JPH0159731B2 - - Google Patents
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- JPH0159731B2 JPH0159731B2 JP58064085A JP6408583A JPH0159731B2 JP H0159731 B2 JPH0159731 B2 JP H0159731B2 JP 58064085 A JP58064085 A JP 58064085A JP 6408583 A JP6408583 A JP 6408583A JP H0159731 B2 JPH0159731 B2 JP H0159731B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/22—Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
- H01L21/76886—Modifying permanently or temporarily the pattern or the conductivity of conductive members, e.g. formation of alloys, reduction of contact resistances
- H01L21/76889—Modifying permanently or temporarily the pattern or the conductivity of conductive members, e.g. formation of alloys, reduction of contact resistances by forming silicides of refractory metals
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明はシリコン半導体（以下、単に半導体と
略称する）装置製造分野において使用される半導
体への不純物拡散方法に関するものである。半導
体材料の電気的性質を制御するための半導体基板
や半導体薄膜の所定の領域に所定の不純物を導入
する必要がある。従来から用いられている拡散を
用いた半導体への不純物の導入法は、(1)第１図ａ
に示した如く、半導体１００の表面に設けられた
拡散マスク１０１に不純物を拡散すべき領域にお
いて開口１０２を設け、該開口１０２を気体また
は固体の拡散源に直接接触させて不純物を拡散さ
せることにより該開口部１０２の半導体表面領域
に不純物拡散領域１０３を形成する方法、(2)第１
図ｂに示す如く、第１図ａにおける開口部１０２
の半導体表面に薄膜１０１′（マスク１０１と同
一材料でなくてもよい）を形成した後該薄膜１０
１′の厚さ方向に不純物を拡散貫通させ（従つて
該薄膜１０１′がマスク性のものの場合には高々
数百Å程度の極く薄いものでなければならない）
開口部１０２の半導体表面領域に不純物拡散領域
１０３を形成する方法、の２つに大別できる。い
ずれの方法においても不純物拡散領域１０３は開
口１０２直下の部分に殆ど限定されており、開口
１０２から横方向に拡散しマスク１０１下に形成
された不純物拡散領域Ｌは極めて小さい。これ
は、縦方向と横方向との拡散機構が同一であるた
めである。従つて横方向の拡散長Ｌは縦方向の拡
散長xjと同等またはそれ以下にしかならないた
め、従来の半導体装置の製造方法においては、横
方向の不純物拡散を意識的に応用した場合におい
ても開口端からの横方向拡散長Ｌは実用的にはせ
いぜい数千Åの範囲に限定されていた。即ち、従
来の拡散法においては、不純物を拡散すべき領域
上には実質的にそれと同じ大きさの開口を設ける
必要があつた。従つて、従来の集積回路装置の製
造方法においては、MOS型トランジスタのソー
ス・ドレインやバイポーラトランジスタのエミツ
タ等のいわゆる拡散層はそれらの上に形成される
層間絶縁膜を形成する前にそれらの拡散層の形成
を行う必要がある。そのため、浅い拡散層が要求
される微細な構造のトランジスタを使用する高密
度集積回路装置等においては、層間絶縁膜として
用いられるリンシリケートガラス層の緻密化や平
坦化のための高温熱処理を充分に行えないという
問題が生じる。何故ならリンシリケートガラス層
の緻密化や平坦化のための高温熱処理（950〜
1000℃）を行うと、既にリンシリケートガラス層
下に形成されている拡散層の不純物が拡散し、拡
散層の深さが増加してしまうからある。この様な
問題は層間絶縁膜を形成した後に該層間絶縁膜下
に不純物を導入することができれば解決すること
ができる。イオン注入法は原理的にはその様な目
的に合致しているが、イオン注入によつて生じる
結晶欠陥を充分に回復させるためには1000℃前後
の高温熱処理を行わねばならないので、必ずしも
浅い拡散層形成に適しているとは言えない。ま
た、層間絶縁膜の様に0.5〜1μmもの厚さの膜を
通してイオン注入する場合には加速エネルギーも
大きくしなければならないだけでなく膜厚のバラ
ツキ等による制御性の低下や酸化膜を通して高濃
度にイオン注入した場合には酸化膜中に酸素が反
跳注入され接合の電気的特性が低下するといつた
問題が生じる。
略称する）装置製造分野において使用される半導
体への不純物拡散方法に関するものである。半導
体材料の電気的性質を制御するための半導体基板
や半導体薄膜の所定の領域に所定の不純物を導入
する必要がある。従来から用いられている拡散を
用いた半導体への不純物の導入法は、(1)第１図ａ
に示した如く、半導体１００の表面に設けられた
拡散マスク１０１に不純物を拡散すべき領域にお
いて開口１０２を設け、該開口１０２を気体また
は固体の拡散源に直接接触させて不純物を拡散さ
せることにより該開口部１０２の半導体表面領域
に不純物拡散領域１０３を形成する方法、(2)第１
図ｂに示す如く、第１図ａにおける開口部１０２
の半導体表面に薄膜１０１′（マスク１０１と同
一材料でなくてもよい）を形成した後該薄膜１０
１′の厚さ方向に不純物を拡散貫通させ（従つて
該薄膜１０１′がマスク性のものの場合には高々
数百Å程度の極く薄いものでなければならない）
開口部１０２の半導体表面領域に不純物拡散領域
１０３を形成する方法、の２つに大別できる。い
ずれの方法においても不純物拡散領域１０３は開
口１０２直下の部分に殆ど限定されており、開口
１０２から横方向に拡散しマスク１０１下に形成
された不純物拡散領域Ｌは極めて小さい。これ
は、縦方向と横方向との拡散機構が同一であるた
めである。従つて横方向の拡散長Ｌは縦方向の拡
散長xjと同等またはそれ以下にしかならないた
め、従来の半導体装置の製造方法においては、横
方向の不純物拡散を意識的に応用した場合におい
ても開口端からの横方向拡散長Ｌは実用的にはせ
いぜい数千Åの範囲に限定されていた。即ち、従
来の拡散法においては、不純物を拡散すべき領域
上には実質的にそれと同じ大きさの開口を設ける
必要があつた。従つて、従来の集積回路装置の製
造方法においては、MOS型トランジスタのソー
ス・ドレインやバイポーラトランジスタのエミツ
タ等のいわゆる拡散層はそれらの上に形成される
層間絶縁膜を形成する前にそれらの拡散層の形成
を行う必要がある。そのため、浅い拡散層が要求
される微細な構造のトランジスタを使用する高密
度集積回路装置等においては、層間絶縁膜として
用いられるリンシリケートガラス層の緻密化や平
坦化のための高温熱処理を充分に行えないという
問題が生じる。何故ならリンシリケートガラス層
の緻密化や平坦化のための高温熱処理（950〜
1000℃）を行うと、既にリンシリケートガラス層
下に形成されている拡散層の不純物が拡散し、拡
散層の深さが増加してしまうからある。この様な
問題は層間絶縁膜を形成した後に該層間絶縁膜下
に不純物を導入することができれば解決すること
ができる。イオン注入法は原理的にはその様な目
的に合致しているが、イオン注入によつて生じる
結晶欠陥を充分に回復させるためには1000℃前後
の高温熱処理を行わねばならないので、必ずしも
浅い拡散層形成に適しているとは言えない。ま
た、層間絶縁膜の様に0.5〜1μmもの厚さの膜を
通してイオン注入する場合には加速エネルギーも
大きくしなければならないだけでなく膜厚のバラ
ツキ等による制御性の低下や酸化膜を通して高濃
度にイオン注入した場合には酸化膜中に酸素が反
跳注入され接合の電気的特性が低下するといつた
問題が生じる。
本発明の目的は絶縁膜等の拡散マスクで被われ
た半導体表面領域にも不純物を拡散することを可
能とする新規な半導体への不純物拡散方法を提供
することある。
た半導体表面領域にも不純物を拡散することを可
能とする新規な半導体への不純物拡散方法を提供
することある。
本発明による方法によれば、少なくとも半導体
基板または半導体薄膜上にモリブデン、チタン、
タンタルあるいはタングステンの中から選んだ高
融点金属、もしくはその多層膜によつて構成され
た導電薄膜（以下、単に導電薄膜と略称する）を
形成する工程と、該導電薄膜と前記半導体との接
触部において該導電薄膜と前記半導体とを合金化
反応せしめて多結晶合金層を形成する工程と、該
多結晶合金層あるいは該多結晶合金層に接続しか
つフイールド絶縁層上に延在する多結晶導電材料
よりなる配線を被うように絶縁膜を形成した後、
該絶縁膜の所定の領域を開口し前記多結晶合金層
の一部あるいは該多結晶合金層に接続された前記
多結晶導電材料よりなる配線の一部を露出せしめ
る工程と、該開口より不純物を供給することによ
り前記多結晶合金層を通してあるいは前記多結晶
導電材料よりなる配線および前記多結晶合金層を
通して前記多結晶合金層に接する半導体領域に不
純物を拡散する工程とを含むことを特徴とする半
導体への不純物拡散法が得られる。
基板または半導体薄膜上にモリブデン、チタン、
タンタルあるいはタングステンの中から選んだ高
融点金属、もしくはその多層膜によつて構成され
た導電薄膜（以下、単に導電薄膜と略称する）を
形成する工程と、該導電薄膜と前記半導体との接
触部において該導電薄膜と前記半導体とを合金化
反応せしめて多結晶合金層を形成する工程と、該
多結晶合金層あるいは該多結晶合金層に接続しか
つフイールド絶縁層上に延在する多結晶導電材料
よりなる配線を被うように絶縁膜を形成した後、
該絶縁膜の所定の領域を開口し前記多結晶合金層
の一部あるいは該多結晶合金層に接続された前記
多結晶導電材料よりなる配線の一部を露出せしめ
る工程と、該開口より不純物を供給することによ
り前記多結晶合金層を通してあるいは前記多結晶
導電材料よりなる配線および前記多結晶合金層を
通して前記多結晶合金層に接する半導体領域に不
純物を拡散する工程とを含むことを特徴とする半
導体への不純物拡散法が得られる。
本発明による方法は、不純物を拡散すべき半導
体表面領域には絶縁膜と半導体との間に不純物が
極めて拡散し易い半導体と金属との多結晶合金層
が言わば不純物の輸送路として存在するので、不
純物を該多結晶合金層中を横方向に拡散輸送しな
がら、または拡散輸送した後に該多結晶合金層よ
り該多結晶合金層に接する半導体領域に不純物を
拡散することができる。本発明は基本的には、多
結晶薄膜中あるいは多結晶薄膜と他の物質との界
面においては薄膜の厚さ方向だけでなく面内方向
にも不純物が極めて容易に拡散するという事実に
基づいたものである。多結晶体の結晶粒界を通じ
ての不純物の拡散係数が単結晶中での拡散係数よ
りも著しく大きいことは、例えばJ.M.Poate、K.
N.Tu及びJ.W.Mayer編による書物Thin Films−
Interdiffusion and Reaction（1978年John
Wiley ＆ Sons、Inc.社（New York）刊）第
161乃至242頁、等により良く知られているが、本
発明の主旨の様に多結晶合金層あるいは多結晶合
金層と基板や絶縁膜との界面を半導体への横方向
拡散のための不純物輸送路として用いかつその輸
送路としての多結晶合金を電極や配線として用い
るという考えは全く考えられていなかつた。本発
明による方法は、絶縁膜を形成した後に不純物を
絶縁膜下に横方向に拡散すること及び半導体と金
属との合金層からなる電極や配線を半導体上に予
め形成しておいてから該合金電極や配線に自己整
合的に不純物拡散領域を形成することを可能にす
るという画期的な特徴を有しており、半導体装置
製造分野に及ぼす効果は極めて大きい。
体表面領域には絶縁膜と半導体との間に不純物が
極めて拡散し易い半導体と金属との多結晶合金層
が言わば不純物の輸送路として存在するので、不
純物を該多結晶合金層中を横方向に拡散輸送しな
がら、または拡散輸送した後に該多結晶合金層よ
り該多結晶合金層に接する半導体領域に不純物を
拡散することができる。本発明は基本的には、多
結晶薄膜中あるいは多結晶薄膜と他の物質との界
面においては薄膜の厚さ方向だけでなく面内方向
にも不純物が極めて容易に拡散するという事実に
基づいたものである。多結晶体の結晶粒界を通じ
ての不純物の拡散係数が単結晶中での拡散係数よ
りも著しく大きいことは、例えばJ.M.Poate、K.
N.Tu及びJ.W.Mayer編による書物Thin Films−
Interdiffusion and Reaction（1978年John
Wiley ＆ Sons、Inc.社（New York）刊）第
161乃至242頁、等により良く知られているが、本
発明の主旨の様に多結晶合金層あるいは多結晶合
金層と基板や絶縁膜との界面を半導体への横方向
拡散のための不純物輸送路として用いかつその輸
送路としての多結晶合金を電極や配線として用い
るという考えは全く考えられていなかつた。本発
明による方法は、絶縁膜を形成した後に不純物を
絶縁膜下に横方向に拡散すること及び半導体と金
属との合金層からなる電極や配線を半導体上に予
め形成しておいてから該合金電極や配線に自己整
合的に不純物拡散領域を形成することを可能にす
るという画期的な特徴を有しており、半導体装置
製造分野に及ぼす効果は極めて大きい。
次に図を用いて本発明による方法の実施例を説
明する。
明する。
第２図は、本発明による方法の基本的な特徴を
明確にするための実施例を説明するための試料断
面模式図である。第２図ａに示した様にｐ型シリ
コン単結晶基板２００の表面にスパツタ法により
厚さ約400Åのモリブデン膜２０１を堆積する。
次に600℃で熱処理を行うことにより該モリブデ
ン膜２０１とシリコン単結晶基板２００とを反応
させモリブデンシリサイド膜２０２を形成した
後、化学蒸着CVD法により酸化シリコン膜２０
３を堆積し1000℃で熱処理を行うことにより該酸
化シリコン膜を焼きしめ、さらにフオトエツチン
グ法を用いて該酸化シリコン膜の一部をエツチン
グし、不純物供給口となすべき開口２０４を設け
る（第２図ｂ）。次に、燐を含む雰囲気中で熱処
理すること、すなわち、該開口２０４から燐を拡
散することにより第２図ｃに示した如く開口２０
４直下部のシリコン基板中だけでなく開口端から
横方向にＬだけ離れた領域にまで延びた燐拡散領
域２０５を形成することができた。開口２０４の
端から測つた横方向への拡散距離Ｌ（第２図ｃ）
は、例えば窒化燐の拡散源を用いて1000℃で30分
間行つた場合には90μmであり、900℃で60分間行
つた場合には37.5μmであつた。
明確にするための実施例を説明するための試料断
面模式図である。第２図ａに示した様にｐ型シリ
コン単結晶基板２００の表面にスパツタ法により
厚さ約400Åのモリブデン膜２０１を堆積する。
次に600℃で熱処理を行うことにより該モリブデ
ン膜２０１とシリコン単結晶基板２００とを反応
させモリブデンシリサイド膜２０２を形成した
後、化学蒸着CVD法により酸化シリコン膜２０
３を堆積し1000℃で熱処理を行うことにより該酸
化シリコン膜を焼きしめ、さらにフオトエツチン
グ法を用いて該酸化シリコン膜の一部をエツチン
グし、不純物供給口となすべき開口２０４を設け
る（第２図ｂ）。次に、燐を含む雰囲気中で熱処
理すること、すなわち、該開口２０４から燐を拡
散することにより第２図ｃに示した如く開口２０
４直下部のシリコン基板中だけでなく開口端から
横方向にＬだけ離れた領域にまで延びた燐拡散領
域２０５を形成することができた。開口２０４の
端から測つた横方向への拡散距離Ｌ（第２図ｃ）
は、例えば窒化燐の拡散源を用いて1000℃で30分
間行つた場合には90μmであり、900℃で60分間行
つた場合には37.5μmであつた。
一方、従来報告されている多結晶シリサイドや
多結晶シリコン中での拡散長Ｌは、ジヤーナルオ
ブアプライドフイジクス（Journal of Applied
Physics誌1983年第54巻第３号、1337〜1345頁所
載のジエー・ペラーグ（J.Pelleg）及びエス・ピ
ー・マラルカ（S.P.Murarka）著の論文のFig.10
に示されている多結晶TaSi2中900℃での燐の拡
散係数値、約1.5×10-12cm2／sec、及び上記論文誌
1972年第43巻第１号、83〜91頁所載のテイ・ア
イ・カミンズ（T.I.Kamins）ほか著の論文の
Fig.7から得られる多結晶シリコン中での燐の拡
散に対する1000℃での拡散係数値、約６×10-12
cm2／sec、からそれぞれ900℃60分及び1000℃30分
に対して、Ｌ＝√・（Ｄ及びｔはそれぞれ拡
散係数及び拡散時間）で近似するとそれぞれ約
0.7μm及び約1.1μmとなる。上述の本願の発明の
実施例の場合との基板濃度の違いを考慮しても、
拡散長は高々数μm程度なる。従来の方法では、
縦方向拡散長と横方向拡散長とはほぼ同じ値であ
るので、上記本願の発明の実施例における横方向
拡散距離は、従来の方法で予想される値より10倍
以上も大きな値である。
多結晶シリコン中での拡散長Ｌは、ジヤーナルオ
ブアプライドフイジクス（Journal of Applied
Physics誌1983年第54巻第３号、1337〜1345頁所
載のジエー・ペラーグ（J.Pelleg）及びエス・ピ
ー・マラルカ（S.P.Murarka）著の論文のFig.10
に示されている多結晶TaSi2中900℃での燐の拡
散係数値、約1.5×10-12cm2／sec、及び上記論文誌
1972年第43巻第１号、83〜91頁所載のテイ・ア
イ・カミンズ（T.I.Kamins）ほか著の論文の
Fig.7から得られる多結晶シリコン中での燐の拡
散に対する1000℃での拡散係数値、約６×10-12
cm2／sec、からそれぞれ900℃60分及び1000℃30分
に対して、Ｌ＝√・（Ｄ及びｔはそれぞれ拡
散係数及び拡散時間）で近似するとそれぞれ約
0.7μm及び約1.1μmとなる。上述の本願の発明の
実施例の場合との基板濃度の違いを考慮しても、
拡散長は高々数μm程度なる。従来の方法では、
縦方向拡散長と横方向拡散長とはほぼ同じ値であ
るので、上記本願の発明の実施例における横方向
拡散距離は、従来の方法で予想される値より10倍
以上も大きな値である。
第２番目の基本実施例は、上記第１の実施例に
おいて用いたモリブデンシリサイドの形成方法を
イオン注入による界面混合と熱反応とを利用して
形成した場合に対するものである。第３図ａに示
した様にｐ型シリコン基板３００上に厚さ400Å
のモリブデン膜３０１をスパツタし、次に
100keVのSiイオン３０２を５×1015cm-2だけイ
オン注入し、モリブデン３０１とシリコン基板３
００との界面を混合させる。次に550℃20分間の
熱処理を行うことによりモリブデン３０１とシリ
コン基板３００の表面層を反応させ、厚さ約
0.1μmのモリブデンシリサイド（MoSi2）層３０
３を形成し、さらにCVD法により酸化シリコン
膜３０４を堆積した後1000℃で20分間の熱処理を
行い、シリコンイオン注入によつて生じた結晶欠
陥の回復とCVD法による酸化シリコン膜３０４
の緻密化を図り、続いて該酸化シリコン膜３０４
の一部分をエツチングし開口３０５を設ける（第
３図ｂ）。次に燐を含む雰囲気中で950℃の熱処理
を行うこと、すなわち開口３０５から燐を拡散す
ることにより、第３図ｃに示した様に開口３０５
の直下部のシリコン基板中だけでなく、開口端か
ら横方向に60μmにおよび燐拡散層３０６を形成
することができた。なお、本実施例によつて形成
されたMoSi2膜３０３は、第１の実施例で示した
単なる熱反応のみで形成したMoSi2膜２０２に比
して、表面およびシリコンとの界面の平滑性が優
れており、さらに、パターン化されたシリコン表
面のシリサイド化に際しては、シリサイドのシリ
コンパターンへの自己整合性も優れているという
特徴があるので、半導体装置の配線や電極への応
用に対して極めて有効であることが知られている
ものである。
おいて用いたモリブデンシリサイドの形成方法を
イオン注入による界面混合と熱反応とを利用して
形成した場合に対するものである。第３図ａに示
した様にｐ型シリコン基板３００上に厚さ400Å
のモリブデン膜３０１をスパツタし、次に
100keVのSiイオン３０２を５×1015cm-2だけイ
オン注入し、モリブデン３０１とシリコン基板３
００との界面を混合させる。次に550℃20分間の
熱処理を行うことによりモリブデン３０１とシリ
コン基板３００の表面層を反応させ、厚さ約
0.1μmのモリブデンシリサイド（MoSi2）層３０
３を形成し、さらにCVD法により酸化シリコン
膜３０４を堆積した後1000℃で20分間の熱処理を
行い、シリコンイオン注入によつて生じた結晶欠
陥の回復とCVD法による酸化シリコン膜３０４
の緻密化を図り、続いて該酸化シリコン膜３０４
の一部分をエツチングし開口３０５を設ける（第
３図ｂ）。次に燐を含む雰囲気中で950℃の熱処理
を行うこと、すなわち開口３０５から燐を拡散す
ることにより、第３図ｃに示した様に開口３０５
の直下部のシリコン基板中だけでなく、開口端か
ら横方向に60μmにおよび燐拡散層３０６を形成
することができた。なお、本実施例によつて形成
されたMoSi2膜３０３は、第１の実施例で示した
単なる熱反応のみで形成したMoSi2膜２０２に比
して、表面およびシリコンとの界面の平滑性が優
れており、さらに、パターン化されたシリコン表
面のシリサイド化に際しては、シリサイドのシリ
コンパターンへの自己整合性も優れているという
特徴があるので、半導体装置の配線や電極への応
用に対して極めて有効であることが知られている
ものである。
第１及び第２の実施例においては、シリサイド
としてモリブデンシリサイドを用いて説明した
が、チタンシリサイド、タンタルシリサイドある
いはタングステンシリサイド等の他の金属シリサ
イドの多結晶膜もしくはそれらの多層膜の場合に
も同様の結果が確認できた。またｐ型不純物であ
るホウ素についても同様の結果が得られた。
としてモリブデンシリサイドを用いて説明した
が、チタンシリサイド、タンタルシリサイドある
いはタングステンシリサイド等の他の金属シリサ
イドの多結晶膜もしくはそれらの多層膜の場合に
も同様の結果が確認できた。またｐ型不純物であ
るホウ素についても同様の結果が得られた。
第３の実施例は、ｎチヤンネルMOS集積回路
の製造に本発明による方法を応用したものであ
る。MOS集積回路におけるMOSFET部の主要工
程における断面模式図である第４図ａ〜ｊを用い
て説明する。第４図ａに示した様に、標準的な方
法を用いてｐ型シリコン基板４００の主平面上に
フイールド酸化膜４０１とゲート酸化膜４０２を
形成した後、燐をドープした多結晶シリコン膜４
０３を堆積する。次に標準的なホトエツチング技
術を用いて該燐をドープした多結晶シリコン膜４
０３をパターンン化し、ゲート電極４０４を形成
する（第４図ｂ）。次に該ゲート電極４０４をマ
スクとしてソース・ドレインや拡散層配線となる
べき部分４０５，４０６のゲート酸化膜を除去し
てシリコン表面を露出させた後（第４図ｃ）、第
４図ｄに示した様に、厚さ200Åのモリブデン膜
４０７をスパツタ法で堆積し、さらにシリコンイ
オン４０８を50keVで５×1015cm-2だけイオン注
入することによりモリブデン膜４０７とシリコン
基板４００及び多結晶シリコンゲート電極４０４
との界面を混合させる。次に550℃の不活性ガス
雰囲気中で20分間熱処理することにより第４図ｅ
に示した如くソース・ドレイン及び拡散層配線を
形成すべき領域ならびに多結晶シリコンゲート電
極の表面にモリブデンシリサイド層４０９，４０
９′，４１０を形成し、続いてフイールド酸化膜
上の未反応モリブデン４０７′過酸化水素水を用
いて選択的に除去する（第４図ｆ）。次に第４図
ｇに示した如く層間絶縁膜としてリンシリケート
ガラス層４１１をCVD法によつて堆積した後、
1000℃20分間のアニールを行うことにより、モリ
ブデンシリサイド膜４０９，４０９′，４１０の
低抵抗化、イオン注入によつて生じたシリコン基
板中の損傷の回復及びリンシリケートガラス層４
１１の流動化を行い段差が平滑化されたリンシリ
ケートガラス層４１１′に変える（第４図ｈ）。次
に第４図ｉに示した様に該リンシリケートガラス
層４１１′にコンタクトホール４１２，４１２′を
開口し、該コンタクトホール４１２，４１２′よ
り燐を900℃で拡散することによりモリブデンシ
リサイド層４０９，４０９′に接するシリコン領
域に極めて浅い燐拡散層４１３，４１３′を形成
する。次に第４図ｊに示した様に、標準的な方法
によりアルミニウム系配線・コンタクト４１４，
４１４′を形成することにより主要な製造工程が
終了する。その結果、層間絶縁膜が極めて平滑で
あり、さらにゲート電極近傍において接合深さが
約0.1μmという極めて浅くかつシリサイド層で被
われたソース・ドレインを有するMOSFETを用
いたMOS集積回路が実現できた。
の製造に本発明による方法を応用したものであ
る。MOS集積回路におけるMOSFET部の主要工
程における断面模式図である第４図ａ〜ｊを用い
て説明する。第４図ａに示した様に、標準的な方
法を用いてｐ型シリコン基板４００の主平面上に
フイールド酸化膜４０１とゲート酸化膜４０２を
形成した後、燐をドープした多結晶シリコン膜４
０３を堆積する。次に標準的なホトエツチング技
術を用いて該燐をドープした多結晶シリコン膜４
０３をパターンン化し、ゲート電極４０４を形成
する（第４図ｂ）。次に該ゲート電極４０４をマ
スクとしてソース・ドレインや拡散層配線となる
べき部分４０５，４０６のゲート酸化膜を除去し
てシリコン表面を露出させた後（第４図ｃ）、第
４図ｄに示した様に、厚さ200Åのモリブデン膜
４０７をスパツタ法で堆積し、さらにシリコンイ
オン４０８を50keVで５×1015cm-2だけイオン注
入することによりモリブデン膜４０７とシリコン
基板４００及び多結晶シリコンゲート電極４０４
との界面を混合させる。次に550℃の不活性ガス
雰囲気中で20分間熱処理することにより第４図ｅ
に示した如くソース・ドレイン及び拡散層配線を
形成すべき領域ならびに多結晶シリコンゲート電
極の表面にモリブデンシリサイド層４０９，４０
９′，４１０を形成し、続いてフイールド酸化膜
上の未反応モリブデン４０７′過酸化水素水を用
いて選択的に除去する（第４図ｆ）。次に第４図
ｇに示した如く層間絶縁膜としてリンシリケート
ガラス層４１１をCVD法によつて堆積した後、
1000℃20分間のアニールを行うことにより、モリ
ブデンシリサイド膜４０９，４０９′，４１０の
低抵抗化、イオン注入によつて生じたシリコン基
板中の損傷の回復及びリンシリケートガラス層４
１１の流動化を行い段差が平滑化されたリンシリ
ケートガラス層４１１′に変える（第４図ｈ）。次
に第４図ｉに示した様に該リンシリケートガラス
層４１１′にコンタクトホール４１２，４１２′を
開口し、該コンタクトホール４１２，４１２′よ
り燐を900℃で拡散することによりモリブデンシ
リサイド層４０９，４０９′に接するシリコン領
域に極めて浅い燐拡散層４１３，４１３′を形成
する。次に第４図ｊに示した様に、標準的な方法
によりアルミニウム系配線・コンタクト４１４，
４１４′を形成することにより主要な製造工程が
終了する。その結果、層間絶縁膜が極めて平滑で
あり、さらにゲート電極近傍において接合深さが
約0.1μmという極めて浅くかつシリサイド層で被
われたソース・ドレインを有するMOSFETを用
いたMOS集積回路が実現できた。
第４の実施例は第３の実施例におけるアルミニ
ウム系のコンタクトがソース・ドレイン領域のモ
リブデンシリサイドに直接形成されているのでは
なく、該モリブデンシリサイドとオーミツク接触
するモリブデン金属配線にフイールド酸化膜上で
オーミツク接触する場合に対するものである。ｎ
チヤネルおよびｐチヤネル両方に対して本発明に
よる方法は有効であるが、ここではｐチヤネルの
場合を例として説明する。第５図ａに示した如く
第４図ｆに示した構造と類似の構造を第３の実施
例において述べた方法を用いて形成する。ただ
し、本実施例においては、ゲート電極の一部とす
る多結晶シリコン膜はホウ素をドープしたものを
堆積した。ここに５００はｎ型シリコン基板５０
４はホウ素をドープした多結晶シリコン、５０
９，５０９′、および５１０はモリブデンシリサ
イドである。次に950℃窒素ガス中の熱処理を行
うことによりモリブデンシリサイド５０９，５０
９′、５１０形成工程において用いた混面混合用
のシリコンイオン注入によつて生じた結晶の損傷
を回復させる。次に第５図ｂに示した様にソース
およびドレイン領域の多結晶モリブデンシリサイ
ド５０９，５０９′にオーミツク接触する多結晶
モリブデン配線５１１，５１１′を形成する。こ
の際モリブデン膜はスパツタリングによつて堆積
した。また該モリブデン膜のパターン化のための
エツチングはフエリシアン化カリ系の水溶液を用
いて行つた。次に層間絶縁膜としてリンシリケー
トガラス層５１２をCVD法により堆積した後
（第５図ｃ）1000℃20分間の熱処理を行うことに
よりリンシリケートガラス膜５１２の流動化を行
い段差が平滑化されたリンシリケートガラス膜５
１２′に変える（第５図ｄ）。次に第５図ｅに示し
た様にフイールド絶縁膜上部のモリブデン配線に
オーミツク接触を形成するためのコンタクトホー
ル５１３，５１３′を開口し、該コンタクトホー
ル５１３，５１３′よりモリブデン配線５１１，
５１１′およびモリブデンシリサイド層５０９，
５０９′を通じホウ素を900℃で拡散することによ
りモリブデンシリサイド層５０９，５０９′に接
するシリコン領域に極めて浅いホウ素拡散層５１
４，５１４′を形成する。この際ホウ素拡散源と
しては、窒化ホウ素を用いた。次に第５図ｆに示
した様に標準的な方法によりアルミニウム系配
線・コンタクト５１５，５１５′を形成すること
により主要な製造工程が終了する。
ウム系のコンタクトがソース・ドレイン領域のモ
リブデンシリサイドに直接形成されているのでは
なく、該モリブデンシリサイドとオーミツク接触
するモリブデン金属配線にフイールド酸化膜上で
オーミツク接触する場合に対するものである。ｎ
チヤネルおよびｐチヤネル両方に対して本発明に
よる方法は有効であるが、ここではｐチヤネルの
場合を例として説明する。第５図ａに示した如く
第４図ｆに示した構造と類似の構造を第３の実施
例において述べた方法を用いて形成する。ただ
し、本実施例においては、ゲート電極の一部とす
る多結晶シリコン膜はホウ素をドープしたものを
堆積した。ここに５００はｎ型シリコン基板５０
４はホウ素をドープした多結晶シリコン、５０
９，５０９′、および５１０はモリブデンシリサ
イドである。次に950℃窒素ガス中の熱処理を行
うことによりモリブデンシリサイド５０９，５０
９′、５１０形成工程において用いた混面混合用
のシリコンイオン注入によつて生じた結晶の損傷
を回復させる。次に第５図ｂに示した様にソース
およびドレイン領域の多結晶モリブデンシリサイ
ド５０９，５０９′にオーミツク接触する多結晶
モリブデン配線５１１，５１１′を形成する。こ
の際モリブデン膜はスパツタリングによつて堆積
した。また該モリブデン膜のパターン化のための
エツチングはフエリシアン化カリ系の水溶液を用
いて行つた。次に層間絶縁膜としてリンシリケー
トガラス層５１２をCVD法により堆積した後
（第５図ｃ）1000℃20分間の熱処理を行うことに
よりリンシリケートガラス膜５１２の流動化を行
い段差が平滑化されたリンシリケートガラス膜５
１２′に変える（第５図ｄ）。次に第５図ｅに示し
た様にフイールド絶縁膜上部のモリブデン配線に
オーミツク接触を形成するためのコンタクトホー
ル５１３，５１３′を開口し、該コンタクトホー
ル５１３，５１３′よりモリブデン配線５１１，
５１１′およびモリブデンシリサイド層５０９，
５０９′を通じホウ素を900℃で拡散することによ
りモリブデンシリサイド層５０９，５０９′に接
するシリコン領域に極めて浅いホウ素拡散層５１
４，５１４′を形成する。この際ホウ素拡散源と
しては、窒化ホウ素を用いた。次に第５図ｆに示
した様に標準的な方法によりアルミニウム系配
線・コンタクト５１５，５１５′を形成すること
により主要な製造工程が終了する。
本実施例においては、ゲート電極の一部を形成
する多結晶シリコンには、予め不純物をドープし
たものを用いたが、ゲート電極の多結晶シリコン
としては不純物をドーープしないものを堆積した
後、フイールド絶縁膜上でゲート電極配線部の層
間絶縁膜に開口を設け本発明による方法を適用す
ることによりソース・ドレイン領域の拡散層形成
の際にゲート電極の多結晶シリコンにも同時に不
純物を拡散させることができる。
する多結晶シリコンには、予め不純物をドープし
たものを用いたが、ゲート電極の多結晶シリコン
としては不純物をドーープしないものを堆積した
後、フイールド絶縁膜上でゲート電極配線部の層
間絶縁膜に開口を設け本発明による方法を適用す
ることによりソース・ドレイン領域の拡散層形成
の際にゲート電極の多結晶シリコンにも同時に不
純物を拡散させることができる。
なお、上記いずれの実施例においても不純物の
拡散方法として標準的な気相からの拡散を用いた
が、拡散源として不純物を高濃度にドープした多
結晶シリコンや酸化膜を用いた固相からの拡散や
開口部のシリサイド中にイオン注入によつて拡散
源を形成する方法を採用しても本発明による方法
の効果を失わせるものではないのは明らかであ
る。
拡散方法として標準的な気相からの拡散を用いた
が、拡散源として不純物を高濃度にドープした多
結晶シリコンや酸化膜を用いた固相からの拡散や
開口部のシリサイド中にイオン注入によつて拡散
源を形成する方法を採用しても本発明による方法
の効果を失わせるものではないのは明らかであ
る。
第１図は従来の半導体への不純物拡散法を説明
するための試料断面略図。第２〜５図は本発明に
よる方法の実施例を説明するための試料断面略
図。 図中の番号はそれぞれ以下のものを示す。１０
０，２００，３００，４００，５００…シリコン
単結晶基板、１０１，２０３，３０４…拡散マス
ク、１０３，２０５，３０６，４１３，４１３′，
５１４，５１４′…不純物拡散層、２０２，３０
３，４０９，４０９′，４１０，５０９，５０
９′，５１０…多結晶金属シリサイド、４０１，
５０１…フイールド酸化膜、４０２…ゲート酸化
膜、４０４，５０４…多結晶シリコン、４１１，
４１１′，５１２，５１２′…リンシリケートガラ
ス、４１４，４１４′，５１４，５１４′…アルミ
ニウム系配線。
するための試料断面略図。第２〜５図は本発明に
よる方法の実施例を説明するための試料断面略
図。 図中の番号はそれぞれ以下のものを示す。１０
０，２００，３００，４００，５００…シリコン
単結晶基板、１０１，２０３，３０４…拡散マス
ク、１０３，２０５，３０６，４１３，４１３′，
５１４，５１４′…不純物拡散層、２０２，３０
３，４０９，４０９′，４１０，５０９，５０
９′，５１０…多結晶金属シリサイド、４０１，
５０１…フイールド酸化膜、４０２…ゲート酸化
膜、４０４，５０４…多結晶シリコン、４１１，
４１１′，５１２，５１２′…リンシリケートガラ
ス、４１４，４１４′，５１４，５１４′…アルミ
ニウム系配線。
Claims (1)
- １ 少なくともシリコン半導体基板またはシリコ
ン半導体薄膜上に、モリブデン、チタン、タンタ
ルあるいはタングステンの中から選んだ高融点金
属、もしくはその多層膜によつて構成された導電
薄膜を形成する工程と、該導電薄膜と前記半導体
との接触部において該導電薄膜と前記半導体とを
合金化反応せしめて多結晶合金層を形成する工程
と、該多結晶合金層あるいは該多結晶合金層に接
続しかつフイールド絶縁層上に延在する多結晶導
電材料よりなる配線を被うように絶縁膜を形成し
た後、該絶縁膜の所定の領域を開口し前記多結晶
合金層の一部あるいは該多結晶合金層に接続され
た前記多結晶導電材料よりなる配線の一部を露出
せしめる工程と、該開口より不純物を供給するこ
とにより前記多結晶合金層を通してあるいは前記
多結晶導電材料よりなる配線および前記多結晶合
金層を通して前記多結晶合金層に接する半導体領
域に不純物を拡散する工程とを含むことを特徴と
する半導体への不純物拡散法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6408583A JPS59189623A (ja) | 1983-04-12 | 1983-04-12 | 半導体への不純物拡散法 |
| US06/550,913 US4558507A (en) | 1982-11-12 | 1983-11-10 | Method of manufacturing semiconductor device |
| EP83111366A EP0109082B1 (en) | 1982-11-12 | 1983-11-14 | Method of manufacturing a semiconductor device comprising a diffusion step |
| DE8383111366T DE3381880D1 (de) | 1982-11-12 | 1983-11-14 | Verfahren zur herstellung einer halbleiteranordnung mit einem diffusionsschritt. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6408583A JPS59189623A (ja) | 1983-04-12 | 1983-04-12 | 半導体への不純物拡散法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59189623A JPS59189623A (ja) | 1984-10-27 |
| JPH0159731B2 true JPH0159731B2 (ja) | 1989-12-19 |
Family
ID=13247885
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6408583A Granted JPS59189623A (ja) | 1982-11-12 | 1983-04-12 | 半導体への不純物拡散法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59189623A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61181125A (ja) * | 1985-02-06 | 1986-08-13 | Nec Corp | 半導体装置のオ−ミツク電極及びその製造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5026474A (ja) * | 1973-07-07 | 1975-03-19 |
-
1983
- 1983-04-12 JP JP6408583A patent/JPS59189623A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5026474A (ja) * | 1973-07-07 | 1975-03-19 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59189623A (ja) | 1984-10-27 |
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