JPH05315355A - Soi構造のmosfetとその製造方法 - Google Patents
Soi構造のmosfetとその製造方法Info
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Abstract
るもので、その製造時SOI基板の上層が多結晶化され
て、シート抵抗の増加、結晶欠陥の発生をきたすことを
除去することを目的とするものである。 【構成】 前記目的のため本発明は、少なくともソース
・ドレインとしての拡散層14となる領域の上に接し
て、不純物を注入した金属シリサイド膜4を形成して、
そのシリサイド膜4からの固相拡散により前記ソース・
ドレイン拡散層14を形成するようにしたものである。
Description
OI基板を用いたSOI構造のMOSFETの構造とそ
の製造方法に関するものである。特に多結晶層を形成し
ない方法を提供するものである。
て、SOI(Silicon on Insulato
r)構造のMOSFETが開発されている。SOI構造
は周知のように、シリコン(Si)基板に絶縁層(Si
O2 ,Si3 N2 など)を埋め込んだものを基板とする
ものである。
し、以下順に説明する。
ion by Inplanted Oxygen)基
板10を用意する。即ち、酸化膜2が埋め込まれている
基板である。上層3の単結晶シリコン膜厚は典型的には
200nmである。このウェハを用いて、まず上層Si層
3を、例えば周知のLOCOS法により素子形成領域毎
に絶縁・分離4する。その後、10−20nmの厚さのゲ
ート絶縁膜5を形成し、さらに膜厚300nmのリンドー
プ・ポリシリコン(polySi)を用いて、ゲート電
極6を形成する。
に、例えば、As(ヒ素)を40KeV ,5×1015cm-2
の条件でイオン注入を行う。この時、イオン注入された
上層Si層3は、全領域が非晶質Si(a−Si)にな
る。
する)のために熱処理を行う。この時、上層Si3は、
チャネル領域に接する箇所を除いて、すべてシリコン酸
化膜(または雰囲気)に囲まれているため、単結晶にな
らず、多結晶になる。
形成し、図3(d)のように素子として完成する。
に、周知のLDD構造にしてもよい。
のべた方法では、 (1)S/D層の多結晶化により、S/Dのシート抵抗
が大幅に増大する (2)多結晶化による結晶欠陥が接合近傍に残存する という問題がある。
の多結晶化を回避するためには、横方向固相エピタキシ
ャル成長法により活性化熱処理の前に、例えば600
℃,10H程度の熱処理を行なえばよいが、この長時間
の熱処理は現実的ではない。また、それでも、バルクS
i(厚いSi基板を一般にいう)に比べて、拡散層厚さ
が薄いため、依然としてシート抵抗値が高いという問題
が残る。また、前記(1)に対してのみはS/Dのシリ
サイド化により対応できるが依然として、(2)の問題
は残る。
ETのS/D層の多結晶化の問題を回避し、優れた接合
特性をもつ半導体素子を形成することを第1の目的とす
る。また、同時に、薄膜SOIで問題となる、S/D抵
抗の増大という問題を回避することを第2の目的とす
る。
め、薄膜SOI構造MOSFETにおいて、S/D領域
の上に金属シリサイドを形成し、該金属シリサイドから
のドーパントの固相拡散により、該S/D高濃度拡散層
を形成するようにしたものである。
ETにおいて、S/D領域の高濃度拡散層を、その上に
形成された金属シリサイドからの固相拡散により形成す
るようにしたので、上記Si層の多結晶化がなく、S/
D層のシート抵抗の増大と多結晶化による結晶欠陥の発
生という問題を同時に解消できる。
図である。シリコン基板1上に、埋込酸化膜2があり、
分離絶縁膜4に囲まれて、上層シリコン層3があること
は従来通りである。この上層シリコン層3中には、S/
Dとなる高濃度拡散領域14、低濃度拡散層13と、チ
ャネル領域16があり、チャネル領域16の上方には、
ゲート絶縁膜5を介して、ゲート電極6が存在し、他
方、高濃度拡散領域14の上方には、金属シリサイド膜
7が形成されている。さらに、中間絶縁膜11、配線電
極12が従来同様形成されている。
ド7からのドーパントからの固相拡散により形成されて
いる。本実施例では、後述するように従来例のイオン注
入による非晶質化を経ることがなく、このため、多結晶
化の可能性はなく、結晶欠陥のない良好な、接合が形成
できる。また、薄い拡散層によるシート抵抗の上昇、寄
生抵抗の増大、という問題については、拡散層、上方に
存在する金属シリサイド層7による低抵抗化により解決
できる。
用いて順に説明する。
I基板として、従来同様例えば、SIMOX基板を用意
する。上層の単結晶シリコン層3の膜厚は、典型的には
200nmである。このウェハ(基板)を用いて、まず、
上層Si層3を、従来同様例えば周知のLOCOS法に
より、素子形成領域毎に分離絶縁4を行う。その後膜厚
10−20nm厚さのゲート絶縁膜5を形成し、さらに、
膜厚300nmのリンドープpolySiを使用して、ゲ
ート電極6を形成する。以上は従来と変るところはな
い。
圧30KeV の条件でリンをイオン注入し、上層Si層3
にn- 拡散層(低濃度拡散層)13を形成した後、サイ
ドウォール8を既知の方法で形成する。
堆積した後、600−700℃、30秒程度のRTA
(Rapid Thermal Anneal)法によ
り、Coとシリコンを反応させて、CoSi2 (コバル
トシリサイド)15を形成する。この時膜厚は、30−
50nmとなる。そして、未反応のCoをH2 SO4 /H
2 O2 の混合液により除去する。
の条件でイオン注入する。この時、AsのCoSi2 中
の投影飛程(Rp)は約15nmであり、このため、イオ
ン注入されたAsは、ほぼ全てがCoシリサイド15中
に存在するようになる。上層シリコン層3は、Asがイ
オン注入されることがないため、非晶質とならず、単結
晶のままで残る。
層Si層3中に固相、熱拡散させる。熱処理の典型的な
条件は、900℃30分または1050℃10秒であ
る。これにより、上層Si層3中には高濃度拡散領域1
4が形成される(図3(e))。固相での熱拡散である
ため、上層Si層3の結晶性を劣化させることはなく、
このため、従来例で問題となったような、結晶欠陥は発
生しない。
し、素子として完成する。
2 とAsを利用した例について説明したが、本実施例は
これに限るものではない。NMOSだけではなくPMO
Sにも適用可能であり、この場合、Asではなく、B
(ボロン)を使用すればよい。また、金属シリサイドと
して、CoSi2 を例に挙げたが、これに限るものでは
なく、Siと比較的低温で反応し、不純物原子に対し
て、Si基体への拡散源となりうる条件を満足すればよ
く、例えば、TiSi2 ,TaSi2 ,ZrSi2,M
oSi2 ,W1 Si2 などが候補として挙げることがで
きる。
な例を挙げただけであり、この条件に限定するわけでは
ないのはもちろんである。例えば、上層Si層3の厚さ
として200nmを例示したが、これは、高濃度拡散層1
4が上層Si層3の厚さ方向にわたって、全面に形成さ
れていればよい。また、形成されたCoSi2 層15の
厚さとして30−50nmを例示したが、この値は、必要
なシート抵抗値と、イオンが金属シリサイド中にイオン
注入されるという条件より最小値が決まり、上層Si層
をシリサイド化によりすべて消費することのないという
条件で最大値が決定される。金属シリサイドの膜厚はこ
の間の任意の値を選択することが可能であるが、上層S
i膜厚の1/2〜1倍であることが望ましい。また、ゲ
ート電極上のシリサイドの有無は本発明とは直接的に関
与しないのはもちろんである。
よれば薄膜SOI構造のMOSFETにおいて、S/D
領域の高濃度拡散層をその上に形成された金属シリサイ
ドからの固相拡散により形成するようにしたので、上層
Si層の多結晶化がなく、S/D層のシート抵抗の増大
と多結晶化による結晶欠陥の発生という問題を同時に解
消できる。
造工程の増加を招くことなく、これを達成しているもの
である。
流が小さく、ドライブ電流の大きな素子を得ることが可
能となる。
Claims (2)
- 【請求項1】 半導体装置として、絶縁層上に形成され
た単結晶半導体層を有するSOI基板を用いたSOI構
造のMOSFETにおいて、 少なくとも、ソース・ドレイン領域となる拡散層に接し
た上層に金属シリサイド層が存在していることを特徴と
するSOI構造のMOSFET。 - 【請求項2】 (a)半導体基板としてSOI基板を使
用し、該基板上に、少なくともソース・ドレイン領域と
しての拡散層となる層の上に、該層に接して金属シリサ
イド層を形成する工程、 (b)前記金属シリサイド層に不純物を注入する工程、 (c)前記不純物が注入された金属シリサイド層から該
層の下層に、固相拡散によって、前記ソース・ドレイン
の拡散層を形成する工程、 以上の工程を含むことを特徴とするSOI構造のMOS
FETの製造方法。
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