JP3676920B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリサイド拡散層及び非シリサイド拡散層を有する半導体装置の製造方法に関し、特に、その処理工程を短縮することの可能な半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、シリコン基板上に、シリサイド拡散層と非シリサイド拡散層とを形成する場合には、例えば、次のような工程で形成している。すなわち、シリコン基板上にＬＯＣＯＳ領域を形成し、ゲートを形成した後、ソース及びドレイン形式のイオン注入のための保護酸化膜を形成する。そして、Ｎイオン又はＰイオンを不純物としてイオン注入してソース／ドレインとなる高濃度不純物拡散層を形成した後、アニール処理を行う。次に、保護酸化膜を一旦除去した後、再度新たに非シリサイド拡散層形成用の酸化膜を形成し、例えば何れか一方のイオンの拡散層に相当する部分等、非シリサイド拡散層を形成する部分にホトレジストを形成してエッチングを行い、シリサイド化ブロック用酸化膜を形成する。そして、金属膜の形成に先立ってシリコン基板を洗浄した後、例えばチタンＴｉをスパッタ法により堆積してＴｉ膜を形成し、シリサイド化アニールを行った後、選択エッチにより未反応のＴｉ膜を除去し低抵抗化アニールを行う。以上の工程により、一方の拡散層の表面のみにシリサイド拡散層が形成され、これによりシリサイド拡散層と非シリサイド拡散層とが形成されるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のシリサイド拡散層及び非シリサイド拡散層の製造方法では、イオン注入のための保護酸化膜を一旦除去した後、シリサイド拡散層形成用の酸化膜を新たに形成し、これをエッチングしてシリサイド化ブロック用酸化膜を形成するようにしている。これは、イオン注入のための保護酸化膜はイオンを透過させるためにもともと薄く形成しているうえ、イオン注入によってダメージを受けた保護酸化膜は、欠陥等が多く存在して膜質が悪いため、次工程でのスパッタ法によるＴｉの堆積に対するブロック性能が劣り、不適当なためである。
【０００４】
しかしながら、すでに形成されている酸化膜（保護酸化膜）を一旦除去した後、再度新たにシリサイド拡散層形成用の酸化膜を形成することは効率が悪く、よりよい製造方法が望まれている。
【０００５】
この製造方法としては、例えば図３及び図４に示すような工程で形成する方法が考えられる。
つまり、まず、シリコン基板１上に、素子間分離のためのＬＯＣＯＳ領域２を形成し、ゲート形成工程を経て、ソース及びドレイン形式のイオン注入のための膜厚１５０Åの保護酸化膜３を形成した後、Ｎイオン又はＰイオンを不純物としてイオン注入し、ソース／ドレインとなる高濃度不純物拡散層４，５を形成し、アニール処理を行う（図３（ａ））。
【０００６】
次に、保護酸化膜３の上に、ＣＶＤ法により、非シリサイド拡散層形成用の厚い酸化膜３ａを形成する（図３（ｂ））。
そして、シリサイド化を行わない拡散層４に相当する部分にホトレジスト７を形成した後（図３（ｃ））、ホトレジスト７をマスクとして酸化膜３ａ及び保護酸化膜３をエッチングにより除去し、ホトレジスト７を除去してシリサイド化ブロック用酸化膜８を形成する（図３（ｄ））。
【０００７】
そして、金属膜の形成に先立ってシリコン基板１を洗浄した後、例えばスパッタ法によってチタンＴｉを成膜させてＴｉ膜９を成膜し（図４（ａ））、シリサイド化アニールを行って、拡散層５にシリサイド拡散層１０を生成する（図４（ｂ））。その後、選択性エッチによって未反応のＴｉ膜９を除去し、低抵抗化アニール処理を行う（図４（ｃ））。以上の工程によって、拡散層５の表面にのみシリサイド拡散層１０を形成するようになっている。
【０００８】
しかしながら、このようなシリサイド拡散層及び非シリサイド拡散層の製造方法では、イオン注入のための保護酸化膜３を生成してイオン注入を行った後、後のシリサイド化ブロック用酸化膜８となる酸化膜３ａを新たに形成するようにしているため、すでに形成されている酸化膜の上に、新たに酸化膜を生成することになり、製造工程の効率の向上の点ではまだ不十分である。
【０００９】
そこで、この発明は、上記従来の問題に着目してなされたものであり、シリサイド拡散層及び非シリサイド拡散層を有する半導体装置の製造工程の短縮化を図ることの可能な半導体装置の製造方法を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る半導体装置の製造方法は、シリコン基板にイオン注入のための保護酸化膜を形成する工程と、前記保護酸化膜を介して前記シリコン基板にイオン注入を行う工程と、前記イオン注入を行った後、９５０°Ｃの温度条件下での急速熱酸化処理により、酸素雰囲気中で前記シリコン基板と前記保護酸化膜との界面に、２分間で膜厚が１００Åとなるように熱酸化膜を形成すると共に、前記注入されたイオンを活性化するための熱処理を行い、前記熱酸化膜と前記保護酸化膜とをシリサイド化ブロック用酸化膜とする工程と、前記シリサイド化ブロック用酸化膜を利用してシリサイド拡散層及び非シリサイド拡散層を形成する工程と、を備えたことを特徴としている。
【００１１】
この請求項１の発明によれば、シリコン基板にイオン注入のための保護酸化膜を形成する工程で保護酸化膜を形成した後に、この保護酸化膜を介して前記シリコン基板にイオン注入を行う工程を行う。このイオン注入を行った後に、９５０°Ｃの温度条件下で急速熱酸化処理を行って、酸素雰囲気中で前記シリコン基板と前記保護酸化膜との界面に、２分間で１００Åとなるように熱酸化膜を形成すると共に、注入されたイオンの活性化を行うための熱処理工程を行い、前記熱酸化膜と前記保護酸化膜とをシリサイド化ブロック用酸化膜とする。そして、このシリサイド化ブロック用酸化膜を利用してシリサイド拡散層及び非シリサイド拡散層を形成する工程を行う。
ここで、熱処理工程では、急速熱酸化処理によってシリサイド化ブロック用酸化膜が形成されると共にイオンの活性化が行われる。したがって、新たにシリサイド化ブロック用酸化膜を生成する工程が必要ないから、その分だけ、製造工程が短縮されることになる。
【００１２】
また、このとき、熱酸化膜は、９５０°Ｃの温度条件下で急速熱酸化処理により形成され、２分間で少なくとも膜厚が１００Å以上の熱酸化膜が形成されるから、熱酸化膜が短時間で生成されるため、熱拡散による不純物拡散層における熱拡散を抑制することが可能となって浅い接合を形成することが可能となる。
【００１４】
また、熱酸化膜は、９５０℃の条件下で２分間、急速熱酸化処理を行うことによって形成され、その膜厚が１００Å以上となるように形成される。このとき、急速熱酸化処理によって高品質な膜質の酸化膜が得られるから、従来のシリサイド化ブロック用酸化膜に比較してより薄い膜厚で十分適用することが可能となり、少なくとも１００Åの熱酸化膜を生成することにより、信頼性を十分確保する事の可能なシリサイド化ブロック用酸化膜を得ることが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
まず、図１（ａ）に示すように、シリコン基板１上に、素子間分離用のＬＯＣＯＳ領域２を形成し、その上に１５０Åの保護酸化膜３を形成する。次に、イオン注入法によって、ｎＭＯＳにはＮ+ イオンとして砒素イオンＡｓ+ を８０ｋｅＶ，ドーズ量５×Ｅ１５の条件下でイオン注入し、また、ｐＭＯＳにはＰ+ イオンとしてフッ化ホウ素イオンＢＦ2 + を６０ｋｅＶ，ドーズ量２．５×Ｅ１５の条件下でイオン注入し、高濃度のソース／ドレイン不純物拡散層４，５を生成する。
【００１６】
次に、酸化膜の形成に先立ち、容積比で、ＮＨ4 ＯＨ：Ｈ2 Ｏ2 ：Ｈ2 Ｏ＝０．２：１：１０の過酸化水素を用いた混合液によって、このサンプルを５０℃の条件下で１５分間洗浄する。
【００１７】
次に、酸素雰囲気中で、９５０℃の温度条件下で、２分間、熱酸化処理を行って、イオン注入されたイオンの活性化を図ると共に、シリコン基板１と保護酸化膜３との界面に新たに膜厚１００Åの熱酸化膜を形成し、この熱酸化膜と保護酸化膜３とからなるトータルの膜厚が１９０Å以上の熱酸化膜６を生成する（図１（ｂ））。さらに、このサンプルの表面に膜厚１３０００±１０００Åのホトレジスト膜を形成し、これを露光した後現像して非シリサイド拡散層形成用のホトレジスト７を形成する。
【００１８】
次に、図１（ｃ）に示すように、このサンプルを容積比１：２０のＮＨ4 Ｆ：ＨＦ溶液により４５秒間エッチングし、ホトレジスト７部分の熱酸化膜を除く領域の熱酸化膜６を除去してシリコン基板１表面を露出させた後、ホトレジスト７を除去する。これによって、ホトレジスト７に相当する部分に、シリサイド化ブロック用酸化膜８が形成される。
【００１９】
次に、金属膜の形成に先立ち、このサンプルを１：９９に希釈したフッ化水素ＨＦ液により３０秒間洗浄した後、スパッタ法によって膜厚５００ÅのＴｉ膜９を堆積させる（図２（ａ））。
【００２０】
そして、このサンプルを、６５０℃の温度条件下で、窒素Ｎ2 ガス雰囲気中で１分間アニール処理を行い、シリサイド化を行う。これにより、図２（ｂ）に示すように、拡散層５がシリサイド化されて、拡散層５の表面にシリサイド拡散層１０が生成される。
【００２１】
次いで、容積比で、ＮＨ4 ＯＨ：Ｈ2 Ｏ2 ：Ｈ2 Ｏ＝１：１：５の過酸化水素を用いた混合液によって、このサンプルを室温下で２０分間エッチングし、図２（ｃ）に示すように、未反応のＴｉ膜９を除去する。そして、８５０℃の温度条件下で、窒素Ｎ2 雰囲気ガス中で１分間アニール処理を行い、サンプルの低抵抗化を行う。
【００２２】
これによって、拡散層５表面にシリサイド拡散層１０が形成され、また、拡散層４にＴｉがスパッタリングされることはなく、高品質な非シリサイド拡散層である拡散層４を得ることができる。
【００２３】
このとき、イオン活性化のためのアニール処理のための熱処理工程において、アニール処理と共に、保護酸化膜３とシリコン基板１との間に新たに熱酸化膜を形成し、保護酸化膜３を含む熱酸化膜をシリサイド化ブロック用の熱酸化膜６として用いるようにしたから、従来のように、アニール処理工程後にシリサイド化ブロック用の熱酸化膜を新たに形成する工程を設ける必要はなく、半導体装置全体の製造工程を短縮することができる。また、これに伴ってコスト削減を図ることができる。
【００２４】
また、急速熱酸化処理によってシリサイド化ブロック用酸化膜８となる熱酸化膜６を形成するようにしているから、熱拡散によるシリコン基板内の不純物拡散を抑制でき、微細化を進めるうえでの浅い接合を形成することができる。また、熱酸化膜６を形成する熱処理工程においては、急速熱酸化処理によって熱酸化膜６を形成するようにしているから、従来の例えばＣＶＤ法等によってシリサイド化ブロック用酸化膜を形成する場合に比較して、よりきめの細かい高品質な熱酸化膜を得ることができる。よって、高品質な熱酸化膜を得ることができることから、膜厚のより薄い熱酸化膜６でも、十分シリサイド化ブロック用の熱酸化膜として適用することができる。
【００２５】
急速熱酸化処理によって形成した熱酸化膜６について、測定したところ、少なくとも１００Å以上の膜厚であれば、シリサイド化ブロック用の熱酸化膜としての信頼性を十分得ることができることが確認でき、９５０℃の条件下で２分間以上急速熱酸化処理を行うことにより、シリサイド化ブロック用の熱酸化膜としての信頼性を十分得ることの可能な酸化膜を得られることが確認できた。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１に係る半導体装置の製造方法によれば、イオン注入のための保護酸化膜を介してソース及びドレイン用のイオン注入を行った後のイオンの活性化のための熱処理工程において、これと同時に、酸素雰囲気中で前記シリコン基板と前記保護酸化膜との界面に熱酸化膜を形成し、前記熱酸化膜と前記保護酸化膜とからなるシリサイド化ブロック用の酸化膜を形成するようにしたから、イオンの活性化のための熱処理工程後に、新たにシリサイド化ブロック用の酸化膜を形成する工程が必要なく、その分、半導体装置全体の製造工程を短縮することができる。
【００２７】
また、急速熱酸化処理によってシリサイド化ブロック用の熱酸化膜を形成するようにしたため、熱拡散による不純物拡散を抑制することができ、浅い接合を形成することができる。
【００２８】
このとき、９５０℃の条件下で２分間、急速熱酸化処理により膜厚が１００Å以上の酸化膜を形成するようにしたから、高品質な酸化膜を得ることができ、従来に比較して膜厚の薄い酸化膜である場合でも、シリサイド化ブロック用の酸化膜としての信頼性を十分得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるシリサイド拡散層及び非シリサイド拡散層を備えた半導体装置の製造工程の一部を示す断面図である。
【図２】本発明によるシリサイド拡散層及び非シリサイド拡散層を備えた半導体装置の製造工程の一部を示す断面図である。
【図３】従来のシリサイド拡散層及び非シリサイド拡散層を備えた半導体装置の製造工程の一部を示す断面図である。
【図４】従来のシリサイド拡散層及び非シリサイド拡散層を備えた半導体装置の製造工程の一部を示す断面図である。
【符号の説明】
１ シリコン基板
３ 保護酸化膜
４ 拡散層（後の非シリサイド拡散層）
５ 拡散層（後のシリサイド拡散層を有する拡散層）
６ 熱酸化膜
８ シリサイド化ブロック用酸化膜
９ Ｔｉ膜
１０ シリサイド拡散層
Claims (1)
- シリコン基板にイオン注入のための保護酸化膜を形成する工程と、
前記保護酸化膜を介して前記シリコン基板にイオン注入を行う工程と、
前記イオン注入を行った後、９５０°Ｃの温度条件下での急速熱酸化処理により、酸素雰囲気中で前記シリコン基板と前記保護酸化膜との界面に、２分間で膜厚が１００Åとなるように熱酸化膜を形成すると共に、前記注入されたイオンを活性化するための熱処理を行い、前記熱酸化膜と前記保護酸化膜とをシリサイド化ブロック用酸化膜とする工程と、
前記シリサイド化ブロック用酸化膜を利用してシリサイド拡散層及び非シリサイド拡散層を形成する工程と、を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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