JPH03155641A - Mos型半導体装置の製造方法 - Google Patents
Mos型半導体装置の製造方法Info
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- JPH03155641A JPH03155641A JP29552089A JP29552089A JPH03155641A JP H03155641 A JPH03155641 A JP H03155641A JP 29552089 A JP29552089 A JP 29552089A JP 29552089 A JP29552089 A JP 29552089A JP H03155641 A JPH03155641 A JP H03155641A
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Landscapes
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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。
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、特にゲート電極とソース、ドレイン等の不純
物層表面に自己整合的な金属ケイ化物が形成された(サ
リサイド構造)MO8型半導体装置の製造方法に関する
。
物層表面に自己整合的な金属ケイ化物が形成された(サ
リサイド構造)MO8型半導体装置の製造方法に関する
。
サブミクロン程度にMOS)ランジスタの微細化が進み
、チャンネル抵抗が低減されてくると、ソース、ドレイ
ン等を形成する不純物層の抵抗、または配線材とのコン
タクト抵抗の様な寄生抵抗が問題となり、駆動能力やコ
ンタクトマイグレーション等信頼性改善の面から、コン
タクト抵抗、拡散層のシート抵抗を下げられるサリサイ
ド構造の半導体装置が提案されている。
、チャンネル抵抗が低減されてくると、ソース、ドレイ
ン等を形成する不純物層の抵抗、または配線材とのコン
タクト抵抗の様な寄生抵抗が問題となり、駆動能力やコ
ンタクトマイグレーション等信頼性改善の面から、コン
タクト抵抗、拡散層のシート抵抗を下げられるサリサイ
ド構造の半導体装置が提案されている。
従来の製造方法は、第2図の如く、例えばP型シリコン
基板11に選択酸化によってフィールド酸化膜12、熱
酸化による150〜200A程度のゲート酸化膜13を
形成させ、更にイオン注入等によりしきい値電圧等を調
整した後、SiH4を熱分解した多結晶シリコンを約4
000人気相成長しフォトエツチングによりゲート電極
14を形成する。ゲート電極14、フィールド酸化膜1
2をマスクにし、ソース、ドレイン等のN型低濃度不純
物層15.16にリンを約1〜5X1013cm−’イ
オン注入する(第2図(a))。次にSiH4と02あ
るいはN20をプラズマ気相反応させシリコン酸化膜1
7を約5000A堆積してから、CF4やCHF3等の
ガスを用いたドライエツチャーで異方性エッチバックし
、ゲート電極14の側壁にシリコン酸化M417のスペ
ーサー18を形成する。このスペーサー18は、MOS
トランジスタをLDD (Light 1y−Dope
d−Drain)やDDD (Double−Diff
used−Drain)構造とする為と、ゲート電極と
ソース、ドレイン等のシリコン表面に形成されるシリサ
イドを分離する為に形成するものである。次に、ソース
、ドレイン等のN型高濃度不純物層19.20にヒ素を
約2〜8X101′cm−2イオン注入し活性化後ミゲ
ート電極14をマスクにゲート酸化膜13をHF水溶液
でエツチング除去し所望領域のシリコンを露出した後、
チタン21を300〜100OA程度スパッタする(第
2図(b))。次にハロゲンランプで約700℃の窒素
アニールを行なうと、ソース、ドレイン等の高濃度不純
物層19.20やゲート電極14のシリコンに接してい
るチタンはモノシリサイド化され、酸化膜上は窒化チタ
ンなる。次に過酸化水素水とアンモニア水の混合液に浸
漬すると窒化チタンのみ除去され、しかる後これを約8
00℃のハロゲンランプで窒素アニールすると、残った
モノシリサイドはチタンダイシリサイド22となり、3
Ω/口程度の低シート抵抗層が得られる(第2図(C)
)。次に、前述した方法の気相成長によるシリコン酸化
膜を層間絶縁膜23とした後、コンタクトホールを開孔
してから金属配線24を施して(第2図(d)) 、更
にパシベーション膜を気相成長させ、最後に外部への電
極取り出しの為にポンディングパッドを開孔している。
基板11に選択酸化によってフィールド酸化膜12、熱
酸化による150〜200A程度のゲート酸化膜13を
形成させ、更にイオン注入等によりしきい値電圧等を調
整した後、SiH4を熱分解した多結晶シリコンを約4
000人気相成長しフォトエツチングによりゲート電極
14を形成する。ゲート電極14、フィールド酸化膜1
2をマスクにし、ソース、ドレイン等のN型低濃度不純
物層15.16にリンを約1〜5X1013cm−’イ
オン注入する(第2図(a))。次にSiH4と02あ
るいはN20をプラズマ気相反応させシリコン酸化膜1
7を約5000A堆積してから、CF4やCHF3等の
ガスを用いたドライエツチャーで異方性エッチバックし
、ゲート電極14の側壁にシリコン酸化M417のスペ
ーサー18を形成する。このスペーサー18は、MOS
トランジスタをLDD (Light 1y−Dope
d−Drain)やDDD (Double−Diff
used−Drain)構造とする為と、ゲート電極と
ソース、ドレイン等のシリコン表面に形成されるシリサ
イドを分離する為に形成するものである。次に、ソース
、ドレイン等のN型高濃度不純物層19.20にヒ素を
約2〜8X101′cm−2イオン注入し活性化後ミゲ
ート電極14をマスクにゲート酸化膜13をHF水溶液
でエツチング除去し所望領域のシリコンを露出した後、
チタン21を300〜100OA程度スパッタする(第
2図(b))。次にハロゲンランプで約700℃の窒素
アニールを行なうと、ソース、ドレイン等の高濃度不純
物層19.20やゲート電極14のシリコンに接してい
るチタンはモノシリサイド化され、酸化膜上は窒化チタ
ンなる。次に過酸化水素水とアンモニア水の混合液に浸
漬すると窒化チタンのみ除去され、しかる後これを約8
00℃のハロゲンランプで窒素アニールすると、残った
モノシリサイドはチタンダイシリサイド22となり、3
Ω/口程度の低シート抵抗層が得られる(第2図(C)
)。次に、前述した方法の気相成長によるシリコン酸化
膜を層間絶縁膜23とした後、コンタクトホールを開孔
してから金属配線24を施して(第2図(d)) 、更
にパシベーション膜を気相成長させ、最後に外部への電
極取り出しの為にポンディングパッドを開孔している。
しかしながら、従来の技術では、スペーサー18として
用いるシリコン酸化膜17は、SiH4を用いて気相成
長させている為、カスピングがある上、ゲート電極側壁
にスリットや脆弱部が形成され易く、スペーサー18形
状が悪く、ばらつきも大きい。この結果、LDDやDD
D構造の寸法がばらつきドレイン電界の緩和が所望通り
にならず、トランジスタの耐ホツトキャリア特性も問題
となっているが、特にゲート電極14とドレイン領域1
9.20等から成長してくるチタンシリサイド22の分
離が行なわれないものが多く、またシリコン表面を露出
させる為のHFエツチング工程のエツチング時間にマー
ジンが少なく、スペーサー18がなくなってしまうこと
もあり、分離上の障害となっている。更に、異方性のエ
ッチバックは、平坦部の最も大きい膜厚にあわせてエツ
チングするので、カバレージが悪く膜厚の薄くなる微細
スペースの底面がオーバーエッチされ、シリコン層が食
われるダメージ等によりゲート膜破壊、基板リークの発
生がも多くサリサイド構造を持つLSIの様な微細半導
体装置の実用化と量産安定供給を行なう上での弊害とな
っていた。
用いるシリコン酸化膜17は、SiH4を用いて気相成
長させている為、カスピングがある上、ゲート電極側壁
にスリットや脆弱部が形成され易く、スペーサー18形
状が悪く、ばらつきも大きい。この結果、LDDやDD
D構造の寸法がばらつきドレイン電界の緩和が所望通り
にならず、トランジスタの耐ホツトキャリア特性も問題
となっているが、特にゲート電極14とドレイン領域1
9.20等から成長してくるチタンシリサイド22の分
離が行なわれないものが多く、またシリコン表面を露出
させる為のHFエツチング工程のエツチング時間にマー
ジンが少なく、スペーサー18がなくなってしまうこと
もあり、分離上の障害となっている。更に、異方性のエ
ッチバックは、平坦部の最も大きい膜厚にあわせてエツ
チングするので、カバレージが悪く膜厚の薄くなる微細
スペースの底面がオーバーエッチされ、シリコン層が食
われるダメージ等によりゲート膜破壊、基板リークの発
生がも多くサリサイド構造を持つLSIの様な微細半導
体装置の実用化と量産安定供給を行なう上での弊害とな
っていた。
しかるに本発明はかかる問題点を解決するもので、側壁
スペーサーを有機シランを反応させたシリコン酸化膜を
用いることにより、サリサイド構造を有するMOS型半
導体装置の実用化と安定供給を目的とするものである。
スペーサーを有機シランを反応させたシリコン酸化膜を
用いることにより、サリサイド構造を有するMOS型半
導体装置の実用化と安定供給を目的とするものである。
本発明のMOS型半導体装置の製造方法は、少なくとも
、ゲート酸化膜及びゲート電極を形成する工程、有機シ
ランと酸化性ガスを反応させたシリコン酸化膜を積層す
る工程、異方性エッチバックによりゲート電極の側壁に
シリコン酸化膜でなるスペーサーを形成する工程、ソー
ス、ドレイン等の高濃度不純物層を形成する工程、所定
領域のシリコン表面を開孔する工程を経てから、ゲート
電極及びソース、ドレイン等の高濃度不純物層表面に金
属あるいはそのシリサイドをセルファライン的に形成し
た事を特徴とする。
、ゲート酸化膜及びゲート電極を形成する工程、有機シ
ランと酸化性ガスを反応させたシリコン酸化膜を積層す
る工程、異方性エッチバックによりゲート電極の側壁に
シリコン酸化膜でなるスペーサーを形成する工程、ソー
ス、ドレイン等の高濃度不純物層を形成する工程、所定
領域のシリコン表面を開孔する工程を経てから、ゲート
電極及びソース、ドレイン等の高濃度不純物層表面に金
属あるいはそのシリサイドをセルファライン的に形成し
た事を特徴とする。
第1図は、本発明の半導体装置の製造方法の一実施例に
ついて説明する為の概略断面図であり、SlゲートMO
S−LS Iに適用した場合を示す。
ついて説明する為の概略断面図であり、SlゲートMO
S−LS Iに適用した場合を示す。
例えば、P型シリコン基板11上に選択酸化でフィール
ド酸化1)[12を形成後、素子領域に熱酸化による1
80人程度のゲート酸化膜13を形成させ、イオン注入
によってしきい値電圧等を調整した後、SiH4を熱分
解した多結晶シリコンを約400OA気相成長し、フォ
トエツチングによりゲート電極14をバターニングした
。該ゲート電極14、フィールド酸化II![12をマ
スクにし、ソース、ドレインのN型低濃度不純物層15
.16にリンを約2X1013cm−2イオン注入する
(第2図−a)o次に、約380℃でTEOS(S i
(OC2Hs ) 4 )とオゾンを5%程度含む酸
素中、80〜12Qtorrの圧力下で気相反応させた
シリコン酸化JII27を約5000人堆積させた(第
1図(a))。このシリコン酸化膜27は、カスピング
がなくカバージも良く、例えばゲート電極14の上面の
膜厚に対して側面及びスペース底面の膜厚は100%に
近い。又、シリコン酸化膜の成長には、TEOSと02
のプラズマ反応を用いても良いが、減圧あるいは常圧の
熱反応力に比較してカバレージが少し劣る。次にCHF
3とCF4等の混合ガスを用いたドライエツチャーで異
方性エッチバックし、ゲート電極14の側壁にシリコン
酸化膜25のスペーサー18を形成した。次に、ソース
、ドレイン等のN型高濃度不純物層19.20にヒ素を
約5X10”cm ” 2イオン注入し950℃のN2
中で活性化後、該N型高濃度不純物層19.20上のゲ
ート電極14形成後に残っているゲート酸化膜13を0
゜5〜3%HF水溶液でエツチング除去した。この時ス
ペーサー18の最大幅は0.2〜0.3μm程度残され
、スリットや脆弱部は見られなかった。
ド酸化1)[12を形成後、素子領域に熱酸化による1
80人程度のゲート酸化膜13を形成させ、イオン注入
によってしきい値電圧等を調整した後、SiH4を熱分
解した多結晶シリコンを約400OA気相成長し、フォ
トエツチングによりゲート電極14をバターニングした
。該ゲート電極14、フィールド酸化II![12をマ
スクにし、ソース、ドレインのN型低濃度不純物層15
.16にリンを約2X1013cm−2イオン注入する
(第2図−a)o次に、約380℃でTEOS(S i
(OC2Hs ) 4 )とオゾンを5%程度含む酸
素中、80〜12Qtorrの圧力下で気相反応させた
シリコン酸化JII27を約5000人堆積させた(第
1図(a))。このシリコン酸化膜27は、カスピング
がなくカバージも良く、例えばゲート電極14の上面の
膜厚に対して側面及びスペース底面の膜厚は100%に
近い。又、シリコン酸化膜の成長には、TEOSと02
のプラズマ反応を用いても良いが、減圧あるいは常圧の
熱反応力に比較してカバレージが少し劣る。次にCHF
3とCF4等の混合ガスを用いたドライエツチャーで異
方性エッチバックし、ゲート電極14の側壁にシリコン
酸化膜25のスペーサー18を形成した。次に、ソース
、ドレイン等のN型高濃度不純物層19.20にヒ素を
約5X10”cm ” 2イオン注入し950℃のN2
中で活性化後、該N型高濃度不純物層19.20上のゲ
ート電極14形成後に残っているゲート酸化膜13を0
゜5〜3%HF水溶液でエツチング除去した。この時ス
ペーサー18の最大幅は0.2〜0.3μm程度残され
、スリットや脆弱部は見られなかった。
この上にチタン21を約500人の厚みでスパッタした
(第1図(b))。次に、ハロゲンランプにより約70
0℃、30秒のN2アニールを行なって、N型高濃度不
純物層19.20やゲート電極14のシリコン表面に接
しているチタン21.はモノシリサイド化させ、フィー
ルド酸化膜12やシリコン酸化膜でなるスペーサー18
上は窒化チタンとさせる。これを過酸化水素水とアンモ
ニア水の2:1混合液に浸漬しエツチングすると窒化チ
タンのみ除去され、再び800℃のハロゲンランプで窒
素アニールすると、残ったモノシリサイドはチ女ンダイ
シリサイド22となり、3Ω/口程度の低シート抵抗が
得られた(第2図(C))。
(第1図(b))。次に、ハロゲンランプにより約70
0℃、30秒のN2アニールを行なって、N型高濃度不
純物層19.20やゲート電極14のシリコン表面に接
しているチタン21.はモノシリサイド化させ、フィー
ルド酸化膜12やシリコン酸化膜でなるスペーサー18
上は窒化チタンとさせる。これを過酸化水素水とアンモ
ニア水の2:1混合液に浸漬しエツチングすると窒化チ
タンのみ除去され、再び800℃のハロゲンランプで窒
素アニールすると、残ったモノシリサイドはチ女ンダイ
シリサイド22となり、3Ω/口程度の低シート抵抗が
得られた(第2図(C))。
続いて、スペーサーのシリコン酸化膜と同様な気相成長
による層間絶縁膜23を形成後、コンタクトホールを形
成してから金属配線24を施しく第2図(d)) 、更
にパシベーション膜としてプラズマ窒化膜を気相成長さ
せ、最後に外部への電極取り出しの為にポンディングパ
ッドを開孔した。
による層間絶縁膜23を形成後、コンタクトホールを形
成してから金属配線24を施しく第2図(d)) 、更
にパシベーション膜としてプラズマ窒化膜を気相成長さ
せ、最後に外部への電極取り出しの為にポンディングパ
ッドを開孔した。
この様にして製造された半導体装置は、スペーサー18
形状や寸法のばらつきもなくなり、この結果、トランジ
スタのLDD構造によるトランジスタの耐ホツトキャリ
ア特性も向上し、特にゲート電極14とドレイン領域等
19.20から成長してくるチタンシリサイド22の分
離が安定して行なわれる様になり、歩留りも飛躍的に向
上させることが出来た。又、異方性エッチバックにおい
ても、シリコン酸化膜25膜厚が均一な為に微細スペー
スの底面がオーバーエッチされ、シリコン層が食われる
等の問題もなくなった。
形状や寸法のばらつきもなくなり、この結果、トランジ
スタのLDD構造によるトランジスタの耐ホツトキャリ
ア特性も向上し、特にゲート電極14とドレイン領域等
19.20から成長してくるチタンシリサイド22の分
離が安定して行なわれる様になり、歩留りも飛躍的に向
上させることが出来た。又、異方性エッチバックにおい
ても、シリコン酸化膜25膜厚が均一な為に微細スペー
スの底面がオーバーエッチされ、シリコン層が食われる
等の問題もなくなった。
尚、実施例に示されるNchMOS構造に限らず、CM
OSSB i−0MOS(B t p o 1 a r
−CMO8)構造、あるいは多層配線構造の半導体装置
にも適用出来る。又、シリコン酸化膜の成長にはTEO
Sの他にS i (OCH3)4等を用いても良く、
更にシリサイドつまり金属ケイ化物には、チタンに限ら
ずタングステン、タンタル、コバルト、モリブデン、プ
ラチナ等の高融点金属も応用可能である。
OSSB i−0MOS(B t p o 1 a r
−CMO8)構造、あるいは多層配線構造の半導体装置
にも適用出来る。又、シリコン酸化膜の成長にはTEO
Sの他にS i (OCH3)4等を用いても良く、
更にシリサイドつまり金属ケイ化物には、チタンに限ら
ずタングステン、タンタル、コバルト、モリブデン、プ
ラチナ等の高融点金属も応用可能である。
以上の様に本発明は、サリサイド構造を持つLSIの様
な微細半導体装置の実用化と量産安定供給を行なう上で
の弊害となっていたゲート電極と不純物層表面のシリサ
イド層分離の不安定化をなくすと共に、電気特性及び信
頼性向上を可能としたものである。又、ゲート電極側壁
のスペーサーの形成が改善され、低絶縁膜や配線の平坦
性向上の効果もある。
な微細半導体装置の実用化と量産安定供給を行なう上で
の弊害となっていたゲート電極と不純物層表面のシリサ
イド層分離の不安定化をなくすと共に、電気特性及び信
頼性向上を可能としたものである。又、ゲート電極側壁
のスペーサーの形成が改善され、低絶縁膜や配線の平坦
性向上の効果もある。
第1図(a)〜(d)は、本発明の実施例による半導体
装置製造工程を示す概略断面図である。 第2図(a)〜(d)は、従来の半導体装置製造工程を
示す概略断面図である。 23・・・・層間絶縁膜 24・・・・金属配線
装置製造工程を示す概略断面図である。 第2図(a)〜(d)は、従来の半導体装置製造工程を
示す概略断面図である。 23・・・・層間絶縁膜 24・・・・金属配線
Claims (1)
- 少なくとも、ゲート酸化膜及びゲート電極を形成する工
程、有機シランと酸化性ガスを反応させたシリコン酸化
膜を積層する工程、異方性エッチバックによりゲート電
極の側壁にシリコン酸化膜でなるスペーサーを形成する
工程、ソース、ドレイン等の高濃度不純物層を形成する
工程、所定領域のシリコン表面を開孔する工程を経てか
ら、ゲート電極及びソース、ドレイン等の高濃度不純物
層表面に金属あるいはそのシリサイドをセルフアライン
的に形成した事を特徴とするMOS型半導体装置の製造
方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29552089A JPH03155641A (ja) | 1989-11-14 | 1989-11-14 | Mos型半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29552089A JPH03155641A (ja) | 1989-11-14 | 1989-11-14 | Mos型半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03155641A true JPH03155641A (ja) | 1991-07-03 |
Family
ID=17821687
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP29552089A Pending JPH03155641A (ja) | 1989-11-14 | 1989-11-14 | Mos型半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03155641A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0600505A1 (en) * | 1992-12-04 | 1994-06-08 | Canon Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing a semiconductor device comprising a titanium silicide layer |
EP0875942A2 (de) * | 1997-04-29 | 1998-11-04 | Siemens Aktiengesellschaft | MOS-Transistor und Verfahren zu dessen Herstellung |
US6157063A (en) * | 1997-07-25 | 2000-12-05 | Nec Corporation | MOS field effect transistor with an improved lightly doped diffusion layer structure and method of forming the same |
KR100400298B1 (ko) * | 1999-06-11 | 2003-10-04 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체소자의 자기정렬적인 콘택방법 |
-
1989
- 1989-11-14 JP JP29552089A patent/JPH03155641A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0600505A1 (en) * | 1992-12-04 | 1994-06-08 | Canon Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing a semiconductor device comprising a titanium silicide layer |
EP0875942A2 (de) * | 1997-04-29 | 1998-11-04 | Siemens Aktiengesellschaft | MOS-Transistor und Verfahren zu dessen Herstellung |
EP0875942A3 (de) * | 1997-04-29 | 1999-07-28 | Siemens Aktiengesellschaft | MOS-Transistor und Verfahren zu dessen Herstellung |
US6157063A (en) * | 1997-07-25 | 2000-12-05 | Nec Corporation | MOS field effect transistor with an improved lightly doped diffusion layer structure and method of forming the same |
KR100400298B1 (ko) * | 1999-06-11 | 2003-10-04 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체소자의 자기정렬적인 콘택방법 |
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