JP2630290B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
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- H01L29/66575—Lateral single gate silicon transistors where the source and drain or source and drain extensions are self-aligned to the sides of the gate
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
関し、特にチタンを用いたサイサイド構造のMOSトラ
ンジスタの製造方法に関する。
関し、特にチタンを用いたサイサイド構造のMOSトラ
ンジスタの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の微細化に伴ない、MOSト
ランジスタのソース・ドレイン領域(の一部)をなすソ
ース・ドレイン拡散層の接合の深さも浅くする必要があ
る。さらに、ソース・ドレイン拡散層の接合の深さを単
に浅くするだけではなく、ソース・ドレイン領域自体の
抵抗値も低くする必要がある。その方法の1つとして、
接合の深さの浅い拡散層を形成した後、その拡散層の表
面に例えばチタンシリサイド(2ケイ化チタン;TiS
i2 )を形成する方法がある。このような方法として、
例えば特開平2−1120号公報に開示された方法があ
る。
ランジスタのソース・ドレイン領域(の一部)をなすソ
ース・ドレイン拡散層の接合の深さも浅くする必要があ
る。さらに、ソース・ドレイン拡散層の接合の深さを単
に浅くするだけではなく、ソース・ドレイン領域自体の
抵抗値も低くする必要がある。その方法の1つとして、
接合の深さの浅い拡散層を形成した後、その拡散層の表
面に例えばチタンシリサイド(2ケイ化チタン;TiS
i2 )を形成する方法がある。このような方法として、
例えば特開平2−1120号公報に開示された方法があ
る。
【0003】半導体装置の製造工程の断面図である図5
を参照すると、上記特開平2−1120号公報に記載さ
れた半導体装置の製造方法は、次のようになっている。
を参照すると、上記特開平2−1120号公報に記載さ
れた半導体装置の製造方法は、次のようになっている。
【0004】まず、シリコン基板401表面の素子分離
領域にフィールド酸化膜402を形成し、素子形成領域
にゲート酸化膜403を形成し、多結晶シリコンゲート
電極404を形成する。全面に酸化シリコン膜を形成
し、これをエッチバックして多結晶シリコンゲート電極
404側面にサイドウォール・スペーサ405を形成す
る。高濃度不純物のイオン注入等により、接合の深さが
0.1μmのソース・ドレイン拡散層406を形成す
る。続いて、膜厚100nmのチタン膜428と膜厚2
00nmの非晶質シリコン膜429とを順次堆積する
〔図5(a)〕。次に、公知のフォト・リスグラフィ技
術により、多結晶シリコンゲート電極404上の非晶質
シリコン膜を除去するように非晶質シリコン膜429を
パターニングして、非晶質シリコン膜429aを残置さ
せる。この非晶質シリコン膜429aの端部はサイドウ
ォール・スペーサ405上にある〔図5(b)〕。
領域にフィールド酸化膜402を形成し、素子形成領域
にゲート酸化膜403を形成し、多結晶シリコンゲート
電極404を形成する。全面に酸化シリコン膜を形成
し、これをエッチバックして多結晶シリコンゲート電極
404側面にサイドウォール・スペーサ405を形成す
る。高濃度不純物のイオン注入等により、接合の深さが
0.1μmのソース・ドレイン拡散層406を形成す
る。続いて、膜厚100nmのチタン膜428と膜厚2
00nmの非晶質シリコン膜429とを順次堆積する
〔図5(a)〕。次に、公知のフォト・リスグラフィ技
術により、多結晶シリコンゲート電極404上の非晶質
シリコン膜を除去するように非晶質シリコン膜429を
パターニングして、非晶質シリコン膜429aを残置さ
せる。この非晶質シリコン膜429aの端部はサイドウ
ォール・スペーサ405上にある〔図5(b)〕。
【0005】続いて、600℃の急速熱処理(RTA)
によりシリサイド化反応を起させる。このとき、多結晶
シリコンゲート電極404とチタン膜428との反応に
より、多結晶シリコンゲート電極404の上面を覆うT
iSi2 (2ケイ化チタン)膜430Aが形成される。
また、非晶質シリコン膜429aとチタン膜428との
反応により、少なくともソース・ドレイン拡散層406
表面を覆うTiSi2膜430Bが形成される。TiS
i2 膜430AとTiSi2 膜430Bとに挟まれたサ
イドウォール・スペーサ405表面には、チタン膜42
8aが残置される〔図5(c)〕。次に、未反応のチタ
ン膜428aのみを選択的にエッチング除去し、半導体
装置が形成される〔図5(d)〕。
によりシリサイド化反応を起させる。このとき、多結晶
シリコンゲート電極404とチタン膜428との反応に
より、多結晶シリコンゲート電極404の上面を覆うT
iSi2 (2ケイ化チタン)膜430Aが形成される。
また、非晶質シリコン膜429aとチタン膜428との
反応により、少なくともソース・ドレイン拡散層406
表面を覆うTiSi2膜430Bが形成される。TiS
i2 膜430AとTiSi2 膜430Bとに挟まれたサ
イドウォール・スペーサ405表面には、チタン膜42
8aが残置される〔図5(c)〕。次に、未反応のチタ
ン膜428aのみを選択的にエッチング除去し、半導体
装置が形成される〔図5(d)〕。
【0006】上記シリサイド化反応では、ソース・ドレ
イン拡散層406上に非晶質シリコン膜429aが存在
するため、チタン膜428とソース・ドレイン拡散層4
06との反応は起らないものとしている。これにより、
浅い接合の深さを有したソース・ドレイン拡散層406
が保持されるとともに、このソース・ドレイン拡散層4
06の表面に直接に接触するTiSi2 膜430Bの存
在のためにソース・ドレイン領域の低抵抗化が実現され
る。
イン拡散層406上に非晶質シリコン膜429aが存在
するため、チタン膜428とソース・ドレイン拡散層4
06との反応は起らないものとしている。これにより、
浅い接合の深さを有したソース・ドレイン拡散層406
が保持されるとともに、このソース・ドレイン拡散層4
06の表面に直接に接触するTiSi2 膜430Bの存
在のためにソース・ドレイン領域の低抵抗化が実現され
る。
【0007】MOSトランジスタのソース・ドレイン領
域(の一部)をなすソース・ドレイン拡散層の接合の深
さを浅くし,さらにソース・ドレイン領域自体の抵抗値
を低くする別の方法として、例えば特開平2−2221
53号公報(もしくは、アイ・イー・イー・イー,エレ
クトロン−デバイス−レターズ,第12巻,第3号,8
9−91ページ,1991年(IEEE,ELECTR
ON−DEVICE−LETTERS,Vol.12,
No.3,pp89−91,1991))に記載された
方法がある。この方法では、ソース・ドレイン拡散層の
形成予定領域となるシリコン基板の表面に単結晶シリコ
ン層の薄膜を選択エピタキシャル成長させた後、等価的
に接合の深さの深いソース・ドレイン拡散層を形成し、
さらに、このソース・ドレイン拡散層の表面をシリサイ
ド化している。
域(の一部)をなすソース・ドレイン拡散層の接合の深
さを浅くし,さらにソース・ドレイン領域自体の抵抗値
を低くする別の方法として、例えば特開平2−2221
53号公報(もしくは、アイ・イー・イー・イー,エレ
クトロン−デバイス−レターズ,第12巻,第3号,8
9−91ページ,1991年(IEEE,ELECTR
ON−DEVICE−LETTERS,Vol.12,
No.3,pp89−91,1991))に記載された
方法がある。この方法では、ソース・ドレイン拡散層の
形成予定領域となるシリコン基板の表面に単結晶シリコ
ン層の薄膜を選択エピタキシャル成長させた後、等価的
に接合の深さの深いソース・ドレイン拡散層を形成し、
さらに、このソース・ドレイン拡散層の表面をシリサイ
ド化している。
【0008】半導体装置の製造工程の断面図である図6
を参照すると、上記特開平2−222153号公報に記
載された半導体装置の製造方法の詳細は、次のようにな
っている。
を参照すると、上記特開平2−222153号公報に記
載された半導体装置の製造方法の詳細は、次のようにな
っている。
【0009】まず、P型シリコン基板501表面の素子
分離領域にフィールド酸化膜502を形成し、素子形成
領域に膜厚が5〜90nmのゲート酸化膜503を形成
し、多結晶シリコンゲート電極504を形成する。この
多結晶シリコンゲート電極504上面は、膜厚が50〜
100nmの酸化シリコン膜513により覆われてい
る。フィールド酸化膜502と多結晶シリコンゲート電
極504とをマスクにしたイオン注入等により、不純物
濃度が5×1017cm-3〜1×1020cm-3のN- 型拡
散層526を形成する。膜厚が20〜90nmの酸化シ
リコン膜を全面に形成し、これ(とゲート酸化膜503
と)をエッチバックして多結晶シリコンゲート電極50
4側面に第1のサイドウォール・スペーサ505を形成
する。この段階で、N- 型拡散層526表面には自然酸
化膜516が形成されている〔図6(a)〕。
分離領域にフィールド酸化膜502を形成し、素子形成
領域に膜厚が5〜90nmのゲート酸化膜503を形成
し、多結晶シリコンゲート電極504を形成する。この
多結晶シリコンゲート電極504上面は、膜厚が50〜
100nmの酸化シリコン膜513により覆われてい
る。フィールド酸化膜502と多結晶シリコンゲート電
極504とをマスクにしたイオン注入等により、不純物
濃度が5×1017cm-3〜1×1020cm-3のN- 型拡
散層526を形成する。膜厚が20〜90nmの酸化シ
リコン膜を全面に形成し、これ(とゲート酸化膜503
と)をエッチバックして多結晶シリコンゲート電極50
4側面に第1のサイドウォール・スペーサ505を形成
する。この段階で、N- 型拡散層526表面には自然酸
化膜516が形成されている〔図6(a)〕。
【0010】次に、自然酸化膜216を除去する〔図6
(b)〕。その後、膜厚が100〜200nmの単結晶
シリコン層536をN- 型拡散層526表面に選択的に
エピタキシャル成長させる。この単結晶シリコン層53
6は、ファセットを有している〔図6(c)〕。
(b)〕。その後、膜厚が100〜200nmの単結晶
シリコン層536をN- 型拡散層526表面に選択的に
エピタキシャル成長させる。この単結晶シリコン層53
6は、ファセットを有している〔図6(c)〕。
【0011】次に、膜厚100〜200nmの酸化シリ
コン膜を全面に形成し、この酸化シリコン膜と酸化シリ
コン膜513とをエッチバックし、第1のサイドウォー
ル・スペーサ505の側面を覆う第2のサイドウォール
・スペーサ515を形成するとともに多結晶シリコンゲ
ート電極504上面を露出させる。続いて、フィールド
酸化膜502およびサイドウォール・スペーサ505,
515をマスクにしたイオン注入等により、N+ 型拡散
層546を形成する。このN+ 型拡散層546は、上記
N- 型拡散層526を貫通している〔図6(d)〕。こ
こで、第2のサイドウォール・スペーサ515を形成す
る目的は、N+ 型拡散層形成のためのイオン注入に際し
て、単結晶シリコン層536のファセット直下における
N+ 型拡散層の接合の深さが局部的に深くなるのを避け
るためである。
コン膜を全面に形成し、この酸化シリコン膜と酸化シリ
コン膜513とをエッチバックし、第1のサイドウォー
ル・スペーサ505の側面を覆う第2のサイドウォール
・スペーサ515を形成するとともに多結晶シリコンゲ
ート電極504上面を露出させる。続いて、フィールド
酸化膜502およびサイドウォール・スペーサ505,
515をマスクにしたイオン注入等により、N+ 型拡散
層546を形成する。このN+ 型拡散層546は、上記
N- 型拡散層526を貫通している〔図6(d)〕。こ
こで、第2のサイドウォール・スペーサ515を形成す
る目的は、N+ 型拡散層形成のためのイオン注入に際し
て、単結晶シリコン層536のファセット直下における
N+ 型拡散層の接合の深さが局部的に深くなるのを避け
るためである。
【0012】次に、全面にチタン膜を形成し、窒素雰囲
気でのRTAにより多結晶シリコンゲート電極504上
面,N+ 型拡散層546表面に選択的にTiSi2 膜5
54,556を形成する。その後、未反応のチタン膜
(および窒化チタン膜)を選択的に除去し、サリサイド
構造のNチャネルMOSトランジスタを形成する。この
トランジスタのソース・ドレイン領域506は、N- 型
拡散層526とN+ 型拡散層546とTiSi2 膜55
6とから構成される〔図6(e)〕。
気でのRTAにより多結晶シリコンゲート電極504上
面,N+ 型拡散層546表面に選択的にTiSi2 膜5
54,556を形成する。その後、未反応のチタン膜
(および窒化チタン膜)を選択的に除去し、サリサイド
構造のNチャネルMOSトランジスタを形成する。この
トランジスタのソース・ドレイン領域506は、N- 型
拡散層526とN+ 型拡散層546とTiSi2 膜55
6とから構成される〔図6(e)〕。
【0013】上記N+ 型拡散層546は、等価的に接合
の深さは深いものの、当初のP型シリコン基板501の
表面から見れば実効的な接合の深さは浅くなっている。
このこととTiSi2 膜556の存在とから、上記第2
の方法により、ソース・ドレイン拡散層の接合の深さを
浅くし,さらにソース・ドレイン領域自体の抵抗値を低
くすることが可能となる。
の深さは深いものの、当初のP型シリコン基板501の
表面から見れば実効的な接合の深さは浅くなっている。
このこととTiSi2 膜556の存在とから、上記第2
の方法により、ソース・ドレイン拡散層の接合の深さを
浅くし,さらにソース・ドレイン領域自体の抵抗値を低
くすることが可能となる。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】上記第1の方法では、
ソース・ドレイン拡散層406の接合の深さが浅く,こ
れに伴なってチタン膜428の膜厚も薄くすることが必
要となる。このためこの方法は、接合の深さが浅い拡散
層を形成する困難性があり、さらに、チタン膜の薄さか
らくるTiSi2 膜の膜厚の薄さのためにソース・ドレ
イン領域の低抵抗化が困難になる。それに加えて、非晶
質シリコン膜429aを残置するフォト・リソグラフィ
を考えると、サイドウォール・スペーサ405の幅がこ
のフォト・リソグラフィ工程でのアライメント・マージ
ンより厚くなければならず、このとき、ソース・ドレイ
ン拡散層406が多結晶シリコンゲート電極404とオ
フ・セットにならないようにするにはこのソース・ドレ
イン拡散層406の接合の深さをあまり浅くするこのは
できなくなる。また、ソース・ドレイン拡散層406表
面に直接に接触するTiSi2 膜430Bがソース・ド
レイン拡散層406に自己整合的に形成されるのではな
いため、このTiSi2 膜430Bは再度パターニング
することが必要となる。これらのことから、この方法を
微細化に適用するのは困難である。
ソース・ドレイン拡散層406の接合の深さが浅く,こ
れに伴なってチタン膜428の膜厚も薄くすることが必
要となる。このためこの方法は、接合の深さが浅い拡散
層を形成する困難性があり、さらに、チタン膜の薄さか
らくるTiSi2 膜の膜厚の薄さのためにソース・ドレ
イン領域の低抵抗化が困難になる。それに加えて、非晶
質シリコン膜429aを残置するフォト・リソグラフィ
を考えると、サイドウォール・スペーサ405の幅がこ
のフォト・リソグラフィ工程でのアライメント・マージ
ンより厚くなければならず、このとき、ソース・ドレイ
ン拡散層406が多結晶シリコンゲート電極404とオ
フ・セットにならないようにするにはこのソース・ドレ
イン拡散層406の接合の深さをあまり浅くするこのは
できなくなる。また、ソース・ドレイン拡散層406表
面に直接に接触するTiSi2 膜430Bがソース・ド
レイン拡散層406に自己整合的に形成されるのではな
いため、このTiSi2 膜430Bは再度パターニング
することが必要となる。これらのことから、この方法を
微細化に適用するのは困難である。
【0015】上記第2の方法では、自然酸化膜516の
除去とCVD法による単結晶シリコン層536の選択エ
ピタキシャル成長とが必要なため、生産効率が低下す
る。また、単結晶シリコン層536のファセットに起因
する不具合を解消するために第2のサイドウォール・ス
ペーサ515(とN- 型拡散層526と)が必要とな
り、N+ 型拡散層546と多結晶シリコンゲート電極5
04とのマージン(間隔)を確保しなければならないこ
とから、この方法も微細化に適用するのは困難である。
除去とCVD法による単結晶シリコン層536の選択エ
ピタキシャル成長とが必要なため、生産効率が低下す
る。また、単結晶シリコン層536のファセットに起因
する不具合を解消するために第2のサイドウォール・ス
ペーサ515(とN- 型拡散層526と)が必要とな
り、N+ 型拡散層546と多結晶シリコンゲート電極5
04とのマージン(間隔)を確保しなければならないこ
とから、この方法も微細化に適用するのは困難である。
【0016】したがって本発明の目的は、実効的に接合
の深さの浅いソース・ドレイン拡散層を有し,低抵抗化
されたソース・ドレイン領域を有するサリサイド構造の
MOSトランジスタの製造方法において、生産効率に支
障を生じずに,容易に製造でき,かつ微細化に適した製
造方法を提供することにある。
の深さの浅いソース・ドレイン拡散層を有し,低抵抗化
されたソース・ドレイン領域を有するサリサイド構造の
MOSトランジスタの製造方法において、生産効率に支
障を生じずに,容易に製造でき,かつ微細化に適した製
造方法を提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法の第1の態様は、一導電型のシリコン基板の表面
の素子分離領域にフィールド酸化膜を形成し、このシリ
コン基板の表面の素子形成領域にゲート酸化膜を形成
し、このシリコン基板の表面のゲート電極形成予定領域
に多結晶シリコン膜パターンを形成する工程と、全面に
所望の膜厚の絶縁膜を形成し、この絶縁膜および上記ゲ
ート酸化膜を異方性エッチングによりエッチバックして
これらの多結晶シリコン膜パターンの側面にこの絶縁膜
からなるサイドウォール・スペーサを形成し、このシリ
コン基板の表面のソース・ドレイン形成予定領域のゲー
ト酸化膜を除去する工程と、全面に所定膜厚の第1のチ
タン膜を形成する工程と、全面に所定膜厚の非晶質シリ
コン膜を形成する工程と、第1の熱処理により、全面に
第1の2ケイ化チタン膜を形成する工程と、第2の熱処
理により、上記ソース・ドレイン形成予定領域表面に直
接に接触する単結晶シリコン層を固相成長させ、上記多
結晶シリコン膜パターン上面に直接に接触する多結晶シ
リコン層を固相成長させる工程と、上記非晶質シリコン
膜および上記第1の2ケイ化チタン膜を順次除去し、上
記フィールド酸化膜および上記サイドウォール・スペー
サをマスクにして高濃度の逆導電型不純物をイオン注入
する工程と、全面に第2のチタン膜を形成し、第3の熱
処理により上記単結晶シリコン層表面および上記多結晶
シリコン層表面に選択的にC49構造の第2の2ケイ化
チタン膜を形成し、未反応のこの第2のチタン膜を除去
し、第4の熱処理によりこれらの第2の2ケイ化チタン
膜をC54構造に相転移させる工程とを有する。
造方法の第1の態様は、一導電型のシリコン基板の表面
の素子分離領域にフィールド酸化膜を形成し、このシリ
コン基板の表面の素子形成領域にゲート酸化膜を形成
し、このシリコン基板の表面のゲート電極形成予定領域
に多結晶シリコン膜パターンを形成する工程と、全面に
所望の膜厚の絶縁膜を形成し、この絶縁膜および上記ゲ
ート酸化膜を異方性エッチングによりエッチバックして
これらの多結晶シリコン膜パターンの側面にこの絶縁膜
からなるサイドウォール・スペーサを形成し、このシリ
コン基板の表面のソース・ドレイン形成予定領域のゲー
ト酸化膜を除去する工程と、全面に所定膜厚の第1のチ
タン膜を形成する工程と、全面に所定膜厚の非晶質シリ
コン膜を形成する工程と、第1の熱処理により、全面に
第1の2ケイ化チタン膜を形成する工程と、第2の熱処
理により、上記ソース・ドレイン形成予定領域表面に直
接に接触する単結晶シリコン層を固相成長させ、上記多
結晶シリコン膜パターン上面に直接に接触する多結晶シ
リコン層を固相成長させる工程と、上記非晶質シリコン
膜および上記第1の2ケイ化チタン膜を順次除去し、上
記フィールド酸化膜および上記サイドウォール・スペー
サをマスクにして高濃度の逆導電型不純物をイオン注入
する工程と、全面に第2のチタン膜を形成し、第3の熱
処理により上記単結晶シリコン層表面および上記多結晶
シリコン層表面に選択的にC49構造の第2の2ケイ化
チタン膜を形成し、未反応のこの第2のチタン膜を除去
し、第4の熱処理によりこれらの第2の2ケイ化チタン
膜をC54構造に相転移させる工程とを有する。
【0018】好ましくは、上記フィールド酸化膜および
上記多結晶シリコン膜パターンとをマスクにして、上記
ソース・ドレイン形成予定領域に低濃度の逆導電型不純
物をイオン注入する工程を有する。
上記多結晶シリコン膜パターンとをマスクにして、上記
ソース・ドレイン形成予定領域に低濃度の逆導電型不純
物をイオン注入する工程を有する。
【0019】本発明の半導体装置の製造方法の第2の態
様は、一導電型のシリコン基板の表面の素子分離領域に
フィールド酸化膜を形成し、このシリコン基板の表面の
素子形成領域にゲート酸化膜を形成し、このシリコン基
板の表面のゲート電極形成予定領域に多結晶シリコン膜
パターンを形成する工程と、全面に所望の膜厚の絶縁膜
を形成し、この絶縁膜および上記ゲート酸化膜を異方性
エッチングによりエッチバックしてこれらの多結晶シリ
コン膜パターンの側面にこの絶縁膜からなるサイドウォ
ール・スペーサを形成し、このシリコン基板の表面のソ
ース・ドレイン形成予定領域のゲート酸化膜を除去する
工程と、全面に所要膜厚のチタン膜を形成する工程と、
第1の熱処理により、上記ソース・ドレイン形成予定領
域表面と上記多結晶シリコン膜パターン上面とにそれぞ
れ選択的にC49構造の2ケイ化チタン膜を形成する工
程と、未反応の上記チタン膜を選択的に除去し、全面に
所定膜厚の非晶質シリコン膜を形成する工程と、第2の
熱処理により、上記ソース・ドレイン形成予定領域表面
に直接に接触する単結晶シリコン層を固相成長させ、上
記多結晶シリコン膜パターン上面に直接に接触する多結
晶シリコン層を固相成長させる工程と、上記非晶質シリ
コン膜を選択的に除去し、上記フィールド酸化膜および
上記サイドウォール・スペーサをマスクにして高濃度の
逆導電型不純物をイオン注入と熱押し込みとを行ない、
逆導電型高濃度拡散層を形成すると同時に上記C49構
造の2ケイ化チタン膜をC54構造の2ケイ化チタン膜
に相転移する工程とを有する。
様は、一導電型のシリコン基板の表面の素子分離領域に
フィールド酸化膜を形成し、このシリコン基板の表面の
素子形成領域にゲート酸化膜を形成し、このシリコン基
板の表面のゲート電極形成予定領域に多結晶シリコン膜
パターンを形成する工程と、全面に所望の膜厚の絶縁膜
を形成し、この絶縁膜および上記ゲート酸化膜を異方性
エッチングによりエッチバックしてこれらの多結晶シリ
コン膜パターンの側面にこの絶縁膜からなるサイドウォ
ール・スペーサを形成し、このシリコン基板の表面のソ
ース・ドレイン形成予定領域のゲート酸化膜を除去する
工程と、全面に所要膜厚のチタン膜を形成する工程と、
第1の熱処理により、上記ソース・ドレイン形成予定領
域表面と上記多結晶シリコン膜パターン上面とにそれぞ
れ選択的にC49構造の2ケイ化チタン膜を形成する工
程と、未反応の上記チタン膜を選択的に除去し、全面に
所定膜厚の非晶質シリコン膜を形成する工程と、第2の
熱処理により、上記ソース・ドレイン形成予定領域表面
に直接に接触する単結晶シリコン層を固相成長させ、上
記多結晶シリコン膜パターン上面に直接に接触する多結
晶シリコン層を固相成長させる工程と、上記非晶質シリ
コン膜を選択的に除去し、上記フィールド酸化膜および
上記サイドウォール・スペーサをマスクにして高濃度の
逆導電型不純物をイオン注入と熱押し込みとを行ない、
逆導電型高濃度拡散層を形成すると同時に上記C49構
造の2ケイ化チタン膜をC54構造の2ケイ化チタン膜
に相転移する工程とを有する。
【0020】好ましくは、上記フィールド酸化膜および
上記多結晶シリコン膜パターンとをマスクにして、上記
ソース・ドレイン形成予定領域に低濃度の逆導電型不純
物をイオン注入する工程を有する。
上記多結晶シリコン膜パターンとをマスクにして、上記
ソース・ドレイン形成予定領域に低濃度の逆導電型不純
物をイオン注入する工程を有する。
【0021】本発明の半導体装置の製造方法の第3の態
様は、一導電型のシリコン基板の表面の素子分離領域に
フィールド酸化膜を形成し、このシリコン基板の表面の
素子形成領域にゲート酸化膜を形成し、このシリコン基
板の表面のゲート電極形成予定領域に多結晶シリコン膜
パターンを形成する工程と、全面に所望の膜厚の絶縁膜
を形成し、この絶縁膜および上記ゲート酸化膜を異方性
エッチングによりエッチバックしてこれらの多結晶シリ
コン膜パターンの側面にこの絶縁膜からなるサイドウォ
ール・スペーサを形成し、このシリコン基板の表面のソ
ース・ドレイン形成予定領域のゲート酸化膜を除去する
工程と、全面に所定膜厚のシリコンリッチなケイ化チタ
ン膜を形成する工程と、第1の熱処理により、上記ソー
ス・ドレイン形成予定領域表面に直接に接触する単結晶
シリコン層を固相成長させ、上記多結晶シリコン膜パタ
ーン上面に直接に接触する多結晶シリコン層を固相成長
させるとともに、これらの単結晶シリコン層表面および
これらの多結晶シリコン層表面を覆う部分の上記シリコ
ンリッチなケイ化チタン膜を第1の2ケイ化チタン膜に
変換する工程と、未反応の上記シリコンリッチなケイ化
チタン膜および上記第1の2ケイ化チタン膜を選択的に
除去する工程と、上記フィールド酸化膜および上記サイ
ドウォール・スペーサをマスクにして高濃度の逆導電型
不純物をイオン注入する工程と、全面にチタン膜を形成
し、第2の熱処理により上記単結晶シリコン層表面およ
び上記多結晶シリコン層表面に選択的にC49構造の第
2の2ケイ化チタン膜を形成し、未反応のことチタン膜
を除去し、第3の熱処理により第2の2ケイ化チタン膜
をC54構造に相転移させる工程とを有する。
様は、一導電型のシリコン基板の表面の素子分離領域に
フィールド酸化膜を形成し、このシリコン基板の表面の
素子形成領域にゲート酸化膜を形成し、このシリコン基
板の表面のゲート電極形成予定領域に多結晶シリコン膜
パターンを形成する工程と、全面に所望の膜厚の絶縁膜
を形成し、この絶縁膜および上記ゲート酸化膜を異方性
エッチングによりエッチバックしてこれらの多結晶シリ
コン膜パターンの側面にこの絶縁膜からなるサイドウォ
ール・スペーサを形成し、このシリコン基板の表面のソ
ース・ドレイン形成予定領域のゲート酸化膜を除去する
工程と、全面に所定膜厚のシリコンリッチなケイ化チタ
ン膜を形成する工程と、第1の熱処理により、上記ソー
ス・ドレイン形成予定領域表面に直接に接触する単結晶
シリコン層を固相成長させ、上記多結晶シリコン膜パタ
ーン上面に直接に接触する多結晶シリコン層を固相成長
させるとともに、これらの単結晶シリコン層表面および
これらの多結晶シリコン層表面を覆う部分の上記シリコ
ンリッチなケイ化チタン膜を第1の2ケイ化チタン膜に
変換する工程と、未反応の上記シリコンリッチなケイ化
チタン膜および上記第1の2ケイ化チタン膜を選択的に
除去する工程と、上記フィールド酸化膜および上記サイ
ドウォール・スペーサをマスクにして高濃度の逆導電型
不純物をイオン注入する工程と、全面にチタン膜を形成
し、第2の熱処理により上記単結晶シリコン層表面およ
び上記多結晶シリコン層表面に選択的にC49構造の第
2の2ケイ化チタン膜を形成し、未反応のことチタン膜
を除去し、第3の熱処理により第2の2ケイ化チタン膜
をC54構造に相転移させる工程とを有する。
【0022】好ましくは、上記フィールド酸化膜および
上記多結晶シリコン膜パターンとをマスクにして、上記
ソース・ドレイン形成予定領域に低濃度の逆導電型不純
物をイオン注入する工程を有する。
上記多結晶シリコン膜パターンとをマスクにして、上記
ソース・ドレイン形成予定領域に低濃度の逆導電型不純
物をイオン注入する工程を有する。
【0023】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
る。
【0024】半導体装置の製造工程の断面図である図1
と主要製造工程におけるソース・ドレイン領域になる部
分での深さ方向の構成元素の濃度プロファイルを示す図
2とを併せてを参照すると、本発明の第1の実施例によ
るNチャネルMOSトランジスタは、以下のように形成
される。
と主要製造工程におけるソース・ドレイン領域になる部
分での深さ方向の構成元素の濃度プロファイルを示す図
2とを併せてを参照すると、本発明の第1の実施例によ
るNチャネルMOSトランジスタは、以下のように形成
される。
【0025】まず、P型シリコン基板101表面の素子
分離領域に選択酸化によりフィールド酸化膜102を形
成し、素子形成領域に熱酸化により膜厚が5nm程度の
ゲート酸化膜103を形成する。CVD法等により全面
に膜厚200nm程度のN+型の多結晶シリコン膜を形
成し、この膜をパターニングしてゲート電極形成予定領
域にN+ 型の多結晶シリコン膜パターン124を形成す
る。ゲート酸化膜103上でのこの多結晶シリコン膜パ
ターン124の幅(ゲート長)は0.12μm程度であ
る。フィールド酸化膜102と多結晶シリコン膜パター
ン124とをマスクにして、3×10-14 cm-2の砒素
の5keVでのイオン注入を行ない、1000℃,15
秒間のRTAを行ない、40nm程度の接合の深さを有
するN-型拡散層126を形成する。CVD法により、
膜厚が50nm程度の酸化シリコン膜(図示せず)を全
面に形成する。この酸化シリコン膜(とゲート酸化膜1
03と)をエッチバックして多結晶シリコン膜パターン
124側面にサイドウォール・スペーサ105を形成す
る。稀弗酸液に浸漬して、N- 型拡散層126表面を清
浄化する。この段階で、N- 型拡散層126表面には
1.5nm前後の膜厚を有する自然酸化膜116が形成
されている。なお、サイドウォール・スペーサ105を
構成する材料は、酸化シリコン膜に限定されるものでは
なく、窒化シリコン膜でもよい。次に、アルゴン(A
r)中での連続スパッタリングにより、膜厚50nm程
度の第1のチタン膜128と膜厚100nm程度の非晶
質シリコン膜129とを順次全面に形成する〔図1
(a),図2(a)〕。なお、非晶質シリコン膜129
の形成方法はスパッタリングに限定されるものではな
く、CVD法でもよい。
分離領域に選択酸化によりフィールド酸化膜102を形
成し、素子形成領域に熱酸化により膜厚が5nm程度の
ゲート酸化膜103を形成する。CVD法等により全面
に膜厚200nm程度のN+型の多結晶シリコン膜を形
成し、この膜をパターニングしてゲート電極形成予定領
域にN+ 型の多結晶シリコン膜パターン124を形成す
る。ゲート酸化膜103上でのこの多結晶シリコン膜パ
ターン124の幅(ゲート長)は0.12μm程度であ
る。フィールド酸化膜102と多結晶シリコン膜パター
ン124とをマスクにして、3×10-14 cm-2の砒素
の5keVでのイオン注入を行ない、1000℃,15
秒間のRTAを行ない、40nm程度の接合の深さを有
するN-型拡散層126を形成する。CVD法により、
膜厚が50nm程度の酸化シリコン膜(図示せず)を全
面に形成する。この酸化シリコン膜(とゲート酸化膜1
03と)をエッチバックして多結晶シリコン膜パターン
124側面にサイドウォール・スペーサ105を形成す
る。稀弗酸液に浸漬して、N- 型拡散層126表面を清
浄化する。この段階で、N- 型拡散層126表面には
1.5nm前後の膜厚を有する自然酸化膜116が形成
されている。なお、サイドウォール・スペーサ105を
構成する材料は、酸化シリコン膜に限定されるものでは
なく、窒化シリコン膜でもよい。次に、アルゴン(A
r)中での連続スパッタリングにより、膜厚50nm程
度の第1のチタン膜128と膜厚100nm程度の非晶
質シリコン膜129とを順次全面に形成する〔図1
(a),図2(a)〕。なお、非晶質シリコン膜129
の形成方法はスパッタリングに限定されるものではな
く、CVD法でもよい。
【0026】次に、400〜500℃の窒素雰囲気で3
0分間程度の第1の熱処理を行なう。これにより、チタ
ン膜128と非晶質シリコン膜129との間にシリサイ
ド化反応が起り、膜厚90nm程度のTiSi2 膜13
0(厳密には2ケイ化チタンより多少シリコンリッチで
ある)が全面に形成され、膜厚75nm程度の非晶質シ
リコン膜129aがTiSi2 膜130上の全面に残置
される。このとき、自然酸化膜116は残置している。
この第1の熱処理の温度範囲では、自然酸化膜116を
介してのN- 型拡散層126もしくは多結晶シリコン膜
パターン124を構成するシリコンとチタン膜128と
の反応は起らず、上記の反応が優先的に起る〔図1
(b),図2(b)〕。なお、上記第1の熱処理をあま
り高い温度で行なうのは好ましくない。後述する第2の
熱処理の温度範囲でこの処理を行なうと、TiSi2 膜
130の形成と同時に単結晶シリコン層等が形成され、
これら単結晶シリコン層を所望の膜厚に形成することが
困難になる。すなわち、自然酸化膜116の存在のもと
に上記温度範囲で第1の熱処理を行なうならば、N- 型
拡散層126および多結晶シリコン膜パターン124を
構成するシリコンは寄与せずにシリサイド化反応が進行
し,終了することから、一様なTiSi2 膜130が得
られることになる。
0分間程度の第1の熱処理を行なう。これにより、チタ
ン膜128と非晶質シリコン膜129との間にシリサイ
ド化反応が起り、膜厚90nm程度のTiSi2 膜13
0(厳密には2ケイ化チタンより多少シリコンリッチで
ある)が全面に形成され、膜厚75nm程度の非晶質シ
リコン膜129aがTiSi2 膜130上の全面に残置
される。このとき、自然酸化膜116は残置している。
この第1の熱処理の温度範囲では、自然酸化膜116を
介してのN- 型拡散層126もしくは多結晶シリコン膜
パターン124を構成するシリコンとチタン膜128と
の反応は起らず、上記の反応が優先的に起る〔図1
(b),図2(b)〕。なお、上記第1の熱処理をあま
り高い温度で行なうのは好ましくない。後述する第2の
熱処理の温度範囲でこの処理を行なうと、TiSi2 膜
130の形成と同時に単結晶シリコン層等が形成され、
これら単結晶シリコン層を所望の膜厚に形成することが
困難になる。すなわち、自然酸化膜116の存在のもと
に上記温度範囲で第1の熱処理を行なうならば、N- 型
拡散層126および多結晶シリコン膜パターン124を
構成するシリコンは寄与せずにシリサイド化反応が進行
し,終了することから、一様なTiSi2 膜130が得
られることになる。
【0027】次に、500〜600℃(上記第1の熱処
理より高い)の窒素雰囲気で3時間の第2の熱処理を行
なう。この第2の熱処理では、自然酸化膜116はTi
Si2 膜130のチタンと反応して、それぞれ多結晶シ
リコン膜パターン124上面およびN- 型拡散層126
表面から除去される。これは自然酸化膜116での酸素
とシリコンとの結合が弱いためであり、熱酸化によるフ
ィールド酸化膜102(およびゲート酸化膜103)や
CVD法により形成された酸化シリコン膜からなるサイ
ドウォール・スペーサ105のように酸素とシリコンと
の結合が強い場合にはこのような現象は起らない。この
第2の熱処理を長時間行なうと、系全体のエネルギーを
下るために、TiSi2 膜130を介して多結晶シリコ
ン膜パターン124上面上およびN- 型拡散層126表
面上にある部分では、その部分の非晶質シリコン膜12
9aからシリコンがそれぞれTiSi2 膜130を通過
して多結晶シリコン膜パターン124上面およびN- 型
拡散層126表面に達するように移動する。その結果、
多結晶シリコン膜パターン124表面には選択的に膜厚
70程度の多結晶シリコン層134が固相成長し、N-
型拡散層126表面には選択的に膜厚70程度の単結晶
シリコン層136が固相エピタキシャル成長し、TiS
i2 膜130はTiSi2 膜130aとなり、TiSi
2 膜130aを介してフィールド酸化膜102表面上お
よびサイドウォール・スペーサ105表面上にのみ非晶
質シリコン膜129bが残置される〔図1(c),図2
(c)〕。
理より高い)の窒素雰囲気で3時間の第2の熱処理を行
なう。この第2の熱処理では、自然酸化膜116はTi
Si2 膜130のチタンと反応して、それぞれ多結晶シ
リコン膜パターン124上面およびN- 型拡散層126
表面から除去される。これは自然酸化膜116での酸素
とシリコンとの結合が弱いためであり、熱酸化によるフ
ィールド酸化膜102(およびゲート酸化膜103)や
CVD法により形成された酸化シリコン膜からなるサイ
ドウォール・スペーサ105のように酸素とシリコンと
の結合が強い場合にはこのような現象は起らない。この
第2の熱処理を長時間行なうと、系全体のエネルギーを
下るために、TiSi2 膜130を介して多結晶シリコ
ン膜パターン124上面上およびN- 型拡散層126表
面上にある部分では、その部分の非晶質シリコン膜12
9aからシリコンがそれぞれTiSi2 膜130を通過
して多結晶シリコン膜パターン124上面およびN- 型
拡散層126表面に達するように移動する。その結果、
多結晶シリコン膜パターン124表面には選択的に膜厚
70程度の多結晶シリコン層134が固相成長し、N-
型拡散層126表面には選択的に膜厚70程度の単結晶
シリコン層136が固相エピタキシャル成長し、TiS
i2 膜130はTiSi2 膜130aとなり、TiSi
2 膜130aを介してフィールド酸化膜102表面上お
よびサイドウォール・スペーサ105表面上にのみ非晶
質シリコン膜129bが残置される〔図1(c),図2
(c)〕。
【0028】なお、上記第2の熱処理は、非晶質シリコ
ン膜が多結晶シリコン膜に変換しない温度範囲で行なう
のが好ましい。非晶質シリコン膜が多結晶シリコン膜に
変換するような温度でこの熱処理を行なうと、温度が高
いにもかかわらず、TiSi2 膜130aを介してのシ
リコンのN- 型拡散層126表面等への移動が容易では
なくなり、特に単結晶シリコン層136の膜厚の制御が
困難になる。
ン膜が多結晶シリコン膜に変換しない温度範囲で行なう
のが好ましい。非晶質シリコン膜が多結晶シリコン膜に
変換するような温度でこの熱処理を行なうと、温度が高
いにもかかわらず、TiSi2 膜130aを介してのシ
リコンのN- 型拡散層126表面等への移動が容易では
なくなり、特に単結晶シリコン層136の膜厚の制御が
困難になる。
【0029】次に、弗酸(HF),硝酸(HNO3 ),
酢酸(CH3 COOH)および水(H2 O)の混合液に
浸漬して、非晶質シリコン膜129bを選択的にエッチ
ング除去する。さらに、過酸化水素(H2 O2 )と硝酸
との混合液に浸漬して、TiSi2 膜130aを選択的
にエッチング除去する。フィールド酸化膜102とサイ
ドウォール・スペーサ105とをマスクにして、5×1
0-15 cm-2の砒素の30keVでのイオン注入を行な
い、1000℃,10秒間のRTAと700℃の電気炉
で1時間の熱処理とを行なう。このイオン注入と一連の
熱処理とにより、多結晶シリコン層134および単結晶
シリコン層136もそれぞれN+ 型になり、N+ 型の多
結晶シリコン膜パターン144とN+ 型拡散層146と
が形成される。N+ 型拡散層146の接合の深さは等価
的に深く130nm程度であるものの、当初のP型シリ
コン基板101表面(N- 型拡散層126表面)からは
実効的に浅く60nm程度となり、N+ 型拡散層146
はN- 型拡散層126を10nm程度深く突抜けている
ことになる〔図1(d)〕。ここで、上記非晶質シリコ
ン膜129を膜厚は、N+ 型拡散層146の接合の深さ
の設定により決定される。すなわち、必要とする単結晶
シリコン層136の膜厚により決定される。この非晶質
シリコン膜129の膜厚の設定に付随して、上記第1の
チタン膜128の膜厚が決定される。なお、本実施例で
は、多結晶シリコン層134は形成段階からN+ 型にし
てあるが、ノンドープでもよい。これは例えば膜厚20
0nm程度ならば、多結晶シリコン膜での拡散係数は単
結晶シリコンでの拡散係数より充分に高いことから、上
記N+ 型拡散層146形成のためのイオン注入および一
連の熱処理によりノンドープの多結晶シリコン膜パター
ンもN+ 型にすることが可能である。
酢酸(CH3 COOH)および水(H2 O)の混合液に
浸漬して、非晶質シリコン膜129bを選択的にエッチ
ング除去する。さらに、過酸化水素(H2 O2 )と硝酸
との混合液に浸漬して、TiSi2 膜130aを選択的
にエッチング除去する。フィールド酸化膜102とサイ
ドウォール・スペーサ105とをマスクにして、5×1
0-15 cm-2の砒素の30keVでのイオン注入を行な
い、1000℃,10秒間のRTAと700℃の電気炉
で1時間の熱処理とを行なう。このイオン注入と一連の
熱処理とにより、多結晶シリコン層134および単結晶
シリコン層136もそれぞれN+ 型になり、N+ 型の多
結晶シリコン膜パターン144とN+ 型拡散層146と
が形成される。N+ 型拡散層146の接合の深さは等価
的に深く130nm程度であるものの、当初のP型シリ
コン基板101表面(N- 型拡散層126表面)からは
実効的に浅く60nm程度となり、N+ 型拡散層146
はN- 型拡散層126を10nm程度深く突抜けている
ことになる〔図1(d)〕。ここで、上記非晶質シリコ
ン膜129を膜厚は、N+ 型拡散層146の接合の深さ
の設定により決定される。すなわち、必要とする単結晶
シリコン層136の膜厚により決定される。この非晶質
シリコン膜129の膜厚の設定に付随して、上記第1の
チタン膜128の膜厚が決定される。なお、本実施例で
は、多結晶シリコン層134は形成段階からN+ 型にし
てあるが、ノンドープでもよい。これは例えば膜厚20
0nm程度ならば、多結晶シリコン膜での拡散係数は単
結晶シリコンでの拡散係数より充分に高いことから、上
記N+ 型拡散層146形成のためのイオン注入および一
連の熱処理によりノンドープの多結晶シリコン膜パター
ンもN+ 型にすることが可能である。
【0030】続いて、スパッタリングにより、全面に膜
厚30nm程度の第2のチタン膜(図示せず)を形成す
る。第3の熱処理である650℃で30秒間のRTAを
行ない、多結晶シリコン膜パターン144上面とN+ 型
拡散層146表面とにそれぞれC49構造のTiSi2
膜(図示せず)を選択的に形成する。未反応の第2のチ
タン膜をウェット・エッチングにより選択的に除去す
る。その後、第4の熱処理である850℃で30秒間の
RTAを行ない、多結晶シリコン膜パターン144上面
とN+ 型拡散層146表面とに形成されたC49構造の
TiSi2 膜をそれぞれC54構造のTiSi2 膜15
4とC54構造のTiSi2 膜156とに相転移させ
る。その結果、N+ 型の多結晶シリコン膜パターン14
4とTiSi2 膜154とからなるゲート電極104,
およびN- 型拡散層126とN+ 型拡散層146とTi
Si2 膜156とからなるソース・ドレイン領域106
の形成が終了する〔図1(e)〕。なお、第2のチタン
膜からC54構造のTiSi2膜154,156を形成
するのに第3の熱処理と未反応のチタン膜の除去と第4
の熱処理とを行なっているが、これはサイドウォール・
スペーサ105表面でのブリッジング現象によりTiS
i2 膜154とTiSi2 膜156との間のリーク電流
の増大,短絡を回避し、凝集によるTiSi2 膜154
の抵抗値の増大を阻止するためである。その後、(図示
は省略するが)公知の技術により層間絶縁膜の形成,コ
ンタクト孔の開口,金属配線の形成等を行ない、Nチャ
ネルMOSトランジスタが完成する。
厚30nm程度の第2のチタン膜(図示せず)を形成す
る。第3の熱処理である650℃で30秒間のRTAを
行ない、多結晶シリコン膜パターン144上面とN+ 型
拡散層146表面とにそれぞれC49構造のTiSi2
膜(図示せず)を選択的に形成する。未反応の第2のチ
タン膜をウェット・エッチングにより選択的に除去す
る。その後、第4の熱処理である850℃で30秒間の
RTAを行ない、多結晶シリコン膜パターン144上面
とN+ 型拡散層146表面とに形成されたC49構造の
TiSi2 膜をそれぞれC54構造のTiSi2 膜15
4とC54構造のTiSi2 膜156とに相転移させ
る。その結果、N+ 型の多結晶シリコン膜パターン14
4とTiSi2 膜154とからなるゲート電極104,
およびN- 型拡散層126とN+ 型拡散層146とTi
Si2 膜156とからなるソース・ドレイン領域106
の形成が終了する〔図1(e)〕。なお、第2のチタン
膜からC54構造のTiSi2膜154,156を形成
するのに第3の熱処理と未反応のチタン膜の除去と第4
の熱処理とを行なっているが、これはサイドウォール・
スペーサ105表面でのブリッジング現象によりTiS
i2 膜154とTiSi2 膜156との間のリーク電流
の増大,短絡を回避し、凝集によるTiSi2 膜154
の抵抗値の増大を阻止するためである。その後、(図示
は省略するが)公知の技術により層間絶縁膜の形成,コ
ンタクト孔の開口,金属配線の形成等を行ない、Nチャ
ネルMOSトランジスタが完成する。
【0031】上記第1の実施例では、単結晶シリコン層
136の形成が固相エピタキシャル成長であり、この単
結晶シリコン層136はファセットを有さない。このこ
とと、単結晶シリコン層136を形成した後にN+ 型拡
散層146を形成することとから、上記特開平2−11
20号公報(従来の第1の方法)および上記特開平2−
222153号公報(従来の第2の方法)に開示された
方法と異なり、本実施例では実効的に幅の狭いサイドウ
ォール・スペーサを採用しても実効的に接合の深さの浅
いソース・ドレイン拡散層を形成することが容易にな
る。さらにこれらソース・ドレイン拡散層を形成した後
にこれらの表面に自己整合的にC54構造のTiSi2
膜を形成することから、TiSi2 膜の膜厚を極端に薄
くする必要もなくなり、ソース・ドレイン領域(および
ゲート電極)の抵抗値を高することが避けられる。さら
にまた、本実施例によれば、CVD法による単結晶シリ
コン層の選択エピタキシャル成長および自然酸化膜の除
去等の生産効率の低い工程やアライメント・マージンの
厳しいフォト・リソグラフィ工程も不要となり、サリサ
イド構造を有する微細なMOSトランジスタが容易に製
造できる。
136の形成が固相エピタキシャル成長であり、この単
結晶シリコン層136はファセットを有さない。このこ
とと、単結晶シリコン層136を形成した後にN+ 型拡
散層146を形成することとから、上記特開平2−11
20号公報(従来の第1の方法)および上記特開平2−
222153号公報(従来の第2の方法)に開示された
方法と異なり、本実施例では実効的に幅の狭いサイドウ
ォール・スペーサを採用しても実効的に接合の深さの浅
いソース・ドレイン拡散層を形成することが容易にな
る。さらにこれらソース・ドレイン拡散層を形成した後
にこれらの表面に自己整合的にC54構造のTiSi2
膜を形成することから、TiSi2 膜の膜厚を極端に薄
くする必要もなくなり、ソース・ドレイン領域(および
ゲート電極)の抵抗値を高することが避けられる。さら
にまた、本実施例によれば、CVD法による単結晶シリ
コン層の選択エピタキシャル成長および自然酸化膜の除
去等の生産効率の低い工程やアライメント・マージンの
厳しいフォト・リソグラフィ工程も不要となり、サリサ
イド構造を有する微細なMOSトランジスタが容易に製
造できる。
【0032】なお、上記第1の実施例では、N- 型拡散
層126を形成していたが、これを有さないNチャネル
MOSトランジスタの形成にも本実施例は適用できる。
この場合、ソース・ドレイン領域106とゲート電極1
04とがオフ・セットにならぬように、サイドウォール
・スペーサ105の幅の設定と、単結晶シリコン層13
6(チタン膜128および非晶質シリコン膜129)の
膜厚設定と、N+ 型拡散層146の接合の深さの設定と
を総合的に配慮することが必要である。
層126を形成していたが、これを有さないNチャネル
MOSトランジスタの形成にも本実施例は適用できる。
この場合、ソース・ドレイン領域106とゲート電極1
04とがオフ・セットにならぬように、サイドウォール
・スペーサ105の幅の設定と、単結晶シリコン層13
6(チタン膜128および非晶質シリコン膜129)の
膜厚設定と、N+ 型拡散層146の接合の深さの設定と
を総合的に配慮することが必要である。
【0033】上記第1の実施例ではチタン膜128上に
非晶質シリコン膜129を形成したが、チタン膜128
と非晶質シリコン膜129との間に別の高融点金属膜を
形成しておく場合にも本実施例を応用できる。この別の
高融点金属膜としては、コバルト(Co)膜,タングス
テン(W)膜あるいはニッケル(Ni)膜などがある。
チタン膜とこれら別の高融点金属膜との積層金属膜を採
用する場合、第1の熱処理により一様なシリサイド膜を
全面に形成し、第2の熱処理により単結晶シリコン層を
固相エピタキシャル成長させるためには、下層がチタン
膜からなることが重要である。
非晶質シリコン膜129を形成したが、チタン膜128
と非晶質シリコン膜129との間に別の高融点金属膜を
形成しておく場合にも本実施例を応用できる。この別の
高融点金属膜としては、コバルト(Co)膜,タングス
テン(W)膜あるいはニッケル(Ni)膜などがある。
チタン膜とこれら別の高融点金属膜との積層金属膜を採
用する場合、第1の熱処理により一様なシリサイド膜を
全面に形成し、第2の熱処理により単結晶シリコン層を
固相エピタキシャル成長させるためには、下層がチタン
膜からなることが重要である。
【0034】また、上記第1の実施例はNチャネルMO
Sトランジスタに適用したものであるが、本実施例はこ
れに限定されるものではなく、PチャネルMOSトラン
ジスタあるいはCMOSトランジスタの製造方法にも応
用できる。
Sトランジスタに適用したものであるが、本実施例はこ
れに限定されるものではなく、PチャネルMOSトラン
ジスタあるいはCMOSトランジスタの製造方法にも応
用できる。
【0035】CMOSトランジスタの製造方法に上記第
1の実施例を応用する場合、所要の導電型のシリコン基
板の表面に所要のウェルを形成し、ゲート電極形成予定
領域にN+ 型の多結晶シリコン膜パターン124の代り
に(例えば膜厚200nm程度の)ノンドープの多結晶
シリコン膜パターンを形成し、N- 型拡散層126の形
成と前後してP- 型拡散層を形成し、さらに、N+ 型拡
散層146を形成した後、5×10-15 cm-2の2弗化
ボロン(BF2 )の20keVでのイオン注入,100
0℃で10秒間のRTAおよび700℃の電気炉で1時
間の熱処理により、等価的に130nm程度の接合の深
さ(N+ 型拡散層146と同じ)を有するP+ 型拡散層
を形成する。これらのことを除いて、上記第1の実施例
の同様の製造方法により形成できる。上記特開平2−1
120号公報(従来の第1の方法)をCMOSトランジ
スタ(もしくはPチャネルMOSトランジスタ)に適用
する場合、P+ 型拡散層を形成した後にチタン膜および
非晶質シリコン膜の形成,TiSi2 膜の形成が行なわ
れるが、シリサイド化反応のための熱処理温度が高いこ
とからも、この反応はP+ 型拡散層表面でも発生してし
まい、P+ 型拡散層表面に形成されるTiSi2 膜の膜
厚はN+ 型拡散層表面に形成されるTiSi2 膜の膜厚
より厚くなる。そのため、P+ 型拡散層の接合の深さは
これを見込んでさらに深くしておくことが必要となり、
ますます微細化への適用が困難になる。これに対して、
CMOSトランジスタの製造方法に本実施例を応用する
場合、P+ 型拡散層(N+ 型拡散層)を形成する前に、
これらの形成予定領域に固相エピタキシャル成長による
単結晶シリコン層を形成しておくため、このような支障
は回避される。
1の実施例を応用する場合、所要の導電型のシリコン基
板の表面に所要のウェルを形成し、ゲート電極形成予定
領域にN+ 型の多結晶シリコン膜パターン124の代り
に(例えば膜厚200nm程度の)ノンドープの多結晶
シリコン膜パターンを形成し、N- 型拡散層126の形
成と前後してP- 型拡散層を形成し、さらに、N+ 型拡
散層146を形成した後、5×10-15 cm-2の2弗化
ボロン(BF2 )の20keVでのイオン注入,100
0℃で10秒間のRTAおよび700℃の電気炉で1時
間の熱処理により、等価的に130nm程度の接合の深
さ(N+ 型拡散層146と同じ)を有するP+ 型拡散層
を形成する。これらのことを除いて、上記第1の実施例
の同様の製造方法により形成できる。上記特開平2−1
120号公報(従来の第1の方法)をCMOSトランジ
スタ(もしくはPチャネルMOSトランジスタ)に適用
する場合、P+ 型拡散層を形成した後にチタン膜および
非晶質シリコン膜の形成,TiSi2 膜の形成が行なわ
れるが、シリサイド化反応のための熱処理温度が高いこ
とからも、この反応はP+ 型拡散層表面でも発生してし
まい、P+ 型拡散層表面に形成されるTiSi2 膜の膜
厚はN+ 型拡散層表面に形成されるTiSi2 膜の膜厚
より厚くなる。そのため、P+ 型拡散層の接合の深さは
これを見込んでさらに深くしておくことが必要となり、
ますます微細化への適用が困難になる。これに対して、
CMOSトランジスタの製造方法に本実施例を応用する
場合、P+ 型拡散層(N+ 型拡散層)を形成する前に、
これらの形成予定領域に固相エピタキシャル成長による
単結晶シリコン層を形成しておくため、このような支障
は回避される。
【0036】半導体装置の製造工程の断面図である図3
を参照すると、本発明の第2の実施例によるNチャネル
MOSトランジスタは、以下のように形成される。
を参照すると、本発明の第2の実施例によるNチャネル
MOSトランジスタは、以下のように形成される。
【0037】まず、P型シリコン基板201表面の素子
分離領域に選択酸化によりフィールド酸化膜202を形
成し、素子形成領域に熱酸化により膜厚が5nm程度の
ゲート酸化膜203を形成する。CVD法等により全面
に膜厚200nm程度の多結晶シリコン膜(N+ 型もし
くはノンドープ)を形成し、この膜をパターニングして
ゲート電極形成予定領域に多結晶シリコン膜パターン2
24を形成する。ゲート酸化膜203上でのこの多結晶
シリコン膜パターン224の幅(ゲート長)は0.12
μm程度である。CVD法により膜厚が20nm程度の
酸化シリコン膜を全面に形成し、これ(とゲート酸化膜
203と)をエッチバックして多結晶シリコン膜パター
ン224側面にサイドウォール・スペーサ205を形成
する。なお、サイドウォール・スペーサ205を構成す
る材料は、酸化シリコン膜に限定されるものではなく、
窒化シリコン膜でもよい。稀弗酸液に浸漬して、P型シ
リコン基板201の露出面を清浄化する。次に、アルゴ
ン中でのスパッタリングにより、膜厚35nm程度のチ
タン膜253を全面に形成する。次に、第1の熱処理と
して650℃で30秒間のRTAを行ない、多結晶シリ
コン膜パターン224上面とソース・ドレイン拡散層の
形成予定領域であるP型シリコン基板201表面とに、
それぞれ選択的に膜厚60nm程度のC49構造のTi
Si2 膜254とTiSi2 膜256とを形成する〔図
3(a)〕。
分離領域に選択酸化によりフィールド酸化膜202を形
成し、素子形成領域に熱酸化により膜厚が5nm程度の
ゲート酸化膜203を形成する。CVD法等により全面
に膜厚200nm程度の多結晶シリコン膜(N+ 型もし
くはノンドープ)を形成し、この膜をパターニングして
ゲート電極形成予定領域に多結晶シリコン膜パターン2
24を形成する。ゲート酸化膜203上でのこの多結晶
シリコン膜パターン224の幅(ゲート長)は0.12
μm程度である。CVD法により膜厚が20nm程度の
酸化シリコン膜を全面に形成し、これ(とゲート酸化膜
203と)をエッチバックして多結晶シリコン膜パター
ン224側面にサイドウォール・スペーサ205を形成
する。なお、サイドウォール・スペーサ205を構成す
る材料は、酸化シリコン膜に限定されるものではなく、
窒化シリコン膜でもよい。稀弗酸液に浸漬して、P型シ
リコン基板201の露出面を清浄化する。次に、アルゴ
ン中でのスパッタリングにより、膜厚35nm程度のチ
タン膜253を全面に形成する。次に、第1の熱処理と
して650℃で30秒間のRTAを行ない、多結晶シリ
コン膜パターン224上面とソース・ドレイン拡散層の
形成予定領域であるP型シリコン基板201表面とに、
それぞれ選択的に膜厚60nm程度のC49構造のTi
Si2 膜254とTiSi2 膜256とを形成する〔図
3(a)〕。
【0038】次に、過酸化水素と硝酸との混合液に浸漬
して、未反応のチタン膜253を選択的に除去する。そ
の後、膜厚70nm程度の非晶質シリコン膜229を全
面に形成する〔図3(b)〕。本実施例では、上記第1
の実施例と異なり、TiSi2 膜254,256を形成
した後に非晶質シリコン膜229を形成するため、上記
第1の実施例の第1のチタン膜128の膜厚の設定の制
約に比べて、チタン膜253の膜厚の設定にはある程度
の自由度がある。
して、未反応のチタン膜253を選択的に除去する。そ
の後、膜厚70nm程度の非晶質シリコン膜229を全
面に形成する〔図3(b)〕。本実施例では、上記第1
の実施例と異なり、TiSi2 膜254,256を形成
した後に非晶質シリコン膜229を形成するため、上記
第1の実施例の第1のチタン膜128の膜厚の設定の制
約に比べて、チタン膜253の膜厚の設定にはある程度
の自由度がある。
【0039】次に、500〜600℃(上記第1の熱処
理より高い)の窒素雰囲気で2時間の第2の熱処理を行
なう。これにより、多結晶シリコン膜パターン224上
面には選択的に膜厚70nm程度の多結晶シリコン層2
34が固相成長し、ソース・ドレイン拡散層の形成予定
領域であるP型シリコン基板201表面には選択的に膜
厚70nm程度の単結晶シリコン層236が固相エピタ
キシャル成長し、TiSi2 膜254は多結晶シリコン
層234表面を覆う姿態を有したTiSi2 膜254a
に置換され、TiSi2 膜256は単結晶シリコン層2
36表面を覆う姿態を有したTiSi2 膜256aに置
換され、フィールド酸化膜202表面上およびサイドウ
ォール・スペーサ205表面上にのみ非晶質シリコン膜
229aが残置される。多結晶シリコン層234および
単結晶シリコン層236の膜厚は、非晶質シリコン膜2
29の膜厚と第2の熱処理の条件とにより決定される
〔図3(c)〕。
理より高い)の窒素雰囲気で2時間の第2の熱処理を行
なう。これにより、多結晶シリコン膜パターン224上
面には選択的に膜厚70nm程度の多結晶シリコン層2
34が固相成長し、ソース・ドレイン拡散層の形成予定
領域であるP型シリコン基板201表面には選択的に膜
厚70nm程度の単結晶シリコン層236が固相エピタ
キシャル成長し、TiSi2 膜254は多結晶シリコン
層234表面を覆う姿態を有したTiSi2 膜254a
に置換され、TiSi2 膜256は単結晶シリコン層2
36表面を覆う姿態を有したTiSi2 膜256aに置
換され、フィールド酸化膜202表面上およびサイドウ
ォール・スペーサ205表面上にのみ非晶質シリコン膜
229aが残置される。多結晶シリコン層234および
単結晶シリコン層236の膜厚は、非晶質シリコン膜2
29の膜厚と第2の熱処理の条件とにより決定される
〔図3(c)〕。
【0040】次に、非晶質シリコン膜229aを上記第
1の実施例と同様の方法により選択的に除去する。フィ
ールド酸化膜202とサイドウォール・スペーサ205
とをマスクにして、5×10-15 cm-2の砒素の70k
eVでのイオン注入を行ない、750℃の電気炉で30
分間の熱押し込みを行なう。このイオン注入と熱押し込
みとにより、N+ 型の多結晶シリコン膜パターン244
とN+ 型拡散層246とが形成される。同時に、C49
構造のTiSi2 膜254a,256aは、それぞれC
54構造のTiSi2 膜254b,256bに相転移す
る。N+ 型拡散層246の接合の深さは等価的に深く1
20nm程度ある。この結果、N+ 型の多結晶シリコン
膜パターン244とTiSi2 膜254bとからなるゲ
ート電極204,およびN+ 型拡散層246とTiSi
2 膜256bとからなるソース・ドレイン領域206の
形成が終了する〔図3(d)〕。なお、N+ 型拡散層2
46形成のためのイオン注入および熱押し込みの上記条
件は、所望の接合の深さ,TiSi2 膜256bの膜厚
および単結晶シリコン層236の膜厚を考慮して決定さ
れる。その後、(図示は省略するが)公知の技術により
層間絶縁膜の形成,コンタクト孔の開口,金属配線の形
成等を行ない、NチャネルMOSトランジスタが完成す
る。
1の実施例と同様の方法により選択的に除去する。フィ
ールド酸化膜202とサイドウォール・スペーサ205
とをマスクにして、5×10-15 cm-2の砒素の70k
eVでのイオン注入を行ない、750℃の電気炉で30
分間の熱押し込みを行なう。このイオン注入と熱押し込
みとにより、N+ 型の多結晶シリコン膜パターン244
とN+ 型拡散層246とが形成される。同時に、C49
構造のTiSi2 膜254a,256aは、それぞれC
54構造のTiSi2 膜254b,256bに相転移す
る。N+ 型拡散層246の接合の深さは等価的に深く1
20nm程度ある。この結果、N+ 型の多結晶シリコン
膜パターン244とTiSi2 膜254bとからなるゲ
ート電極204,およびN+ 型拡散層246とTiSi
2 膜256bとからなるソース・ドレイン領域206の
形成が終了する〔図3(d)〕。なお、N+ 型拡散層2
46形成のためのイオン注入および熱押し込みの上記条
件は、所望の接合の深さ,TiSi2 膜256bの膜厚
および単結晶シリコン層236の膜厚を考慮して決定さ
れる。その後、(図示は省略するが)公知の技術により
層間絶縁膜の形成,コンタクト孔の開口,金属配線の形
成等を行ない、NチャネルMOSトランジスタが完成す
る。
【0041】上記第2の実施例は、上記第1の実施例の
有する効果を有している。さらに、本実施例では上記第
1の実施例とことなり第2のチタン膜を必要としない等
のことから、本実施例の方が上記第1の実施例より簡潔
な製造方法となる。
有する効果を有している。さらに、本実施例では上記第
1の実施例とことなり第2のチタン膜を必要としない等
のことから、本実施例の方が上記第1の実施例より簡潔
な製造方法となる。
【0042】なお、上記第2の実施例ではN- 型拡散層
を設けていないが、LDD構造のソース・ドレイン拡散
層のNチャネルMOSトランジスタの製造に本実施例を
適用することは容易である。この場合には、チタン膜2
53がシリサイド化してTiSi2 膜256になるとき
に減る分を考慮してN- 型拡散層の接合の深さを設定
し、サイドウォール・スペーサ205の幅を厚目に設定
することが必要である。また、本実施例は、上記第1の
実施例と同様に、PチャネルMOSトランジスタあるい
はCMOSトランジスタの製造方法にも応用できる。
を設けていないが、LDD構造のソース・ドレイン拡散
層のNチャネルMOSトランジスタの製造に本実施例を
適用することは容易である。この場合には、チタン膜2
53がシリサイド化してTiSi2 膜256になるとき
に減る分を考慮してN- 型拡散層の接合の深さを設定
し、サイドウォール・スペーサ205の幅を厚目に設定
することが必要である。また、本実施例は、上記第1の
実施例と同様に、PチャネルMOSトランジスタあるい
はCMOSトランジスタの製造方法にも応用できる。
【0043】CMOSトランジスタの製造方法に上記第
2の実施例を応用する場合、P+ 型拡散層は、N+ 型拡
散層246を形成した後、5×10-15 cm-2の2弗化
ボロン(BF2 )を50keVでイオン注入し、750
℃の電気炉で30分間の熱処理により形成される。この
P+ 型拡散層も等価的に120nm程度の接合の深さ
(N+ 型拡散層246と同じ)を有する 半導体装置の製造工程の断面図である図4を参照する
と、本発明の第3の実施例によるNチャネルMOSトラ
ンジスタは、以下のように形成される。
2の実施例を応用する場合、P+ 型拡散層は、N+ 型拡
散層246を形成した後、5×10-15 cm-2の2弗化
ボロン(BF2 )を50keVでイオン注入し、750
℃の電気炉で30分間の熱処理により形成される。この
P+ 型拡散層も等価的に120nm程度の接合の深さ
(N+ 型拡散層246と同じ)を有する 半導体装置の製造工程の断面図である図4を参照する
と、本発明の第3の実施例によるNチャネルMOSトラ
ンジスタは、以下のように形成される。
【0044】まず、P型シリコン基板301表面の素子
分離領域に選択酸化によりフィールド酸化膜302を形
成し、素子形成領域に熱酸化により膜厚が5nm程度の
ゲート酸化膜303を形成する。CVD法等により全面
に膜厚200nm程度の多結晶シリコン膜(N+ 型もし
くはノンドープ)を形成し、この膜をパターニングして
ゲート電極形成予定領域に多結晶シリコン膜パターン3
24を形成する。ゲート酸化膜303上でのこの多結晶
シリコン膜パターン324の幅(ゲート長)は0.12
μm程度である。CVD法により膜厚が20nm程度の
酸化シリコン膜を全面に形成し、これ(とゲート酸化膜
303と)をエッチバックして多結晶シリコン膜パター
ン324側面にサイドウォール・スペーサ305を形成
する。なお、サイドウォール・スペーサ305を構成す
る材料は、酸化シリコン膜に限定されるものではなく、
窒化シリコン膜でもよい。稀弗酸液に浸漬して、P型シ
リコン基板301の露出表面を清浄化する。この段階で
は、P型シリコン基板301の露出表面等には自然酸化
膜316が残っている。次に、アルゴン中でのスパッタ
リングにより、膜厚150nm程度のシリコンリッチな
TiSiX 膜327(X〉2,例えばX=4)を全面に
形成する〔図4(a)〕。
分離領域に選択酸化によりフィールド酸化膜302を形
成し、素子形成領域に熱酸化により膜厚が5nm程度の
ゲート酸化膜303を形成する。CVD法等により全面
に膜厚200nm程度の多結晶シリコン膜(N+ 型もし
くはノンドープ)を形成し、この膜をパターニングして
ゲート電極形成予定領域に多結晶シリコン膜パターン3
24を形成する。ゲート酸化膜303上でのこの多結晶
シリコン膜パターン324の幅(ゲート長)は0.12
μm程度である。CVD法により膜厚が20nm程度の
酸化シリコン膜を全面に形成し、これ(とゲート酸化膜
303と)をエッチバックして多結晶シリコン膜パター
ン324側面にサイドウォール・スペーサ305を形成
する。なお、サイドウォール・スペーサ305を構成す
る材料は、酸化シリコン膜に限定されるものではなく、
窒化シリコン膜でもよい。稀弗酸液に浸漬して、P型シ
リコン基板301の露出表面を清浄化する。この段階で
は、P型シリコン基板301の露出表面等には自然酸化
膜316が残っている。次に、アルゴン中でのスパッタ
リングにより、膜厚150nm程度のシリコンリッチな
TiSiX 膜327(X〉2,例えばX=4)を全面に
形成する〔図4(a)〕。
【0045】次に、500℃で3時間の第1の熱処理を
行なう。これにより、多結晶シリコン膜パターン324
上面では、膜厚50nm程度の多結晶シリコン層334
が固相成長し、この多結晶シリコン層334表面は第1
のTiSi2 膜330により覆われる。また、P型シリ
コン基板301の露出表面では、膜厚50nm程度の単
結晶シリコン層336が固相エピタキシャル成長し、こ
の単結晶シリコン層336表面もTiSi2 膜330に
より覆われる。さらに、フィールド酸化膜302表面お
よびサイドウォール・スペーサ305表面には、TiS
iX 膜327aが残置される。多結晶シリコン膜パター
ン324上面およびP型シリコン基板301の露出表面
では、TiSiX 膜327aから過剰なシリコンがこれ
らの面に析出し、その結果TiSiX 膜327aが第1
のTiSi2 膜330に変換される〔図4(b)〕。
行なう。これにより、多結晶シリコン膜パターン324
上面では、膜厚50nm程度の多結晶シリコン層334
が固相成長し、この多結晶シリコン層334表面は第1
のTiSi2 膜330により覆われる。また、P型シリ
コン基板301の露出表面では、膜厚50nm程度の単
結晶シリコン層336が固相エピタキシャル成長し、こ
の単結晶シリコン層336表面もTiSi2 膜330に
より覆われる。さらに、フィールド酸化膜302表面お
よびサイドウォール・スペーサ305表面には、TiS
iX 膜327aが残置される。多結晶シリコン膜パター
ン324上面およびP型シリコン基板301の露出表面
では、TiSiX 膜327aから過剰なシリコンがこれ
らの面に析出し、その結果TiSiX 膜327aが第1
のTiSi2 膜330に変換される〔図4(b)〕。
【0046】次に、過酸化水素と硝酸との混合液に浸漬
して、上記TiSiX 膜327aおよびTiSi2 膜3
30を選択的にエッチング除去する。フィールド酸化膜
302とサイドウォール・スペーサ305とをマスクに
して、3×10-15 cm-2の砒素の30keVでのイオ
ン注入を行ない、1000℃,10秒間のRTAを行な
う。このイオン注入と熱処理とにより、多結晶シリコン
層334および単結晶シリコン層336もそれぞれN+
型になり、N+ 型の多結晶シリコン膜パターン344と
N+ 型拡散層346とが形成される。N+ 型拡散層34
6の接合の深さは等価的に深く100nm程度であるも
のの、当初のP型シリコン基板301表面からは実効的
に浅く50nm程度となる〔図4(c)〕。
して、上記TiSiX 膜327aおよびTiSi2 膜3
30を選択的にエッチング除去する。フィールド酸化膜
302とサイドウォール・スペーサ305とをマスクに
して、3×10-15 cm-2の砒素の30keVでのイオ
ン注入を行ない、1000℃,10秒間のRTAを行な
う。このイオン注入と熱処理とにより、多結晶シリコン
層334および単結晶シリコン層336もそれぞれN+
型になり、N+ 型の多結晶シリコン膜パターン344と
N+ 型拡散層346とが形成される。N+ 型拡散層34
6の接合の深さは等価的に深く100nm程度であるも
のの、当初のP型シリコン基板301表面からは実効的
に浅く50nm程度となる〔図4(c)〕。
【0047】続いて、スパッタリングにより、全面に膜
厚25nm程度のチタン膜(図示せず)を形成する。第
2の熱処理である650℃で30秒間のRTAを行な
い、多結晶シリコン膜パターン344上面とN+ 型拡散
層346表面とにそれぞれC49構造のTiSi2 膜
(図示せず)を選択的に形成する。未反応のチタン膜を
ウェット・エッチングにより選択的に除去する。その
後、第3の熱処理である780℃で60秒間のRTAを
行ない、多結晶シリコン膜パターン344上面とN+型
拡散層346表面とに形成されたC49構造のTiSi
2 膜をそれぞれC54構造のTiSi2 膜354とC5
4構造のTiSi2 膜356とに相転移させる。その結
果、N+ 型の多結晶シリコン膜パターン344とTiS
i2 膜354とからなるゲート電極304,およびN+
型拡散層346とTiSi2 膜356とからなるソース
・ドレイン領域306の形成が終了する〔図4
(d)〕。その後、(図示は省略するが)公知の技術に
より層間絶縁膜の形成,コンタクト孔の開口,金属配線
の形成等を行ない、NチャネルMOSトランジスタが完
成する。
厚25nm程度のチタン膜(図示せず)を形成する。第
2の熱処理である650℃で30秒間のRTAを行な
い、多結晶シリコン膜パターン344上面とN+ 型拡散
層346表面とにそれぞれC49構造のTiSi2 膜
(図示せず)を選択的に形成する。未反応のチタン膜を
ウェット・エッチングにより選択的に除去する。その
後、第3の熱処理である780℃で60秒間のRTAを
行ない、多結晶シリコン膜パターン344上面とN+型
拡散層346表面とに形成されたC49構造のTiSi
2 膜をそれぞれC54構造のTiSi2 膜354とC5
4構造のTiSi2 膜356とに相転移させる。その結
果、N+ 型の多結晶シリコン膜パターン344とTiS
i2 膜354とからなるゲート電極304,およびN+
型拡散層346とTiSi2 膜356とからなるソース
・ドレイン領域306の形成が終了する〔図4
(d)〕。その後、(図示は省略するが)公知の技術に
より層間絶縁膜の形成,コンタクト孔の開口,金属配線
の形成等を行ない、NチャネルMOSトランジスタが完
成する。
【0048】上記第3の実施例は、上記第1の実施例の
有する効果を有している。
有する効果を有している。
【0049】なお、上記第3の実施例でもN- 型拡散層
を設けていないが、LDD構造のソース・ドレイン拡散
層のNチャネルMOSトランジスタの製造に本実施例を
適用することは容易である。
を設けていないが、LDD構造のソース・ドレイン拡散
層のNチャネルMOSトランジスタの製造に本実施例を
適用することは容易である。
【0050】上記第3の実施例では、単結晶シリコン層
336を固相エピタキシャル成長されるためのソースと
してシリコンリッチなTiSiX 膜327を用いたが、
シリコンリッチでチタンとチタン以外の高融点金属とを
含んでいる高融点金属シリサイド膜をこのTiSiX 膜
327の代りに用いる場合、本実施例の応用は可能であ
る。
336を固相エピタキシャル成長されるためのソースと
してシリコンリッチなTiSiX 膜327を用いたが、
シリコンリッチでチタンとチタン以外の高融点金属とを
含んでいる高融点金属シリサイド膜をこのTiSiX 膜
327の代りに用いる場合、本実施例の応用は可能であ
る。
【0051】また、上記第3の実施例は、上記第1,第
2の実施例と同様に、PチャネルMOSトランジスタあ
るいはCMOSトランジスタの製造方法にも応用でき
る。
2の実施例と同様に、PチャネルMOSトランジスタあ
るいはCMOSトランジスタの製造方法にも応用でき
る。
【0052】CMOSトランジスタの製造方法に上記第
2の実施例を応用する場合、P+ 型拡散層は、N+ 型拡
散層346を形成した後、3×10-15 cm-2の2弗化
ボロン(BF2 )を10keVでイオン注入し、650
℃,30秒間のRTAにより形成される。このP+ 型拡
散層も等価的に100nm程度の接合の深さ(N+ 型拡
散層346と同じ)を有する。
2の実施例を応用する場合、P+ 型拡散層は、N+ 型拡
散層346を形成した後、3×10-15 cm-2の2弗化
ボロン(BF2 )を10keVでイオン注入し、650
℃,30秒間のRTAにより形成される。このP+ 型拡
散層も等価的に100nm程度の接合の深さ(N+ 型拡
散層346と同じ)を有する。
【0053】
【発明の効果】以上説明したように本発明の半導体装置
の製造方法は、ソース・ドレイン拡散層が形成されるべ
きシリコン基板の表面に、自然酸化膜を除去することな
く、2ケイ化チタン膜もしくはシリコンリッチなケイ化
チタン膜をソースとする固相エピタクシャル成長による
単結晶シリコン層を形成し、その後にこの単結晶シリコ
ン層を含めたシリコン基板の表面に接合の深さの実効的
に浅いソース・ドレイン拡散層を形成する。この単結晶
シリコン層は、CVD法による選択エピタキシャル・単
結晶シリコン層の異なり、ファセットを有さない。ま
た、絶縁膜からなるサイドウォール・スペーサの膜厚を
必要以上に厚くする必要はない。さらにまた、このソー
ス・ドレイン拡散層の接合の深さは等価的には深くなる
が、当初のシリコン基板表面から見た実効的な深さは浅
くできる。
の製造方法は、ソース・ドレイン拡散層が形成されるべ
きシリコン基板の表面に、自然酸化膜を除去することな
く、2ケイ化チタン膜もしくはシリコンリッチなケイ化
チタン膜をソースとする固相エピタクシャル成長による
単結晶シリコン層を形成し、その後にこの単結晶シリコ
ン層を含めたシリコン基板の表面に接合の深さの実効的
に浅いソース・ドレイン拡散層を形成する。この単結晶
シリコン層は、CVD法による選択エピタキシャル・単
結晶シリコン層の異なり、ファセットを有さない。ま
た、絶縁膜からなるサイドウォール・スペーサの膜厚を
必要以上に厚くする必要はない。さらにまた、このソー
ス・ドレイン拡散層の接合の深さは等価的には深くなる
が、当初のシリコン基板表面から見た実効的な深さは浅
くできる。
【0054】このため、本発明によれば、実効的に接合
の深さの浅いソース・ドレイン拡散層を有し,低抵抗化
されたソース・ドレイン領域を有し,サリサイド構造の
微細なMOSトランジスタが、生産効率に支障を生じず
に,容易に製造できる。
の深さの浅いソース・ドレイン拡散層を有し,低抵抗化
されたソース・ドレイン領域を有し,サリサイド構造の
微細なMOSトランジスタが、生産効率に支障を生じず
に,容易に製造できる。
【図1】本発明の第1の実施例の製造工程の断面図であ
る。
る。
【図2】上記第1の実施例の構成を説明するための図で
あり、主要製造工程におけるソース・ドレイン領域にな
る部分での深さ方向の構成元素の濃度プロファイルを示
す図である。
あり、主要製造工程におけるソース・ドレイン領域にな
る部分での深さ方向の構成元素の濃度プロファイルを示
す図である。
【図3】本発明の第2の実施例の製造工程と断面図であ
る。
る。
【図4】本発明の第3の実施例の製造工程の断面図であ
る。
る。
【図5】従来の半導体装置の製造工程の断面図である。
【図6】別の従来の半導体装置の製造工程の断面図であ
る。
る。
【符号の説明】 101,201,301,501 P型シリコン基板 102,202,302,402,502 フィール
ド酸化膜 103,203,303,403,503 ゲート酸
化膜 104,204,304 ゲート電極 105,205,305,405,505,515
サイドウォール・スペーサ 106,206,306,506 ソース・ドレイン
領域 116,316,516 自然酸化膜 124,144,224,244,324,344
多結晶シリコン膜パターン 126,526 N- 型拡散層 128,253,428,428a チタン膜 129,129a,129b,229,229a,42
9,429a 非晶質シリコン膜 130,130a,154,156,254,254
a,254b,256,256a,256b,330,
354,356,430A,430B,554,556
TiSi2 膜 134,234,334 多結晶シリコン層 136,236,336,536 単結晶シリコン層 146,246,346,546 N+ 型拡散層 327,327a TiSiX 膜(X〉2) 401 シリコン基板 404,504 多結晶シリコンゲート電極 406 ソース・ドレイン拡散層 513 酸化シリコン膜
ド酸化膜 103,203,303,403,503 ゲート酸
化膜 104,204,304 ゲート電極 105,205,305,405,505,515
サイドウォール・スペーサ 106,206,306,506 ソース・ドレイン
領域 116,316,516 自然酸化膜 124,144,224,244,324,344
多結晶シリコン膜パターン 126,526 N- 型拡散層 128,253,428,428a チタン膜 129,129a,129b,229,229a,42
9,429a 非晶質シリコン膜 130,130a,154,156,254,254
a,254b,256,256a,256b,330,
354,356,430A,430B,554,556
TiSi2 膜 134,234,334 多結晶シリコン層 136,236,336,536 単結晶シリコン層 146,246,346,546 N+ 型拡散層 327,327a TiSiX 膜(X〉2) 401 シリコン基板 404,504 多結晶シリコンゲート電極 406 ソース・ドレイン拡散層 513 酸化シリコン膜
Claims (6)
- 【請求項1】 一導電型のシリコン基板の表面の素子分
離領域にフィールド酸化膜を形成し、該シリコン基板の
表面の素子形成領域にゲート酸化膜を形成し、該シリコ
ン基板の表面のゲート電極形成予定領域に多結晶シリコ
ン膜パターンを形成する工程と、 全面に所望の膜厚の絶縁膜を形成し、該絶縁膜および前
記ゲート酸化膜を異方性エッチングによりエッチバック
して該多結晶シリコン膜パターンの側面に該絶縁膜から
なるサイドウォール・スペーサを形成し、該シリコン基
板の表面のソース・ドレイン形成予定領域のゲート酸化
膜を除去する工程と、 全面に所定膜厚の第1のチタン膜を形成する工程と、 全面に所定膜厚の非晶質シリコン膜を形成する工程と、 第1の熱処理により、全面に第1の2ケイ化チタン膜を
形成する工程と、 第2の熱処理により、前記ソース・ドレイン形成予定領
域表面に直接に接触する単結晶シリコン層を固相成長さ
せ、前記多結晶シリコン膜パターン上面に直接に接触す
る多結晶シリコン層を固相成長させる工程と、 前記非晶質シリコン膜および前記第1の2ケイ化チタン
膜を順次除去し、前記フィールド酸化膜および前記サイ
ドウォール・スペーサをマスクにして高濃度の逆導電型
不純物をイオン注入する工程と、 全面に第2のチタン膜を形成し、第3の熱処理により前
記単結晶シリコン層表面および前記多結晶シリコン層表
面に選択的にC49構造の第2の2ケイ化チタン膜を形
成し、未反応の該第2のチタン膜を除去し、第4の熱処
理により該第2の2ケイ化チタン膜をC54構造に相転
移させる工程とを有することを特徴とする半導体装置の
製造方法。 - 【請求項2】 前記フィールド酸化膜および前記多結晶
シリコン膜パターンとをマスクにして、前記ソース・ド
レイン形成予定領域に低濃度の逆導電型不純物をイオン
注入する工程を有す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。 - 【請求項3】 一導電型のシリコン基板の表面の素子分
離領域にフィールド酸化膜を形成し、該シリコン基板の
表面の素子形成領域にゲート酸化膜を形成し、該シリコ
ン基板の表面のゲート電極形成予定領域に多結晶シリコ
ン膜パターンを形成する工程と、 全面に所望の膜厚の絶縁膜を形成し、該絶縁膜および前
記ゲート酸化膜を異方性エッチングによりエッチバック
して該多結晶シリコン膜パターンの側面に該絶縁膜から
なるサイドウォール・スペーサを形成し、該シリコン基
板の表面のソース・ドレイン形成予定領域のゲート酸化
膜を除去する工程と、 全面に所要膜厚のチタン膜を形成する工程と、 第1の熱処理により、前記ソース・ドレイン形成予定領
域表面と前記多結晶シリコン膜パターン上面とにそれぞ
れ選択的にC49構造の2ケイ化チタン膜を形成する工
程と、 未反応の前記チタン膜を選択的に除去し、全面に所定膜
厚の非晶質シリコン膜を形成する工程と、 第2の熱処理により、前記ソース・ドレイン形成予定領
域表面に直接に接触する単結晶シリコン層を固相成長さ
せ、前記多結晶シリコン膜パターン上面に直接に接触す
る多結晶シリコン層を固相成長させる工程と、 前記非晶質シリコン膜を選択的に除去し、前記フィール
ド酸化膜および前記サイドウォール・スペーサをマスク
にして高濃度の逆導電型不純物をイオン注入と熱押し込
みとを行ない、逆導電型高濃度拡散層を形成すると同時
に前記C49構造の2ケイ化チタン膜をC54構造の2
ケイ化チタン膜に相転移する工程とを有することを特徴
とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項4】 前記フィールド酸化膜および前記多結晶
シリコン膜パターンとをマスクにして、前記ソース・ド
レイン形成予定領域に低濃度の逆導電型不純物をイオン
注入する工程を有することを特徴とする請求項3記載の
半導体装置の製造方法。 - 【請求項5】 一導電型のシリコン基板の表面の素子分
離領域にフィールド酸化膜を形成し、該シリコン基板の
表面の素子形成領域にゲート酸化膜を形成し、該シリコ
ン基板の表面のゲート電極形成予定領域に多結晶シリコ
ン膜パターンを形成する工程と、 全面に所望の膜厚の絶縁膜を形成し、該絶縁膜および前
記ゲート酸化膜を異方性エッチングによりエッチバック
して該多結晶シリコン膜パターンの側面に該絶縁膜から
なるサイドウォール・スペーサを形成し、該シリコン基
板の表面のソース・ドレイン形成予定領域のゲート酸化
膜を除去する工程と、 全面に所定膜厚のシリコンリッチなケイ化チタン膜を形
成する工程と、 第1の熱処理により、前記ソース・ドレイン形成予定領
域表面に直接に接触する単結晶シリコン層を固相成長さ
せ、前記多結晶シリコン膜パターン上面に直接に接触す
る多結晶シリコン層を固相成長させるとともに、該単結
晶シリコン層表面および該多結晶シリコン層表面を覆う
部分の前記シリコンリッチなケイ化チタン膜を第1の2
ケイ化チタン膜に変換する工程と、 未反応の前記シリコンリッチなケイ化チタン膜および前
記第1の2ケイ化チタン膜を選択的に除去する工程と、 前記フィールド酸化膜および前記サイドウォール・スペ
ーサをマスクにして高濃度の逆導電型不純物をイオン注
入する工程と、 全面にチタン膜を形成し、第2の熱処理により前記単結
晶シリコン層表面および前記多結晶シリコン層表面に選
択的にC49構造の第2の2ケイ化チタン膜を形成し、
未反応の該チタン膜を除去し、第3の熱処理により該第
2の2ケイ化チタン膜をC54構造に相転移させる工程
とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項6】 前記フィールド酸化膜および前記多結晶
シリコン膜パターンとをマスクにして、前記ソース・ド
レイン形成予定領域に低濃度の逆導電型不純物をイオン
注入する工程を有することを特徴とする請求項5記載の
半導体装置の製造方法。
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JP3119190B2 (ja) * | 1997-01-24 | 2000-12-18 | 日本電気株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
TW324836B (en) * | 1997-02-04 | 1998-01-11 | Winbond Electronics Corp | The manufacturing process of self-aligned silicide, CMP, self-aligned silicide semiconductor |
JP4101901B2 (ja) * | 1997-04-25 | 2008-06-18 | シャープ株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
TW326551B (en) * | 1997-07-11 | 1998-02-11 | Holtek Microelectronics Inc | The manufacturing method for Ti-salicide in IC |
US6306763B1 (en) * | 1997-07-18 | 2001-10-23 | Advanced Micro Devices, Inc. | Enhanced salicidation technique |
US5856237A (en) * | 1997-10-20 | 1999-01-05 | Industrial Technology Research Institute | Insitu formation of TiSi2/TiN bi-layer structures using self-aligned nitridation treatment on underlying CVD-TiSi2 layer |
JP2967477B2 (ja) * | 1997-11-26 | 1999-10-25 | 日本電気株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
US6011272A (en) * | 1997-12-06 | 2000-01-04 | Advanced Micro Devices, Inc. | Silicided shallow junction formation and structure with high and low breakdown voltages |
US6001697A (en) * | 1998-03-24 | 1999-12-14 | Mosel Vitelic Inc. | Process for manufacturing semiconductor devices having raised doped regions |
US5998286A (en) * | 1998-03-26 | 1999-12-07 | United Semiconductor Circuit Corp. | Method to grow self-aligned silicon on a poly-gate, source and drain region |
US6100191A (en) * | 1998-04-14 | 2000-08-08 | United Microelectronics Corp. | Method for forming self-aligned silicide layers on sub-quarter micron VLSI circuits |
US6090676A (en) * | 1998-09-08 | 2000-07-18 | Advanced Micro Devices, Inc. | Process for making high performance MOSFET with scaled gate electrode thickness |
KR100329769B1 (ko) | 1998-12-22 | 2002-07-18 | 박종섭 | 티타늄폴리사이드게이트전극형성방법 |
JP3255134B2 (ja) * | 1999-01-22 | 2002-02-12 | 日本電気株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
JP2001189284A (ja) * | 1999-12-27 | 2001-07-10 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
US6630721B1 (en) * | 2000-05-16 | 2003-10-07 | Advanced Micro Devices, Inc. | Polysilicon sidewall with silicide formation to produce high performance MOSFETS |
FR2815174A1 (fr) * | 2000-10-06 | 2002-04-12 | St Microelectronics Sa | Transistors mos miniaturises de type ldd |
JP3605062B2 (ja) * | 2001-09-28 | 2004-12-22 | 株式会社東芝 | 半導体装置の製造方法 |
KR100506055B1 (ko) * | 2001-12-31 | 2005-08-05 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 트랜지스터 및 그의 제조 방법 |
US20030206893A1 (en) * | 2002-05-06 | 2003-11-06 | Sohail Malik | Cell proliferating agents |
KR100432789B1 (ko) * | 2002-07-04 | 2004-05-24 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 제조 방법 |
US6767831B1 (en) * | 2003-08-01 | 2004-07-27 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Method for forming cobalt salicides |
US7161203B2 (en) * | 2004-06-04 | 2007-01-09 | Micron Technology, Inc. | Gated field effect device comprising gate dielectric having different K regions |
WO2008085523A1 (en) * | 2007-01-12 | 2008-07-17 | Agere Systems, Inc. | Semiconductor device having improved interface adhesion of gate stack films and method of manufacturer therefore |
Family Cites Families (9)
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---|---|---|---|---|
JPH021120A (ja) * | 1988-02-19 | 1990-01-05 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
US5079180A (en) * | 1988-12-22 | 1992-01-07 | Texas Instruments Incorporated | Method of fabricating a raised source/drain transistor |
US4998150A (en) * | 1988-12-22 | 1991-03-05 | Texas Instruments Incorporated | Raised source/drain transistor |
NL8903158A (nl) * | 1989-12-27 | 1991-07-16 | Philips Nv | Werkwijze voor het contacteren van silicidesporen. |
US5443996A (en) * | 1990-05-14 | 1995-08-22 | At&T Global Information Solutions Company | Process for forming titanium silicide local interconnect |
US5313084A (en) * | 1992-05-29 | 1994-05-17 | Sgs-Thomson Microelectronics, Inc. | Interconnect structure for an integrated circuit |
DE4219529C2 (de) * | 1992-06-15 | 1994-05-26 | Itt Ind Gmbh Deutsche | Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen in CMOS-Technik mit "local interconnects" |
US5849634A (en) * | 1994-04-15 | 1998-12-15 | Sharp Kk | Method of forming silicide film on silicon with oxygen concentration below 1018 /cm3 |
US5409853A (en) * | 1994-05-20 | 1995-04-25 | International Business Machines Corporation | Process of making silicided contacts for semiconductor devices |
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