JPH0321015A - Ｃｍｏｓ型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ＣＭＯＳ型半導体装置の製造方法に関し、特に
不純物拡散領域（以下、単に拡散領域という）上や多結
晶シリコンにてなるゲート電極上にシリサイドを自己整
合的に形成して低抵抗化を図る半導体装置の製造方法に
関するものである。

（従来の技術） ＭＯＳ型半導体装置が高集積化されてくると、それにつ
れて接合深さも浅くなり、抵抗値が高くなる。そこで拡
散領域上や多結晶シリコンのゲート電極表面に高融点金
属シリサイド層を自己整合的に形成するサリサイド技術
が用いられている。

サリサイド技術において、拡散領域上にシリサイド層を
均一に形成するとともに、接合特性が劣化して例えばり
ー、クなどが発生することを防ぎ、また横方向にシリサ
イドが戊長ずるのを防いで自己整合性の高いシリサイド
を形成する方法として、シリコン基板上に高融点金属膜
を形成し、その高融点金属膜とシリコン基板の界面に到
達する加速エネルギーでイオンを注入することにより界
面を混合するＩ　ＴＭ　（ＩｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎＴ
ｈｒｏｇｈ　Ｍｅｔａｌ）法が有効である。

ＩＴＭ法では、高融点金属とシリコン基板の界面を混合
するために、ある程度重いイオンを注入する必要がある
。そこで、Ｎ型半導体素子を形成する領域では砒素イオ
ンを注入してＮ型拡散領域の形成と界面の混合を同時に
行ない、Ｐ型半導体素子を形成する領域ではボロンイオ
ンの注入だけでは界面を混合する効果がないので、Ｐ型
拡散領域を形成するボロンイオンの他にシリコンイオン
も注入している。

（発明が解決しようとする課題） イオン注入により基板に不純物を注入しても不純物を活
性化するためには熱処理が必要であり、高融点金属膜と
シリコン基板の界面に混合のための不純物を注入しても
シリサイドを形成するためにもやはり熱処理が必要であ
る。Ｎ型拡散領域の形成には１０００℃で３０分程度の
熱処理が適当であり、Ｐ型拡散領域の形成には９００℃
で３０分程度の熱処理が適当である。そこで、ＣＭＯ　
Ｓ型半導体装置にＩＴＭ法を適用する場合、高融点金属
膜を形成した後、Ｎ型拡散領域とＰ型拡散領域のための
不純物注入と界面混合のイオン注入を行なった後に熱処
理を施すと、Ｎ型拡散領域とＰ型拡散領域をそれぞれ最
適な接合深さにするように熱処理条件を定めることは困
難である。

また、ＩＴＭｉではシリサイド化のための熱処理温度は
拡散領域形成のための熱処理温度よりも低い温度で十分
であり、例えば５５０〜６　５　０　’Ｃ程度である。

そのため、拡散領域形成のための熱処理工程ですでに高
融点金属膜が存在していると、シリサイド層が拡散領域
の深いところまで形成されてしまう不都合が生しる。

本発明はＣＭＯＳ型半導体装置にＩＴＭ法を適用する際
、Ｎ型拡散領域とＰ型拡散領域をともに最適な接合深さ
とすることができるとともに、高融点金属膜とシリコン
基板界面が注入イオンによって十分に混合されて均一で
自己整合性が高く、かつ接合特性を劣化させないシリサ
イドを形威することのできる方法を提供することを目的
とするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明の方法は以下の工程（Ａ）から（Ｅ）を３ −４ 含んでいる。

（Ａ）不純物拡散領域のうち、少なくともＮ型不純物拡
散領域を適当な熱処理を経て形成する工程、（Ｂ）高融
点金属膜を全面に形成する工程、（Ｃ）アルゴンイオン
又はシリコンイオンを前記高融点金属膜を通過するエネ
ルギーで注入する工程、 （Ｄ）高融点金属シリサイドを形成するための熱処理工
程、 （Ｅ）未反応の高融点金属膜を除去するウェットエツチ
ング工程 シリコンと反応してシリサイドを形成する高融点金属と
して、Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔａ，Ｃｏなどを用いる。

（作用） 高融点金属膜が形威された時点ではすでに基板にＮ型拡
散領域とＰ型拡散領域がそれぞれの適当な接合深さに形
成されている。高融点金属膜とシリコン基板の界面を混
合するイオンとしては拡散領域に影響を与えないアルゴ
ンイオン又はシリコンイオンを用いる。高融点金属シリ
サイドを形成する熱処理温度は拡散領域のための熱処理
温度よりも低いので、拡散領域に影響を与えない。

（実施例） 第１図から第４図によって一実施例の製造方法を示す。

（Ａ）第１図は従来の方法によってシリコン基板にゲー
ト電極まで形威された状態を表わしている。

１はＰ型シリコン基板であり、Ｎ型ウェル２が形威され
、素子分離のためにフィールド酸化膜３が形成されてい
る。その後、ゲート酸化膜４が形威され、その上に多結
晶シリコン膜５が形成されてゲート電極とするために多
結晶シリコン膜５とゲート酸化膜４がパターン化されて
いる。

（Ｂ）次に、第２図に示されるように、ＮチャネルＭＯ
ＳトランジスタをＬＤＤ構造とするために、Ｎチャネル
領域にゲート電極５をマスクとしてＮ型不純物、例えば
リンを低濃度に注入し、低濃度拡散領域６ａを形成する
。その後、ゲー１・電極側面に絶縁物の側壁８を形威し
、Ｎチャネル領域にＮ型不純物、例えば砒素を高濃度に
注入して高濃度拡散領域６を形成する。その後、拡散領
域６ａ，６の不純物を活性化し、適当な接合深さとする
ために１　０　０　０　′Ｃで３０分程度の熱処理を施
す。

その後、Ｐチャネル領域にＰ型の不純物、例えばボロン
を高濃度に注入して９００℃で３０分程度の熱処理を施
して適当な接合深さのＰ型拡散領域７を形成する。

（Ｃ）次に、第３図に示されるように、全面に高融点金
属膜としてチタン膜９をスパッタリング法などの方法に
よって４００〜１０００入の厚さに形成する。

そして、全面にＡｒイオン１０を５０〜１８０ＫｅＶで
工×工Ｏ１５〜↓Ｘ　１　０１６／　ｃ　ｍ２程度注入
する。この注入エネルギーであれば、Ａｒイオン１０は
チタン膜９を透過してシリコン基板ｌとの界面に到達し
、その界面を混合する。

次に、チタンシリサイド層を形成するために、例えばラ
ンプアニール法により６００〜６　５　０　’Ｃで３０
〜１２０秒程度の熱処理を施し、拡散領域６，７上とゲ
ー１〜電極５上にシリサイド層Ｔ　ｊ．　Ｓ　ｉを形成
する。

未反応のチタン膜を除去するために、Ｈ２０２とＮＨ４
０Ｈの混合液によって未反応チタンを選択的に除去する
。

（Ｄ）その後、７００〜８００℃程度で熱処理を施すと
、第４図に示されるように拡散領域６，７上とゲート電
極５上に均一なシリサイド層ＴｉＳｉ２が選択的に形威
された状態となる。

その後は従来のプロセスに従って、層間絶縁膜を形戊し
、コンタクトホールをあけ、メタル配線を形成し、パッ
シベーション膜を形成する。

工程（Ｄ）において、ＴｉＳｉ，を形成するための熱処
理温度をもう少し高温の９００℃程度としてもよい。そ
の場合、９００℃程度であればＰ型拡散領域７に注入さ
れた不純物を活性化することができるので、拡散領域７
の活性化のための熱処理工程をこのＴｉＳｉ．形成のた
めの熱処理工程と兼用することもできる。

拡散領域を形成するために注入する不純物イオ７ ８ ンや、高融点金属膜とシリコンとの界面を混合するため
に注入するイオンの種類、注入エネルギー注入量、熱処
理条件などは実施例に例示のものに限らず、本発明の趣
旨の範囲内で変更することができる。

（発明の効果） 本発明では、ＣＭＯＳ型半導体装置を製造する際に、高
温熱処理を必要とするＮ型拡散領域を少なくとも先に形
成しておき、その後高融点金属膜を形威し、高融点金属
膜と基板やゲート電極のシリコンとの界面を混合するイ
オン注入を行ない、熱処理を行なってシリサイドを形成
するようにしたので、Ｎ型拡散領域とＰ型拡散領域の接
合深さをそれぞれに最適な値にすることができる。

そして、本発明はＩＴＭ法がもつ効果、例えば均一なシ
リサイド層の形成や、接合特性を劣化させないなどとい
う利点を合わせて備えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第４図は一実施例を示す工程断面図である。 工・・・・・・シリコン基板、２・・・・・・ウエル、
４・・・・・・ゲート酸化膜、５・・・・・・ゲート電
極、６，６ａ・・・・・・Ｎ型拡散領域、７・・・・・
・Ｐ型拡散領域、１ｌ・・・・・・チタンシリサイド層
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）以下の工程（Ａ）から（Ｅ）を含むＣＭＯＳ型半
   導体装置の製造方法。 （Ａ）不純物拡散領域のうち、少なくともＮ型不純物拡
   散領域を適当な熱処理を経て形成する工程、（Ｂ）高融
   点金属膜を全面に形成する工程、（Ｃ）アルゴンイオン
   又はシリコンイオンを前記高融点金属膜を通過するエネ
   ルギーで注入する工程、 （Ｄ）高融点金属シリサイドを形成するための熱処理工
   程、 （Ｅ）未反応の高融点金属膜を除去するウェットエッチ
   ング工程。