JP2773146B2 - 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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-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
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- H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は不純物のイオン注入により素子の形成を行う
半導体装置の製造方法に関し、特にタングステンシリサ
イド層のような高融点金属を含む層を用いる半導体装置
の製造方法に関する。
半導体装置の製造方法に関し、特にタングステンシリサ
イド層のような高融点金属を含む層を用いる半導体装置
の製造方法に関する。
本発明の半導体装置の製造方法は、基板上に絶縁膜を
介して高融点金属のシリサイド層を形成し、Siをイオン
注入して上記シリサイド層の少なくとも一部を非晶質化
させ、その非晶質化されたシリサイド層をマスクにして
上記基体へ不純物のイオン注入を行うことにより、イオ
ン注入時のシリサイド層における不純物の透過を防止す
るものである。
介して高融点金属のシリサイド層を形成し、Siをイオン
注入して上記シリサイド層の少なくとも一部を非晶質化
させ、その非晶質化されたシリサイド層をマスクにして
上記基体へ不純物のイオン注入を行うことにより、イオ
ン注入時のシリサイド層における不純物の透過を防止す
るものである。
ゲート配線等の低抵抗化の要求から、タングステンシ
リサイド層等の高融点金属を用いた配線材料が研究され
ており、例えば「月刊Semiconduct or Wcrld」,12月号,
1987年,135頁〜138頁にもその技術が紹介されている。
リサイド層等の高融点金属を用いた配線材料が研究され
ており、例えば「月刊Semiconduct or Wcrld」,12月号,
1987年,135頁〜138頁にもその技術が紹介されている。
ところで、高融点金属を含む層としてタングステンシ
リサイド層を形成する場合、350℃程度の低温ではなく6
00℃〜650℃程度の高温で、SiH2Cl2,WF6の各ガスを用い
ながらCVD法より形成することが行われる。このような
高温でタングステンシリサイド層を形成した場合には、
密着性に優れ、フッ素の含有が少なく、さらにステップ
カバレージが良好となる。
リサイド層を形成する場合、350℃程度の低温ではなく6
00℃〜650℃程度の高温で、SiH2Cl2,WF6の各ガスを用い
ながらCVD法より形成することが行われる。このような
高温でタングステンシリサイド層を形成した場合には、
密着性に優れ、フッ素の含有が少なく、さらにステップ
カバレージが良好となる。
しかしながら、上述のように、高温で形成したタング
ステンシリサイド層をゲート配線層に用いた時では、イ
オン注入に対する阻止能が問題となる。
ステンシリサイド層をゲート配線層に用いた時では、イ
オン注入に対する阻止能が問題となる。
すなわち、タングステンシリサイド層のように密度の
大きい物質は、イオン注入に対する阻止能が一般には大
きくなる。しかし、高温で形成した結果、そのタングス
テンシリサイド層のグレインサイズが大きくなると、結
晶の原子配列の特定の方向に沿ってイオンの阻止能が急
に低下する。すると、ゲート電極形成後にゲート電極と
セルフアラインで行われるLDDのイオン注入やソース・
ドレインのイオン注入の際に、タングステンシリサイド
層のグレインの大きさや方向によっては、不純物イオン
がチャネリングしてゲート電極の下部の絶縁膜やシリコ
ン基板に達する。その結果、トランジスタの閾値電圧V
thの変化やサブスレッショルド領域でのソース・ドレイ
ン間リーク電流の増大が生ずる。
大きい物質は、イオン注入に対する阻止能が一般には大
きくなる。しかし、高温で形成した結果、そのタングス
テンシリサイド層のグレインサイズが大きくなると、結
晶の原子配列の特定の方向に沿ってイオンの阻止能が急
に低下する。すると、ゲート電極形成後にゲート電極と
セルフアラインで行われるLDDのイオン注入やソース・
ドレインのイオン注入の際に、タングステンシリサイド
層のグレインの大きさや方向によっては、不純物イオン
がチャネリングしてゲート電極の下部の絶縁膜やシリコ
ン基板に達する。その結果、トランジスタの閾値電圧V
thの変化やサブスレッショルド領域でのソース・ドレイ
ン間リーク電流の増大が生ずる。
そこで、本発明は前記技術的な課題に鑑み、イオン注
入に対する阻止能を向上させ、デバイス特性への悪影響
を防止するような半導体装置の製造方法を提供すること
を目的とする。
入に対する阻止能を向上させ、デバイス特性への悪影響
を防止するような半導体装置の製造方法を提供すること
を目的とする。
上述の目的を達成するために、本発明の半導体装置の
製造方法は、まず、基体上に絶縁膜を介して結晶性を有
した高融点金属のシリサイド層を形成する。高融点金属
のシリサイド層は、高融点金属シリサイド層、そのポリ
サイド構造等であり、これらを構成する高融点金属とし
ては、モリブデン，タングステン，タンタル，チタン等
が挙げられる。また、高融点金属のシリサイド層の結晶
性を有する構造は、例えばタングステンシリサイド層の
場合において、SiH2Cl2,WF6の各ガスを用い高温のLP
（低圧）−CVD法等により得ることができる。上記基体
は、例えば半導体基板や半導体層であり、上記絶縁膜は
シリコン酸化膜，シリコン窒化膜，その他の材料若しく
はこれらの組合せ等である。
製造方法は、まず、基体上に絶縁膜を介して結晶性を有
した高融点金属のシリサイド層を形成する。高融点金属
のシリサイド層は、高融点金属シリサイド層、そのポリ
サイド構造等であり、これらを構成する高融点金属とし
ては、モリブデン，タングステン，タンタル，チタン等
が挙げられる。また、高融点金属のシリサイド層の結晶
性を有する構造は、例えばタングステンシリサイド層の
場合において、SiH2Cl2,WF6の各ガスを用い高温のLP
（低圧）−CVD法等により得ることができる。上記基体
は、例えば半導体基板や半導体層であり、上記絶縁膜は
シリコン酸化膜，シリコン窒化膜，その他の材料若しく
はこれらの組合せ等である。
次に、上記結晶性を有した高融点金属のシリサイド層
の少なくとも一部を非晶質化させる。この非晶質化は、
シリサイド層の場合、Siのイオン注入により行うことが
できる。非晶質化させる領域は、高融点金属のシリサイ
ド層の全体であることを必要とせず、マスクとして用い
る領域のみや、膜の厚み方向において表面部のみと言う
ようにその一部だけであっても良い。
の少なくとも一部を非晶質化させる。この非晶質化は、
シリサイド層の場合、Siのイオン注入により行うことが
できる。非晶質化させる領域は、高融点金属のシリサイ
ド層の全体であることを必要とせず、マスクとして用い
る領域のみや、膜の厚み方向において表面部のみと言う
ようにその一部だけであっても良い。
そして、本発明の半導体装置の製造方法は、その非晶
質化された層を非晶質状態のままマスクにして上記基体
へ不純物のイオン注入を行う。マスクにする場合には、
選択的に除去を行ってMOSトランジスタのゲート電極に
してから行えば良い。このイオン注入は、例えばソース
・ドレインの形成やLDD部分の形成のためのイオン注入
とすることができる。
質化された層を非晶質状態のままマスクにして上記基体
へ不純物のイオン注入を行う。マスクにする場合には、
選択的に除去を行ってMOSトランジスタのゲート電極に
してから行えば良い。このイオン注入は、例えばソース
・ドレインの形成やLDD部分の形成のためのイオン注入
とすることができる。
結晶性を有した高融点金属のシリサイド層の少なくと
も一部を非晶質化させることから、イオンの阻止能が向
上する。その後、その非晶質化した層をマスクにしてイ
オン注入することで、非晶質化した領域の下部には、不
純物が打ち込まれず、デバイス特性の劣化等が防止され
る。
も一部を非晶質化させることから、イオンの阻止能が向
上する。その後、その非晶質化した層をマスクにしてイ
オン注入することで、非晶質化した領域の下部には、不
純物が打ち込まれず、デバイス特性の劣化等が防止され
る。
本発明の好適な実施例を図面を参照しながら説明す
る。
る。
本実施例は、結晶性を有した高融点金属を含む層とし
て、ポリシリコン層上にタングステンシリサイド層を高
温で形成した層を設ける例であり、その層がLDD構造の
トランジスタのゲート電極として機能する例である。以
下、本実施例を第１図ａ〜第１図ｃを参照しながら説明
する。
て、ポリシリコン層上にタングステンシリサイド層を高
温で形成した層を設ける例であり、その層がLDD構造の
トランジスタのゲート電極として機能する例である。以
下、本実施例を第１図ａ〜第１図ｃを参照しながら説明
する。
まず、第１図ａに示すように、シリコン基板２上にゲ
ート酸化膜３が形成され、その上部に不純物を含有する
ポリシリコン層４が積層される。そのポリシリコン層４
の上部には、タングステンシリサイド層１が形成され
る。このタングステンシリサイド層１は、例えば600℃
〜650℃程度の高温で、SiH2Cl2,WF6の各ガスを用いたCV
D法より形成する。このタングステンシリサイド層１の
膜厚は例えば1000〜2000Å程度であり、そのグレインサ
イズは低温で形成したものに比べて大きい。ポリシリコ
ン層４の膜厚は例えば1000〜2000Å程度である。
ート酸化膜３が形成され、その上部に不純物を含有する
ポリシリコン層４が積層される。そのポリシリコン層４
の上部には、タングステンシリサイド層１が形成され
る。このタングステンシリサイド層１は、例えば600℃
〜650℃程度の高温で、SiH2Cl2,WF6の各ガスを用いたCV
D法より形成する。このタングステンシリサイド層１の
膜厚は例えば1000〜2000Å程度であり、そのグレインサ
イズは低温で形成したものに比べて大きい。ポリシリコ
ン層４の膜厚は例えば1000〜2000Å程度である。
そして、シリコンイオンのイオン注入を行ってタング
ステンシリサイド層１の表面を非晶質化させる。このシ
リコンイオンのイオン注入は、小さな加速電圧でタング
ステンシリサイド層１のみ非晶質化させれば十分であ
り、一例として1015/cm2以上程度のドーズ量で行われ
る。
ステンシリサイド層１の表面を非晶質化させる。このシ
リコンイオンのイオン注入は、小さな加速電圧でタング
ステンシリサイド層１のみ非晶質化させれば十分であ
り、一例として1015/cm2以上程度のドーズ量で行われ
る。
次に、シリコンイオンのイオン注入から表面が非晶質
化されたタングステンシリサイド層1,ポリシリコン層4,
シリコン酸化膜３を、第１図ｂに示すようにゲート電極
の形状にパターニングする。
化されたタングステンシリサイド層1,ポリシリコン層4,
シリコン酸化膜３を、第１図ｂに示すようにゲート電極
の形状にパターニングする。
そして、通常のサイドウォールを用いたLDD構造のト
ランジスタの製造方法に従って、これら各層1,4,3とセ
ルフアラインでシリコン基板２に低濃度不純物領域６を
形成するためのイオン注入を行う。この時、タングステ
ンシリサイド層１は、シリコンイオンのイオン注入から
表面が非晶質化されているため、このタングステンシリ
サイド層１を透過して不純物がシリコン酸化膜３やシリ
コン基板２に至ることはない。続いて、CVDシリコン酸
化膜を被着し、これをエッチバックして、第１図ｃに示
すように、各層1,4,3の側部にサイドウォール部５を形
成する。このサイドウォール部５により、次のイオン注
入のマスクの幅が広くなる。そして、そのサイドウォー
ル部５及び上記タングステンシリサイド層１とセルフア
ラインで高濃度半導体領域７を形成するためのイオン注
入を行う。この時も同様に、タングステンシリサイド層
１の表面が非晶質化されているため、このタングステン
シリサイド層１を透過して不純物がシリコン酸化膜３や
シリコン基板２に至ることはない。そして、第１図ｃに
示すように、LDD構造のMOSトランジスタが形成されるこ
とになる。
ランジスタの製造方法に従って、これら各層1,4,3とセ
ルフアラインでシリコン基板２に低濃度不純物領域６を
形成するためのイオン注入を行う。この時、タングステ
ンシリサイド層１は、シリコンイオンのイオン注入から
表面が非晶質化されているため、このタングステンシリ
サイド層１を透過して不純物がシリコン酸化膜３やシリ
コン基板２に至ることはない。続いて、CVDシリコン酸
化膜を被着し、これをエッチバックして、第１図ｃに示
すように、各層1,4,3の側部にサイドウォール部５を形
成する。このサイドウォール部５により、次のイオン注
入のマスクの幅が広くなる。そして、そのサイドウォー
ル部５及び上記タングステンシリサイド層１とセルフア
ラインで高濃度半導体領域７を形成するためのイオン注
入を行う。この時も同様に、タングステンシリサイド層
１の表面が非晶質化されているため、このタングステン
シリサイド層１を透過して不純物がシリコン酸化膜３や
シリコン基板２に至ることはない。そして、第１図ｃに
示すように、LDD構造のMOSトランジスタが形成されるこ
とになる。
このように本実施例の半導体装置の製造方法では、密
着性に優れ、フッ素の含有が少なく、且つステップカバ
レージが良好な高温で形成したタングステンシリサイド
層１をそのままマスクとして用いることができ、これら
利点が活かせるのみならず、タングステンシリサイド層
１自体のイオン阻止能を向上させることができる。ま
た、表面のみ非晶質化させることで、イオン注入のエネ
ルギーも小さくて良く、再結晶時の応力変化も少なくて
済むことになる。
着性に優れ、フッ素の含有が少なく、且つステップカバ
レージが良好な高温で形成したタングステンシリサイド
層１をそのままマスクとして用いることができ、これら
利点が活かせるのみならず、タングステンシリサイド層
１自体のイオン阻止能を向上させることができる。ま
た、表面のみ非晶質化させることで、イオン注入のエネ
ルギーも小さくて良く、再結晶時の応力変化も少なくて
済むことになる。
なお、上述の実施例においては、結晶性を有した高融
点金属を含む層をポリサイド構造のタングステンシリサ
イド層で説明したが、本発明の半導体装置の製造方法
は、これに限定されず、モリブデンシリサイド，チタン
シリサイド，タンタルシリサイドやそれらのポリサイド
構造のものでも良い。また、MOS構造の素子に限定され
ず、他のデバイスであっても良い。
点金属を含む層をポリサイド構造のタングステンシリサ
イド層で説明したが、本発明の半導体装置の製造方法
は、これに限定されず、モリブデンシリサイド，チタン
シリサイド，タンタルシリサイドやそれらのポリサイド
構造のものでも良い。また、MOS構造の素子に限定され
ず、他のデバイスであっても良い。
本発明の半導体装置の製造方法は、結晶性を有した高
融点金属のシリサイド層の少なくとも一部が非晶質化さ
れ、その部分でイオンの阻止能が向上することから、ト
ランジスタの閾値電圧Vthの変化やサブスレッショルド
領域でのソース・ドレイン間リーク電流の増大等のデバ
イス特性の劣化が防止される。
融点金属のシリサイド層の少なくとも一部が非晶質化さ
れ、その部分でイオンの阻止能が向上することから、ト
ランジスタの閾値電圧Vthの変化やサブスレッショルド
領域でのソース・ドレイン間リーク電流の増大等のデバ
イス特性の劣化が防止される。
第１図ａ〜第１図ｃは本発明の半導体装置の製造方法の
一例をその工程に従って説明するためのそれぞれ工程断
面図である。 １……タングステンシリサイド層 ２……シリコン基板 ３……シリコン酸化膜 ４……ポリシリコン層
一例をその工程に従って説明するためのそれぞれ工程断
面図である。 １……タングステンシリサイド層 ２……シリコン基板 ３……シリコン酸化膜 ４……ポリシリコン層
Claims (1)
- 【請求項１】基板上に絶縁膜を介して高融点金属のシリ
サイド層を形成する工程と、 Siをイオン注入して上記シリサイド層の少なくとも一部
を非晶質化させる工程と、 上記非晶質化したシリサイド層をパターニングしてMOS
トランジスタのゲート電極を形成する工程と、 上記非晶質化したシリサイド層を非晶質状態としたまま
上記MOSトランジスタのゲート電極をマスクにしてソー
ス、ドレイン不純物層のイオン注入を行う工程と、 を具備したことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63202735A JP2773146B2 (ja) | 1988-08-16 | 1988-08-16 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63202735A JP2773146B2 (ja) | 1988-08-16 | 1988-08-16 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0252437A JPH0252437A (ja) | 1990-02-22 |
| JP2773146B2 true JP2773146B2 (ja) | 1998-07-09 |
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ID=16462296
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|---|---|---|---|
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|---|---|
| JP (1) | JP2773146B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5202277A (en) * | 1989-12-08 | 1993-04-13 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of fabricating a semiconductor device |
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1988
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