JP3108927B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JP3108927B2 JP02209820A JP20982090A JP3108927B2 JP 3108927 B2 JP3108927 B2 JP 3108927B2 JP 02209820 A JP02209820 A JP 02209820A JP 20982090 A JP20982090 A JP 20982090A JP 3108927 B2 JP3108927 B2 JP 3108927B2
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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、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.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

TRの短チャンネル化が進み、チャンネル抵抗が低減さ
れてくると、ソース・ドレインを形成する不純物拡散層
の抵抗、またはソース・ドレイン領域と配線材とのコン
タクト抵抗等の寄生抵抗が問題になる。この問題を解決
する手段として提案されたのがサリサイド技術である。
サリサイドとはゲート電極とソース・ドレインに選択的
にシリサイドを形成した構造を表わし、その製造方法は
第2図(a)−(b)に示したようにさきに不純物拡散
層(ソース・ドレイン領域)を形成した後にシリサイド
を形成していた。
When the channel length of the TR is shortened and the channel resistance is reduced, the resistance of the impurity diffusion layer forming the source / drain or the parasitic resistance such as the contact resistance between the source / drain region and the wiring material becomes a problem. Salicide technology has been proposed as a means for solving this problem.
Salicide refers to a structure in which silicide is selectively formed on the gate electrode and the source / drain, and the manufacturing method is as shown in FIGS. 2A and 2B. ), Silicide was formed.

工程1第2図(a) P形シリコン基板201の一部に、n形ウエル202を形成
し、素子分離用酸化膜203、ゲート酸化膜204、ゲート電
極(多結晶シリコン)205を形成した後、Nch領域には低
濃度n型不純物拡散層206、Pch領域には低濃度p型不純
物拡散層207を順次形成する。
Step 1 FIG. 2 (a) After forming an n-type well 202 on a part of a P-type silicon substrate 201 and forming an oxide film 203 for element isolation, a gate oxide film 204 and a gate electrode (polycrystalline silicon) 205 , An N-type region, a low-concentration n-type impurity diffusion layer 206 is formed, and a P-type region is formed with a low-concentration p-type impurity diffusion layer 207.

次に絶縁膜サイドウォール208、イオン注入透過用酸
化膜209を形成した後、Nch領域に高濃度砒素のイオン注
入を行ない、電気炉中900−1000℃でアニールを行なう
ことで高濃度n型不純物拡散層210を形成する。さらにP
ch領域に高濃度BF2のイオン注入を行い、ハロゲンラン
プを用いて1000−1100℃30秒程度のアニールを行なうこ
とで高濃度p型不純物拡散層214を形成する。
Next, after forming an insulating film side wall 208 and an ion implantation and permeation oxide film 209, high concentration arsenic ions are implanted into the Nch region, and annealing is performed in an electric furnace at 900 to 1000 ° C. to thereby form a high concentration n-type impurity. The diffusion layer 210 is formed. Further P
High concentration BF2 ions are implanted into the ch region, and annealing is performed at 1000-1100 ° C. for about 30 seconds using a halogen lamp to form a high concentration p-type impurity diffusion layer 214.

工程2第2図(b) 前記イオン注入用酸化膜を希フッ酸でエッチング除去
した後、全面にチタンを200−800Åスパッタ法で形成
し、700度前後でハロゲンランプを用いてアニールを行
なう。この時前記ゲート電極204及び高濃度不純物拡散
層210、214上のチタンはチタンシリサイド212になり、
前記素子分離用酸化膜202及び前記絶縁膜サイドウォー
ル208上のチタンはチタンナイトライドになる。前記チ
タンナイトライドをアンモニア、過酸化水素の混合液で
エッチング除去し、800度前後でハロゲンランプを用い
てアニールを行なう。
Step 2 FIG. 2 (b) After the oxide film for ion implantation is removed by etching with dilute hydrofluoric acid, titanium is formed on the entire surface by a 200-800 ° sputtering method, and annealing is performed at about 700 ° C. using a halogen lamp. At this time, the titanium on the gate electrode 204 and the high concentration impurity diffusion layers 210 and 214 becomes titanium silicide 212,
The titanium on the element isolation oxide film 202 and the insulating film sidewall 208 becomes titanium nitride. The titanium nitride is removed by etching with a mixed solution of ammonia and hydrogen peroxide, and annealing is performed at about 800 ° C. using a halogen lamp.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

しかしながら、前述の従来技術では、特にPMOS構造の
半導体装置を製造する上で大きな課題を有していた。サ
リサイド技術においては、シリサイドの形成は通常スパ
ッタ法で形成したメタルとシリコンの熱反応により行な
うがB、BF等より形成された不純物拡散層は前記熱反応
中に濃度分布が変動し、シリサイド−シリコン界面でP
型不純物濃度が極端に低下する。この結果シリサイド−
p型不純物拡散層の接触抵抗は増大しトランジスタの電
流駆動能力を著しく低下させる。
However, the conventional technique described above has a large problem particularly in manufacturing a semiconductor device having a PMOS structure. In the salicide technique, silicide is usually formed by a thermal reaction between metal and silicon formed by a sputtering method. P at the interface
The type impurity concentration is extremely reduced. As a result, silicide
The contact resistance of the p-type impurity diffusion layer increases, and significantly reduces the current driving capability of the transistor.

そこで、本発明はこの様な課題を解決しようとするも
ので、その目的とするところは、特にシリサイドとp型
不純物拡散層の接触抵抗を低下せしめNch、Pchともに優
れた電流駆動能力をゆうするサリサイド構造の半導体装
置の製造方法を提供することにある。
Therefore, the present invention is intended to solve such a problem, and an object of the present invention is to reduce the contact resistance between silicide and a p-type impurity diffusion layer, and to provide excellent current driving capability for both Nch and Pch. An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a salicide-structured semiconductor device.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明の半導体装置の製造方法は、サリサイド構造の
半導体装置の製造方法であって、 半導体基板上にゲート酸化膜を介してゲート電極を形
成する工程と、 前記ゲート電極の側面にサイドウォールを形成する工
程と、 N型のソース・ドレイン領域を形成するN型の高濃度
不純物をイオン注入する工程と、 第一のアニールにより、N型の高濃度不純物拡散層を
形成する工程と、 シリサイド層を形成するための金属膜を堆積する工程
と、 第二のアニールにより、前記ゲート電極及び前記半導
体基板の所定領域にシリサイド層を選択形成する工程
と、 P型のソース・ドレイン領域を形成するP型の高濃度
不純物を前記シリサイド層を介してイオン注入する工程
と、 ハロゲンランプを用いた第三のアニールにより、P型
の高濃度不純物拡散層を形成する工程と、をこの順序で
有することを特徴とする。
A method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device having a salicide structure, comprising: forming a gate electrode on a semiconductor substrate via a gate oxide film; and forming a sidewall on a side surface of the gate electrode. Performing ion implantation of N-type high-concentration impurities for forming N-type source / drain regions; forming an N-type high-concentration impurity diffusion layer by first annealing; Depositing a metal film to be formed, selectively forming a silicide layer in a predetermined region of the gate electrode and the semiconductor substrate by second annealing, and forming a P-type source / drain region. Ion-implanting high-concentration impurities through the silicide layer, and performing third annealing using a halogen lamp to form a P-type high-concentration impurity diffusion layer. A step of forming, a characterized in that it has in this order.

〔実 施 例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例を図面により詳細に説明する。
第1図は、本発明による半導体装置の製造工程を表わす
断面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a sectional view illustrating a manufacturing process of a semiconductor device according to the present invention.

工程1第1図(a) P形シリコン基板101の一部に、n形ウエル102を形成
し、素子分離用酸化膜103、ゲート酸化膜104、ゲート電
極(多結晶シリコン)105を形成した後、Nch領域には低
濃度n型不純物拡散層106、Pch領域には低濃度p型不純
物拡散層107を順次形成する。
Step 1 FIG. 1 (a) After forming an n-type well 102 on a part of a P-type silicon substrate 101 and forming an element isolation oxide film 103, a gate oxide film 104 and a gate electrode (polycrystalline silicon) 105. , An n-type impurity diffusion layer 106 is formed in the Nch region, and a p-type impurity diffusion layer 107 is formed in the Pch region.

工程2第1図(b) 絶縁膜サイドウォール108、イオン注入透過用酸化膜1
09を形成した後、Nch領域に高濃度砒素のイオン注入を
行ない、電気炉中900−1000℃でアニール(第一のアニ
ール)を行なうことで高濃度n型不純物拡散層110を形
成する。
Step 2 FIG. 1 (b) Insulating film sidewall 108, oxide film 1 for ion implantation transmission
After the formation of 09, high-concentration arsenic ions are implanted into the Nch region, and annealing (first annealing) is performed at 900 to 1000 ° C. in an electric furnace to form a high-concentration n-type impurity diffusion layer 110.

工程3第1図(c) 前記イオン注入透過用酸化膜109を希フッ酸でエッチ
ング除去した後、全面にチタン111を200−800Åスパッ
タ法で形成する。
Step 3 FIG. 1 (c) After the oxide film 109 for ion implantation and transmission is removed by etching with diluted hydrofluoric acid, titanium 111 is formed on the entire surface by a 200-800 ° sputtering method.

工程4第1図(d) 700度前後でハロゲンランプを用いてアニール(第二
のアニール)を行なう。この時前記ゲート電極105、低
濃度p型不純物拡散層107及び高濃度n型不純物拡散層1
10の前記チタン111はチタンシリサイド112になり、前記
素子分離用酸化膜102及び前記絶縁膜サイドウォール108
上のチタンはチタンナイトライド113になる。
Step 4 FIG. 1 (d) Anneal (second anneal) using a halogen lamp at around 700 degrees. At this time, the gate electrode 105, the low concentration p-type impurity diffusion layer 107 and the high concentration n-type impurity
The titanium 111 of FIG. 10 becomes titanium silicide 112, and the element isolation oxide film 102 and the insulating film side wall 108
The upper titanium becomes titanium nitride 113.

工程5第1図(e) 前記チタンナイトライド113をアンモニア、過酸化水
素の混合液でエッチング除去し、800度前後でハロゲン
ランプを用いてアニールを行なう。
Step 5 FIG. 1 (e) The titanium nitride 113 is removed by etching with a mixed solution of ammonia and hydrogen peroxide, and annealing is performed at about 800 ° C. using a halogen lamp.

工程6第1図(f) Pch領域に高濃度BF2(ソース・ドレイン領域を形成す
る高濃度不純物)のイオン注入を行い、ハロゲンランプ
を用い1000−1100℃30秒程度のアニール(第三のアニー
ル)を行なってP型高濃度不純物拡散層114をチタンシ
リサイド直下に形成する。
Step 6 FIG. 1 (f) Ion implantation of high concentration BF2 (high concentration impurities forming source / drain regions) into the Pch region is performed, and annealing is performed at 1000-1100 ° C. for about 30 seconds using a halogen lamp (third annealing). ) To form a P-type high concentration impurity diffusion layer 114 immediately below titanium silicide.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上述べたように、本発明に依れば、チタンシリサイ
ド−p型不純物拡散層の界面には高濃度のp型不純物が
存在するためシリサイド−p型不純物拡散層間で十分低
い接触抵抗が得られる。この結果、すぐれた電流駆動能
力を有するトランジスタを提供することができるという
多大な効果を有する。
As described above, according to the present invention, a sufficiently low contact resistance can be obtained between the silicide and the p-type impurity diffusion layer because a high concentration of the p-type impurity exists at the interface between the titanium silicide and the p-type impurity diffusion layer. . As a result, there is a great effect that a transistor having excellent current driving capability can be provided.

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

第1図(a)〜(f)は、本発明の半導体装置の各製造
工程の構造を示す断面図。 第2図(a)(b)は、従来の半導体装置の各製造工程
の構造を示す断面図。 101、201……p型シリコン基板 102、202……n型ウエル 103、203……素子分離用酸化膜 104、204……ゲート酸化膜 105、205……ゲート電極(多結晶シリコン) 106、206……低濃度n型不純物拡散層 107、207……低濃度p型不純物拡散層 108、208……絶縁膜サイドウォール 109、209……イオン注入透過用酸化膜 110、210……高濃度n型不純物拡散層(ソース・ドレイ
ン) 111……チタン 112、212……チタンシリサイド 113……チタンナイトライド 114……高濃度p型不純物拡散層
1 (a) to 1 (f) are cross-sectional views showing the structure of each manufacturing process of a semiconductor device of the present invention. 2 (a) and 2 (b) are cross-sectional views showing the structure of each manufacturing process of a conventional semiconductor device. 101, 201 ... p-type silicon substrate 102, 202 ... n-type well 103, 203 ... oxide film for element isolation 104, 204 ... gate oxide film 105, 205 ... gate electrode (polycrystalline silicon) 106, 206 ... Low-concentration n-type impurity diffusion layers 107 and 207... Low-concentration p-type impurity diffusion layers 108 and 208... Insulating film sidewalls 109 and 209. Impurity diffusion layer (source / drain) 111: titanium 112, 212: titanium silicide 113: titanium nitride 114: high-concentration p-type impurity diffusion layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/8238 H01L 21/28 301 H01L 21/336 H01L 27/092 H01L 29/78 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Investigated field (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/8238 H01L 21/28 301 H01L 21/336 H01L 27/092 H01L 29/78

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】サリサイド構造の半導体装置の製造方法で
あって、 半導体基板上にゲート酸化膜を介してゲート電極を形成
する工程と、 前記ゲート電極の側面にサイドウォールを形成する工程
と、 N型のソース・ドレイン領域を形成するN型の高濃度不
純物をイオン注入する工程と、 第一のアニールにより、N型の高濃度不純物拡散層を形
成する工程と、 シリサイド層を形成するための金属膜を堆積する工程
と、 第二のアニールにより、前記ゲート電極及び前記半導体
基板の所定領域にシリサイド層を選択形成する工程と、 P型のソース・ドレイン領域を形成するP型の高濃度不
純物を前記シリサイド層を介してイオン注入する工程
と、 ハロゲンランプを用いた第三のアニールにより、P型の
高濃度不純物拡散層を形成する工程と、をこの順序で有
することを特徴とする半導体装置の製造方法。
1. A method of manufacturing a semiconductor device having a salicide structure, comprising: forming a gate electrode on a semiconductor substrate via a gate oxide film; forming a sidewall on a side surface of the gate electrode; Ion-implanting N-type high-concentration impurities for forming source / drain regions of the type, forming an N-type high-concentration impurity diffusion layer by first annealing, and forming a metal for forming a silicide layer. A step of depositing a film, a step of selectively forming a silicide layer in a predetermined region of the gate electrode and the semiconductor substrate by a second annealing, and a step of removing a P-type high concentration impurity for forming a P-type source / drain region. A step of implanting ions through the silicide layer; and a step of forming a P-type high-concentration impurity diffusion layer by third annealing using a halogen lamp. The method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that it comprises in the order.
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