JP3163996B2 - 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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法に関し、特にゲートとソース・ドレイン間でのリーク
防止を図った半導体装置の製造方法に関する。
化が可能なためメモリやマイクロコンピュータなど広く
用いられているが、CMOSトランジスタ集積回路の集
積度が向上するに従ってデバイスそのものが微細化され
るため、拡散層抵抗やゲート電極の抵抗成分がデバイス
機能上無視できなくなる。この抵抗を低減するため、拡
散層の金属シリサイド化およびゲート電極のシリサイド
化を用いる技術が提案さている。その一例として特開昭
60−52044号公報に提案されていたものがある。
この技術を図3を用いて説明する。
基板1に対して公知の選択酸化法を用いて、500nm
程度のフィールド酸化膜2を形成した後に、通常のMO
Sトランジスタの形成工程に従ってゲート酸化膜3、ポ
リシリコンゲート電極4、酸化膜からなるサイドウォー
ル側壁5で構成されるゲート構造を形成する。次いでイ
オン注入法を用いて所定の不純物を導入してMOSトラ
ンジスタのソース/ドレイン領域6を形成する。
ド化可能な金属10(例えばTi)を200nm程度成
膜する。さらに、図3(c)に示すように、窒素雰囲気
での700℃,30分程度の熱処理により、ゲート電極
4及びソース/ドレイン領域6の表面をシリサイド化反
応させ、金属シリサイド膜7を形成する。この時シリサ
イド化反応しないフィールド酸化膜2等の上部の金属膜
10は窒化金属(TiN)となり、あるいは未反応金属
のまま(Ti)残る。次に、図3(d)に示すように、
フィールド酸化膜2上部の窒化金属および未反応金属膜
10をウェットエッチング、例えばH2 SO4 +H2 O
2 により取り除いた後に、800℃,15分程度の窒素
もしくはアルゴンの不活性雰囲気中または真空中での熱
処理により金属シリサイド膜7を低抵抗層として形成す
る。
で示したフィールド酸化膜2上部の窒化金属と未反応金
属膜10を取り除く工程をH2 SO4 +H2 O2 溶液に
よるエッチングで行っているため、エッチング不足によ
り未反応金属膜10の除去が充分ではないと、この未反
応金属膜10を介してソース・ゲート問あるいはドレイ
ン・ゲート間の短絡現象が生じる場合がある。
開平5−47785号公報に提案された技術がある。こ
の技術を図4を用いて説明する。まず、図4(a)に示
すようにシリコン基板1に対して公知の選釈酸化法を用
いて、500nm程度のフィールド酸化膜2を形成した
後に、通常のMOSトランジスタの形成工程に従ってゲ
ート酸化膜3、ポリシリコンゲート電極4からなるゲー
ト構造を形成する。次いでポリシリコンゲート電極4の
側壁に沿って熱酸化による断面略L字状の熱酸化膜11
を形成する。
膜11上にSi3 N4 膜によるサイドウォール12を形
成した後、シリサイド化可能な金属10を全面に形成
し、これをマスクに利用してシリコン基板1に不純物を
注入してソース/ドレイン領域6を形成する。その後、
図4(c)に示すように全面にSi3 N4 膜13を形成
し、更に熱処理を行ってゲート電極4及びソース/ドレ
イン領域6上をシリサイド化反応させ、金属シリサイド
膜7を形成する。その後、図4(d)に示すように上層
のSi3 N4 膜13、未反応金属膜10、およびSi3
N4 膜によるサイドウォール12をエッチングする。
された技術では、サイドウォール12をエッチングして
いるために、図3の技術で説明した場合のようにサイド
ウォール12上に未反応金属膜10が残されていても、
サイドウォール12と共に除去されるためソース・ゲー
ト問およびドレイン・ゲート問の短絡現象を防止するこ
とは可能である。しかしながら、Si3 N4 膜によるサ
イドウォール12をエッチングする際に、そのエッチン
グ選択比やその他のエッチング条件管理の誤差等が原因
となって金属シリサイド膜をオーバエッチングすること
があり、このオーバエッチングによって金属シリサイド
膜7の抵抗が増加される。このため、金属シリサイド膜
が本来目的としている低抵抗化の効果が低減され、ある
いは抵抗のバラツキが生じることになり、MOSトラン
ジスタを用いた集積回路の特性劣化や信頼性の低下が生
じることになる。
ッチングを防止することで、抵抗の増大やバラツキを防
止してMOSトランジスタを用いた集積回路の特性や信
頼性の向上を可能にした半導体装置の製造方法を提供す
ることにある。
にゲート電極を形成する工程と、前記半導体基板の表面
にソース・ドレイン領域を形成する工程と、前記ゲート
電極の側面にサイドウォール側壁を形成する工程と、全
面に金属膜を形成し、熱処理して少なくとも前記ソース
・ドレイン領域に金属シリサイド膜を形成する工程と、
未反応の前記金属シリサイド膜を除去する工程と、全面
に前記サイドウォール側壁の表面には成膜し難い条件で
ECRCVD法によるプラズマ酸化膜からなる絶縁膜、
又は、バイアスECRCVD法による酸化膜からなる絶
縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜に対してドライエッ
チングを行い、前記サイドウォール側壁の表面の一部が
エッチングされるまでこのエッチングを行う工程とを含
むことを特徴とする。また、バイアスECRCVD法に
よる酸化膜で絶縁膜を形成する場合には、酸化膜のドラ
イエッチングが、バイアスECRCVD装置におけるA
rスパッタ法で行うことが好ましい。
参照して説明する。図1は本発明の第一の実施形態を説
明するための工程順縦断面図である。まず、図1(a)
に示すように、シリコン基板1に対して公知の選択酸化
法を用いて、500nm程度のフィールド酸化膜2を形
成した後に、通常のMOSトランジスタの形成工程に従
ってゲート酸化膜3、ポリシリコンゲート電極4、サイ
ドウォール側壁5からなるゲート構造を形成する。次い
でイオン注入法を用いて所定の不純物を導入してMOS
トランジスタのソース/ドレイン領域6を形成する。さ
らに、図には表れないが、シリサイド化可能な金属(例
えばTi)を200nm程度成膜し、窒素雰囲気での7
00℃,30分程度の熱処理により、ゲート電極4及び
ソース/ドレイン領域6の表面をシリサイド化反応さ
せ、金属シリサイド膜7を形成する。その後、フィール
ド酸化膜2及びサイドウォール側壁5上部の窒化物およ
び未反応金属膜をウェットエッチング、例えばH2 SO
4 +H2 O2 により取り除いた後に、800℃,15分
程度の窒素もしくはアルゴンの不活性雰囲気中または真
空中での熱処理により金属シリサイド膜7を低抵抗層と
して形成する。
ール側壁5の表面上に酸化膜が成長しない条件で、10
0nm程度のプラズマ酸化膜8を成長させる。このプラ
ズマ酸化膜の成長法としては、公知の方法であるバイア
スECRCVD法(J.Vac.Sci.Technol.,15(3),May/Jun
e 1978 p1105) を採用することができる。しかる上で、
図1(c)のように、等方性SiO2 ドライエッチング
法により前記プラズマ酸化膜8を50nm程度エッチン
グ除去する。このエッチングでは、前記プラズマ酸化膜
8が前記した条件のECRCVD法により形成されてい
るために、サイドウォール側壁5の傾斜の急峻な面、こ
こではサイドウォール側壁5の肩部では膜形成が殆ど行
われることがなく、このサイドウォール側壁5の肩部分
ではプラズマ酸化膜8のエッチングと共にサイドウォー
ル側壁5の表面の一部がエッチングされることになる。
にソース・ゲート間およびドレイン・ゲート間の短絡
(リーク)原因となるシリサイド工程で生じた金属が残
留されている場合でも、この金属残留物は完全に除去さ
れることになり、それぞれにおける短絡現象は完全に防
止されることになる。また、このエッチングでは金属シ
リサイド膜7の表面にはプラズマ酸化膜8が残存される
状態でエッチングを終了させることが可能とされるた
め、金属シリサイド膜7は前記ドライエッチングに曝さ
れることがなく、電気的に安定な特性が保持される。
ための工程一部を示す縦断面図である。同図において、
第1の実施形態と等価な部分には同一符号を付してあ
る。この実施形態では、図1(a),(b)に示したよ
うに、シリコン基板1に対して公知の選択酸化法を用い
て、500nm程度のフィールド酸化膜2を形成し、さ
らにゲート酸化膜3、ポリシリコンゲート電極4、サイ
ドウォール側壁5からなるゲート構造を形成し、次いで
イオン注入法を用いて所定の不純物を導入してソース/
ドレイン領域6を形成し、その上でシリサイド化可能な
金属(例えばTi)を形成し、熱処理してゲート電極4
及びソース/ドレイン領域6の表面をシリサイド化反応
させ、金属シリサイド膜7を形成する。その後、フィー
ルド酸化膜2及びサイドウォール側壁5上部の窒化物お
よび未反応金属膜をウェットエッチング、例えばH2 S
O4 +H2 O2 により取り除いた後に、800℃,15
分程度の窒素もしくはアルゴンの不活性雰囲気中または
真空中での熱処理により金属シリサイド膜7を低抵抗層
として形成する。
酸化膜8を成長させるが、この際に、成膜中のArガス
の流量、圧力、またRFパワーを制御する事によりサイ
ドウォール側壁5をエッチングしながら酸化膜9を成長
させる事が可能となる。この場合でも、サイドウォール
側壁5の肩部分には酸化膜9が殆ど形成されない状態と
なる。したがって、第1の実施形態と同様に金属シリサ
イド膜7に対してエッチングのダメージを与えることな
くサイドウォール側壁5上に存在する未反応金属膜を除
去することができ、ソース・ゲート間およびドレイン・
ゲート間の短絡現象が防止できる。また、第1の実施形
態の製造工程で行っていた等方性ドライエッチング工程
が不要となり、工程数が低減できる。
ソース・ドレインを有するMOS半導体装置においても
同様に適用することが可能である。また、金属シリサイ
ド膜を形成するための金属は、前記したTiに限定され
るものでないことは言うまでもない。
の製造方法は、ゲート電極の側面に形成したサイドウォ
ール側壁を含む全面に前記サイドウォール側壁の表面に
は成膜し難い条件でECRCVD法によるプラズマ酸化
膜からなる絶縁膜、又は、バイアスECRCVD法によ
る酸化膜からなる絶縁膜を形成し、その上でこの絶縁膜
をドライエッチングしているので、金属シリサイド膜を
エッチングすることなくサイドウォール側壁の一部をエ
ッチングすることができる。これにより、サイドウォー
ル側壁の表面に金属が残存されている場合でも、この金
属膜を除去することが可能となり、ソース・ゲート間お
よびドレイン・ゲート間での短絡現象を効果的に改善す
る一方で、金属シリサイド膜に対するダメージを防止
し、特性の改善と信頼性の向上が可能となり、従来の製
造方法よりも高歩留まりな半導体装置の製造が実現でき
る。また、バイアスECRCVD法により酸化膜を形成
することで、独立したエッチング工程が不要であり、工
程数を削減することも可能となる。
面図である。
す断面図である。
ある。
である。
Claims (3)
- 【請求項1】 半導体基板上にゲート電極を形成する工
程と、前記半導体基板の表面にソース・ドレイン領域を
形成する工程と、前記ゲート電極の側面にサイドウォー
ル側壁を形成する工程と、全面に金属膜を形成し、熱処
理して少なくとも前記ソース・ドレイン領域に金属シリ
サイド膜を形成する工程と、未反応の前記金属シリサイ
ド膜を除去する工程と、全面に前記サイドウォール側壁
の表面には成膜し難い条件でECRCVD法によるプラ
ズマ酸化膜からなる絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁
膜に対してドライエッチングを行い、前記サイドウォー
ル側壁の表面の一部がエッチングされるまでこのエッチ
ングを行う工程とを含むことを特徴とする半導体装置の
製造方法。 - 【請求項2】 半導体基板上にゲート電極を形成する工
程と、前記半導体基板の表面にソース・ドレイン領域を
形成する工程と、前記ゲート電極の側面にサイドウォー
ル側壁を形成する工程と、全面に金属膜を形成し、熱処
理して少なくとも前記ソース・ドレイン領域に金属シリ
サイド膜を形成する工程と、未反応の前記金属シリサイ
ド膜を除去する工程と、全面に前記サイドウォール側壁
の表面には成膜し難い条件でバイアスECRCVD法に
よる酸化膜からなる絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁
膜に対してドライエッチングを行い、前記サイドウォー
ル側壁の表面の一部がエッチングされるまでこのエッチ
ングを行う工程とを含むことを特徴とする半導体装置の
製造方法。 - 【請求項3】 酸化膜のドライエッチングが、バイアス
ECRCVD装置におけるArスパッタ法である請求項
2の半導体装置の製造方法。
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JP30526896A JP3163996B2 (ja) | 1996-11-15 | 1996-11-15 | 半導体装置の製造方法 |
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JPH10150188A JPH10150188A (ja) | 1998-06-02 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
1996
- 1996-11-15 JP JP30526896A patent/JP3163996B2/ja not_active Expired - Fee Related
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