JPH02165637A - 浅い接合層の形成方法 - 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、半導体集積回路等に用いられるＭＯＳトラン
ジスタのソース、ドレイン領域を形成する浅い接合層の
形成方法に関する。

従来のＭＯＳ）ランジスタのソース、ドレイン領域は、
ゲート電極及びロコス分離をマスクとしてボロンあるい
は砒素イオンをイオン注入し、その後イオン注入により
生じたシリコン基板の損傷の回復及び注入不純物の活性
化のための熱処理を行うことにより形成されていた。

〈発明が解決しようとする課題〉 集積回路の集積度の増大または素子の微細化に伴って、
トランジスタのゲート長もサブミクロン領域に入ってお
り、短チヤネル効果を防止するためにソース、ドレイン
領域の接合深さを０．１μ蹟以下にする必要が生じてい
る。しかるに従来の技術ではボロン注入の場合、軽質量
であるため飛程か非常に大きく、イオン注入を行うだけ
で深く侵入してしまう。そのために低エネルギー注入が
行なわれているが、装置上の限界に近付いており、エネ
ルギーを下げることも困難となっている。さらにボロン
は拡散係数が大きく、熱処理により容５に拡散すること
もあり、浅い接合を形成することは困難となってきてい
る。砒素注入あるいはリン注入の場合、大質量のためシ
リコン基板中に注入するためにある毘度のエネルギーが
必要であり、その際に生じる損傷を回復するためには、
強いアニールが必要である。このアニールのために砒素
あるいはリンは拡散により拡がってしまい、浅い接合を
形成することは困難である。

本発明はこのような現状に鑑みてなされたものであり、
その目的とするところは、プリデポジション層の深さを
浅くし、かつシリコン基板の損傷を低減させ、適度の熱
処理を行うことにより、接合深さが浅くて、接合リーク
電流の少ない、かつ層抵抗の低い良好なソース、ドレイ
ン領域を形成する浅い接合層の形成方法を提供すること
にある。

く課題を解決するための手段〉 上記目的を達成するため、本発明の浅い接合層の形成方
法は、シリコン基板をボロン等の■族元素あるいはリン
、砒素等の■族元素を含有するプラズマ中にさらすこと
により、上記シリコン基板中に上記の元素を浅く侵入さ
せ、かつ上記シリコン基板の表面に上記の元素の金属層
を薄く堆積させる工程と、シリコンイオンあるいは５ｉ
Ｆａのようなシリコンの分子イオンあるいはゲルマニウ
ム等の接合層の導伝の型に影響しないイオンを上記金属
層を通過させて注入する工程と、上記金属層の金属をシ
リコン基板中に拡散させ、かつ、注入により生じた損傷
を回復させるための低温熱処理を行う工程とを有するこ
とを特徴としている。

く作用〉 ボロン等の■族元素またはリン、砒素等の■族元素のプ
ラズマ中にシリコン基板がさらされると、プラズマの小
さい拡散エネルギーによって、上記の元素が基板中に浅
く侵入し、浅いプリデポジション層が形成され、さらに
シリコン基板の表面に上記の元素の金属層が薄く堆積さ
れる。そして、シリコンイオン等の大質量でなく、かつ
接合層の導伝の型に影響しないイオンが上記金属層を通
過させるように注入されると、上記金属層とプリデポジ
ション層との界面がミキシングされる。このように金属
層とプリデポジション層との界面′がミキシングされ、
かつ大質量でないイオンの注入によって基板の損傷が小
さいから、低温の熱処理によって、上記金属層が金属が
シリコン基板中に高濃度に拡散され、かつ基板の損傷が
回復される。また、このような低温の熱処理を行うから
、プリデポジション層からの拡散が少なく、したがって
、浅い接合層が形成される。

〈実施例〉 以下、本発明を図示の実施例について詳細に説明する。

第１図に本発明の方法の一実施例によるＭＯＳト之−ン
ジスタ製造における浅い接合の形成の仕方を工程順に示
す。

先ず、通常のように、シリコン窒化膜をマスクとしてシ
リコン基板ｌ上にロコス分離２を形成し、犠牲酸化を行
った後厚さ１５０人のゲート酸化膜３を形成する。続い
てポリシリコンゲート電極４を形成する。引き続いてＮ
ＳＧ膜（厚さ２０００Å）を堆積し、ＲＩＥ（リアクテ
ィブイオンエツチング）でエッチバックを行い、スペー
サ５を形成する（第１図（ａ））。

次に、ソース、ドレイン領域上のゲート酸化膜３を５％
フッ化水素酸を用いて除去し、アルゴンベースのジボラ
ン（Ｂ＊Ｈ＊）ガスのプラズマ中にさらすことによりソ
ース、ドレイン領域に５００人の深さまでボロンを侵入
させて浅くプリデポジション層６を形成する。このとき
ソース、ドレイン領域表面にはボロンの金属層７が堆積
される（第１図（ｂ））。

次に、シリコンイオンを１００ｋｅＶで３ｘｌＯ”／ｃ
ｆｆｌ″注入してボロンの金属層７とシリコン基板ｌと
のミキシングを行う。続いて層間絶縁膜としてＮＳＧ模
９（膜厚１０００人）、ＢＰＳＧ（ボロンリン珪酸ガラ
ス）膜１０（膜厚７５００人）を堆積し、９００℃、４
０分の熱処理を行うことにより、ＢＰＳＧ［のりフロー
を行うと同時にボロンの金属層７よりボロンをシリコン
基板ｌ中へ拡散させ、かつ、シリコンイオンの注入によ
り発生した損傷を回復させることにより、深さ０．１μ
ｍの極めて浅く、かつ高濃度のソース、ドレイン領域８
が形成できた（第１図（Ｃ））。これは、プラズマにさ
らして形成したプリデポジション層６が浅いためと、シ
リコンイオンの注入により金属層７とシリコン基板ｌと
がミキシングされているために低い温度の熱処理でボロ
ンがシリコン基板ｌに拡散され、この拡散幅が狭いため
である。

なお、プリデポジション層６を形成するボロンを含有す
るプラズマの組成を変化させることにより、ボロンの侵
入深さ、ボロン金属層の厚さ等を変化させることができ
、接合の深さ、濃度等を制御することができる。

次に、拡散層８の上方に開口１１が設けられたフォトレ
ジスト１２を形成する。このフォトレジスト１２をマス
クとして用い、等方性及び異方性のエツチングを行い、
拡散層８まで貫通するコンタクトホール１３を形成する
。

次に、フォトレジスト１２を除去した後、配線材として
Ｔ　１ＷｌｌＪ　１４を１５００人、Ａ（２−Ｓｉｊｉ
１５を８５００人の厚さで堆積させる（第１図（ｅ））
。

最後に、フォトレジストを用いてＴｉＷ層１４゜ＡＱ−
８ｉ層１５をエツチングして、所定のパターンの配線！
６を形成し、ＰチャネルＭＯＳトランジスタを得る（第
１図（ｆ））。

尚、アルシン等の砒素を含有するソースあるいはフォス
フイン等のリンを含有するソースを用いればＮチャネル
ＭＯＳ）ランジスタを形成することができる。

〈発明の効果〉 本発明の浅い接合層の形成方法は、ボロン等の■族元素
あるいはリン等の■族元素のプラズマにシリコン基板を
さらして浅いプリデポジション層を形成するため、後の
熱処理により不純物が拡散してもなお浅い接合を形成す
ることができる。また、シリコン基板の表面に堆積した
金属層とＳｉ界面のミキシングを行いその後の低温熱処
理により不純物をＳｉ中に拡散させるので、高濃度の拡
散層を得ることができ、かつ浅い接合を形成することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）乃至（ｆ）は、本発明の一実施例を適用し
たＭＯＳトランジスタの製造における浅い接合層の形成
の仕方を工程順に示す説明図である。 ４・・・ゲート電極、６・・・プリデポジション層、７
・・・不純物金属堆積層、８・・・拡散層、１３・・・
コンタクトホール、 １６・・・Ａ１２−　Ｓ　ｉ／　Ｔ　ｉＷ配線層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）シリコン基板をボロン等のIII族元素あるいはリ
   ン、砒素等のＶ族元素を含有するプラズマ中にさらすこ
   とにより、上記シリコン基板中に上記の元素を浅く侵入
   させ、かつ上記シリコン基板の表面に上記の元素の金属
   層を薄く堆積させる工程と、 シリコンイオンあるいはＳｉＦ＿３のようなシリコンの
   分子イオンあるいはゲルマニウム等の接合層の導伝の型
   に影響しないイオンを上記金属層を通過させて注入する
   工程と、 上記金属層の金属をシリコン基板中に拡散させ、かつ、
   注入により生じた損傷を回復させるための低温熱処理を
   行う工程とを有することを特徴とする浅い接合層の形成
   方法。