JP4152636B2 - Method for forming metal contact of semiconductor device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属・半導体の境界面においてSi−Geとけい化コバルトの結合によるコンタクトを有する半導体装置に関し、特に、混合式コンタクト法でDRAM(動的随時アクセスメモリ)において低抵抗コンタクトを形成する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体製造技術において、従来、MSコンタクト(金属・半導体コンタクト)の形成方法としては、オーミックコンタクト法及び拡散コンタクト法が挙げられる。オーミックコンタクト法は、不純物の濃度が固体溶化制限以上(即ち、N(n,p)>1020cm−3)になるようにMS境界面層に不純物を注入することにより、トンネル障壁を形成するものである。一方、拡散コンタクト法は、不純物をMS境界面に拡散させSBH(ショットキ障壁の高さ)を下げるものである。
【0003】
シリコンは、よく利用される半導体であるが、その真性SBH(或いはエネルギーギャップEg、Eg=1.11eV)が高い。したがって、シリコンを用いる場合、SBHを下げて良好なコンタクトを得るために、MS境界面において非常に高いドーピング濃度でドーピングする(普段、高エネルギー注入を用いる)必要がある。しかし、高エネルギー注入の場合、コンタクト面が必要以上に深くなることがあるため、半導体装置において短チャネル効果やパンチスルー(漏電)が生じられる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
前記のような問題点を解決するため、本発明の第一の目的は、低抵抗コンタクトの金属・半導体境界面を有する半導体装置を提供することにある。
【0005】
また、本発明の第二の目的は、適当なドーピングで金属・半導体境界面において低抵抗コンタクトを形成し半導体装置を短チャネル効果や漏電から保護することができる金属コンタクト形成方法を提供することにある。
【0006】
更に、本発明の第三の目的は、製造コストを低減させ、混合式コンタクト法で記憶装置(例えばDRAM)における金属コンタクトを形成する金属コンタクト形成方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前記第一の目的を達成するための本発明の半導体装置は、半導体基板と、前記半導体基板に形成され、且つ前記半導体基板を露出させるコンタクト孔を有する誘電層と、前記コンタクト孔の底部に形成されるSi x Ge l−x 層(0<x<l)と、前記けい化コバルト層及び前記コンタクト孔の側壁に形成される順応性のあるコバルト層と、前記Si x Ge l−x 層と前記コバルト層との間に形成されるけい化コバルト層と、前記コンタクト孔を充填し、且つ前記コバルト層上に形成される金属プラグとを有し、前記けい化コバルト層は、前記Si x Ge l−x 層とコバルト層との化学反応により形成される。
【0008】
また、前記第二の目的を達成するための本発明の金属コンタクト形成方法は、記憶装置における金属コンタクトを形成する方法において、第一の導電型の第一のFET及び第二の導電型の第二のFETを有する周辺回路領域と、第二の導電型の第三のFETを有するアレイ領域とを含み、前記第一、第二及び第三のFETは、それぞれ、第一、第二及び第三のソース/ドレイン領域を含む導体基板を提供する段階と、前記半導体基板において誘電層を形成する段階と、前記誘電層において、それぞれ、第一、第二及び第三のソース/ドレインまで貫通する第一、第二及び第三のコンタクト孔を形成する段階と、前記第一、第二及び第三のコンタクト孔内に、第二の導電型のドーピングSixGel−x層(0<x<l)を形成する段階と、前記第二及び第三のコンタクト孔をマスクする段階と、前記第一のコンタクト孔内のドーピングSixGel−x層を除去する段階と、前記第一のソース/ドレインにおいて第一の導電型の不純物を注入する段階と、前記半導体基板において順応的にコバルト層を形成する段階と、前記コバルト層と前記第二及び第三のコンタクト孔内のSixGel−x層との化学反応で前記コバルト層からけい化コバルト層を形成する段階と、前記第二及び第三のコンタクト孔内のSixGel−x層の不純物を、前記第二及び第三のソース/ドレインに拡散させる段階と、前記第一、第二及び第三のコンタクト孔を金属プラグで充填する段階とを備えることを特徴とする。
【0009】
更に、前記第三の目的を達成するための本発明の金属コンタクト形成方法は、DRAMにおける金属コンタクトを形成する方法において、p型第一のFET及びn型第二のFETを有する周辺回路領域と、n型第三のFETを有するアレイ領域とを含み、前記第一、第二及び第三のFETは、それぞれ、第一、第二及び第三のソース/ドレイン領域を含む半導体基板を提供する段階と、前記半導体基板において誘電層を形成する段階と、前記誘電層において、それぞれ、前記第一、第二及び第三のソース/ドレイン領域まで貫通する第一、第二及び第三のコンタクト孔を形成する段階と、前記第一、第二及び第三のコンタクト孔内に、nドーピングSixGel−x層(0<x<l)を形成する段階と、前記第二及び第三のコンタクト孔をマスクする段階と、前記第一のコンタクト孔内のnドーピングSixGel−x層を除去する段階と、前記第一のソース/ドレイン領域においてp型不純物を注入する段階と、前記半導体基板において順応的にコバルト層を形成する段階と、前記コバルト層と前記第二及び第三のコンタクト孔内のnドーピングSixGel−x層との化学反応で前記コバルト層からけい化コバルト層を形成する段階と、前記第二及び第三のコンタクト孔内のnドーピングSixGel−x層の不純物を、前記第二及び第三のソース/ドレイン領域に拡散させる段階と、前記第一、第二及び第三のコンタクト孔を金属プラグで充填する段階とを備えることを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】
前記の目的を達成して従来の欠点を除去するための課題を実行する本発明の実施例の構成とその作用を添付図面に基づき詳細に説明する。
【0011】
図1a乃至1cは本発明の第一の実施例に係る金属・半導体境界面における金属コンタクトの形成方法による製造段階を示す図である。
【0012】
図1aにおいて、先ず、半導体基板100に誘電層120を形成する。そして、半導体基板100を露出させるように誘電層120内においてコンタクト孔140を形成する。この後、コンタクト孔140内にSixGel−x層200を形成する(ここで、0<x<l)。この後、半導体基板100において順応的にコバルト層(Co層)220を形成する。
【0013】
なお、SixGel−x層200はドーピングされたもの、特に、nドーピングによるものであることは好ましい。
【0014】
SixGel−x層200の形成方法としては、MBE法(分子線エピタキシー法)や、UHV−CVD法(超高真空化学気相堆積法)、RT−CVD法(急速加熱CVD法)及びLRP−CVD法(Limited Reaction Processing CVD法)等が挙げられる。例えば、SixGel−x層200は非常に低い温度(<800℃)で選択エピタキシー成長法により形成される。
【0015】
また、SixGel−x層200において、その比例xの値は、製造プロセスの選択やワークステージ及び後続形成される各層等の要素に基づいて最適な値として決定される。因みに、SixGel−x層200をシリコンリッチのものとして良い。この場合、SixGel−x層200の性質は純シリコンの性質に近いため、転位の発生が抑制される。例えば、x値の範囲としては、0.5<x<0.95が挙げられる。
【0016】
過去の資料によると、臨界厚さより薄いSi−Ge層(x値及び堆積条件によって薄くなるもの)は高温で行われる後続段階を経てもシリコン基板において転位が生じられないということが分かる。よって、歪み存在の状態に維持しシリコンとSi−Geの格子不整によるシリコン基板内転位を抑制することで結合面における漏電流を防ぐために、SixGel−x層200の厚さを臨界厚さより小さくする必要があるが、本発明では、SixGel−x層200は後続のけい化段階にて多少消耗されるため、SixGel−x層200の厚さは、その消耗に十分に対抗するほどの値を取る必要があり、例えば、10―30nmとする。
【0017】
順応性のあるコバルト層220の形成(堆積)方法としては、PVD法(物理気相堆積法)やCVD法、あるいは非選択式堆積法等が挙げられる。コバルト層220は、誘電層120(層間誘電層(ILD層))に対しての粘着層兼拡散障壁層として用いられるため、他に粘着層や拡散障壁層を形成する必要がなくなる。
【0018】
次に、図1bにおいて、アニ―ル法でコバルト層220からけい化コバルト層240を形成する。本実施例では、SixGel−x層200は選択的にコンタクト孔140の底部に形成されるため、コバルト層200のコンタクト孔140の底部に当たる部分のみがコバルトとSixGel−x層200のシリコンとの化学反応によりけい化コバルト層240に変わるが、コバルト層200のコンタクト孔140の側壁に当たる部分はそのまま、変わらない。
【0019】
SixGel−x層200にドーピングされた不純物がある場合、アニ―ル法を施す際不純物が半導体基板100内に拡散する。このため、基板100におけるSixGel−x層200の下方に拡散領域300が形成される。よって、コンタクト抵抗が低減される。
【0020】
最後、図1cにおいて、コンタクト孔140を充填するようにコバルト層220の上に金属プラグ400を形成する。このプラグ400の形成方法は、例えば、以下の段階から構成される。即ち、(1)選択成長法でタングステン層を形成し、(2)CMP(化学的機械的研磨)法でこのタングステン層を平坦化する(同時、誘電層120の上にあるコバルト層220も除去される)。
【0021】
本発明による金属コンタクトと記憶装置(特にDRAM装置)との整合性が非常に良い。
【0022】
図2a乃至2gは本発明の第二の実施例に係る混合式コンタクト法によるDRAMの製造段階を示す図である。半導体基板10の最初の様子は図2aに示すものである。図2aにおいて、半導体基板10は断線に示すように二分され、周辺回路領域Sとアレイ領域(メモリ領域)Aからなる。周辺回路領域S及びアレイ回路領域Aでは何れも浅トレンチ分離(STI)を利用して電気的分離が施される。周辺回路領域Sにおいて、p型電界効果トランジスタ(pFET)F1とn型電界効果トランジスタ(nFET)F2がそれぞれNウェル12とPウェル14の上に形成される。ここで、ウェル12とウェル14はSTIにより電気的に分離される。一方、アレイ領域Aにおいて、n型電界効果トランジスタF3がPウェル16の上に形成される。また、p型電界効果トランジスタF1、n型電界効果トランジスタF2、n型電界効果トランジスタF3の付近において、それぞれソース/ドレイン領域S/D1、S/D2、S/D3が形成される。
【0023】
次に、図2aに示すように、基板10に誘電層20を形成した後に、誘電層20内において、周辺回路領域Sのp型電界効果トランジスタ領域のS/D1まで貫通する第一のコンタクト孔C1と、周辺回路領域Sのn型電界効果トランジスタ領域のS/D2まで貫通する第二のコンタクト孔C2と、アレイ領域Aのn型電界効果トランジスタ領域のS/D3まで貫通する第三のコンタクト孔C3とを形成する。
【0024】
次に、図2bに示すように、コンタクト孔C1、C2、C3内にそれぞれnドーピングSixGel−x層30を形成する(ここで、0<x<l)。
【0025】
次に、図2cに示すように、周辺回路領域S及びアレイ領域Aのn型電界効果トランジスタ領域をマスクし(即ちコンタクト孔C2及びC3をマスクする)コンタクト孔C1内のnドーピングSixGel−x層30を露出させるフォトレジスト層40を形成する。
【0026】
次に、p型電界効果トランジスタ領域に対し注入コンタクト法を施す。図2dに示すように、先ず、コンタクト孔C1内のnドーピングSixGel−x層30を除去する。この後、基板10において注入を行う。即ち、コンタクト孔C1を介してp型不純物(例えば、硼素またはフッ化硼素)をソース/ドレイン領域S/D1に注入する。なお、該注入段階はSiGe層を除去する前に行われても良い。
【0027】
なお、前記注入段階を行う場合、不純物を基板10表面付近に分布させるように注入エネルギーやドーズ量を適宜に調整する必要がある。例えば、100eV―10KeVの低エネルギー及び1E14―1E15 atoms/cm2の低ドーズ量で注入する。なお、20K―80KeVの高エネルギー及び5E14―3E15 atoms/cm2の低ドーズ量で注入しても良い。更に、イオンミキシング法で注入しても良い。イオンミキシング法の場合、先ず、100eV―10KeVの低エネルギー及び1E14―1E16 atoms/cm2の高ドーズ量で注入し、そして、20KeV―80KeVの高エネルギー及び5E13―5E14 atoms/cm2の低ドーズ量で注入する。
【0028】
なお、より良い注入方法としては、2KeVより低いエネルギー及び1E15 atoms/cm2より低いドーズ量で注入することが挙げられる。この場合、PLAD(プラズマドーピング)法またはPIII(プラズマイオン堆積注入)法が用いられる。
【0029】
次に、注入されたもの及び基板の破損をアニ―ルするために、例えば、1050℃、10間で、RTP(急速加熱プロセス)を行う。
【0030】
次に、図2eに示すように、フォトレジスト層40を除去した後に、半導体基板10において順応的にコバルト層50を形成する。コバルト層50の形成方法としては、非選択堆積法、例えば、PVD法やCVD法が挙げられる。コバルト層50は、誘電層20(ILD層)に対しての粘着層兼拡散障壁層として用いられる。
【0031】
次に、図2fに示すように、基板10に対し熱処理(例えばアニ―ル法)を施すことによりコバルト層50からけい化コバルト層52を形成する。この場合、nドーピングSixGel−x層30はコンタクト孔C2,C3の底部に残留しているが、コンタクト孔C1から既に除去されたため、コバルト層50のコンタクト孔C2,C3の底部に当たる部分のみがコバルトとnドーピングSixGel−x層30のシリコンとの化学反応によりけい化コバルト層52に変えられるが、コバルト層50のコンタクト孔C2,C3の側壁及びコンタクト孔C1に当たる部分はそのまま、変わらない。
【0032】
加熱処理で前記けい化コバルト層52を形成すると同時に、n型電界効果トランジスタ領域において拡散コンタクトが行われる。即ち、周辺回路領域S及びアレイ領域Aのn型電界効果トランジスタ領域において、コンタクト孔C2,C3内のnドーピングSixGel−x層30のn型不純物(AsまたはP)は、加熱処理中第二及び第三のソース/ドレイン領域(S/D2及びS/D3)に拡散する(図2f参照)。このため、SBHが下げられ、n型電界効果トランジスタ領域においてオートミックコンタクトが形成される。
【0033】
最後、図2gに示すように、コンタクト孔C1,C2,C3を充填するようにコバルト層50の上に金属プラグ60を形成する。このプラグ60の形成方法としては、例えば、以下の段階からなる。即ち、(1)選択成長法でタングステン層を形成し、(2)CMP法でこのタングステン層を平坦化する(同時、誘電層20の上にあるコバルト層50も除去される)。
【0034】
本発明は前記実施例の如く提示されているが、これは本発明を限定するものではなく、当業者は本発明の要旨と範囲内において変形と修正をすることができる。
【0035】
【発明の効果】
本発明は以下の効果を奏する。
【0036】
(1)金属・半導体境界面におけるコンタクトが低SBHのSixGel−x層と低抵抗のけい化コバルト層及びコバルト層の結合により形成されるため、コンタクト抵抗が大幅に降下される。したがって、適当なドーピングで金属・半導体境界面において良好なコンタクトを形成し、半導体装置を短チャネル効果や漏電から保護することができる。
【0037】
(2)コバルト層は粘着層兼拡散障壁層として用いられるため、他に粘着層や拡散障壁層を形成する必要がなくなる。よって、製造コストを低減することができる。
【0038】
(3)本発明によれば、n型電界効果トランジスタ領域において、n型SixGel−x層のコンタクトを形成することにより、拡散コンタクト法でコンタクトを形成することができる。一方、p型電界効果トランジスタ領域において、注入コンタクト法を施すことにより、混合式コンタクト法を用いることもできる。したがって、本発明では、コンタクトを形成するのに混合式コンタクト法が用いられる。よって、光マスクの形成段階を減縮し製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1a】本発明の第一の実施例に係る金属・半導体境界面における金属コンタクトの形成方法による製造段階の一部分を示す図である。
【図1b】図1aに示す段階の後続の段階を示す断面図である。
【図1c】図1bに示す段階の後続の段階を示す断面図である。
【図2a】本発明の第二の実施例に係る混合式コンタクト法によるDRAMの製造段階の一部分を示す図である。
【図2b】図2aに示す段階の後続の段階を示す断面図である。
【図2c】図2bに示す段階の後続の段階を示す断面図である。
【図2d】図2cに示す段階の後続の段階を示す断面図である。
【図2e】図2dに示す段階の後続の段階を示す断面図である。
【図2f】図2eに示す段階の後続の段階を示す断面図である。
【図2g】図2fに示す段階の後続の段階を示す断面図である。
【符号の説明】
10,100 半導体基板
12 Nウェル
14,16 Pウェル
20,120 誘電層
30 nドーピングSixGel−x層(0<x<l)
40 フォトレジスト層
50,220 コバルト層
52,240 けい化コバルト層
60,400 金属プラグ
200 SixGel−x層
300 拡散領域
A アレイ領域
C1,C2,C3 コンタクト孔
S 周辺回路領域[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor device having a contact due to a bond of Si-Ge and cobalt silicide at a metal-semiconductor interface, and more particularly, a method of forming a low resistance contact in a DRAM (dynamic ad hoc access memory) by a mixed contact method. About.
[0002]
[Prior art]
In the semiconductor manufacturing technology, conventionally, methods for forming an MS contact (metal / semiconductor contact) include an ohmic contact method and a diffusion contact method. In the ohmic contact method, a tunnel barrier is formed by injecting impurities into the MS interface layer so that the concentration of impurities is not less than the solid solution limit (ie, N (n, p)> 10 20 cm −3 ). Is. On the other hand, in the diffusion contact method, impurities are diffused into the MS boundary surface to lower SBH (Schottky barrier height).
[0003]
Silicon is a frequently used semiconductor, but its intrinsic SBH (or energy gap Eg, Eg = 1.11 eV) is high. Therefore, when using silicon, it is necessary to dope (usually using high energy implantation) at a very high doping concentration at the MS interface in order to lower SBH and obtain good contact. However, in the case of high energy implantation, the contact surface may be deeper than necessary, so that a short channel effect and punch through (leakage) occur in the semiconductor device.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In order to solve the above-mentioned problems, a first object of the present invention is to provide a semiconductor device having a metal / semiconductor interface of a low resistance contact.
[0005]
A second object of the present invention is to provide a metal contact forming method capable of forming a low resistance contact at the metal / semiconductor interface with appropriate doping and protecting the semiconductor device from the short channel effect and leakage. is there.
[0006]
Furthermore, a third object of the present invention is to provide a metal contact forming method for reducing the manufacturing cost and forming a metal contact in a memory device (for example, DRAM) by a mixed contact method.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the first object, a semiconductor device of the present invention includes a semiconductor substrate, a dielectric layer formed on the semiconductor substrate and having a contact hole exposing the semiconductor substrate, and formed at the bottom of the contact hole. An Si x Ge l-x layer (0 <x <l), a conformable cobalt layer formed on the cobalt silicide layer and the sidewall of the contact hole, and the Si x Ge l-x layer, A cobalt silicide layer formed between the cobalt layer and a metal plug filling the contact hole and formed on the cobalt layer, wherein the cobalt silicide layer includes the Si x Ge formed by a chemical reaction with l-x layer and the cobalt layer.
[0008]
According to another aspect of the present invention, there is provided a method for forming a metal contact in a memory device, comprising: a first FET of a first conductivity type; a first FET of a second conductivity type; A peripheral circuit region having two FETs and an array region having a third FET of the second conductivity type, wherein the first, second and third FETs are respectively first, second and second Providing a conductive substrate including three source / drain regions ; forming a dielectric layer in the semiconductor substrate; and penetrating to the first, second, and third source / drain , respectively, in the dielectric layer Forming a first, second and third contact hole; and a second conductivity type doped Si x Ge l-x layer (0 <x in the first, second and third contact holes). Forming <l); A step of masking the serial second and third contact holes, and removing the doped Si x Ge l-x layer in said first contact hole, the first conductivity type in said first source / drain A step of implanting impurities, a step of adaptively forming a cobalt layer in the semiconductor substrate, and a chemical reaction between the cobalt layer and the Si x Ge l-x layers in the second and third contact holes. Forming a cobalt silicide layer from the cobalt layer, and diffusing impurities in the Si x Ge l-x layer in the second and third contact holes into the second and third sources / drains. And filling the first, second and third contact holes with metal plugs.
[0009]
Furthermore, the metal contact formation method of the present invention for achieving the third object is a method for forming a metal contact in a DRAM, in which a peripheral circuit region having a p-type first FET and an n-type second FET is provided. And an array region having an n-type third FET, wherein the first, second and third FETs provide a semiconductor substrate including first, second and third source / drain regions, respectively. Forming a dielectric layer in the semiconductor substrate; and first, second and third contact holes penetrating to the first, second and third source / drain regions in the dielectric layer, respectively. Forming an n-doped Si x Ge l-x layer (0 <x <l) in the first, second and third contact holes, and the second and third Contact hole Masking; removing an n-doped Si x Ge l-x layer in the first contact hole; implanting p-type impurities in the first source / drain region; and in the semiconductor substrate A cobalt silicide layer is formed from the cobalt layer by a step of forming a cobalt layer adaptively and a chemical reaction between the cobalt layer and the n-doped Si x Ge l-x layers in the second and third contact holes. Diffusing impurities in the n-doped Si x Ge l-x layers in the second and third contact holes into the second and third source / drain regions; and Filling the second and third contact holes with metal plugs.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The configuration and operation of an embodiment of the present invention that accomplishes the above-described object and eliminates the drawbacks of the prior art will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0011]
FIGS. 1a to 1c are views showing a manufacturing stage according to a metal contact forming method at a metal / semiconductor interface according to a first embodiment of the present invention.
[0012]
In FIG. 1 a, first, a
[0013]
Note that the Si x Ge l-x layer 200 is preferably doped, particularly by n doping.
[0014]
As a method of forming the Si x Ge l-x layer 200, MBE (molecular beam epitaxy), UHV-CVD (ultra-high vacuum chemical vapor deposition), RT-CVD (rapid heating CVD), and Examples thereof include LRP-CVD (Limited Reaction Processing CVD). For example, the Si x Ge l-x layer 200 is formed by selective epitaxy growth at a very low temperature (<800 ° C.).
[0015]
Further, in the Si x Ge l-x layer 200, the value of the proportional x is determined as an optimum value based on factors such as selection of a manufacturing process, a work stage, and each layer formed subsequently. Incidentally, the Si x Ge l-x layer 200 may be silicon-rich. In this case, since the properties of the Si x Ge l-x layer 200 are close to those of pure silicon, the occurrence of dislocation is suppressed. For example, the range of the x value includes 0.5 <x <0.95.
[0016]
According to past data, it can be seen that Si-Ge layers thinner than the critical thickness (thinned by the x value and deposition conditions) do not cause dislocations in the silicon substrate even after subsequent steps performed at high temperatures. Accordingly, the thickness of the Si x Ge l-x layer 200 is set to a critical thickness in order to prevent a leakage current at the bonding surface by maintaining dislocations and suppressing dislocations in the silicon substrate due to lattice mismatch between silicon and Si—Ge. However, in the present invention, since the Si x Ge l-x layer 200 is somewhat consumed in the subsequent silicidation step, the thickness of the Si x Ge l-x layer 200 depends on the consumption. It is necessary to take a value sufficient to counteract, for example, 10-30 nm.
[0017]
Examples of a method for forming (depositing) the
[0018]
Next, in FIG. 1b, a
[0019]
If there is an impurity doped in the Si x Ge l-x layer 200, the impurity diffuses into the
[0020]
Finally, in FIG. 1 c, a
[0021]
The consistency between the metal contact according to the present invention and the memory device (especially DRAM device) is very good.
[0022]
FIGS. 2a to 2g are views showing a manufacturing stage of a DRAM by a mixed contact method according to a second embodiment of the present invention. The initial state of the
[0023]
Next, as shown in FIG. 2a, after forming the
[0024]
Next, as shown in FIG. 2b, n-doped Si x Ge l-x layers 30 are respectively formed in the contact holes C1, C2, and C3 (where 0 <x <l).
[0025]
Next, as shown in FIG. 2c, the n-type field effect transistor regions in the peripheral circuit region S and the array region A are masked (that is, the contact holes C2 and C3 are masked), and the n-doped Si x Ge l in the contact hole C1. A
[0026]
Next, an injection contact method is applied to the p-type field effect transistor region. As shown in FIG. 2d, first, the n-doped Si x Ge l-x layer 30 in the contact hole C1 is removed. Thereafter, implantation is performed on the
[0027]
When performing the implantation step, it is necessary to appropriately adjust the implantation energy and the dose so that impurities are distributed near the surface of the
[0028]
In addition, as a better injection method, an injection with an energy lower than 2 KeV and a dose lower than 1E15 atoms / cm 2 may be mentioned. In this case, a PLAD (plasma doping) method or a PIII (plasma ion deposition implantation) method is used.
[0029]
Next, RTP (rapid heating process) is performed, for example, at 1050 ° C. and 10 minutes in order to anneal the implanted material and the breakage of the substrate.
[0030]
Next, as shown in FIG. 2 e, after removing the
[0031]
Next, as shown in FIG. 2F, a
[0032]
At the same time that the
[0033]
Finally, as shown in FIG. 2g, a
[0034]
Although the present invention has been presented as in the foregoing embodiments, this is not intended to limit the present invention, and those skilled in the art can make variations and modifications within the spirit and scope of the present invention.
[0035]
【The invention's effect】
The present invention has the following effects.
[0036]
(1) Since the contact at the metal / semiconductor interface is formed by the combination of the low SBH Si x Ge l-x layer, the low resistance cobalt silicide layer, and the cobalt layer, the contact resistance is greatly reduced. Therefore, a good contact can be formed at the metal / semiconductor interface by appropriate doping, and the semiconductor device can be protected from the short channel effect and leakage.
[0037]
(2) Since the cobalt layer is used as an adhesive layer / diffusion barrier layer, it is not necessary to form another adhesive layer or diffusion barrier layer. Therefore, the manufacturing cost can be reduced.
[0038]
(3) According to the present invention, in the n-type field effect transistor region, the contact can be formed by the diffusion contact method by forming the contact of the n-type Si x Ge l-x layer. On the other hand, in the p-type field effect transistor region, a mixed contact method can be used by applying an injection contact method. Accordingly, in the present invention, a mixed contact method is used to form the contacts. Accordingly, the manufacturing cost can be reduced by reducing the step of forming the optical mask.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1a is a diagram illustrating a part of a manufacturing step according to a method for forming a metal contact at a metal / semiconductor interface according to a first embodiment of the present invention;
FIG. 1b is a cross-sectional view showing a step subsequent to the step shown in FIG. 1a.
1c is a cross-sectional view showing a step subsequent to the step shown in FIG. 1b.
FIG. 2a is a diagram showing a part of a manufacturing step of a DRAM by a mixed contact method according to a second embodiment of the present invention;
2b is a cross-sectional view showing a step subsequent to the step shown in FIG. 2a.
2c is a cross-sectional view illustrating a step subsequent to the step illustrated in FIG. 2b.
2d is a cross-sectional view illustrating a step subsequent to the step illustrated in FIG. 2c.
2e is a cross-sectional view illustrating a step subsequent to the step illustrated in FIG. 2d.
2f is a cross-sectional view illustrating a step subsequent to the step illustrated in FIG. 2e.
FIG. 2g is a cross-sectional view showing a step that follows the step shown in FIG. 2f.
[Explanation of symbols]
10, 100 Semiconductor substrate 12 N well 14, 16 P well 20, 120 Dielectric layer 30 n-doped Si x Ge l-x layer (0 <x <l)
40
Claims (10)
第一の導電型の第一のFET及び第二の導電型の第二のFETを有する周辺回路領域と、第二の導電型の第三のFETを有するアレイ領域とを含み、前記第一、第二及び第三のFETは、それぞれ、第一、第二及び第三のソース/ドレイン領域を含む半導体基板を提供する段階と、
前記半導体基板において誘電層を形成する段階と、
前記誘電層において、それぞれ、前記第一、第二及び第三のソース/ドレイン領域まで貫通する第一、第二及び第三のコンタクト孔を形成する段階と、
前記第一、第二及び第三のコンタクト孔内に、第二の導電型のドーピングSixGel -x層(0<x<l)を形成する段階と、
前記第二及び第三のコンタクト孔をマスクする段階と、
前記第一のコンタクト孔内のドーピングSixGel -x層を除去する段階と、
前記第一のソース/ドレイン領域において第一の導電型の不純物を注入する段階と、
前記半導体基板において順応的にコバルト層を形成する段階と、
前記コバルト層と前記第二及び第三のコンタクト孔内のSixGel -x層との化学反応で前記コバルト層からけい化コバルト層を形成する段階と、
前記第二及び第三のコンタクト孔内のSixGel -x層の不純物を、前記第二及び第三のソース/ドレイン領域に拡散させる段階と、
前記第一、第二及び第三のコンタクト孔を金属プラグで充填する段階と、
を順序に備える、
金属コンタクト形成方法。A method of forming a metal contact in a storage device, comprising:
A peripheral circuit region having a first FET of a first conductivity type and a second FET of a second conductivity type; and an array region having a third FET of a second conductivity type, the first, The second and third FETs each provide a semiconductor substrate including first, second and third source / drain regions;
Forming a dielectric layer in the semiconductor substrate;
Forming first, second and third contact holes in the dielectric layer penetrating to the first, second and third source / drain regions, respectively;
Forming a second conductivity type doped Si x Ge l -x layer (0 <x <l) in the first, second and third contact holes;
Masking the second and third contact holes;
Removing the doped Si x Ge l- x layer in the first contact hole;
Implanting a first conductivity type impurity in the first source / drain region;
Adaptively forming a cobalt layer in the semiconductor substrate;
Forming a cobalt silicide layer from the cobalt layer by a chemical reaction between the cobalt layer and the Si x Ge 1 -x layers in the second and third contact holes;
Diffusing impurities in the Si x Ge 1 -x layer in the second and third contact holes into the second and third source / drain regions;
Filling the first, second and third contact holes with metal plugs;
Prepare for the order,
Metal contact formation method.
請求項1に記載の金属コンタクト形成方法。The first and second conductivity types are p-type and n-type, respectively.
The method for forming a metal contact according to claim 1 .
する請求項1に記載の金属コンタクト形成方法。In the step of implanting the first conductivity type impurity into the first source / drain region, the first conductivity type impurity is boron.
The method for forming a metal contact according to claim 1 .
請求項3に記載の金属コンタクト形成方法。An energy lower than 2 KeV and a dose lower than 1 × 10 15 atoms / cm 2 are used to inject the impurities.
The metal contact formation method according to claim 3 .
請求項4に記載の金属コンタクト形成方法。A PLAD method is used to inject the impurities,
The metal contact formation method of Claim 4 .
請求項4に記載の金属コンタクト形成方法。PIII method is used to implant the impurities,
The metal contact formation method of Claim 4 .
請求項1に記載の金属コンタクト形成方法。The Si x Ge l -x layer is an n-doped Si x Ge l -x layer;
The method for forming a metal contact according to claim 1 .
請求項7に記載の金属コンタクト形成方法。The Si x Ge l -x layer is formed by selective epitaxy growth.
The method for forming a metal contact according to claim 7 .
請求項1に記載の金属コンタクト形成方法。The metal plug is a tungsten plug formed by a selective growth method.
The method for forming a metal contact according to claim 1 .
p型第一のFET及びn型第二のFETを有する周辺回路領域と、n型第三のFETを有するアレイ領域とを含み、前記第一、第二及び第三のFETは、それぞれ、第一、第二及び第三のソース/ドレイン領域を含む半導体基板を提供する段階と、
前記半導体基板において誘電層を形成する段階と、
前記誘電層において、それぞれ、前記第一、第二及び第三のソース/ドレイン領域まで貫通する第一、第二及び第三のコンタクト孔を形成する段階と、
前記第一、第二及び第三のコンタクト孔内に、nドーピングSixGel -x層(0<x<l)を形成する段階と、
前記第二及び第三のコンタクト孔をマスクする段階と、
前記第一のコンタクト孔内のnドーピングSixGel -x層を除去する段階と、
前記第一のソース/ドレイン領域においてp型不純物を注入する段階と、
前記半導体基板において順応的にコバルト層を形成する段階と、
前記コバルト層と前記第二及び第三のコンタクト孔内のnドーピングSixGel -x層との化学反応で前記コバルト層からけい化コバルト層を形成する段階と、
前記第二及び第三のコンタクト孔内のnドーピングSixGel -x層の不純物を、前記第二及び第三のソース/ドレイン領域に拡散させる段階と、
前記第一、第二及び第三のコンタクト孔を金属プラグで充填する段階と、
を順序に備える、
金属コンタクト形成方法。A method of forming a metal contact in a DRAM comprising:
a peripheral circuit region having a p-type first FET and an n-type second FET; and an array region having an n-type third FET, wherein the first, second and third FETs are respectively Providing a semiconductor substrate including first, second and third source / drain regions;
Forming a dielectric layer in the semiconductor substrate;
Forming first, second and third contact holes in the dielectric layer penetrating to the first, second and third source / drain regions, respectively;
Forming an n-doped Si x Ge l -x layer (0 <x <l) in the first, second and third contact holes;
Masking the second and third contact holes;
Removing the n-doped Si x Ge l -x layer in the first contact hole;
Implanting p-type impurities in the first source / drain region;
Adaptively forming a cobalt layer in the semiconductor substrate;
Forming a cobalt silicide layer from the cobalt layer by a chemical reaction between the cobalt layer and the n-doped Si x Ge l -x layers in the second and third contact holes;
Diffusing impurities in the n-doped Si x Ge l -x layer in the second and third contact holes into the second and third source / drain regions;
Filling the first, second and third contact holes with metal plugs;
Prepare for the order,
Metal contact formation method.
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