JP2006108425A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置およびその製造方法に関する。特に本発明は、絶縁基板上に形成されたMOS電界効果トランジスタを有する半導体装置およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof. In particular, the present invention relates to a semiconductor device having a MOS field effect transistor formed on an insulating substrate and a method for manufacturing the same.
絶縁層上に半導体層が設けられたSOI(Silicon On Insulator)層に形成された絶縁ゲート型トランジスタは、バルク状の半導体層上に形成される場合と比べて、低消費電力、高速動作が実現できるデバイスとして、近年研究開発が進められている。 An insulated gate transistor formed on an SOI (Silicon On Insulator) layer in which a semiconductor layer is provided on an insulating layer achieves lower power consumption and higher speed operation than when formed on a bulk semiconductor layer. As a device that can be used, research and development have been promoted in recent years.
このような絶縁ゲート型トランジスタでは、半導体層を薄膜化するため、ソース領域およびゲート領域の寄生抵抗の増大が問題となる。特開平5−36632号公報によれば、上述した寄生抵抗を低減すべく、ソース領域およびドレイン領域の表面にシリサイド層を設けることが知られている。 In such an insulated gate transistor, since the semiconductor layer is thinned, an increase in parasitic resistance of the source region and the gate region becomes a problem. According to Japanese Patent Laid-Open No. 5-36632, it is known to provide a silicide layer on the surface of the source region and the drain region in order to reduce the parasitic resistance described above.
ソース領域およびゲート領域の表面にシリサイド層を設けると、シリコンがシリサイド層に吸い出されるため、空格子が発生し、欠陥やボイドが発生してしまうことがあった。これは、シリサイド層のような半導体と金属の合金層を形成する際、半導体層を構成する原子が、金属と反応するために、合金層に吸い出されるためと考えられる。特にSOI層に設けられた絶縁ゲートトランジスタでは、絶縁層上に半導体層が形成されているため、半導体層を構成するシリコンが有限に限られており、この問題が顕著となる。 When a silicide layer is provided on the surface of the source region and the gate region, silicon is sucked into the silicide layer, so that vacancies are generated and defects and voids may occur. This is presumably because when forming an alloy layer of a semiconductor and a metal such as a silicide layer, atoms constituting the semiconductor layer are sucked into the alloy layer in order to react with the metal. In particular, in an insulated gate transistor provided in an SOI layer, since a semiconductor layer is formed on the insulating layer, silicon constituting the semiconductor layer is limited to a limited number, and this problem becomes significant.
この問題を解決するために、シリサイド層を極限まで薄くする手法が報告されている(K. Imai, et al, Symp. On VLSI Tech. Dig.,p.116(1998))。しかし、シリサイド層を極限まで薄くした場合には、パターン依存性の抵抗値が増大し、または細線効果により凝集現象が引き起こされてしまうことがある。
本発明の目的は、かかる問題を解決し、寄生抵抗が低く、良好な特性を有する半導体装置およびその製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to solve such problems, and to provide a semiconductor device having low parasitic resistance and good characteristics and a method for manufacturing the same.
本発明にかかる半導体装置の製造方法は、
(a)絶縁層上に設けられた半導体層の上方にゲート絶縁層を形成する工程と、
(b)前記ゲート絶縁層の上方にゲート電極を形成する工程と、
(c)前記半導体層に不純物を導入することにより、ソース領域およびドレイン領域を形成する工程と、
(d)前記半導体層にフッ素を導入する工程と、
(e)前記半導体層の半導体と遷移金属を反応させることにより、低抵抗半導体金属合金層を形成する工程と、
を含む。
A method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes:
(A) forming a gate insulating layer above the semiconductor layer provided on the insulating layer;
(B) forming a gate electrode above the gate insulating layer;
(C) forming a source region and a drain region by introducing impurities into the semiconductor layer;
(D) introducing fluorine into the semiconductor layer;
(E) forming a low resistance semiconductor metal alloy layer by reacting the semiconductor of the semiconductor layer with a transition metal;
including.
本発明にかかる半導体装置の製造方法において、
前記工程(d)では、
前記ソース領域または前記ドレイン領域と、前記低抵抗半導体金属合金層との境界を含む領域に前記フッ素を導入することができる。
In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention,
In the step (d),
The fluorine can be introduced into a region including a boundary between the source region or the drain region and the low-resistance semiconductor metal alloy layer.
本発明にかかる半導体装置の製造方法において、
前記工程(d)では、
前記工程(e)において形成される前記低抵抗半導体金属合金層の膜厚に応じて、
前記半導体層に導入するフッ素の量を定めることができる。
In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention,
In the step (d),
According to the film thickness of the low resistance semiconductor metal alloy layer formed in the step (e),
The amount of fluorine introduced into the semiconductor layer can be determined.
本発明にかかる半導体装置の製造方法において、
前記半導体層は、シリコンからなり、
前記低抵抗半導体金属合金層は、シリサイド化合物からなることができる。
In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention,
The semiconductor layer is made of silicon,
The low resistance semiconductor metal alloy layer may be made of a silicide compound.
本発明にかかる半導体装置の製造方法は、
(a)絶縁層上に設けられた半導体層の上方にゲート絶縁層を形成する工程と、
(b)前記ゲート絶縁層の上方にゲート電極を形成する工程と、
(c)前記半導体層に不純物を導入することにより、ソース領域およびドレイン領域を形成する工程と、
(d)前記半導体層の半導体と遷移金属を反応させることにより、低抵抗半導体金属合金層を形成する工程と、
(e)前記半導体層にフッ素を導入する工程と、
を含む。
A method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes:
(A) forming a gate insulating layer above the semiconductor layer provided on the insulating layer;
(B) forming a gate electrode above the gate insulating layer;
(C) forming a source region and a drain region by introducing impurities into the semiconductor layer;
(D) forming a low resistance semiconductor metal alloy layer by reacting the semiconductor of the semiconductor layer with a transition metal;
(E) introducing fluorine into the semiconductor layer;
including.
本発明にかかる半導体装置の製造方法において、
前記工程(e)では、
前記ソース領域または前記ドレイン領域と、前記低抵抗半導体金属合金層との境界を含む領域に前記フッ素を導入することができる。
In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention,
In the step (e),
The fluorine can be introduced into a region including a boundary between the source region or the drain region and the low-resistance semiconductor metal alloy layer.
本発明にかかる半導体装置の製造方法において、
前記工程(e)では、
前記工程(d)において形成される前記低抵抗半導体金属合金層の膜厚に応じて、
前記半導体層に導入するフッ素の量を定めることができる。
In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention,
In the step (e),
According to the film thickness of the low resistance semiconductor metal alloy layer formed in the step (d),
The amount of fluorine introduced into the semiconductor layer can be determined.
本発明にかかる半導体装置の製造方法において、
前記工程(e)の後に、
熱処理を行うことができる。
In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention,
After step (e)
Heat treatment can be performed.
本発明にかかる半導体装置の製造方法において、
前記半導体層は、シリコンからなり、
前記低抵抗半導体金属合金層は、シリサイド化合物からなることができる。
In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention,
The semiconductor layer is made of silicon,
The low resistance semiconductor metal alloy layer may be made of a silicide compound.
本発明にかかる半導体装置は、
絶縁層と、
前記絶縁層の上方に形成された半導体層と、
前記半導体層の上方に形成されたゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層の上方に形成されたゲート電極と、
前記半導体層に形成されたソース領域およびドレイン領域と、
前記ソース領域または前記ドレイン領域の上方に形成された低抵抗半導体金属合金層と、
前記半導体層に形成された、フッ素を含有するフッ素含有領域と、
を含む。
The semiconductor device according to the present invention is
An insulating layer;
A semiconductor layer formed above the insulating layer;
A gate insulating layer formed above the semiconductor layer;
A gate electrode formed above the gate insulating layer;
A source region and a drain region formed in the semiconductor layer;
A low resistance semiconductor metal alloy layer formed above the source region or the drain region;
A fluorine-containing region containing fluorine formed in the semiconductor layer;
including.
本発明にかかる半導体装置において、
前記フッ素含有領域は、前記ソース領域または前記ドレイン領域と、前記低抵抗半導体金属合金層との境界を含む領域であることができる。
In the semiconductor device according to the present invention,
The fluorine-containing region may be a region including a boundary between the source region or the drain region and the low-resistance semiconductor metal alloy layer.
以下に、本実施の形態の一例について説明する。 Hereinafter, an example of the present embodiment will be described.
1.半導体装置
図1は、本実施の形態にかかる半導体装置100を模式的に示す断面図である。
1. Semiconductor Device FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a
半導体装置100は、支持基盤6上に形成された絶縁層8と、絶縁層8上に形成された半導体層10と、半導体層10上に形成されたゲート絶縁層20と、ゲート絶縁層20上に形成されたゲート電極22と、ゲート電極22の側壁に形成された側壁絶縁層24とを含む。
The
半導体層10は、ドレイン領域14と、ソース領域26と、ドレイン領域14とソース領域26の間に形成されたボディ領域12とを有する。
The
さらに半導体装置100は、ソース領域26の上方に形成された第1のシリサイド層32と、ソース領域26と第1のシリサイド層32との間に形成された第1のフッ素含有領域50と、ドレイン領域14の上方に形成された第2のシリサイド層34と、ドレイン領域14と第2のシリサイド層34との間に形成された第2のフッ素含有領域52と、ゲート電極22の上方に形成された第3のシリサイド層36と、ゲート電極22と第3のシリサイド層36との間に形成された第3のフッ素含有領域38と、を含む。なお、本実施の形態において、第1のシリサイド層32および第2のシリサイド層34は、低抵抗半導体金属合金層の一例である。
Further, the
第1のフッ素含有領域50は、第1のシリサイド層32とソース領域26との境界を含む領域に形成される。ここで境界を含む領域とは、第1のシリサイド層32とソース領域26との境界の少なくとも一部を含む領域であればよい。
The first fluorine-containing
第2のフッ素含有領域52は、第2のシリサイド層34とドレイン領域14との境界を含む領域に形成される。ここで境界を含む領域とは、第2のシリサイド層34とドレイン領域14との境界の少なくとも一部を含む領域であればよい。
The second fluorine-containing
第3のフッ素含有領域38は、第3のシリサイド層36とゲート電極22との境界を含む領域に形成される。ここで境界を含む領域とは、第3のシリサイド層36とゲート電極22との境界の少なくとも一部を含む領域であればよい。
The third fluorine-containing
第1のフッ素含有領域50、第2のフッ素含有領域52、および第3のフッ素含有領域38は、フッ素を含有する領域であればよく、半導体層にフッ素が含まれた領域と、シリサイド層にフッ素が含まれた領域の一方または双方を含むことができる。
The first fluorine-containing
なお、フッ素は、図1の第1のフッ素含有領域50、第2のフッ素含有領域52、および第3のフッ素含有領域38により示された領域だけでなく、これらの上に形成されるそれぞれのシリサイド層、およびソース領域26、ドレイン領域14、またはゲート電極22にも含まれていてもよい。
In addition, the fluorine is not limited to the regions indicated by the first fluorine-containing
本実施の形態にかかる半導体装置100の特徴は、以下のとおりである。
The features of the
第1のフッ素含有領域50および第2のフッ素含有領域52には、フッ素が含まれているため、第1のシリサイド層32および第2のシリサイド層34に吸い出されたシリコン(空格子)を、フッ素によって補うことができる。これにより、第1のシリサイド層32および第2のシリサイド層34近傍に発生する欠陥やボイドを低減させることが出来る。従って寄生抵抗が低減され、かつ良好な特性を有する半導体装置を提供することができる。
Since the first fluorine-containing
2.半導体装置の製造方法
次に本実施の形態にかかる半導体装置の製造方法について、図2から図6を参照しながら説明する。なお、以下に説明する製造方法において、具体例として記載した数値は、nチャネル型のMOSトランジスタを形成する場合の一例を記載したものである。
2. Semiconductor Device Manufacturing Method Next, a semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. In the manufacturing method described below, the numerical values described as specific examples describe an example in the case of forming an n-channel MOS transistor.
(1)まず、図2に示すように、支持基板6と、支持基盤6上の絶縁層8と、絶縁層8上に設けられた半導体層10とを有するSOI基板を準備する。SOI基板としては、支持基板6の上に絶縁層8および半導体層10が積層された基板を用いた場合を例として説明するが、これに限定されず、SIMOX(Separation by Implanted Oxgen)基板、貼り合わせ基板などを用いることができる。半導体層10としては、たとえば、Si、SiGe、GaAs、InP、GaP、GaNなどを用いることができる。また、準備されたSOI基板の半導体層10の膜厚が所望の膜厚と異なる場合には、犠牲酸化やフッ酸によるウェットエッチングを行うことによりその膜厚を調整することができる。
(1) First, as shown in FIG. 2, an SOI substrate having a
なお、SOI基板にかえて、サファイヤ上にシリコン層が形成された基板、石英基板またはガラス基板上にレーザーアニール等により再結晶化されたシリコン層が形成された基板等を用いてもよい。 Instead of the SOI substrate, a substrate in which a silicon layer is formed on sapphire, a substrate in which a silicon layer recrystallized by laser annealing or the like is formed on a quartz substrate or a glass substrate, or the like may be used.
ついで、図2に示すように、しきい値の調整のために、所定の導電型の不純物を半導体層10に導入する。この不純物の導入は、イオン注入法により行うことができる。たとえば、半導体層10として、膜厚が50nmの単結晶シリコン層を用いて、nチャネル型のMOSトランジスタを形成する場合には、不純物としてBF2を用い30keVのエネルギーで1〜5×1012/cm2程度打ち込むことができる。
Next, as shown in FIG. 2, impurities of a predetermined conductivity type are introduced into the
(2)次に、図3に示すように、ゲート絶縁層20およびゲート電極22を形成する。ゲート絶縁層20としては、たとえば、酸化シリコン膜を熱酸化法により形成することができる。ついで、ゲート絶縁層20の上に、ゲート電極22のための導電層(図示せず)を形成する。導電層としては、たとえば、多結晶シリコン層を200nm程堆積することができる。その後、この導電層を公知のリソグラフィーおよびエッチング技術によりパターニングすることによりゲート電極22が形成される。
(2) Next, as shown in FIG. 3, the
(3)次に、図4に示すように、ゲート電極22の側面に側壁絶縁層24を形成する。側壁絶縁層24の形成は、たとえば、以下のようにして行うことができる。半導体層10の全面の上方に絶縁層(図示せず)を形成する。絶縁層としては、窒化シリコン膜や酸化シリコン膜またそれらの積層膜を用いることができる。その後、この絶縁層に異方性のエッチングを施すことにより、ゲート電極22の側面に側壁絶縁層24を形成することができる。
(3) Next, as shown in FIG. 4, a
(4)次に、図4に示すようにソース領域26およびドレイン領域14を形成する。
(4) Next, as shown in FIG. 4, the
ソース領域26およびドレイン領域14を形成するための領域に、公知の方法により所定の導電型の不純物を半導体層10に導入する。たとえば、不純物としてPを用いる。不純物の導入をイオン注入により行う場合、斜めイオン注入法を用いることにより、側壁絶縁層24に覆われている半導体層10にも不純物を導入することができる。その後、熱処理を施し、導入した不純物を活性化する。
An impurity of a predetermined conductivity type is introduced into the
(5)次に、第1のシリサイド層32、第2のシリサイド層34、および第3のシリサイド層36を形成する。これらは、チタンシリサイド、コバルトシリサイド、ニッケルシリサイド、モリブデンシリサイド等のシリサイド化合物からなる。
(5) Next, the
まず、図5に示すように、半導体層10の上方の全面に金属層32aを形成する。金属層32aとしては、たとえば、Tiを約20nm、スパッタ法により堆積させる。また金属層32aとしてはCo、Ni、Mo、Pt、Rbであっても良い。なお、ゲート電極22の上方にも金属層32aは形成される。
First, as shown in FIG. 5, a
(6)次に、第1段目の熱処理を行い、金属層32aと、半導体層10およびゲート電極22とをシリサイド化反応させる。これにより、図6に示すように、第1のシリサイド層32、第2のシリサイド層34、および第3のシリサイド層36が形成される。この第1段目の熱処理は、たとえば、RTA法を用いて、処理温度が500℃〜700℃の条件で行うことができる。ついで、未反応の金属層32aを除去する。未反応の金属層32aの除去は、NH4OH,H2O2,H2Oの混合液を用いたウェットエッチングにより行うことができる。
(6) Next, a first heat treatment is performed to cause the
その後、第2段目の熱処理を施すことで、第1のシリサイド層32、第2のシリサイド層34および第3のシリサイド層36をより安定的なものにして、低抵抗な第1のシリサイド層32、第2のシリサイド層34および第3のシリサイド層36を形成する。第2段目の熱処理は、処理温度が800℃以上の条件で行うことができる。
Thereafter, a second heat treatment is performed to make the
(7)次に、第1のフッ素含有領域50、第2のフッ素含有領域52、および第3のフッ素含有領域38を形成する。
(7) Next, the first fluorine-containing
まず、図6に示すように、イオン注入法などの公知の方法を用いてフッ素を導入する。イオン注入法によってフッ素の導入を行う場合、たとえばBF2をプラズマイオン化し、フッ素イオンのみを選択的に打ち込む。フッ素を打ち込む深さについては、第1のシリサイド層32とソース領域26の境界、および第2のシリサイド層34とドレイン領域14の境界の部分にフッ素が打ち込まれるように、注入エネルギーを調節する。
First, as shown in FIG. 6, fluorine is introduced using a known method such as an ion implantation method. When introducing fluorine by an ion implantation method, for example, BF 2 is plasma ionized and only fluorine ions are selectively implanted. With respect to the depth at which fluorine is implanted, the implantation energy is adjusted so that fluorine is implanted at the boundary between the
注入するフッ素の量は、第1のシリサイド層32および第2のシリサイド層34が形成されたときに発生する空格子の発生量に応じて定まる。空格子の発生は、上述した欠陥やボイドの発生に繋がるものである。空格子の発生量は、たとえば半導体装置100の断面を透過型電子顕微鏡により観察することで求めることができる。また、空格子の発生量は、第1のシリサイド層32および第2のシリサイド層34の組成、格子定数によってもかわるため、当該金属層の種類、供給量(即ち堆積する金属層の膜厚)に応じて、注入するフッ素の量を定めることもできる。さらに第1のシリサイド層32および第2のシリサイド層34の膜厚は、これらシリサイド層形成時の条件によってもかわるため、当該条件に応じて、注入するフッ素の量を定めることもできる。ここで条件とは、金属層32aに用いる金属の種類、熱処理の温度、熱処理の時間等である。
The amount of fluorine to be implanted is determined according to the amount of vacancies generated when the
具体的なイオン注入の条件としては、打ち込みエネルギーが10〜20keV程度、ドーズ量は、1×1012〜1×1015cm−2程度である。これにより第1のフッ素含有領域50および第2のフッ素含有領域52のフッ素濃度は、1×1017〜1×1020cm−3程度となる。
As specific ion implantation conditions, the implantation energy is about 10 to 20 keV, and the dose is about 1 × 10 12 to 1 × 10 15 cm −2 . As a result, the fluorine concentration in the first fluorine-containing
(8)次に、熱処理を行い、フッ素を反応させ、図1に示すように、第1のフッ素含有領域50、第2のフッ素含有領域52、および第3のフッ素含有領域38が形成される。ここでの熱処理温度は、たとえば、400〜800℃で行われる。
(8) Next, heat treatment is performed to react fluorine, and as shown in FIG. 1, the first fluorine-containing
以上の工程により本実施の形態にかかる半導体装置100を形成することができる。
The
3.変形例
本発明は、上述の実施の形態に限定されることなく、本発明の要旨の範囲内で変形することが可能である。以下に変形例の一例を説明する。
3. Modifications The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be modified within the scope of the gist of the present invention. An example of a modification will be described below.
3.1.第1の変形例
上述した半導体装置100の製造方法では、工程(5)および工程(6)において、第1のシリサイド層32、第2のシリサイド層34、および第3のシリサイド層36を形成した後に、工程(7)、および工程(8)において、第1のフッ素含有領域50、第2のフッ素含有領域52、および第3のフッ素含有領域38を形成している。これにかえて、第1の変形例では、上述した工程(4)の後に、フッ素を半導体層10に導入する工程(7)を行い、その後、工程(5)および工程(6)を行い、第1のシリサイド層32、第2のシリサイド層34、および第3のシリサイド層36を形成する。第1の変形例では、工程(6)において熱処理を行うため、フッ素導入後の熱処理工程である工程(8)は省略することができる。その他の製造工程については、上述した製造工程と同様であるので、説明を省略する。
3.1. First Modification In the method for manufacturing the
このように、フッ素の導入をシリサイド層の形成前に行うことにより、欠陥やボイドの発生頻度の高い位置である、シリサイド層とドレイン領域14またはソース領域26との境界に、より容易かつ確実にフッ素を導入することができる。
Thus, by introducing fluorine before the formation of the silicide layer, it is easier and more reliable at the boundary between the silicide layer and the
3.2.第2の変形例
次に、図7を用いて第2の変形例にかかる半導体装置200を説明する。図7は、第2の変形例にかかる半導体装置200を模式的に示す断面図である。
3.2. Second Modification Next, a
半導体装置200のソース領域およびドレイン領域は、エレべーテッド型の構造を有する点で、半導体装置100と異なる。半導体装置200は、半導体層10に形成された第1のドレイン領域16および第1のソース領域28と、半導体層10の上方に形成された第2のドレイン領域17および第2のソース領域27とを含む。
The source region and drain region of the
第2の変形例において、第1のソース領域28および第1のドレイン領域16は、絶縁層8と接していないが、これに限定されず、絶縁層8に接している構造を有してもよい。第2のソース領域27および第2のドレイン領域17は、上述した工程(4)により第1のソース領域28および第1のドレイン領域16を形成した後に、以下の方法により半導体層10の上方に半導体層をさらに選択成長させることにより形成することができる。
In the second modification, the
まず、半導体層10の上方に、超高真空CVD法により、単結晶シリコン膜をエピタキシャル成長させる。このとき、所定の導電型の不純物を混入させながら成長させてもよいし、半導体層の堆積後にイオン注入法等により、不純物を導入してもよい。
First, a single crystal silicon film is epitaxially grown above the
さらに半導体装置200は、第2のソース領域27の上方に形成された第1のシリサイド層33と、第2のドレイン領域17の上方に形成された第2のシリサイド層35と、第1のシリサイド層33と第2のソース領域27との間に形成された第1のフッ素含有領域54と、第2のシリサイド層35と第2のドレイン領域17との間に形成された第2のフッ素含有領域56と、を含む。
Further, the
その他の半導体装置200の構成および製造工程については、上述した構成および製造工程と同様であるので、説明を省略する。
Since the configuration and manufacturing process of the
3.3.第3の変形例
次に、図8を用いて第3の変形例にかかる半導体装置300を説明する。図8は、第3の変形例にかかる半導体装置300を模式的に示す断面図である。
3.3. Third Modification Next, a
半導体装置300は、第1のシリサイド層42および第2のシリサイド層44が絶縁層8に接している点、およびエクステンション領域19およびエクステンション領域30をさらに有する点で、半導体装置100と異なる。
The
第1のシリサイド層42および第2のシリサイド層44は、絶縁層8に接していることにより、シリサイド層42および第2のシリサイド層44近傍に空格子或いはその集合体であるボイドが発生しやすい。本発明によるフッ素含有領域58及び60はその空格子やボイドを抑制するため第3の変形例では特に効果が大きい。その一方で、シリサイド膜厚を半導体層10の膜厚にまで厚くすることができるので、半導体装置300の寄生抵抗をより低減することが可能となる。
Since the
半導体装置300の製造方法は、以下の点において、半導体装置100の製造方法と異なる。半導体装置300の製造方法は、上述した半導体装置100の製造方法の工程(2)の後に、半導体層10に不純物を導入することにより、エクステンション領域19およびエクステンション領域30を形成する工程をさらに含む。具体的には、イオン注入法により、Pを1×1013〜1×1015cm-2程度のドーズ量で打ち込む。不純物としてAs等を用いても良い。エクステンション領域19およびエクステンション領域30の深さは、斜めイオン打ち込み法により、チルト角を7°〜45°と変化させるか、打ち込みエネルギーの値を設定することで決めることができる。
The manufacturing method of the
また、半導体装置300の製造方法では、第1のシリサイド層42および第2のシリサイド層44が絶縁層8に接するように、図5における金属層32aの厚さを調整する。半導体装置300の製造工程における金属層32aの厚さは、半導体装置100の製造工程の金属層32aに比べて、厚く調整する。具体的には、チタンシリサイドを形成する場合、チタン膜厚1を堆積すると、形成されるチタンシリサイド膜厚はおよそ2.6になる。よって、半導体層10の膜厚がチタン膜厚に対して約2.6倍になるように、チタン膜厚を調整する。たとえば、半導体層10の膜厚50nmに対し金属層32aとして、チタン層を膜厚20nm以上(例えば25nm)堆積させれば、第1のシリサイド層42および第2のシリサイド層44を絶縁層8に接するよう形成することができる。チタンシリサイドの代わりにコバルトシリサイド、ニッケルシリサイドその他を形成する場合は、金属膜厚とシリサイド膜厚の比を考慮して金属層32aの膜厚を設定する必要がある。フッ素の導入は工程(7)と同じくして導入しても良いが、工程(4)の後、即ち工程(5)シリサイド形成以前に行っておくと、シリサイド形成時においてフッ素がシリサイドと半導体層界面に析出する偏析現象を利用できるので、フッ素含有領域58及び60を形成するのには都合がよい。以上により第3の変形例にかかる半導体装置300を形成することができる。
Further, in the method for manufacturing the
その他の半導体装置300の構成および製造工程については、上述した構成および製造工程と同様であるので、説明を省略する。
Since the configuration and manufacturing process of the
6 支持基盤、8 絶縁層、10 半導体層、12 ボディ領域、14 ドレイン領域、20 ゲート絶縁層、22 ゲート電極、24 側壁絶縁層、26 ソース領域、32 第1のシリサイド層、34 第2のシリサイド層、36 第3のシリサイド層、38 第3のフッ素含有領域、100 半導体装置 200 半導体装置、300 半導体装置
6 support base, 8 insulating layer, 10 semiconductor layer, 12 body region, 14 drain region, 20 gate insulating layer, 22 gate electrode, 24 sidewall insulating layer, 26 source region, 32 first silicide layer, 34 second silicide Layer, 36 third silicide layer, 38 third fluorine-containing region, 100
Claims (11)
(b)前記ゲート絶縁層の上方にゲート電極を形成する工程と、
(c)前記半導体層に不純物を導入することにより、ソース領域およびドレイン領域を形成する工程と、
(d)前記半導体層にフッ素を導入する工程と、
(e)前記半導体層の半導体と遷移金属を反応させることにより、低抵抗半導体金属合金層を形成する工程と、
を含む、半導体装置の製造方法。 (A) forming a gate insulating layer above the semiconductor layer provided on the insulating layer;
(B) forming a gate electrode above the gate insulating layer;
(C) forming a source region and a drain region by introducing impurities into the semiconductor layer;
(D) introducing fluorine into the semiconductor layer;
(E) forming a low resistance semiconductor metal alloy layer by reacting the semiconductor of the semiconductor layer with a transition metal;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記工程(d)では、
前記ソース領域または前記ドレイン領域と、前記低抵抗半導体金属合金層との境界を含む領域に前記フッ素を導入する、半導体装置の製造方法。 In claim 1,
In the step (d),
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the fluorine is introduced into a region including a boundary between the source region or the drain region and the low-resistance semiconductor metal alloy layer.
前記工程(d)では、
前記工程(e)において形成される前記低抵抗半導体金属合金層の組成及び前記遷移金属の供給量に応じて、
前記半導体層に導入するフッ素の量を定める、半導体装置の製造方法。 In claim 1 or 2,
In the step (d),
According to the composition of the low resistance semiconductor metal alloy layer formed in the step (e) and the supply amount of the transition metal,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein an amount of fluorine introduced into the semiconductor layer is determined.
前記半導体層は、シリコンからなり、
前記低抵抗半導体金属合金層は、シリサイド化合物からなる、半導体装置の製造方法。 In any one of Claims 1 thru | or 3,
The semiconductor layer is made of silicon,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the low-resistance semiconductor metal alloy layer is made of a silicide compound.
(b)前記ゲート絶縁層の上方にゲート電極を形成する工程と、
(c)前記半導体層に不純物を導入することにより、ソース領域およびドレイン領域を形成する工程と、
(d)前記半導体層の半導体と遷移金属を反応させることにより、低抵抗半導体金属合金層を形成する工程と、
(e)前記半導体層にフッ素を導入する工程と、
を含む、半導体装置の製造方法。 (A) forming a gate insulating layer above the semiconductor layer provided on the insulating layer;
(B) forming a gate electrode above the gate insulating layer;
(C) forming a source region and a drain region by introducing impurities into the semiconductor layer;
(D) forming a low resistance semiconductor metal alloy layer by reacting the semiconductor of the semiconductor layer with a transition metal;
(E) introducing fluorine into the semiconductor layer;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記工程(e)では、
前記ソース領域または前記ドレイン領域と、前記低抵抗半導体金属合金層との境界を含む領域に前記フッ素を導入する、半導体装置の製造方法。 In claim 5,
In the step (e),
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the fluorine is introduced into a region including a boundary between the source region or the drain region and the low-resistance semiconductor metal alloy layer.
前記工程(e)では、
前記工程(d)において形成される前記低抵抗半導体金属合金層の組成及び前記遷移金属の供給量に応じて、
前記半導体層に導入するフッ素の量を定める、半導体装置の製造方法。 In claim 5 or 6,
In the step (e),
According to the composition of the low resistance semiconductor metal alloy layer formed in the step (d) and the supply amount of the transition metal,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein an amount of fluorine introduced into the semiconductor layer is determined.
前記工程(e)の後に、
熱処理を行う、半導体装置の製造方法。 In any of claims 5 to 7,
After step (e)
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein heat treatment is performed.
前記半導体層は、シリコンからなり、
前記低抵抗半導体金属合金層は、シリサイド化合物からなる、半導体装置の製造方法。 In any one of claims 5 to 8,
The semiconductor layer is made of silicon,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the low-resistance semiconductor metal alloy layer is made of a silicide compound.
前記絶縁層の上方に形成された半導体層と、
前記半導体層の上方に形成されたゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層の上方に形成されたゲート電極と、
前記半導体層に形成されたソース領域およびドレイン領域と、
前記ソース領域または前記ドレイン領域の上方に形成された低抵抗半導体金属合金層と、
前記半導体層に形成された、フッ素を含有するフッ素含有領域と、
を含む、半導体装置。 An insulating layer;
A semiconductor layer formed above the insulating layer;
A gate insulating layer formed above the semiconductor layer;
A gate electrode formed above the gate insulating layer;
A source region and a drain region formed in the semiconductor layer;
A low resistance semiconductor metal alloy layer formed above the source region or the drain region;
A fluorine-containing region containing fluorine formed in the semiconductor layer;
Including a semiconductor device.
前記フッ素含有領域は、前記ソース領域または前記ドレイン領域と、前記低抵抗半導体金属合金層との境界を含む領域である、半導体装置。 In claim 10,
The fluorine-containing region is a semiconductor device that includes a boundary between the source region or the drain region and the low-resistance semiconductor metal alloy layer.
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