
発明によるシリサイドの多層構造体は安定を抵抗を形成
するだけでなく、電流リークの発生をも防止する。
The present invention takes advantage of the unique property of cobalt moving downward and reacting with silicon atoms, thereby preventing the problem of increased sheet resistance due to finer linewidths. In addition, the present invention takes advantage of the unique properties of silicon atoms moving upward and reacting with titanium. Silicon atoms are guided to move upward. On the other hand, by using the titanium layer as the barrier layer, the reaction between the cobalt layer and the silicon atoms is suppressed, and the occurrence of current leakage at the junction is prevented. As a result, the multilayer structure of silicide according to the present invention not only forms a resistor for stability but also prevents the occurrence of current leakage.

【0013】上述した一般的な説明及び後述する詳細な
説明は例示したものであり、特許請求の範囲に記載され
た本発明の要旨を詳細に説明するように意図したもので
あると理解すべきである。
It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary, and are intended to provide detailed explanations of the subject matter of the invention as set forth in the appended claims. It is.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】図1A及び1Bは本発明の好適実
施例による自己整列したシリサイド構造体の製造を示す
線図的断面図である。この好適実施例において、本発明
をN型の金属酸化物半導体(NMOS)のポリシリコン
ゲートに関して説明する。
1A and 1B are schematic cross-sectional views illustrating the fabrication of a self-aligned silicide structure according to a preferred embodiment of the present invention. In this preferred embodiment, the present invention will be described with reference to an N-type metal oxide semiconductor (NMOS) polysilicon gate.

【0015】図1Aを参照するに、P型シリコン基板で
ある半導体基板10を用意する。ゲート酸化層11及び
ポリシリコン層12で構成されるゲート13を基板10
上に形成する。ゲート13をマスクとして用い、イオン
注入を行って半導体基板10のゲート13の両側にライ
トリドープされたソース/ドレイン領域14を形成す
る。ここで、注入されるイオンはN型イオンとする。そ
の後、ゲート13のサイドウォール上にスペーサ16を
形成する。さらに、ゲート13及びスペーサ16をマス
クとして用い、イオン注入を行って半導体基板10のゲ
ート13の両側に高不純物濃度のソース/ドレイン領域
17を形成する。ここで、注入されるイオンはN型イオ
ンとする。ライトリドープドソース/ドレイン領域14
及び高濃度の不純物が添加されたソース/ドレイン領域
17は一緒になってソース/ドレイン領域19を形成す
る。
Referring to FIG. 1A, a semiconductor substrate 10, which is a P-type silicon substrate, is prepared. A gate 13 composed of a gate oxide layer 11 and a polysilicon layer 12 is
Form on top. Using the gate 13 as a mask, ion implantation is performed to form lightly-doped source / drain regions 14 on both sides of the gate 13 of the semiconductor substrate 10. Here, the implanted ions are N-type ions. After that, a spacer 16 is formed on the sidewall of the gate 13. Further, using the gate 13 and the spacer 16 as a mask, ion implantation is performed to form a source / drain region 17 having a high impurity concentration on both sides of the gate 13 of the semiconductor substrate 10. Here, the implanted ions are N-type ions. Lightly doped source / drain region 14
The source / drain region 17 to which the high concentration impurity is added together forms the source / drain region 19.

【0016】次に、アニール処理を行い、半導体基板1
0中の不純物をドライブインして適切な領域に均一な濃
度で分布させる。イオン注入プロセスは当業者にとって
既知であるので、この好適実施例では詳細に説明しない
ことにする。
Next, an annealing process is performed to
The impurities in 0 are driven in and distributed in an appropriate region at a uniform concentration. Since the ion implantation process is known to those skilled in the art, it will not be described in detail in this preferred embodiment.

【0017】ポリシリコンゲートの寸法は徐々に縮小し
ているので、ポリシリコンゲート上に形成される薄いシ
リサイド層の品質は低下している。この理由は、シリサ
イド層とポリシリコンゲートとの間の大きなコンタクト
ストレスが生じると共にゲート13及び基板10上の凝
集サイトが少なくなり過ぎるためである。従って、シー
ト抵抗が増大しゲートの機能に悪影響が生じている。こ
のため、リシリコン層の表面上にプレアモルファライゼ
ーション注入(PAI)を行ってアモルファスシリコン
層を形成し、続いてゲート13及び基板19に自己整列
シリサイドプロセスを行って一層低いシート抵抗を得
る。
As the dimensions of the polysilicon gate are gradually reduced, the quality of the thin silicide layer formed on the polysilicon gate is degraded. This is because a large contact stress occurs between the silicide layer and the polysilicon gate, and the number of aggregation sites on the gate 13 and the substrate 10 is too small. Therefore, the sheet resistance is increased and the function of the gate is adversely affected. To this end, a pre-morphization implantation (PAI) is performed on the surface of the silicon layer to form an amorphous silicon layer, and then a self-aligned silicide process is performed on the gate 13 and the substrate 19 to obtain a lower sheet resistance.

【0018】前述した理由に基づき、イオン注入う行
う。ソース/ドレイン領域表面のイオン損傷に起因し
て、凝集サイトを増加させるためのアモルファスの薄い
層(図示せず)がソース/ドレイン領域の表面上に形成
され、その後行う自己整列したシリサイド処理において
一層良好な品質を有するシリサイド層を形成することが
できる。注入されたイオンは砒素イオン(As+ )を含
む。
Ion implantation is performed for the reason described above. Due to the ionic damage on the source / drain region surface, an amorphous thin layer (not shown) for increasing the aggregation sites is formed on the source / drain region surface, and is further improved in a self-aligned silicide process performed thereafter. A silicide layer having good quality can be formed. The implanted ions include arsenic ions (As + ).

【0019】次に、例えばスパッタリングにより基板1
0上に適合性を有するチタニウム層20及びコバルト層
22を順次形成する。チタニウム層20の厚さは約30
Åから約500Åとし、コバルト層22の厚さは30〜
1000Åとする。チタニウムナイトライド(TiN)
層24又はチタニウム層をさらにコバルト層22上に約
100Å〜500Åの厚さに堆積する。チタニウムの層
を堆積する場合、アンモニアを用いて反応させてコバル
ト層22上にチタニウムナイトライド層24を形成する
ことができる。
Next, the substrate 1 is formed, for example, by sputtering.
A conformal titanium layer 20 and a cobalt layer 22 are sequentially formed on the top layer 0. The thickness of the titanium layer 20 is about 30
Å to about 500Å, and the thickness of the cobalt layer 22 is 30 to
It shall be 1000 °. Titanium nitride (TiN)
A layer 24 or titanium layer is further deposited on the cobalt layer 22 to a thickness of about 100 to 500 degrees. When a titanium layer is deposited, it can be reacted with ammonia to form a titanium nitride layer 24 on the cobalt layer 22.

【0020】図1Bを参照するに、急速熱アニール処理
の第1工程を約400℃〜800℃の温度で約30秒か
ら2分間行い、ポリシリコン層12及びソース/ドレイ
ン領域13の表面にCoSi2 /TiSi2 /TiNの
サンドウィッチされた多層構造体を形成する。
Referring to FIG. 1B, the first step of the rapid thermal annealing process is performed at a temperature of about 400.degree. C. to 800.degree. C. for about 30 seconds to 2 minutes, and the surface of the polysilicon layer 12 and the source / drain regions 13 are coated with CoSi. to form a 2 / TiSi 2 / TiN sandwich multilayer structure.

【0021】次に、例えばRCA溶液を用いるウエット
エッチングにより、反応しなかったチタニウム層20、
コバルト層22及びチタニウムナイトライド層24を除
去してCoSi2 /TiSi2(silicide) 層26を形成
する。急速熱アニール処理の第2工程において、温度を
約700℃から1000℃まで上昇させ約15秒から約
2分間維持し、N型の金属酸化物半導体(NMOS)ト
ランジスタの製造が完了する。
Next, the unreacted titanium layer 20, eg, by wet etching using an RCA solution,
The cobalt layer 22 and the titanium nitride layer 24 are removed to form a CoSi 2 / TiSi 2 (silicide) layer 26. In the second step of the rapid thermal anneal, the temperature is increased from about 700 ° C. to 1000 ° C. and maintained for about 15 seconds to about 2 minutes, completing the manufacture of an N-type metal oxide semiconductor (NMOS) transistor.

【0022】本発明は、下向きに移動するコバルトのシ
リコン原子との反応の特有な特性を利用して、線幅の縮
小に起因するシート抵抗の増大の問題を解消する。さら
に、本発明は、上向きに移動するシリコン原子のチタニ
ウムとの反応の特有な特性も利用するものであり、この
場合チタニウムもシリコン原子の上向きの移動を誘導す
る。チタニウム層20はバリャ層としても作用し、コバ
ルト層22とポリシリコンゲート13のシリコン原子及
びソース/ドレイン領域との間の反応を低減し、これに
より接合電流リークの発生が抑制される。本発明による
CoSi2 /TiSi2 シリサイド層26の形成は抵抗
を小さくするだげでなく、CoSi2 /TiSi2 シリ
サイド層26により電流リークの発生を防止することも
できる。
The present invention overcomes the problem of increased sheet resistance due to reduced linewidth, utilizing the unique properties of the reaction of cobalt with silicon atoms moving downward. In addition, the present invention also exploits the unique properties of the reaction of upward moving silicon atoms with titanium, where titanium also induces upward movement of silicon atoms. The titanium layer 20 also acts as a barrier layer, reducing the reaction between the cobalt layer 22 and the silicon atoms and the source / drain regions of the polysilicon gate 13, thereby suppressing the occurrence of junction current leakage. The formation of the CoSi 2 / TiSi 2 silicide layer 26 according to the present invention not only reduces the resistance but also prevents the occurrence of current leakage by the CoSi 2 / TiSi 2 silicide layer 26.

【0023】本例では本発明をN型の金属酸化物半導体
(NMOS)トランジスタについて説明したが、本発明
はP型の金属酸化物半導体トランジスタ(PMOS)、
相補型の金属酸化物半導体トランジスタ(CMOS)及
びデュアルゲート型の素子にについても適用することが
できる。
In this embodiment, the present invention has been described with reference to an N-type metal oxide semiconductor (NMOS) transistor. However, the present invention relates to a P-type metal oxide semiconductor transistor (PMOS),
The present invention can also be applied to a complementary metal oxide semiconductor transistor (CMOS) and a dual-gate element.

【0024】本発明の範囲及び精神から逸脱することな
く本発明の構造体に種々の変更や変形を加えることがで
きること明らかである。上述した見地より、本発明は特
許請求の及びその均等の範囲内に含まれる変形や変更を
含むものである。
Obviously, various modifications and variations can be made to the structure of the present invention without departing from the scope or spirit of the invention. In view of the foregoing, the invention includes modifications and variations that fall within the scope of the following claims and equivalents thereof.

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

【図1】 本発明の好適実施例による自己整列したシリ
サイド構造体の製造を示す線図的断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating the fabrication of a self-aligned silicide structure according to a preferred embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 半導体基板 11 ゲート酸化層 12 ポリシリコン層 13 ゲート 19 ソース/ドレイン領域 20 チタニウム層 22 コバルト層 24 チタニウムナイトライド層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Semiconductor substrate 11 Gate oxide layer 12 Polysilicon layer 13 Gate 19 Source / drain region 20 Titanium layer 22 Cobalt layer 24 Titanium nitride layer

フロントページの続き Fターム(参考) 4M104 AA01 BB01 BB20 CC01 CC05 DD04 DD37 DD64 DD79 DD80 DD84 DD88 DD91 DD99 FF13 FF14 GG09 GG10 GG14 HH16 5F040 DA00 DA10 DC01 EC02 EC04 EC07 EC13 EF02 EF11 EH01 EH02 FA03 FB02 FB04 FC00 FC19 Continued on the front page F term (reference) 4M104 AA01 BB01 BB20 CC01 CC05 DD04 DD37 DD64 DD79 DD80 DD84 DD88 DD91 DD99 FF13 FF14 GG09 GG10 GG14 HH16 5F040 DA00 DA10 DC01 EC02 EC04 EC07 EC13 EF02 EF11 EH01 EH02 FA03 FB02 FC03 FB02

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シリコン構造体に適用できる自己整列し
たシリサイド構造体を製造するに当たり、 ポリシリコンゲート及びソース/ドレイン領域にプレア
モルファゼーション注入処理を行う工程と、 基板上にチタニウム層、コバルト層及びチタニウムナイ
トライド層を順次形成する工程と、 熱処理を行い、ポリシリコンゲート及びソース/ドレイ
ン領域に多層構造のシリサイド層を形成する工程とを具
えるシリサイド構造体の製造方法。
1. A method for producing a self-aligned silicide structure applicable to a silicon structure, comprising: performing a pre-amorphization implantation process on a polysilicon gate and source / drain regions; and forming a titanium layer, a cobalt layer and A method of manufacturing a silicide structure, comprising: a step of sequentially forming a titanium nitride layer; and a step of performing a heat treatment to form a multilayer silicide layer in a polysilicon gate and source / drain regions.
【請求項2】 請求項1に記載の製造において、前記チ
タニウム層を約30Å〜500Åの厚さとする製造方
法。
2. The method according to claim 1, wherein the titanium layer has a thickness of about 30 to 500 degrees.
【請求項3】 請求項1に記載の製造方法において、前
記コバルト層を約30Å〜1000Åの厚さとする製造
方法。
3. The method according to claim 1, wherein said cobalt layer has a thickness of about 30-1000 °.
【請求項4】 請求項1に記載の製造方法において、前
記チタニウムナイトライド層を約100Å〜500Åの
厚さとする製造方法。
4. The method according to claim 1, wherein said titanium nitride layer has a thickness of about 100-500 °.
【請求項5】 請求項1に記載の製造方法において、前
記熱処理が急速熱処理を含む製造方法。
5. The manufacturing method according to claim 1, wherein said heat treatment includes a rapid heat treatment.
【請求項6】 請求項5に記載の製造方法において、前
記急速熱処理が2個の工程のアニール処理を含む製造方
法。
6. The manufacturing method according to claim 5, wherein said rapid heat treatment includes two annealing processes.
【請求項7】 請求項6に記載の製造方法において、前
記2個の工程のアニール処理が、反応していないチタニ
ウム層、コバルト層及びチタニウムナイトライド層を除
去する工程を含む製造方法。
7. The manufacturing method according to claim 6, wherein the annealing in the two steps includes a step of removing a titanium layer, a cobalt layer, and a titanium nitride layer that have not reacted.
【請求項8】 請求項6に記載の製造方法において、前
記アニール処理の第1の工程を、約400℃〜800℃
の温度で約30秒から約2分の時間にわたって行う製造
方法。
8. The manufacturing method according to claim 6, wherein the first step of the annealing is performed at a temperature of about 400 ° C. to 800 ° C.
At a temperature of about 30 seconds to about 2 minutes.
【請求項9】 請求項6に記載の製造方法において、前
記アニール処理の第2の工程を、約700℃〜1000
℃の温度で約15秒から2分の時間にわたって行う製造
方法。
9. The manufacturing method according to claim 6, wherein the second step of the annealing is performed at a temperature of about 700 ° C. to 1000 ° C.
A manufacturing method performed at a temperature of ° C. for a time of about 15 seconds to 2 minutes.
【請求項10】 請求項1に記載の製造方法において、
前記チタニウムナイトライド層をチタニウム層とアンモ
ニアとの反応により形成する製造方法。
10. The method according to claim 1, wherein
A method of forming the titanium nitride layer by reacting the titanium layer with ammonia.
【請求項11】 金属酸化物半導体トランジスタを製造
するに当たり、 デバイス分離構造体を具える基板を形成し、 前記基板上にゲート酸化層を形成し、 前記ゲート酸化層上にポリシリコン層を形成し、 前記ポリシリコンソース及びゲート酸化層を規定してゲ
ートを形成し、 前記ゲートをマスクとして用い、ゲートの両側の基板に
ライトリドープされたソース/ドレイン領域を形成し、 前記ゲートのサイドウォールにスペーサを形成し、 前記ゲート及びスペーサをマスクとして用い、前記基板
に高濃度の不純物が添加されたソース/ドレイン領域を
形成し、前記ライトリドープされたソース/ドレイン領
域及び高濃度の不純物が添加された領域が一緒になって
ソース/ドレイン領域を形成し、 プレアモルファゼーション注入処理を行い、 前記基板上にチタニウム層、コバルトそう及びチタニウ
ムナイトライド層を順次形成し、 熱処理を行って、多層構造のシリサイド層を形成する金
属酸化物半導体トランジスタの製造方法。
11. When manufacturing a metal oxide semiconductor transistor, a substrate having a device isolation structure is formed, a gate oxide layer is formed on the substrate, and a polysilicon layer is formed on the gate oxide layer. Forming a gate by defining the polysilicon source and a gate oxide layer, forming lightly doped source / drain regions on the substrate on both sides of the gate using the gate as a mask, and forming a spacer on a sidewall of the gate. Forming a source / drain region doped with a high concentration of impurities on the substrate using the gate and the spacer as a mask, wherein the lightly doped source / drain region and the region doped with a high concentration of impurities are formed Form source / drain regions together, perform pre-amorphization implant process, A method for manufacturing a metal oxide semiconductor transistor, wherein a titanium layer, a cobalt layer, and a titanium nitride layer are sequentially formed on the substrate, and heat treatment is performed to form a silicide layer having a multilayer structure.
【請求項12】 請求項11に記載の金属酸化物半導体
トランジスタの製造方法において、前記チタニウム層を
約30Å〜500Åの厚さとする金属酸化物半導体トラ
ンジスタの製造方法。
12. The method for manufacturing a metal oxide semiconductor transistor according to claim 11, wherein the titanium layer has a thickness of about 30 to 500 °.
【請求項13】 請求項11に記載の金属酸化物半導体
トランジスタの製造方法において、前記コバルト層を約
30Å〜1000Åの厚さとする製造方法。
13. The method of manufacturing a metal oxide semiconductor transistor according to claim 11, wherein said cobalt layer has a thickness of about 30 ° to 1000 °.
【請求項14】 請求項11に記載の金属酸化物半導体
トランジスタの製造方法において、前記チタニウムナイ
トライド層を約100Å〜500Åの厚さとする製造方
法。
14. The method according to claim 11, wherein the titanium nitride layer has a thickness of about 100 to 500 degrees.
【請求項15】 請求項11に記載の製造方法におい
て、前記熱処理が急速熱処理を含む金属酸化物半導体ト
ランジスタの製造方法。
15. The method according to claim 11, wherein the heat treatment includes a rapid heat treatment.
【請求項16】 請求項15に記載の製造方法におい
て、前記急速熱処理が2個の工程のアニール処理を含む
金属酸化物半導体トランジスタの製造方法。
16. The method according to claim 15, wherein said rapid heat treatment includes two annealing processes.
【請求項17】 請求項16に記載の製造方法におい
て、前記アニール処理の第1の工程を、約400℃〜8
00℃の温度で約30秒から約2分の時間にわたって行
う製造方法。
17. The manufacturing method according to claim 16, wherein the first step of the annealing is performed at a temperature of about 400 ° C. to 8 ° C.
A manufacturing method performed at a temperature of 00 ° C. for a time of about 30 seconds to about 2 minutes.
【請求項18】 請求項11に記載の製造方法におい
て、前記アニール処理の第2の工程を、約700℃〜1
000℃の温度で約15秒から2分の時間にわたって行
う製造方法。
18. The manufacturing method according to claim 11, wherein the second step of the annealing is performed at a temperature of about 700 ° C. to 1 ° C.
A manufacturing method performed at a temperature of 000 ° C. for a time of about 15 seconds to 2 minutes.
【請求項19】 多層構造のシリサイドを形成するに当
たり、 ゲート及びソース/ドレイン領域を有する基板を用意す
る工程と、 プレアモルファゼーション注入処理を行う工程と、 基板上に第1の金属層、第2の金属層及び金属ナイトラ
イド層を順次形成し、第2の金属層の金属が下向きに移
動してシリコンと反応し、第1の金属層が上向きに移動
するシリコンと反応すると共にバリャ層として作用して
第2の金属層の金属とシリコンとの反応を抑制し、前記
金属ナイトライド層がバリャ層として作用する工程と、 熱処理を行って、ゲート及びソース/ドレイン領域表面
に多層構造のシリサイド層を形成する工程とを具えるシ
リサイドの形成方法。
19. A method of forming a substrate having a gate and source / drain regions, a step of performing pre-amorphization implantation processing, a step of forming a first metal layer and a second metal layer on a substrate. A metal layer and a metal nitride layer are sequentially formed, and the metal of the second metal layer moves downward and reacts with silicon, and the first metal layer reacts with silicon moving upward and acts as a barrier layer. Reacting the metal of the second metal layer with silicon, thereby causing the metal nitride layer to act as a barrier layer; and performing heat treatment to form a multilayer silicide layer on the surface of the gate and source / drain regions. Forming a silicide.
【請求項20】 請求項19に記載のシリサイドの形成
方法において、前記第1の金属層がチタニウムを含み、
前記第2の金属層がコバルト層を含み、前記金属ナイト
ライド層がチタニウムナイトライド層を含むシリサイド
の形成方法。
20. The method for forming a silicide according to claim 19, wherein the first metal layer includes titanium.
A method for forming a silicide, wherein the second metal layer includes a cobalt layer, and the metal nitride layer includes a titanium nitride layer.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7329604B2 (en) 2004-12-10 2008-02-12 Fujtisu Limited Semiconductor device and method for fabricating the same
US7399702B2 (en) * 2005-02-01 2008-07-15 Infineon Technologies Ag Methods of forming silicide

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