JP4198401B2 - Field effect transistor - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大規模集積化半導体装置、特にシリサイド化されたソース,ドレインを有し、素子底部に絶縁膜を備えた高速微細電界効果型トランジスタに関する
【0002】
【従来の技術】
高速高機能半導体装置の実現のため、これに用いられる個々の半導体素子の微細化及びその大規模集積化に対する要求は時を追って増大している。特に、半導体素子の主要な構成要素である電界効果型トランジスタ(MOSFET)の微細化が重要となっている。
【0003】
MOSFETでは、微細化によりチャネル長が短くなるとしきい値電圧が下降する、いわゆる短チャネル効果が生じる。短チャネル効果の影響を回避するためにソース,ドレイン領域のpn接合を浅くすると、ソース,ドレイン領域の抵抗が増大し、素子を伝わる信号の高速伝達を阻害する。また、基板上に酸化膜のような絶縁体を設け、この上部に形成した薄い単結晶半導体層(SOI:Silicon On Insulator)に半導体素子を加工形成し、この薄いシリコン層膜厚で浅いソース,ドレイン接合位置を規定することで、短チャネル効果を抑制することもできる(FD型SOI−MOSFET:Fully-Depleted SOI MOSFET)。しかし、この場合も極めて薄いシリコン層のみでソース,ドレイン領域を形成することになるので、この部分の電気的抵抗が増大し、やはり素子を伝わる信号の高速伝達を阻害することに変わりはない。
【0004】
ソース,ドレイン領域の低抵抗化を図るために、ソース,ドレイン領域の上部をCoなどの金属と化合(シリサイド化)させる方法がある。しかし、シリサイドを形成した場合、金属原子がソース,ドレイン領域を形成するシリコン中を急速に拡散し、浅い接合を形成した場合に接合部分にまで到達してしまうため、接合のリークをもたらす。SOI−MOSFETの場合でいえば、金属原子がソース,ドレイン領域とチャネル領域との接合を破壊することになるので、素子の正常な動作が損なわれてしまう。
【0005】
この金属原子の拡散は極めて高速で、Coの場合、シリサイド化を行うために800℃,30secの急速熱処理を行っただけで150nmの深さにまで達してしまうほどである。図2に、接合深さを変えたn+/p接合上に、Coシリサイドを35nm形成したときの接合リークの値を、シリサイドを施さなかった接合の参照データと共に示す。シリサイド膜よりずっと深い、接合深さ150nm付近で、既に接合リークが発生していることが分かる。これは、Co原子が基板中に拡散した結果である。
【0006】
このように、金属原子の高速な拡散は、金属とシリコンが接した面では不可避的に進行する。シリコン領域内を素速く移動する金属原子により、シリコン禁止帯中にリークの生成を媒介する準位が形成される。当然ソース,ドレイン接合部分に準位が形成されれば、ここにリーク電流が発生してしまう。ソース,ドレイン接合を通じて電流が漏れ出すと、素子の動作が損なわれたり、DRAMなどの記憶素子では、書き込まれた情報が失われてしまい、半導体装置の本来の機能が喪失する。論理回路の形成に際しても、待機電力の上昇など、半導体装置に要求される仕様を満たせなくなってしまう。
【0007】
このような問題に対処するため、ソース,ドレイン領域を形成しようとする半導体基板表面上部に選択的に半導体物質を追加形成し、この領域の表面をもともとの半導体表面(即ちチャネルの形成される面)より上方に移動させ、追加形成された表面を通じてソース,ドレインのpn接合の形成、及びシリサイド層の形成を行うESD(Elevated source drain)構造が用いられてきた。
【0008】
この手法において、最終的に形成されるべきソース,ドレインのpn接合位置は、本来の半導体表面(即ちチャネルの形成される面)、或いはこれより若干下方に極めて精度良く調整されなければならない。ところが、追加形成するシリコンの膜厚は、その下方にある基板表面の荒れや結晶構造によって変わってくる。また、その膜質(欠陥の有無)も表面の形状により異なってくる可能性がある。そして、追加形成されるシリコン膜厚が不均一であると、pn接合の接合部分を本来の半導体基板表面(即ちチャネルの形成される面)付近に形成することが極めて困難となる。
【0009】
FD型SOI−MOSFETの形成に際してESD構造を用いる場合でも、追加形成したシリコン層の膜厚や膜質が不均一であると、せっかくソース,ドレインを追加形成しても、膜厚の薄いところや膜質の悪いところから金属原子が突出的に拡散し、容易にソース−ドレイン/チャネル接合面に達してしまう。その結果、接合リークが発生してしまう。さらに、結晶中の金属の拡散はそれ自体極めて急速であるため、追加形成するシリコン層は極めて厚くしなければならないが、例えば150nmにも及ぶ極めて厚い選択シリコン成長を均一に行うことは殆ど不可能である。
【0010】
また、MOSFETの更なる微細化を達成しようとした場合、ソース,ドレイン領域のシリサイド化に付随したリーク電流の発生のほかに、ソース,ドレイン領域と素子間配線とのコンタクト抵抗の増加も問題となってくる。即ち、素子の微細化に伴いソース,ドレイン領域の面積も縮小することになり、従ってシリコンと金属の間の界面の面積が減少し、これらの物質間のコンタクト抵抗は界面面積の減少に反比例する形で増大する。このようなコンタクト抵抗の増加は、素子の高速動作を確保する上で避けなければならない大きな課題となってくる。しかしながら、現状ではサリサイド技術を用いて、ソース,ドレイン領域上部を全てシリサイド層に変換しているので、コンタクト面積は既に最大となっており、このコンタクト抵抗をこれ以上低減することはできない。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来、ソース,ドレイン領域の接合位置を浅く保ちつつソース,ドレインの電気抵抗を低く抑えるために、これをシリサイド化することが必要になるが、シリサイドを形成する金属原子の高速拡散と、これが引き起こす接合リークを低く抑えることが困難になっている。また、MOSFETの更なる微細化を達成しようとした場合、ソース,ドレインを形成するシリコン領域と配線金属領域(シリサイド領域)との界面面積が減少し、コンタクト抵抗の増大により素子の高速動作を確保するのが難しくなってくる。
【0012】
本発明は、上記事情を考慮して成されたもので、その目的とするところは、ソース,ドレイン領域上にシリサイドを形成した構造において、浅いソース,ドレイン接合位置を保ちつつ接合リークを低く抑えることができ、且つコンタクト抵抗も低く保つことのできる電界効果型トランジスタを提供することにある
【0013】
【課題を解決するための手段】
(構成)
上記課題を解決するために本発明は、次のような構成を採用している。
【0015】
即ち本発明は、絶縁体と、前記絶縁体の上に選択的に形成され、チャネル領域となる第1の単結晶シリコン層と、前記第1の単結晶シリコン層上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、前記第1の単結晶シリコン層のチャネル長方向の両側の前記絶縁体に設けられた溝の底面及び側面上に形成され、前記溝の側面に沿った一部で前記第1の単結晶シリコン層に接触しており、p型導電性を有するソース,ドレイン領域を成す第2の単結晶シリコン層と、前記第2の単結晶シリコン層の水平面及び垂直面上に形成されたシリサイド層と、前記第1の単結晶シリコン層と前記第2の単結晶シリコン層との接触部近傍の前記シリサイド層においてのみ形成され、AsとOをそれぞれ1×10 19 cm −3 以上の濃度で含み前記シリサイド層を構成する金属原子の拡散を抑制する拡散抑制領域と、を具備してなることを特徴とする電界効果型トランジスタである。
【0016】
ここで、本発明の望ましい実施態様としては次のものが挙げられる。
(1) 拡散抑制領域は、AsとOを1019cm-3以上の濃度で含む領域であること。
(2) ソース,ドレイン領域がp型導電性を有していること。
(3) シリサイド層がCoSi2 であること。
(4) 上記構成によるnチャネル及びpチャネルの各MOSFETが同一基板上に形成されていること。
(5) チャネル領域とソース,ドレイン領域との間にエクステンション領域が形成されていること。
【0017】
また本発明は、上記構成の電界効果型トランジスタの製造方法において、縁体上の単結晶の第1のシリコン層上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極下のチャネル領域となる部分を除いて第1のシリコン層を除去する工程と、第1のシリコン層のチャネル方向両端部で前記絶縁体を一部エッチングして溝を形成する工程と、前記溝の底面及び側面に、該側面の一部で第1のシリコン層のチャネル方向の端部に接するように、ソース,ドレイン領域となる単結晶の第2のシリコン層を形成する工程と、第2のシリコン層の前記溝の第1のシリコン層側の側面に位置する部分にAsとOを所定量以上含むアモルファス領域を形成する工程と、第2のシリコン層上にシリサイド層を形成する工程とを含むことを特徴とする。
【0019】
(作用)
本発明によれば、チャネル領域となる第1のシリコン層のチャネル方向両端でSOIの下地絶縁体に溝を設け、この溝の底面及び側面にソース,ドレイン領域となる第2のシリコン層を形成することにより、ソース,ドレイン領域の底部はチャネル領域よりも下方に位置し、ソース,ドレイン領域とチャネル領域との接続部は垂直面を有するようになる。そしてこの場合、ソース,ドレイン領域の垂直面と水平面の和が、ソース,ドレイン領域を水平面に射影した領域の面積よりも大きくなり、シリコン/シリサイド界面面積が増大するためにコンタクト抵抗の低減につながる。
【0020】
また、ソース,ドレイン領域とチャネル領域との近傍において、シリサイド層にAsとOを高濃度に含む拡散抑制領域を形成することにより、シリサイド中の金属のチャネル領域への拡散を抑制することができる。これにより、シリサイドの形成に伴う接合リークの低減をはかることが可能となる。
【0021】
しかも、絶縁体に食い込む形でソース,ドレイン領域を追加形成するので、SOIの厚みに関係なく、ソース,ドレイン領域の厚みを十分確保しつつ、ゲート電極とソース,ドレイン領域との重なりを最小限に抑制できる。この結果、ゲート電極とソース,ドレイン領域との電気的容量結合が低減され、素子の高速動作を確保できる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図示の実施形態によって説明する。
【0023】
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係わるSOI−MOSFETの素子構造を示す断面図である。この実施形態は、ソース,ドレイン領域がBOX絶縁膜内に食い込んだリセスドS/D構造のサリサイド型SOI−MOSFETである。
【0024】
単結晶シリコン基板101上に絶縁膜102を介して第1の単結晶シリコン層SOI層)103を形成することによりSOI基板100が構成され、このSOI基板100にMOSFETが形成されている。
【0025】
シリコン層103上にゲート絶縁膜200を介してゲート電極300が形成され、ゲート電極300の側部に側壁絶縁膜301,302が形成されている。側壁絶縁膜301,302を含んだゲート部以外でゲート絶縁膜200及びシリコン層103は除去されている。シリコン層103のチャネル長方向の両端部で、絶縁膜102がエッチングされて溝が形成されている。この溝の底面及び側面には第2の単結晶シリコン層600が形成されており、第2のシリコン層600は溝の側面で第1のシリコン層103と接している。これにより、SOI−MOSFETのソース領域601及びドレイン領域602の底部はチャネル領域103よりも下方に位置するように設けられ、チャネル領域103の端部とソース,ドレイン領域601,602とが垂直面で接続されている。
【0026】
ソース,ドレイン領域601,602となる第2のシリコン層600上には、CoSi2 層631,632が形成されている。ゲート電極300上にもCoSi2 層633が形成されている。ソース,ドレイン領域601,602とチャネル領域103との接続部611,612において、シリサイド層631,632にはAsとOが1019cm-3以上の含まれた拡散抑制領域が形成されている。なお、図中の400は層間絶縁膜を示している。
【0027】
このような構成であれば、次のような効果が得られる。
【0028】
第1に、ソース,ドレイン領域601,602の垂直面611,612と水平面の和が、ソース,ドレイン領域601,602を水平面に射影した領域の面積より大きくなるようにすることができる。さらに、ソース,ドレイン領域601,602の垂直面と水平面上にCoSi2 層631,632を形成することで、シリコン/シリサイド界面面積を、同一平面上にシリサイド層を形成した場合に達成される界面面積よりも増大させることができる。従って、シリコン/シリサイドのコンタクト抵抗を低減できる。これにより、素子の高速動作を確保できる。
【0029】
第2に、BOX絶縁膜102に食い込む形で、ソース,ドレイン領域601,602を追加形成するので、SOIの厚みに関係なく、ソース,ドレイン領域601,602の厚みを十分確保しつつ、しかもゲート電極300とソース,ドレイン領域601,602との重なりを最小限に抑制できる。この結果、ゲート電極300とソース,ドレイン領域601,602との電気的容量結合が低減され、素子の高速動作を確保できる。さらに、サリサイド工程時にゲートとソース,ドレインの電気的絶縁を保つことが容易になる。
【0030】
第3に、ソース,ドレイン領域601,602が、チャネルを形成する表面SOI層に接した垂直面611,612を有しているために、斜めイオン注入を用いて、自己整合的にAsとOを垂直面に選択的に導入することが可能になる。この結果、シリサイド化に伴うリーク電流の発生を抑制しつつ、且つコンタクト抵抗の増大を回避できる。よって、半導体回路の待機電力を低減し、記憶素子も情報喪失を回避し、しかも、素子の高速動作を確保できる。
【0031】
第3に指摘した作用をさらに明確にするために、以下AsとOによるシリサイド化に伴うリーク電流発生の抑制について、図2〜6を用いて詳しく説明する。
【0032】
図2は、接合深さを変えたn+/p接合上に、Coシリサイドを35nm形成したときの接合リークIR の値を、シリサイドを施さなかった接合の参照データと共に接合深さXj の関数として示した図である。なお、接合リーク測定のための印加電圧は4Vとした。この図から分かるように、CoSi2 をシリコン上に形成する場合、Co原子がシリコン中に高速拡散し、大きな接合リークを生じてしまう。本発明者らは、シリサイド化反応に先立ち、金属を堆積する直前に、シリコン表面にイオン注入を行うことで、このリークの発生を抑制できることを確認した。
【0033】
図3に、シリサイド化に先立ち、酸化膜を介してAsイオンを注入した場合(a)とGeイオンを注入した場合(b)の夫々に対し、35nmのCoSi2 を形成した後の接合深さ100nmでのpn接合のリーク電流IR を、注入量Φに対する関数として示す。図には、イオン注入後、Co堆積に先立ち熱処理を加えた場合のリーク電流も参照のため示してある(点線)。リークを抑制するためには、イオン注入後に熱処理を加えてはならないことが分かる。これは、イオン注入によって生じたアモルファス層が熱処理によって消滅してしまうためである。さらに、(a)と(b)を比較することにより、リーク電流抑制能力は注入イオン種に大きく依存し、AsはGeに対し、2桁以上リーク抑制能力が勝っていることが分かる。Asの場合、リーク電流は注入量と共に単調減少し、1×1014cm-2でシリサイド化に伴う接合リークはほぼ消滅する。
【0034】
図4に、イオン注入を酸化膜を介して行った場合と、酸化膜を介さず行った場合のイオン注入量1×1014cm-2でのリーク電流(接合深さ100nm)を、イオン注入を行わなかった場合のリーク電流(reference)と比較して示してある。Geイオン注入の場合、酸化膜を介して注入を行う場合と、酸化膜なしで注入を行う場合で、リーク電流に殆ど差はない。しかしながら、Asイオン注入の場合、酸化膜を介して注入を行う方が、酸化膜なしで注入を行う場合に比べ、リーク電流が2桁程度抑制される。
【0035】
シリサイド化金属堆積の直前に、Asを酸化膜を介してイオン注入することで、結晶欠陥及び注入イオンが酸化膜中の酸素をはじき出すことによる“knock−on”酸素がソース,ドレイン領域表面に導入される。結晶欠陥(及び結晶欠陥によって生じるアモルファス層)は、引き続くシリサイド化工程の反応過程を変調し、これに伴うシリサイド化金属のシリコン基板への拡散を抑制する(図3の熱処理有り無しの差を参照)。さらに、Asと“knock−on”酸素が混在することで、図4に示す通り、シリサイド化金属のシリコン基板への拡散は、さらに著しく抑制されるようになる。
【0036】
図5に、Asイオン注入(注入量1×1014cm-2)を酸化膜を介して行った後に、CoSi2 を形成した時の、AsとOの分布をSIMS分析した結果を示してある。シリサイド化反応に伴い、AsとOはシリサイド層中に取り込まれ、シリサイド層のほぼ中央付近に好んで偏析し、AsとOを1×1019cm-3以上の高濃度で含む領域が形成され、Coの拡散を抑制していることが分かる。
【0037】
図6に、Asイオン注入を酸化膜を介して行った場合(a)と、酸化膜を介さず行った場合(b)での、形成されたCoSi2 とp型シリコン拡散層とのコンタクト抵抗の値を様々な開口径のコンタクトに対して、イオン注入量の関数として示してある。Asイオンを酸化膜を介さず注入した場合、リーク電流の発生を抑止できる注入量(1×1014cm-2)では、コンタクト抵抗が大きく上昇してしまうことが分かる。これに対し、酸化膜を介してイオン注入を行った場合は、コンタクト抵抗の上昇が、酸化膜を介さず注入を行った場合に比べ顕著に抑制されている。
【0038】
以上説明したように、シリサイド化に先立ち、Asを酸化膜を介してイオン注入し、AsとOを含む層をシリコン表面に形成し、この後にシリサイド化を行えば、リーク電流の発生を著しく抑制できると共に、Asの導入に伴うp型シリコン層とのコンタクト抵抗の上昇も1.5倍程度に止められる。
【0039】
しかしながら、素子の微細化に伴い、コンタクト面積が減少しているので、これに加えて、Asイオン注入によりコンタクト抵抗が上昇するのは好ましいことではない。そこで、リークの発生に関わるチャネルを形成する表面SOI層に隣接したソース,ドレイン部分にのみ選択的にAsとOを含む層を形成する。これにより、ソース,ドレイン領域とチャネル領域との接合部近傍におけるリークの発生を抑制し、その他のソース,ドレイン部分には、むしろイオン注入を行わず、コンタクト抵抗の増加を抑制することができる。
【0040】
これを実現するために本実施形態のように、SOI−MOSFETのソース,ドレイン領域601,602を、その底部が表面SOI層103の底部より下方に位置するように、一部BOX絶縁膜102を侵食して形成し、チャネルを形成する表面SOI層103とソース,ドレイン領域601,602との接続部が垂直面を有するように形成すれば、チャネルを形成する表面SOI層103に接した垂直面に、斜めイオン注入を用いて自己整合的にAsとOを選択的に導入することが可能になる。この結果、シリサイド化に伴うリーク電流の発生を抑制しつつ、且つコンタクト抵抗の増大を回避できる。よって、半導体回路の待機電力を低減し、記憶素子も情報喪失を回避し、しかも素子の高速動作を確保できる。
【0041】
(第2の実施形態)
図7〜図8は、本発明の第2の実施形態に係わるSOI−MOSFETの製造工程を示す断面図である。素子構造は第1の実施形態と同様であり、ソース,ドレイン領域がBOX絶縁膜内に食い込んだリセスドS/D構造のサリサイド型SOI−MOSFETの製造工程である。
【0042】
まず、図7(a)に示すように、単結晶シリコン基板101上に形成されたシリコン酸化膜(BOX)102、さらにその上部に形成された素子形成用単結晶シリコン層(SOI層)103からなるSOI基板100を用意する。そして、SOI層103の表面にシリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜200を形成し、さらにその上にポリシリコンからなるゲート電極300を加工形成する。そして、ゲート電極300上に第1の絶縁膜としての酸化膜310と第2の絶縁膜としての窒化膜320を形成する。より具体的には、ゲート絶縁膜200上にポリシリコン膜,酸化膜,窒化膜を堆積した後に、フォトリソグラフィによりゲート電極パターンにレジストを形成し、このレジストをマスクに窒化膜,酸化膜,ポリシリコン膜をゲートパターンに選択エッチングする。
【0043】
続いて、ゲート電極300をマスクとして、これに隣接したSOI層103に導電性不純物、例えばBを導入しソース,ドレインのエクステンション領域を形成する。
【0044】
次いで、図7(b)に示すように、ゲート電極300の左右にシリコン窒化膜からなるゲート側壁絶縁膜301,302を形成し、同時にこの加工工程を利用して、公知の技術の効果的な方法、例えばRIE(Reactive Ion Etching)法などを用いて、ゲート酸化膜200及びSOI層103を除去する。この結果、SOI層103はゲート下でチャネルを形成する部分(ソース,ドレインのエクステンション領域を含む)のみが残存することになる。
【0045】
次いで、図7(c)に示すように、図7(b)の構造上に、層間絶縁膜400、例えばシリコン酸化膜を公知の技術のうちの効果的な方法、例えばCVD(Chemical Vapor Deposition)法などを用いて堆積し、これを公知の技術のうちの効果的な方法、例えばCMP(Chemical Mechanical Polishing)法などを用いて平坦化する。さらに、素子形成予定領域に開口を持ったレジストマスク500を、公知の技術のうちの効果的な方法、例えばフォトリソグラフィ法などを用いて形成する。なお、このフォトリソグラフィには、ゲート電極との精密な位置合わせを行う必要はない。
【0046】
次いで、図8(d)に示すように、レジストマスク500を利用して、同時にゲート電極部をマスクとしつつ、この開口部に、公知の技術の効果的な方法、例えばRIE法などを用いて、層間絶縁膜400を貫き、BOX絶縁膜102の上部をエッチングすることにより凹部401,402をゲート電極の左右に形成する。ここで、ゲート電極部をマスクとして、自己整合的に凹部401,402を形成するので、レジストマスク500の開口に際して厳しい位置合わせ精度が要求されなくなっている。
【0047】
次いで、図8(e)に示すように、凹部401,402を覆うように、アモルファスシリコン層600を、所望するソース,ドレイン領域の厚さと同じ膜厚で、基板の表面に一様に堆積させる。このシリコン層の堆積は、公知の技術の範囲内であり、例えば0.2Torr,400℃でSiH4 ガスを使用することで容易に形成することができる。また、SiH4 ガスにB2 6 などを混入させ、アモルファスシリコン層600をソース,ドレインのエクステンションと同じ導電性にしておいてもよい。また、Bなどの導電性不純物をイオン注入法で導入してもよいことは言うまでもない。
【0048】
このとき、チャネルを形成するSOI層103はシリコン層600と両端部111,112で接続している。従って、引き続き、例えば窒素雰囲気中で600℃,30secで熱処理することにより、両端部111、112のシリコンを種として、これに隣接したアルファスシリコン層を結晶化することができる。ここで、ソース、ドレイン領域の厚みは、シリコン層600によって正確に規定され、選択的エピタキシャル成長法に見られる膜厚のばらつきを回避できている。
【0049】
次いで、図8(f)に示すように、酸化膜700を、公知の技術のうちの効果的な方法、例えばCVD法などを用いて、例えば20nmの膜厚で全面に堆積する。次いで、レジストを全面に塗布した後、これを、公知の技術のうちの効果的な方法、例えば電子ビーム照射法によりエッチバックし、凹部401,402の底部にのみレジスト501,502が残存するようにする。このときのエッチバック量は、レジストの上部位置が、チャネルを形成するSOI層103表面の上方にくるように調節することが好ましい。
【0050】
次いで、図9(g)に示すように、レジスト501,502上に露出したシリコン酸化膜700を、レジストをマスクとして、例えばHF溶液に漬けることにより選択的に除去し、さらにこれによって露出した部分のシリコン層600を、公知の技術のうちの効果的な方法、例えばCDE(Chemical Dry Etching)法などの等方的エッチング方を用いて選択的に除去する。このとき、凹部401,402の底部のレジスト501,502は残存する。
【0051】
これらの処理により、ソース,ドレイン領域を構成すべきシリコン領域601,602が、凹部401,402の底部に、チャネルを形成するSOI層103と電気的に接続されたまま、その底部が103より下方に位置しつつ、一部BOX絶縁膜102を侵食する形で構成できる(リセスドS/D構造)。しかも、所望のソース,ドレイン領域の厚さを確保しながら、ゲート電極との重なりを小さく保てるので、これらの間の電気的容量結合が低減され、素子の高速動作を可能になる。
【0052】
また、ゲート電極に自己整合的に形成された凹部401,402に、やはり自己整合的にソース,ドレイン領域601,602が形成できることになる。加えて、チャネルを形成するSOI層103とソース,ドレイン領域601,602の接続部には、垂直面611,612が形成される。このため、ソース,ドレイン領域601,602の垂直面と水平面621,622の和が、ソース,ドレイン領域601,602を水平面に射影した領域の面積より大きくなるようにすることができる。
【0053】
次いで、図9(h)に示すように、凹部401,402の底部に残存するレジスト501,502の上部を、公知の技術のうちの効果的な方法、例えば電子ビーム照射法によりさらに後退させ、ソース,ドレイン領域601,602の垂直面611,612の上部を露出させる。この露出した垂直面にAsを斜めから、残存した酸化膜700越に、例えば加速電圧50KV,注入量2×1014cm-2の条件でイオン注入する。このとき露出した垂直面611,612の上部には、注入元素であるAsと同時にシリコン酸化膜中の酸素原子が自己整合的に“knock−on”され、導入される。
【0054】
その結果、垂直面611,612の上部表面には結晶欠陥を生成し、アモルファス化する。このとき、イオン注入原子の飛程は、その後にこの上に形成するシリサイド層の膜厚程度に設定することが好ましい。このように、リーク電流の発生が懸念されるチャネルを形成するSOI層103の端部111,112に最近接した、垂直面611,612の上部には、AsとOが同時に且つ簡便に導入できる。
【0055】
これに対し、レジスト501,502によって保護されたソース,ドレイン領域601,602の水平面621,622にはイオン注入が行われないことになる。勿論、Asのイオン注入と同時に酸素のイオン注入を行い、AsとOを含む垂直面611,612を形成してもよいことは言うまでもない。また、ここで、垂直面へのAsとOの選択的導入は、リセスドS/Dの形成に伴い、何らのフォトリソグラフィを必要とせず、電子ビーム照射とイオン注入のみによって簡便に達成されている。
【0056】
次いで、図9(i)に示すように、レジスト501,502、残存した酸化膜700、ゲート電極上の第1、第2の絶縁膜310,320を除去する。ここでは、以下のことに注目すべきである。AsとOを含む層は、チャネルを形成するSOI層103の端部111,112に最近接した、垂直面611,612の上部に導入されている。従って、第1の実施形態において詳しく説明したとおり、ソース,ドレイン領域をシリサイド化する時に、これらのAsとOにより、金属原子が拡散しチャネルを形成するSOI層103に達するのを阻止できる。
【0057】
その結果、リーク電流は発生しない。一方、ソース,ドレイン領域601,602の水平面621,622にはイオン注入が行われない。従って、第1の実施形態において指摘したように、この部分でのAsのイオン注入に伴うコンタクト抵抗の上昇が回避される。
【0058】
これ以降は、半導体基板上に、公知の技術のうち効果的な方法、例えばスパッタ法で、Coを例えば10nmの厚さで全面に堆積する。次いで、この半導体基板を、例えば500℃,30sec窒素中で急速熱処理し、Coと直接接しているシリコンとの間でシリサイド化反応を選択的に進行させる。シリサイド領域が、ソース上631、ゲート上633、ドレイン上632に形成される。この場合、最終的なシリサイド層の厚さは35nm程度となる。未反応のCoは、硫酸と過酸化水素水の混合液に浸すことで選択的に除去する。さらに、例えば800℃,30sec窒素中で急速熱処理し、Coシリサイドの電気抵抗をさらに低減する。これにより、前記図1に示す構造が得られる。
【0059】
また、これに引き続き、公知の技術を用いて、層間膜とこれを通じた各電極へのコンタクトの形成、さらには配線工程,実装工程などを経て、半導体装置を完成させる。このようにして、シリサイド化に伴うリーク電流の発生を抑制し、コンタクト抵抗を低く保ち、ゲート電極との電気的容量結合を低減し、ソース,ドレイン領域がBOX内に食い込んだリセスドS/D構造のサリサイド型SOI−MOSFETが、ゲート電極と自己整合的に実現される。
【0060】
このように本実施形態によれば、所望するソース,ドレイン領域の厚さと同じ膜厚で堆積したシリコン層600により、ソース,ドレイン領域601,602を形成するため、ソース,ドレイン領域601,602の厚みは正確に規定され、選択的エピタキシャル成長法に見られる膜厚のばらつきを回避できる。
【0061】
レジストのエッチバックを用いることで、ゲート電極に自己整合的に形成された溝401,402内に、やはり自己整合的にソース,ドレイン領域601,602が容易に形成できる。ソース,ドレイン領域601,602が、水平面と垂直面を有しているために、斜めイオン注入を用いて、自己整合的にAsやOを垂直面のみに選択的に導入することが可能になる。
【0062】
AsとOを同時に含む拡散抑制領域をシリサイドに先立ち形成することで、極めて効果的に金属原子の拡散を抑制できる。AsとOを含む拡散抑制領域は、チャネルを形成するSOI層の端部に最近接した、垂直面の上部に導入されているので、ソース,ドレイン電極をシリサイド化する時に、リーク電流が発生するのを阻止できる。
【0063】
ソース,ドレイン領域601,602の水平面にはイオン注入が行われないので、この部分でのAsのイオン注入に伴うコンタクト抵抗の上昇が回避される。この結果、シリサイド化に伴うリーク電流の発生を抑制しつつ、コンタクト抵抗の増大を回避できる。よって、半導体回路の待機電力を低減し、記憶素子も情報喪失を回避し、しかも、素子の高速動作を確保できる。
【0064】
(第3の実施形態)
図10及び図11は、本発明の第3の実施形態に係わるSOI−MOSFETの製造工程を示す断面図である。
【0065】
本実施形態は、シリサイド化直前に、AsとOを含む表面層をゲート電極に隣接した部分にのみ導入することで、Co原子の基板への拡散を抑制し、ソース,ドレイン領域の少なくとも一部にはシリサイド化直前のイオン注入を行わないことで、コンタクト抵抗が抑制されたサリサイド型MOSFETの簡略な製造工程を具現する。
【0066】
図10(a)は、公知の技術の効果的な方法で形成したシリコン基板101、素子分離領域121,122、及びシリコン基板の表面に形成されたゲート絶縁膜200、例えばシリコン酸化膜、さらにその上に形成されたゲート電極300、例えばポリシリコンを示している。また、ゲート電極の左右には、ソース,ドレインのエクステンション領域となる基板と逆の導電性、例えばp型導電性を有した浅い拡散層131,132、及びソース,ドレイン領域となる基板と逆の導電性、例えばp型導電性を有した拡散層141,142が形成されている。さらにゲート電極300の左右にはゲート側壁絶縁膜301,302、例えばシリコン窒化膜が形成されている。
【0067】
次いで、図10(b)に示すように、シリコン酸化膜700を、公知の技術のうちの効果的な方法、例えばCVD法などを用いて、例えば20nmの膜厚で、全面に堆積する。
【0068】
次いで、図10(c)に示すように、ソース,ドレイン領域に開口を持ったレジストマスク500を、公知の技術のうちの効果的な方法、例えばフォトリソグラフィ法などを用いて形成する。引き続き、Asを斜めから酸化膜700越しに、例えば加速電圧50KV,注入量2×1014cm-2の条件でイオン注入する。このとき、レジスト500の高さ及びイオン注入角度は、レジストとゲート電極が共にマスクとして働き、ソース,ドレイン領域へのイオン注入がゲート電極に隣接したソース,ドレイン領域の一部152にのみ行われるように調節する。この結果、ソース,ドレインのエクステンション領域132に隣接した領域152の表面には結晶欠陥を生成し、AsとOを含んだアモルファス層が生じる。このとき、イオン注入原子の飛程は、その後にこの上に形成するシリサイド層の膜厚程度に設定することが好ましい。このように、リーク電流の発生が懸念されるソース,ドレインのエクステンション領域に隣接した領域に、AsとOが同時に且つ簡便に導入できる。そしてこの場合、ソース,ドレイン領域の少なくとも一部にはイオン注入が行われない。
【0069】
同様の斜めイオン注入を左右から行い、酸化膜700を剥離することで、図11(d)に示すように、リーク電流の発生が懸念されるソース,ドレインのエクステンション領域131,132に隣接した領域151,152の表面には、AsとOを含んだアモルファス層が生じる。従って、第1の実施形態において詳しく説明したとおり、ソース,ドレイン領域をシリサイド化する時に、これらのAsとOにより金属原子が拡散しソース,ドレインのエクステンション近傍の浅い接合面に達するのを阻止できる。この結果、リーク電流は発生しない。一方、接合が深くリークの発生の恐れが少ない、ソース,ドレイン領域部分(レジストマスクとイオン注入角度によって規定され、ゲート電極からほぼゲート電極の高さ程度の距離を置いて形成されている)には、不必要なイオン注入が行われない。従って、第1の実施形態において指摘したように、この部分でのAsのイオン注入に伴うコンタクト抵抗の上昇が回避される。
【0070】
次いで、図11(e)に示すように、半導体基板上に、公知の技術のうち効果的な方法、例えばスパッタ法でCoを、例えば10nmの厚さで全面に堆積する。次いで、この半導体基板を、例えば500℃,30sec窒素中で急速熱処理し、Coと直接接しているシリコンとの間でシリサイド化反応を選択的に進行させる。シリサイド領域が、ソース上631、ゲート上633、ドレイン上632に形成される。この場合、最終的なシリサイド層の厚さは35nm程度となる。未反応のCoは、硫酸と過酸化水素水の混合液に浸すことで選択的に除去する。さらに、例えば800℃,30sec窒素中で急速熱処理し、Coシリサイドの電気抵抗をさらに低減する。
【0071】
これ以降は、公知の技術を用いて、層間膜とこれを通じた各電極へのコンタクトの形成、さらには配線工程,実装工程などを経て、半導体装置を完成させる。このようにして、シリサイド化に伴うリーク電流の発生を抑制し、しかも、コンタクト抵抗を低く保った、サリサイド型MOSFETが実現される。
【0072】
このように本実施形態によれば、サリサイド型MOSFETを形成するにあたって、リーク電流の発生が懸念されるソース,ドレインのエクステンション領域に隣接したソース,ドレイン領域の表面のみにAsとOを含んだアモルファス層を形成することで、シリサイド化に伴うリーク電流の発生を阻止できる。これと同時に、接合が深くリークの発生の恐れが少ないソース,ドレイン領域部分には、不必要なイオン注入が行わないことで、Asのイオン注入に伴うコンタクト抵抗の上昇を抑制できる。
【0073】
(変形例)
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。実施形態では、単一のMOSFETを用いて説明してきたが、上記手法が複数の素子に対しても同様に適応可能であるのは勿論のことである。さらに、半導体装置の一部を形成する素子群に対して選択的に適応すること、或いは異なる導電性のMOSFETに対しても応用できることは言うまでもない。
【0074】
また、シリサイド中に形成する拡散抑制領域は、シリサイド中のCoのシリコン層への拡散を十分に抑制するものであればよく、このために必要なAsとOの濃度は1×1019cm-3以上であればよい。さらに、この濃度の拡散抑制領域を形成するためには、酸化膜を介してイオン注入するAsのイオン注入量は1×1014cm-2以上であればよい。AsとOのドープは酸化膜を介してAsをイオン注入するのが効果的であるが、必ずしもこの手法に限らず、結果的にAsとOを同時にドープできる手法であれば用いることができる。
【0075】
また、シリサイド化金属は必ずしもCoに限定されるものではなく、この代わりにTiやNiなどを用いることも可能である。即ち本発明は、アモルファス化によって、その拡散が低減される一方、コンタクト抵抗の上昇が生じる、いかなる金属物質をソース,ドレイン上に形成する場合にも有効である。
【0076】
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。
【0077】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、ソース,ドレイン領域の底部がチャネル領域よりも下方に位置し、チャネル領域とソース,ドレイン領域との各接続部が垂直面を有し、ソース,ドレイン領域上にシリサイド層を備えた電界効果型トランジスタにおいて、ソース,ドレイン領域のチャネル領域との接続部の近傍でシリサイド層中にAsとOを含む高濃度不純物領域を形成することにより、浅いソース,ドレイン接合位置を保ちつつ接合リークを低く抑えることができ、且つコンタクト抵抗も低く保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態に係わるSOI−MOSFETの素子構造を示す断面図。
【図2】Coシリサイドの有無による接合深さと接合リーク電流との関係を示す図。
【図3】As,Geのドーズ量と接合リーク電流との関係を示す図。
【図4】イオン注入を酸化膜を介して行った場合と、酸化膜を介さず行った場合のリーク電流を、イオン注入を行わなかった場合のリーク電流と比較して示す。
【図5】酸化膜を介してAsイオン注入を行った後にシリサイドを形成した時の、シリサイド内及びシリコン中のAsとOの分布をSIMS分析した結果を示す図。
【図6】Asイオン注入を酸化膜を介して行った場合と、酸化膜を介さず行った場合での、形成されたCoSi2 とp型シリコン拡散層とのコンタクト抵抗の値を様々な開口径のコンタクトにたいして、イオン注入量の関数として示した図。
【図7】第2の実施形態に係わるSOI−MOSFETの製造工程を示す断面図。
【図8】第2の実施形態に係わるSOI−MOSFETの製造工程を示す断面図。
【図9】第2の実施形態に係わるSOI−MOSFETの製造工程を示す断面図。
【図10】第3の実施形態に係わるSOI−MOSFETの製造工程を示す断面図。
【図11】第3の実施形態に係わるSOI−MOSFETの製造工程を示す断面図。
【符号の説明】
100…SOI基板
101…単結晶シリコン基板
102…シリコン酸化膜(BOX絶縁膜)
103…単結晶シリコン層(SOI層)
111,112…SOI層の両端部
121,122…素子分離領域
131,132…エクステンション領域となる浅い拡散層
141,142…ソース,ドレイン領域となる拡散層
151,152…AsとOを含んだアモルファス層
200…ゲート絶縁膜
300…ゲート電極
301,302…ゲート側壁絶縁膜
310…ゲート電極上の第1の絶縁膜
320…ゲート電極上の第2の絶縁膜
400…層間絶縁膜
401,402…凹部
500,501,502…レジストマスク
600…アモルファスシリコン層
601,602…ソース,ドレイン領域
611,612…ソース,ドレイン領域601,602の垂直面
621,622…ソース,ドレイン領域601,602の水平面
631,632,633…CoSi2
700…シリコン酸化膜
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a large-scale integrated semiconductor device, particularly a high-speed fine semiconductor device having a silicided source and drain and an insulating film at the bottom of the element.Field effect transistor.
[0002]
[Prior art]
In order to realize a high-speed and high-performance semiconductor device, demands for miniaturization of individual semiconductor elements used in the semiconductor device and large-scale integration thereof are increasing over time. In particular, miniaturization of a field effect transistor (MOSFET) which is a main component of a semiconductor element is important.
[0003]
In the MOSFET, a so-called short channel effect occurs in which the threshold voltage decreases when the channel length is shortened by miniaturization. If the pn junctions of the source and drain regions are shallowed to avoid the influence of the short channel effect, the resistance of the source and drain regions increases, thereby hindering high-speed transmission of signals transmitted through the element. In addition, an insulator such as an oxide film is provided on the substrate, and a semiconductor element is processed and formed in a thin single crystal semiconductor layer (SOI: Silicon On Insulator) formed on the substrate. By defining the drain junction position, the short channel effect can be suppressed (FD-type SOI-MOSFET: Fully-Depleted SOI MOSFET). However, in this case as well, since the source and drain regions are formed with only a very thin silicon layer, the electrical resistance of this portion increases, and the high-speed transmission of the signal transmitted through the element remains unchanged.
[0004]
In order to reduce the resistance of the source and drain regions, there is a method in which the upper portions of the source and drain regions are combined (silicided) with a metal such as Co. However, when silicide is formed, metal atoms diffuse rapidly in silicon forming the source and drain regions, and reach a junction when a shallow junction is formed, resulting in junction leakage. In the case of SOI-MOSFET, the metal atoms destroy the junctions of the source / drain regions and the channel region, so that the normal operation of the device is impaired.
[0005]
The diffusion of this metal atom is extremely fast, and in the case of Co, it reaches a depth of 150 nm only by performing rapid heat treatment at 800 ° C. for 30 seconds for silicidation. Fig. 2 shows n with different junction depths.+The value of the junction leakage when Co silicide is formed to 35 nm on the / p junction is shown together with reference data of the junction not subjected to silicide. It can be seen that junction leakage has already occurred around a junction depth of 150 nm, which is much deeper than the silicide film. This is a result of Co atoms diffusing into the substrate.
[0006]
Thus, high-speed diffusion of metal atoms inevitably proceeds on the surface where the metal and silicon are in contact. Metal atoms that move rapidly in the silicon region form levels that mediate the generation of leaks in the silicon forbidden band. Naturally, if a level is formed at the source / drain junction, a leakage current is generated here. When a current leaks through the source / drain junction, the operation of the element is impaired, or in a storage element such as a DRAM, written information is lost, and the original function of the semiconductor device is lost. Even when a logic circuit is formed, specifications required for a semiconductor device such as an increase in standby power cannot be satisfied.
[0007]
In order to cope with such a problem, a semiconductor material is selectively formed on the surface of the semiconductor substrate where the source and drain regions are to be formed, and the surface of this region is changed to the original semiconductor surface (that is, the surface on which the channel is formed). 2) An ESD (Elevated source drain) structure has been used in which the source and drain pn junctions and the silicide layer are formed through the additionally formed surface.
[0008]
In this method, the pn junction positions of the source and drain to be finally formed must be adjusted with extremely high precision on the original semiconductor surface (that is, the surface on which the channel is formed) or slightly below this. However, the film thickness of the additionally formed silicon varies depending on the roughness of the substrate surface below it and the crystal structure. Further, the film quality (the presence or absence of defects) may vary depending on the surface shape. If the additionally formed silicon film thickness is non-uniform, it becomes extremely difficult to form the junction portion of the pn junction near the original semiconductor substrate surface (ie, the surface on which the channel is formed).
[0009]
Even when an ESD structure is used in the formation of the FD type SOI-MOSFET, if the film thickness and film quality of the additionally formed silicon layer are not uniform, even if additional sources and drains are formed, the thin film thickness and film quality The metal atoms are diffused in a projecting manner from the bad point and easily reach the source-drain / channel interface. As a result, junction leakage occurs. Furthermore, the diffusion of the metal in the crystal itself is very rapid, so that the additional silicon layer must be very thick, but it is almost impossible to uniformly grow very thick selective silicon, for example 150 nm. It is.
[0010]
In addition, when trying to achieve further miniaturization of the MOSFET, in addition to the generation of leakage current accompanying silicidation of the source and drain regions, an increase in contact resistance between the source and drain regions and the inter-element wiring is also a problem. It becomes. That is, as the device is miniaturized, the area of the source and drain regions also decreases, so the area of the interface between silicon and metal decreases, and the contact resistance between these materials is inversely proportional to the decrease in interface area. Increase in shape. Such an increase in contact resistance is a major issue that must be avoided to ensure high-speed operation of the device. However, at present, the salicide technique is used to convert all the upper portions of the source and drain regions into silicide layers, so that the contact area has already been maximized, and this contact resistance cannot be reduced any further.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
Conventionally, in order to keep the source and drain electrical resistance low while keeping the junction position of the source and drain regions shallow, it is necessary to silicidize it. It is difficult to keep the junction leakage caused by this low. In addition, when further miniaturization of the MOSFET is attempted, the interface area between the silicon region forming the source and drain and the wiring metal region (silicide region) is reduced, and the high-speed operation of the device is secured by increasing the contact resistance. It becomes difficult to do.
[0012]
  The present invention has been made in view of the above circumstances. The object of the present invention is to suppress junction leakage while keeping shallow source / drain junction positions in a structure in which silicide is formed on source / drain regions. Can also be kept low contact resistanceTo provide a field effect transistor.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
(Constitution)
In order to solve the above problems, the present invention adopts the following configuration.
[0015]
  That is, the present inventionAn insulator, a first single crystal silicon layer selectively formed on the insulator and serving as a channel region, and a gate electrode formed on the first single crystal silicon layer via a gate insulating film And on the bottom and side surfaces of the groove provided in the insulator on both sides in the channel length direction of the first single crystal silicon layer, and the first single crystal is partially formed along the side surface of the groove. A second single crystal silicon layer which is in contact with the silicon layer and forms source and drain regions having p-type conductivity; and a silicide layer formed on a horizontal plane and a vertical plane of the second single crystal silicon layer; , Formed only in the silicide layer in the vicinity of the contact portion between the first single crystal silicon layer and the second single crystal silicon layer, and As and O are each 1 × 10 19 cm -3 A field-effect transistor comprising: a diffusion suppression region that suppresses diffusion of metal atoms included in the silicide layer at the above concentrationIt is.
[0016]
Here, preferred embodiments of the present invention include the following.
(1) Diffusion suppression region has 10 As and O19cm-3It is an area including the above density.
(2) The source and drain regions have p-type conductivity.
(3) Silicide layer is CoSi2Be.
(4) The n-channel and p-channel MOSFETs having the above-described configuration are formed on the same substrate.
(5) An extension region is formed between the channel region and the source / drain regions.
[0017]
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a field effect transistor having the above-described structure, the step of forming a gate electrode on a single-crystal first silicon layer on an edge via a gate insulating film; Removing the first silicon layer except for a portion to be a channel region, forming a groove by partially etching the insulator at both ends of the first silicon layer in the channel direction, and a bottom surface of the groove And a step of forming a single-crystal second silicon layer serving as a source and drain region on the side surface so as to be in contact with an end portion of the first silicon layer in the channel direction at a part of the side surface; Forming an amorphous region containing a predetermined amount or more of As and O in a portion of the layer located on the side surface of the groove on the first silicon layer side, and forming a silicide layer on the second silicon layer. That features To.
[0019]
(Function)
According to the present invention, grooves are formed in the SOI base insulator at both ends in the channel direction of the first silicon layer serving as the channel region, and the second silicon layers serving as the source and drain regions are formed on the bottom and side surfaces of the groove. As a result, the bottoms of the source and drain regions are positioned below the channel region, and the connection between the source and drain regions and the channel region has a vertical plane. In this case, the sum of the vertical plane of the source and drain regions and the horizontal plane is larger than the area of the region where the source and drain regions are projected onto the horizontal plane, and the silicon / silicide interface area increases, leading to a reduction in contact resistance. .
[0020]
Further, by forming a diffusion suppression region containing As and O in high concentration in the silicide layer in the vicinity of the source / drain regions and the channel region, diffusion of the metal in the silicide into the channel region can be suppressed. . As a result, it is possible to reduce junction leakage accompanying the formation of silicide.
[0021]
In addition, since the source and drain regions are additionally formed so as to bite into the insulator, the overlap between the gate electrode and the source and drain regions is minimized while ensuring the thickness of the source and drain regions regardless of the thickness of the SOI. Can be suppressed. As a result, electrical capacitive coupling between the gate electrode and the source / drain regions is reduced, and high-speed operation of the device can be ensured.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The details of the present invention will be described below with reference to the illustrated embodiments.
[0023]
(First embodiment)
FIG. 1 is a sectional view showing an element structure of an SOI-MOSFET according to the first embodiment of the present invention. This embodiment is a salicide type SOI-MOSFET having a recessed S / D structure in which source and drain regions are digged into a BOX insulating film.
[0024]
An SOI substrate 100 is formed by forming a first single crystal silicon layer (SOI layer) 103 on the single crystal silicon substrate 101 via an insulating film 102, and a MOSFET is formed on the SOI substrate 100.
[0025]
A gate electrode 300 is formed on the silicon layer 103 with a gate insulating film 200 interposed therebetween, and sidewall insulating films 301 and 302 are formed on the sides of the gate electrode 300. The gate insulating film 200 and the silicon layer 103 are removed except for the gate portion including the sidewall insulating films 301 and 302. At both ends of the silicon layer 103 in the channel length direction, the insulating film 102 is etched to form grooves. A second single crystal silicon layer 600 is formed on the bottom and side surfaces of the groove, and the second silicon layer 600 is in contact with the first silicon layer 103 on the side surface of the groove. Thereby, the bottoms of the source region 601 and the drain region 602 of the SOI-MOSFET are provided so as to be positioned below the channel region 103, and the end of the channel region 103 and the source and drain regions 601 and 602 are vertical surfaces. It is connected.
[0026]
On the second silicon layer 600 to be the source and drain regions 601, 602, CoSi2Layers 631 and 632 are formed. CoSi also on the gate electrode 3002A layer 633 is formed. In the connection portions 611 and 612 between the source / drain regions 601 and 602 and the channel region 103, As and O are 10 in the silicide layers 631 and 632, respectively.19cm-3The above-described diffusion suppression region is formed. In the figure, reference numeral 400 denotes an interlayer insulating film.
[0027]
With such a configuration, the following effects can be obtained.
[0028]
First, the sum of the vertical surfaces 611 and 612 of the source and drain regions 601 and 602 and the horizontal plane can be made larger than the area of the region obtained by projecting the source and drain regions 601 and 602 onto the horizontal plane. Further, CoSi is formed on the vertical and horizontal planes of the source / drain regions 601 and 602.2By forming the layers 631 and 632, the silicon / silicide interface area can be increased more than the interface area achieved when the silicide layer is formed on the same plane. Therefore, the contact resistance of silicon / silicide can be reduced. Thereby, the high-speed operation | movement of an element is securable.
[0029]
Second, since the source and drain regions 601 and 602 are additionally formed so as to bite into the BOX insulating film 102, the gate and source regions 601 and 602 are sufficiently secured regardless of the thickness of the SOI, and the gates are formed. Overlap between the electrode 300 and the source / drain regions 601 and 602 can be minimized. As a result, electrical capacitive coupling between the gate electrode 300 and the source / drain regions 601 and 602 is reduced, and high-speed operation of the device can be ensured. Furthermore, it becomes easy to maintain the electrical insulation between the gate, the source and the drain during the salicide process.
[0030]
Third, since the source and drain regions 601 and 602 have vertical surfaces 611 and 612 in contact with the surface SOI layer forming the channel, As and O are self-aligned using oblique ion implantation. Can be selectively introduced into the vertical plane. As a result, it is possible to avoid an increase in contact resistance while suppressing the generation of leakage current accompanying silicidation. Therefore, standby power of the semiconductor circuit can be reduced, the memory element can avoid information loss, and high-speed operation of the element can be ensured.
[0031]
In order to further clarify the action pointed out in the third, the suppression of leakage current generation accompanying silicidation with As and O will be described in detail with reference to FIGS.
[0032]
FIG. 2 shows n with different junction depths.+/ P junction Junction leakage when Co silicide is formed to 35 nmROf the junction depth X together with reference data for the non-silicided junction.jIt is the figure shown as a function of. The applied voltage for junction leak measurement was 4V. As can be seen from this figure, CoSi2When Co is formed on silicon, Co atoms diffuse at high speed in the silicon, resulting in a large junction leak. Prior to the silicidation reaction, the present inventors have confirmed that the occurrence of this leakage can be suppressed by performing ion implantation on the silicon surface immediately before depositing the metal.
[0033]
FIG. 3 shows that 35 nm CoSi is formed for each of the case where As ions are implanted through an oxide film prior to silicidation (a) and the case where Ge ions are implanted (b).2Pn junction leakage current I at a junction depth of 100 nm after formingRIs shown as a function of the injection volume Φ. In the figure, the leakage current when heat treatment is applied prior to Co deposition after ion implantation is also shown for reference (dotted line). It can be seen that heat treatment should not be applied after ion implantation in order to suppress leakage. This is because the amorphous layer generated by ion implantation disappears by heat treatment. Further, by comparing (a) and (b), it can be seen that the leakage current suppression capability greatly depends on the implanted ion species, and As is superior to Ge in leakage suppression capability by two orders of magnitude or more. In the case of As, the leakage current monotonously decreases with the injection amount, and 1 × 1014cm-2Thus, the junction leak accompanying silicidation is almost eliminated.
[0034]
FIG. 4 shows an ion implantation amount of 1 × 10 when the ion implantation is performed via the oxide film and when the ion implantation is not performed via the oxide film.14cm-2The leakage current (with a junction depth of 100 nm) is compared with the leakage current (reference) when no ion implantation is performed. In the case of Ge ion implantation, there is almost no difference in leakage current between the case of implantation through an oxide film and the case of implantation without an oxide film. However, in the case of As ion implantation, the leakage current is suppressed by about two orders of magnitude when the implantation is performed through the oxide film, compared with the case where the implantation is performed without the oxide film.
[0035]
Immediately before the silicidation metal deposition, As is ion-implanted through the oxide film, “knock-on” oxygen due to crystal defects and implanted ions ejecting oxygen in the oxide film is introduced to the surface of the source and drain regions. Is done. Crystal defects (and amorphous layers caused by crystal defects) modulate the reaction process of the subsequent silicidation process, and suppress the diffusion of silicidation metal into the silicon substrate (see the difference in the presence or absence of heat treatment in FIG. 3). ). Furthermore, as As and “knock-on” oxygen coexist, as shown in FIG. 4, the diffusion of silicided metal into the silicon substrate is further suppressed.
[0036]
FIG. 5 shows As ion implantation (injection amount 1 × 1014cm-2) Through the oxide film and then CoSi2The results of SIMS analysis of the distribution of As and O at the time of forming are shown. With the silicidation reaction, As and O are taken into the silicide layer and segregate preferably near the center of the silicide layer.19cm-3It can be seen that a region including the above high concentration is formed and Co diffusion is suppressed.
[0037]
FIG. 6 shows the formed CoSi in the case where As ion implantation is performed through the oxide film (a) and in the case where the ion implantation is not performed through the oxide film (b).2The contact resistance values between the p-type silicon diffusion layer and the p-type silicon diffusion layer are shown as a function of the amount of ion implantation for contacts with various aperture diameters. When As ions are implanted without an oxide film, the amount of implantation (1 × 10 6) that can suppress the generation of leakage current14cm-2) Shows that the contact resistance greatly increases. On the other hand, when ion implantation is performed through an oxide film, the increase in contact resistance is significantly suppressed as compared with the case where implantation is performed without using an oxide film.
[0038]
As described above, As is ion-implanted through an oxide film before silicidation, a layer containing As and O is formed on the silicon surface, and then silicidation is performed to significantly suppress the generation of leakage current. In addition, the increase in contact resistance with the p-type silicon layer accompanying the introduction of As can be stopped by about 1.5 times.
[0039]
However, since the contact area is reduced with the miniaturization of the element, it is not preferable that the contact resistance is increased by As ion implantation in addition to this. Therefore, a layer containing As and O is selectively formed only in the source and drain portions adjacent to the surface SOI layer that forms a channel related to the occurrence of leakage. As a result, the occurrence of leaks in the vicinity of the junction between the source / drain regions and the channel region can be suppressed, and the increase in contact resistance can be suppressed without performing ion implantation in the other source / drain portions.
[0040]
In order to achieve this, as in the present embodiment, the BOX insulating film 102 is partially formed so that the source and drain regions 601 and 602 of the SOI-MOSFET are positioned below the bottom of the surface SOI layer 103. If the surface SOI layer 103 that forms the erosion and the connection portion between the source and drain regions 601 and 602 have a vertical surface, the vertical surface that is in contact with the surface SOI layer 103 that forms the channel. In addition, As and O can be selectively introduced in a self-aligned manner using oblique ion implantation. As a result, it is possible to avoid an increase in contact resistance while suppressing the generation of leakage current accompanying silicidation. Therefore, standby power of the semiconductor circuit can be reduced, the memory element can avoid information loss, and high-speed operation of the element can be ensured.
[0041]
(Second Embodiment)
7 to 8 are cross-sectional views showing manufacturing steps of the SOI-MOSFET according to the second embodiment of the present invention. The element structure is the same as that of the first embodiment, and is a manufacturing process of a salicide type SOI-MOSFET having a recessed S / D structure in which the source and drain regions have digged into the BOX insulating film.
[0042]
First, as shown in FIG. 7A, from a silicon oxide film (BOX) 102 formed on a single crystal silicon substrate 101 and an element forming single crystal silicon layer (SOI layer) 103 formed thereon. An SOI substrate 100 is prepared. Then, a gate insulating film 200 made of a silicon oxide film is formed on the surface of the SOI layer 103, and a gate electrode 300 made of polysilicon is further processed and formed thereon. Then, an oxide film 310 as a first insulating film and a nitride film 320 as a second insulating film are formed on the gate electrode 300. More specifically, after depositing a polysilicon film, an oxide film, and a nitride film on the gate insulating film 200, a resist is formed on the gate electrode pattern by photolithography, and the nitride film, oxide film, poly The silicon film is selectively etched into a gate pattern.
[0043]
Subsequently, using the gate electrode 300 as a mask, a conductive impurity, for example, B is introduced into the SOI layer 103 adjacent thereto to form source and drain extension regions.
[0044]
Next, as shown in FIG. 7B, gate sidewall insulating films 301 and 302 made of a silicon nitride film are formed on the left and right sides of the gate electrode 300, and at the same time, using this processing step, the known technique is effective. The gate oxide film 200 and the SOI layer 103 are removed using a method such as RIE (Reactive Ion Etching). As a result, only a portion (including source and drain extension regions) that forms a channel under the gate remains in the SOI layer 103.
[0045]
Next, as shown in FIG. 7C, an interlayer insulating film 400, for example, a silicon oxide film is formed on the structure of FIG. 7B by an effective method of known techniques such as CVD (Chemical Vapor Deposition). It deposits using the method etc., and this is planarized using the effective method of the well-known techniques, for example, CMP (Chemical Mechanical Polishing) method etc. Further, a resist mask 500 having an opening in an element formation scheduled region is formed using an effective method of known techniques, such as a photolithography method. This photolithography does not require precise alignment with the gate electrode.
[0046]
Next, as shown in FIG. 8D, using the resist mask 500 and simultaneously using the gate electrode portion as a mask, an effective method of a known technique such as the RIE method is used for the opening. The recesses 401 and 402 are formed on the left and right sides of the gate electrode by etching through the interlayer insulating film 400 and etching the upper portion of the BOX insulating film 102. Here, since the recesses 401 and 402 are formed in a self-aligning manner using the gate electrode portion as a mask, strict alignment accuracy is not required when the resist mask 500 is opened.
[0047]
Next, as shown in FIG. 8E, an amorphous silicon layer 600 is uniformly deposited on the surface of the substrate with the same thickness as the desired source and drain regions so as to cover the recesses 401 and 402. . The deposition of this silicon layer is within the scope of known techniques, for example SiH at 0.2 Torr, 400 ° C.FourIt can be easily formed by using a gas. SiHFourB for gas2H6The amorphous silicon layer 600 may have the same conductivity as the source and drain extensions. Needless to say, conductive impurities such as B may be introduced by ion implantation.
[0048]
At this time, the SOI layer 103 forming the channel is connected to the silicon layer 600 at both ends 111 and 112. Therefore, by subsequently performing a heat treatment at 600 ° C. for 30 seconds in a nitrogen atmosphere, for example, the silicon at both ends 111 and 112 can be used as a seed to crystallize the adjacent alpha silicon layer. Here, the thicknesses of the source and drain regions are accurately defined by the silicon layer 600, and the variation in film thickness seen in the selective epitaxial growth method can be avoided.
[0049]
Next, as shown in FIG. 8F, an oxide film 700 is deposited on the entire surface with a film thickness of, for example, 20 nm using an effective method of known techniques, such as a CVD method. Next, after applying a resist to the entire surface, this is etched back by an effective method of known techniques, for example, an electron beam irradiation method so that the resists 501 and 502 remain only at the bottoms of the recesses 401 and 402. To. The etch back amount at this time is preferably adjusted so that the upper position of the resist is above the surface of the SOI layer 103 forming the channel.
[0050]
Next, as shown in FIG. 9G, the silicon oxide film 700 exposed on the resists 501 and 502 is selectively removed by immersing the resist in the HF solution, for example, using the resist as a mask. The silicon layer 600 is selectively removed using an effective method of known techniques, for example, an isotropic etching method such as a CDE (Chemical Dry Etching) method. At this time, the resists 501 and 502 at the bottom of the recesses 401 and 402 remain.
[0051]
By these processes, the silicon regions 601 and 602 that constitute the source and drain regions are electrically connected to the SOI layer 103 that forms the channel at the bottoms of the recesses 401 and 402, and the bottoms are below the 103. The BOX insulating film 102 can be partially eroded (recessed S / D structure). In addition, since the overlap with the gate electrode can be kept small while ensuring the desired thickness of the source and drain regions, electrical capacitive coupling between them is reduced, and the device can be operated at high speed.
[0052]
Further, the source / drain regions 601 and 602 can be formed in the recesses 401 and 402 formed in the gate electrode in a self-aligned manner. In addition, vertical surfaces 611 and 612 are formed at the connection between the SOI layer 103 forming the channel and the source / drain regions 601 and 602. Therefore, the sum of the vertical planes of the source / drain regions 601 and 602 and the horizontal planes 621 and 622 can be made larger than the area of the region where the source / drain regions 601 and 602 are projected onto the horizontal plane.
[0053]
Next, as shown in FIG. 9H, the upper portions of the resists 501 and 502 remaining at the bottoms of the recesses 401 and 402 are further retracted by an effective method of known techniques, for example, an electron beam irradiation method, The upper portions of the vertical surfaces 611 and 612 of the source / drain regions 601 and 602 are exposed. For example, the acceleration voltage is 50 KV and the injection amount is 2 × 10 6 over the remaining oxide film 700 obliquely from the exposed vertical surface.14cm-2Ion implantation is performed under the following conditions. At the top of the exposed vertical surfaces 611 and 612, oxygen atoms in the silicon oxide film are "knocked-on" in a self-aligned manner and introduced simultaneously with As as an implantation element.
[0054]
As a result, crystal defects are generated on the upper surfaces of the vertical surfaces 611 and 612 and become amorphous. At this time, it is preferable that the range of the ion-implanted atoms is set to the thickness of the silicide layer formed thereon after that. In this manner, As and O can be simultaneously and easily introduced into the upper portions of the vertical surfaces 611 and 612 that are closest to the end portions 111 and 112 of the SOI layer 103 forming a channel in which leakage current is a concern. .
[0055]
In contrast, ion implantation is not performed on the horizontal planes 621 and 622 of the source and drain regions 601 and 602 protected by the resists 501 and 502. Needless to say, the vertical surfaces 611 and 612 containing As and O may be formed by implanting oxygen ions simultaneously with As ions. Here, the selective introduction of As and O into the vertical plane is easily achieved by only electron beam irradiation and ion implantation without requiring any photolithography with the formation of the recessed S / D. .
[0056]
Next, as shown in FIG. 9I, the resists 501 and 502, the remaining oxide film 700, and the first and second insulating films 310 and 320 on the gate electrode are removed. Here, the following should be noted. The layer containing As and O is introduced above the vertical surfaces 611 and 612 closest to the end portions 111 and 112 of the SOI layer 103 forming the channel. Therefore, as described in detail in the first embodiment, when the source and drain regions are silicided, these As and O can prevent the metal atoms from diffusing and reaching the SOI layer 103 forming a channel.
[0057]
As a result, no leakage current occurs. On the other hand, ion implantation is not performed on the horizontal planes 621 and 622 of the source and drain regions 601 and 602. Therefore, as pointed out in the first embodiment, an increase in contact resistance due to As ion implantation at this portion is avoided.
[0058]
Thereafter, Co is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate to a thickness of, for example, 10 nm by an effective method of known techniques, for example, sputtering. Next, this semiconductor substrate is subjected to rapid thermal processing in nitrogen at, for example, 500 ° C. for 30 seconds, and a silicidation reaction is selectively advanced with silicon in direct contact with Co. Silicide regions are formed on the source 631, the gate 633, and the drain 632. In this case, the final thickness of the silicide layer is about 35 nm. Unreacted Co is selectively removed by immersing in a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide. Further, rapid thermal processing is performed in nitrogen at, for example, 800 ° C. for 30 seconds to further reduce the electrical resistance of Co silicide. Thereby, the structure shown in FIG. 1 is obtained.
[0059]
Subsequently, using a known technique, a semiconductor device is completed through an interlayer film and formation of contacts to each electrode through the interlayer film, a wiring process, a mounting process, and the like. In this way, the generation of leakage current due to silicidation is suppressed, the contact resistance is kept low, the electric capacitive coupling with the gate electrode is reduced, and the recessed S / D structure in which the source and drain regions have digged into the BOX. The salicide type SOI-MOSFET is realized in a self-aligned manner with the gate electrode.
[0060]
As described above, according to the present embodiment, the source and drain regions 601 and 602 are formed by the silicon layer 600 deposited with the same thickness as the desired source and drain regions. The thickness is precisely defined, and the film thickness variation seen in the selective epitaxial growth method can be avoided.
[0061]
By using resist etchback, the source and drain regions 601 and 602 can be easily formed in the trenches 401 and 402 formed in the gate electrode in a self-aligned manner. Since the source / drain regions 601 and 602 have a horizontal plane and a vertical plane, it is possible to selectively introduce As and O into only the vertical plane in a self-aligning manner using oblique ion implantation. .
[0062]
By forming the diffusion suppression region containing As and O at the same time prior to the silicide, diffusion of metal atoms can be suppressed extremely effectively. Since the diffusion suppression region containing As and O is introduced at the upper part of the vertical surface closest to the end of the SOI layer forming the channel, a leakage current is generated when the source and drain electrodes are silicided. Can be prevented.
[0063]
Since ion implantation is not performed in the horizontal planes of the source and drain regions 601 and 602, an increase in contact resistance due to As ion implantation in this portion is avoided. As a result, it is possible to avoid an increase in contact resistance while suppressing the generation of leakage current accompanying silicidation. Therefore, standby power of the semiconductor circuit can be reduced, the memory element can avoid information loss, and high-speed operation of the element can be ensured.
[0064]
(Third embodiment)
10 and 11 are cross-sectional views showing a manufacturing process of an SOI-MOSFET according to the third embodiment of the present invention.
[0065]
In this embodiment, immediately before silicidation, a surface layer containing As and O is introduced only into a portion adjacent to the gate electrode, thereby suppressing the diffusion of Co atoms to the substrate and at least a part of the source and drain regions. In this case, a simple manufacturing process of a salicide MOSFET with reduced contact resistance is realized by not performing ion implantation immediately before silicidation.
[0066]
FIG. 10A shows a silicon substrate 101 formed by an effective method of a known technique, element isolation regions 121 and 122, a gate insulating film 200 formed on the surface of the silicon substrate, for example, a silicon oxide film, The gate electrode 300 formed thereon, for example, polysilicon is shown. On the left and right sides of the gate electrode, shallow diffusion layers 131 and 132 having a conductivity opposite to the substrate serving as the source and drain extension regions, for example, p-type conductivity, and the substrate opposite to the source and drain regions are provided. Diffusion layers 141 and 142 having conductivity, for example, p-type conductivity are formed. Further, gate sidewall insulating films 301 and 302, for example, silicon nitride films are formed on the left and right sides of the gate electrode 300.
[0067]
Next, as shown in FIG. 10B, a silicon oxide film 700 is deposited on the entire surface with a film thickness of, for example, 20 nm using an effective method of known techniques, such as a CVD method.
[0068]
Next, as shown in FIG. 10C, a resist mask 500 having openings in the source and drain regions is formed using an effective method of known techniques, such as a photolithography method. Subsequently, As is obliquely passed through the oxide film 700, for example, with an acceleration voltage of 50 KV and an injection amount of 2 × 10.14cm-2Ion implantation is performed under the following conditions. At this time, the height and ion implantation angle of the resist 500 are such that both the resist and the gate electrode function as a mask, and ion implantation into the source and drain regions is performed only on a part 152 of the source and drain regions adjacent to the gate electrode. Adjust as follows. As a result, crystal defects are generated on the surface of the region 152 adjacent to the source and drain extension regions 132, and an amorphous layer containing As and O is generated. At this time, it is preferable that the range of the ion-implanted atoms is set to the thickness of the silicide layer formed thereon after that. As described above, As and O can be simultaneously and simply introduced into the regions adjacent to the source and drain extension regions where leakage current is a concern. In this case, ion implantation is not performed on at least a part of the source and drain regions.
[0069]
Similar oblique ion implantation is performed from the left and right sides, and the oxide film 700 is peeled off. As shown in FIG. 11D, regions adjacent to the source and drain extension regions 131 and 132 in which leakage current is a concern. On the surfaces of 151 and 152, an amorphous layer containing As and O is generated. Therefore, as explained in detail in the first embodiment, when the source and drain regions are silicided, it is possible to prevent the metal atoms from diffusing due to these As and O and reaching the shallow junction surface near the source and drain extensions. . As a result, no leakage current occurs. On the other hand, in the source and drain region portions (which are defined by the resist mask and the ion implantation angle and are formed at a distance of approximately the height of the gate electrode from the gate electrode) where the junction is deep and leakage is less likely to occur. In this case, unnecessary ion implantation is not performed. Therefore, as pointed out in the first embodiment, an increase in contact resistance due to As ion implantation at this portion is avoided.
[0070]
Next, as shown in FIG. 11E, Co is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate to a thickness of, for example, 10 nm by an effective method of known techniques, for example, sputtering. Next, this semiconductor substrate is subjected to rapid thermal processing in nitrogen at, for example, 500 ° C. for 30 seconds, and a silicidation reaction is selectively advanced with silicon in direct contact with Co. Silicide regions are formed on the source 631, the gate 633, and the drain 632. In this case, the final thickness of the silicide layer is about 35 nm. Unreacted Co is selectively removed by immersing in a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide. Further, rapid thermal processing is performed in nitrogen at, for example, 800 ° C. for 30 seconds to further reduce the electrical resistance of Co silicide.
[0071]
Thereafter, using a known technique, a semiconductor device is completed through formation of an interlayer film and contacts to each electrode through the interlayer film, a wiring process, a mounting process, and the like. In this way, a salicide MOSFET is realized in which the generation of leakage current associated with silicidation is suppressed and the contact resistance is kept low.
[0072]
As described above, according to the present embodiment, when the salicide MOSFET is formed, an amorphous material containing As and O only on the surfaces of the source and drain regions adjacent to the source and drain extension regions, where leakage current may be generated. By forming the layer, it is possible to prevent the occurrence of leakage current accompanying silicidation. At the same time, unnecessary ion implantation is not performed on the source and drain regions where the junction is deep and leakage is less likely to occur, thereby suppressing an increase in contact resistance due to As ion implantation.
[0073]
(Modification)
The present invention is not limited to the above-described embodiments. Although the embodiments have been described using a single MOSFET, it is needless to say that the above-described method can be similarly applied to a plurality of elements. Furthermore, it goes without saying that it can be selectively applied to a group of elements that form part of a semiconductor device, or can be applied to different conductive MOSFETs.
[0074]
The diffusion suppression region formed in the silicide may be any region that sufficiently suppresses the diffusion of Co in the silicide into the silicon layer, and the concentration of As and O required for this purpose is 1 × 10.19cm-3That is all you need. Further, in order to form a diffusion suppression region of this concentration, the ion implantation amount of As implanted through the oxide film is 1 × 10.14cm-2That is all you need. As for doping As and O, it is effective to ion-implant As through an oxide film. However, the present invention is not necessarily limited to this technique, and any technique that can simultaneously do As and O can be used.
[0075]
Further, the silicidation metal is not necessarily limited to Co, and Ti, Ni, or the like can be used instead. In other words, the present invention is effective when any metal material is formed on the source and drain, where the diffusion is reduced by the amorphization and the contact resistance is increased.
[0076]
In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
[0077]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, the bottoms of the source and drain regions are located below the channel region, and each connection portion between the channel region and the source and drain regions has a vertical plane. In a field effect transistor having a silicide layer on a region, by forming a high-concentration impurity region containing As and O in the silicide layer in the vicinity of the connection portion between the source and drain regions and the channel region, a shallow source, While maintaining the drain junction position, junction leakage can be kept low, and the contact resistance can be kept low.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing an element structure of an SOI-MOSFET according to a first embodiment.
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between junction depth and junction leakage current with and without Co silicide.
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the dose of As and Ge and the junction leakage current.
FIG. 4 shows the leakage current when ion implantation is performed through an oxide film and when the ion implantation is not performed through comparison with the leakage current when ion implantation is not performed.
FIG. 5 is a diagram showing the result of SIMS analysis of the distribution of As and O in silicide and in silicon when silicide is formed after As ion implantation is performed through an oxide film.
FIG. 6 shows CoSi formed when As ion implantation is performed through an oxide film and when it is not performed through an oxide film.2The figure which showed the value of contact resistance with a p-type silicon | silicone diffused layer as a function of the amount of ion implantation with respect to the contact of various opening diameters.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing an SOI-MOSFET manufacturing process according to the second embodiment.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the SOI-MOSFET according to the second embodiment.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the SOI-MOSFET according to the second embodiment.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of an SOI-MOSFET according to a third embodiment.
11 is a cross-sectional view showing a manufacturing step of the SOI-MOSFET according to the third embodiment. FIG.
[Explanation of symbols]
100 ... SOI substrate
101. Single crystal silicon substrate
102 ... Silicon oxide film (BOX insulating film)
103. Single crystal silicon layer (SOI layer)
111, 112 ... both ends of the SOI layer
121, 122 ... element isolation region
131, 132 ... Shallow diffusion layer serving as extension region
141, 142... Diffusion layers to be source and drain regions
151, 152 ... Amorphous layer containing As and O
200: Gate insulating film
300 ... Gate electrode
301, 302 ... Gate side wall insulating film
310: first insulating film on gate electrode
320 ... Second insulating film on the gate electrode
400 ... interlayer insulating film
401, 402 ... concave portion
500, 501, 502 ... resist mask
600 ... Amorphous silicon layer
601, 602... Source and drain regions
611, 612 ... vertical planes of the source and drain regions 601 and 602
621, 622 ... horizontal planes of the source and drain regions 601 and 602
631,632,633 ... CoSi2layer
700 ... Silicon oxide film

Claims (2)

絶縁体と、
前記絶縁体の上に選択的に形成され、チャネル領域となる第1の単結晶シリコン層と、
前記第1の単結晶シリコン層上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、
前記第1の単結晶シリコン層のチャネル長方向の両側の前記絶縁体に設けられた溝の底面及び側面上に形成され、前記溝の側面に沿った一部で前記第1の単結晶シリコン層に接触しており、p型導電性を有するソース,ドレイン領域を成す第2の単結晶シリコン層と、
前記第2の単結晶シリコン層の水平面及び垂直面上に形成されたシリサイド層と、
前記第1の単結晶シリコン層と前記第2の単結晶シリコン層との接触部近傍の前記シリサイド層においてのみ形成され、AsとOをそれぞれ1×1019cm−3以上の濃度で含み前記シリサイド層を構成する金属原子の拡散を抑制する拡散抑制領域と、
を具備してなることを特徴とする電界効果型トランジスタ。
An insulator;
Selectively formed on the insulator, and the first single crystal silicon layer serving as a channel region,
A gate electrode formed on the first single crystal silicon layer via a gate insulating film;
Formed on the bottom and side surfaces of the groove provided in the insulator on both sides of the channel length direction of said first single crystal silicon layer, the first single crystal silicon layer in part along the sides of the groove A second single-crystal silicon layer that is in contact with and forms p-type conductivity source and drain regions;
A silicide layer formed on a horizontal plane and a vertical plane of the second single crystal silicon layer;
Wherein are only formed in the first said silicide layer contacting the vicinity of the single crystal silicon layer and the second single crystal silicon layer, the silicide includes As and O at each 1 × 10 19 cm -3 or more concentrations A diffusion suppression region for suppressing diffusion of metal atoms constituting the layer;
A field effect transistor comprising:
前記シリサイド層がCoSi であることを特徴とする請求項1記載の電界効果型トランジスタ 2. The field effect transistor according to claim 1, wherein the silicide layer is CoSi2 .
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