JPH01215017A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置の製造方法に係り、特に接合の浅い
拡散層を形成するのに好適な製造方法に関する。

〔従来の技術〕

ＬＳＩの拡散層は高速化、高機能化に伴って、拡散深さ
をできるだけ浅く形成することが求められている。拡散
層はシリコン基板の絶縁膜にホトリソ技術を用いて開口
を形成し、この開口から直接シリコン基板にイオン打込
装置で選択的に拡散不純物を打込み、活性化と打込み時
の損傷を消滅させるため高温でアニールして形成される
。その後、さらに、他の領域に拡散層を形成したり、或
いは配線を形成するための高温の熱処理が追加される。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように、従来技術の拡散層の形成方法では拡散深さ
はイオン打ち込み時に既に飛程距離やチャネリングによ
りある程度の深さになるうえ、その後に活性化や打ち込
み損傷を低減する目的で高温のアニールが必要であり、
さらに深くなる。また拡散層を形成した後に配線が形成
されるため例えばＷをシリサイド化してＷＳｉｚを形成
する９００℃で６０分間の熱処理が追加される。この熱
処理によって接合が移動し、超浅接合を形成することが
困難であった。特に、下側の拡散層を形成した後、積層
して機能素子を構成する３次元デバイスでは３次元部を
形成する熱処理条件が制約を受け、超浅接合化はさらに
困難になる問題があった。

本発明の目的は拡散層の深さが極めて浅い、超浅接合を
形成するのに良好な半導体装置の製造方法を提供するこ
とにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は配線層を覆った絶縁膜に開口を形成し、この
開口部から配線層に拡散不純物を導入し、これに比較的
低い温度で、短時間の熱処理を加えて配線層中を横方向
に拡散させ、シリコン基板の表面に到達させて拡散層を
形成することにより達成される。

また、本発明を適用した高精度拡散にはシリコン基板と
配線層が接するところに配線層より拡散不純物の拡散速
度が遅い層を介在させておくことにより達成される。

〔作用〕

Ｗ、Ｍｏ等の高融点金属のシリサイド膜から成る配線材
料中では拡散不純物の拡散が非常に速いという性質に注
目してなされたものである。

配線層は拡散層を構成するシリコン基板の表面に拡散不
純物を供給する経路として作用する。それによって、拡
散不純物を直接シリコン基板の表面にイオンを打ち込ま
ないので、避けることができない飛程距離やチャネリン
グによる拡散がない。

また、拡散層は配線層を形成した後に形成されるので配
線層の形成工程までは接合の移動に配慮する必要がなく
、熱処理条件に制約を受けない。

他には、配線層とシリコン基板との界面に形成される拡
散速度の遅い層は配線層の長さ、拡散距離の補正や、膜
黄の不均一による拡散速度の面内ばらつきを均一化する
膜として作用するので、安定な信頼性の高い超浅接合が
形成できる。

〔実施例〕

以下１本発明の一実施例を第１図により説明する。シリ
コン基板１に第１の絶縁膜２を形成し。

ホトリソ技術で拡散不純物を導入して拡散層′を設ける
領域にレジストパターンを形成する。次に、ドライエッ
チ装［（ＲＩＥ）でＣＩ−Ｉ　Ｆ　ａガスを用いて開口
を形成する。開口を形成したシリコン基板１の表面に気
相成長法（ＣＶＤ）でポリシリコンを堆積し、パターン
ニングして配線層３を形成する。さらにその上にスパッ
タ装置でＷを堆積し、約６５０℃で３０分間の熱処理を
加えてＷＳｉとする。第１の絶＃膜２上の未反応ＷはＨ
ｚ　Ｏｚ等で除去する。その後、９５０℃で６０分間の
熱処理を加えて低抵抗のＷＳｉｚから成る配線層３を得
る０次に、配線層３を形成したシリコン基板１上をＣＶ
Ｄ５ｉＯｚ膜の第２の絶縁膜４で覆う。次に、拡散不純
物を導入するため第２の絶縁膜４に配線層３に達する開
口５を設ける。開口部５を設ける部分の配線層３は開口
部より大きくなるように設計される。次いで、この間口
５から配線層３にイオン打込装置でＢ＋を打ち込む。拡
散不純物の導入方法はイオン打ち込み法具外でも良く、
開口部５にＢＳＧ　（ボロンガウス）等のＣＶＤ膜を被
着し、これから拡散する方法や、不純物を含む雰囲気中
で熱処理する方法で行っても良い。Ｂ＋を打ち込んだ配
線層３はＢ＋の外方拡散を防ぐため表面を酸化或いはＣ
ＶＤＩＩ！！等でキャッピングした後、６００℃以上の
熱処理を加えてＢ＋を配線層３中を横方向に拡散させ、
シリコン基板１に超浅接合のＰ形波散層６を形成する。

拡散層６はその後の工程に接合が移動するような高温の
熱処理がないので形成時の状態を維持できる。このよう
に本発明によれば超浅接合の半導体装置を得ることがで
きる。

第２図は本発明の第２の実施例である。シリコン基板１
にＰＭＯＣを形成し、その上にさらに９ＭＯ８を積層し
た３次元デバイスの断面構造である。シリコン基板１に
第１の絶縁膜２を形成し、９ＭＯ８を形成する領域を開
口してゲート酸化膜８を形成し、ポリシリコンから成る
ゲートｆｆｉ極９を形成し、ゲート電極９の表面を酸化
する。次にＷＳｉｚから成る引き出し配線層３を形成し
、その上を第２の絶縁膜４で被覆し、この絶縁膜４にＢ
＋を導入するための開口５を形成する１次に。

このソース、ドレインが未形成の９ＭＯ３上に積層して
ほぼ下側と同様にしてｐ′ＭＯ８を形成し、ＷＳｉ２か
ら成る配線層３′上の絶縁［１０に開口５′を形成する
。開口５及び５′にＢ＋を打ち込み、開口部５及び５′
の表面をキャッピングして熱処理を加え、配線層３，３
′中を拡散させ超浅接合の拡散層６，６′を同時に形成
する。このように第２の実施例によれば積層した機能素
子を一度のイオン打ち込みと、熱処理で超浅接合の３次
元デバイスを形成できる。

第３図は本発明の第３の実施例である。第１図と共通付
時が用いられ、シリコン基板１に第１の絶縁膜２を形成
してＩＪｎ口を設ける工程は同じであり省略する。次に
、開口にのみ配線層３のＷＳｉｚより拡散速度の遅い例
えばポリシリコン層７を形成する。ポリシリコン層７は
シリコン基板１の表面での拡散不純物のばらつき低減と
拡散速度を制御する膜であり、厚さは０．０１〜０．３
μｍｎ程度の範囲から目的に応じて設定される。次に、
ポリシリコン層７の上にＷＳｉｚから成る配線層３が形
成され、Ｂ＋をこの配線層７を通してシリコン基板１中
に拡散させることにより、超浅接合のｐ形拡散Ｊ！６を
形成する。本実施例によれば熱処理条件が同じであるに
もかかわらず深さの異なる拡散層を形成できる他、異常
拡散や欠陥の低減にも効果がある。

以上、本発明の実施例では拡散不純物としてＢ＋につい
てのみ述べたが、Ｐ＋やＡ５５などｒＩ形でも良い。ま
た、拡散不純物を導入及び拡散させる通路を配線層と共
用し、その配線材料としてＷＳｉｚについて述べたが、
これらに限定されるものではなく拡散通路としては個別
に形成しても良く、配線材料としてはＷ　Ｓ　ｉ　ｘの
他高融点金属のシリサイドや、アモルファスシリコン等
拡散速度の速い材料であれば良い。また、拡散不純物を
導入する開口部や、拡散通路の断面積の大きさは拡散層
の大きさ及び、不純物濃度に対応して調節される。

〔発明の効果〕

本発明によれば拡散層のシリコン表面に直接イオンを打
ち込まないうえ、配線層を形成した後に拡散層を形成す
るので、後工程に接合が移動するような高温の熱処理が
ないため超浅接合の拡散層が形成できる。また１本発明
によれば、３次元デバイスの拡散層を一度の拡散で形成
でき、プロセスの簡略化にも有効である。

また、本発明によれば配線層とシリコン基板との界面に
配線層より拡散速度の遅い層を設けておくことにより、
不純物濃度のばらつきを均一化したり、欠陥を低減でき
るため信頼性に優れた超浅接合の拡散層を容易に形成で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の接合形成方法を示す縦断面
図、第２図は本発明を３次元デバイスの形成に適用した
場合の縦断面図、第３図は本発明の第２の実施例を示す
縦断面図である。 １・・・シリコン基板、２・・・第１の絶縁膜、３．３
’・・・配線層、４，４′・・・第２の絶縁膜、５．５
’・・・開口部、６，６′・・・拡散層、７・・・拡散
制御膜、８゜８′・・・ゲート酸化１模、９，９′・・
・ゲート電極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体基板の絶縁膜に拡散層を設ける領域に第１の
   開孔を形成する工程と、第１の開孔を埋め前記拡散層か
   ら引き出し配線層を形成する工程と、前記配線層を設け
   た基板の表面上を絶縁膜で覆い当該絶縁膜に前記配線層
   に達する第２の開孔を形成する工程と第２の開孔から前
   記配線層に拡散不純物を導入し、熱処理を加えて前記配
   線層中を拡散させ、第１の開孔部から前記拡散層を形成
   する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法
   。 ２、前記引き出し配線が前記拡散層と接する部分をそれ
   以外の配線部の拡散速度より遅い層で構成することを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体装置の製造
   方法。