JPH06204418A - 半導体装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置及び半導体装置の製造方法

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JPH06204418A
JPH06204418A JP4347709A JP34770992A JPH06204418A JP H06204418 A JPH06204418 A JP H06204418A JP 4347709 A JP4347709 A JP 4347709A JP 34770992 A JP34770992 A JP 34770992A JP H06204418 A JPH06204418 A JP H06204418A
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JP
Japan
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polysilicon
film
oxide film
phosphorus
semiconductor device
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JP4347709A
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English (en)
Inventor
Masahiro Shimizu
雅裕 清水
Takehisa Yamaguchi
偉久 山口
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 一導電型にドープされたポリシリコンに逆導
電型の不純物を注入することなく、前記ポリシリコン上
に滑らかな接合面で金属シリサイド膜を形成し、シート
抵抗の低いポリサイド構造のゲート電極を得る。 【構成】 ゲート酸化膜5上にソース/ドレイン注入に
おける高濃度不純物、ホウ素イオン又はフッ化ホウ素イ
オンが注入されないようにリンドープトポリシリコン6
を設け、前記リンドープトポリシリコン6上に滑らかな
接合面17でチタンシリサイド膜13を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、CMOS(omplemen
tary etal xide emiconductor:以下「CMO
S」と記す)チタンシリサイドトランジスタを含む、半
導体装置及びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】チタンシリサイド(TiSi2 )は金属シリ
サイド中で最も低い比抵抗を有し、密着性も良好なこと
から、半導体デバイスの高耐熱配線として有望な材料で
ある。この材料は特にサリサイド(elf−ali
nedsilicide:以下「サリサイド」と記す)
トランジスタへの応用が注目されている。
【0003】以下、従来の実施例によるLDD(ight
ly oped rain:以下「LDD」と記す)型CMO
Sチタンシリサイドトランジスタの製造方法について図
面に基づき説明する。図4(a)〜図4(g)はその一
実施例の工程断面図である。
【0004】まず、シリコン基板1内に、Nチャネルト
ランジスタが形成されるPウェル2とPチャネルトラン
ジスタが形成されるNウェル3を設け、その上に素子分
離領域となるフィールド酸化膜4を形成する。次に、ゲ
ート酸化膜5、ゲート電極となるリンドープトポリシリ
コン6を順次堆積する(図4(a))。
【0005】リンドープトポリシリコン6、ゲート酸化
膜5を選択的にRIE(eactiveon tching:以
下「RIE」と記す)により除去した後、LDD構造を
採用するために、露出したシリコン基板表面に1013/cm
2 程度の低濃度の不純物を注入しておく。例えば、Pウ
ェル2にはヒ素イオン(As+ )を注入することによりn
- 層20を形成し、Nウェル3にはホウ素イオン(B+
又はフッ化ホウ素イオン(BF2 + )を注入することに
よりp- 層21を形成する。その後、CVD(hemical
apor eposition :以下「CVD」と記す)酸化膜
を堆積し、エッチバックすることによってサイドウォー
ル7をリンドープトポリシリコン6の側壁に形成する
(図4(b))。
【0006】次に、N+ 、P+ のソース/ドレイン注入
を行う。Pウェル2にはヒ素イオン10を注入することに
よりN+ 層22を形成し、Nウェル3にはホウ素イオン又
はフッ化ホウ素イオン11を注入することによりP+ 層23
を形成する。その際、Pウェル2に注入するときはNウ
ェル3をレジスト8で覆い、逆にNウェル3に注入する
ときはPウェル2をレジスト8で覆って注入する。この
ソース/ドレインの注入条件としては、注入エネルギー
数十keV 、注入量としては、1015/cm2 台である(図4
(c)及び図4(d))。
【0007】イオン注入の後、熱処理を行うことによ
り、ソース/ドレイン領域12を形成する(図4
(e))。スパッタリング法を用いて全面に500 Å程度
のチタン(Ti)を堆積させた後、シリコンの露出した領
域にのみ自己整合的にチタンシリサイド膜13を形成し、
ポリシリコン膜上にシリサイド膜を形成したポリサイド
構造のゲート電極を得る(図4(f))。最後に、層間
絶縁膜14、コンタクトホール15を形成し、アルミ合金16
等によって配線を施す(図4(g))。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来のCMOSチタン
サリサイドトランジスタは以上のような方法で製造され
るため、ゲート酸化膜5上のリンドープトポリシリコン
6にソース/ドレイン不純物が注入される。特にPチャ
ネルトランジスタのポリサイド構造のゲート電極におい
ては、ドープされたリンとは逆導電型の不純物であるホ
ウ素又はフッ化ホウ素11が高濃度に注入されるため、リ
ンドープトポリシリコン13とチタンシリサイド膜13との
接合面17の凹凸が激しくなり、また前記ゲート電極のシ
ート抵抗が数百kΩにも達するという問題点があった。
【0009】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、Pチャネルのチタンサリサイド
トランジスタにおいてもリンドープトポリシリコン13と
チタンシリサイド膜13との接合面17を滑らかにし、低抵
抗のゲート電極を得るのに適した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。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体装
置はゲート酸化膜上に一導電型の不純物のみを含むポリ
シリコンを形成し、前記ポリシリコン上に滑らかな接合
面でシリサイド膜を形成するものである。また、この発
明に係る半導体装置の製造方法は、ソース/ドレイン注
入を行う前にゲート電極であるポリシリコン上にイオン
が注入されるのを阻止するストッパー層を形成するもの
である。
【0011】
【作用】この発明における半導体装置の製造方法は、ス
トッパー層としての積層膜を形成することにより、デー
ト電極であるポリシリコンにソース/ドレイン不純物が
注入されるのを阻止する。
【0012】
【実施例】実施例1.図1は本発明の一実施例による半
導体装置を示す主要断面図であり、1〜7、12〜17は前
記従来装置と同一あるいは相当するものである。
【0013】この装置においては、ソース/ドレイン注
入における高濃度不純物、ホウ素イオン又はフッ化ホウ
素イオンがゲート酸化膜5上のリンドープトポリシリコ
ン6内に注入されていない。更に、前記リンドープトポ
リシリコン6上に滑らかな接合面17でチタンシリサイド
膜13が形成されている。
【0014】実施例2.以下、実施例1における半導体
装置の製造方法を図2(a)〜図2(g)により説明す
る。図2(a)〜図2(g)は本発明の実施例1による
半導体装置の製造方法の製造工程を示す主要断面図であ
り、1〜8、10〜17、20〜23は前記従来装置と同一ある
いは相当するものである。9は酸化膜である。
【0015】まず、シリコン基板1内にNチャネルトラ
ンジスタが形成されるPウェル2とPチャネルトランジ
スタが形成されるNウェル3を設け、その上に素子分離
領域となるフィールド酸化膜4を形成する。次に、15〜
40nmのゲート酸化膜5、ゲート電極となる2000Å程度の
リンドープトポリシリコン、イオン注入のストッパー層
となる1500Åの酸化膜9を順次堆積する(図2
(a))。
【0016】酸化膜9、リンドープトポリシリコン6、
ゲート酸化膜5を選択的にRIEにより除去した後、L
DD構造を採用するために、露出したシリコン基板表面
に1013/cm2 程度の低濃度の不純物を注入しておく。例
えばPウェル2にはヒ素イオン(As+ )を注入すること
によりn- 層20を形成し、Nウェル3にはホウ素イオン
(B+ )又はフッ化ホウ素イオン(BF2 + )を注入す
ることによりp- 層21を形成する。その後、CVD酸化
膜を堆積し、エッチバックすることによって、幅1000Å
程度のサイドウォール7をポリシリコン6の側壁に形成
する(図2(b))。
【0017】この後、レジスト8でPチャネルトランジ
スタの領域のみカバーし、ヒ素イオン10を例えば80keV
で5×1015/cm2 注入する(図2(c))。次いでレジ
スト8でNチャネルトランジスタの領域のみカバーし、
ホウ素イオン又はフッ化ホウ素イオン11を例えば15keV
で5×1015/cm2 注入する(図2(d))。いずれもこ
れらのエネルギーはリンドープトポリシリコン6上のス
トッパー用の酸化膜9をほとんど突き抜けないような条
件が選ばれている。
【0018】ストッパー用の酸化膜9を除去した後(図
2(e))、注入した不純物を活性化させるために窒素
(N2 )雰囲気中で850 ℃、30分の熱処理を行ってソー
ス/ドレイン領域12を形成する(図2(f))。
【0019】次に、スパッタリング法を用いて全面に50
0 Å程度のチタンを堆積させた後、窒素雰囲気中で700
℃、30秒のランプアニールを行う。尚、このランプアニ
ールによって、チタンとシリコンの接している部分での
みシリサイド化が生じ、自己整合的にチタンシリサイド
膜13が形成される。その後、NH4OH-H2O2水溶液で処理す
ると、未反応のチタンのみ取り除かれる。更に、窒素雰
囲気中で800 ℃、30秒のランプアニールを行い、ポリサ
イド構造のゲート電極を形成する。( 図2(g))。
【0020】この後、通常のシリコンプロセスに従い、
層間絶縁膜14、コンタクトホール15を形成し、アルミ合
金16の配線を施して、CMOSチタンサリサイドトラン
ジスタが形成される(図2(h))。
【0021】上記のような製造方法においてはストッパ
ー用の酸化膜8により、ゲート電極のリンドープトポリ
シリコン6に不純物が注入されない。従って、リンドー
プトポリシリコン6上にチタンシリサイド膜13を形成す
るとき、その滑らかな接合面17を得ることができる。ま
た、リンドープトポリシリコン6中に、リンとは逆導電
型の不純物であるホウ素イオン又はフッ化ホウ素イオン
11が注入されないため、ポリサイド構造のゲート電極に
おいて3〜5Ω/□というシート抵抗を得ることができ
る。従来の製造方法では、チタンシリサイドを用いたゲ
ート電極のシート抵抗は数百kΩ/□であるから、本発
明によるシート抵抗は極めて低い値と言うことができ
る。
【0022】上記実施例では、金属シリサイドとしてチ
タンシリサイドを用いた場合について述べたが、他の金
属シリサイドとしてコバルトシリサイド(CoSi2 )、ニ
ッケルシリサイド(NiSi2 )、タンタルシリサイド(Ta
Si2 )を用いてもよい。ストッパー層としては、酸化膜
の他、絶縁膜や導電膜が考えられる。
【0023】実施例3.尚、上記実施例では高濃度のソ
ース/ドレイン注入をストッパー用の酸化膜9を設けた
後に行ったが、酸化膜9はリンドープトポリシリコンに
ホウ素イオン又はフッ化ホウ素イオンが注入されること
のみ防止できればよいから、ヒ素イオン注入工程はスト
ッパー用の酸化膜8を除去した後に行ってもよい(図3
(a)〜図3(h))。シリサイド膜の劣化は一導電型
の不純物が注入されたポリシリコンに逆導電型の不純物
が注入される場合に生じるので、ボロンドープトポリシ
リコンに高濃度のヒ素又はリンを注入する場合はストッ
パー用の酸化膜が必要になる。
【0024】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば一導電
型にドープされたポリシリコンに逆導電型の不純物が注
入されないので、前記ポリシリコン上に滑らかな接合面
でシリサイド膜を形成することができ、低いシート抵抗
のポリサイド構造ゲート電極を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例1における半導体装置を示す
断面図である。
【図2】この発明の実施例2における半導体装置の製造
工程を示す断面図である。
【図3】この発明の実施例3における半導体装置の製造
工程を示す断面図である。
【図4】この発明の従来例における半導体装置の製造工
程を示す断面図である。
【符号の説明】 2 Pウェル 3 Nウェル 5 ゲート酸化膜 6 リンドープトポリシリコン 7 サイドウォール 8 レジスト 9 酸化膜 10 ヒ素イオン 11 ホウ素イオン又はフッ化ホウ素イオン 12 ソース/ドレイン領域 13 チタンシリサイド膜 17 リンドープトポリシリコンとチタンシリサイド膜と
の接合面

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ソース/ドレイン領域の一導電型の不純
    物とは逆導電型の不純物のみを含むゲート酸化膜上のポ
    リシリコンと、前記ポリシリコン上に滑らかな接合面で
    形成されたシリサイド膜を備えたことを特徴とする半導
    体装置。
  2. 【請求項2】 半導体基板上にゲート絶縁膜を設けた
    後、前記ゲート絶縁膜の上にN型又はP型にドープされ
    た多結晶シリコンを堆積する工程と、 前記多結晶シリコン上にストッパー層としての積層膜を
    堆積する工程と、 前記ゲート絶縁膜及び多結晶シリコン及び積層膜を所定
    の形状に選択的にエッチングする工程と、 ゲート形成領域にサイドウォールを形成した後、ソース
    /ドレイン領域に前記積層膜をマスクとしてイオン注入
    を行う工程と、 前記積層膜を除去する工程と、 ソース/ドレイン領域と前記多結晶シリコンの上に自己
    整合的にシリサイド膜を形成する工程とを備えた半導体
    装置の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100347539B1 (ko) * 1999-12-28 2002-08-07 주식회사 하이닉스반도체 플래쉬 메모리 셀 제조 방법
US6475888B1 (en) 2001-04-30 2002-11-05 Hynix Semiconductor Inc. Method for forming ultra-shallow junctions using laser annealing
JP2006253715A (ja) * 1995-04-14 2006-09-21 Sharp Corp 半導体装置

Cited By (3)

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JP2006253715A (ja) * 1995-04-14 2006-09-21 Sharp Corp 半導体装置
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