JP2980966B2 - Device and manufacturing method thereof - Google Patents

Device and manufacturing method thereof

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JP2980966B2
JP2980966B2 JP2297381A JP29738190A JP2980966B2 JP 2980966 B2 JP2980966 B2 JP 2980966B2 JP 2297381 A JP2297381 A JP 2297381A JP 29738190 A JP29738190 A JP 29738190A JP 2980966 B2 JP2980966 B2 JP 2980966B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は集積回路、特に高速集積回路の製造方法に関
する。
Description: FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method for manufacturing an integrated circuit, particularly a high-speed integrated circuit.

[従来の技術] 半導体集積回路の動作速度向上の研究において、様々
な提案がなされてきた。特に有望な提案の一つとして
は、絶縁領域上のシリコンのような半導体基板上に、電
界効果トランジスタのような能動デバイスを形成する方
法である。この絶縁領域は能動デバイス領域を基板の大
部分から絶縁し、しかも能動デバイス領域同士を互いに
絶縁している。この絶縁領域により、浮遊容量を低減
し、実装密度が増加し、デバイスのスピードが向上す
る。
[Prior Art] Various proposals have been made in research on improving the operation speed of a semiconductor integrated circuit. One particularly promising proposal is a method of forming an active device such as a field effect transistor on a semiconductor substrate such as silicon on an insulating region. This insulating region insulates the active device regions from most of the substrate, and insulates the active device regions from each other. This insulating region reduces stray capacitance, increases packaging density, and increases device speed.

絶縁領域によって基板の大部分から分離され、また結
果的にデバイス領域間の絶縁により適応した、シリコン
のような半導体材料の領域を製造する多くの方法が提案
されてきた。(絶縁領域は108ohm−cm以上の電気抵抗率
を持った領域である。)こうした方法としては、K.E.ビ
ーン(Bean)とW.R.ラニャン(Runyan)のJ.エレクトロ
ケム ソサイエティ(J.Electrochem.Soc.)124,5C(19
77年)に開示されている機械切断法や、米国特許第4,67
0,086号明細書(1987年6月2日付け)に開示されてい
る様なシリコンの再結晶から製造される絶縁シリコン領
域、イオン注入による誘電体領域の形成がある。最近の
方法には、高濃度酸素埋込領域を形成するために、シリ
コン基板の表面下に酸素を注入するものがある。米国特
許第4,676,841号明細書(1987年6月30日付け)に開示
されている、前記高濃度酸素埋込領域を望ましくは1300
度以上でアニーリングする方法では、シリコン領域上に
おいて、比較的欠陥の少ない二酸化シリコン埋込領域が
形成される。
Many methods have been proposed for producing regions of semiconductor material, such as silicon, which are separated from the bulk of the substrate by insulating regions and, as a result, are more adapted to the isolation between device regions. (The insulating region is a region having an electrical resistivity of 10 8 ohm-cm or more.) As such a method, KE Bean (Bean) and WR Lanyan (Runyan) 's J. Electrochem. .) 124,5C (19
77)) and U.S. Pat.
There is the formation of an insulated silicon region manufactured from recrystallization of silicon and a dielectric region by ion implantation as disclosed in U.S. Pat. No. 0,086 (June 2, 1987). Recent methods include implanting oxygen below the surface of the silicon substrate to form a high concentration oxygen buried region. The high oxygen implanted region, disclosed in U.S. Pat. No. 4,676,841 dated June 30, 1987,
The method of annealing at a higher temperature forms a silicon dioxide buried region having relatively few defects on the silicon region.

高速デバイスの製造の研究において、様々なデバイス
形状がこうした誘電体絶縁基板に用いられてきた。その
ような形状の一つ(第1図に示す)において、電界効果
トランジスタのシリコン・ソース領域4とシリコン・ド
レイン領域4の接合領域は、その導電率を上げるため
に、不純物が注入される。結果的にソースとドレインの
電気接触抵抗は大きく減少する。ソース・ドレイン領域
への不純物の注入後、この注入による損傷をアニール
し、第1図の不純物注入領域15の注入不純物を拡散し、
電気的接触を完全にするために、デバイスを通常900度
から1100度の温度になるように加熱する。このアニーリ
ング方法は、実際にソースとドレインの電気接触を完全
にし、注入による損傷をかなり取り除くが、ゲート8の
下の領域6への不純物の拡散を引き起こすという欠点が
ある。領域15の下にある誘電体領域10は、不純物の垂直
方向の拡散を妨げ、さらにゲート8の下の領域6と不純
物注入領域4がシリコンであるため、前記拡散は比較的
急速であり、ソースとドレインの導電性(例えば、10−
5amps以上の電流を流すゲートオフ程度の導電性)の増
大、さらに最悪の場合にはソースとドレインとの間の電
気的な短絡を引き起こす。
In device fabrication studies, various device geometries have been used for such dielectric insulating substrates. In one such shape (shown in FIG. 1), impurities are implanted into the junction region between the silicon source region 4 and the silicon drain region 4 of the field effect transistor in order to increase its conductivity. As a result, the electrical contact resistance between the source and the drain is greatly reduced. After the impurity is implanted into the source / drain regions, the damage caused by the implantation is annealed to diffuse the implanted impurity in the impurity implanted region 15 of FIG.
The device is typically heated to a temperature between 900 and 1100 degrees to complete the electrical contact. This annealing method does in fact perfect the electrical contact between the source and the drain and substantially eliminates the damage caused by the implantation, but has the disadvantage of causing the diffusion of impurities into the region 6 under the gate 8. The dielectric region 10 below the region 15 prevents vertical diffusion of impurities, and since the region 6 under the gate 8 and the impurity implanted region 4 are silicon, the diffusion is relatively rapid and the source And drain conductivity (for example, 10-
In this case, an electrical short-circuit between the source and the drain may be caused in the worst case.

同様に、シリサイド接点を含むソースとドレイン接点
は、誘電体絶縁デバイスにおいても同じ問題を生じさせ
る。高速デバイスにおいても、ソース領域とドレイン領
域のシリコンは、不純物が注入され、通常900℃から110
0℃でアニーリングされる。その後、ある金属が、注入
されたシリコン上に蒸着され、この金属/シリコン結合
領域は、導電性シリサイド(珪化物)が形成されるよう
に、金属とシリコンとを反応させるために、通常(その
金属に応じて)400℃から900℃に加熱される。以上に示
したデバイス形状に関して、最初のアニーリング・プロ
セスの間、ゲートの下のシリコン領域に大量の不純物拡
散が起こり、それに伴い、電気的特性が低下する。この
ように、電気的性質を維持しながら、デバイス・スピー
ドの向上を達成することは困難であった。
Similarly, source and drain contacts, including silicide contacts, cause the same problem in dielectric isolation devices. Even in high-speed devices, impurities are implanted into the silicon in the source and drain regions, usually from 900 ° C to 110 ° C.
Annealed at 0 ° C. Thereafter, a metal is deposited on the implanted silicon, and the metal / silicon bonding region is typically used to react the metal with silicon so that a conductive silicide (silicide) is formed. Heated from 400 ° C to 900 ° C (depending on metal). For the device configurations shown above, during the initial annealing process, a large amount of impurity diffusion occurs in the silicon region under the gate, and consequently the electrical properties are degraded. Thus, it has been difficult to achieve an increase in device speed while maintaining electrical properties.

[発明の概要] 低漏電特性を持った高速デバイスは、絶縁基板上にシ
リコンを形成し、ソース領域とドレイン領域となるべき
領域に、まず、シリサイド(珪化物)を形成し、次に、
このシリサイド領域(すなわち、ソース領域とドレイン
領域)に不純物の注入を行い、そして、アニーリングを
行うことで生成される。具体例として、酸素注入法によ
り絶縁基板上にシリコンを形成する方法があり、これは
P.L.F.ヘンメント(Hemment)の「マテリアル リサー
チ ソサイエティ シンポジウム.プロシーディング
(Materials Research Society Symp.Proceedings)」5
3巻207頁乃至221頁(1986年)に開示されている。その
後、皮相接合デバイスの形成は、最初にシリコン・ソー
ス領域とシリコン・ドレイン領域上に金属を堆積してシ
リサイドを形成し、このシリサイド領域に不純物の注入
を行い、最後に注入デバイスを加熱することで行われ
る。この皮相接合デバイスとは、(1)ソース領域とド
レイン領域の表面と、(2)その下のpとnの高濃度の
不純物の間にあるインタフェース、との間に2000オング
ストローム(以下、Aで代用する)以下の厚さの領域を
備えたデバイスのことである。このシリサイド領域に不
純物の注入を行い、加熱することからなる後続の処理
は、米国特許出願第07/209,149号(1988年8月15日付
け)に具体的に開示されている。ゲートの下のシリコン
領域と、シリサイド製のソース・ドレイン領域との間の
性質が大きく異なるため、不純物の拡散を制限し、優れ
たデバイス特性を形成する。
[Summary of the Invention] In a high-speed device having low leakage characteristics, silicon is formed on an insulating substrate, silicide (silicide) is first formed in a region to be a source region and a drain region,
Impurities are implanted into the silicide regions (that is, the source and drain regions), and annealing is performed. As a specific example, there is a method of forming silicon on an insulating substrate by an oxygen implantation method.
"Materials Research Society Symp. Proceedings" by PLF Hemment, "Materials Research Society Symp. Proceedings" 5
3, pages 207 to 221 (1986). After that, the formation of the apparent junction device involves first depositing a metal on the silicon source region and the silicon drain region to form silicide, implanting impurities into the silicide region, and finally heating the implantation device. Done in The apparent junction device comprises 2000 Angstroms (hereinafter referred to as A) between (1) the surface of the source and drain regions and (2) the interface between the underlying p and n heavily doped impurities. (Substitute) A device with an area of the following thickness: Subsequent processing comprising implanting and heating the silicide region is specifically disclosed in U.S. patent application Ser. No. 07 / 209,149 (August 15, 1988). Since the properties between the silicon region under the gate and the source / drain regions made of silicide are greatly different, diffusion of impurities is limited, and excellent device characteristics are formed.

[実施例] 本発明は、バルク・シリコン・ウェハ内に酸素を注入
することにより形成された誘電体絶縁されたシリコン能
動領域上に、能動デバイスを形成する観点から以下に説
明する。しかし、本発明は、誘電体絶縁されたシリコン
領域上に、この領域の製法に関係なく、高速デバイスを
形成することも本発明に含まれる。誘電体絶縁領域の適
切な製法は、公知であり、G.K.セラー(Celler)の「UL
SI サイエンス アンド テクノロジー(ULSI Science
and Technology)」(1987年)、「エレクトロケミカ
ル ソサイエティ プロシーディング(Electrochemica
l Society Proc.)」第87巻11章696頁乃至711頁(1987
年)、また「MRS シンポジウム プロシーディング(M
RS Symp.Proc.)」第53巻(1986年)、第107巻(1988
年)に開示されている。
EXAMPLES The present invention is described below in terms of forming active devices on a dielectrically insulated silicon active region formed by implanting oxygen into a bulk silicon wafer. However, the present invention includes forming a high-speed device on a dielectrically insulated silicon region irrespective of the manufacturing method of this region. Appropriate methods of making the dielectric insulating region are known and described in GK Cellar's "UL
SI Science and Technology (ULSI Science
and Technology) (1987), Electrochemical Society Proceedings (Electrochemica)
l Society Proc.), Vol. 87, Chapter 11, pp. 696 to 711 (1987)
Year) and “MRS Symposium Proceedings (M
RS Symp. Proc.) ", Volume 53 (1986), Volume 107 (1988)
Year).

本発明によれば、ゲートの下のシリコン領域と、シリ
サイド製ソース・ドレイン領域との間の不純物の分離に
よって、ソース・ドレイン領域からゲート下のシリコン
領域内への不純物の拡散が制限される。この分離の尺度
としては、シリサイドとシリコン間の境界の各側におけ
る100Aの幅の二つの領域内の不純物の濃度の割合として
定義する分離係数を用いる。例えば、コバルト・シリサ
イドやシリコンのように、シサイドとシリコンとの間の
分離係数は、少なくとも5なので、シリコンに対するシ
リサイド内の不純物濃度の差は、少なくとも5対1であ
る。かくして、第2図のシリサイド21からゲート23の下
の不純物を添加していない領域22への不純物の拡散を大
幅に減少することができる。(ヒ素は、ホウ素やリンの
ような他の不純物と異なり、シリサイドのグレイン境界
にそって移動するので、分離現像に関する利点はな
い。) この優れた効果は、ソース・ドレイン領域内に存在す
る注入不純物が900℃以上になる前にシリサイドが形成
された場合にのみ得られる。例えば、仮に注入不純物
が、シリサイドが形成される間、既に存在するならば、
不純物は、主にシリコンからなる領域からゲートの下の
シリコン領域に拡散する。シリサイドは、拡散が起こる
ときは形成されないため、シリサイドとシリコンとの間
の分離の効果がなく、不純物の拡散を制限できない。多
くの場合、基板表面に関して垂直な方向の拡散は、誘電
性領域25があるために不可能であるので、ゲート下のシ
リコンへの横方向の拡散は、温度が900℃になる前にシ
リサイドが形成されない場合には、さらに進行してしま
う。
According to the present invention, the diffusion of impurities from the source / drain regions into the silicon region under the gate is limited by the separation of impurities between the silicon region under the gate and the silicide source / drain region. As a measure of this separation, a separation factor is used which is defined as the percentage of the concentration of impurities in two regions of 100 A width on each side of the boundary between silicide and silicon. For example, as in cobalt silicide and silicon, the separation factor between silicide and silicon is at least 5, so the difference in impurity concentration in silicide with respect to silicon is at least 5 to 1. Thus, the diffusion of impurities from the silicide 21 in FIG. 2 to the undoped region 22 under the gate 23 can be greatly reduced. (Because arsenic, unlike other impurities such as boron and phosphorus, moves along the grain boundaries of silicide, there is no advantage in isolation development.) This excellent effect is due to the implantation in the source / drain regions. Obtained only when silicide is formed before the temperature of the impurity reaches 900 ° C. or higher. For example, if the implanted impurity is already present during silicide formation,
Impurities diffuse from the region mainly composed of silicon to the silicon region below the gate. Since silicide is not formed when diffusion occurs, there is no effect of separation between silicide and silicon, and diffusion of impurities cannot be limited. In many cases, diffusion in a direction perpendicular to the substrate surface is not possible due to the presence of the dielectric region 25, so lateral diffusion into the silicon under the gate is not possible before the temperature reaches 900 ° C. If not formed, it will proceed further.

一般的に、本発明は、デバイス設計方式に関係なく動
作速度を向上させるが、ゲート下の不純物拡散がより臨
界になる1μm以下のデサインリールのデバイスを製造
する際に用いることが望ましい。このようなデバイス
は、一般にソースとドレインとの間の距離が短くなると
さらに高速性能を示す。しかし、このようなデバイスは
また、不純物拡散によるソースとドレインとの間の漏洩
電流の影響を受けやすくなる。このようなデバイスを製
造する方法としては、米国特許出願第07/209,149号(19
88年8月15日付け)において、拡散が起こる900℃以上
に加熱する前にシリサイドを形成することにより、デザ
インルールが1μm以下である皮相接合デバイスのソー
スとドレインの接点を製造することが開示されている。
In general, the present invention improves the operation speed regardless of the device design method, but it is preferable to use the present invention when manufacturing a device having a design reel of 1 μm or less in which impurity diffusion under a gate becomes more critical. Such devices generally exhibit higher speed performance as the distance between the source and drain is reduced. However, such devices are also susceptible to leakage current between the source and drain due to impurity diffusion. Methods for manufacturing such devices include those described in U.S. patent application Ser. No. 07 / 209,149 (19).
(August 15, 1988) discloses that by forming silicide before heating to 900 ° C. or higher where diffusion occurs, the source-drain contact of an apparent junction device having a design rule of 1 μm or less is manufactured. Have been.

基本的に、この方法は、予め形成されたシリサイド接
点を、1018から1020atmos/cm3の範囲の不純物濃度にす
るために、p形不純物としてホウ素を、N形不純物とし
てヒ素やリンを注入する。こうしたシリサイド領域は、
0.7μmのデザインルールで、一般的に2000A以下の深さ
を持っており、ソース・ドレイン領域内のシリコン上
に、コバルトなどの金属を200Aから400Aの厚さだけ堆積
して形成される。イオン注入する前に、シリサイドの形
成は、一般的に、シリサイドの種類に応じて400℃から9
00℃の範囲の温度に加熱することで達成される。例え
ば、コバルトを用いた場合には400℃から600℃の範囲の
温度に加熱する。10から50keVの範囲のイオン加速度電
圧を用いて、1014から1016atoms/cm2の範囲のドーズ量
でイオン注入することは、高速デバイスとして望ましい
電気特性を得るために必要な不純物濃度とプロファイル
を形成する。続いて、750℃から900℃の範囲で、このシ
リサイド領域の加熱を行うと、ゲートの下のシリコン領
域に拡散することなくソースとドレインの電気的接点が
得られる。
Essentially, the method, the silicide contacts is preformed in order to impurity concentration in the range from 10 18 to 10 20 atmos / cm 3, boron as p-type impurity, arsenic or phosphorus as N-type impurity inject. These silicide regions are
It has a design rule of 0.7 μm and generally has a depth of 2000 A or less, and is formed by depositing a metal such as cobalt in a thickness of 200 to 400 A on silicon in the source / drain regions. Prior to ion implantation, silicide formation generally ranges from 400 ° C. to 9 ° C. depending on the type of silicide.
This is achieved by heating to a temperature in the range of 00 ° C. For example, when cobalt is used, it is heated to a temperature in the range of 400 ° C to 600 ° C. Ion implantation with an ion acceleration voltage in the range of 10 to 50 keV and a dose in the range of 10 14 to 10 16 atoms / cm 2 can achieve the impurity concentration and profile necessary to obtain the desired electrical characteristics as a high-speed device. To form Subsequent heating of the silicide region in the range of 750 ° C. to 900 ° C. provides an electrical source-drain contact without diffusing into the silicon region under the gate.

不可欠ではないが、n型ウェルとp型ウェル、及び対
称なCMOS技術(即ち、nチャネルとpチャネル内に本質
的に等価な(反対の記号を除いて)しきい値電圧を生成
するnチャネル・デバイスとpチャネル・デバイス)の
両方において、類似した不純物濃度を持った形状のCMOS
技術を用いることが望ましい。そのような対称形状とそ
の製造は、S.J.ヒレニウム(Hillenius)らによって、
「VLSI サイエンス アンド テクノロジー(VLSI Sci
ence and Technology)、(C.S.オズバーン(Osburn)
とJ.M.アンドルー(Andrews)による編集、エレクトロ
ケミカル ソサイエティ(Electrochemical Societ
y)、ニュージャージー州(New Jersey)ペニントン(P
ennington)(1989年))」の51頁に開示されている。
対称形状の利用は必須ではないが、その利用は、しきい
値電圧を同時に改善でき、短チャネル効果を回避でき
る。
Although not essential, n-type and p-type wells, and symmetric CMOS technology (ie, n-channels that generate essentially equivalent (except for the opposite sign) threshold voltages in the n- and p-channels) CMOS devices with similar impurity concentrations in both devices and p-channel devices)
It is desirable to use technology. Such a symmetrical shape and its manufacture are described by SJ Hillenius et al.
"VLSI Science and Technology (VLSI Sci
ence and Technology), (CS Osburn)
Edited by JM and Andrews, Electrochemical Society (Electrochemical Societ)
y), New Jersey, Pennington (P
ennington) (1989)).
The use of a symmetrical shape is not essential, but its use can simultaneously improve the threshold voltage and avoid short channel effects.

以下の例は本発明の含むプロセスの解説である。 The following examples are illustrative of the processes involved in the present invention.

[例1] 直径4インチで表面の大部分が(100)結晶方向平面
であるシリコン・ウェハを、イートン・ノバ100mA酸素
注入器のサンプル・ホルダ上に固定した。基板を、放射
加熱により615℃にまで予熱した。それから放射源を消
し、電子線によって供給されるエネルギーによって温度
を維持した。加速度電圧200keV、1.7×1018cm-2のドー
ズ量を用いて、酸素をウェハに注入した。
Example 1 A silicon wafer 4 inches in diameter and most of the surface was a (100) crystallographic plane was mounted on a sample holder of an Eaton Nova 100 mA oxygen injector. The substrate was preheated to 615 ° C. by radiant heating. The radiation source was then turned off and the temperature was maintained by the energy provided by the electron beam. Oxygen was implanted into the wafer using an acceleration voltage of 200 keV and a dose of 1.7 × 10 18 cm −2 .

注入の後、このウェハを、100℃に維持された1000ml3
0%過酸化水素の中に12.24kgの濃硫酸を含んだ溶液に10
分間浸し、さらに70℃に加熱したイオン除去水に浸し、
回転乾燥した後、100:1のHF緩衝水溶液の中に1分間浸
すことによって、洗浄を行った。洗浄されたウェハを、
低圧化学気相成長装置に挿入し、580mTorrの圧力、基板
温度730℃の条件で、4エチルオルソ珪酸塩の前駆物質
ガスを用いて、ウェハの両側の主要表面に5500Aのシリ
コン酸化物を成長させた。その後、2000rpmで回転する
ことにより、ウェハの正面側を、ノボラック(novola
c)・フォトレジストの厚さ1μmの層で覆った。7:1の
HF緩衝溶液にウェハを浸すこと(BOE)(緩衝酸化物エ
ッチング)により、ウェハの背面側の酸化物を除去し
た。その後フォトレジストを除去した。次に、ウェハ
を、低圧化学気相成長装置のサンプル・ホルダ内に設置
した。基板温度が630℃で、水素キャリア・ガスをもっ
たシランの圧力が300mTorrである条件の下で低圧化学気
相成長法により、およそ1μmのシリコン多結晶をウェ
ハの両側に成長させた。ウェハの背面側を、プラズマ増
強化学気相成長法により形成されたシリコン酸化物の厚
さ24000Aの層で覆った。その後、ウェハの正面側のポリ
シリコンを、エチレンジアミン/ピロカテコール溶液の
中に5分間ウェハを浸すことで除去した。結果的に、注
入正面表面上に厚さ0.5μmの酸化物保護皮膜が、背面
側のポリシリコン層と共に得られた。
After the injection, the wafer was placed in a 1000 ml
10% solution containing 12.24 kg concentrated sulfuric acid in 0% hydrogen peroxide
Soak for another minute, then soak in deionized water heated to 70 ° C,
After spin-drying, washing was performed by immersing in a 100: 1 aqueous HF buffer solution for 1 minute. Clean the wafer
Inserted into a low-pressure chemical vapor deposition apparatus, 5500A silicon oxide was grown on the main surfaces on both sides of the wafer using 4ethylorthosilicate precursor gas under the conditions of 580 mTorr pressure and substrate temperature of 730 ° C. . Then, by rotating at 2000 rpm, the front side of the wafer is novolak (novola).
c) Covered with a 1 μm thick layer of photoresist. 7: 1
The oxide on the back side of the wafer was removed by immersing the wafer in a HF buffer solution (BOE) (buffered oxide etching). Thereafter, the photoresist was removed. Next, the wafer was placed in the sample holder of the low pressure chemical vapor deposition apparatus. Polysilicon, approximately 1 μm thick, was grown on both sides of the wafer by low pressure chemical vapor deposition under conditions where the substrate temperature was 630 ° C. and the pressure of the silane with the hydrogen carrier gas was 300 mTorr. The back side of the wafer was covered with a 24000 A thick layer of silicon oxide formed by plasma enhanced chemical vapor deposition. Thereafter, the polysilicon on the front side of the wafer was removed by immersing the wafer in an ethylenediamine / pyrocatechol solution for 5 minutes. As a result, a 0.5 μm thick oxide protective film was obtained on the injection front surface together with the backside polysilicon layer.

ウェハを、タングステン・ハロゲン・ランプを備えた
放射炉内に挿入した。ウェハを、背面側にのみ熱放射が
おこり易いように調節した。基板の正面側の温度を、20
℃/secの割合で上昇し、30分間1405℃に維持した。その
後、ウェハを、2分間かけて室温で冷却した。(この加
熱方法は米国特許第4,676,841号明細書(1987年6月30
日付け)に開示されている。) 正面側の酸化物を、ブラッシングと、pクリーン(濾
過された硫酸)、及び室温で7:1のBOEで7分間エッチン
グすることによって、除去した。酸化物の除去が完全か
どうかを疎水性試験で確認した。
The wafer was inserted into a radiation furnace equipped with a tungsten halogen lamp. The wafer was adjusted so that heat radiation was likely to occur only on the back side. Set the temperature on the front side of the board to 20
The temperature was raised at a rate of ° C / sec and maintained at 1405 ° C for 30 minutes. Thereafter, the wafer was cooled at room temperature for 2 minutes. (This heating method is described in U.S. Pat. No. 4,676,841 (June 30, 1987).
Date). The front side oxide was removed by brushing, p-clean (filtered sulfuric acid) and etching at room temperature with 7: 1 BOE for 7 minutes. The completeness of the oxide removal was confirmed by a hydrophobicity test.

シリコン・フィルムを薄くするために、1000A厚の酸
化物層を、1000℃で100分間、98%O2と2%HClの混合気
体内において成長させた。酸化物の厚さは1068Aと測定
された。酸化物を、2分間の7:1BOEで除去した。
To thin the silicon film, a 1000 A thick oxide layer was grown at 1000 ° C. for 100 minutes in a mixture of 98% O 2 and 2% HCl. The oxide thickness was measured at 1068A. Oxide was removed with 7: 1 BOE for 2 minutes.

ウェハを、ブラッシングとこれに続くpクリーンで洗
浄した。ウェハを、明るい光線の中で検査した後、100:
1HF内に2分間浸して洗浄した。酸化物を、O2とHClの混
合気体内で、950℃で24分間成長させた。厚さ360Aの酸
化物が得られた。
The wafer was cleaned with brushing followed by p-clean. After inspecting the wafer in bright light, 100:
It was immersed in 1HF for 2 minutes for washing. The oxide was grown at 950 ° C. for 24 minutes in a mixture of O 2 and HCl. An oxide having a thickness of 360 A was obtained.

ウェハを、100:1HFで1分間エッチングすることで洗
浄した。ジクロロシランとアンモニア前駆物質の混合物
を用い、基板温度を約750℃にし、減圧化学気相成長法
(LPCVD)によって、約1200Aの窒素シリコンを成長させ
た。この窒化物の厚さは、2つのモニタ・ウェハ上で、
1216A及び1223Aと測定された。ウェハを、再度ブラッシ
ングし、100:1HF内で2分間エッチングすることによっ
て洗浄した。その後、900℃のチューブ状加熱炉で、98
%O2と2%HClとの混合気体中に30分間さらすことで窒
化物を酸化した。
The wafer was cleaned by etching at 100: 1 HF for 1 minute. Using a mixture of dichlorosilane and an ammonia precursor, the substrate temperature was set to about 750 ° C., and nitrogen silicon of about 1200 A was grown by low pressure chemical vapor deposition (LPCVD). The thickness of this nitride on two monitor wafers
It was measured as 1216A and 1223A. The wafer was cleaned again by brushing and etching in 100: 1 HF for 2 minutes. Then, in a tubular heating furnace at 900 ° C, 98
The nitride was oxidized by exposure to a mixture of% O 2 and 2% HCl for 30 minutes.

所定の窒化物を生成するために、最初に3レベル・レ
ジストを用いた。シップレイ(Shipley)1822レジスト
の厚さ2.5μmの層を4000rpmで回転させた後、コンベア
・ベルト・オーブン・ユニットを用いて、250℃で600秒
焼いた。窒素キャリア・ガス(150)sccm、SiH4(66)s
ccm、N2O(1575sccm)前駆物質を用いて、約1200AのSiO
2を、プラズマ成長させた。プラズマを、25mTorrのガス
圧、基板温度が約200℃の条件下、475ワットの出力で前
駆物質に打ち込んだ。2つの層の最終的な厚さは1.7μ
mであった。密着強化剤(ヘキサメチルヂシリザン・ガ
ス)を、ウェハに用いた。そして、厚さ約7000Aのシッ
プレイ1805を4000rpmで回転させ、115℃で焼いた。レジ
ストを、GCA光学露光器と、ゲート領域、ソース領域、
ドレイン領域の輪郭を描くためのパターンを持ったマス
クとを用いて、0.7秒間露光した。その後、レジストを
除去し、リフティングのために線幅を測定し、検査し
た。酸化物をプラズマエッチング法(HEX)により5分
間エッチングした。この処理は、六角形エッチング器内
で、3段階反応イオン・エッチング・プロセスを用いて
実施された。第1段階は、60mTorrの80%CHF4と20%CO2
の混合気体中で450Vバイアス電圧で、約5分間行われ
た。第2段階は、O2内で、600Vバイアスで約5分間行わ
れた。第3段階は、CO2内で、450Vバイアス電圧で30−4
0分間行われた。ウェハを検査し、側壁を、30:1BOEの中
で、2分間エッチングすることにより除去した。
Initially, a three-level resist was used to produce a given nitride. A 2.5 μm thick layer of Shipley 1822 resist was spun at 4000 rpm and baked at 250 ° C. for 600 seconds using a conveyor belt oven unit. Nitrogen carrier gas (150) sccm, SiH 4 (66) s
ccm, using N 2 O (1575 sccm) precursor, about 1200 A SiO 2
2 was plasma grown. The plasma was injected into the precursor at a power of 475 watts under a gas pressure of 25 mTorr and a substrate temperature of about 200 ° C. The final thickness of the two layers is 1.7μ
m. An adhesion enhancer (hexamethyldisilizane gas) was used for the wafer. Then, a shiplay 1805 with a thickness of about 7000A was rotated at 4000 rpm and baked at 115 ° C. The resist is applied to the GCA optical exposure device, gate area, source area,
Exposure was performed for 0.7 second using a mask having a pattern for delineating the drain region. Thereafter, the resist was removed, and the line width was measured for lifting and inspected. The oxide was etched by a plasma etching method (HEX) for 5 minutes. The process was performed in a hexagonal etcher using a three-step reactive ion etching process. The first stage is 60mTorr of 80% CHF 4 and 20% CO 2
For about 5 minutes at a 450 V bias voltage in a mixture of The second stage is in the O 2, it was carried out for about 5 minutes at 600V bias. The third stage is 30-4 at 450V bias voltage in CO 2
Performed for 0 minutes. The wafer was inspected and the sidewalls were removed by etching for 2 minutes in 30: 1 BOE.

ウェハを、100:1HFで30秒間洗浄した。高圧酸化を、8
50℃で、5000Aの酸化物を成長させるように行った。酸
化物の厚さを測定した後、10:1に希釈されたBOEエッチ
ング溶液(エッチングの割合は250A/min)に2分間浸し
て500Aだけ薄くした。
The wafer was washed with 100: 1 HF for 30 seconds. High pressure oxidation, 8
At 50 ° C., 5000 A oxide was grown. After measuring the thickness of the oxide, it was immersed for 2 minutes in a BOE etching solution (etching rate: 250 A / min) diluted 10: 1 to reduce the thickness by 500 A.

続いて、下にある窒化物を、熱リン酸中で30分間エッ
チングした後、pクリーンを行った。鳥の口ばし状のも
のを、10:1に希釈されたBOE(エッチング速度は250A/mi
n)に3分間浸すことにより、エッチングした。次に、1
50A厚の損傷している酸化物を、98%O2と2%HClとの混
合物を用い900℃乾燥酸化で38分間成長させた。さらに
酸化/エッチバックを行い、デバイスの製造に適合する
ようにシリコン・フィルムを一層薄くした。最初に、10
0:1BOEで10分間酸化物エッチングを行い、続いて、98%
O2と2%HClを用いて24分間、900℃の乾燥酸化により、
厚さ150Aの酸化物層を成長させた。
Subsequently, the underlying nitride was etched in hot phosphoric acid for 30 minutes and then p-cleaned. A bird's beak is diluted 10: 1 with BOE (etching rate 250A / mi
Etching was performed by immersion in n) for 3 minutes. Then, 1
The oxides that are damaged 50A thick, grown 98% O 2 and 38 minutes at 900 ° C. dry oxidation with a mixture of 2% HCl. Further oxidation / etchback was performed to further reduce the thickness of the silicon film to be compatible with device fabrication. First, 10
Perform an oxide etch for 10 minutes at 0: 1 BOE, followed by 98%
By dry oxidation at 900 ° C. using O 2 and 2% HCl for 24 minutes,
A 150 A thick oxide layer was grown.

ウェハを、ヘキサメチルヂシランザン(HMDS)・ガス
にさらした。厚さ1.2μmのシップレイ1813を5000rpmで
用いた。GCAステッパを用いて所定のnタブ領域を形成
するために、マスクを通して露光を行った。レジスト
を、業務用現像液を用いて、現像した。
The wafer was exposed to hexamethyldisilane (HMDS) gas. A ship lay 1813 having a thickness of 1.2 μm was used at 5000 rpm. Exposure was performed through a mask to form a predetermined n-tub region using a GCA stepper. The resist was developed using a commercial developer.

P注入を、55keV、エクストリオン注入器で1×1012c
m-2のドーズ量で行い、続いて75分間400ワットの出力を
使用してMTIプラズマ・エッチャ内で酸素エッチングを
行った。レジストを、さらにpストリップ(水成アンモ
ニウム過硫酸塩溶液)を20分間用いて除去し、検査し
て、さらにpクリーンを行った。
P injection, 1 × 10 12 c with 55 keV, Extrion injector
A dose of m- 2 was followed by an oxygen etch in an MTI plasma etcher using a power of 400 watts for 75 minutes. The resist was further removed using a p-strip (aqueous ammonium persulfate solution) for 20 minutes, inspected, and further p-cleaned.

そして、ウェハをHMDSガスにさらし、続いて1.2μm
のシップレイ1813を500回転で使用した。115℃で45分間
焼いた後、光学リソグラフィを、pタブ領域を定めるた
めのマスクを用いてGCAステッパ上で行った。その後、
レジストを、2.5分間で現像し、線幅を測定し、検査を
行い、120℃で焼いた。そして、B注入として、エクス
トリオン注入器を30keVエネルギーで1×1012cm-2のド
ーズ量で用い、p注入で述べたようなプロセスを行っ
た。レジストを、20分間pストリップ内でエッチングし
た。レジストの除去を検査し、さらにpクリーンを行っ
た。
Then, the wafer is exposed to HMDS gas, and then 1.2 μm
Shipley 1813 at 500 rpm. After baking at 115 ° C. for 45 minutes, optical lithography was performed on a GCA stepper with a mask to define the p-tub region. afterwards,
The resist was developed for 2.5 minutes, the line width was measured, inspected and baked at 120 ° C. Then, as a B implantation, an Extrion implanter was used at 30 keV energy at a dose of 1 × 10 12 cm −2 , and the process described for the p implantation was performed. The resist was etched in the p-strip for 20 minutes. The removal of the resist was inspected, and a p-clean was performed.

その後、注入物は活性化され、最初に100:1BOEで7分
間洗浄を行い、さらに100%O2内で、900℃35分間の乾燥
酸化を行うことによって注入された。測定された酸化物
は175Aであった。
Thereafter, the implant was activated and injected by first washing for 7 minutes in 100: 1 BOE, followed by dry oxidation at 900 ° C. for 35 minutes in 100% O 2 . The measured oxide was 175A.

様々な酸化ステップで消費されたSiフィルムの厚さの
合計は1050Aであった。この数字はTEMによって測定され
た最終的な厚さと正確に整合した。このプロセスの残り
の部分は、ヒレニウス(Hillenius)らが上記で開示し
ているバルク対称CMOSプロセスに等しい。
The total thickness of the Si film consumed in the various oxidation steps was 1050A. This figure matched exactly with the final thickness measured by TEM. The rest of the process is equivalent to the bulk symmetric CMOS process disclosed by Hillenius et al. Above.

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

第1図はシリサイド・ソースとシリサイド・ドレインを
持たない誘電性絶縁デバイスを示す図、 第2図は、本発明を含むデバイスを示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a dielectric insulating device having no silicide source and silicide drain, and FIG. 2 is a diagram showing a device including the present invention.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スティーブン ジェームス ヒレニアス アメリカ合衆国,07901 ニュージャー ジィ サミット,コルト ロード 97 (72)発明者 エヴィット カムガー アメリカ合衆国,07924 ニュージャー ジィ バーナーズビル,ポスト カンハ ート ロード 200 (56)参考文献 特開 昭61−248476(JP,A) 特開 昭53−31983(JP,A) 特開 昭58−46633(JP,A) ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Stephen James Hillenias United States, 07901 New Jersey Summit, Colt Road 97 (72) Inventor Evit Kamgar United States, 07924 New Jersey Burnersville, Post Kanhat Road 200 (56) References JP-A-61-248476 (JP, A) JP-A-53-31983 (JP, A) JP-A-58-46633 (JP, A)

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】(A) シリコンを成分とする基板上に絶
縁材料により絶縁された活性領域に、ゲート領域とソー
ス領域とドレイン領域とを形成するステップと、 (B) 前記ソース領域及びドレイン領域内にシリサイ
ド領域を形成するステップと、 (C) 前記シリサイド領域に不純物を注入するステッ
プと、 (D) 前記注入された不純物が前記ソース領域とドレ
イン領域に拡散し、かつゲート領域下のシリコン内には
拡散しない温度に、前記ソース領域とドレイン領域と有
する基板を加熱するステップと を有することを特徴とするデバイスの製造方法。
(A) forming a gate region, a source region, and a drain region in an active region insulated by an insulating material on a substrate containing silicon; and (B) forming the source region and the drain region. Forming a silicide region therein; (C) implanting an impurity into the silicide region; and (D) diffusing the implanted impurity into the source region and the drain region, and in the silicon under the gate region. Heating the substrate having the source region and the drain region to a temperature that does not diffuse into the device.
【請求項2】前記シリサイド領域が、コバルト・シリサ
イドからなる ことを特徴とする請求項1記載の方法。
2. The method according to claim 1, wherein said silicide region comprises cobalt silicide.
【請求項3】前記絶縁材料が、二酸化シリコンである ことを特徴とする請求項2記載の方法。3. The method according to claim 2, wherein said insulating material is silicon dioxide. 【請求項4】前記絶縁材料が、二酸化シリコンである ことを特徴とする請求項1記載の方法。4. The method according to claim 1, wherein said insulating material is silicon dioxide. 【請求項5】前記活性領域が、N形領域とP形領域の両
方を含む ことを特徴とする請求項1記載の方法。
5. The method of claim 1, wherein said active region includes both an N-type region and a P-type region.
【請求項6】前記P形領域と前記N形領域は、導電型が
逆の不純物がほぼ等しい濃度で注入されている ことを特徴とする請求項5記載の方法。
6. The method of claim 5, wherein said P-type region and said N-type region are implanted with impurities of opposite conductivity types at substantially equal concentrations.
【請求項7】前記基板が、シリコン基板への酸素注入と
前記シリコン基板のアニーリングにより形成される ことを特徴とする請求項1記載の方法。
7. The method of claim 1, wherein said substrate is formed by implanting oxygen into a silicon substrate and annealing said silicon substrate.
【請求項8】シリコン基板上に、絶縁領域により前記基
板から絶縁されている少なくとも2つの活性領域を有
し、前記活性領域が導電領域により分離されるソース領
域とドレイン領域を含み、前記導電領域がゲートによっ
て覆われるデバイスにおいて、 前記ソース領域と前記ドレイン領域が、不純物を含有す
るシリサイド領域を含み、前記導電領域に前記不純物が
ほとんど存在しない ことを特徴とするデバイス。
8. The conductive region having at least two active regions on a silicon substrate insulated from the substrate by an insulating region, wherein the active region includes a source region and a drain region separated by a conductive region. Wherein the source region and the drain region include a silicide region containing an impurity, and the conductive region is substantially free of the impurity.
【請求項9】前記シリサイド領域が、コバルト・シリサ
イドである ことを特徴とする請求項8記載のデバイス。
9. The device according to claim 8, wherein said silicide region is cobalt silicide.
【請求項10】前記絶縁領域が、二酸化シリコンからな
る ことを特徴とする請求項9記載のデバイス。
10. The device of claim 9, wherein said insulating region comprises silicon dioxide.
【請求項11】前記絶縁領域が、二酸化シリコンからな
る ことを特徴とする請求項8記載のデバイス。
11. The device of claim 8, wherein said insulating region comprises silicon dioxide.
【請求項12】少なくとも一つのN形領域と一つのP形
領域を含む ことを特徴とする請求項8記載のデバイス。
12. The device according to claim 8, comprising at least one N-type region and one P-type region.
【請求項13】前記p形領域と前記N形領域は、導電型
が逆の不純物がほぼ等しい濃度で注入されている ことを特徴とする請求項12記載のデバイス。
13. The device of claim 12, wherein said p-type region and said n-type region are implanted with impurities of opposite conductivity types at substantially equal concentrations.
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