JP2763225B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JP2763225B2 JP2255892A JP2255892A JP2763225B2 JP 2763225 B2 JP2763225 B2 JP 2763225B2 JP 2255892 A JP2255892 A JP 2255892A JP 2255892 A JP2255892 A JP 2255892A JP 2763225 B2 JP2763225 B2 JP 2763225B2
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polysilicon
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あきつ 鮎川
茂夫 大西
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Description

【発明の詳細な説明】
【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、より詳細にはLDD(Lightly Doped Drain) 構造
を有するMOS型半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のLDD構造を有するMOS型メモ
リセルの製造方法を図面に基づいて説明する。まず、図
2に示したように、P型のシリコン基板(11)上に活
性領域及びフィールド酸化膜からなる素子分離領域を形
成することによって、素子形成領域を確保した後、ゲー
ト酸化膜としてSiO2 膜(12)が形成された素子形
成領域上に3500〜4000Åの厚さのポリシリコン
からなるゲート電極(13)を形成し(図2(a))、
CVD法でSiO2 膜を2500〜3500Åの厚さで
堆積させ、ゲート電極(13)にSiO2 からなるサイ
ドウォール(14)を反応性イオンエッチング(RI
E)法及びHFウェットエッチング法によって形成する
とともに、シリコン基板(11)上に約100〜400
ÅのSiO2 膜(14a)を形成する(図2(b))。
【0003】次いで、ゲート電極(13)及びサイドウ
ォール(14)をマスクとしてソース/ドレイン領域と
なる領域にSiO2 膜(14a)を介してAs等のN型
不純物イオン(15)の注入を行う(図2(c))。そ
して、ソース/ドレイン領域の不純物を拡散させるた
め、例えば、800℃の温度で1時間の第1の熱処理を
行う。
【0004】その後、ソース/ドレイン領域の外方拡散
を抑制するためにSiO2 膜(14a)上にNSG膜
(図示せず)を堆積し、その上にNSG膜上の層間段差
を少なくするためにBPSG膜(図示せず)を堆積し
て、例えば950℃で30分間の第2の熱処理を行い、
ソース/ドレイン領域を形成する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】微細MOS型トランジ
スタの諸特性の変動をもたらす原因の一つとして、ソー
ス/ドレイン領域の結晶欠陥の存在があげられるが、上
記の半導体装置の製造方法においては、イオン注入がS
iO2 膜(14a)を通して行われるので、注入される
イオンがSiO2 膜(14a)を通過する際に、SiO
2 膜(14a)中の酸素原子が反跳されて注入イオンと
ともにシリコン基板(11)に打ち込まれることとな
る。そしてシリコン基板(11)に打ち込まれた酸素は
シリコン基板(11)内に結晶欠陥(16)を発生させ
るという問題があった。
【0006】また、この結晶欠陥(16)はその後の熱
処理でも消失せず、半導体装置の電気的リークの原因と
なり、歩留り低下の原因となるという問題もあった。本
発明はこのような問題を鑑みなされたものであり、結晶
欠陥を発生させることなく、歩留りの高い半導体装置の
製造方法を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記記載の問題を解決す
るために本発明によれば、ゲート電極にサイドウォール
が形成され、前記ゲート電極がゲート酸化膜を介して配
設されている半導体基板に、ポリシリコン膜を積層した
後、ソース/ドレイン領域となる部分に前記ポリシリコ
ン膜を介して不純物をイオン注入して第1の熱処理を行
う工程、前記ポリシリコン膜上に窒化膜を積層させて第
2の熱処理を行う工程、前記窒化膜を全面除去した後、
後工程で前記ソース/ドレイン領域とメタル配線とのコ
ンタクトを形成する領域のみに前記ポリシリコン膜を形
成する工程、さらに層間絶縁膜堆積後、該層間絶縁膜に
コンタクトホールを開孔する工程、該コンタクトホール
に導電材料を埋設してエッチバックした後、その上にメ
タル配線を積層させる工程を含む半導体装置の製造方法
が提供される。
【0008】本発明においては、半導体基板(例えば、
シリコン基板)上にゲート酸化膜(例えばSiO2 膜)
を介して、ゲート電極が形成されている。このゲート電
極は3500〜4000Å程度のポリシリコン層のみで
もよく、ポリシリコン上にNSG、BPSG等を積層し
た2層あるいは3層構造でもよい。また、このゲート電
極上にはSiO2 を3500〜4000Å程度、例え
ば、熱酸化法あるいはCVD法等で積層し、RIE法及
びHFウェットエッチング法によってサイドウォールが
形成されている。
【0009】そして、この半導体基板にはCVD法等の
公知の方法で200〜500Å程度のポリシリコン膜が
積層され、このポリシリコン膜を介して半導体基板のソ
ース/ドレイン領域となる部分に不純物であるAs、P
等のイオン注入が、公知の方法によって行われる。な
お、ポリシリコンを介してN+ 不純物をイオン注入する
際、たとえば、Asイオンの場合、60〜100Ke
V、2×1015〜1×10 16ions/cm2 でイオン
注入することが好ましい。
【0010】その後、本発明ではこの不純物をソース/
ドレイン領域に拡散させるために、第1の熱処理が行わ
れる。この第1の熱処理は約750〜850℃の温度範
囲で、30〜60分間程度行うことによって達すること
ができる。そして、ポリシリコン上に窒化膜(SiN
膜)を200〜500Å程度の膜厚で積層させて、第2
の熱処理を行う。第2の熱処理としては、約900〜9
50℃、10〜30分間行うことが好ましい。
【0011】次いで、窒化膜を全面除去した後、さら
に、公知のフォトエッチング工程により、後工程でソー
ス/ドレイン領域とメタル配線とのコンタクトを形成す
る領域以外のポリシリコン膜を除去することによって、
ソース/ドレイン領域とメタル配線とのコンタクトを形
成する領域のみにポリシリコン膜を形成する。さらに層
間絶縁膜を堆積した後、この層間絶縁膜に、公知のエッ
チング方法により、コンタクトホールを開孔し、次いで
このコンタクトホールに導電材料を埋設してエッチバッ
クした後、その上にメタル配線を積層させるものであ
る。導電材料は選択CVD法、スパッタリング法等の公
知の方法でコンタクトホールに埋設することができ、導
電材料としては、Mo、W、Ti等を用いることができ
るが、Wを300〜600Å積層させるのが好ましい。
【0012】
【作用】上記した方法によれば、ソース/ドレイン領域
に不純物をイオン注入する際に半導体基板内に生じる挿
入型の積層欠陥等の結晶欠陥が、ポリシリコン膜を介し
てイオン注入されることにより抑制され、さらに、窒化
膜を積層させて第2の熱処理を行うことにより、ポリシ
リコン膜及び半導体基板からSi原子が飛びだし、半導
体基板内に空孔が強制的に導入されることとなる。そし
て、その空孔が半導体基板内に生じた欠陥を解消させて
欠陥のない不純物拡散領域が形成されることとなる。
【0013】また、ポリシリコン膜を介してイオン注入
を行うことにより、不純物拡散領域が浅く形成されると
ともに、ポリシリコン膜自身の低抵抗化も図れる。そし
て、ポリシリコン膜を、不純物拡散領域と後工程で積層
されるメタル配線とのコンタクトを形成するためのコン
タクトパッドとして用いるために、アスペクト比の高
い、良好なコンタクトが形成されることとなる。
【0014】
【実施例】本発明に係る半導体装置の製造方法の実施例
を図面に基づいて説明する。まず、シリコン基板(1)
上に活性領域及びフィールド酸化膜からなる素子分離領
域を形成することによって、素子形成領域を確保し、ゲ
ート酸化膜としてSiO2 膜(2)を積層したのち、こ
の素子形成領域上に3500〜4000Åの厚さのポリ
シリコンからなるゲート電極(3)を形成する。つい
で、ゲート電極(3)上に1500Å程度のNSG膜
(図示せず)を形成する。そして、シリコン基板(1)
及びゲート電極(3)上にCVD法でSiO2 膜を25
00〜3500Åの厚さで堆積させ、ゲート電極(3)
にSiO2 からなるサイドウォール(4)を反応性イオ
ンエッチング(RIE)法及びHFウェットエッチング
法によって形成する。この際、シリコン基板(1)上に
積層されたSiO2 膜はすべてエッチングによって除去
してシリコン基板(1)を露出しておく(図1
(a))。
【0015】次いで、ゲート電極(3)及びシリコン基
板(1)上に、例えば300Å程度のポリシリコン膜
(5)をCVD法によって積層させ、このポリシリコン
膜(5)を介してソース/ドレイン領域(8)に不純物
としてAsイオン(7)を80KeV、3×1015io
ns/cm2 で注入し、ソース/ドレイン領域(8)の
不純物を拡散させるため、例えば、800℃の温度で1
時間の第1の熱処理を行う(図1(b))。
【0016】そしてさらに、このポリシリコン膜(5)
上にSiN膜(6)を200Å程度積層させた後、95
0℃で30分間程度、第2の熱処理を行う(図1
(c))。次いで、シリコン基板(1)上のSiN膜
(6)を、公知のエッチング方法により全面除去し、さ
らに、公知のフォトエッチング工程により、後工程でソ
ース/ドレイン領域(8)とメタル配線(9)とのコン
タクトを形成する領域以外のポリシリコン膜(5)を除
去することによって、ソース/ドレイン領域(8)とメ
タル配線(9)とのコンタクトを形成する領域のみにポ
リシリコン膜(5a)を形成する(図1(d))。
【0017】そして、これらシリコン基板(1)上に層
間絶縁膜を堆積した後、この層間絶縁膜に、公知のエッ
チング方法により、コンタクトホールを開孔し、次いで
このコンタクトホールに導電材料としてW(10)を埋
設してエッチバックした後、その上にAlのメタル配線
(9)を積層させる(図1(e))。このように製造さ
れる半導体装置において、半導体基板(1)内に生じる
挿入型の積層欠陥等の結晶欠陥を解消することができ、
ポリシリコン膜(5a)が抵抗の低い、メタル配線
(9)のコンタクトパッドとして利用することができ
る。
【0018】
【発明の効果】本発明に係る半導体装置の製造方法によ
れば、ソース/ドレイン領域に不純物をイオン注入する
際に半導体基板内に生じる挿入型の積層欠陥等の結晶欠
陥が、ポリシリコン膜を介してイオン注入されることに
より抑制することができ、さらに、窒化膜を積層させて
第2の熱処理を行うことにより、ポリシリコン膜及び半
導体基板からSi原子が飛びだし、半導体基板内に空孔
が強制的に導入されることとなる。そして、その空孔が
半導体基板内に生じた欠陥を解消させて欠陥のない不純
物拡散領域を形成することができる。
【0019】また、ポリシリコン膜を介してイオン注入
を行うことにより、不純物拡散領域が浅く形成されると
ともに、ポリシリコン膜自身の低抵抗化を図ることもで
きる。そして、ポリシリコン膜を、不純物拡散領域と後
工程で積層されるメタル配線とのコンタクトを形成する
ためのコンタクトパッドとして用いるために、アスペク
ト比の高い、良好なコンタクトを形成することが可能と
なる。
【0020】従って、欠陥のない不純物拡散領域を形成
することにより、リーク電流を低下させることが可能と
なるとともに、低抵抗のビットラインを不純物拡散層の
無欠陥化と同時に形成することができ、歩留りを向上さ
せることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る半導体装置の製造方法の実施例を
示す製造工程説明図である。
【図2】従来の半導体装置の製造方法を示す概略断面図
である。
【符号の説明】
1 シリコン基板(半導体基板) 2 SiO2 膜(ゲート酸化膜) 3 ゲート電極 4 サイドウォール 5 ポリシリコン膜 6 SiN膜(窒化膜) 7 不純物イオン 8 ソース/ドレイン領域 9 メタル配線 10 導電材料

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ゲート電極にサイドウォールが形成さ
    れ、前記ゲート電極がゲート酸化膜を介して配設されて
    いる半導体基板に、ポリシリコン膜を積層した後、ソー
    ス/ドレイン領域となる部分に前記ポリシリコン膜を介
    して不純物をイオン注入して第1の熱処理を行う工程、
    前記ポリシリコン膜上に窒化膜を積層させて第2の熱処
    理を行う工程、前記窒化膜を全面除去した後、後工程で
    前記ソース/ドレイン領域とメタル配線とのコンタクト
    を形成する領域のみに前記ポリシリコン膜を形成する工
    程、さらに層間絶縁膜堆積後、該層間絶縁膜にコンタク
    トホールを開孔する工程、該コンタクトホールに導電材
    料を埋設してエッチバックした後、その上にメタル配線
    を積層させる工程を含むことを特徴とする半導体装置の
    製造方法。
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