JP3129867B2 - 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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Description
に関し、特にMOS FETの製造方法に関する。
製造方法は、図3(a)〜(d)に示すような製造方法
がある。 図3(a)に示すように、所定の領域にフィ
ールド酸化膜202を形成した半導体基板201上に多
結晶シリコン膜203を堆積する行程と、図3(b)に
示すように、上記多結晶シリコン膜203上に酸化膜2
04を形成した後、トランジスタのチャンネル領域とな
る領域の上記酸化膜204及び多結晶シリコン膜203
をRIEにより、シリコン基板が露出するまでエッチン
グする行程と、図3(c)に示すように、ゲート酸化膜
205、ゲート電極206を形成し、半導体基板と逆導
電型の高濃度の不純物イオンをイオン注入法によりドー
ピングする行程と、図3(d)に示すように、Ti金属
をスパッタし、急速加熱処理(RTA)により自己整合
的に上記ソース、ドレイン領域208及びゲート電極2
06表面をシリサイド化し、チタンシリサイド層207
を形成した後、未反応のTiを選択的に除去する行程を
備えている。(例えば、M.Shimizu et al., Symposium
on VLSI Technology Digest of Tchnical Papers, p11
(1988))
の製造方法では、前記トランジスタのチャンネル領域と
なる領域の酸化膜、及び多結晶シリコン膜を、RIEに
よりシリコン基板が露出するまでエッチンングする工程
に於いて、RIEにより、シリコン基板がダメージを受
けると共に、図3(d)A部、B部が、急峻な鋭角形状
となるため、電解集中が起こりトランジスタ特性を劣化
させるという問題点がある。また、シリサイド化反応を
行う前に(Ti金属を堆積する前に)不純物拡散層を形
成しているため、不純物の影響、及び多結晶シリコンの
グレインの影響によりシリサイド化反応の制御が困難と
なり、TiSi2 C54結晶が安定的に形成できず抵
抗が高くなるという問題点が有る。
に、半導体装置のトランジスタ形成工程に於いて、素子
分離領域と活性領域とを形成した半導体基板上にゲート
絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜上に、上部
と側壁部が絶縁膜で覆われたゲート電極を形成する工程
と、半導体基板上にシリコン膜を堆積する工程と、シリ
コン膜を堆積する工程の直後に、前記ゲート電極上部の
絶縁膜が露出するまで前記シリコン膜をエッチバックす
ることによって、前記ゲート電極上部を露出させるとと
もに、前記素子分離領域上の前記シリコン膜を残存させ
る工程と、前記シリコン膜をパターニングする工程と、
前記シリコン膜上部に、高融点金属膜を堆積する工程
と、急速加熱処理により前記高融点金属膜を前記シリコ
ン膜と反応させ高融点金属シリサイド膜を形成する工程
と、未反応の前記高融点金属膜をエッチング除去する工
程と、イオン注入法により半導体基板と逆導電型の不純
物を前記高融点金属シリサイド膜中に注入する工程と、
前記不純物が導入された高融点金属シリサイド膜から前
記半導体基板中に不純物を拡散させ、パターニングされ
たシリコン膜の一部を含むソース、ドレイン領域を形成
する工程とを、順次行うことを特徴とする。
子分離領域上で隣接するトランジスタの活性層が分離さ
れることを特徴とする。
膜であることを特徴とする。
を実施例により詳細に説明する。図1(a)〜(c)及
び図2(d)〜(e)は、本発明のトランジスタの工程
順断面図である。
法で半導体基板101(本実施例では、P型半導体基
板)上にフィールド酸化膜102、ゲート酸化膜10
3、多結晶シリコン膜およびその上のタングステンシリ
サイド膜の2層構造より成るゲート電極104、ゲート
電極の上部及び側壁部を覆う酸化膜105を形成する。
リコン膜106を堆積した後ゲート電極上部が露出する
まで異方性エッチングによりエッチバックする。
ンをパターンニング(フィールド酸化膜上にて、隣接す
るトランジスタの活性領域とを分離するため)した後、
図1(c)に示す様に、高融点金属膜(本実施例では、
チタン膜107)を堆積する。
囲気中で、625℃、20秒程度行ない準安定なチタン
シリサイド層108を形成し、未反応のチタン金属を硫
酸と過酸化水素水の混合液でエッチング除去し、図2
(d)を得る。
実施例では、砒素イオン)をドーズ量の95%以上が、
上記チタンシリサイド膜108中に注入されるようなエ
ネルギーで、例えば、本実施例では、35Kev程度の
注入エネルギーで、5E15/cm2程度のドーズ量を
上記チタンシリサイド膜108中に注入した後、第2の
RTA処理を行ない上記チタンシリサイド膜108を安
定な、TiSi2 C54結晶構造に変化させる。
膜109を堆積した後900℃、15分程度の熱処理に
より、半導体基板101まで達するソース、ドレイン領
域110を形成する。
方法は、第1の実施例に限るものではない。
06を所望のパターンにパターンニングした後、多結晶
シリコン膜106中に高融点金属イオン、例えばTiイ
オンをイオン注入法により注入し、多結晶シリコン膜1
06表面を非晶質化する。次に上記高融点金属と同じ金
属から成る高融点金属膜、例えば本実施例ではTi膜を
堆積する。次に第1のRTA処理を、例えば窒素雰囲気
中で、625℃、20秒程度行ない上記多結晶シリコン
膜106中のTi及び上記Ti膜と多結晶シリコン膜中
のシリコンを反応させ、準安定なチタンシリサイド層1
08を形成し、未反応のチタン金属を硫酸と過酸化水素
水の混合液でエッチング除去し、図2(d)を得る。後
は、第1の実施例と同様の工程を経て所望のトランジス
タ素子を形成する。
多結晶シリコン膜106の替りに非晶質シリコン膜を用
いてもよい。非晶質シリコン膜を使用した場合、多結晶
シリコン膜のようなグレインが存在しないため、シリサ
イド化反応が均一に起こるという利点が有る。
高融点金属材料は、チタン金属に限るものではない。C
o、Ni、Zr、V、Hf金属を使用してもよい。
ンジスタ形成工程に於て、ゲート酸化膜及びゲート電極
を形成した後、多結晶シリコン膜を堆積し、エッチバッ
クにより自己整合的に分離された積み上げ拡散層領域
(ソース、ドレイン領域)を形成するため、図3の従来
例のようなチャンネル部のダメージが無い。また、チャ
ンネル部より上部に形成されたシリサイド層より不純物
を拡散するため、非常に浅いジャンクションを形成する
ことが可能となり、トランジスタの短チャンネル効果を
抑制することが可能となる。また、シリサイド領域は半
導体基板まで達していないため、リーク電流が少ない。
さらに、非常に抵抵抗なシリサイド層が形成されてお
り、且つ、活性領域上にコンタクト領域を設ける必要が
なく、拡散層面積(活性領域)を非常に小さく設計でき
るため拡散層寄生抵抗を低減でき、トランジスタのスピ
ードを向上させる事ができる。
である。
である。
(d)である。
Claims (3)
- 【請求項1】 半導体装置のトランジスタ形成工程に於
いて、 素子分離領域と活性領域とを形成した半導体基板上にゲ
ート絶縁膜を形成する工程と、 前記ゲート絶縁膜上に、上部と側壁部が絶縁膜で覆われ
たゲート電極を形成する工程と、 前記半導体基板上にシリコン膜を堆積する工程と、 前記シリコン膜を堆積する工程の直後に、前記ゲート電
極上部の絶縁膜が露出するまで前記シリコン膜をエッチ
バックすることによって、前記ゲート電極上部を露出さ
せるとともに、前記素子分離領域上の前記シリコン膜を
残存させる工程と、 前記シリコン膜をパターニングする工程と、前記シリコン膜上部に、高融点金属膜を堆積する工程
と、 急速加熱処理により前記高融点金属膜を前記シリコン膜
と反応させ高融点金属シリサイド膜を形成する工程と、 未反応の前記高融点金属膜をエッチング除去する工程
と、 イオン注入法により半導体基板と逆導電型の不純物を前
記高融点金属シリサイド膜中に注入する工程と、 前記不純物が導入された高融点金属シリサイド膜から前
記半導体基板中に不純物を拡散させ、パターニングされ
たシリコン膜の一部を含むソース、ドレイン領域を形成
する工程とを、順次行うことを特徴とする半導体装置の
製造方法。 - 【請求項2】 前記パターニングによって、前記素子分
離領域上で隣接するトランジスタの活性層が分離される
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項3】 前記シリコン膜は、非晶質シリコン膜で
あることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体
装置の製造方法。
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Publication Number | Publication Date |
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JPH06196687A JPH06196687A (ja) | 1994-07-15 |
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