JPH03297148A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
半導体装置の製造方法に係り、特に電界効果トランジス
タの製造方法に関し。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Summary] The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and particularly to a method of manufacturing a field effect transistor.
浅い拡散層のソース・ドレインと低抵抗の高融点金属配
線を兼ね備え、高速動作の可能な電界効果トランジスタ
の提供を目的とし。The aim is to provide a field-effect transistor that combines shallow diffusion layer source/drain and low-resistance, high-melting-point metal wiring, and is capable of high-speed operation.
半導体基板の表面に結晶層が残る程の高加速でイオン注
入を行い、内部にアモルファス領域を形成する工程と、
アモルファス領域に不純物を注入し、不純物注入領域を
形成する工程と、結晶層をエッチングしで除去した後ア
ニールし、アモルファス領域を結晶化し不純物注入領域
を活性化する工程とを有する半導体装置の製造方法によ
り構成する。A step of implanting ions at such high acceleration that a crystalline layer remains on the surface of the semiconductor substrate to form an amorphous region inside;
A method for manufacturing a semiconductor device comprising the steps of injecting an impurity into an amorphous region to form an impurity implanted region, and etching and removing a crystal layer and then annealing to crystallize the amorphous region and activate the impurity implanted region. Consisting of:
また、一導電型のSi基板の素子形成領域にゲート酸化
膜を介してポリSiのゲート電極を形成する工程と、ゲ
ート電極をマスクにして素子形成領域に■族元素或いは
不活性ガスをイオン注入し。In addition, there is a step of forming a poly-Si gate electrode via a gate oxide film in the element formation region of a Si substrate of one conductivity type, and ion implantation of a group III element or an inert gas into the element formation region using the gate electrode as a mask. death.
アモルファス領域を形成した後2反対導電型の不純物を
イオン注入してアモルファス領域に不純物注入領域を形
成する工程と、全面にTiを堆積した後第1のアニール
を行い、Tiを下地のSiと反応させてチタンシリサイ
ド層を形成する工程と。After forming the amorphous region, there is a step of ion-implanting impurities of two opposite conductivity types to form an impurity implanted region in the amorphous region, and a first annealing is performed after depositing Ti on the entire surface to react the Ti with the underlying Si. and forming a titanium silicide layer.
不純物注入領域を活性化する第2のアニールを行い、ゲ
ート電極の両側にソース・ドレインを形成する工程とを
有する半導体装置の製造方法により構成する。The semiconductor device is manufactured by a method of manufacturing a semiconductor device including the steps of performing a second annealing to activate the impurity implanted region and forming a source/drain on both sides of the gate electrode.
本発明は半導体装置の製造方法に係り、特に電界効果ト
ランジスタの製造方法に関する。The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and particularly to a method for manufacturing a field effect transistor.
近年、半導体装置の微細化に伴い、浅い拡散層を制御性
よく製造する技術が要求されている。さらに、MO3型
半導体装置の製造においては、デバイスの微細化に伴う
浅い拡散層が要求されるとともに高速動作が要求されて
いる。そのため、浅い拡散層の形成技術と低抵抗の配線
技術を融合した技術が要求される。In recent years, with the miniaturization of semiconductor devices, there has been a demand for technology for manufacturing shallow diffusion layers with good controllability. Furthermore, in the manufacture of MO3 type semiconductor devices, shallow diffusion layers are required as devices become smaller, and high-speed operation is also required. Therefore, a technology that combines shallow diffusion layer formation technology and low-resistance wiring technology is required.
第4図(a)乃至(d)は従来の浅い接合を形成する工
程を示す断面図であり、以下、これらの図を参照しなが
ら説明する。FIGS. 4(a) to 4(d) are cross-sectional views showing the conventional process of forming a shallow junction, and the following description will be made with reference to these figures.
第4図(a)参照
Si基板1に素子分離用絶縁膜2を形成し、素子形成領
域にゲート酸化膜3を介してゲート電極4を形成する。Referring to FIG. 4(a), an element isolation insulating film 2 is formed on a Si substrate 1, and a gate electrode 4 is formed in an element formation region via a gate oxide film 3.
第4図(b)参照
全面にSi”或いはGe′″等をイオン注入してソース
・ドレイン領域及びゲート電極4にアモルファス領域1
b、 4bを形成する。このアモルファス領域は次の工
程の不純物イオン注入深さを浅く抑えるためのものであ
る。Refer to FIG. 4(b), ions of Si" or Ge'" are implanted into the entire surface to form an amorphous region 1 in the source/drain region and gate electrode 4.
b, forming 4b. This amorphous region is for suppressing the depth of impurity ion implantation in the next step to be shallow.
第4図(c)参照
全面にB゛等の不純物をイオン注入し、アモルファス領
域1b、 4bに不純物注入領域1c、 4cを形成す
る。Referring to FIG. 4(c), impurity such as B is ion-implanted into the entire surface to form impurity implanted regions 1c and 4c in the amorphous regions 1b and 4b.
第4図(d)参照
アモルファス領域1b、 4bの結晶化と不純物注入領
域1c、 4cの活性化のため、800°C以上のアニ
ルを行い、不純物拡散層1d、 4dを形成する。Refer to FIG. 4(d) In order to crystallize the amorphous regions 1b, 4b and activate the impurity implanted regions 1c, 4c, annealing is performed at 800° C. or higher to form impurity diffusion layers 1d, 4d.
このようにして、ソース・ドレイン7上域に浅い不純物
拡散層を形成している。In this way, a shallow impurity diffusion layer is formed above the source/drain 7.
一方、MO3型半導体装置の高速動作に関しては、従来
のLSI製造プロセスを大幅に変更することなくゲート
配線とソース・ドレイン領域上の配線の一部を高融点金
属のシリコン化合物で形成した。いわゆるサリサイド構
造が知られている。On the other hand, regarding the high-speed operation of MO3 type semiconductor devices, the gate wiring and part of the wiring above the source/drain regions were formed using a high-melting point metal silicon compound without significantly changing the conventional LSI manufacturing process. A so-called salicide structure is known.
第6図(a)乃至(d)はサリサイド構造を形成する工
程を示し、以下、これらの図を参照しながら説明する。FIGS. 6(a) to 6(d) show the steps of forming a salicide structure, and will be described below with reference to these figures.
第6図(a)参照
Si基板1に素子分離用絶縁膜2を形成し、素子形成領
域にゲート酸化膜3を介してゲート電極4を形成する。Referring to FIG. 6(a), an insulating film 2 for element isolation is formed on a Si substrate 1, and a gate electrode 4 is formed in the element formation region via a gate oxide film 3.
ゲート電極4をマスクにして、ソース・ドレイン領域に
不純物を低濃度にイオン注入した後、ゲート電極4に絶
縁物側壁5を形成する。つづいてゲート電極4と絶縁物
側壁5をマスクにして、ソース・ドレイン領域に不純物
を高濃度にイオン注入し、 L D D (Ligh
t−Doped Drain)構造を有する不純物領域
1cを形成する。After impurity ions are implanted at a low concentration into the source/drain regions using the gate electrode 4 as a mask, insulator sidewalls 5 are formed on the gate electrode 4. Next, using the gate electrode 4 and the insulator sidewalls 5 as masks, impurity ions are implanted into the source/drain regions at a high concentration, and L D D (Light
An impurity region 1c having a t-Doped Drain structure is formed.
第6図(b)参照 スパッタ法により、室温でTiを全面に堆積する。See Figure 6(b) Ti is deposited on the entire surface at room temperature by sputtering.
第6図(c)参照
700°C前後の比較的低温で第1のアニールを行い、
Tiと下地のSiを反応させて、ゲート電極とソース・
ドレイン領域にチタンシリサイド層6を形成する。The first annealing is performed at a relatively low temperature of around 700°C (see FIG. 6(c)).
By reacting Ti with the underlying Si, the gate electrode and source
A titanium silicide layer 6 is formed in the drain region.
第6図(d)参照
絶縁物側壁5上の未反応のTiを選択工・ンチにより除
去する。次いで、800°C前後の比較的高温で第2の
アニールを行い、ソース・ドレイン7を形成する。Referring to FIG. 6(d), unreacted Ti on the insulator side wall 5 is removed by selective etching. Next, a second annealing is performed at a relatively high temperature of about 800° C. to form the source/drain 7.
かくして、ゲート電極4上とソース・ドレイン7上に低
抵抗のチタンシリサイド層6が形成され高速動作に有利
な構造が実現される。In this way, a low-resistance titanium silicide layer 6 is formed on the gate electrode 4 and the source/drain 7, and a structure advantageous for high-speed operation is realized.
ところで、ソース・ドレイン領域に浅い不純物拡散層を
形成するために、Si”やGe”をイオン注入してアモ
ルファス領域を形成する際、Bのようなアニール時の拡
散速度の大きい不純物の拡散を抑えるためには、高い加
速電圧で多くの量のイオンを打ち込む必要がある。しか
し、そうすると今度は注入後のアニールの際、Si基板
内に残留欠陥が発生する。これをさけるため、できるだ
け注入量を減らすと、アニール後に浅い拡散層を形成す
ることができない。By the way, when forming an amorphous region by ion-implanting Si" or Ge" to form a shallow impurity diffusion layer in the source/drain region, it is necessary to suppress the diffusion of impurities such as B, which have a high diffusion rate during annealing. To achieve this, it is necessary to implant a large amount of ions at a high acceleration voltage. However, in this case, residual defects will occur in the Si substrate during annealing after implantation. In order to avoid this, if the implantation amount is reduced as much as possible, a shallow diffusion layer cannot be formed after annealing.
第5図(a)乃至(c)は欠陥発生を説明す、るための
図である。FIGS. 5(a) to 5(c) are diagrams for explaining the occurrence of defects.
Si基板1に高加速で比較的低ドーズのSi”イオン注
入を行うと1表面に結晶層1aが残り、内部にアモルフ
ァス領域1bが形成される(第5図(a))。When Si'' ions are implanted into the Si substrate 1 at high acceleration and at a relatively low dose, a crystal layer 1a remains on the surface and an amorphous region 1b is formed inside (FIG. 5(a)).
前よりも低加速の条件で例えばB゛イオン注入行い、ア
モルファス領域1b内に不純物注入領域1cを形成する
(第5図(b))。For example, B ion implantation is performed under conditions of lower acceleration than before to form an impurity implanted region 1c in the amorphous region 1b (FIG. 5(b)).
アモルファス領域1bを結晶化するためのアニルを行う
と、結晶化は表面の結晶層1aとアモルファス領域1b
の境界、及びアモルファス領域1bと内部のSi基板結
晶層との境界からアモルファス領域】bを食いつぶすよ
うに結晶化が進行し1表面からと内部から結晶化した層
が衝突するところに多くの欠陥が発生する(第5図(C
))。When annealing is performed to crystallize the amorphous region 1b, crystallization occurs between the surface crystal layer 1a and the amorphous region 1b.
From the boundary between the amorphous region 1b and the internal Si substrate crystal layer, crystallization progresses so as to eat up the amorphous region 1b, and many defects occur where the layers crystallized from the surface and from the inside collide. occurs (Figure 5 (C)
)).
これらの欠陥は電気特性に悪影響を及ぼすので不純物拡
散層を浅く形成しようとしても限界がある。Since these defects have a negative effect on electrical characteristics, there is a limit even if an attempt is made to form a shallow impurity diffusion layer.
一方、高速動作を目指したゲート配線とソース・ドレイ
ン上の配線に高融点金属のシリコン化合物を用いたサリ
サイド構造では、チタンシリサイド層を形成する時、S
iはSi基板側からのみ表面に向かって供給され、それ
ゆえSi基板内部には原子空孔が発生する。その原子空
孔は活性化のためのアニールのに、p−n接合部の転位
を成長させ、電気特性に悪影響を与えるといった問題が
ある。On the other hand, in a salicide structure in which a high-melting point metal silicon compound is used for the gate wiring and the wiring on the source/drain aimed at high-speed operation, when forming the titanium silicide layer, S
i is supplied only from the Si substrate side toward the surface, and therefore atomic vacancies are generated inside the Si substrate. There is a problem in that the atomic vacancies cause dislocations to grow at the p-n junction during annealing for activation, which adversely affects electrical characteristics.
したがって、浅い接合のソース・ドレインと低抵抗の高
融点金属配線を兼ね備えた半導体装置を実現するために
は、上記の問題を解決する必要がある。Therefore, in order to realize a semiconductor device that has both a shallow junction source/drain and a low-resistance high-melting point metal wiring, it is necessary to solve the above problems.
第1図(a)乃至(e)、第2図(a)乃至(g)、第
3図(a)乃至(e)は、それぞれ、実施例■、実施例
■。FIGS. 1(a) to (e), FIGS. 2(a) to (g), and FIGS. 3(a) to (e) are Example 2 and Example 2, respectively.
実施例■を説明するための工程を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a process for explaining Example (2).
上記課題は、■半導体基板1の表面に結晶層1aが残る
程の高加速でイオン注入を行い、内部にアモルファス領
域1bを形成する工程と、前記アモルファス領域1bに
不純物を注入し、不純物注入領域1cを形成する工程と
、前記結晶層1aをエッチングしで除去した後アニール
し、前記アモルファス領域1bを結晶化し前記不純物注
入領域1cを活性化する工程とを有する半導体装置の製
造方法によって解決される。The above-mentioned problems are: (1) performing ion implantation at such high acceleration that a crystal layer 1a remains on the surface of the semiconductor substrate 1 to form an amorphous region 1b inside; and (2) implanting an impurity into the amorphous region 1b to form an impurity-implanted region. The problem is solved by a method for manufacturing a semiconductor device, which includes a step of forming a crystal layer 1c, and a step of etching and removing the crystal layer 1a, then annealing, crystallizing the amorphous region 1b, and activating the impurity implantation region 1c. .
また、■前記半導体基板1aはSi基板であり。Further, (2) the semiconductor substrate 1a is a Si substrate.
前記イオン注入は■族元素或いは不活性ガスのイオン注
入である半導体装置の製造方法によって解決される。The ion implantation can be solved by a method of manufacturing a semiconductor device in which ion implantation of a group Ⅰ element or an inert gas is performed.
また、■一導電型のSi基板1の素子形成領域にゲート
絶縁膜3を介してポリSiのゲート電極4を形成する工
程と、前記ゲート電極4をマスクにして素子形成領域に
■族元素或いは不活性ガスをイオン注入し、アモルファ
ス領域1bを形成した後2反対導電型の不純物をイオン
注入して前記アモルファス領域1bに不純物注入領域1
cを形成する工程と、前記ゲート電極40側部を覆う絶
縁物側壁5を形成する工程と、全面にTiを堆積した後
筒1のアニールを行い、前記ゲート電極4上及び前記絶
縁物側壁5両側のTiを下地のSiと反応させてチタン
シリサイド層6を形成した後、前記絶縁物側壁5上の未
反応のTiを選択的にエッチングしで除去する工程と、
前記不純物注入領域1cを活性化する第2のアニールを
行い、前記ゲート電極4の両側にソース・ドレイン領域
7を形成する工程とを有する半導体装置の製造方法によ
って解決される。In addition, (1) a step of forming a poly-Si gate electrode 4 via a gate insulating film 3 in the element formation region of the Si substrate 1 of one conductivity type; After ion-implanting an inert gas to form an amorphous region 1b, ions of impurities of two opposite conductivity types are implanted to form an impurity-implanted region 1 into the amorphous region 1b.
c, a step of forming an insulating side wall 5 covering the side portion of the gate electrode 40, and annealing the tube 1 after depositing Ti on the entire surface. After forming a titanium silicide layer 6 by reacting the Ti on both sides with the underlying Si, a step of selectively etching and removing unreacted Ti on the insulator side wall 5;
This problem is solved by a method of manufacturing a semiconductor device which includes the steps of performing a second annealing to activate the impurity implanted region 1c and forming source/drain regions 7 on both sides of the gate electrode 4.
また、■一導電型のSi基板1の素子形成領域にゲート
絶縁膜3を介してポリSiのゲート電極4を形成する工
程と、前記ゲート電極4をマスクにして素子形成領域の
表面に結晶層1aが残る程の高加速で■族元素或いは不
活性ガスをイオン注入し、内部にアモルファス領域1b
を形成した後3反対導電型の不純物をイオン注入して前
記アモルファス領域1bに不純物注入領域1cを形成す
る工程と。In addition, (1) forming a poly-Si gate electrode 4 on the element formation region of the Si substrate 1 of one conductivity type via the gate insulating film 3; and using the gate electrode 4 as a mask, a crystal layer is formed on the surface of the element formation region. Group II elements or inert gas are ion-implanted at such high acceleration that 1a remains, forming an amorphous region 1b inside.
forming an impurity implanted region 1c in the amorphous region 1b by ion-implanting impurities of three opposite conductivity types.
前記結晶層1aをエッチングしで除去する工程と。a step of removing the crystal layer 1a by etching;
前記ゲート電極4の側部を覆う絶縁物側壁5を形成する
工程と、全面にTiを堆積した後筒1のアニールを行い
、前記ゲート電極4上及び前記絶縁物側壁5両側のTi
を下地のSiと反応させてチタンシリサイドN6を形成
した後、前記絶縁物側壁5上の未反応のTiを選択的に
エッチングしで除去する工程と、前記不純物注入領域1
cを活性化する第2のアニールを行い、前記ゲート電極
4の両側にソース・ドレイン7を形成する工程とを有す
る半導体装置の製造方法によって解決される。A step of forming an insulating side wall 5 covering the side of the gate electrode 4 and annealing of the cylinder 1 after depositing Ti on the entire surface are performed to remove Ti on the gate electrode 4 and on both sides of the insulating side wall 5.
after reacting with underlying Si to form titanium silicide N6, a step of selectively etching and removing unreacted Ti on the insulator side wall 5, and a step of removing the unreacted Ti on the insulator side wall 5;
This problem is solved by a method of manufacturing a semiconductor device, which includes a step of performing a second annealing to activate the phosphor c and forming the source/drain 7 on both sides of the gate electrode 4.
■本発明では、高加速でイオン注入を行った時半導体基
板lの表面に残る結晶層1aを、アニール前にエッチン
グしで除去するので、アニールの際。(2) In the present invention, the crystal layer 1a remaining on the surface of the semiconductor substrate 1 when ion implantation is performed at high acceleration is removed by etching before annealing.
アモルファス領域1bの結晶化は内部の半導体基板1内
部の結晶層とアモルファス領域1bの境界から表面に向
かって進行し、欠陥は表面に掃き出される。Crystallization of the amorphous region 1b proceeds from the boundary between the crystal layer inside the internal semiconductor substrate 1 and the amorphous region 1b toward the surface, and defects are swept out to the surface.
それゆえ、欠陥のない薄い不純物拡散層1dを形成する
ことができる。Therefore, a thin impurity diffusion layer 1d without defects can be formed.
■半導体基板1をSi基板とし、アモルファス領域1b
を形成するためのイオン注入を■族元素或いは不活性ガ
スのイオン注入で行えば、アニール後これらのイオンは
Si基板に対して有害な不純物とはならない。■The semiconductor substrate 1 is a Si substrate, and the amorphous region 1b
If the ion implantation for forming the silicon substrate is performed by ion implantation of a group Ⅰ element or an inert gas, these ions will not become harmful impurities to the Si substrate after annealing.
■チタンシリサイド層6を形成する第1のアニルの際、
Si基板1には既にアモルファス’6M 域1 bを形
成するためのSi゛がイオン注入されているから、アモ
ルファス領域1bでは結晶層に比べて単位堆積当りのS
i原子の数が多い。それがチタンシリサイド層6を形成
するために表面に供給されるので、Si基板1内に発生
する原子空孔の数はアモルファス領域1bがない場合よ
りも減少する。■ During the first annealing to form the titanium silicide layer 6,
Since the Si substrate 1 has already been ion-implanted with Si to form the amorphous '6M region 1b, the amount of S per unit deposition in the amorphous region 1b is lower than that of the crystalline layer.
The number of i atoms is large. Since it is supplied to the surface to form the titanium silicide layer 6, the number of atomic vacancies generated in the Si substrate 1 is reduced compared to the case without the amorphous region 1b.
その結果、 p−n接合からの転位の成長が防がれる
。As a result, the growth of dislocations from the pn junction is prevented.
■アモルファス領域1bを形成するため高加速でイオン
注入を行った時Si基板lの表面に残る結晶層1aを、
アニール前にエッチングしで除去するようにしているの
で、浅くかつ欠陥のないソース・ドレインが形成される
。また、前記■と同様の理由により、 p−n接合か
らの転位の成長が防がれる。■The crystal layer 1a remaining on the surface of the Si substrate 1 when ion implantation is performed at high acceleration to form the amorphous region 1b,
Since it is removed by etching before annealing, shallow and defect-free sources and drains are formed. Furthermore, for the same reason as mentioned in (1) above, the growth of dislocations from the pn junction is prevented.
〔実施例]
第1図(a)乃至(e)は実施例Iの工程を示す断面図
であり、以下、これらの図を参照しながら説明する。[Example] FIGS. 1(a) to 1(e) are cross-sectional views showing the steps of Example I, and the following description will be made with reference to these figures.
第1図(a)参照
Si基板1に素子分離用絶縁膜2を形成し、素子形成領
域にゲート酸化膜3を介してポリSiのゲート電極4を
形成する。Referring to FIG. 1(a), an element isolation insulating film 2 is formed on a Si substrate 1, and a poly-Si gate electrode 4 is formed in the element formation region via a gate oxide film 3.
第1図(b)参照
ゲート電極4をマスクにして、素子形成領域にGe”を
加速電圧130 keV、ドーズ量2 E 14cm−
”の条件でイオン注入する。この条件で2表面に約10
0人の結晶層1aが、Si基板1内に約900人のアモ
ルファス領域1bが形成される。ゲート電極4上にも約
100人の結晶層4aと約900人のアモルファス領域
4bが形成される。FIG. 1(b) Using the reference gate electrode 4 as a mask, Ge'' is applied to the element formation region at an accelerating voltage of 130 keV and a dose of 2 E 14 cm.
Ion implantation is carried out under the conditions of ”. Under these conditions, about 10
An amorphous region 1b of about 900 layers is formed in the Si substrate 1, while a crystal layer 1a of 0 layers is formed. Also on the gate electrode 4, about 100 crystal layers 4a and about 900 amorphous regions 4b are formed.
第1図(c)参照
ゲート電極4をマスクにして、素子形成領域にB“或い
はBF、”を加速電圧1QkeV、ドーズ量3 E 1
3cm−”の条件でイオン注入する。アモルファス領域
1b、 4b内に不純物注入領域1c、 4cが形成さ
れる。FIG. 1(c) Using the reference gate electrode 4 as a mask, B "or BF" is applied to the element formation region at an accelerating voltage of 1 Q keV and a dose of 3 E 1
Ion implantation is performed under the condition of 3 cm-''. Impurity implanted regions 1c and 4c are formed in the amorphous regions 1b and 4b.
第1図(d)参照 結晶層1a、 4aをウェットエッチにより除去する。See Figure 1(d) Crystal layers 1a and 4a are removed by wet etching.
第1図(e)参照
800°C前後の温度でアニールする。このアニールに
よりアモルファス領域1b、 4bは結晶化し、不純物
の拡散と活性化が起こって不純物拡散層1d。Refer to FIG. 1(e), annealing is performed at a temperature of about 800°C. Through this annealing, the amorphous regions 1b and 4b are crystallized, and the impurity is diffused and activated to form the impurity diffusion layer 1d.
4dが形成される。4d is formed.
不純物拡散層1dはソース・ドレインとなり、その厚さ
は0.1 μm以下である。The impurity diffusion layer 1d becomes a source/drain, and its thickness is 0.1 μm or less.
アモルファス領域1bの結晶化の進行とともに欠陥は表
面に向かって掃き出されてソース・ドレインに欠陥が残
らず、電気特性は改善された。As the crystallization of the amorphous region 1b progresses, defects are swept out toward the surface, leaving no defects in the source and drain, and the electrical characteristics are improved.
なお、アニールはアモルファス領域1b、 4bを結晶
化する700°C前後の低温アニールと、不純物注入領
域1c、 4cを活性化する800°C以上の高温アニ
ールに分けて行ってもよい。Note that the annealing may be performed separately into low-temperature annealing at around 700°C to crystallize the amorphous regions 1b and 4b, and high-temperature annealing at 800°C or higher to activate the impurity implanted regions 1c and 4c.
また、上の実施例ではB+或いはB F z ”のイオ
ン注入の後に結晶層1a、 4aをウェットエッチによ
り除去したが、この順序を逆にしてもよい。Further, in the above embodiment, the crystal layers 1a and 4a were removed by wet etching after ion implantation of B+ or B F z '', but this order may be reversed.
次に、実施例Hについて説明する。Next, Example H will be described.
第2図(a)乃至軸)は実施例Hの工程を示す断面図で
あり、以下、これらの図を参照しながら説明する。FIG. 2(a) to (axis) are cross-sectional views showing the steps of Example H, and the following description will be made with reference to these figures.
第2図(a)参照
Si基板1に素子分離用絶縁膜2を形成し、素子形成領
域にゲート酸化膜3を介してポリSiのゲート電極4を
形成する。Referring to FIG. 2(a), an element isolation insulating film 2 is formed on a Si substrate 1, and a poly-Si gate electrode 4 is formed in the element formation region via a gate oxide film 3.
第2図(b)参照
ゲート電極4をマスクにして、素子形成領域にSi+を
加速電圧40keV、ドーズ量2 E 15cm−2の
条件でイオン注入する。この条件で2表面に厚さ約90
0人のアモルファス領域1bが形成される。FIG. 2(b) Using the reference gate electrode 4 as a mask, Si+ ions are implanted into the element formation region at an acceleration voltage of 40 keV and a dose of 2E 15 cm-2. Under these conditions, the thickness of the two surfaces is approximately 90 mm.
0 amorphous regions 1b are formed.
ゲート電極4上にも約900人のアモルファス領域4b
が形成される。Approximately 900 amorphous regions 4b are also formed on the gate electrode 4.
is formed.
第2図(c)参照
ゲート電極4をマスクにして、素子形成領域にB゛或い
はBF2”を加速電圧10keν、ドーズ量3 E 1
3CO1−”の条件でイオン注入する。これにより、ア
モルファス領域1b、 4b内に厚さ約650人の不純
物注入領域1c、 4cが形成される。FIG. 2(c) Using the reference gate electrode 4 as a mask, B' or BF2'' is applied to the element formation region at an accelerating voltage of 10 keν and a dose of 3 E 1
Ion implantation is performed under the condition of 3CO1-''. As a result, impurity implanted regions 1c and 4c having a thickness of approximately 650 mm are formed in the amorphous regions 1b and 4b.
第2図(d)参照
CVD法により、 400〜500°cで全面ニsio
、を100〜400人堆積した後1反応性イオンエッチ
(RIE)によりSiO□をエッチバックして、ゲート
電極4の側部に絶縁物側壁5を形成する。Using the CVD method (see Figure 2(d)), the entire surface was heated at 400 to 500°C.
After depositing 100 to 400 layers of SiO□, the SiO□ is etched back by reactive ion etching (RIE) to form an insulator sidewall 5 on the side of the gate electrode 4.
第2図(e)参照
スパッタ法により室温で全面にTiを200〜600人
堆積する。Referring to FIG. 2(e), 200 to 600 layers of Ti are deposited on the entire surface at room temperature by sputtering.
第2図(f)参照 500〜550°Cの低温でランプアニールを行い。See Figure 2(f) Lamp annealing is performed at a low temperature of 500 to 550°C.
Tiと下地のSiを反応させ、Tiリッチなチタンシリ
サイド層6を形成する。この時、絶縁物側壁5上には未
反応のTiが残る。Ti and underlying Si are reacted to form a Ti-rich titanium silicide layer 6. At this time, unreacted Ti remains on the insulator sidewall 5.
第2図(g)参照
未反応のTiを水、アンモニア、過酸化水素の混合液で
選択的にエッチングしで除去する。Refer to FIG. 2(g), unreacted Ti is removed by selective etching with a mixed solution of water, ammonia, and hydrogen peroxide.
次いで、800°C以上の高温でアニールする。不純物
は拡散し活性化され、ゲート電極4の両側にソース・ド
レイン7が、ゲート電極4上に不純物拡散層4dが形成
される。Next, annealing is performed at a high temperature of 800°C or higher. The impurity is diffused and activated, and source/drain 7 are formed on both sides of gate electrode 4, and impurity diffusion layer 4d is formed on gate electrode 4.
このようにして、ソース・ドレイン7の厚さが1000
人と薄<、ゲート電極4上とソース・ドレイン7上に低
抵抗のチタンシリサイド層6をもつサリサイド構造のM
O3型半導体装置が実現された。In this way, the thickness of the source/drain 7 is 1000 mm.
M with a salicide structure that has a low resistance titanium silicide layer 6 on the gate electrode 4 and the source/drain 7
An O3 type semiconductor device was realized.
次に、実施例■について説明する。Next, Example (2) will be explained.
第3図(a)乃至(e)は実施例■の工程を示す断面図
であり、以下、これらの図を参照しながら説明する。FIGS. 3(a) to 3(e) are cross-sectional views showing the steps of Example 2, and the following description will be made with reference to these figures.
第3図(a)参照
この図は第1図(d)と同じであり、ここまでの工程は
実施例Iの第1図(d)に至る工程と同じである。Refer to FIG. 3(a) This figure is the same as FIG. 1(d), and the steps up to this point are the same as the steps leading to FIG. 1(d) in Example I.
第3図(b)参照
CVD法により、400〜500°Cで全面に5in2
を100〜400人堆積した後1反応性イオンエッチ(
RIE)により5i(hをエッチバックして、ゲート電
極4の側部に絶縁物側壁5を形成する。Refer to Fig. 3(b) By CVD method, 5in2 was applied to the entire surface at 400 to 500°C.
After depositing 100 to 400 layers of 1 reactive ion etch (
5i(h) is etched back by RIE) to form insulator sidewalls 5 on the sides of the gate electrode 4.
第3図(c)参照
スパッタ法により、室温で全面にTiを200〜600
人堆積する。Refer to Fig. 3(c) By sputtering, 200 to 600 Ti was applied to the entire surface at room temperature.
Accumulate people.
第3図(d)参照 500〜550°Cの低温でランプアニールを行い。See Figure 3(d) Lamp annealing is performed at a low temperature of 500 to 550°C.
Tiと下地のSiを反応させ、Tiリッチなチタンシリ
サイド層6を形成する。この時、絶縁物側壁5上には未
反応のTiが残る。Ti and underlying Si are reacted to form a Ti-rich titanium silicide layer 6. At this time, unreacted Ti remains on the insulator sidewall 5.
第3図(e)参照
未反応のTiを水、アンモニア、過酸化水素の混合液で
選択的にエッチングしで除去する。Refer to FIG. 3(e), unreacted Ti is removed by selective etching with a mixed solution of water, ammonia, and hydrogen peroxide.
次いで、800°C以上の高温でアニールする。不純物
は拡散し活性化され、ゲート電極4の両側にソース・ド
レイン7が、ゲート電極4上に不純物拡散層4dが形成
される。Next, annealing is performed at a high temperature of 800°C or higher. The impurity is diffused and activated, and source/drain 7 are formed on both sides of gate electrode 4, and impurity diffusion layer 4d is formed on gate electrode 4.
このようにして、ソース・ドレイン7の厚さが700人
と極めて薄く、ゲート電極4上とソース・ドレイン7上
に低抵抗のチタンシリサイド層6をもつサリサイド構造
のMO3型半導体装置が実現された。In this way, an MO3 type semiconductor device with a salicide structure in which the source/drain 7 has an extremely thin thickness of 700 mm and has a low resistance titanium silicide layer 6 on the gate electrode 4 and the source/drain 7 was realized. .
以上説明したように9本発明によれば、浅い拡散層を形
成する技術とサリサイド構造を形成する技術を融合する
ことにより、高集積で高速動作の半導体装置を提供する
ことができる。As described above, according to the present invention, a highly integrated and high-speed operating semiconductor device can be provided by combining the technique of forming a shallow diffusion layer and the technique of forming a salicide structure.
第1図(a)乃至(e)は実施例Iの工程を示す断面図
。
第2図(a)乃至(g)は実施例■の工程を示す断面図
。
第3図(a)乃至(e)は実施例■の工程を示す断面図
。
第4図(a)乃至(d)は浅い接合を形成する工程を示
す断面図。
第5図(a)乃至(c)は欠陥発生を説明するための図
第6図(a)乃至(d)はサリサイド構造を形成する工
程を示す断面図
である。
図において。
1は半導体基板であってSi基板
1aは結晶層。
1bはアモルファス領域。
1cは不純物注入領域。
1dは不純物拡散層。
2は素子分離用絶縁膜。
3はゲート絶縁膜であってゲー
4はゲート電極。
4aは結晶層。
4bはアモルファス領域。
4cは不純物注入領域
4dは不純物拡散層。
5は絶縁物側壁。
6はチタンシリサイド層。
7はソース・ドレイン領域
ト酸化膜。
実 方包 伴り ■
第 2 図(イめ1)
実 絶 4列 ■
第 1 図
/7世
図(i
2)
実施例
茅 3
■
図
欠ど市澄りl 名)ン一 日月するL涜りの間第
夕
図
清い俸冶侍形成するL才り
第
図
7′)ブイド構造を形成する。工−オり第
図FIGS. 1(a) to 1(e) are cross-sectional views showing the steps of Example I. FIGS. 2(a) to 2(g) are cross-sectional views showing the steps of Example 2. FIGS. 3(a) to 3(e) are cross-sectional views showing the steps of Example (2). FIGS. 4(a) to 4(d) are cross-sectional views showing the process of forming a shallow junction. FIGS. 5(a) to 5(c) are illustrations for explaining the occurrence of defects, and FIGS. 6(a) to 6(d) are sectional views showing the process of forming a salicide structure. In fig. 1 is a semiconductor substrate, and the Si substrate 1a is a crystal layer. 1b is an amorphous region. 1c is an impurity implanted region. 1d is an impurity diffusion layer. 2 is an insulating film for element isolation. 3 is a gate insulating film, and gate 4 is a gate electrode. 4a is a crystal layer. 4b is an amorphous region. 4c is an impurity implantation region 4d is an impurity diffusion layer. 5 is an insulator side wall. 6 is a titanium silicide layer. 7 is an oxide film in the source/drain region. ■ Figure 2 (Ime 1) 4 rows of fruits ■ Figure 1/7th generation map (i 2) Example 3 ■ Figure missing Ichizumi L name) N day moon L During the sacrilege, the L-shaped part forms a buid structure (Fig. 7'). Engineering diagram
Claims (1)
る程の高加速でイオン注入を行い、内部にアモルファス
領域(1b)を形成する工程と、 前記アモルファス領域(1b)に不純物を注入し、不純
物注入領域(1c)を形成する工程と、前記結晶層(1
a)をエッチングしで除去した後アニールし、前記アモ
ルファス領域(1b)を結晶化し前記不純物注入領域(
1c)を活性化する工程とを有することを特徴とする半
導体装置の製造方法。 〔2〕前記半導体基板(1a)はSi基板であり、前記
イオン注入はIV族元素或いは不活性ガスのイオン注入で
あることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造
方法。 〔3〕一導電型のSi基板(1)の素子形成領域にゲー
ト絶縁膜(3)を介してポリSiのゲート電極(4)を
形成する工程と、 前記ゲート電極(4)をマスクにして素子形成領域にI
V族元素或いは不活性ガスをイオン注入し、アモルファ
ス領域(1b)を形成した後、反対導電型の不純物をイ
オン注入して前記アモルファス領域(1b)に不純物注
入領域(1c)を形成する工程と、前記ゲート電極(4
)の側部を覆う絶縁物側壁(5)を形成する工程と、 全面にTiを堆積した後第1のアニールを行い、前記ゲ
ート電極(4)上及び前記絶縁物側壁(5)両側のTi
を下地のSiと反応させてチタンシリサイド層(6)を
形成した後、前記絶縁物側壁(5)上の未反応のTiを
選択的にエッチングして除去する工程と、 前記不純物注入領域(1c)を活性化する第2のアニー
ルを行い、前記ゲート電極(4)の両側にソース・ドレ
イン(7)を形成する工程とを 有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 〔4〕一導電型のSi基板(1)の素子形成領域にゲー
ト絶縁膜(3)を介してポリSiのゲート電極(4)を
形成する工程と、 前記ゲート電極(4)をマスクにして素子形成領域の表
面に結晶層(1a)が残る程の高加速でIV族元素或いは
不活性ガスをイオン注入し、内部にアモルファス領域(
1b)を形成した後、反対導電型の不純物をイオン注入
して前記アモルファス領域(1b)に不純物注入領域(
1c)を形成する工程と、前記結晶層(1a)をエッチ
ングして除去する工程と、 前記ゲート電極(4)の側部を覆う絶縁物側壁(5)を
形成する工程と、 全面にTiを堆積した後第1のアニールを行い、前記ゲ
ート電極(4)上及び前記絶縁物側壁(5)両側のTi
を下地のSiと反応させてチタンシリサイド層(6)を
形成した後、前記絶縁物側壁(5)上の未反応のTiを
選択的にエッチングして除去する工程と、 前記不純物注入領域(1c)を活性化する第2のアニー
ルを行い、前記ゲート電極(4)の両側にソース・ドレ
イン(7)を形成する工程とを 有することを特徴とする半導体装置の製造方法。[Scope of Claims] [1] A step of performing ion implantation at such high acceleration that a crystal layer (1a) remains on the surface of a semiconductor substrate (1a) to form an amorphous region (1b) inside the semiconductor substrate (1a), and the amorphous region (1b) to form an impurity implanted region (1c);
a) is removed by etching and then annealed to crystallize the amorphous region (1b) and form the impurity implanted region (1b).
1c) Activating a semiconductor device. [2] The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor substrate (1a) is a Si substrate, and the ion implantation is an ion implantation of a group IV element or an inert gas. [3] A step of forming a poly-Si gate electrode (4) in the element formation region of one conductivity type Si substrate (1) via a gate insulating film (3), and using the gate electrode (4) as a mask. I in the element formation area
A step of ion-implanting a group V element or an inert gas to form an amorphous region (1b), and then ion-implanting an impurity of an opposite conductivity type to form an impurity-implanted region (1c) in the amorphous region (1b); , the gate electrode (4
), and after depositing Ti on the entire surface, a first annealing is performed to remove Ti on the gate electrode (4) and on both sides of the insulator sidewall (5).
reacting with underlying Si to form a titanium silicide layer (6), and then selectively etching and removing unreacted Ti on the insulator sidewall (5); ) and forming a source/drain (7) on both sides of the gate electrode (4). [4] A step of forming a poly-Si gate electrode (4) in the element formation region of one conductivity type Si substrate (1) via a gate insulating film (3), and using the gate electrode (4) as a mask. Group IV elements or inert gas are ion-implanted at such high acceleration that a crystal layer (1a) remains on the surface of the element formation region, forming an amorphous region (1a) inside.
1b), an impurity implanted region (1b) is formed in the amorphous region (1b) by ion-implanting impurities of opposite conductivity type.
1c), etching and removing the crystal layer (1a), forming an insulator sidewall (5) covering the side of the gate electrode (4), and depositing Ti on the entire surface. After the deposition, a first annealing is performed to remove Ti on the gate electrode (4) and on both sides of the insulator sidewall (5).
reacting with underlying Si to form a titanium silicide layer (6), and then selectively etching and removing unreacted Ti on the insulator sidewall (5); ) and forming a source/drain (7) on both sides of the gate electrode (4).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9978590A JPH03297148A (en) | 1990-04-16 | 1990-04-16 | Manufacture of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9978590A JPH03297148A (en) | 1990-04-16 | 1990-04-16 | Manufacture of semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03297148A true JPH03297148A (en) | 1991-12-27 |
Family
ID=14256590
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9978590A Pending JPH03297148A (en) | 1990-04-16 | 1990-04-16 | Manufacture of semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03297148A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6100170A (en) * | 1997-07-07 | 2000-08-08 | Matsushita Electronics Corporation | Method of manufacturing semiconductor device |
US6107154A (en) * | 1998-05-12 | 2000-08-22 | United Microelectronics Corp. | Method of fabricating a semiconductor embedded dynamic random-access memory device |
JP2008544517A (en) * | 2005-06-16 | 2008-12-04 | エヌエックスピー ビー ヴィ | Semiconductor device having polysilicon electrode |
-
1990
- 1990-04-16 JP JP9978590A patent/JPH03297148A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6100170A (en) * | 1997-07-07 | 2000-08-08 | Matsushita Electronics Corporation | Method of manufacturing semiconductor device |
US6107154A (en) * | 1998-05-12 | 2000-08-22 | United Microelectronics Corp. | Method of fabricating a semiconductor embedded dynamic random-access memory device |
JP2008544517A (en) * | 2005-06-16 | 2008-12-04 | エヌエックスピー ビー ヴィ | Semiconductor device having polysilicon electrode |
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