JP2886174B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JP2886174B2
JP2886174B2 JP3108289A JP3108289A JP2886174B2 JP 2886174 B2 JP2886174 B2 JP 2886174B2 JP 3108289 A JP3108289 A JP 3108289A JP 3108289 A JP3108289 A JP 3108289A JP 2886174 B2 JP2886174 B2 JP 2886174B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は浅い不純物層を有する半導体装置の製造方法
に関する。
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device having a shallow impurity layer.

(従来の技術) 近年、コンピューターや通信機器の重要部分には多数
のトランジスタや抵抗等を半導体基板上に集積化して形
成した大規模集積回路(LSI)が多用されている。このL
SIの集積度向上が最近の重要課題の1つであり、LSIの
基本素子例えば電界効果トランジスタ(FET)の微細化
が必要である。そこでFETのゲート長を短くして占有面
積を小さくするが、これに伴って閾値電圧を変えない様
にするためソース・ドレイン領域を浅く形成する事が要
求される。この様なFETを形成する従来方法を第6図に
示して説明する。
(Prior Art) In recent years, large-scale integrated circuits (LSIs) formed by integrating a large number of transistors, resistors, and the like on a semiconductor substrate have been frequently used in important parts of computers and communication devices. This L
Improving the integration degree of SI is one of the recent important issues, and it is necessary to miniaturize a basic element of LSI, for example, a field effect transistor (FET). To reduce the occupied area by shortening the gate length of the FET, it is required to form the source / drain regions shallowly so as not to change the threshold voltage. A conventional method for forming such a FET will be described with reference to FIG.

先ず4〜5Ωcmの(100)を主面とするn型シリコン
基板(1)上にフィールド酸化膜(2)を形成する。こ
の酸化膜(2)に囲まれた領域にゲート酸化膜(31)、
ドープした多結晶シリコン層(32)、硅化タングステン
層(33)及びSiO2膜(34)を積層したものをゲート電極
形状にエッチングで加工し、さらにその側壁にSiO2
(35)を設けてゲート電極(3)を形成する。この後DC
マグネトロンスパッタ法により全面にNi(41)を300Å
堆積する(第6図(a))。
First, a field oxide film (2) is formed on an n-type silicon substrate (1) having a main surface of (100) of 4 to 5 Ωcm. A gate oxide film in a region surrounded by the oxide film (2) (3 1),
Doped polycrystalline silicon layer (3 2), a tungsten silicide layer (3 3) and the SiO 2 film (3 4) is processed by etching the gate electrode shape obtained by stacking, SiO 2 film (3 5 further to the side walls ) To form the gate electrode (3). After this DC
300Å Ni (4 1 ) over the entire surface by magnetron sputtering
It is deposited (FIG. 6 (a)).

次に400℃、30分の条件にてN2ガス中に基板ごとさら
し、NiSi2層(57),(67)を形成する。この熱処理に
よってNiSi2層(57),(67)の底は凹凸形状をなし、
広い面積にて下地基板(1)と接触する(第1図
(b))。
Then 400 ° C., exposed together with the substrate into N 2 gas at 30 min conditions, NiSi 2 layer (5 7), to form a (6 7). By this heat treatment, the bottoms of the NiSi 2 layers (5 7 ) and (6 7 ) have irregular shapes,
It comes into contact with the underlying substrate (1) over a wide area (FIG. 1 (b)).

さらに、Bイオンを加速電圧10KeV、ドーズ量5×10
15cm-2の条件にて全面に注入し、NiSi2層(57),
(67)にBイオンを含有させる(第6図(c))。
Further, B ions are accelerated at an acceleration voltage of 10 KeV and a dose of 5 × 10
The whole surface is implanted under the condition of 15 cm -2 and NiSi 2 layer (5 7 )
(6 7) is contained B ion (FIG. 6 (c)).

この後、900℃、30分の条件にてN2ガス中に基板ごと
さらすことにより、NiSi2層(57),(67)下にBが熱
拡散してP+型層(56),(66)が形成される。こうして
ソース領域(5)、ドレイン領域(6)が形成され、FE
Tが完成する(第6図(d))。
Thereafter, 900 ° C., by exposing each substrate to N 2 gas at 30 min conditions, NiSi 2 layer (5 7), (6 7 ) P + -type layer B the underlying thermally diffused (5 6 ), (6 6) is formed. Thus, a source region (5) and a drain region (6) are formed, and FE
T is completed (FIG. 6 (d)).

この様に、P+型層(56),(66)上に低抵抗NiSi2
(57),(66)が設けられ、しかもこのNiSi2
(57),(67)は広い面積の凹凸状の底でP+型層
(56),(66)と接触するため、ソース・ドレイン領域
(5),(6)の薄層化がなされてもこれらの領域の抵
抗が低く保たれるので、このFETの構造は微細化に適し
ている。
Thus, P + -type layer (5 6), (6 6) the low resistance NiSi 2 layer on (5 7), (6 6) is provided, moreover the NiSi 2 layer (5 7), (6 7 ) Is in contact with the P + -type layers (5 6 ) and (6 6 ) at the uneven bottom of a large area, so that even if the source / drain regions (5) and (6) are made thinner, Since the resistance of the FET is kept low, the structure of this FET is suitable for miniaturization.

しかしながら、NiSi2層(57),(67)を形成した
後、これを拡散源にして、Bを下方のシリコン基板
(1)へ熱拡散し、P+型層(57),(67)を形成するた
めに、このP+型層はどうしてもNiSi2層(58),(68
の位置よりさらに深く形成されてしまう。従ってこの様
なソース・ドレイン領域は合金層であるNiSi2層と不純
物層であるP+型層の合計の厚みがこれらの領域の深さに
なる。
However, NiSi 2 layer (5 7), after the formation of the (6 7), and this in diffusion source, B was thermally diffused downward of the silicon substrate (1), P + -type layer (5 7), ( to form a 6 7), the P + -type layer is absolutely NiSi 2 layer (5 8), (6 8)
Is formed deeper than the position. Therefore, in such a source / drain region, the total thickness of the NiSi 2 layer as the alloy layer and the P + type layer as the impurity layer is the depth of these regions.

そこでこれらのソース・ドレイン領域を浅く形成する
には、合金層の不純物層の合計の厚みを薄くすれば良い
が、さらに薄くすればこれらの領域の抵抗が増大してし
まい、これ以上の薄層化は極めて困難であった。ソース
・ドレイン領域の薄層化ができなければ、FETの高集積
化や高速性等は望めない。
Therefore, in order to form these source / drain regions shallowly, the total thickness of the impurity layers of the alloy layer may be reduced, but if the thickness is further reduced, the resistance of these regions increases, and a thinner layer Conversion was extremely difficult. Unless the source / drain regions can be made thinner, high integration and high speed of the FET cannot be expected.

(発明が解決しようとする課題) 従来の半導体装置は、合金層とこの下に設けられた導
電型を呈する不純物層を合計の厚みがソース・ドレイン
領域の深さになるため、これ以上薄くすればこの領域の
抵抗が高くなるという問題があった。
(Problems to be Solved by the Invention) In the conventional semiconductor device, the total thickness of the alloy layer and the impurity layer of the conductivity type provided thereunder is equal to the depth of the source / drain region, and therefore, the alloy layer is thinner than this. There is a problem that the resistance in this region becomes high.

本発明は上記問題点に鑑みなされたもので、不純物層
を浅く形成すると共に低抵抗化に適した構造の半導体装
置を容易に形成する事を目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to form a shallow impurity layer and to easily form a semiconductor device having a structure suitable for lowering resistance.

〔発明の構成〕[Configuration of the invention]

(課題を解決するための手段) 上記の目的を解決するため、本発明は、第1の半導体
層上に、前記第1の半導体層構成元素及び金属からなる
合金層を、前記合金層中の前記第1の半導体層構成元素
の組成比が前記合金層中の熱平衡状態における前記第1
の半導体層構成元素の組成比を呈する不純物を含ませる
工程と、次に、前記第1の半導体層と前記合金層の界面
に、前記合金層中の前記第1の半導体層構成元素と前記
不純物を含む第2の半導体層を析出する工程を具備する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法を提供する。
(Means for Solving the Problems) In order to solve the above object, the present invention provides an alloy layer comprising a first semiconductor layer constituent element and a metal on a first semiconductor layer. The composition ratio of the first semiconductor layer constituent element is equal to the first semiconductor element in a thermal equilibrium state in the alloy layer.
A step of including an impurity exhibiting a composition ratio of the semiconductor layer constituent elements, and then, at the interface between the first semiconductor layer and the alloy layer, the first semiconductor layer constituent element and the impurity in the alloy layer. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising the step of: depositing a second semiconductor layer containing:

また本発明は、第1の半導体層上に前記第1の半導体
層構成元素及び金属からなる第1の合金層を形成する工
程と、前記第1の合金層に前記第1の半導体層構成元素
を更に導入し前記第1の半導体層構成元素組成比の多い
第2の合金層を形成する相転移工程と、前記第2の合金
層に前記第1の半導体層中で導電型を呈する不純物を含
ませる工程と、次に、前記第1の半導体層と前記第2の
合金層の界面に、前記第2の合金層中の前記第1の半導
体層構成元素成分と前記不純物成分を含む第2の半導体
層を析出する逆相転移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を提供する。
Further, according to the present invention, there is provided a step of forming a first alloy layer comprising the first semiconductor layer constituent element and a metal on a first semiconductor layer, and forming the first semiconductor layer constituent element on the first alloy layer. A phase transition step of forming a second alloy layer having a large composition ratio of the first semiconductor layer constituent element, and adding an impurity exhibiting a conductivity type in the first semiconductor layer to the second alloy layer. A second element containing the first semiconductor layer constituent element component and the impurity component in the second alloy layer at an interface between the first semiconductor layer and the second alloy layer. And a reverse phase transition step of depositing the semiconductor layer.

また本発明は、シリコン基板上に絶縁膜を形成する工
程と、前記シリコン基板上のゲート電極形成予定部に積
層膜を形成する工程と、露出した前記シリコン基板上に
金属硅化物膜を形成する工程と、前記金属硅化物膜に更
に硅素を導入する工程と、前記金属硅化物膜にシリコン
中で導電型を呈する不純物を導入する工程と、前記シリ
コン基板と前記金属硅化物膜との界面に該金属硅化物膜
から前記不純物を含有したシリコン層を析出する工程と
を具備したことを特徴とする半導体装置の製造方法を提
供する。
Further, according to the present invention, a step of forming an insulating film on a silicon substrate, a step of forming a laminated film on a portion where a gate electrode is to be formed on the silicon substrate, and forming a metal silicide film on the exposed silicon substrate A step of further introducing silicon into the metal silicide film; a step of introducing an impurity exhibiting a conductivity type in silicon into the metal silicide film; Depositing the impurity-containing silicon layer from the metal silicide film.

(作 用) 基板表面に合金層を形成した後、この層の半導体リッ
チの組成にしておき、この合金層を熱処理する事によっ
て、再結晶化させる。この再結晶化過程において不純物
層となる半導体を基板上に析出させる。この不純物層の
底となる深さは、最初に設けた合金層の底の深さと同じ
深さに設けられこれより深くは形成されない。意図的に
半導体成分を合金中に添加して上記の工程を実行した場
合、合金層は最初に設けられた合金層より盛り上がって
形成されるために合金層と不純物層の合計の厚みは低抵
抗化に十分な厚みを保てる。
(Operation) After forming an alloy layer on the surface of the substrate, the layer is made to have a semiconductor-rich composition, and the alloy layer is recrystallized by heat treatment. In this recrystallization process, a semiconductor to be an impurity layer is deposited on the substrate. The depth serving as the bottom of the impurity layer is provided at the same depth as the depth of the bottom of the alloy layer provided first, and is not formed deeper. When the above process is performed by intentionally adding a semiconductor component to the alloy, the total thickness of the alloy layer and the impurity layer is low because the alloy layer is formed to be higher than the alloy layer provided first. The thickness can be kept enough for

(実施例) 本発明の詳細を実施例に沿って説明する。(Examples) Details of the present invention will be described along with examples.

第1図は本発明の第1の実施例に系る電界効果トラン
ジスタを製造工程順に示した断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a field effect transistor according to a first embodiment of the present invention in the order of manufacturing steps.

先ず、半導体基板例えば(100)を主面とする5Ωcm
のn型シリコン基板(1)上に熱酸化により0.6μm厚
のフィールド酸化膜(2)を形成する。この膜に囲まれ
た領域的に100Å厚のゲート酸化膜(31)、ドープした
多結晶シリコン(32)、DCマグネトロンスパッタで形成
した硅化タングステン(WSi2.5)膜(33)及び500Å厚
のCVD−SiO2膜(34)を順次積層して、これをエッチン
グでゲート形状に加工したものを形成する。次にこの積
層膜とフィールドSiO2膜(2)をマスクにしてGeイオン
を加速電圧30keV、ドーズ量5×1014cm-2及び、BF2イオ
ンを加速電圧10keV、ドーズ量1×1014cm-2の条件にて
夫々基板(1)に注入し、500Å厚の不純物注入層
(51),(61)を形成する。この後ゲート形状に加工し
た積層膜の側壁に0.1μm厚のSiO2膜(35)を形成する
(第1図(a))。
First, a semiconductor substrate, for example, 5Ωcm with (100) as the main surface
A field oxide film (2) having a thickness of 0.6 μm is formed on the n-type silicon substrate (1) by thermal oxidation. A gate oxide film in a region to 100Å thickness surrounded by the membrane (3 1), polycrystalline silicon (3 2) doped, tungsten silicide formed by DC magnetron sputtering (WSi 2.5) film (3 3) and 500Å thick CVD-SiO 2 film (3 4) are sequentially laminated, and which form what was processed into a gate shape by etching. Next, using the laminated film and the field SiO 2 film (2) as a mask, Ge ions are accelerated at 30 keV and a dose is 5 × 10 14 cm −2, and BF 2 ions are accelerated at 10 keV and a dose is 1 × 10 14 cm. Under the condition of -2 , each is implanted into the substrate ( 1 ) to form impurity implantation layers (5 1 ) and (6 1 ) having a thickness of 500 mm. On the side walls of the laminated film was processed into the following gate shape to form a 0.1μm thick SiO 2 film (35) (FIG. 1 (a)).

次いで、1000Å厚のパラジウム(Pd)層(41)を例え
ばDCマグネトロンスパッタ法により堆積する(第1図
(b))。
Then deposited by 1000Å thick palladium (Pd) layer (4 1) for example, a DC magnetron sputtering method (FIG. 1 (b)).

さらに、300℃、30分間の熱処理を行うことで、1400
Å厚のPd2Si層(53),(63)を形成する。(42)は反
応せずに残ったPd層である(第1図(c))。
Furthermore, by performing heat treatment at 300 ° C for 30 minutes, 1400
Pd 2 Si layer of Å thick (5 3) to form a (6 3). (4 2) is Pd layer which did not react (FIG. 1 (c)).

その後、この未反応のPd層(42)をKI+I2溶液で選択
的に除去し、さらに730℃以上例えば750℃、30分間の熱
処理を行うと、Pd2Si層(53),(63)がPdSi層
(54),(64)となる様に相転移し、シリコンリッチ層
に形成し直される。この際基板(1)が多少食われ、Pd
Si層(54),(64)の底は多少深くなる(第1図
(d))。
Thereafter, the unreacted Pd layer (4 2 ) is selectively removed with a KI + I 2 solution, and is further subjected to a heat treatment at 730 ° C. or more, for example, at 750 ° C. for 30 minutes, whereby the Pd 2 Si layers (5 3 ), (6) 3) PdSi layer (5 4), (6 4) and the phase spread as made, are re-formed in the silicon-rich layer. At this time, the substrate (1) is slightly eaten and Pd
Si layer (4), the bottom somewhat deeper (6 4) (FIG. 1 (d)).

次いで、加速電圧10keV、ドーズ量1×1016cm-2にて
Bイオンを注入し不純物含有のPiSi層(55),(65)を
形成する(第1図(e))。
Then, the acceleration voltage 10 keV, a dose of 1 × 10 16 cm -2 at implanting B ions PiSi layer containing an impurity (5 5) to form a (6 5) (FIG. 1 (e)).

この後650℃、60分間の熱処理を行うことにより、PdS
i層(55),(65)を逆相転移させ、Bを含むシリコン
層(56),(66)をシリコン基板(1)上に析出すると
共に、Pd2Si層(57),(67)を形成する。この逆相転
移をさせるには600〜700℃が好ましい。これにより、P+
型ソース領域(5)、ドレイン領域(6)が完成する。
このシリコン層(56),(66)はシリコン基板(1)を
種にして析出するため、PdSi(55),(65)と比べ底の
形状及び深さはほとんど変わらない。またシリコン層
(56),(66)とPd2Si層(57),(67)の界面に凹凸
が有るため、この層間の接触面積は広くソース・ドレイ
ン領域内の低抵抗化に適する。この凹凸を顕微鏡で観察
したところ、山から谷までの深さは100Å以上であっ
た。
After this, heat treatment is performed at 650 ° C for 60 minutes to obtain PdS
i layer (5 5), by reverse phase transfer (6 5), a silicon layer (5 6) containing B, and (6 6) with deposited on a silicon substrate (1), Pd 2 Si layer (5 7 ) And ( 67 ). In order to cause this reverse phase transition, 600 to 700 ° C. is preferable. This allows P +
The mold source region (5) and the drain region (6) are completed.
The silicon layer (5 6), (6 6) for depositing in the seed of the silicon substrate (1), PdSi (5 5), (6 5) and compared the shape and depth of the bottom hardly changes. The silicon layer (5 6), (6 6) and Pd 2 Si layer (5 7), (6 7) interface for irregularities is in the a low resistance of the contact area is wide source and drain regions of the interlayer Suitable for. Observation of these irregularities with a microscope revealed that the depth from the peak to the valley was 100 mm or more.

この様にシリコン層(56),(66)は浅く形成される
にもかかわらず、Pd2Si層(57),(67)は盛り上がっ
て形成されるのでシリコン層とPd2Si層の合計の厚みが
厚く、ソース・ドレイン領域の抵抗は低く保たれる(第
1図(f))。
Such a silicon layer (5 6), (6 6) despite formed shallowly, Pd 2 Si layer (5 7), (6 7) the silicon layer so is formed raised and Pd 2 Si The total thickness of the layers is large, and the resistance of the source / drain regions is kept low (FIG. 1 (f)).

最後に、全面にCVD法によって層間絶縁膜としてSiO2
膜(7)を形成し、ソース領域(5)及びドレイン領域
(6)上に開口を設け、Pd2Si層(57),(67)につな
がるAlの電極配線(8)を形成してFETが完成する(第
1図(g))。
Finally, the entire surface is made of SiO 2 as an interlayer insulating film by CVD.
Forming a film (7), an opening is provided on the source region (5) and drain region (6), Pd 2 Si layer (5 7), to form an electrode wiring Al (8) leading to (6 7) Thus, the FET is completed (FIG. 1 (g)).

こうして形成されたFETは、その断面を電子顕微鏡で
調べたところ、中間濃度層(52),(62)の深さは500
Å、またソース・ドレイン領域(5),(6)がn型基
板表面から1000Å程度に浅く形成されていた。この様な
FETではドレイン電流をシリコン基板(1)の浅い所に
流す様にでき、ゲートの印加電圧によってドレイン電流
を容易に制御できる。これにより、ゲート長0.5μmのF
ETで相互コンダクタンスが従来1000ms/mmであったもの
を1800ms/mmと大幅に向上する事ができた。
When the cross section of the FET thus formed was examined by an electron microscope, the depth of the intermediate concentration layers (5 2 ) and (6 2 ) was 500
And the source / drain regions (5) and (6) were formed as shallow as about 1000 ° from the surface of the n-type substrate. Like this
In the FET, the drain current can be made to flow in a shallow place of the silicon substrate (1), and the drain current can be easily controlled by the voltage applied to the gate. As a result, the gate length of 0.5 μm F
In ET, the transconductance, which was 1000ms / mm in the past, was improved to 1800ms / mm.

ここで第2図はPdSi層(55),(65)を逆相転移させ
てシリコン層(56),(66)上にPd2Si層(57),
(67)を積層した構造のソース・ドレイン領域(5),
(6)を形成した際、PdSi層(55),(65)の厚さとこ
れらの領域の比接触抵抗との関係を示したものである。
Wherein the second drawing PdSi layer (5 5), (6 5) by reverse phase transition silicon layer (5 6), Pd 2 Si layer on (6 6) (5 7),
Source and drain regions (6 7) was laminated structure (5),
When forming a (6), PdSi layer (5 5), shows the relationship between the specific contact resistance of the thickness and these areas (6 5).

は逆相転移前にPiSi層にAsイオンを加速電圧45keV、ド
ーズ量1×1016cm-2の条件で注入したもの、また−○−
印は同様にBイオンを30keV、1×1016cm-2にて注入し
たものを夫々示す。
Is the one in which As ions were implanted into the PiSi layer under the conditions of an acceleration voltage of 45 keV and a dose of 1 × 10 16 cm -2 before the reverse phase transition.
The marks also show B ions implanted at 30 keV and 1 × 10 16 cm −2 respectively .

この図から明らかな様に、PdSi層が1100〔Å〕より厚
くなるに従って、比接触抵抗は増加してしまう。この事
から、PdSi層は比接触抵抗を低く保つ面から、1100
〔Å〕以下である事が好ましい。
As is clear from this figure, the specific contact resistance increases as the PdSi layer becomes thicker than 1100 [接触]. For this reason, the PdSi layer has a low 1100
[Å] It is preferable that:

この実施例では逆相転移可能な金属としてPdを採用し
たが、これ以外の金属でも良い。またここでは合金層を
相転移させてシリコンリッチにしたが、これに加え合金
層にシリコンをイオン注入を併用してシリコンリッチに
しても構わない。
In this embodiment, Pd is used as the metal capable of reverse phase transition, but other metals may be used. Further, here, the alloy layer is made to be silicon-rich by performing a phase transition, but in addition to this, silicon may be made into the alloy layer by performing ion implantation together with silicon-rich.

次に本発明の第2の実施例を第3図に沿って説明す
る。これは金属シリサイド層をシリコンリッチにする手
法とPdの代わりにCoを用いた点が第1の実施例と異な
る。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This is different from the first embodiment in that the method of making the metal silicide layer silicon-rich and that Co is used instead of Pd.

先ず、第1図(a)〜(c)と同様の工程を経て、Pd
Si層に代えてCoSi2層(53),(63)を形成する。Co膜
はDCマグネトロンスパッタ法を用いて3000Å堆積した。
またシリサイド化には650℃、10分間の熱処理を行っ
た。未反応のCo膜は過酸化水素水、塩酸及び水の混合液
で選択除去した。
First, through the same steps as in FIGS. 1 (a) to 1 (c), Pd
CoSi 2 layers (5 3 ) and (6 3 ) are formed instead of the Si layer. The Co film was deposited at 3000Å using DC magnetron sputtering.
For silicidation, heat treatment was performed at 650 ° C. for 10 minutes. Unreacted Co film was selectively removed with a mixed solution of hydrogen peroxide, hydrochloric acid and water.

次いで、CoSi2層(53),(63)に加速電圧20keV、ド
ーズ量1×1017cm-2にてSiイオンを注入し、シリコンリ
ッチの硅化コバルト(54),(64)を形成する(第3図
(a))。
Next, Si ions are implanted into the CoSi 2 layers (5 3 ) and (6 3 ) at an acceleration voltage of 20 keV and a dose of 1 × 10 17 cm −2 , and silicon-rich cobalt silicide (5 4 ) and (6 4 ) Is formed (FIG. 3A).

その後硅化コバルト層(54),(64)に加速電圧15ke
V、ドーズ量1×1016cm-2にてBイオンを注入し、Bド
ープの硅化コバルト層(55),(65)を形成する。この
工程はSiイオンの注入前に行っても構わない(第3図
(b))。
Then silicide layer of cobalt (5 4), the acceleration voltage 15ke (6 4)
V, a dose of 1 at × 10 16 cm -2 by implanting B ions, silicide cobalt layer of B-doped (5 5) to form a (6 5). This step may be performed before the implantation of Si ions (FIG. 3B).

さらに、Arガス中での850℃、1時間の熱処理によっ
てBドープのシリコン層(56),(66)をシリコン基板
(1)を核として析出させると共に、CoSi2層(57),
(67)を形成する。これにより、P+型のソース領域
(5)、ドレイン領域(6)が形成されるが、先の実施
例のものと同様な浅いソース・ドレイン領域を得る(第
3図(c))。
Furthermore, 850 ° C. in an Ar gas, B-doped silicon layer by heat treatment for 1 hour (5 6), (6 6) with precipitating a silicon substrate (1) as a core, CoSi 2 layer (5 7),
To form a (6 7). As a result, a P + type source region (5) and a drain region (6) are formed, and a shallow source / drain region similar to that of the previous embodiment is obtained (FIG. 3 (c)).

この後、第1図(g)と同様に電極配線を設けてFET
は完成する。このFETも第1の実施例と同様な特性を有
する優れたものである。
Thereafter, electrode wiring is provided in the same manner as in FIG.
Is completed. This FET is also an excellent one having characteristics similar to those of the first embodiment.

続いて本発明の第3の実施例を第4図に沿って説明す
る。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

この実施例は、先述した第2の実施例と、金属シリサ
イド層をシリコンリッチにする方法が異なる。
This embodiment differs from the above-described second embodiment in the method of making the metal silicide layer rich in silicon.

先ず第1図(a)〜(c)と同様の工程を経て、CoSi
2層(53),(63)を形成する。この膜の形成に当って
は第2の実施例と同一条件を用いれば良い。
First, through the same steps as in FIGS. 1 (a) to 1 (c), CoSi
Two layers (5 3) to form a (6 3). In forming this film, the same conditions as in the second embodiment may be used.

しかる後にUPCVD法を用い、シランの分圧5×10-4Tor
r、温度500℃の条件にて、300Å厚のシリコン層
(59),(69)をCoSi2層(53),(63)上に選択的に
形成する(第4図(a))。
Thereafter, the partial pressure of silane is 5 × 10 -4 Tor using the UPCVD method.
r, at a temperature of 500 ° C., 300 Å thick silicon layer (5 9), (6 9) the CoSi 2 layer (3), (6 3) it is selectively formed on (FIG. 4 (a )).

次いで、このシリコン層(59),(69)に例えばBイ
オンを加速電圧20keV、ドーズ量1×1016cm-2の条件に
て注入する(第4図(b))。
Then, the silicon layer (5 9), (6 9), for example, B ions acceleration voltage 20 keV, injected at a dose of 1 × 10 16 cm -2 (Fig. 4 (b)).

さらに、Arガス中で1時間、温度850℃の熱処理を行
う事で、CoSo2層(53),(63)が一旦シリコンリッチ
となり余ったシリコンがシリコン基板(1)上に、1×
1020cm-3のBドープのP型シリコン層(56),(66)と
して析出すると共に、この層上にCoSi2層(57),
(67)が形成される(第4図(c))。
Further, by performing a heat treatment at a temperature of 850 ° C. for 1 hour in an Ar gas, the CoSo 2 layers (5 3 ) and (6 3 ) once become silicon-rich, and excess silicon is deposited on the silicon substrate (1) by 1 ×.
It is deposited as a B-doped P-type silicon layer (5 6 ) and (6 6 ) of 10 20 cm -3 , and a CoSi 2 layer (5 7 )
(6 7) is formed (FIG. 4 (c)).

この後第1図(g)と同様の工程を経て、層間絶縁膜
及び電極配線が形成され、Pチャネル型FETは完成す
る。
Thereafter, through the same steps as in FIG. 1 (g), an interlayer insulating film and an electrode wiring are formed, and a P-channel FET is completed.

このFETも先の実施例と同様に、P型シリコン層
(57),(67)が浅い所に形成されるため、同様の優れ
た特性を有する。
As with the FET also previous embodiment, P-type silicon layer (5 7), to be formed at shallow (6 7), having the same excellent characteristics.

第5図(a)は硅化コバルト層からシリコン層
(56),(66)を析出させてソース・ドレイン領域
(5),(6)を形成した際、硅化コバルト層の組成比
を変えてこれらの領域の比接触抵抗を測定した結果を示
す。−○−印は硅化コバルト層にBF2イオンを加速電圧4
0keV、ドーズ量1×1016cm-2で注入したもの、 は同様にAsイオンを50keV、1×1016cm-2で注入したも
のの測定結果を夫々示す。この図から明らかな如く、Si
/Coが2.5より大きくなるに従って比接触抵抗は大きくな
る。従ってシリコンリッチの硅化コバルト層から浅くし
かも低抵抗なソース・ドレイン領域を設けるには、Si/C
oが2以上で2.5以下が好ましい事が判った。
Figure 5 (a) silicon layer from silicide cobalt layer (5 6), (6 6) to precipitate the source and drain regions (5), when forming a (6), changing the composition ratio of the silicide layer of cobalt The results of measuring the specific contact resistance of these regions are shown below. − ○-mark indicates BF 2 ions on cobalt silicide layer at accelerating voltage 4
0 keV, implanted at a dose of 1 × 10 16 cm -2 , In the same manner, each shows the measurement results obtained when As ions were implanted at 50 keV and 1 × 10 16 cm −2 . As is clear from this figure, the Si
The specific contact resistance increases as / Co exceeds 2.5. Therefore, to provide a shallow and low-resistance source / drain region from a silicon-rich cobalt silicide layer, Si / C
It turned out that o is 2 or more and 2.5 or less is preferable.

また本発明ではPdやCoの代わりにNiを用いる事ができ
る。第5図(b)は硅化コバルトの代わりに硅化ニッケ
ル層を用いてFETを設けた際の第5図(a)で示したも
のと同様な測定結果である。この図から明らかな如く、
シリコンリッチの硅化ニッケル層の場合にもSi/Ni比は
2以上で2.5以下が好ましい事が判った。
In the present invention, Ni can be used instead of Pd or Co. FIG. 5 (b) shows a measurement result similar to that shown in FIG. 5 (a) when an FET is provided using a nickel silicide layer instead of cobalt silicide. As is clear from this figure,
It has been found that also in the case of a silicon-rich nickel silicide layer, the Si / Ni ratio is preferably 2 or more and 2.5 or less.

以上の実施例ではMOS型FETについて述べたが本発明は
他のFET例えばショットキゲート型FETにも適用できる
し、さらにはFET以外の浅い拡散層を必要とする素子例
えばPn接合ダイオードやバイポーラトランジスタ等にも
利用できる。ここでは基板にシリコンを用いたがゲルマ
ニウムや化合物半導体例えばGaAs或いはInPを採用して
も構わない。また金属にはPdやCo等の他に、WやTiを用
いても良い。
In the above embodiments, the MOS type FET has been described. However, the present invention can be applied to other FETs, such as a Schottky gate type FET, and further, an element requiring a shallow diffusion layer other than the FET, such as a Pn junction diode or a bipolar transistor. Also available. Here, silicon is used for the substrate, but germanium or a compound semiconductor such as GaAs or InP may be used. As the metal, W or Ti may be used in addition to Pd or Co.

尚、本発明は上記実施例に限ることなく、その主旨を
逸脱しない範囲内で種々変形して実施できない事はいう
までもない。
It is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and cannot be carried out with various modifications without departing from the gist of the present invention.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、浅い不純物層を備えしかも低抵抗化
に適した構造の半導体装置を容易に形成する事ができ
る。
According to the present invention, a semiconductor device having a shallow impurity layer and having a structure suitable for lowering resistance can be easily formed.

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

第1図は本発明の第1の実施例を示す工程順の断面図、
第2図は本発明の第1の実施例を説明する図、第3図は
本発明の第2の実施例を示す工程順の断面図、第4図は
本発明の第3の実施例を示す工程順の断面図、第5図は
本発明の第2及び第3の実施例を説明する図、第6図は
従来例を示す工程順の断面図である。 1……シリコン基板、2……フィールド酸化膜 3……ゲート領域、4……金属層 5……ソース領域、6……ドレイン領域 7……層間絶縁膜、8……電極配線
FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment of the present invention in the order of steps,
FIG. 2 is a view for explaining a first embodiment of the present invention, FIG. 3 is a sectional view showing a second embodiment of the present invention in the order of steps, and FIG. 4 is a view showing a third embodiment of the present invention. FIG. 5 is a view for explaining the second and third embodiments of the present invention, and FIG. 6 is a cross-sectional view for showing a conventional example in the order of steps. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Silicon substrate, 2 ... Field oxide film 3 ... Gate region 4, ... Metal layer 5 ... Source region, 6 ... Drain region 7 ... Interlayer insulating film, 8 ... Electrode wiring

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】第1の半導体層上に、前記第1の半導体層
構成元素及び金属からなる合金層を、前記合金層中の前
記第1の半導体層構成元素の組成比が前記合金層中の熱
平衡状態における前記第1の半導体層構成元素の組成比
よりも多くなるように形成する工程と、前記合金層に前
記第1の半導体層中で導電型を呈する不純物を含ませる
工程と、次に、前記第1の半導体層と前記合金層の界面
に、前記合金層中の前記第1の半導体層構成元素と前記
不純物とを含む第2の半導体層を析出する工程とを具備
したことを特徴とする半導体装置の製造方法。
An alloy layer comprising a first semiconductor layer constituent element and a metal is provided on a first semiconductor layer, and a composition ratio of the first semiconductor layer constituent element in the alloy layer is set in the alloy layer. Forming the first semiconductor layer so as to have a composition ratio larger than the composition ratio of the first semiconductor layer constituent elements in a thermal equilibrium state; and causing the alloy layer to contain an impurity exhibiting a conductivity type in the first semiconductor layer. Depositing a second semiconductor layer containing the first semiconductor layer constituent element and the impurity in the alloy layer at an interface between the first semiconductor layer and the alloy layer. A method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項2】第1の半導体層上に前記第1の半導体層構
成元素及び金属からなる第1の合金層を形成する工程
と、前記第1の合金層に前記第1の半導体層構成元素を
更に導入し前記第1の半導体層構成元素組成比の多い第
2の合金層を形成する相転移工程と、前記第2の合金層
に前記第1の半導体層中で導電型を呈する不純物を含ま
せる工程と、次に、前記第1の半導体層と前記第2の合
金層の界面に、前記第2の合金層から前記第1の半導体
層構成元素成分と前記不純物成分を含む第2の半導体層
を析出形成する逆相転移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。
2. A step of forming a first alloy layer comprising the first semiconductor layer constituent element and a metal on a first semiconductor layer; and forming the first semiconductor layer constituent element on the first alloy layer. A phase transition step of forming a second alloy layer having a large composition ratio of the first semiconductor layer constituent element, and adding an impurity exhibiting a conductivity type in the first semiconductor layer to the second alloy layer. And a second step including the first semiconductor layer constituent element component and the impurity component from the second alloy layer at an interface between the first semiconductor layer and the second alloy layer. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a reverse phase transition step of depositing and forming a semiconductor layer.
【請求項3】前記第2の合金層を形成する工程は、前記
第1の合金層内に前記第1の半導体層の構成元素をイオ
ン注入することによって行われることを特徴とする請求
項2記載の半導体装置の製造方法。
3. The method according to claim 2, wherein the step of forming the second alloy layer is performed by ion-implanting a constituent element of the first semiconductor layer into the first alloy layer. The manufacturing method of the semiconductor device described in the above.
【請求項4】シリコン基板上に絶縁膜を選択的に形成す
る工程と、前記シリコン基板上のゲート電極形成予定部
に積層膜を形成する工程と、露出した前記シリコン基板
上に金属硅化物膜を形成する工程と、前記金属硅化物膜
に更に硅素を導入する工程と、前記金属硅化物膜にシリ
コン中で導電型を呈する不純物を導入する工程と、次に
前記シリコン基板と前記金属硅化物膜との界面に該金属
硅化物膜から前記不純物を含有したシリコン層を析出す
る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。
4. A step of selectively forming an insulating film on a silicon substrate, a step of forming a laminated film on a portion where a gate electrode is to be formed on the silicon substrate, and a step of forming a metal silicide film on the exposed silicon substrate. Forming a silicon nitride film, introducing silicon into the metal silicide film, introducing an impurity exhibiting a conductivity type in silicon into the metal silicide film, and then forming the silicon substrate and the metal silicide Depositing a silicon layer containing the impurity from the metal silicide film at an interface with the film.
【請求項5】前記金属がCoまたはNiであり、前記更に硅
素を導入された金属硅化物膜中の金属に対するシリコン
の組成比が2乃至2.5であることを特徴とする請求項4
に記載の半導体装置の製造方法。
5. The method according to claim 4, wherein the metal is Co or Ni, and the composition ratio of silicon to metal in the metal silicide film further doped with silicon is 2 to 2.5.
13. The method for manufacturing a semiconductor device according to item 5.
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