JP3277434B2 - トランジスタの製造方法 - Google Patents

トランジスタの製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、トランジスタの製造方
法に関する。特に、半導体基板上に、シリコン材料層
と、その上層のシリサイド層とを備えて成るゲート電極
を有するトランジスタの製造方法に関するものである。
本発明は、例えば、微細化・集積化したMOSトランジ
スタとして好適に利用することができる。(なお本明細
書において、「MOS」とは、一般に導電材−絶縁材−
半導体から成る構造のトランジスタを言い、メタル−オ
キサイド−半導体に限られるものではない。)
【0002】
【従来の技術】トランジスタの分野では、微細化が進行
しており、例えばLSIはその微細化がますます進行し
ている。かかる微細化に伴い、特に厳しくなるのがリソ
グラフィー技術であり、微細なパターン形成法には高度
な技術とコストが要求される。
【0003】また、一方で微細化のトレンドに乗った素
子の高速化、高性能化が求められてきており、性能を確
保するための技術の一つとして、ポリシリコン層上にシ
リサイド層(チタンシリサイドやモリブデンシリサイド
層等)を形成してゲート電極構造とするいわゆるサリサ
イド技術が有望視されている。
【0004】従来、低コストで微細なMOSFETを形
成する技術として、図8に示すように、ポリシリコン層
3′(図8(a))酸化雰囲気(水蒸気雰囲気等)で酸
化し、囲りを酸化物3bとして微細なポリシリコン層3
aを得る技術が開発され、すでに提案済であるが、この
ままではサリサイド化への対応ができない。(なお図8
中、符号1は半導体基板、10は素子分離用LOCOS
領域である。)
【0005】
【発明の目的】本発明は、サリサイド構造を有するトラ
ンジスタの製造に係る技術であって、かつ微細なトラン
ジスタを精度良く形成できるトランジスタの製造方法を
提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、下記構成をと
ることにより、上記目的を達成する。
【0007】本発明の請求項1に係るトランジスタの製
造方法は、半導体基板上に、シリコン材料層と、その上
層のシリサイド層とを備えて成るゲート電極を有するト
ランジスタの製造方法であって、基板上にゲート絶縁膜
となる酸化膜を形成し、ゲート電極を構成すべきシリコ
ン材料層上にマスク層を形成し、酸化を行うことにより
上記シリコン材料層の側壁にシリコン酸化物サイドウォ
ールスペーサを形成して該シリコン材料層を幅狭とし、
該サイドウォールスペーサを上記マスク層で保護しつつ
基板上のソース/ドレイン領域を形成すべき部分の酸化
膜を除去し、その後マスク層の除去、及び、上記サイド
ウォールスペーサの存在下での斜めイオン注入による低
濃度不純物領域の形成及びイオン注入によるソース/ド
レイン領域の形成を行い、その後金属層を形成して、シ
リコン材料層上にシリサイド層を形成する工程を備える
ことを特徴とするものである。
【0008】本発明の請求項2に係るトランジスタの製
造方法は、半導体基板上に、シリコン材料層と、その上
層のシリサイド層とを備えて成るゲート電極を有するト
ランジスタの製造方法であって、基板上にゲート絶縁膜
となる酸化膜を形成し、ゲート電極を構成すべきシリコ
ン材料層上にマスク層を形成し、不純物含有酸素雰囲気
中で酸化を行うことにより(旧請求項3、実施例2)上
記シリコン材料層の側壁に不純物含有シリコン酸化物サ
イドウォールスペーサを形成して該シリコン材料層を幅
狭とし、 その後マスク層の除去、及び、上記酸化物サイ
ドウォールスペーサの熱処理による該スペーサからの不
純物の導入による低濃度不純物領域の形成及びイオン注
入によるソース/ドレイン領域の形成を行い、その後
属層を形成して、シリコン材料層上にシリサイド層を形
成する工程を備えることを特徴とするものである。
【0009】本発明のトランジスタの製造方法につい
て、後記詳述する本発明の実施例を示す図1ないし図6
の例示(実施例1)を参照して説明すると、次のとおり
である。
【0010】本発明は、半導体基板1上に、ポリシリコ
ンやアモルファスシリコンなどがある。シリコン材料層
3と、その上層のシリサイド層9とを備えて成るゲート
電極を有するトランジスタ(図6の例示参照)の製造方
法であって、図1及び図2に例示するように基板1上に
ゲート絶縁膜2となる酸化膜を形成し、ゲート電極を構
成すべきシリコン材料層3上にマスク層4(図示例では
窒化物層)を形成し、酸化を行うことにより上記シリコ
ン材料層3の側壁にシリコン酸化物サイドウォールスペ
ーサ6を形成して図3に例示するような構造とし、基板
上のソース/ドレイン領域72a,72bを形成すべき
部分の酸化膜を除去し、その後マスク層4を除去して図
4の例示の構造とし、金属層8を形成して(図5の例示
参照)、シリコン材料層3上にシリサイド層9を形成す
る(図6の例示参照)工程を備えるものである。
【0011】
【作用】本発明によると、ポリシリコン等のシリコン材
料層3の上層に窒化物等のマスク層4を形成してシリコ
ン材料層3を酸化するので、側壁のみの選択的な酸化を
容易に進行できる。これにより幅の狭いシリコン材料層
3が得られ、微細化による高速化等を実現できる。か
つ、本発明では、マスク層4の除去後サリサイド化を行
うことにより、サリサイド構造のトランジスタについて
この微細化を達成できるものである。よって、高速、高
性能のサリサイド構造のトランジスタについて、更にそ
の高速化を進めることができる。
【0012】
【実施例】以下本発明の実施例について、図面を参照し
て説明する。但し当然のことではあるが、本発明は以下
に示す実施例により限定を受けるものではない。
【0013】実施例1 この実施例は、微細化、集積化したLSIのMOSトラ
ンジスタ部に本発明を具体化したものである。
【0014】図1ないし図6を参照する。各図は本実施
例のプロセスを、各プロセスで得られる構造の断面図で
示すものである。
【0015】本実施例は、半導体基板1(ここではSi
基板)上に、シリコン材料層3(ここではポリシリコン
層)と、その上層のシリサイド層9(ここではチタンシ
リサイド層)とを備えて成るゲート電極を有するトラン
ジスタ(図6)の製造方法であって、図1及び図2に示
すように、基板1上にゲート絶縁膜2となる酸化膜を形
成し、ゲート電極を構成すべきシリコン材料層3上にマ
スク層4(この例ではシリコンナイトライド層)を形成
し、酸化を行うことにより上記シリコン材料層3の側壁
にシリコン酸化物(SiO2 )サイドウォールスペーサ
6を形成して図3の構造とし、基板上のソース/ドレイ
ン領域を形成すべき部分(図4ないし図6のソース/ド
レイン領域72a,72bを形成すべき部分)の酸化膜
を除去し、その後マスク層4を除去して図4の構造と
し、金属層8を形成して(図5参照)、シリコン材料層
3上にシリサイド層9を形成する(図6)ものである。
【0016】特に本実施例では、基板1上のソース/ド
レイン領域72a,72bを形成すべき部分の酸化膜2
を除去した後、まずマスク層4を除去し、図4に示すよ
うに、斜めイオン注入71により低濃度不純物領域71
a,71bを形成し、次いでソース/ドレイン領域72
a,72bの形成を行った。但し、このマスク層4の除
去、低濃度不純物領域71a,71bの形成、ソース/
ドレイン領域72a,72bの形成は、順不同に行って
よく、どれが先の順序でもよい。
【0017】更に詳しくは、本実施例では、以下の具体
的な工程によって、MOSトランジスタを形成する。
【0018】まず、従来の一般的なプロセス(選択的な
熱酸化等)により、半導体基板1上に素子分離領域10
をなすLOCOSを形成する(図1)。その後ゲート絶
縁を行い、ゲートー絶縁2となる酸化膜を形成し、続い
てゲート電極を形成するシリコン系材料として多結晶シ
リコンを200nm堆積し、更にマスク層とするSi3
4 を50nm堆積し、リソグラフィー及びドライエッ
チングによりゲート電極のパターニングを行って、図2
に示すシリコン材料層3と、この上層のマスク層4(S
3 4 )を形成する。図2中、符号5はレジストであ
る。
【0019】次にレジスト5の除去後、多結晶シリコン
から成るシリコン材料層3を30nm程度酸化する。こ
の酸化は、マスク層4が存在するためのシリコン材料層
3が露出するその側壁でのみ進行し、よってこれにより
SiO2 サイドウォール6が形成されて、図3の構造を
得る。
【0020】続いてドライエッチングにより、ソース/
ドレイン領域上に相当する酸化膜を除去する。このと
き、ゲート側壁の酸化膜サイドウォールスペーサ6(S
iO2)は、マスク層4(Si3 4 )により保護され
る。その後マスク層4であるSi3 4 は、燐酸を含む
溶液にて選択的に除去される。
【0021】続いて低濃度不純物領域であるLDD領域
形成用のイオン注入として、BF2を、15KeV、5
×1013/cm2 でウェハ垂直面より60度傾けて、基
板を回転させながら注入する。この斜めイオン注入によ
り低濃度で不純物領域71a,71bを形成する。
【0022】続いてソース/ドレイン領域形成用のイオ
ン注入を、BF2 、5KeV、3×1015/cm2 で行
い、更にRTAで1000C°、10秒のアニールを行
う。これによりソース/ドレイン領域72a,72bを
形成する(図4)。
【0023】この後は、一般的なサリサイドプロセスに
従い、シリサイド形成用金属8としてここではTiを3
5nm堆積し、600C°のRTAを行い、SiとTi
の接合領域のみTiSi化し、シリサイド層9を得る
(図5)。このとき、ゲート領域以外の基板上にも、シ
リサイド層9a,9bが生成する。更に硫酸−過酸化水
素水により未反応のTiを除去した後、900C°でセ
カンドアニールを行い、シリサイド層9(TiSi2
を有する構造を形成する(図6)。
【0024】この後は図示していないが、続いて、従来
の半導体装置製造法同様、層間絶縁膜として酸化膜を3
00nm堆積し、リソグラフィー及びドライエッチング
技術によりコンタクトホールを形成し、電極の形成、シ
ンタリング処理によりトランジスタを完成させることが
できる。
【0025】本実施例によれば、以下の効果が得られ
る。
【0026】即ち、微細構造のMOSトランジスタがシ
ンプルな構造で形成でき、リソグラフィーに負担がかか
わらず、低コストで生産が可能である。またシリサイド
(TiSi2 )を用いることにより高速化が期待でき
る。
【0027】また本実施例によれば、酸化膜形成後に斜
めイオン注入することでゲートのオーバーラップ容量の
低減が期待できるため、高速化に有利である。
【0028】実施例2 本実施例は、上記実施例1と同じくMOSトランジスタ
を形成するが、ここでは図7(a),(b)に示すよう
に、シリコン材料層3の側壁にシリコン酸化物サイドウ
ォールスペーサ6aを形成する酸化を、不純物含有酸素
雰囲気中で行うことにより酸化物サイドウォールスペー
サ6aに不純物を含有させ(図7(a))、この酸化物
サイドウォールスペーサ6aを形成した後熱処理するこ
とによって該スペーサaから不純物を導入して低濃度不
純物領域71a′,71b′を形成する(図7(b))
ようにしたものである。
【0029】即ち、具体的には実施例1と異なる部分
は、ゲート電極の酸化方法だけであり、ゲート電極を形
成したあとに、ボロンと酸素を含むガス中で酸化し、酸
化物サイドウォールスペーサ6aにボロンを導入し、そ
の後熱処理を行い、この不純物含有酸化物サイドウォー
ルスペーサからLDD層への不純物導入を行うことによ
り、ごく浅い低濃度不純物領域(LDD層)を形成する
ことを可能ならしめたものである。
【0030】その後の手順は実施例1と同じである。図
7中の符号は、実施例1におけると同様の構成部分を示
す。
【0031】
【発明の効果】本発明のトランジスタの製造方法によれ
ば、サリサイド構造を有するトランジスタを微細かつ精
度良く形成でき、高速で性能のよいトランジスタを得る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の工程を順に断面図で示すものである
(1)。
【図2】実施例1の工程を順に断面図で示すものである
(2)。
【図3】実施例1の工程を順に断面図で示すものである
(3)。
【図4】実施例1の工程を順に断面図で示すものである
(4)。
【図5】実施例1の工程を順に断面図で示すものである
(5)。
【図6】実施例1の工程を順に断面図で示すものである
(6)。
【図7】実施例2の工程を順に断面図で示すものであ
る。
【図8】背景技術を示す図である。
【符号の説明】
1 半導体基板(Si基板) 2 ゲート絶縁膜(酸化膜) 3 シリコン材料層(ポリシリコン層) 4 マスク層(シリコンナイトライド層) 5 レジスト 6 酸化物サイドウォールスペーサ(SiO2 ) 71 低濃度不純物領域(LDD)形成用斜めイオン注
入 72 ソース/ドレイン領域形成用イオン注入 71a,71b,71a′,71b′ 低濃度不純物
領域(LDD) 72a,72b ソース/ドレイン領域 8 金属層(Ti) 9 シリサイド層(TiSi2 ) 10 素子分離領域(LOCOS)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体基板上に、シリコン材料層と、その
    上層のシリサイド層とを備えて成るゲート電極を有する
    トランジスタの製造方法であって、 基板上にゲート絶縁膜となる酸化膜を形成し、 ゲート電極を構成すべきシリコン材料層上にマスク層を
    形成し、 酸化を行うことにより上記シリコン材料層の側壁にシリ
    コン酸化物サイドウォールスペーサを形成して該シリコ
    ン材料層を幅狭とし、 該サイドウォールスペーサを上記マスク層で保護しつつ
    基板上のソース/ドレイン領域を形成すべき部分の酸化
    膜を除去し、その後マスク層の除去、及び、上記サイドウォールスペ
    ーサの存在下での斜めイオン注入による低濃度不純物領
    域の形成及びイオン注入によるソース/ドレイン領域の
    形成を行い、 その後 金属層を形成して、シリコン材料層上にシリサイ
    ド層を形成する工程を備えることを特徴とするトランジ
    スタの製造方法。
  2. 【請求項2】半導体基板上に、シリコン材料層と、その
    上層のシリサイド層とを備えて成るゲート電極を有する
    トランジスタの製造方法であって、 基板上にゲート絶縁膜となる酸化膜を形成し、 ゲート電極を構成すべきシリコン材料層上にマスク層を
    形成し、 不純物含有酸素雰囲気中で 酸化を行うことにより上記シ
    リコン材料層の側壁に不純物含有シリコン酸化物サイド
    ウォールスペーサを形成して該シリコン材料層を幅狭と
    し、 その後マスク層の除去、及び、上記 酸化物サイドウォー
    ルスペーサの熱処理による該スペーサからの不純物の導
    入による低濃度不純物領域の形成及びイオン注入による
    ソース/ドレイン領域の形成を行い、 その後金属層を形成して、シリコン材料層上にシリサイ
    ド層を形成する工程を備える ことを特徴とする トランジ
    スタの製造方法。
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