JPH06196687A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH06196687A JPH06196687A JP34407592A JP34407592A JPH06196687A JP H06196687 A JPH06196687 A JP H06196687A JP 34407592 A JP34407592 A JP 34407592A JP 34407592 A JP34407592 A JP 34407592A JP H06196687 A JPH06196687 A JP H06196687A
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Abstract
供する。 【構成】 半導体装置のトランジスタのソース、ドレイ
ン領域は、ゲート酸化膜及びゲート電極を形成した後、
多結晶(非晶質)シリコン膜を堆積し、エッチバックに
より自己整合的に分離された積み上げ拡散層領域(ソー
ス、ドレイン領域)を形成する。 【効果】 チャンネル部より上部に形成されたシリサイ
ド層より不純物を拡散するため、非常に浅いジャンクシ
ョンを形成することが可能となり、トランジスタの短チ
ャンネル効果を抑制することが可能となる。また、シリ
サイド領域は半導体基板まで達していないため、リーク
電流が少ない。さらに、非常に抵抵抗なシリサイド層が
形成されており、且つ、活性領域上にコンタクト領域を
設ける必要がなく、拡散層面積(活性領域)を非常に小
さく設計できるため拡散層寄生抵抗を低減でき、トラン
ジスタのスピードを向上させる事ができる。
Description
に関し、特にMOS FETの製造方法に関する。
製造方法は、図3(a)〜(d)に示すような製造方法
がある。 図3(a)に示すように、所定の領域にフィ
ールド酸化膜202を形成した半導体基板201上に多
結晶シリコン膜203を堆積する行程と、図3(b)に
示すように、上記多結晶シリコン膜203上に酸化膜2
04を形成した後、トランジスタのチャンネル領域とな
る領域の上記酸化膜204及び多結晶シリコン膜203
をRIEにより、シリコン基板が露出するまでエッチン
グする行程と、図3(c)に示すように、ゲート酸化膜
205、ゲート電極206を形成し、半導体基板と逆導
電型の高濃度の不純物イオンをイオン注入法によりドー
ピングする行程と、図3(d)に示すように、Ti金属
をスパッタし、急速加熱処理(RTA)により自己整合
的に上記ソース、ドレイン領域208及びゲート電極2
06表面をシリサイド化し、チタンシリサイド層207
を形成した後、未反応のTiを選択的に除去する行程を
備えている。(例えば、M.Shimizu et al., Symposium
on VLSI Technology Digest of Tchnical Papers, p11
(1988))
の製造方法では、前記トランジスタのチャンネル領域と
なる領域の酸化膜、及び多結晶シリコン膜を、RIEに
よりシリコン基板が露出するまでエッチンングする工程
に於いて、RIEにより、シリコン基板がダメージを受
けると共に、図3(d)A部、B部が、急峻な鋭角形状
となるため、電解集中が起こりトランジスタ特性を劣化
させるという問題点がある。また、シリサイド化反応を
行う前に(Ti金属を堆積する前に)不純物拡散層を形
成しているため、不純物の影響、及び多結晶シリコンの
グレインの影響によりシリサイド化反応の制御が困難と
なり、TiSi2 C54結晶が安定的に形成できず抵
抗が高くなるという問題点が有る。
に半導体装置のトランジスタ形成工程に於て、周知の方
法で素子分離領域と活性領域を形成した半導体基板上に
ゲート絶縁膜を形成する工程と、多結晶シリコンと高融
点金属シリサイド膜の2層構造から成る、上部と側壁部
がシリコン酸化膜で覆われたゲート電極を形成する工程
と、その上に多結晶シリコン膜を堆積する工程と、上記
ゲート電極上部の酸化膜が露出するまで上記多結晶シリ
コン膜をエッチバックする工程と、所望のパターンに該
多結晶シリコン膜をパターンニングする工程と、該多結
晶シリコン膜表面に自己整合的に高融点金属シリサイド
層が形成された半導体基板まで達するソース、ドレイン
領域を形成する工程を含むことを特徴とし、上記トラン
ジスタのソース、ドレイン領域の形成方法は、上記多結
晶シリコン膜上部に、高融点金属膜を堆積する工程と、
第1の急速加熱処理により上記高融点金属膜を上記多結
晶シリコン膜と反応させ高融点金属シリサイド膜を形成
する工程と、未反応の上記高融点金属膜をエッチング除
去する工程と、イオン注入法により半導体基板と逆導電
型の不純物を上記高融点金属膜中に注入する工程と、第
2の急速加熱処理により上記高融点金属シリサイド膜を
安定な結晶構造に変化させる工程と、その上に層間絶縁
膜を堆積した後、熱処理を行ない上記半導体基板と逆導
電型の不純物を活性化させると供に半導体基板まで不純
物を拡散させる工程を含むことを特徴とする。
ース、ドレイン領域の形成方法は、高融点金属をイオン
注入法により上記多結晶シリコン膜表面に注入し、該多
結晶シリコン膜表面を非晶質化する工程と、該多結晶シ
リコン膜上部に、上記高融点金属から成る高融点金属膜
を堆積する工程と、第1の急速加熱処理により多結晶シ
リコン膜中の上記高融点金属及び、上記高融点金属膜を
上記多結晶シリコン膜中のシリコン原子と反応させ高融
点金属シリサイド膜を形成する工程と、シリコン原子と
未反応の上記高融点金属膜をエッチング除去する工程
と、イオン注入法により半導体基板と逆導電型の不純物
を注入する工程と、第2の急速加熱処理により上記高融
点金属シリサイド膜を安定な結晶構造に変化させる工程
と、その上に層間絶縁膜を堆積した後、熱処理を行ない
上記半導体基板と逆導電型の不純物を活性化させると供
に半導体基板まで不純物を拡散させる工程を含むことを
特徴とする。
導体装置のトランジスタ形成工程に於て、周知の方法で
素子分離領域と活性領域を形成した半導体基板上にゲー
ト絶縁膜を形成する工程と、多結晶シリコンと高融点金
属シリサイド膜の2層構造から成る、上部と側壁部がシ
リコン酸化膜で覆われたゲート電極を形成する工程と、
その上に非結晶シリコン膜を堆積する工程と、上記ゲー
ト電極上部の酸化膜が露出するまで上記非結晶シリコン
膜をエッチバックする工程と、所望のパターンに該非結
晶シリコン膜をパターンニングする工程と、該非結晶シ
リコン膜表面に自己整合的に高融点金属シリサイド層が
形成された半導体基板まで達するソース、ドレイン領域
を形成する工程を含むことを特徴とし、上記半導体装置
のトランジスタのソース、ドレイン領域の形成方法は、
上記非結晶シリコン膜上部に、高融点金属膜を堆積する
工程と、第1の急速加熱処理により上記高融点金属膜を
上記多結晶シリコン膜と反応させ高融点金属シリサイド
膜を形成する工程と、未反応の上記高融点金属膜をエッ
チング除去する工程と、イオン注入法により半導体基板
と逆導電型の不純物を上記高融点金属膜中に注入する工
程と、第2の急速加熱処理により上記高融点金属シリサ
イド膜を安定な結晶構造に変化させる工程と、その上に
層間絶縁膜を堆積した後、熱処理を行ない上記基板と逆
導電型の不純物を活性化させると供に半導体基板まで不
純物を拡散させる工程を含むことを特徴とする。
i、Zr、V、Hfである事を特徴とする。
を実施例により詳細に説明する。図1(a)〜(c)及
び図2(d)〜(e)は、本発明のトランジスタの工程
順断面図である。
法で半導体基板101(本実施例では、P型半導体基
板)上にフィールド酸化膜102、ゲート酸化膜10
3、多結晶シリコン膜およびその上のタングステンシリ
サイド膜の2層構造より成るゲート電極104、ゲート
電極の上部及び側壁部を覆う酸化膜105を形成する。
リコン膜106を堆積した後ゲート電極上部が露出する
まで異方性エッチングによりエッチバックする。
ンをパターンニング(フィールド酸化膜上にて、隣接す
るトランジスタの活性領域とを分離するため)した後、
図1(c)に示す様に、高融点金属膜(本実施例では、
チタン膜107)を堆積する。
囲気中で、625℃、20秒程度行ない準安定なチタン
シリサイド層108を形成し、未反応のチタン金属を硫
酸と過酸化水素水の混合液でエッチング除去し、図2
(d)を得る。
実施例では、砒素イオン)をドーズ量の95%以上が、
上記チタンシリサイド膜108中に注入されるようなエ
ネルギーで、例えば、本実施例では、35Kev程度の
注入エネルギーで、5E15/cm2程度のドーズ量を
上記チタンシリサイド膜108中に注入した後、第2の
RTA処理を行ない上記チタンシリサイド膜108を安
定な、TiSi2 C54結晶構造に変化させる。
膜109を堆積した後900℃、15分程度の熱処理に
より、半導体基板101まで達するソース、ドレイン領
域110を形成する。
方法は、第1の実施例に限るものではない。
06を所望のパターンにパターンニングした後、多結晶
シリコン膜106中に高融点金属イオン、例えばTiイ
オンをイオン注入法により注入し、多結晶シリコン膜1
06表面を非晶質化する。次に上記高融点金属と同じ金
属から成る高融点金属膜、例えば本実施例ではTi膜を
堆積する。次に第1のRTA処理を、例えば窒素雰囲気
中で、625℃、20秒程度行ない上記多結晶シリコン
膜106中のTi及び上記Ti膜と多結晶シリコン膜中
のシリコンを反応させ、準安定なチタンシリサイド層1
08を形成し、未反応のチタン金属を硫酸と過酸化水素
水の混合液でエッチング除去し、図2(d)を得る。後
は、第1の実施例と同様の工程を経て所望のトランジス
タ素子を形成する。
多結晶シリコン膜106の替りに非晶質シリコン膜を用
いてもよい。非晶質シリコン膜を使用した場合、多結晶
シリコン膜のようなグレインが存在しないため、シリサ
イド化反応が均一に起こるという利点が有る。
高融点金属材料は、チタン金属に限るものではない。C
o、Ni、Zr、V、Hf金属を使用してもよい。
ンジスタ形成工程に於て、ゲート酸化膜及びゲート電極
を形成した後、多結晶シリコン膜を堆積し、エッチバッ
クにより自己整合的に分離された積み上げ拡散層領域
(ソース、ドレイン領域)を形成するため、図3の従来
例のようなチャンネル部のダメージが無い。また、チャ
ンネル部より上部に形成されたシリサイド層より不純物
を拡散するため、非常に浅いジャンクションを形成する
ことが可能となり、トランジスタの短チャンネル効果を
抑制することが可能となる。また、シリサイド領域は半
導体基板まで達していないため、リーク電流が少ない。
さらに、非常に抵抵抗なシリサイド層が形成されてお
り、且つ、活性領域上にコンタクト領域を設ける必要が
なく、拡散層面積(活性領域)を非常に小さく設計でき
るため拡散層寄生抵抗を低減でき、トランジスタのスピ
ードを向上させる事ができる。
である。
である。
(d)である。
Claims (5)
- 【請求項1】 半導体装置のトランジスタ形成工程に於
て、素子分離領域と活性領域を形成した半導体基板上に
ゲート絶縁膜を形成する工程と、多結晶シリコンと高融
点金属シリサイド膜の2層構造からなる上部と側壁部が
シリコン酸化膜で覆われたゲート電極を形成する工程
と、その上に多結晶シリコン膜を堆積する工程と、上記
ゲート電極上部の酸化膜が露出するまで上記多結晶シリ
コン膜をエッチバックする工程と、所望のパターンに該
多結晶シリコン膜をパターンニングする工程と、該多結
晶シリコン膜表面に自己整合的に高融点金属シリサイド
層が形成された半導体基板まで達するソース、ドレイン
領域を形成する工程を含むことを特徴とする半導体装置
の製造方法。 - 【請求項2】 上記特許請求の範囲第1項記載の半導体
装置のトランジスタのソース、ドレイン領域の形成方法
は、上記多結晶シリコン膜上部に、高融点金属膜を堆積
する工程と、第1の急速加熱処理により上記高融点金属
膜を上記多結晶シリコン膜と反応させ高融点金属シリサ
イド膜を形成する工程と、未反応の上記高融点金属膜を
エッチング除去する工程と、イオン注入法により半導体
基板と逆導電型の不純物を上記高融点金属膜中に注入す
る工程と、第2の急速加熱処理により上記高融点金属シ
リサイド膜を安定な結晶構造に変化させる工程と、その
上に層間絶縁膜を堆積した後、熱処理を行ない上記半導
体基板と逆導電型の不純物を活性化させると供に半導体
基板まで不純物を拡散させる工程を含むことを特徴とす
る半導体装置の製造方法。 - 【請求項3】 上記特許請求の範囲第1項記載の半導体
装置のトランジスタのソース、ドレイン領域の形成方法
は、高融点金属をイオン注入法により上記多結晶シリコ
ン膜表面に注入し、該多結晶シリコン膜表面を非晶質化
する工程と、該多結晶シリコン膜上部に、上記高融点金
属から成る高融点金属膜を堆積する工程と、第1の急速
加熱処理により多結晶シリコン膜中の上記高融点金属及
び、上記高融点金属膜を上記多結晶シリコン膜中のシリ
コン原子と反応させ高融点金属シリサイド膜を形成する
工程と、シリコン原子と未反応の上記高融点金属膜をエ
ッチング除去する工程と、イオン注入法により半導体基
板と逆導電型の不純物を注入する工程と、第2の急速加
熱処理により上記高融点金属シリサイド膜を安定な結晶
構造に変化させる工程と、その上に層間絶縁膜を堆積し
た後、熱処理を行ない上記半導体基板と逆導電型の不純
物を活性化させると供に半導体基板まで不純物を拡散さ
せる工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方
法。 - 【請求項4】 上記特許請求の範囲1〜3記載の多結晶
シリコン膜の代わりに非結晶シリコン膜を用いることを
特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項5】 特許請求の範囲第2、3、5項記載の高
融点金属は、Ti、Co、Ni、Zr、V、Hfである
事を特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP04344075A JP3129867B2 (ja) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | 半導体装置の製造方法 |
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JPH06196687A true JPH06196687A (ja) | 1994-07-15 |
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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FR2803690A1 (fr) * | 2000-01-11 | 2001-07-13 | Centre Nat Rech Scient | Procede de traitement d'un materiau destine notamment a l'application dans le domaine de l'optique, l'electronique, l'opelectronique ou l'electromagnetique, et produit obtenu par ce procede |
WO2001054185A1 (en) * | 2000-01-21 | 2001-07-26 | Infineon Technologies North America Corp. | Maskless process for self-aligned contacts |
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KR100390953B1 (ko) * | 2000-12-27 | 2003-07-10 | 주식회사 하이닉스반도체 | 플래쉬 메모리 소자의 제조 방법 |
-
1992
- 1992-12-24 JP JP04344075A patent/JP3129867B2/ja not_active Expired - Fee Related
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