JPH06151356A - Semiconductor device and manufacture of semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device and manufacture of semiconductor device

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JPH06151356A
JPH06151356A JP4152828A JP15282892A JPH06151356A JP H06151356 A JPH06151356 A JP H06151356A JP 4152828 A JP4152828 A JP 4152828A JP 15282892 A JP15282892 A JP 15282892A JP H06151356 A JPH06151356 A JP H06151356A
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Abstract

PURPOSE:To obtain a manufacturing method, of a semiconductor device, wherein a barrier property is sufficient, the coverage of an interconnection layer is good and a low-resistance and shallow junction can be formed surely, to prevent that W or the like is reacted with Si or the like, to obtain a connection whose heat-resistant property is good or to reduce a junction leak by using an Al-based material and to obtain a good connection. CONSTITUTION:In the manufacturing method of a semiconductor device, a metal film 4 is formed on an Si compound film 3, a metal silicide film 5 is formed, a barrier metal layer 7 is obtained, or a heat-resistant silicide is formed on a semiconductor substrate, impurities are ion-implanted into it, and a junction region is formed by a solid-phase diffusion operation. In addition, in the semiconductor device and the manufacturing method, a high-melting-point metal-based material interconnection is formed via a metal silicide film obtained by forming a metal film on a silicon compound film formed on the semiconductor substrate, or the metal silicide film obtained by forming the metal film on the silicon compound film on the semiconductor substrate is formed only inside a junction hole, and an Al-based material interconnection or the like is formed via it.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置及び半導体
装置の製造方法に関する。特に、シリサイド技術を用い
た半導体装置及びその製造方法に関し、また、シリコン
基板等の半導体基体と、この上に形成する配線層との間
にバリアメタル層を介在させる構造の半導体装置の製造
方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the semiconductor device. In particular, the present invention relates to a semiconductor device using a silicide technique and a manufacturing method thereof, and also relates to a manufacturing method of a semiconductor device having a structure in which a barrier metal layer is interposed between a semiconductor substrate such as a silicon substrate and a wiring layer formed thereon. It is a thing.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より半導体装置の各種素子の信頼性
向上のために、配線層と下地半導体基体(Si基板等)
との反応防止もしくは配線膜の密着性向上、断線不良防
止、及びストレスマイグレーション防止のために、配線
層と半導体基体との間にバリア層を形成することが行わ
れている。バリア層は通常金属(合金の場合もある)、
または金属化合物から成り、バリアメタル層と称されて
いる。本明細書においては、バリアメタル層の語をもっ
て、上記の如き何らかのバリア作用を示すものを総称す
ることにする。かかるバリアメタル層形成用の材料とし
ては、TiNもしくはTiW等、あるいはTiやTiO
N、窒化タングステンその他の金属ないしは金属化合物
が使用されている(従来のこの種の技術については、I
EDM90(1990 IEEE)47〜50頁所収のE.O.Travis他「A
SCALABLE SUBMICRON CONTACT TECHNOLOGY USING CONFOR
MAL LPCVD TiN 」の記載参照)。
2. Description of the Related Art Conventionally, in order to improve the reliability of various elements of a semiconductor device, a wiring layer and a base semiconductor substrate (Si substrate, etc.)
A barrier layer is formed between the wiring layer and the semiconductor substrate in order to prevent the reaction with the wiring layer, improve the adhesion of the wiring film, prevent disconnection defects, and prevent stress migration. The barrier layer is usually a metal (sometimes an alloy),
Alternatively, it is made of a metal compound and is called a barrier metal layer. In this specification, the term "barrier metal layer" is used to generically refer to those that exhibit some kind of barrier action as described above. As a material for forming such a barrier metal layer, TiN, TiW, or the like, or Ti or TiO
N, tungsten nitride and other metals or metal compounds have been used (for conventional techniques of this kind, I
EDM90 (1990 IEEE) EO Travis, et al., Pages 47-50, "A
SCALABLE SUBMICRON CONTACT TECHNOLOGY USING CONFOR
See the description of "MAL LPCVD TiN").

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする問題点】最近の半導体装置の
集積化の要請により、各種素子は微細化して来ており、
これに伴い、例えばULSIにおいてコンタクトホール
も微細化している。そのために、これらの構造に適用す
るバリアメタルは、例えば前掲の公知文献に示されるよ
うな従来のスパッタ法により図3に示すようにコンタク
トホール8内に堆積して形成すると、充分なカバレージ
が得られない。即ち、コンタクトホール8の微細化によ
りカバレージが低下する結果、図3のように層間膜6に
形成したコンタクトホール8に不均一なバリアメタル70
の膜形成がなされ、コンタクトホール8の開口部分で開
口をふさいで、Al等の配線材料を埋め込むためのホー
ル径Rを小さくしてしまい、かつ、コンタクトホール8
の底部のバリアメタル層70′が薄くなる。従って上層に
形成する配線材料(例えばAl等)も図3に破線で示す
ように「す」(ボイドと称される中空)をつくり易く、
よって接続の信頼性が低下し、かつ、配線材料の下地S
i中への突き抜け問題が生じる。そのために接合リーク
が上昇することにより、半導体装置であるトランジスタ
等の信頼性が低下するおそれがある。
Various elements have been miniaturized due to the recent demand for integration of semiconductor devices.
Along with this, for example, contact holes are also miniaturized in ULSI. Therefore, when the barrier metal applied to these structures is formed by depositing in the contact hole 8 as shown in FIG. 3 by the conventional sputtering method as shown in the above-mentioned publicly known document, sufficient coverage can be obtained. I can't. That is, as the contact hole 8 is miniaturized, the coverage is reduced. As a result, as shown in FIG. 3, the non-uniform barrier metal 70 is formed in the contact hole 8 formed in the interlayer film 6.
Film is formed, the opening is closed at the opening portion of the contact hole 8, and the hole diameter R for filling the wiring material such as Al is reduced, and the contact hole 8 is formed.
The barrier metal layer 70 'at the bottom of the is thinned. Therefore, the wiring material (for example, Al) formed in the upper layer can easily form "su" (hollow called void) as shown by the broken line in FIG.
Therefore, the reliability of the connection is lowered, and the base S of the wiring material is
There is a problem of punching through into i. As a result, junction leakage may increase, which may reduce the reliability of the semiconductor device such as a transistor.

【0004】上記問題に対する対策として、コンタクト
ホールにテーパーを形成させカバレージを稼ぐ方法があ
る。例えば図4(A)に示すように層間膜6の材料とし
て比較的低融点のAsSG等を用い、ここにコンタクト
ホール8を形成し、900℃程度のアニールを加えてホ
ール8のリフローを行うことによりテーパーT1を形成
する方法がある。しかし、この方法を用いると、コンタ
クトホール8の形状が図4(B)に示すように逆テーパ
ー形状になる問題がある(逆テーパーをT2で示す)。
このために充分なカバレージが得られず、結局この手法
も抜本的な解決策とならない。
As a measure against the above problem, there is a method of forming a taper in the contact hole to increase the coverage. For example, as shown in FIG. 4 (A), a material having a relatively low melting point such as AsSG is used as a material for the interlayer film 6, a contact hole 8 is formed therein, and annealing at about 900 ° C. is performed to reflow the hole 8. There is a method of forming the taper T1. However, when this method is used, there is a problem that the shape of the contact hole 8 becomes an inverse taper shape as shown in FIG. 4B (the inverse taper is indicated by T2).
For this reason, sufficient coverage cannot be obtained, and this method is not a drastic solution after all.

【0005】一方、上記したとおり、デバイスのプロセ
スルールの縮小化が進められた結果、その縮小化に伴う
ショートチャネル効果などの悪影響を防止するため、半
導体装置においては、低抵抗で浅い接合の不純物拡散領
域を形成することが重要視されている。
On the other hand, as described above, as the process rule of the device has been reduced, in order to prevent the adverse effect such as the short channel effect due to the reduction, the impurity of the shallow junction in the semiconductor device is low. It is important to form a diffusion region.

【0006】まず、低抵抗化のための技術としては、ソ
ース/ドレイン領域の表面に、選択的にシリサイドを形
成するサリサイド(SALICIDE;Self Aligned Silicide)
技術があり、そのサリサイド形成技術の一例としては、
基板表面にAr+ のスパッタエッチングを行った後、金
属膜を接着し、2段階のRTA(短時間熱処理)法によ
ってシリサイド層を自己整合的に形成する技術も知られ
ている(例えば「J.Elecrochem. Soc.」 Vol 137, No.
6, June 1990,第1914頁〜第1917頁, The Elecrochemica
l Society inc. 発行参照)。
First, as a technique for reducing the resistance, salicide (SALICIDE; Self Aligned Silicide) is used to selectively form silicide on the surface of the source / drain regions.
There is a technology, and as an example of the salicide forming technology,
A technique is also known in which, after performing Ar + sputter etching on the substrate surface, a metal film is bonded and a silicide layer is formed in a self-aligned manner by a two-step RTA (short-time heat treatment) method (for example, “J. Elecrochem. Soc. '' Vol 137, No.
6, June 1990, pp. 1914 to 1917, The Elecrochemica
l Society inc. Issued).

【0007】また、接合の形成方法として一般的な方法
はイオン注入による方法であり、通常のプロセスでは、
ソース/ドレイン領域の形成のために、不純物をシリコ
ン基板中にイオン注入するが、そのイオン注入の際のダ
メージによる結晶欠陥が発生しやすい。接合が深い場合
では結晶欠陥による接合リークの増大は生じないが、接
合が浅い場合では結晶欠陥による接合リークが増大す
る。
Further, a general method for forming a junction is a method by ion implantation, and in a normal process,
Although impurities are ion-implanted into the silicon substrate for forming the source / drain regions, crystal defects are likely to occur due to damage during the ion implantation. When the junction is deep, the increase in junction leak due to crystal defects does not occur, but when the junction is shallow, the increase in junction leak due to crystal defects occurs.

【0008】そこで、直接基板へのイオン注入を行わず
に、ソース/ドレイン領域上にポリシリコン層やシリサ
イド層を予め形成し、このポリシリコン層やシリサイド
層中に不純物をイオン注入し、その後拡散アニールによ
り不純物領域を形成する方法があり、例えば「月刊 Sem
iconductor World」, 1984年5月号、第49頁〜第53頁
(プレスジャーナル社発行)にその記載例がある。この
ようなポリシリコン層やシリサイド層からシリコン基板
への固相拡散によれば、シリコンの結晶欠陥の発生を抑
えることができ、接合リークの増大は抑えられる。
Therefore, without directly implanting ions into the substrate, a polysilicon layer or a silicide layer is formed in advance on the source / drain regions, impurities are ion-implanted into the polysilicon layer or the silicide layer, and then diffused. There is a method of forming an impurity region by annealing, for example, “Monthly Sem
“Iconductor World”, May 1984, pp. 49-53 (published by Press Journal, Inc.). By such solid-phase diffusion from the polysilicon layer or the silicide layer to the silicon substrate, it is possible to suppress the generation of silicon crystal defects and suppress an increase in junction leak.

【0009】ところで、低抵抗化を図るためにシリサイ
ドを用いた場合では、900℃以上の耐熱性を有する必
要がある。これはシリサイドからの不純物の拡散を行う
ためには、一般に900℃以上の高温アニールが必要だ
からである。また、シリサイドを用いない場合でも、ト
ランジスタの形成後のコンタクトイオン注入後の活性化
アニールなどを行うときそのプロセスで900℃以上の
高温アニールを施す必要がある。
By the way, when a silicide is used to reduce the resistance, it must have heat resistance of 900 ° C. or higher. This is because high temperature annealing at 900 ° C. or higher is generally required to diffuse the impurities from the silicide. Even when silicide is not used, when performing activation annealing after contact ion implantation after forming a transistor, it is necessary to perform high temperature annealing at 900 ° C. or higher in the process.

【0010】しかし、一般的な熱処理により合金化した
TiSi2 の如きシリサイドは、900℃程度の高温プ
ロセスで凝集し、そのシート抵抗が増大する。例えば、
そのシート抵抗に関する実験では、10Ω/□が300
Ω/□までシート抵抗が増大した例がある。
However, a silicide such as TiSi 2 alloyed by a general heat treatment aggregates in a high temperature process of about 900 ° C., and its sheet resistance increases. For example,
In the experiment on the sheet resistance, 10Ω / □ is 300
In some cases, the sheet resistance increased to Ω / □.

【0011】更にまた、前記したように微細化・集積化
に伴い、次のような問題も解決しなければならない。
Furthermore, as described above, the following problems must be solved with the miniaturization and integration.

【0012】即ち、狭くて深い(つまりアスペクト比の
高い)コンタクトホール、スルーホール(本明細書中、
これら被埋め込み孔を総称して接続孔と呼ぶ)の配線材
料による接続が重要になっているが、例えば、従来のス
パッタ法によるAl系材料例えばAl合金の成膜では、
Alスパッタ粒子が孔の側壁の影になって内部に多く入
射しないシャドウイング効果のため、孔内でAlカバレ
ージが悪くなり、孔低部近くの弱いところで断線不良が
発生しやすくなっている。そのため、この接続孔内部を
配線材で埋め込むプロセス技術が必要不可欠になって来
ている。この手段の中で、より量産レベルでの実用化に
近い技術として、基板を数100°の高温で加熱してA
l系材料を溶融状態ないし溶融状態に類似の状態にしな
がらAl合金等をスパッタ成膜する高温スパッタ法が検
討されている。
That is, a narrow and deep (that is, high aspect ratio) contact hole and through hole (in this specification,
These buried holes are collectively referred to as connection holes), but connection by a wiring material is important. For example, in the conventional film formation of an Al-based material such as an Al alloy by a sputtering method,
Due to the shadowing effect in which the Al sputtered particles are shadowed on the side wall of the hole and do not enter much inside, the Al coverage is deteriorated in the hole, and disconnection failure is likely to occur at a weak point near the lower part of the hole. Therefore, a process technology for filling the inside of the connection hole with a wiring material has become indispensable. Among these means, as a technique closer to practical application on a mass production level, the substrate is heated at a high temperature of several hundred degrees to
A high-temperature sputtering method has been studied in which an Al alloy or the like is formed by sputtering while an l-based material is in a molten state or a state similar to the molten state.

【0013】ところでこのような高温スパッタAl合金
による接続孔埋め込みの際、孔側壁にTi等Alと反応
しやすい物質を付着させることによって良好な埋め込み
特性が得られるが、微細接続孔内にTiをカバレージ良
く埋め込むことは困難である。Tiの場合、融点が16
80℃と高いため、高温スパッタによるカバレージの改
善は望めない。
By the way, when filling a contact hole with such a high-temperature sputtered Al alloy, good filling characteristics can be obtained by depositing a substance such as Ti that easily reacts with Al on the sidewall of the hole. It is difficult to embed it with good coverage. In the case of Ti, the melting point is 16
Since it is as high as 80 ° C., improvement in coverage due to high temperature sputtering cannot be expected.

【0014】以上のように高温Alスパッタ技術は、そ
れだけでは微細接続孔の埋め込みに限界がある。その他
の手法として、CVDにより高融点金属、例えばWを埋
め込む技術が注目されている。この手法によれば、CV
Dで接続孔内にW等を成長させるので接続孔の大きさに
左右されず安定に埋めこむことが可能である。
As described above, the high temperature Al sputtering technique has a limit in embedding the fine connection hole by itself. As another technique, a technique of embedding a refractory metal such as W by CVD is drawing attention. According to this method, CV
Since W or the like is grown in the connection hole by D, it is possible to bury it stably regardless of the size of the connection hole.

【0015】しかしながら直接Si基板上にWを成長さ
せるとその後のプロセスの熱処理で、Wと下地基板、特
に例えばSiが反応することにより、トランジスタの接
合リークが増大する問題がある。その対策として、Ti
NをWの下地に形成させる方法があるが、スパッタによ
るTiNは微細接続孔内には入らないという問題を有
し、CVDによるTiN形成は、量産レベルでは技術的
に確立されてなく、安定して形成できないという問題を
有する。
However, if W is grown directly on the Si substrate, there is a problem that the junction leak of the transistor increases due to the reaction between W and the underlying substrate, particularly Si, in the subsequent heat treatment. As a countermeasure, Ti
There is a method of forming N on the underlayer of W, but there is a problem that TiN by sputtering does not enter the fine connection hole, and TiN formation by CVD is not technically established at the mass production level and is stable. There is a problem that it cannot be formed.

【0016】更に他の手法として、予めソース/ドレイ
ン領域上にサリサイドとしてTiSi2 を形成させるこ
とによりTiSi2 をバリヤとして下地SiとWとの反
応を防止させる手段が考えられる。この手段は、W/T
iSi2 /Siコンタクト構造において600〜700
℃程度の耐熱性を有し、効果的である。しかし、800
℃以上ではWについてはTiSi2 を通してSiが拡散
し、WSi2 化し、耐熱性が破れる。これにより一般的
には700℃以下のプロセス限定でしか使用できないと
いう問題を有する。
As another method, it is possible to form TiSi 2 as salicide on the source / drain regions in advance to prevent the reaction between the underlying Si and W by using TiSi 2 as a barrier. This means W / T
In iSi 2 / Si contact structure 600 to 700
It has a heat resistance of about ℃ and is effective. But 800
℃ for W in the above the Si can diffuse through the TiSi 2, WSi 2 turned into, is broken heat resistance. Therefore, there is a problem that it can generally be used only in a process limited to 700 ° C. or less.

【0017】図12に示すのは、W/TiSi2 /Si構
造を800℃熱処理後のRBSによる測定図である。こ
の測定グラフIより、よりWはSiの拡散が生じWシリ
サイド化していることがわかる。WのピークIbのほ
か、WSi2 を示す部分Iaが見られるからである。
FIG. 12 is a diagram of the W / TiSi 2 / Si structure measured by RBS after heat treatment at 800 ° C. From this measurement graph I, it can be seen that W diffuses Si and becomes W silicide. This is because, in addition to the peak Ib of W, the portion Ia showing WSi 2 is seen.

【0018】[0018]

【発明の目的】本発明は上記従来技術の問題点を解決し
て、バリアメタル層を有する半導体装置であって、バリ
ア性が充分であり、また配線材料による配線層の形成が
カバレージ良く達成でき、もって信頼性の高い、再現性
に優れる半導体装置を、しかも簡便な工程で得ることが
可能な半導体装置の製造方法を提供せんとするものであ
る。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art and to provide a semiconductor device having a barrier metal layer, which has a sufficient barrier property and can achieve the formation of a wiring layer of a wiring material with good coverage. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a semiconductor device manufacturing method capable of obtaining a highly reliable and highly reproducible semiconductor device in a simple process.

【0019】また、低抵抗を維持したままで浅い接合を
確実に形成できる半導体装置の製造方法を提供すること
を目的とする。
It is another object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor device which can surely form a shallow junction while maintaining low resistance.

【0020】また、W等の高融点金属と半導体基体例え
ばSiとの反応を防止しつつ、耐熱性が良好な接続を可
能とする半導体装置及びその製造方法を提供することを
目的とする。
It is another object of the present invention to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the same which can prevent a reaction between a refractory metal such as W and a semiconductor substrate, such as Si, and allow a connection with good heat resistance.

【0021】更にまた、Al系材料を用いて、接合リー
クを低減でき、良好な接続を得ることができる半導体装
置及びその製造方法を提供することを目的とする。本出
願の発明のその他の目的は、以下の記載から明らかとな
ろう。
Still another object of the present invention is to provide a semiconductor device using an Al-based material, which can reduce junction leakage and obtain good connection, and a method of manufacturing the same. Other objects of the invention of the present application will be apparent from the following description.

【0022】[0022]

【問題点を解決するための手段及び作用】本出願の請求
項1の発明は、半導体基体に拡散領域を形成し、拡散領
域上にシリコン化合物膜を形成し、このシリコン化合物
膜上に金属膜を形成して、金属のシリサイド膜を形成
し、更に層間膜を形成して、この層間膜上にバリアメタ
ル材料膜を形成し、次いでバリアメタル材料膜をパター
ニングしてバリアメタル層を得、その後層間膜をパター
ニングしてコンタクトホールを形成し、このコンタクト
ホールに配線材料を埋め込み配線を形成する工程を備え
る半導体装置の製造方法であって、この構成により上記
目的を達成するものである。
According to a first aspect of the present invention, a diffusion region is formed in a semiconductor substrate, a silicon compound film is formed on the diffusion region, and a metal film is formed on the silicon compound film. , A metal silicide film is formed, an interlayer film is further formed, a barrier metal material film is formed on the interlayer film, and then the barrier metal material film is patterned to obtain a barrier metal layer. A method of manufacturing a semiconductor device, which comprises a step of patterning an interlayer film to form a contact hole and burying a wiring material in the contact hole to form a wiring, which achieves the above object by this configuration.

【0023】本出願の請求項2の発明は、半導体装置が
MOSトランジスタである請求項1に記載の半導体装置
の製造方法であって、この構成により上記目的を達成す
るものである。
The invention of claim 2 of the present application is the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1 in which the semiconductor device is a MOS transistor, and achieves the above object by this configuration.

【0024】本出願の請求項3の発明は、半導体装置が
バイポーラトランジスタである請求項1に記載の半導体
装置の製造方法であって、この構成により上記目的を達
成するものである。
The invention of claim 3 of the present application is the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1 in which the semiconductor device is a bipolar transistor, and achieves the above object by this configuration.

【0025】本出願の請求項4の発明は、半導体基体上
に耐熱性シリサイドを形成し、前記耐熱性シリサイド中
に不純物をイオン注入し、次いで固相拡散により接合領
域を形成する半導体装置の製造方法であって、この構成
により上記目的を達成するものである。
According to a fourth aspect of the present invention, a semiconductor device is manufactured in which a heat-resistant silicide is formed on a semiconductor substrate, impurities are ion-implanted into the heat-resistant silicide, and then a junction region is formed by solid phase diffusion. A method that achieves the above object by this configuration.

【0026】本出願の請求項5の発明は、前記耐熱性シ
リサイドは、半導体基体上に薄膜の半導体化合物膜を介
して形成された金属膜を低温熱処理後に高温熱処理する
ことで形成される層であることを特徴とする請求項4記
載の半導体装置の製造方法であって、この構成により上
記目的を達成するものである。
According to the invention of claim 5 of the present application, the heat-resistant silicide is a layer formed by subjecting a metal film formed on a semiconductor substrate via a thin semiconductor compound film to a low temperature heat treatment followed by a high temperature heat treatment. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, wherein the above object is achieved by this configuration.

【0027】本出願の請求項6の発明は、半導体基体上
に、該半導体基体上に形成したシリコン化合物膜上に金
属膜を形成して得た金属シリサイド膜を形成し、該金属
シリサイド膜を介して高融点金属系材料配線を形成した
半導体装置であって、この構成により上記目的を達成す
るものである。
According to a sixth aspect of the present invention, a metal silicide film obtained by forming a metal film on a silicon compound film formed on the semiconductor substrate is formed on the semiconductor substrate, and the metal silicide film is formed. A semiconductor device in which a refractory metal-based material wiring is formed via the above-mentioned structure, and the above object is achieved by this configuration.

【0028】本出願の請求項7の発明は、MOSトラン
ジスタである請求項6に記載の半導体装置であって、こ
の構成により上記目的を達成するものである。
The invention of claim 7 of the present application is the semiconductor device according to claim 6 which is a MOS transistor, and achieves the above object by this configuration.

【0029】本出願の請求項8の発明は、バイポーラト
ランジスタである請求項6に記載の半導体装置であっ
て、この構成により上記目的を達成するものである。
The invention of claim 8 of the present application is the semiconductor device according to claim 6 which is a bipolar transistor, and achieves the above object by this configuration.

【0030】本出願の請求項9の発明は、半導体基体上
にシリコン化合物膜を形成し、このシリコン化合物膜上
に金属膜を形成して、金属シリサイド膜を形成し、該金
属シリサイド膜上に高融点金属系材料配線を形成する工
程を備える半導体装置の製造方法であって、この構成に
より上記目的を達成するものである。
According to a ninth aspect of the present invention, a silicon compound film is formed on a semiconductor substrate, a metal film is formed on the silicon compound film, a metal silicide film is formed, and the metal silicide film is formed on the metal silicide film. A method for manufacturing a semiconductor device, which comprises a step of forming a refractory metal-based material wiring, and achieves the above object by this configuration.

【0031】本出願の請求項10の発明は、半導体装置が
MOSトランジスタである請求項1に記載の半導体装置
の製造方法であって、この構成により上記目的を達成す
るものである。
The invention of claim 10 of the present application is the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is a MOS transistor, and achieves the above object by this configuration.

【0032】本出願の請求項11の発明は、半導体装置が
バイポーラトランジスタである請求項1に記載の半導体
装置の製造方法であって、この構成により上記目的を達
成するものである。
The invention of claim 11 of the present application is the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1 in which the semiconductor device is a bipolar transistor, and achieves the above object by this configuration.

【0033】本出願の請求項12の発明は、半導体基体上
に接続孔を形成するとともに、該半導体基体上に形成し
たシリコン化合物膜上に金属膜を形成して得た金属シリ
サイド膜を形成し、該金属シリサイド膜は、前記接続孔
内のみに形成されている半導体装置であって、この構成
により上記目的を達成するものである。
According to a twelfth aspect of the present invention, a contact hole is formed on a semiconductor substrate, and a metal silicide film obtained by forming a metal film on a silicon compound film formed on the semiconductor substrate is formed. The metal silicide film is a semiconductor device formed only inside the connection hole, and achieves the above object by this configuration.

【0034】本出願の請求項13の発明は、半導体基体上
に接続孔を形成するとともに、該半導体基体上に形成し
たシリコン化合物膜上に金属膜を形成して得た金属シリ
サイド膜を形成し、該金属シリサイド膜は、前記接続孔
内のみに形成し、かつ該金属シリサイド膜を介してAl
系材料配線が形成されている半導体装置であって、この
構成により上記目的を達成するものである。
According to a thirteenth aspect of the present invention, a contact hole is formed on a semiconductor substrate, and a metal silicide film obtained by forming a metal film on a silicon compound film formed on the semiconductor substrate is formed. , The metal silicide film is formed only in the connection hole, and Al is formed through the metal silicide film.
A semiconductor device having a system material wiring formed therein, which achieves the above object.

【0035】本出願の請求項14の発明は、半導体基体上
に接続孔を形成し、該接続孔内にシリコン化合物膜を形
成し、このシリコン化合物膜上に金属膜を形成して、金
属のシリサイド膜を該接続孔内のみに形成し、更に、高
温状態Al系材料をスパッタにより形成する半導体装置
の製造方法であって、この構成により上記目的を達成す
るものである。
According to a fourteenth aspect of the present invention, a contact hole is formed on a semiconductor substrate, a silicon compound film is formed in the contact hole, and a metal film is formed on the silicon compound film to form a metal film. A method of manufacturing a semiconductor device in which a silicide film is formed only in the connection hole, and a high temperature Al-based material is formed by sputtering, and the above object is achieved by this structure.

【0036】本出願の請求項15の発明は、高温状態が3
00℃以上である請求項14に記載の半導体装置の製造方
法であって、この構成により上記目的を達成するもので
ある。
In the invention of claim 15 of the present application, the high temperature condition is 3
15. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 14, wherein the temperature is not lower than 00 ° C., and the object is achieved by this configuration.

【0037】本出願の請求項16の発明は、半導体基体上
に接続孔を形成し、該接続孔内にシリコン化合物膜を形
成し、このシリコン化合物膜上に金属膜を形成して、金
属のシリサイド膜を該接続孔内のみに形成し、更に、C
VD法により金属系材料を形成する半導体装置の製造方
法であって、この構成により上記目的を達成するもので
ある。
According to a sixteenth aspect of the present invention, a contact hole is formed on a semiconductor substrate, a silicon compound film is formed in the contact hole, and a metal film is formed on the silicon compound film to form a metal film. A silicide film is formed only inside the connection hole, and further, C
A method for manufacturing a semiconductor device, in which a metal-based material is formed by the VD method, and the above object is achieved by this configuration.

【0038】本発明において、シリコン化合物として
は、この上に金属膜を形成して金属シリサイド膜を形成
し得るものなら任意であり、例えばSiO2 等のシリコ
ン酸化物膜や、Si3 4 等の窒化シリコン膜などを用
いることができる。シリコン化合物膜の膜厚を3〜30
nmとすると、熱処理等によるシリサイド化が容易なの
で、好ましい。金属膜としては、シリサイド化してバリ
アメタルとなり得るものなら任意であり、Ti、W、C
o、Niやこれらの合金(ないし金属間化合物)、ある
いはこれらの酸化物、窒化物、酸化窒化物等を用いるこ
とができる。
In the present invention, any silicon compound may be used as long as a metal film can be formed thereon to form a metal silicide film. For example, a silicon oxide film such as SiO 2 or Si 3 N 4 can be used. The silicon nitride film or the like can be used. The thickness of the silicon compound film is 3 to 30.
When the thickness is nm, silicidation by heat treatment or the like is easy, which is preferable. Any metal film can be used as long as it can be silicided to form a barrier metal, such as Ti, W, and C.
O, Ni, alloys (or intermetallic compounds) of these, or oxides, nitrides, oxynitrides or the like thereof can be used.

【0039】シリコン化合物膜上に金属膜を形成して金
属シリサイド膜を得る技術は、本出願人において提案を
なしたものであり、得られた金属シリサイド膜構造は、
SITOX構造と称している。これについては、本出願
人の特開平2−260630号公報や、また、IEDM
90(1990 IEEE)249 〜252 頁のHirofumi Sumi 他、
「New Silicidation Technology by SITOX(Silicidatio
n Through Oxide) and Its Impact on Sub-half Micron
MOS Devices」に詳しい記載がある。
The technique for forming a metal film on a silicon compound film to obtain a metal silicide film was proposed by the present applicant, and the obtained metal silicide film structure is
It is called a SITO X structure. Regarding this, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-260630 of the present applicant and IEDM
90 (1990 IEEE) Hirofumi Sumi et al., Pp. 249-252,
`` New Silicidation Technology by SITOX (Silicidatio
n Through Oxide) and Its Impact on Sub-half Micron
See MOS Devices ”for more information.

【0040】本出願の発明によれば、かかるSITOX
構造の更なる改良が達成できる。
According to the invention of the present application, such SITOX
Further improvements in structure can be achieved.

【0041】例えば、本出願の請求項5の発明において
は、半導体装置の製造にあたり、半導体基体上に耐熱性
シリサイドを形成し、該耐熱性シリサイド中に不純物を
イオン注入し、次いで固相拡散により接合領域を形成す
るものであり、ここで、耐熱性シリサイドとは、900
℃程度の高温でも凝集しない性質のシリサイドであり、
その一例としては、半導体基体上に薄膜の半導体化合物
膜を介して形成された金属膜を低温熱処理後に高温熱処
理することで形成される層とすることができるが、この
発明では、次のような作用がもたらされる。
For example, in the invention of claim 5 of the present application, in manufacturing a semiconductor device, a heat-resistant silicide is formed on a semiconductor substrate, impurities are ion-implanted into the heat-resistant silicide, and then solid phase diffusion is performed. The junction region is to be formed, and the heat resistant silicide is 900
It is a silicide that does not aggregate even at a high temperature of about ℃,
As an example thereof, a layer formed by subjecting a metal film formed on a semiconductor substrate via a thin semiconductor compound film to a low temperature heat treatment followed by a high temperature heat treatment can be used. The action is brought about.

【0042】即ち、単に浅い接合を形成するためにシリ
サイドを用いて固相拡散する場合には、十分な耐熱性が
得られずに、低抵抗化ができなくなる。ところが上記し
たようなシリサイド構造の形成技術においては、耐熱性
シリサイドを用いるため、固相拡散時にもシート抵抗が
増大することがなく、低抵抗で浅い接合の半導体装置を
製造できる。
That is, when the solid phase diffusion is performed using silicide only to form a shallow junction, sufficient heat resistance cannot be obtained, and the resistance cannot be reduced. However, in the technique of forming a silicide structure as described above, since heat-resistant silicide is used, the sheet resistance does not increase even during solid phase diffusion, and a semiconductor device having a low resistance and a shallow junction can be manufactured.

【0043】耐熱性シリサイドの一例として挙げられる
薄膜の半導体化合物を介在させて低温と高温の2段階ア
ニールにより形成されるシリサイドは、本出願人が先に
提案した特開平3−38823号公報中に開示されるも
のがあるが、そのシリサイドは特に十分な耐熱性を有し
ていることが見出され、本発明に適用することで確実に
低抵抗で浅い接合の半導体装置が形成される。
A silicide formed by two-step annealing at a low temperature and a high temperature with a semiconductor compound of a thin film interposed as an example of the heat-resistant silicide is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-38823 previously proposed by the present applicant. Although disclosed, it is found that the silicide has particularly high heat resistance, and by applying the present invention, a semiconductor device having a low resistance and a shallow junction can be reliably formed.

【0044】次に、本出願の請求項1の発明の構成につ
いて、後記詳述する本発明の一実施例を示す図1の例示
を用いて略述すると、次のとおりである。
Next, the configuration of the invention of claim 1 of the present application will be outlined below with reference to the example of FIG. 1 showing an embodiment of the invention which will be described later in detail.

【0045】本発明に係る半導体装置の製造方法は、シ
リコン基板等の半導体基体1に拡散領域21,22を形成し
て図1(a)に例示のようにし、形成した拡散領域21,
22上にSiO2 等のシリコン化合物膜3を形成し、この
シリコン化合物膜3上にTi等の高融点金属材料等によ
って金属膜4を形成して図1(b)に例示のような構造
を得、例えば熱処理等の処理を行うこと等により金属の
シリサイド膜5(例えばチタンシリサイド膜)を形成し
(図1(c)の例示参照)、更に層間膜6を形成して、
この層間膜6上にTiNやTiW等によりバリアメタル
材料膜71を形成し図1(d)に例示のような構造とし、
次いでバリアメタル材料膜71をパターニングしてバリア
メタル層7を得(図1(e)の例示参照)、その後層間
膜6をパターニングしてコンタクトホール8を形成し、
このコンタクトホール8にAl等の配線材料9を埋め込
み配線を形成して、図1(f)に例示のような構造を得
る工程を備えるものである。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the diffusion regions 21 and 22 are formed in the semiconductor substrate 1 such as a silicon substrate and the diffusion regions 21 and 22 are formed as illustrated in FIG.
A silicon compound film 3 such as SiO 2 is formed on the silicon film 22, and a metal film 4 is formed on the silicon compound film 3 with a refractory metal material such as Ti to form a structure as illustrated in FIG. Then, a metal silicide film 5 (for example, a titanium silicide film) is formed by performing a process such as heat treatment (see the example of FIG. 1C), and an interlayer film 6 is further formed.
A barrier metal material film 71 made of TiN, TiW or the like is formed on the interlayer film 6 to have a structure as illustrated in FIG.
Next, the barrier metal material film 71 is patterned to obtain the barrier metal layer 7 (see the example of FIG. 1E), and then the interlayer film 6 is patterned to form the contact hole 8.
A wiring material 9 such as Al is embedded in the contact hole 8 to form a wiring to obtain a structure illustrated in FIG. 1 (f).

【0046】本この発明によれば、コンタクトホールを
開口してからバリアメタル層を形成するのでなく、予め
バリアメタル層を、上述したSITOX構造により形成
しておくので、開口底部にバリアメタルが不充分にしか
形成されないというような問題も生じず、また、開口が
狭くなって配線材料が充分に埋め込まれないという問題
もなくて、バリア性の向上、配線膜のカバレージ向上を
実現でき、かつ従来の信頼性のあるプロセスをそのまま
使うことが可能で、信頼性は低下せずプロセスも簡便に
でき、よって信頼性、再現性に優れる半導体装置を得る
ことができる。
According to the present invention, since the barrier metal layer is formed in advance by the above-described SITO X structure without forming the barrier metal layer after opening the contact hole, the barrier metal is not formed at the bottom of the opening. There is no problem that it is not formed sufficiently, and there is no problem that the opening is narrow and the wiring material is not sufficiently filled, and it is possible to improve the barrier property and the coverage of the wiring film. The reliable process can be used as it is, the reliability is not lowered, and the process can be simplified. Therefore, it is possible to obtain a semiconductor device having excellent reliability and reproducibility.

【0047】[0047]

【実施例】以下本発明の実施例について説明する。但し
当然のことながら、本発明は以下に述べる実施例により
限定されるものではない。
EXAMPLES Examples of the present invention will be described below. However, as a matter of course, the present invention is not limited to the examples described below.

【0048】実施例1 本実施例では、図1(f)に示すような構造のMOSト
ランジスタの製造に本発明を適用した。第1図(a)〜
(f)を参照する。
Example 1 In this example, the present invention was applied to the manufacture of a MOS transistor having a structure as shown in FIG. 1 (a)-
Reference is made to (f).

【0049】本実施例においては、半導体基体1として
シリコン基板を用い、これにフィールド酸化領域11であ
るLOCOSを形成後、ゲート領域12及び拡散領域21,
22(ソース21,ドレイン22)を形成し、MOSトランジ
スタを作る。13はゲート絶縁膜(ここではSiO2 膜)
である。これにより図1(a)の構造を得る。
In this embodiment, a silicon substrate is used as the semiconductor substrate 1, and LOCOS, which is the field oxide region 11, is formed on the silicon substrate, and then the gate region 12 and the diffusion region 21,
22 (source 21 and drain 22) are formed to make a MOS transistor. 13 is a gate insulating film (here, a SiO 2 film)
Is. As a result, the structure shown in FIG. 1A is obtained.

【0050】次に、全面に5nm程度の熱酸化膜を形成
させ、この酸化膜(SiO2 膜)をシリコン化合物膜3
とし、更に、金属膜4としてTiを全面に300Å堆積
する。これにより図1(b)の構造を得る。
Next, a thermal oxide film of about 5 nm is formed on the entire surface, and this oxide film (SiO 2 film) is used as the silicon compound film 3
Further, 300 Å of Ti is deposited on the entire surface as the metal film 4. As a result, the structure shown in FIG. 1B is obtained.

【0051】次いで、2ステップアニール法により、拡
散領域21,22上にのみ、金属のシリサイド膜3(ここで
はSITOX−TiSi2 )を形成する。ここで2ステ
ップアニール法とは、次の第1,第2のアニール(低温
熱処理、及び高温熱処理)による熱処理で、SITOX
構造を得るものである。 第1のアニール:650℃、30秒、アンモニア−過酸
化水素水によるエッチング 第2のアニール:900℃、30秒 これによりソース/ドレイン領域である拡散領域21,22
上を金属シリサイド膜3(SITOX−TiSi2 )で
カバーした図1(c)の構造を得る。なおSITOX−
TiSi2 は、前掲のH.Sumiらの文献に報告されている
ように、Alに対してバリア性を有する膜である。
Then, the metal silicide film 3 (here, SITOX-TiSi 2 ) is formed only on the diffusion regions 21 and 22 by the two-step annealing method. Here, the two-step annealing method is a heat treatment by the following first and second annealing (low temperature heat treatment and high temperature heat treatment).
You get the structure. First anneal: 650 ° C., 30 seconds, etching with ammonia-hydrogen peroxide solution Second anneal: 900 ° C., 30 seconds As a result, diffusion regions 21 and 22 which are source / drain regions
A structure shown in FIG. 1C is obtained in which the upper surface is covered with the metal silicide film 3 (SITOX-TiSi 2 ). SITOX-
TiSi 2 is a film having a barrier property against Al, as reported in the above-mentioned reference by H. Sumi et al.

【0052】その後、層間膜6を例えばTEOS(テト
ラエトキシオキシシラン)を用いたCVD酸化膜61(S
iO2 膜)等で平坦化膜として、及びBPSG(ホウ素
リン含有不純物ガラス)等の膜62で形成する。この層間
膜の形成はその他のDADBS、TMCTS、DES等
の含シリコン有機ガスを用いたり、AsSG、BSGや
PSG等の不純物含有ガラスを用いるなど、どのような
手段でもよく、任意である。続いて、バリアメタル材料
であるここではTiN(チタンナイトライド)をスパッ
タにより形成する。これによりバリアメタル材料膜71を
有する図1(d)の構造を得る。ここで本例のようにT
iNを用いると、これはバリア性が良好で好ましく、か
つ、ストレスマイグレーション防止性能が良い。例え
ば、上層に形成されるパッシベーション膜等によりスト
レスが生じても、TiNがAlのストレスを緩和する。
なお、TiNでなくTiW等の導電性良好なものを用い
ると、仮りに配線のAl等が断線しても、接続不良が防
がれる。
After that, the interlayer film 6 is formed as a CVD oxide film 61 (S by using TEOS (tetraethoxyoxysilane), for example.
iO 2 film) and the like, and a film 62 of BPSG (boron phosphorus-containing impurity glass) or the like. The interlayer film may be formed by any means such as using other silicon-containing organic gas such as DADBS, TMCTS and DES, or using glass containing impurities such as AsSG, BSG and PSG. Subsequently, TiN (titanium nitride), which is a barrier metal material here, is formed by sputtering. As a result, the structure of FIG. 1D having the barrier metal material film 71 is obtained. Here, as in this example, T
When iN is used, it has favorable barrier properties and is preferable, and also has good stress migration prevention performance. For example, TiN relieves the stress of Al even if stress is caused by a passivation film or the like formed in the upper layer.
If TiW or the like having good conductivity is used instead of TiN, connection failure can be prevented even if Al or the like of the wiring is broken.

【0053】次いで、コンタクトホール8形成のための
フォトレジストパターン81を、通常のフォトリソグラフ
ィー技術を用いたパターニングにより形成する。そし
て、過酸化水素水により等方性エッチングして、バリア
メタル材料膜71であるTiNをエッチングすることによ
り、図(e)のようなバリアメタル層7を備えた構造を
形成させる。等方性エッチングは、CF4 等によるプラ
ズマエッチングである等方性ドライエッチング手段を用
いてもよい。このときのCF4 によるエッチング条件
は、例えば、CF4 /Ar/O2 =45/50/5sc
cm、106.4Pa、300Wの条件を採用できる。
Next, a photoresist pattern 81 for forming the contact hole 8 is formed by patterning using a normal photolithography technique. Then, isotropic etching is performed with hydrogen peroxide water to etch the TiN that is the barrier metal material film 71, thereby forming a structure including the barrier metal layer 7 as shown in FIG. The isotropic etching may use an isotropic dry etching means which is plasma etching with CF 4 or the like. The etching conditions with CF 4 at this time are, for example, CF 4 / Ar / O 2 = 45/50 / 5sc.
The conditions of cm, 106.4 Pa and 300 W can be adopted.

【0054】続けてCHF3 等のガスにより下地酸化膜
である層間膜6の異方エッチングを行い、コンタクトホ
ール8を形成する。条件は、例えば、C4 8 =50s
ccm、RFパワー:1200W、2Paとすることが
できる。
Subsequently, the interlayer film 6, which is a base oxide film, is anisotropically etched with a gas such as CHF 3 to form a contact hole 8. The condition is, for example, C 4 F 8 = 50 s
ccm, RF power: 1200 W, 2 Pa.

【0055】次いで、高温Alスパッタにより、コンタ
クトホール8の埋め込みを行う。これにより、図1
(f)の構造を得る。このときのAl形成条件は、次の
2ステップの高温Al埋め込み条件を採用できる。 第1ステップ:22.5kW、Ar100sccm、
0.47Pa、1.2μm/min 第2ステップ:10.5kW、500℃、Ar100s
ccm、0.47Pa、0.6μm/min
Next, the contact hole 8 is filled by high temperature Al sputtering. As a result,
The structure of (f) is obtained. As the Al forming conditions at this time, the following two-step high temperature Al filling conditions can be adopted. First step: 22.5 kW, Ar100 sccm,
0.47 Pa, 1.2 μm / min Second step: 10.5 kW, 500 ° C., Ar100s
ccm, 0.47Pa, 0.6μm / min

【0056】本実施例によれば、従来から常用されてい
る信頼性の良好な工程により、従来技術の問題点を解決
した半導体装置(MOSトランジスタ)を再現性良く得
ることができる。
According to this embodiment, a semiconductor device (MOS transistor) which solves the problems of the prior art can be obtained with good reproducibility by the conventionally used process of good reliability.

【0057】実施例2 本実施例は、バイポーラトランジスタの製造に、上述し
た実施例1と同様の技術を適用した。図2を参照する。
Example 2 In this example, the same technique as in Example 1 described above was applied to the manufacture of a bipolar transistor. Please refer to FIG.

【0058】本実施例では、シリコン等の半導体基体1
のnウェル23上のP拡散領域24上に、前記例と同様な手
法で、SITOX構造の金属シリサイド膜5を形成し、
この上にコンタクトホール8を形成して、配線材料9を
埋め込むようにした。このようにバイポーラトランジス
タ構造の製造についても、本発明を効果的に用いること
ができる。
In this embodiment, the semiconductor substrate 1 made of silicon or the like is used.
A metal silicide film 5 having a SITO X structure is formed on the P diffusion region 24 on the n-well 23 by the same method as the above example.
A contact hole 8 was formed on this, and a wiring material 9 was embedded therein. As described above, the present invention can be effectively used for manufacturing the bipolar transistor structure.

【0059】実施例3 本実施例は、拡散領域上に5nm以下程度の薄膜のシリ
コン酸化膜を形成し、そのシリコン酸化膜上にシリサイ
ド化するためのTi膜を形成し、2段階アニール、イオ
ン注入及び固相拡散を経て、MOSトランジスタを有す
る半導体装置を製造する方法である。以下、本実施例を
その工程に従って図5(a)〜(f)、図6を参照しな
がら説明する。
Example 3 In this example, a thin silicon oxide film having a thickness of about 5 nm or less is formed on a diffusion region, a Ti film for silicidation is formed on the silicon oxide film, two-step annealing, ion A method of manufacturing a semiconductor device having a MOS transistor through implantation and solid phase diffusion. Hereinafter, this embodiment will be described in accordance with the steps thereof with reference to FIGS. 5A to 5F and FIG.

【0060】まず、シリコン基板31の表面に選択酸化法
により厚いフィールド酸化膜32を形成する。次に、薄膜
のゲート酸化膜33をフィールド酸化膜32に囲まれた領域
の基板表面に形成し、さらにそのゲート酸化膜33上にポ
リシリコン層34を形成する。次いで、そのポリシリコン
層34はリソグラフィ技術により所要のゲート電極のパタ
ーンにパターニングされる。
First, a thick field oxide film 32 is formed on the surface of the silicon substrate 31 by the selective oxidation method. Next, a thin gate oxide film 33 is formed on the surface of the substrate in a region surrounded by the field oxide film 32, and a polysilicon layer 34 is further formed on the gate oxide film 33. Then, the polysilicon layer 34 is patterned into a desired gate electrode pattern by a lithographic technique.

【0061】次に、パターニングされたポリシリコン層
34とフィールド酸化膜32をマスクとして、セルファライ
ンで低濃度のイオン注入を行い、低濃度不純物拡散領域
35,35を基板表面に形成する。この低濃度不純物拡散領
域35,35はMOSトランジスタのドレイン近傍の電界集
中を緩和し、このMOSトランジスタはいわゆるLDD
構造に形成される。
Next, a patterned polysilicon layer
Using the 34 and the field oxide film 32 as a mask, low concentration ion implantation is performed by self-alignment,
35, 35 are formed on the substrate surface. The low-concentration impurity diffusion regions 35, 35 alleviate the electric field concentration near the drain of the MOS transistor.
Formed into a structure.

【0062】次に、全面にCVDシリコン酸化膜を形成
し、そのCVDシリコン酸化膜をエッチバックして、図
5(a)に示すように、ゲート電極となるポリシリコン
層34の側部にCVDシリコン酸化膜の残部からなるサイ
ドウォール36,36を形成する。
Next, a CVD silicon oxide film is formed on the entire surface, and the CVD silicon oxide film is etched back to form a CVD film on the side portion of the polysilicon layer 34 which will be a gate electrode, as shown in FIG. 5A. Sidewalls 36, 36 made of the remaining portion of the silicon oxide film are formed.

【0063】サイドウォール36,36の形成後、露出して
いるシリコン基板31の表面に、図5(b)に示すよう
に、5nmの膜厚のシリコン酸化膜37,37を形成する。
このシリコン酸化膜37,37の形成条件は、例えば850
℃、ドライO2 雰囲気の炉に15分間入れば良い。この
シリコン酸化膜37,37は極めて薄い膜であるため、シリ
サイド化の場合には、基板のシリコンがシリコン酸化膜
37,37を介して供給される。例えば、シリコン酸化膜3
7,37の膜厚が7nm以上となった場合では、その膜厚
が厚いためにシリコンが基板から供給されなくなり、シ
ート抵抗は逆に増大する。
After forming the sidewalls 36, 36, silicon oxide films 37, 37 having a film thickness of 5 nm are formed on the exposed surface of the silicon substrate 31, as shown in FIG. 5B.
The conditions for forming the silicon oxide films 37, 37 are, for example, 850
It suffices to put the furnace in a dry O 2 atmosphere for 15 minutes. Since the silicon oxide films 37, 37 are extremely thin films, in the case of silicidation, the silicon of the substrate is a silicon oxide film.
Supplied via 37,37. For example, silicon oxide film 3
When the film thickness of 7 and 37 is 7 nm or more, since the film thickness is large, silicon is no longer supplied from the substrate, and the sheet resistance increases conversely.

【0064】シリコン酸化膜37,37を形成した後、その
シリコン酸化膜37,37上を含む全面にTi膜38を形成す
る。これにより図5(c)の構造とする。このTi膜38
の膜厚は、例えば30nmであり、堆積のための条件
は、一例として、RFバイアスー50W、DC1kWの
スパッタパワーで、Arを40sccm、圧力を0.4
Pa、堆積温度を200℃、堆積速度を60nm/mi
nの各条件とする。
After forming the silicon oxide films 37, 37, a Ti film 38 is formed on the entire surface including the silicon oxide films 37, 37. As a result, the structure shown in FIG. This Ti film 38
Is, for example, 30 nm, and the deposition conditions are, for example, RF bias of 50 W, DC 1 kW of sputtering power, Ar of 40 sccm, and pressure of 0.4.
Pa, deposition temperature 200 ° C., deposition rate 60 nm / mi
Each condition of n.

【0065】このようなTi膜を形成した後、第1のア
ニール処理を行う。アニール処理は例えばAr雰囲気中
のRTA(ラピッド・サーマル・アニール)により行わ
れ、650℃、30秒間の低温の第1のアニール処理が
なされる。この低温の第1のアニール処理により、チタ
ンのシリサイド化が行われ、シリコンが供給された領域
でTiSiとTi3 Si3 からなるチタンシリサイド膜
が形成される。また、そのチタンシリサイド膜上のTi
膜38は、酸化されてTiOx(酸化チタン)膜にされ
る。
After forming such a Ti film, a first annealing process is performed. The annealing treatment is performed by, for example, RTA (Rapid Thermal Annealing) in an Ar atmosphere, and the low temperature first annealing treatment is performed at 650 ° C. for 30 seconds. By this first low temperature annealing treatment, titanium is silicidized, and a titanium silicide film made of TiSi and Ti 3 Si 3 is formed in the region to which silicon is supplied. In addition, Ti on the titanium silicide film
The film 38 is oxidized into a TiOx (titanium oxide) film.

【0066】第1のアニール処理の後、第2のアニール
処理の前にアンモニア過水等を用いて、チタンシリサイ
ド膜上のTi膜やTiOx膜を除去する。アンモニア過
水の一例としては、NH4 OH:H2 2 :H2 O=
1:2:2としたものを用いる。このエッチングは、例
えば10分程度浸けることで行われる。このアンモニア
過水を用いたエッチングにより未反応のTi膜及び酸化
したTiOx膜が除去される。この除去時に、例えばサ
イドウォール36やフィールド酸化膜32の表面のTi膜38
は除去され、ソース/ドレイン領域の表面及びゲート電
極となるポリシリコン層34の上面にのみシリサイドがセ
ルファラインで形成されたサリサイド構造となる。
After the first annealing process and before the second annealing process, the Ti film and the TiOx film on the titanium silicide film are removed using ammonia hydrogen peroxide or the like. As an example of ammonia hydrogen peroxide, NH 4 OH: H 2 O 2 : H 2 O =
The one used is 1: 2: 2. This etching is performed by immersing it for about 10 minutes, for example. By the etching using this ammonia-hydrogen peroxide mixture, the unreacted Ti film and the oxidized TiOx film are removed. During this removal, for example, the Ti film 38 on the surface of the sidewall 36 and the field oxide film 32 is removed.
Is removed to form a salicide structure in which silicide is formed by self-alignment only on the surface of the source / drain region and the upper surface of the polysilicon layer 34 which will be the gate electrode.

【0067】次に、高温の第2のアニール処理を行う。
このアニール処理の条件は、例えば窒素雰囲気で900
℃、30秒間のRTA法の条件とする。この第2のアニ
ール処理によって、TiSiとTi3 Si3 からなるチ
タンシリサイド膜が、低抵抗で安定したTiSi2 膜か
らなるチタンシリサイド膜39に変化する。このTiSi
2 膜からなるチタンシリサイド膜39は、図5(d)に示
すように、ゲート電極の上面及びソース/ドレイン領域
となるシリコン基板31の表面に形成され、これら各部の
低抵抗化を図る。また、このように薄い酸化膜の形成後
に2段階アニールを行って形成されたチタンシリサイド
膜39は、高温でも凝集が発生しない耐熱性であるため、
続いて高温の工程を経ても低抵抗を維持できる。
Next, a high temperature second annealing process is performed.
The condition of this annealing treatment is, for example, 900 nm in a nitrogen atmosphere.
The conditions of the RTA method are 30 ° C. and 30 seconds. By this second annealing treatment, the titanium silicide film made of TiSi and Ti 3 Si 3 is changed to the titanium silicide film 39 made of a TiSi 2 film which is stable with low resistance. This TiSi
As shown in FIG. 5D, the titanium silicide film 39 composed of the two films is formed on the upper surface of the gate electrode and the surface of the silicon substrate 31 which will be the source / drain regions to reduce the resistance of these parts. Further, since the titanium silicide film 39 formed by performing the two-step annealing after forming the thin oxide film as described above is heat resistant so that aggregation does not occur even at high temperature,
Then, low resistance can be maintained even after a high temperature process.

【0068】低温及び高温の2段階のアニール処理の
後、図5(e)に符号I2 で模式的に示すように、イオ
ン注入により不純物を前記チタンシリサイド膜39中に打
ち込む。この時、サイドウォール36やフィールド酸化膜
32もマスクの一部として機能する。ここで打ち込まれる
不純物は、ソース/ドレイン領域の高濃度不純物拡散領
域を形成するためのものである。イオン注入による不純
物を打ち込みを直接基板に対して行わないために、基板
へのダメージが抑えられ、結晶欠陥による接合リークを
緩和できる。イオン注入は、例えばAs(砒素)をドー
パントとして、50keV、3×1015個/cm2 の条
件で行われる。
After the two-stage annealing process at low temperature and high temperature, impurities are implanted into the titanium silicide film 39 by ion implantation, as schematically shown by reference numeral I 2 in FIG. 5 (e). At this time, the sidewall 36 and the field oxide film
32 also works as part of the mask. The impurities implanted here are for forming the high-concentration impurity diffusion regions of the source / drain regions. Since impurities are not directly implanted into the substrate by ion implantation, damage to the substrate can be suppressed, and junction leakage due to crystal defects can be mitigated. Ion implantation is performed under the conditions of 50 keV and 3 × 10 15 / cm 2 using As (arsenic) as a dopant, for example.

【0069】ここで、図6は、SIMS(Secondly Ion
Micro analysis)によるAsをイオン注入した時の不純
物のプロファイルを示しており、横軸はnm単位で示す
基板深さであり、縦軸はTiについて任意単位の濃度分
布、Asについて個/cm3単位で示す不純物濃度であ
る。この図6にも示されるように、イオン注入されるA
s(砒素)のドーパントのピークは、シリサイドによっ
てTiがリッチな50nmの深さ内にある。一般に、イ
オン注入に伴うダメージの領域は、表面からプロジェク
トレンジの75%程度に位置していることが知られてお
り(例えば、超LSIプロセスデータハンドブック、P
248、サイエンスフォーラム社発行参照)、Asのド
ーパントの一部はシリコン基板31のある程度に深いとこ
ろまで拡散してはいるが、ダメージの発生する領域はチ
タンシリサイド膜39の内部に限定され、基板へのダメー
ジが深いところには至らないことが判る。
FIG. 6 shows SIMS (Secondly Ion).
Micro analysis) shows the profile of impurities when As is ion-implanted, the horizontal axis is the substrate depth in nm, the vertical axis is the concentration distribution in arbitrary units for Ti, and the number / cm 3 unit for As. The impurity concentration is shown by. As shown in FIG. 6, the ion-implanted A
The peak of the s (arsenic) dopant is within the depth of 50 nm where Ti is rich due to silicide. It is generally known that the damage area due to ion implantation is located in about 75% of the project range from the surface (for example, VLSI Process Data Handbook, P.
248, published by Science Forum Co., Ltd.), some of the As dopant diffuses to a certain depth in the silicon substrate 31, but the region where damage occurs is limited to the inside of the titanium silicide film 39, It can be seen that the damage of is not deep.

【0070】シリサイド膜ではなく従来のように直接に
シリコン基板にイオンを打ち込んだ場合には、基板のダ
メージとその後のプロセスにおける高温アニールの相乗
した影響により、サイドウォールの側部にシリコンの転
移(結晶欠陥の一種)が生じていたが、本実施例のよう
に、チタンシリサイド膜39内にイオン注入することで、
シリコン基板へのダメージが発生せず、最終的に高温プ
ロセスを経ても結晶欠陥が発生しない。
When ions are directly implanted into the silicon substrate instead of the silicide film as in the conventional case, silicon is transferred to the side portion of the side wall due to the synergistic effect of substrate damage and high temperature annealing in the subsequent process. Although a kind of crystal defect) has occurred, by implanting ions into the titanium silicide film 39 as in this embodiment,
No damage to the silicon substrate occurs, and finally no crystal defects occur even after a high temperature process.

【0071】そのイオン注入に次いで、図5(f)に示
すように、全面にCVDシリコン酸化膜からなる層間絶
縁膜30を堆積させる。この層間絶縁膜30の堆積条件は、
例えば、SiH4 :O2 :N2 =250:250:10
0sccm,420℃,13.3Pa、0.5μmの条
件とされる。そして、層間絶縁膜30の形成後、例えばN
2 雰囲気中で、1100℃の温度、10秒間の条件で短
時間アニールを行う。この短時間アニールによって、不
純物の打ち込まれた領域の活性化及びシリサイドの活性
化がなされ、十分に浅い接合のソース・ドレイン領域30
s,30dが形成されることになる。このアニール時には
110℃の温度が加えられるが、チタンシリサイド膜39
は前述のように高温でも凝集が発生しない耐熱性である
ため、低抵抗なシート抵抗を維持できる。
Subsequent to the ion implantation, as shown in FIG. 5F, an interlayer insulating film 30 made of a CVD silicon oxide film is deposited on the entire surface. The deposition conditions for this interlayer insulating film 30 are
For example, SiH 4 : O 2 : N 2 = 250: 250: 10
The conditions are 0 sccm, 420 ° C., 13.3 Pa, and 0.5 μm. After forming the interlayer insulating film 30, for example, N
Annealing is performed for a short time at a temperature of 1100 ° C. for 10 seconds in two atmospheres. This short-time annealing activates the region in which impurities have been implanted and activates the silicide, so that the source / drain region 30 of a sufficiently shallow junction is formed.
s, 30d will be formed. Although a temperature of 110 ° C. is applied during this annealing, the titanium silicide film 39
As described above, since the heat resistance is such that agglomeration does not occur even at a high temperature, a low resistance sheet resistance can be maintained.

【0072】以下、所要の電極形成等を経て、MOSト
ランジスタを有する半導体装置を完成する。
The semiconductor device having a MOS transistor is completed through the required electrode formation and the like.

【0073】本実施例により形成されるMOSトランジ
スタでは、図8に示すように、曲線Aで示す本実施例の
MOSトランジスタの接合リークが従来のもの(図中曲
線B)に比べて約1桁も減少することになる。また、同
時に低抵抗なシート抵抗も得られ、本実施例により得ら
れるシート抵抗の一例としては、8Ω/□程度の低抵抗
値となる。
In the MOS transistor formed by this embodiment, as shown in FIG. 8, the junction leakage of the MOS transistor of this embodiment shown by the curve A is about one digit as compared with the conventional one (curve B in the drawing). Will also decrease. At the same time, a low resistance sheet resistance is obtained, and as an example of the sheet resistance obtained in the present embodiment, a low resistance value of about 8Ω / □ is obtained.

【0074】実施例4 本実施例は薄いシリコン化合物膜上にシリサイドを形成
して、2段階のアニールにより低抵抗で浅い接合を得る
プロセスをバイポーラトランジスタのプロセスに適用し
た例である。本実施例を図7(a)〜(m)を参照しな
がら説明する。
Embodiment 4 This embodiment is an example in which a process of forming a silicide on a thin silicon compound film and obtaining a shallow junction with low resistance by two-step annealing is applied to a process of a bipolar transistor. This embodiment will be described with reference to FIGS.

【0074】まず、n型のシリコン基板にp型のウェル
領域を形成し、そのp型のウェル領域内に、n+ 型の埋
め込み層41上に、n型のエピタキシャル層42を形成す
る。n型のエピタキシャル層42を形成した後、選択酸化
によりフィールド酸化膜(LOCOS膜)43を形成し、
図7(a)に示すように、そのフィールド酸化膜43の表
面を削って平坦化すると共に、エピタキシャル層42に対
しフィールド酸化膜43の下部で埋め込み層41を介して連
絡する領域にコレクタ取り出し領域44を形成する。
First, a p-type well region is formed on an n-type silicon substrate, and an n-type epitaxial layer 42 is formed on the n + -type buried layer 41 in the p-type well region. After forming the n-type epitaxial layer 42, a field oxide film (LOCOS film) 43 is formed by selective oxidation.
As shown in FIG. 7A, the surface of the field oxide film 43 is shaved and flattened, and a collector extraction region is formed in a region communicating with the epitaxial layer 42 below the field oxide film 43 through the buried layer 41. Forming 44.

【0075】次に、基板表面に5nmのシリコン酸化膜
45を形成する。この薄膜のシリコン酸化膜45の形成は、
例えば短時間の熱酸化によって形成される。シリコン酸
化膜45の形成後、図7(b)に示すように、全面にTi
膜46を形成する。このTi膜46は、実施例3と同様なス
パッタリングにより形成でき、約30nmの膜厚とす
る。
Next, a 5 nm silicon oxide film is formed on the substrate surface.
Forming 45. The formation of this thin silicon oxide film 45 is
For example, it is formed by thermal oxidation for a short time. After the silicon oxide film 45 is formed, as shown in FIG.
A film 46 is formed. The Ti film 46 can be formed by the same sputtering as in Example 3, and has a film thickness of about 30 nm.

【0076】薄膜のシリコン酸化膜45上にTi膜46を積
層した後、図7(c)に示すように、2段階のアニール
によってチタンシリサイド膜47を形成する。この合金化
処理について説明すると、まずAr雰囲気で650℃、
30秒間の条件でRTA法による低温アニール処理を施
す。このアニールで薄い酸化膜を介してシリコンとTi
が合金化され、TiSiとTi3 Si3 からなるシリサ
イドが形成される。この第1のアニール処理後、10分
間程度、アンモニア過水等に浸けて未反応のTi及びT
iOxを除去する。すなわち、フィールド酸化膜43上の
Ti膜46等は除去される。続いて、30秒間、窒素雰囲
気中で900℃の高温のアニール処理を行う。この高温
のアニール処理では、TiSi2 からなるチタンシリサ
イド膜が形成され、露出されたシリコン基板の表面は耐
熱性のチタンシリサイド膜47で覆われることになる。
After the Ti film 46 is laminated on the thin silicon oxide film 45, the titanium silicide film 47 is formed by the two-step annealing as shown in FIG. 7C. Explaining this alloying treatment, first, at 650 ° C. in an Ar atmosphere,
A low temperature annealing process by the RTA method is performed for 30 seconds. By this annealing, silicon and Ti pass through a thin oxide film.
Are alloyed to form a silicide composed of TiSi and Ti 3 Si 3 . After this first annealing treatment, the unreacted Ti and T are immersed in ammonia-hydrogen peroxide mixture for about 10 minutes.
Remove iOx. That is, the Ti film 46 and the like on the field oxide film 43 are removed. Subsequently, a high temperature annealing treatment at 900 ° C. is performed in a nitrogen atmosphere for 30 seconds. In this high temperature annealing treatment, a titanium silicide film made of TiSi 2 is formed, and the exposed surface of the silicon substrate is covered with the heat resistant titanium silicide film 47.

【0077】次に、全面にレジスト膜を塗布し、選択的
な露光とその現像工程を経て、基板上にレジストマスク
48を形成する。このレジストマスク48は、ベース・エミ
ッタ領域に開口部48aを有するパターンとされる。次
に、そのレジストマスク48をマスクに用いて、図7
(d)に示すように、ベース領域を形成するための不純
物のイオン注入を行う。特に、このイオン注入では、直
接シリコン基板にダメージを与えるようなエネルギーで
イオン注入が行われることはなく、基板表面のチタンシ
リサイド膜47中に不純物が打ち込まれる。ここで、イオ
ン注入の注入条件の一例を挙げれば、ドーパントをBF
2 , 20keV,1×1015個/cm2 の条件でイオン
を注入すれば良い。
Next, a resist film is applied on the entire surface, and after selective exposure and development, a resist mask is formed on the substrate.
Forming 48. The resist mask 48 has a pattern having an opening 48a in the base / emitter region. Next, using the resist mask 48 as a mask, FIG.
As shown in (d), impurity ion implantation for forming a base region is performed. In particular, in this ion implantation, the ion implantation is not performed with energy that directly damages the silicon substrate, and impurities are implanted into the titanium silicide film 47 on the substrate surface. Here, as an example of the implantation conditions of the ion implantation, the dopant is BF
Ions may be implanted under the conditions of 2, 20 keV and 1 × 10 15 ions / cm 2 .

【0078】チタンシリサイド膜47に対してイオン注入
を行った後、図7(e)に示すように、全面に層間絶縁
膜49が形成される。この層間絶縁膜49は、CVDシリコ
ン酸化膜からなり、形成条件はSiH4 :O2 :N2
250:250:100sccm,420℃,13.3
Paとされる。このCVDにより約5000Å程度の膜
厚を有する層間絶縁膜49が形成される。
After ion implantation is performed on the titanium silicide film 47, an interlayer insulating film 49 is formed on the entire surface as shown in FIG. 7 (e). The interlayer insulating film 49 is made of a CVD silicon oxide film, and the forming condition is SiH 4 : O 2 : N 2 =
250: 250: 100 sccm, 420 ° C, 13.3
It is set to Pa. An interlayer insulating film 49 having a film thickness of about 5000 Å is formed by this CVD.

【0079】層間絶縁膜49を形成した後、窒素雰囲気中
で1100℃、10秒間の短時間アニールを行う。この
アニールにより、シリコン基板及びチタンシリサイド膜
47の活性化がなされると共に、該チタンシリサイド膜47
からの不純物拡散によってp型の不純物拡散領域からな
るベース領域40が該チタンシリサイド膜47の直下に形成
される。このアニール時には、1100℃の高温処理が
なされるが、本実施例では、薄い酸化膜45を介し2段階
アニールで耐熱性のシリサイド膜が形成されているた
め、従来の如きシリサイドの凝集現象が発生せず、チタ
ンシリサイド膜47は低抵抗を維持したものとなる。
After forming the interlayer insulating film 49, annealing is performed at 1100 ° C. for 10 seconds in a nitrogen atmosphere for a short time. By this annealing, the silicon substrate and the titanium silicide film
47 is activated and the titanium silicide film 47 is activated.
A base region 40 formed of a p-type impurity diffusion region is formed immediately below the titanium silicide film 47 by the impurity diffusion from. At the time of this annealing, a high temperature treatment of 1100 ° C. is performed, but in this embodiment, since the heat-resistant silicide film is formed by the two-step annealing through the thin oxide film 45, the conventional silicide aggregation phenomenon occurs. Without doing so, the titanium silicide film 47 maintains a low resistance.

【0080】次に、エミッタ領域を形成すべき領域の層
間絶縁膜49を除去する。その選択的な除去工程は、まず
レジスト層を全面に塗布し、選択的な露光及び現像によ
ってエミッタ領域に対応した領域が開口したレジストマ
スクを形成した後、そのレジストマスクを用い、ドライ
エッチングにより層間絶縁膜49をマスクパターンに合わ
せて除去することで行われる。これにより図7(f)の
構造とする。形成した開口部を51で示す。ドライエッチ
ングの条件としては、例えばC4 8 ガス,50scc
m,RFパワー1200W,2Paの条件で良い。
Next, the interlayer insulating film 49 in the region where the emitter region is to be formed is removed. In the selective removal step, first, a resist layer is applied to the entire surface, a resist mask having an opening corresponding to the emitter region is formed by selective exposure and development, and then the resist mask is used to dry-etch the interlayer. This is performed by removing the insulating film 49 according to the mask pattern. As a result, the structure shown in FIG. The formed opening is indicated by 51. The conditions of dry etching are, for example, C 4 F 8 gas, 50 scc
m, RF power 1200 W, 2 Pa.

【0081】層間絶縁膜49を開口した後、その開口部51
の底部に臨むチタンシリサイド膜47をフッ酸によって除
去し、図7(g)に示すように、基板表面を露出させ
る。そのフッ酸の水溶液は、例えばH2 O:HF=10
0:5とされ、3分間程浸けることで基板表面が現れ
る。
After opening the interlayer insulating film 49, the opening 51 is formed.
The titanium silicide film 47 exposed to the bottom of the substrate is removed by hydrofluoric acid to expose the substrate surface as shown in FIG. The aqueous solution of hydrofluoric acid is, for example, H 2 O: HF = 10.
It is set to 0: 5, and the surface of the substrate appears by immersing it for about 3 minutes.

【0082】エミッタ領域とすべき基板表面を露出させ
たところで、図7(h)に示すように、全面にCVDシ
リコン酸化膜52を全面に約0.3μm程度の膜厚で形成
する。このCVDシリコン酸化膜52は、例えばSi
4 :O2 :N2 =250:250:100sccm,
420℃,13.3Paの条件で形成される。
When the surface of the substrate to be the emitter region is exposed, as shown in FIG. 7H, a CVD silicon oxide film 52 is formed on the entire surface to a thickness of about 0.3 μm. This CVD silicon oxide film 52 is, for example, Si
H 4: O 2: N 2 = 250: 250: 100sccm,
It is formed under the conditions of 420 ° C. and 13.3 Pa.

【0083】図7(i)に示すように、その形成したC
VDシリコン酸化膜52を全面エッチバックして、開口部
51の側壁にCVDシリコン酸化膜52a,52aを残存させ
る。エッチバックの条件は、例えばC4 8 ガスを50
sccm,RFパワー1200W,2Paである。この
エッチバックによって、そのCVDシリコン酸化膜52は
いわゆるサイドウォールとされ、微小なエミッタ領域の
形成に寄与すると共に、ベースとエミッタの間のセルフ
ァラインな分離が実現される。
As shown in FIG. 7 (i), the formed C
The VD silicon oxide film 52 is entirely etched back to open
The CVD silicon oxide films 52a and 52a are left on the side walls of 51. The condition of the etch back is, for example, C 4 F 8 gas of 50.
sccm, RF power 1200 W, 2 Pa. By this etch back, the CVD silicon oxide film 52 becomes a so-called sidewall, contributes to the formation of a minute emitter region, and realizes self-aligned separation between the base and the emitter.

【0084】サイドウォールとして機能するCVDシリ
コン酸化膜52aの間で基板表面が臨んだところで、図7
(j)に示すように、全面にn型の不純物を高濃度に含
有するドープトポリシリコン層(DOPOS層)53を形
成する。このドープトポリシリコン層53の形成条件は、
例えばSiH4 :H2 :N2 =100:400:200
sccm,70Paの条件とされ、膜厚は1500Å程
度とされる。
When the substrate surface is exposed between the CVD silicon oxide films 52a which function as sidewalls, as shown in FIG.
As shown in (j), a doped polysilicon layer (DOPOS layer) 53 containing a high concentration of n-type impurities is formed on the entire surface. The conditions for forming this doped polysilicon layer 53 are
For example, SiH 4 : H 2 : N 2 = 100: 400: 200
The conditions are sccm and 70 Pa, and the film thickness is about 1500Å.

【0085】ドープトポリシリコン層53の形成後、レジ
ストパターニング及びエッチングにより、ドープトポリ
シリコン層53を開口部51の内部のみに残存させ、他の層
間絶縁膜49上のドープトポリシリコン層53を除去する。
この除去の条件は、例えばマイクロ波エッチャーが使用
され、SF6 :フロン113=6:44sccm、1.
33Pa、マグネトロンフィラメント電流が220m
A,RFパワーが100Wの各条件とされる。
After forming the doped polysilicon layer 53, the doped polysilicon layer 53 is left only inside the opening 51 by resist patterning and etching, and the doped polysilicon layer 53 on another interlayer insulating film 49. To remove.
The conditions for this removal are, for example, a microwave etcher, SF 6 : Freon 113 = 6: 44 sccm, 1.
33Pa, magnetron filament current 220m
The conditions for A and RF power are 100 W.

【0086】次に、図7(k)に示すように、層間絶縁
膜49の表面からコンタクトホール54,55を形成する。コ
ンタクトホール54はベース電極取り出しのためのコンタ
クトホールであり、コンタクトホール55はコレクタ電極
取り出しのためのコンタクトホールである。これらコン
タクトホール54,55の形成は、マスクとなるレジストパ
ターンを形成した後、そのレジストパターンを用いたド
ライエッチングにより、層間絶縁膜49を加工する。この
ドライエッチングの条件の一例としては、C48 ガス
を50sccmとし、RFパワー1200W,2Paが
挙げられる。このコンタクトホール54,55の形成によ
り、コンタクトホール54,55の底部には、低抵抗なチタ
ンシリサイド膜47が臨む。
Next, as shown in FIG. 7K, contact holes 54 and 55 are formed from the surface of the interlayer insulating film 49. The contact hole 54 is a contact hole for taking out the base electrode, and the contact hole 55 is a contact hole for taking out the collector electrode. The contact holes 54 and 55 are formed by forming a resist pattern serving as a mask and then processing the interlayer insulating film 49 by dry etching using the resist pattern. An example of the conditions of this dry etching is that the C 4 F 8 gas is 50 sccm and the RF power is 1200 W and 2 Pa. Due to the formation of the contact holes 54 and 55, the low resistance titanium silicide film 47 faces the bottoms of the contact holes 54 and 55.

【0087】次に、図7(l)に示すように、全面にア
ルミニウム系配線層56が形成される。このアルミニウム
系配線層56はアルミニウムにシリコンや銅等が含有され
た層であり、Arガス40sccm,0.4Pa,スパ
ッタパワーDC6kW,8000Å/分の条件で形成す
ることができ、例えば0.8μmの膜厚とされる。
Next, as shown in FIG. 7L, an aluminum-based wiring layer 56 is formed on the entire surface. The aluminum-based wiring layer 56 is a layer containing silicon, copper, or the like in aluminum, and can be formed under the conditions of Ar gas 40 sccm, 0.4 Pa, sputtering power DC 6 kW, and 8000 Å / min. The film thickness.

【0088】アルミニウム系配線層56の全面形成後、図
7(m)に示すように、そのアルミニウム系配線層56を
各電極毎にパターニングする。このパターニングは、レ
ジストマスクとドライエッチングにより行われ、アルミ
ニウム系配線層からなるベース電極56B,エミッタ電極
56E,コレクタ電極56Cがそれぞれ形成される。ドライ
エッチングの条件としては、RF印加型ECRエッチャ
ーを用いて、BCl3:Cl2 =60:90sccm,
マイクロ波パワー1000W,RFパワー50W,2.
13Paの各条件とされる。このように各電極56E,56
B,56Cが形成された後、通常の工程に従ってバイポー
ラトランジスタが完成する。
After the entire surface of the aluminum-based wiring layer 56 is formed, the aluminum-based wiring layer 56 is patterned for each electrode as shown in FIG. 7 (m). This patterning is performed by a resist mask and dry etching, and the base electrode 56B and the emitter electrode made of an aluminum-based wiring layer are used.
56E and collector electrode 56C are respectively formed. As conditions for dry etching, an RF applied type ECR etcher was used, and BCl 3 : Cl 2 = 60: 90 sccm,
Microwave power 1000W, RF power 50W, 2.
Each condition is 13 Pa. In this way, each electrode 56E, 56
After B and 56C are formed, the bipolar transistor is completed according to a normal process.

【0089】以上のような製造工程によって製造される
バイポーラトランジスタでは、通常のシリサイドではな
く、薄いシリコン酸化膜45を介して2段階アニールによ
り耐熱性の十分なチタンシリサイド膜47が形成されるた
め、1100℃程度の高温のアニールを経ても凝集現象
が発生することがなく、チタンシリサイド膜47を低抵抗
に保つことができる。このチタンシリサイド膜47によっ
て、素子の応答速度をシリサイドを形成しないものに比
べて20%程度高速にできる。
In the bipolar transistor manufactured by the above manufacturing process, the titanium silicide film 47 having sufficient heat resistance is formed by the two-step annealing through the thin silicon oxide film 45 instead of the normal silicide. The coagulation phenomenon does not occur even after annealing at a high temperature of about 1100 ° C., and the titanium silicide film 47 can be kept at a low resistance. With this titanium silicide film 47, the response speed of the device can be increased by about 20% as compared with the case where no silicide is formed.

【0090】また、ベース領域50は、チタンシリサイド
膜47からの不純物の固相拡散によって形成され、直接シ
リコン基板に対して不純物が打ち込まれることがないた
め、ダメージが発生することがなくなり、結晶欠陥によ
る悪影響を受けないバイポーラトランジスタを形成する
ことができる。更に、従来の製造方法のように、既に高
濃度にp型のボロンをドープした領域にTiを形成して
アニールでシリサイド化する方法では、ボロンとTiが
反応してTiB3 の如きボロンとチタンの化合物が形成
され、TiSi2 の形成が困難となるが、本実施例では
TiSi2 を形成することが比較的に容易であり、シー
ト抵抗値は最終的に5Ω/□程度の格段に優れた値とな
る。
Further, the base region 50 is formed by solid phase diffusion of impurities from the titanium silicide film 47, and since impurities are not directly implanted into the silicon substrate, damage is prevented and crystal defects are generated. It is possible to form a bipolar transistor which is not adversely affected by. Further, as in the conventional manufacturing method, in a method of forming Ti in a region which is already highly doped with p-type boron and performing silicidation by annealing, boron reacts with Ti to react with boron and titanium such as TiB 3. a compound of the formation, but formation of TiSi 2 is difficult, in the present embodiment is easy is relatively forming the TiSi 2, the sheet resistance value is finally 5 [Omega / □ degree of far superior It becomes a value.

【0091】なお、上述の実施例では、npn型のバイ
ポーラトランジスタについて説明したが、本発明の半導
体装置の製造方法は、pnp型のバイポーラトランジス
タや、CMOSバイポーラトランジスタ、横型バイポー
ラトランジスタ等の各種プロセスについても適用でき
る。
Although the npn-type bipolar transistor has been described in the above embodiments, the semiconductor device manufacturing method according to the present invention is applicable to various processes such as a pnp-type bipolar transistor, a CMOS bipolar transistor, and a lateral-type bipolar transistor. Can also be applied.

【0092】実施例5 次に実施例5を説明する。本実施例は、MOSトランジ
スタについて具体化したものであり、本実施例において
は図9(a)〜(f)の工程を経る。
Fifth Embodiment Next, a fifth embodiment will be described. This embodiment embodies a MOS transistor, and in this embodiment, the steps of FIGS. 9A to 9F are performed.

【0093】(a)半導体基板1上にLOCOS11及び
ゲート領域12を形成し、図9(a)の構造とする(13は
ゲート絶縁膜である)。
(A) A LOCOS 11 and a gate region 12 are formed on the semiconductor substrate 1 to form the structure of FIG. 9A (13 is a gate insulating film).

【0094】(b)シリコン化合物膜3として、全面に
3nmの熱酸化膜を全面に形成する。条件は例えば、下
記を採用できる。 ガス H2 O/O2 =1.5/6リットル/min,温
度:850℃,膜厚:3nm 更に、高融点金属膜4として、Tiを全面に30nm形
成する。これにより図9(b)の構造を得る。条件は、
例えば下記を採用できる。 Ar=40sccm,圧力:0.04Pa,スパッタパ
ワー:1kW,膜厚:30nm
(B) As the silicon compound film 3, a thermal oxide film of 3 nm is formed on the entire surface. For example, the following conditions can be adopted. Gas H 2 O / O 2 = 1.5 / 6 liter / min, temperature: 850 ° C., film thickness: 3 nm Further, as the refractory metal film 4, Ti is formed on the entire surface to 30 nm. As a result, the structure shown in FIG. 9B is obtained. condition is,
For example, the following can be adopted. Ar = 40 sccm, pressure: 0.04 Pa, sputtering power: 1 kW, film thickness: 30 nm

【0095】(c)次いで、2ステップアニール法によ
り、拡散領域21,22のみに金属シリサイド膜5(SIT
OX−TiSi2 )を形成する。ここで、2ステップア
ニール法とは、第1,第2のアニール(低温熱処理、及
び高温熱処理)による熱処理でSITOX構造を得るも
のである。 第1のアニール 600℃ 30秒 (Ar中) 選択エッチング アンモニア過水による未反応Tiの選
択エッチング H2 O:H2 2 :NH4 OH=2:2:1 第2のアニール 900℃ 30秒 (N2 中) これにより、ソース/ドレイン領域である拡散領域21,
22上を金属シリサイド(SITOX−TiSi2 )でカ
バーした。この構造を図9(c)に示す。
(C) Next, the metal silicide film 5 (SIT) is formed only on the diffusion regions 21 and 22 by a two-step annealing method.
OX-TiSi 2 ) is formed. Here, the two-step annealing method is to obtain a SITO X structure by heat treatment by first and second annealing (low temperature heat treatment and high temperature heat treatment). First anneal 600 ° C. 30 seconds (in Ar) Selective etching Unreacted Ti selective etching with ammonia hydrogen peroxide H 2 O: H 2 O 2 : NH 4 OH = 2: 2: 1 Second anneal 900 ° C. 30 seconds (In N 2 ) As a result, the diffusion regions 21, which are the source / drain regions,
22 was covered with a metal silicide (SITOX-TiSi 2 ). This structure is shown in FIG.

【0096】(d)その後膜層間膜61を、例えば、TE
OSを用いたCVD酸化膜で形成し、更にBPSG膜62
等を成長させる。TEOS酸化膜の形成条件は、例えば
下記を採用できる。 ガス TEOS=50sccm,圧力:40Pa,温
度:720℃,膜厚:400nm BPSG等の膜の成膜条件は、下記を採用できる。 ガス SiH4 /PH3 /B2 6 /O2 /N2 =80
/7/7/1000/32000sccm,温度:40
0℃,圧力:101325Pa,膜厚:500nm 上記により膜61,62から成る層間膜61の形成を行う。こ
れにより図9(d)の構造を得る。
(D) After that, the interlayer film 61 is formed by, for example, TE.
It is formed of a CVD oxide film using OS, and further a BPSG film 62
And so on. As the conditions for forming the TEOS oxide film, for example, the following can be adopted. Gas TEOS = 50 sccm, pressure: 40 Pa, temperature: 720 ° C., film thickness: 400 nm The following film forming conditions can be adopted for the film such as BPSG. Gas SiH 4 / PH 3 / B 2 H 6 / O 2 / N 2 = 80
/ 7/7/1000 / 32000sccm, temperature: 40
At 0 ° C., pressure: 101325 Pa, film thickness: 500 nm The interlayer film 61 composed of the films 61 and 62 is formed as described above. As a result, the structure shown in FIG. 9D is obtained.

【0097】(e)レジストパターニング後ドライエッ
チングでコンタクトホール8を形成し、図9(e)の構
造とする。レジストパターンを符号8で示す。条件は例
えば、次を採用できる。 ガス C4 8 =50sccm,RFパワー:1200
W,圧力:2Pa
(E) After patterning the resist, the contact hole 8 is formed by dry etching to obtain the structure shown in FIG. 9 (e). The resist pattern is shown by reference numeral 8. For example, the following conditions can be adopted. Gas C 4 F 8 = 50 sccm, RF power: 1200
W, pressure: 2 Pa

【0098】(f)全面にCVD−Wを堆積させる。例
えば下記条件による。 ガス WF6 /H2 =95/550sccmP,温度:
450℃,圧力:10640Pa,膜厚:400nm 次に、エッチバックで接続孔8内のみにWを形成する。
エッチバック条件は、例えば、次のようにする。 ガス SF6 =50sccm,マイクロ波パワー:85
0W,RFパワー:150W,圧力:1.33Pa
(F) Deposit CVD-W on the entire surface. For example, under the following conditions. Gas WF 6 / H 2 = 95/550 sccmP, temperature:
450 ° C., pressure: 10640 Pa, film thickness: 400 nm Next, W is formed only in the connection hole 8 by etch back.
The etch back conditions are as follows, for example. Gas SF 6 = 50 sccm, microwave power: 85
0W, RF power: 150W, Pressure: 1.33Pa

【0099】次に、Ti層91を形成し、この上にAl系
材料の配線材料9として、Al−1%Siをスパッタで
形成し、図9(f)の構造とする。Al−Si/Ti構
造を得るには、下記条件を採用できる。 AlSi成膜条件例 パワー:22.5kW,成膜温度:150℃,Ar=4
0sccm,膜厚:500nm Ti成膜条件例 パワー:4kW,成膜温度:150℃,Ar=100s
ccm,膜厚:70nm その後、レジストパターニング及びドライエッチングを
用いて、Al−1%Si/Ti配線層を形成させる。条
件は例えば、次のようにする。 ガス BCI3 /CI2 =60/90sccm,マイク
ロ波パワー:1000W,RFパワー:50W,圧力:
0.016Pa
Next, a Ti layer 91 is formed, and Al-1% Si is formed as an Al-based wiring material 9 on the Ti layer 91 by sputtering to obtain the structure shown in FIG. The following conditions can be adopted to obtain the Al-Si / Ti structure. Example of AlSi film forming conditions Power: 22.5 kW, film forming temperature: 150 ° C., Ar = 4
0 sccm, film thickness: 500 nm Ti film forming condition example power: 4 kW, film forming temperature: 150 ° C., Ar = 100 s
ccm, film thickness: 70 nm After that, an Al-1% Si / Ti wiring layer is formed by using resist patterning and dry etching. The conditions are as follows, for example. Gas BCI 3 / CI 2 = 60/90 sccm, microwave power: 1000 W, RF power: 50 W, pressure:
0.016 Pa

【0100】実施例6 次に、実施例6を説明する。これは、ソース/ドレイン
上全面にTiSALICIDEを形成させた場合で、S
ITOX−TiSi2 を微細接続孔内のみに形成させた
場合の例である。図10を参照して説明する。
Sixth Embodiment Next, a sixth embodiment will be described. This is the case where TiSALICIDE is formed on the entire surface of the source / drain.
This is an example of the case where ITOX-TiSi 2 is formed only in the fine connection holes. This will be described with reference to FIG.

【0101】(a)実施例5と同様にして半導体基板1
上にLOCOS11及びゲート領域12を形成し、図10
(a)の構造を得る。
(A) Semiconductor substrate 1 in the same manner as in Example 5.
The LOCOS 11 and the gate region 12 are formed on the upper surface of FIG.
The structure of (a) is obtained.

【0102】(b)その後膜層間膜を例えば、TEOS
を用いたCVD酸化膜で、下記条件で形成する。 ガス TEOS=50sccm,圧力:40Pa,温
度:720℃,膜厚:400nm また、BPSG等の膜を下記条件で成膜させ、層間膜6
を形成する。 ガス SiH4 /PH3 /B2 6 /O2 /N2 =80
/7/7/1000/32000sccm,温度:40
0℃,圧力:101325Pa,膜厚:500nm 以上により、図10(b)に示すように、膜61,62から成
る層間膜6を形成する。
(B) Thereafter, the interlayer film is formed of TEOS, for example.
Is formed by using a CVD oxide film under the following conditions. Gas TEOS = 50 sccm, pressure: 40 Pa, temperature: 720 ° C., film thickness: 400 nm Further, a film such as BPSG is formed under the following conditions to form the interlayer film 6
To form. Gas SiH 4 / PH 3 / B 2 H 6 / O 2 / N 2 = 80
/ 7/7/1000 / 32000sccm, temperature: 40
At 0 ° C., pressure: 101325 Pa, film thickness: 500 nm As described above, the interlayer film 6 including the films 61 and 62 is formed as shown in FIG.

【0103】(c)レジストパターニング後ドライエッ
チングで、コンタクトホール8を形成する。条件は、例
えば次のようにできる。 ガス C4 8 =50sccm,RFパワー:1200
W,圧力:2Pa
(C) After patterning the resist, the contact hole 8 is formed by dry etching. The conditions can be as follows, for example. Gas C 4 F 8 = 50 sccm, RF power: 1200
W, pressure: 2 Pa

【0104】次に、例えば下記条件で、全面に3nmの
熱酸化膜を形成する。 ガス H2 O/O2 =1.5/6リットル/min,温
度:850℃,膜厚:3nm 更に、Tiを全面に30nm形成する。 Ar=40sccm,圧力:0.04Pa,スパッタパ
ワー:1kW,膜厚:30nm
Next, a thermal oxide film of 3 nm is formed on the entire surface under the following conditions, for example. Gas H 2 O / O 2 = 1.5 / 6 liter / min, temperature: 850 ° C., film thickness: 3 nm Further, Ti is formed on the entire surface to 30 nm. Ar = 40 sccm, pressure: 0.04 Pa, sputtering power: 1 kW, film thickness: 30 nm

【0105】(d)次いで、2ステップアニール法によ
り金属シリサイド膜(SITOX−TiSi2 )を形成
する。ここで、2ステップアニール法とは、第1,第2
のアニールによる熱処理でSITOX構造5を得るもの
である。このアニールにより、拡散領域のみに、従って
この例ではホール8の底部にのみ、選択的に金属シリサ
イド膜5が形成される。ホール8の底部以下の未反応T
iは、次の選択エッチングにより除去される。 第1のアニール 600℃ 30秒(Ar中) 選択エッチング アンモニア過水による未反応Tiの選
択エッチング H2 O:H2 2 :NH4 OH=2:2:1 第2のアニール 900℃ 30秒 (N2 中) これにより、ホール8底部のソース/ドレイン領域であ
る拡散領域上を金属シリサイド(SITOX−TiSi
2 )でカバーした。これにより、図10(c)の構造とし
た。
(D) Next, a metal silicide film (SITOX-TiSi 2 ) is formed by a two-step annealing method. Here, the two-step annealing method means the first and second
The SITO X structure 5 is obtained by heat treatment by annealing. By this annealing, the metal silicide film 5 is selectively formed only in the diffusion region, that is, in the bottom of the hole 8 in this example. Unreacted T below the bottom of hole 8
i is removed by the next selective etching. First anneal 600 ° C. 30 seconds (in Ar) Selective etching Unreacted Ti selective etching with ammonia hydrogen peroxide H 2 O: H 2 O 2 : NH 4 OH = 2: 2: 1 Second anneal 900 ° C. 30 seconds (In N 2 ), the metal silicide (SITOX-TiSi) is formed on the diffusion region which is the source / drain region at the bottom of the hole 8.
2 ) covered. As a result, the structure shown in FIG.

【0106】(e)Tiをスパッタで形成する。 Ti成膜条件例 パワー:4kW,成膜温度:150℃,Ar=100s
ccm,膜厚:70nm 更に連続でAl−1%Siを高温スパッタで成膜する。 AlSi成膜条件例 パワー:22.5kW,成膜温度:500℃,Ar=4
0sccm,膜厚:500nm その後、レジストパターニング及びドライエッチングで
Ai−1%Si/Ti配線層を形成させる。条件は例え
ば、下記のようにする。 ガス BCl3 /Cl2 =60/90sccm,マイク
ロ波パワー:1000W,RFパワー:50W,圧力:
0.016Pa これにより、微細接続孔に安定したバリヤを有するコン
タクトプラグを形成できるようになる。本実施例のRB
S測定結果を図11に示す。本例のようにW/SITOX
−TiSi2 /Si構造を採用すると、SITOX−T
iSi2 がバリヤとして働くために、Wがピュアな状態
を保っていることがわかる。即ち、WSi2 の発生はみ
られず、Si拡散によるWのシリサイド化が防がれたこ
とがわかる。よって耐熱性が維持される。
(E) Ti is formed by sputtering. Ti film forming condition example Power: 4 kW, film forming temperature: 150 ° C., Ar = 100 s
ccm, film thickness: 70 nm Further, Al-1% Si is continuously formed by high temperature sputtering. Example of AlSi film forming conditions Power: 22.5 kW, film forming temperature: 500 ° C., Ar = 4
0 sccm, film thickness: 500 nm After that, an Ai-1% Si / Ti wiring layer is formed by resist patterning and dry etching. The conditions are as follows, for example. Gas BCl 3 / Cl 2 = 60/90 sccm, microwave power: 1000 W, RF power: 50 W, pressure:
0.016 Pa This makes it possible to form a contact plug having a stable barrier in the fine connection hole. RB of this embodiment
The S measurement result is shown in FIG. W / SITOX as in this example
-If the TiSi 2 / Si structure is adopted, SITO X-T
It can be seen that W remains in a pure state because iSi 2 acts as a barrier. That is, it can be seen that WSi 2 was not generated and the silicidation of W due to Si diffusion was prevented. Therefore, heat resistance is maintained.

【0107】なお、本発明の構成は、上記実施例に限定
されるものでなく、その他の成膜装置、例えば蒸着法、
化学気相法による膜の成膜にも適用できる。また、成膜
する膜もTi等だけに限らず他の金属もしくは金属以外
の半導体、絶縁膜にも適用できる。
The structure of the present invention is not limited to the above embodiment, and other film forming apparatus such as the vapor deposition method,
It can also be applied to film formation by a chemical vapor deposition method. Further, the film to be formed is not limited to Ti and the like, but can be applied to other metals or semiconductors other than metals, and insulating films.

【0108】[0108]

【発明の効果】本出願の発明によれば、バリアメタル層
を有する半導体装置であって、バリア性が充分であり、
また配線材料による配線層の形成がカバレージ良く達成
でき、もって信頼性の高い、再現性に優れる半導体装置
を、簡便な工程で得ることが可能な半導体装置の製造方
法を提供でき、また、低抵抗を維持したままで浅い接合
を確実に形成できる半導体装置の製造方法を提供でき、
また、W等の高融点金属と半導体基体例えばSiとの反
応を防止しつつ、耐熱性が良好な接続を可能とする半導
体装置及びその製造方法を提供でき、更にまた、Al系
材料を用いて、接合リークを低減でき、良好な接続を得
ることができる半導体装置及びその製造方法を提供する
ことができる。
According to the invention of the present application, a semiconductor device having a barrier metal layer, which has a sufficient barrier property,
In addition, it is possible to provide a method for manufacturing a semiconductor device, which can achieve the formation of a wiring layer of a wiring material with good coverage, and thus can obtain a highly reliable and highly reproducible semiconductor device in a simple process, and also has a low resistance. It is possible to provide a method for manufacturing a semiconductor device capable of reliably forming a shallow junction while maintaining
Further, it is possible to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the same capable of making a connection with good heat resistance while preventing a reaction between a refractory metal such as W and a semiconductor substrate such as Si. Further, an Al-based material is used. Further, it is possible to provide a semiconductor device capable of reducing junction leak and obtaining good connection, and a manufacturing method thereof.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例1の工程を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a process of Example 1.

【図2】実施例2を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a second embodiment.

【図3】従来技術の問題点を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a problem of the conventional technique.

【図4】従来技術の問題点を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a problem of the conventional technique.

【図5】実施例3の工程を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a process of a third embodiment.

【図6】実施例3における不純物分布の解析結果を示す
図である。
FIG. 6 is a diagram showing an analysis result of an impurity distribution in Example 3.

【図7】実施例4の工程を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a process of Example 4.

【図8】実施例3と従来例との特性の比較図である。FIG. 8 is a comparison diagram of characteristics between Example 3 and a conventional example.

【図9】実施例5の工程を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a process of Example 5;

【図10】実施例6の工程を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a process of Example 6.

【図11】実施例6のRBS測定結果である。11 is a result of RBS measurement in Example 6. FIG.

【図12】従来例のRBS測定結果である。FIG. 12 is a RBS measurement result of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板 21,22,24 拡散領域 3 シリコン化合物膜 4 金属膜 5 金属のシリサイド膜(Sl) 6 層間膜 71 バリアメタル材料膜 7 バリアメタル層 8 コンタクトホール 9 配線材料 31 シリコン基板 32 フィールド酸化膜 37 シリコン酸化膜 38 Ti膜 39 チタンシリサイド膜 30 層間絶縁膜 42 エピタキシャル層 43 フィールド酸化膜 45 シリコン酸化膜 46 Ti膜 47 チタンシリサイド膜 49 層間絶縁膜 41 開口部 56E エミッタ電極 56B ベース電極 56C コレクタ電極 1 Semiconductor Substrate 21, 22, 24 Diffusion Area 3 Silicon Compound Film 4 Metal Film 5 Metal Silicide Film (Sl) 6 Interlayer Film 71 Barrier Metal Material Film 7 Barrier Metal Layer 8 Contact Hole 9 Wiring Material 31 Silicon Substrate 32 Field Oxide Film 37 Silicon oxide film 38 Ti film 39 Titanium silicide film 30 Interlayer insulating film 42 Epitaxial layer 43 Field oxide film 45 Silicon oxide film 46 Ti film 47 Titanium silicide film 49 Interlayer insulating film 41 Opening 56E Emitter electrode 56B Base electrode 56C Collector electrode

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成5年11月11日[Submission date] November 11, 1993

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】図面の簡単な説明[Name of item to be corrected] Brief description of the drawing

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例1の工程を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a process of Example 1.

【図2】実施例2を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a second embodiment.

【図3】従来技術の問題点を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a problem of the conventional technique.

【図4】従来技術の問題点を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a problem of the conventional technique.

【図5】実施例3の工程を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a process of a third embodiment.

【図6】実施例3における不純物分布の解析結果を示す
図である。
FIG. 6 is a diagram showing an analysis result of an impurity distribution in Example 3.

【図7】実施例4の工程を示す図である(1)。FIG. 7 is a diagram showing a process of Example 4 (1).

【図8】実施例3と従来例との特性の比較図である。FIG. 8 is a comparison diagram of characteristics between Example 3 and a conventional example.

【図9】実施例5の工程を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a process of Example 5;

【図10】実施例6の工程を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a process of Example 6.

【図11】実施例6のRBS測定結果である。11 is an RBS measurement result of Example 6. FIG.

【図12】従来例のRBS測定結果である。FIG. 12 is a result of RBS measurement of a conventional example.

【図13】実施例4の工程を示す図である(2)。FIG. 13 is a diagram showing a process of Example 4 (2).

【図14】実施例4の工程を示す図である(3)。FIG. 14 is a diagram showing a process of Example 4 (3).

【図15】実施例4の工程を示す図である(4)。FIG. 15 is a diagram showing the process of Example 4 (4).

【図16】実施例4の工程を示す図である(5)。FIG. 16 is a diagram showing the process of Example 4 (5).

【符号の説明】 1 半導体基板 21,22,24 拡散領域 3 シリコン化合物膜 4 金属膜 5 金属のシリサイド膜(Sl) 6 層間膜 71 バリアメタル材料膜 7 バリアメタル層 8 コンタクトホール 9 配線材料 31 シリコン基板 32 フィールド酸化膜 37 シリコン酸化膜 38 Ti膜 39 チタンシリサイド膜 30 層間絶縁膜 42 エピタキシャル層 43 フィールド酸化膜 45 シリコン酸化膜 46 Ti膜 47 チタンシリサイド膜 49 層間絶縁膜 41 開口部 56E エミッタ電極 56B ベース電極 56C コレクタ電極[Description of Reference Signs] 1 semiconductor substrate 21, 22, 24 diffusion region 3 silicon compound film 4 metal film 5 metal silicide film (Sl) 6 interlayer film 71 barrier metal material film 7 barrier metal layer 8 contact hole 9 wiring material 31 silicon Substrate 32 Field oxide film 37 Silicon oxide film 38 Ti film 39 Titanium silicide film 30 Interlayer insulating film 42 Epitaxial layer 43 Field oxide film 45 Silicon oxide film 46 Ti film 47 Titanium silicide film 49 Interlayer insulating film 41 Opening 56E Emitter electrode 56B Base Electrode 56C Collector electrode

【手続補正2】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing

【補正対象項目名】全図[Correction target item name] All drawings

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図1】 [Figure 1]

【図2】 [Fig. 2]

【図3】 [Figure 3]

【図4】 [Figure 4]

【図5】 [Figure 5]

【図8】 [Figure 8]

【図9】 [Figure 9]

【図11】 FIG. 11

【図6】 [Figure 6]

【図7】 [Figure 7]

【図12】 [Fig. 12]

【図10】 [Figure 10]

【図13】 [Fig. 13]

【図14】 FIG. 14

【図15】 FIG. 15

【図16】 FIG. 16

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/331 29/73 21/336 29/784 7514−4M H01L 21/88 N 7377−4M 29/72 7377−4M 29/78 301 Y ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification number Office reference number FI technical display location H01L 21/331 29/73 21/336 29/784 7514-4M H01L 21/88 N 7377-4M 29 / 72 7377-4M 29/78 301 Y

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体基体に拡散領域を形成し、 拡散領域上にシリコン化合物膜を形成し、 このシリコン化合物膜上に金属膜を形成して、金属のシ
リサイド膜を形成し、 更に層間膜を形成して、 この層間膜上にバリアメタル材料膜を形成し、 次いでバリアメタル材料膜をパターニングしてバリアメ
タル層を得、 その後層間膜をパターニングしてコンタクトホールを形
成し、 このコンタクトホールに配線材料を埋め込み配線を形成
する工程を備える半導体装置の製造方法。
1. A diffusion region is formed on a semiconductor substrate, a silicon compound film is formed on the diffusion region, a metal film is formed on the silicon compound film, a metal silicide film is formed, and an interlayer film is formed. Then, a barrier metal material film is formed on this interlayer film, then the barrier metal material film is patterned to obtain a barrier metal layer, and then the interlayer film is patterned to form a contact hole, and a wiring is formed in this contact hole. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising a step of forming wiring by burying a material.
【請求項2】半導体装置がMOSトランジスタである請
求項1に記載の半導体装置の製造方法。
2. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is a MOS transistor.
【請求項3】半導体装置がバイポーラトランジスタであ
る請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is a bipolar transistor.
【請求項4】半導体基体上に耐熱性シリサイドを形成
し、前記耐熱性シリサイド中に不純物をイオン注入し、
次いで固相拡散により接合領域を形成する半導体装置の
製造方法。
4. A refractory silicide is formed on a semiconductor substrate, and impurities are ion-implanted into the refractory silicide.
Then, a method for manufacturing a semiconductor device, in which a junction region is formed by solid phase diffusion.
【請求項5】前記耐熱性シリサイドは、半導体基体上に
薄膜の半導体化合物膜を介して形成された金属膜を低温
熱処理後に高温熱処理することで形成される層であるこ
とを特徴とする請求項4記載の半導体装置の製造方法。
5. The heat resistant silicide is a layer formed by subjecting a metal film formed on a semiconductor substrate via a thin semiconductor compound film to a low temperature heat treatment and then a high temperature heat treatment. 4. The method for manufacturing a semiconductor device according to 4.
【請求項6】半導体基体上に、該半導体基体上に形成し
たシリコン化合物膜上に金属膜を形成して得た金属シリ
サイド膜を形成し、該金属シリサイド膜を介して高融点
金属系材料配線を形成した半導体装置。
6. A metal-silicide film obtained by forming a metal film on a silicon compound film formed on the semiconductor substrate is formed on a semiconductor substrate, and a refractory metal-based material wiring is formed through the metal silicide film. Forming a semiconductor device.
【請求項7】MOSトランジスタである請求項6に記載
の半導体装置。
7. The semiconductor device according to claim 6, which is a MOS transistor.
【請求項8】バイポーラトランジスタである請求項6に
記載の半導体装置。
8. The semiconductor device according to claim 6, which is a bipolar transistor.
【請求項9】半導体基体上にシリコン化合物膜を形成
し、 このシリコン化合物膜上に金属膜を形成して、金属シリ
サイド膜を形成し、 該金属シリサイド膜上に高融点金属系材料配線を形成す
る工程を備える半導体装置の製造方法。
9. A silicon compound film is formed on a semiconductor substrate, a metal film is formed on the silicon compound film, a metal silicide film is formed, and a refractory metal-based material wiring is formed on the metal silicide film. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項10】半導体装置がMOSトランジスタである請
求項1に記載の半導体装置の製造方法。
10. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is a MOS transistor.
【請求項11】半導体装置がバイポーラトランジスタであ
る請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
11. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is a bipolar transistor.
【請求項12】半導体基体上に接続孔を形成するととも
に、該半導体基体上に形成したシリコン化合物膜上に金
属膜を形成して得た金属シリサイド膜を形成し、該金属
シリサイド膜は、前記接続孔内のみに形成されている半
導体装置。
12. A metal silicide film obtained by forming a connection hole on a semiconductor substrate and forming a metal film on a silicon compound film formed on the semiconductor substrate, wherein the metal silicide film is A semiconductor device formed only in the connection hole.
【請求項13】半導体基体上に接続孔を形成するととも
に、該半導体基体上に形成したシリコン化合物膜上に金
属膜を形成して得た金属シリサイド膜を形成し、該金属
シリサイド膜は、前記接続孔内のみに形成し、かつ該金
属シリサイド膜を介してAl系材料配線が形成されてい
る半導体装置。
13. A metal silicide film obtained by forming a contact hole on a semiconductor substrate and forming a metal film on a silicon compound film formed on the semiconductor substrate. A semiconductor device in which an Al-based material wiring is formed only in the connection hole and via the metal silicide film.
【請求項14】半導体基体上に接続孔を形成し、 該接続孔内にシリコン化合物膜を形成し、 このシリコン化合物膜上に金属膜を形成して、金属のシ
リサイド膜を該接続孔内のみに形成し、 更に、高温状態でAl系材料をスパッタにより形成する
半導体装置の製造方法。
14. A connection hole is formed on a semiconductor substrate, a silicon compound film is formed in the connection hole, a metal film is formed on the silicon compound film, and a metal silicide film is formed only in the connection hole. And a method of manufacturing a semiconductor device, further comprising: forming an Al-based material by sputtering at a high temperature.
【請求項15】高温状態が300℃以上である請求項14に
記載の半導体装置の製造方法。
15. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 14, wherein the high temperature state is 300 ° C. or higher.
【請求項16】半導体基体上に接続孔を形成し、 該接続孔内にシリコン化合物膜を形成し、 このシリコン化合物膜上に金属膜を形成して、金属のシ
リサイド膜を該接続孔内のみに形成し、 更に、CVD法により金属系材料を形成する半導体装置
の製造方法。
16. A connection hole is formed on a semiconductor substrate, a silicon compound film is formed in the connection hole, a metal film is formed on the silicon compound film, and a metal silicide film is formed only in the connection hole. And a metal-based material by a CVD method.
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