JPH07283168A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

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JPH07283168A
JPH07283168A JP7724694A JP7724694A JPH07283168A JP H07283168 A JPH07283168 A JP H07283168A JP 7724694 A JP7724694 A JP 7724694A JP 7724694 A JP7724694 A JP 7724694A JP H07283168 A JPH07283168 A JP H07283168A
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JP
Japan
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film
metal silicide
semiconductor device
heat treatment
metal
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Application number
JP7724694A
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English (en)
Inventor
Toshiaki Tsutsumi
聡明 堤
Kazuyoshi Maekawa
和義 前川
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 接合破壊が防止されたサリサイド構造の半導
体装置を、容易に製造する。 【構成】 半導体装置の製造におけるサリサイド工程に
おいて、Co膜8形成後、第1の熱処理により、露出し
たシリコン部分上にCoリッチな金属シリサイド膜9を
形成し、次いで未反応のCo膜9を除去した後、SiH
4雰囲気13で第2の熱処理を施してSiリッチな金属
シリサイド層14を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置およびそ
の製造方法に関し特に露出したシリコン部分上に、シリ
サイド層を形成するものに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、LSIの高集積化に伴って、配線
層と拡散層との接続部のコンタクト抵抗の低減や、低抵
抗のゲート、ソース、ドレイン形成のため、露出したシ
リコン部分上にシリサイド層を自己整合的に形成するサ
リサイド技術は、重要な技術の一つである。
【0003】図5は従来のサリサイド構造の半導体装置
の製造方法である。まず、P型の単結晶シリコンから成
る半導体基板1(以下、基板と称す)に、素子分離用絶
縁膜としての素子分離用シリコン酸化膜2を形成後、ゲ
ート酸化膜3を例えば10〜20nmの膜厚に形成し、
その上にゲート電極4となるポリシリコン膜を堆積し
て、ゲート酸化膜3およびその上のゲート電極4をパタ
ーニングする。続いてイオン注入法により、例えばP濃
度が1018/cm3程度の低濃度にドープされたn-拡散
領域5(以下、LDD領域と称す)を、ゲート電極4下
の両側の基板1に形成し、次いで、ゲート電極4側壁に
絶縁膜サイドウォールとしてのシリコン酸化膜から成る
サイドウォール6を例えば0.2〜0.3μmの幅に形
成後、再びイオン注入法により、例えば、As濃度が1
20/cm3程度の高濃度にドープされたn+拡散領域7
(以下、ソース・ドレイン領域と称す)を0.1μm程
度の深さに形成する(図5(a))。
【0004】次に、基板1上の全面に、スパッタ法によ
り金属膜としてのCo膜8を20〜50nmの膜厚に堆
積する(図5(b))。次に、ランプアニール法によ
り、アニール温度を400〜500℃、処理時間を数十
秒、ArまたはN2雰囲気中で、基板1に第1の熱処理
を行う。これにより、Co膜8のCoと基板1のSiと
が反応してゲート電極4およびソース・ドレイン領域7
上にのみ、Co2SiのようなCoリッチな金属シリサ
イド膜9が形成される。このとき反応に使われるSiの
厚さはせいぜいCo膜8の膜厚と同程度である(図5
(c))。
【0005】次に、未反応のCo膜8を例えば、塩酸と
過酸化水素水の混合液等によりエッチング除去する(図
5(d))。次に、再びランプアニール法により、アニ
ール温度を650℃以上、例えば700℃、処理時間を
数十秒として基板1に第2の熱処理を行う。これによ
り、第1の熱処理で形成されたCoリッチな金属シリサ
イド膜9が変化し、低抵抗なCoSi2などの金属シリ
サイド層10を形成する(図5(e))。この後、所定
の処理を施して半導体装置を完成する。
【0006】上記の様に、第1および第2の2回の熱処
理によって金属シリサイド層10を形成するが、その理
由については特公平3−67334号公報に示される様
に、最初から650℃以上の高温で熱処理を施すと、拡
散領域5、7中のSiが、サイドウォール6をはい上が
ってゲート電極4と拡散領域5、7をつなげてショート
する為である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記の様な従来の方法
では、金属シリサイド層10形成のためのSiは全て基
板1から消費される。第1の熱処理の際、Siの消費量
はCo膜8の膜厚(20〜50nm)と同程度の厚さで
あるが、第2の熱処理ではSiの消費量が多く、また金
属シリサイド層10の膜厚の変動が大きいため、図6に
示すAの様に、ソース・ドレイン領域7が侵食されて薄
くなり、0.01μm以下となることもあった。このた
め接合部での耐圧がなくなりリーク電流が増大する等接
合が破壊されるという問題があった。
【0008】このような接合破壊の問題を回避する為、
予め接合深さをより深く形成する事はショートチャネル
効果が生じる為、望ましくない。浅い接合のまま、接合
破壊を回避する方法は、従来から以下に示すものが考え
られており、図7を用いて説明する。特開昭64−47
050号公報に示す様に、先に示した第1の熱処理後、
未反応のCo膜8を除去し(図5(a)〜図5(d)参
照)、次いで、基板1上の全面にポリシリコン膜11を
堆積し(図7(a))、続いて再び熱処理を施すことに
より、第1の熱処理で形成されたCoリッチな金属シリ
サイド膜9が変化し、低抵抗なCoSi2などの金属シ
リサイド層12を形成する。このとき反応に使われるS
iは下層の基板1と、上層のポリシリコン膜11との両
方から供給される(図7(b))。その後、未反応のポ
リシリコン膜11をドライエッチングにより除去し(図
7(c))、所定の処理を施して半導体装置を完成す
る。
【0009】この様な製造方法では、金属シリサイド層
12形成のためのSiは、2回目の熱処理時にポリシリ
コン膜11からも供給され、基板1側のSiの消費量は
その分低減する。このためソース・ドレイン領域7にお
ける接合破壊の防止には効果のあるものである。
【0010】しかしながら、後工程で未反応のものを除
去するポリシリコン膜11を形成する為、工程が繁雑と
なる。また、ポリシリコン膜11を除去する際に、下層
の金属シリサイド層12とのエッチングの選択比が小さ
くオーバーエッチングになり易い等製造上の問題があっ
た。
【0011】この発明は上記の様な問題点を解決する為
になされたもので、サリサイド構造の半導体装置を、接
合を破壊することなく、容易に信頼性良く製造すること
を目的とする。更に、配線抵抗の安定した信頼性の高い
半導体装置を得ることを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】この発明に係る請求項1
記載の半導体装置の製造方法は、露出したシリコン部分
を含む半導体基板上の全面に金属膜を堆積する工程と、
次いで第1の熱処理を行い、上記露出したシリコン部分
上に上記金属膜を反応させた金属リッチな金属シリサイ
ド膜を形成する工程と、次いで未反応の上記金属膜を除
去する工程と、次いでシラン系ガス雰囲気において第2
の熱処理を行い、上記金属リッチな金属シリサイド膜を
シリコンリッチな金属シリサイド層に変成させる工程と
を含むものである。
【0013】この発明に係る請求項2記載の半導体装置
の製造方法は、第2の熱処理を、第1の熱処理よりも高
い温度で、かつ半導体基板に形成された絶縁膜上にポリ
シリコン膜が形成されない温度で行うものである。
【0014】この発明に係る請求項3記載の半導体装置
の製造方法は、第2の熱処理を、シラン系ガス雰囲気に
塩素を含むガスを導入して行うものである。
【0015】この発明に係る請求項4記載の半導体装置
の製造方法は、第2の熱処理の後、更に第3の熱処理
を、第2の熱処理よりも高温で短時間行い、金属シリサ
イド層を更に低抵抗化させるものである。
【0016】この発明に係る請求項5記載の半導体装置
の製造方法は、露出したシリコン部分を含む半導体基板
上の全面に金属膜を堆積する工程と、次いで第1の熱処
理を行い、上記露出したシリコン部分上に上記金属膜を
反応させた金属リッチな金属シリサイド膜を形成する工
程と、次いで未反応の上記金属膜を除去する工程と、次
いで全面に上記金属膜とは異なる種類の金属によるシリ
コンリッチな第2の金属シリサイド膜を形成する工程
と、次いで第2の熱処理を行い上記金属リッチな金属シ
リサイド膜をシリコンリッチな金属シリサイド層に変成
させる工程と、次いで不要な第2の金属シリサイド膜を
除去する工程とを含むものである。
【0017】この発明に係る請求項6記載の半導体装置
の製造方法は、第2の熱処理後、第2の金属シリサイド
膜をパターニングして金属シリサイド配線層を形成する
工程を含むものである。
【0018】この発明に係る請求項7記載の半導体装置
の製造方法は、半導体基板上に、素子分離用絶縁膜、ゲ
ート酸化膜、ゲート電極、LDD領域、絶縁膜サイドウ
ォールおよびソース・ドレイン領域を順次形成する工程
と、その後上記ソース・ドレイン領域上または、上記ソ
ース・ドレイン領域上とゲート電極上とに自己整合的に
金属シリサイド層を形成する工程とを含むものである。
【0019】この発明に係る請求項8記載の半導体装置
の製造方法は、半導体基板上に、素子分離用絶縁膜を形
成後、コレクタ、ベース、エミッタとなるそれぞれの拡
散層およびそれらの電極取り出し部を形成する工程と、
その後上記電極取り出し部上に自己整合的に金属シリサ
イド層を形成する工程とを含むものである。
【0020】この発明に係る請求項9記載の半導体装置
は、金属シリサイド層とは異なる種類の金属による金属
シリサイド配線層が、局部配線として上記金属シリサイ
ド層に接続され、しかもこの金属シリサイド配線層中の
Siの量が化学量論組成とほぼ等しいものである。
【0021】この発明に係る請求項10記載の半導体装
置は、ソース・ドレイン領域上、または、上記ソース・
ドレイン領域上とゲート電極上とに金属シリサイド層が
形成されたものである。
【0022】この発明に係る請求項11記載の半導体装
置は、半導体基板上にコレクタ、ベース、エミッタとな
るそれぞれの拡散層およびそれらの電極取り出し部を有
し、この電極取り出し部上に金属シリサイド層が形成さ
れたものである。
【0023】
【作用】上記の様にこの発明によると、第1の熱処理を
行って金属リッチな金属シリサイド膜を形成し、未反応
の金属膜を除去した後、第2の熱処理をシラン系ガス雰
囲気で行う。この第2の熱処理により上記金属リッチな
金属シリサイド膜がシリコンリッチな金属シリサイド層
に変化するが、その反応に消費されるSiは、金属シリ
サイド膜下層の基板からだけでなくシラン系ガスからも
供給される。このためSiの消費による基板の侵食が低
減し接合破壊が防止される。また、第2の熱処理前後に
膜の形成や除去等の繁雑な工程を必要とせず容易に信頼
性良く、自己整合的に金属シリサイド層が形成できる。
【0024】また、第2の熱処理を、第1の熱処理より
も高い温度で、かつ絶縁膜上にポリシリコン膜が形成さ
れない温度で行うため、シラン系ガス雰囲気での熱処理
であっても、絶縁膜上にポリシリコン膜が形成されて絶
縁性を劣化させたりすることなく、シラン系ガスは金属
シリサイド膜上のみで反応し、自己整合的に金属シリサ
イド層を形成する。
【0025】また、第2の熱処理を、シラン系ガス雰囲
気に塩素を含むガスを導入して行うため、塩素の働きに
より絶縁膜上にポリシリコン膜が形成されるのを防止
し、熱処理条件等のプロセスのマージンが広がり信頼性
が向上する。
【0026】また、第2の熱処理の後、さらに第3の熱
処理を行うことにより、金属シリサイド層を更に低抵抗
で安定なものにする。この第3の熱処理では、第2の熱
処理のようにポリシリコン膜形成の可能性がないため、
高温で短時間の処理で十分効果がある。
【0027】さらに、この発明によると、第1の熱処理
を行って金属リッチな金属シリサイド膜を形成し、未反
応の金属膜を除去した後、全面に、上記金属膜とは異な
る種類の金属によるシリコンリッチな第2の金属シリサ
イド膜を形成して第2の熱処理を行う。この第2の熱処
理により上記金属リッチな金属シリサイド膜がシリコン
リッチな金属シリサイド層に変化するが、その反応に消
費されるSiは、金属シリサイド膜下層の基板からだけ
でなく、上層の第2の金属シリサイド膜からも供給され
る。このためSiの消費による基板の侵食が低減し接合
破壊が防止される。また反応に用いられた第2の金属シ
リサイド膜は、後工程で除去する際、下地の金属シリサ
イド層とのエッチング選択比が大きいため、オーバーエ
ッチング等の問題がなく製造工程が容易で信頼性が向上
する。
【0028】また、第2の熱処理の反応に用いられた第
2の金属シリサイド膜を、パターニングして金属シリサ
イド配線層として用いるため、製造工程が簡便で容易で
あるとともに、第2の金属シリサイド膜は第2の熱処理
の際にSiを供給しているために化学量論組成を越える
余分なSiがほとんどなく、金属シリサイド配線層中の
Si析出の発生が防止され、配線の信頼性が向上する。
【0029】さらにまた、この発明による金属シリサイ
ド層形成の方法をMOS型半導体装置に適用するため、
サリサイド構造のMOS型半導体装置の接合破壊を防止
して、容易に信頼性良く製造できる。
【0030】また、この発明による金属シリサイド層形
成の方法をBip型半導体装置に適用するため、サリサ
イド構造のBip型半導体装置の接合破壊を防止して、
容易に信頼性良く製造できる。
【0031】また、この発明によると、局部配線として
形成された金属シリサイド配線層中のSiの量が化学量
論組成とほぼ等しいため、金属シリサイド配線層中に余
分なSiがなくSi析出の発生が防止されて配線抵抗の
安定した信頼性の高い半導体装置が得られる。
【0032】また、この発明による金属シリサイド配線
層を、サリサイド構造のMOS型半導体装置に適用する
ため、金属シリサイド配線層中のSi析出が防止され、
配線抵抗の安定した信頼性の高い、サリサイド構造のM
OS型半導体装置が得られる。
【0033】また、この発明による金属シリサイド配線
層を、サリサイド構造のBip型半導体装置に適用する
ため、金属シリサイド配線層中のSi析出が防止され、
配線抵抗の安定した信頼性の高い、サリサイド構造のB
ip型半導体装置が得られる。
【0034】
【実施例】
実施例1.以下、この発明の実施例を図について説明す
る。なお、従来の技術と重複する箇所は適宜その説明を
省略する。図1は、この発明の実施例1による半導体装
置の製造方法を示す断面図である。まず、従来のものと
同様に、基板1に素子分離用シリコン酸化膜2を形成
後、ゲート酸化膜3、ゲート電極4、LDD領域5、サ
イドウォール6およびソース・ドレイン領域7を順次形
成し、この後、全面にCo膜8を堆積後、従来のものと
同様に第1の熱処理を施してCoリッチな金属シリサイ
ド膜9を形成し、未反応のCo膜8を除去する(図5
(a)〜図5(d)参照)。
【0035】次に、ランプアニール法により、基板1に
第2の熱処理をシラン系ガス雰囲気としてのSiH4
囲気13中で行う。処理条件は、アニール温度を560
〜600℃、SiH4流量を数百sccm(例えば20
0sccm)、Ar流量を数slm(例えば4sl
m)、圧力を数〜数十Torr(例えば5Torr)、
処理時間を約1時間に設定する(図1(a))。これに
より、第1の熱処理で形成されたCoリッチな金属シリ
サイド膜9が変化し、低抵抗なCoSi2などのSiリ
ッチな金属シリサイド層14をゲート電極4およびソー
ス・ドレイン領域7上に形成する(図1(b))。この
後、所定の処理を施して半導体装置を完成する。
【0036】上記実施例1では第2の熱処理をSiH4
雰囲気13中で行うため、シリサイド層14形成に必要
なSiは、下層の基板1からだけでなく、SiH4ガス
からも供給される。例えば、「吸着」慶伊富長著、共立
全書p58〜に示す様に、金属、特に遷移金属表面に
は、一般に触媒作用があり、すなわち、気体分子を化学
吸着し、分子を分解する作用がある。このため、上記実
施例1の第2の熱処理において、Coリッチな金属シリ
サイド膜9上でSiH4は吸着しかつ分解し易く、従っ
て金属シリサイド膜9はSiとさらに反応する。一方、
シリコン酸化膜2およびサイドウォール6上では、金属
表面のような触媒作用はないが、650℃程度以上とな
るとこれらの表面にポリシリコン膜が形成され易く絶縁
性が劣化するため、ポリシリコン膜が形成されない低温
で、金属シリサイド層14の低抵抗値が減少して安定化
するのに十分な時間(1時間程度)、熱処理を行う。
【0037】この第2の熱処理において、金属シリサイ
ド層14形成のためのSi消費量は、基板1とSiH4
ガスとでほぼ同量であり、例えば、形成時のCo膜8の
膜厚を約20nmとすると、基板1から約25nmの厚
さでSiが消費される。前工程の第1の熱処理での基板
1のSi消費量はCo膜8の膜厚と同程度であるため、
基板1の侵食は45nm程度となり約0.1μmの深さ
に形成されたソース・ドレイン領域7での接合は破壊さ
れない。このとき金属シリサイド層14は約70nmの
厚さとなる。この様に、第2の熱処理をSiH4雰囲気
13中で行うため、Coリッチな金属シリサイド膜9か
らシリコンリッチで低抵抗な金属シリサイド層14への
反応に必要なSiは、SiH4ガスと基板1との双方か
ら供給され、基板1のSi消費量は低減され、接合破壊
は防止される。
【0038】また、ポリシリコン膜11を金属シリサイ
ド膜9上に形成して第2の熱処理を行い、更に未反応の
ポリシリコン膜11を除去する。従来の接合破壊回避方
法の様な繁雑な工程を含まず、容易に信頼性良くサリサ
イド構造の半導体装置を得ることができる。
【0039】なお、上記実施例1では金属シリサイド層
14形成の為2回の熱処理を施したが、SiH4雰囲気
13中の第2の熱処理の後、続いてArまたはN2雰囲
気中で650℃以上(例えば700℃)で数十秒のラン
プアニール法による第3の熱処理を施しても良い。これ
により、金属シリサイド層14の抵抗値は更に減少して
安定化する。この第3の熱処理では、ポリシリコン膜形
成等の問題がないため、第2の熱処理よりも高温に短時
間で処理できる。
【0040】また、上記実施例1では第2の熱処理にS
iH4ガスを用いたが、Si26等の高次シランや、S
iH2Cl2、SiHF3等のシリコンと水素又はシリコ
ンと水素とハロゲンとの化合物ガス、又はこれらの混合
ガス、例えばSiH4とSiH2Cl2との混合ガスでも
同様の効果が得られる。さらに、上記の様なシラン系ガ
スにシランの数%の量の塩素を含むガスを混合させても
良い。シリコン酸化膜2やサイドウォール6上に塩素が
付着することにより、これらの上にポリシリコン膜が形
成されるのを防止するため、温度や圧力等のプロセスマ
ージンが広がり、プロセスの信頼性が向上する。
【0041】また、上記実施例1では、金属膜としてC
o膜8の例を示したが、その他、Ni、Pt、W、M
o、Ti、Ta等の遷移金属、または、これらの組み合
わせから成る合金や積層膜であっても良い。
【0042】実施例2.次に、この発明の実施例2によ
る半導体装置の製造方法を図2に基づいて以下に示す。
まず、上記従来のものおよび実施例1のものと同様に、
LDD構造のnMOSトランジスタを形成後、全面にC
o膜8を堆積して第1の熱処理を施し、Coリッチな金
属シリサイド膜9を形成後、未反応のCo膜8を除去す
る(図5(a)〜図5(d)参照)。
【0043】次に、基板1上の全面に、例えばCVD法
によりCo膜8とは異なる金属の第2の金属シリサイド
膜としてTiシリサイド膜15を0.03〜0.1μm
程度の膜厚に形成する。このとき用いるTiシリサイド
膜15はアモルファス状態で、Ti原子1ヶに対してS
i原子1〜3ヶのSiリッチな組成とする(図2
(a))。次に、ランプアニール法により、アニール温
度を650℃以上、例えば900℃、処理時間数十秒
で、基板1に第2の熱処理を施す。これによりCoリッ
チな金属シリサイド膜9は、上層のSiリッチなTiシ
リサイド膜15と下層の基板1との双方からSiの供給
を受けて変化し、CoSi2などの低抵抗でSiリッチ
な金属シリサイド層16をゲート電極4およびソース・
ドレイン領域7上に形成する。このときTiシリサイド
膜15はアモルファス状態から反応を進め低抵抗なTi
Si2となる(図2(b))。次にTiシリサイド膜1
5をパターニングして金属シリサイド配線層としてのT
iSi2配線層15aを形成する(図2(c))。この
後、所定の処理を施して半導体装置を得る。
【0044】この第2の熱処理において、金属シリサイ
ド層16形成のためのSi消費量は下層の基板1と上層
のTiシリサイド膜15とでほぼ同量であり、上記実施
例1と同様に、基板1の侵食による接合破壊は防止され
る。またTiシリサイド膜15は低抵抗なTiSi2
なりTiSi2配線層15aに用いることができるとい
う利便性がある。ところで、通常CVD法やスパッタ法
で金属シリサイド配線膜を形成する場合、膜のストレス
によるはがれを防止するため、膜中に化学量論組成を越
えるSiを含むように形成する。これにより、その後の
熱処理等で膜中にSi析出の発生を生じさせた。これに
対し上記実施例2におけるTiSi2配線層15aは金
属シリサイド層16形成の為にSiを供給したために化
学量論組成を越える余分なSiがほとんどなく、配線層
中にSi析出が生じて配線抵抗が上昇する等の問題が防
止される。
【0045】なお、上記実施例2のTiSi2配線層1
5aのように、金属シリサイド配線層を、配線層中のS
iの量が化学量論組成とほぼ等しいように構成すれば、
上記の様な形成方法に限るものではなく、配線層中のS
i析出の発生が防止された半導体装置が得られる。
【0046】なお、上記実施例2では、第2の熱処理後
にTiシリサイド膜15をパターニングしてTiSi2
配線層15aを形成したが、全面エッチングにより除去
しても良い。従来のポリシリコン膜11を用いる接合破
壊回避方法に比べ、Tiシリサイド膜を除去する際、下
地の金属シリサイド層16とは金属の種類が違うためエ
ッチングの選択比が大きい。例えば塩素系エッチングガ
スを用いた場合、TiSixとポリシリコンとでは選択
比が最高1.5程度であるのに対しTiSixとCoS
ixとでは選択比が最高20程度である。このためオー
バーエッチング等の問題が無く信頼性が向上する。
【0047】また、上記実施例2では、Coのシリサイ
ド膜9上にTiシリサイド膜15を形成したが、Coや
Tiの金属に限らず、2つのシリサイド膜9、15の金
属の種類が異なるものであれば良く、双方共、他のN
i、Pt、W、Mo、Ti、Ta、Cr等の遷移金属や
これらの複数の組み合わせから成る合金や積層膜のシリ
サイドが適用できる。
【0048】実施例3.上記実施例1および実施例2で
は、NMOSトランジスタのゲート電極4およびソース
・ドレイン領域7がサリサイド構造のものを示したが、
PMOSトランジスタについても同様に適用できるのは
言うまでもなく、またソース・ドレイン領域7のみをサ
リサイド構造としても良く、図3に基づいて以下に示
す。まず、P型基板1に素子分離用シリコン酸化膜2を
形成後、基板1上の全面にゲート酸化膜3、ゲート電極
4となるポリシリコン膜、例えばTiSi2等の金属シ
リサイド膜17およびシリコン酸化膜18を順次形成す
る。次に、ゲート酸化膜3、ゲート電極4、電極シリサ
イド膜17およびシリコン酸化膜18をパターニングし
た後、イオン注入法によりLDD領域5を形成する。次
いでシリコン酸化膜から成るサイドウォール6を形成
後、再びイオン注入法によりソース・ドレイン領域7を
形成する(図3(a))。
【0049】この後、上記実施例2に従って、ソース・
ドレイン領域7のみをサリサイド構造にする。まず、基
板1上の全面にCo膜8を堆積し(図3(b))、第1
の熱処理を施してCoリッチな金属シリサイド膜9をソ
ース・ドレイン領域7上に形成し(図3(c))、その
後未反応のCo膜8を除去する(図3(d))。次に、
基板1上の全面にSiリッチなTiシリサイド膜15を
形成し(図3(e))、第2の熱処理を施してCoリッ
チな金属シリサイド膜9をSiリッチな金属シリサイド
層16に変成させ、同時にTiシリサイド膜15を低抵
抗なTiSi2とする(図3(f))。この後必要に応
じてTiシリサイド膜をパターニングしてTiSi2
線層15aを形成し(図3(g))、所定の処理を施し
て半導体装置を得る。
【0050】なお、上記実施例3では、ゲート電極4上
には金属シリサイド膜17を介してシリコン酸化膜18
が形成されているため、金属膜が露出されておらず、ソ
ース・ドレイン領域7上にのみ自己整合的に金属シリサ
イド層16が形成され、ゲート電極4の絶縁性の高い半
導体装置が得られる。金属シリサイド層16形成に関し
ては、上記実施例2と全く同様の効果が得られる。
【0051】また、上記実施例3では、ソース・ドレイ
ン領域7をサリサイド構造とするのに上記実施例2の方
法に従ったが、上記実施例1の方法に従って、第1の熱
処理後未反応のCo膜8を除去し、シラン系ガス雰囲気
において第2の熱処理を施しても良い。この場合も、上
記実施例1と同様の効果がある。
【0052】実施例4.次に、上記実施例2のサリサイ
ド構造の形成方法をバイポーラトランジスタに適用した
例を、図4に基づいて以下に示す。まず、公知の方法に
より図4(a)に示すバイポーラトランジスタを形成す
る。図において、1はP型基板、2は素子分離用シリコ
ン酸化膜、19はコレクタとなるn+拡散層、19aは
コレクタ電極取り出し部、20はn-拡散層、21はベ
ースとなるP-拡散層、22はベース21の電極取り出
し部としての電極取り出し層となるP+拡散層、23は
エミッタとなるn+拡散層、24はエミッタ電極取り出
し部としてのエミッタ電極である。各々の拡散層の組成
と濃度は、イオン注入により形成されたものについて
は、コレクタ19が1018〜1019/cm3のAs、n-
拡散層20が1015〜1016/cm3のAs、ベース2
1は1017〜1018/cm3のB、ベース電極取り出し
層22は1018〜1019/cm3のBである。また、エ
ミッタ23はエミッタ電極24をポリシリコンで形成
し、そこからの不純物拡散により形成する。
【0053】次に、上記実施例2と同様の方法で、コレ
クタ電極取り出し部19a、ベース電極取り出し層22
およびエミッタ電極24の上に自己整合的にシリサイド
層を形成するサリサイド工程を説明する。まず、図4
(a)に示すバイポーラトランジスタが形成された基板
1上の全面にCo膜8を堆積し(図4(b))、第1の
熱処理を施してCoリッチな金属シリサイド膜9をコレ
クタ電極取り出し部19a、ベース電極取り出し層2
2、およびエミッタ電極24上に形成し(図4
(c))、その後未反応のCo膜8を除去する(図4
(d))。次に、基板1上の全面にSiリッチなTiシ
リサイド膜15を形成し(図4(e))、第2の熱処理
を施してCoリッチな金属シリサイド膜9をSiリッチ
な金属シリサイド層16に変成させ、同時にTiシリサ
イド膜15を低抵抗なTiSi2とする(図4
(f))。この後、必要に応じてTiシリサイド膜15
をパターニングしてTiSi2配線層15aを形成し
(図4(g))、所定の処理を施して半導体装置を得
る。
【0054】なお、上記実施例4では、サリサイド工程
を上記実施例2の方法に従って行ったが、上記実施例1
の方法に従って行っても良い。また、上記実施例4では
npnトランジスタについて示したが、もちろんpnp
トランジスタについても同様に適用できる。
【0055】
【発明の効果】以上の様に、この発明によれば、第2の
熱処理をシラン系ガス雰囲気で行うために、基板の侵食
を低減して接合破壊の防止された信頼性の高いサリサイ
ド構造の半導体装置が得られる。また繁雑な工程を含ま
ずサリサイド構造の半導体装置の製造が容易で簡略とな
る。
【0056】また、ポリシリコン膜が絶縁膜上に形成さ
れない温度で第2の熱処理を行うため、絶縁膜の絶縁性
を劣化させることなく、信頼性の高いサリサイド構造の
半導体装置が得られる。
【0057】また、シラン系ガス雰囲気に塩素を含むガ
スを導入するため、絶縁膜上にポリシリコン膜が形成さ
れるのを防止し、信頼性が向上する。
【0058】また、第2の熱処理後更に第3の熱処理を
行うことにより、金属シリサイド層を更に低抵抗で安定
なものにできる。
【0059】また、この発明によれば、全面に第2の金
属シリサイド膜を形成後第2の熱処理を行い、その後不
要な第2の金属シリサイド膜を除去するため、基板の侵
食を低減して接合破壊の防止された信頼性の高いサリサ
イド構造の半導体装置が得られる。また第2の金属シリ
サイド膜をエッチング除去する際、オーバーエッチング
等の問題がなく容易に除去できるため、サリサイド構造
の半導体装置の製造が容易で信頼性が向上する。
【0060】また、第2の金属シリサイド膜を金属シリ
サイド配線層に利用するため、製造が簡便で容易であ
る。さらにSi析出の発生が防止された信頼性の高い金
属シリサイド配線層が得られる。
【0061】さらに、この発明によればサリサイド構造
のMOS型半導体装置およびBip型半導体装置のいず
れについても、接合破壊を防止して容易に信頼性の高い
装置を製造できる。
【0062】また、この発明によれば、金属シリサイド
配線層を、配線層中のSiの量が化学量論組成とほぼ等
しくなるように構成したため、金属シリサイド配線層中
のSi析出の発生が防止されて配線抵抗の安定した信頼
性の高いサリサイド構造の半導体装置が得られる。
【0063】さらに、この発明によれば、サリサイド構
造のMOS型半導体装置およびBip型半導体装置のい
ずれについても、金属シリサイド配線層中のSi析出の
発生が防止されて配線抵抗の安定した信頼性の高いもの
が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施例1による半導体装置および
その製造方法を示す断面図である。
【図2】 この発明の実施例2による半導体装置および
その製造方法を示す断面図である。
【図3】 この発明の実施例3による半導体装置および
その製造方法を示す断面図である。
【図4】 この発明の実施例4による半導体装置および
その製造方法を示す断面図である。
【図5】 従来の半導体装置の製造方法を示す断面図で
ある。
【図6】 従来の半導体装置の製造方法の問題点を説明
する断面図である。
【図7】 従来の別例による半導体装置の製造方法を示
す断面図である。
【符号の説明】
1 半導体基板、2 素子分離用絶縁膜としての素子分
離用シリコン酸化膜、3 ゲート酸化膜、4 ゲート電
極、5 LDD領域、6 絶縁膜サイドウォールとして
のサイドウォール、7 ソース・ドレイン領域、8 金
属膜としてのCo膜、9 金属シリサイド膜、13 シ
ラン系ガス雰囲気としてのSiH4雰囲気、14 金属
シリサイド層、15 第2の金属シリサイド膜としての
Tiシリサイド膜、15a 金属シリサイド配線層とし
てのTiSi2配線層、16 金属シリサイド層、19
コレクタ、19a コレクタ電極取り出し部、21
ベース、22 ベース電極取り出し部としてのベース電
極取り出し層、23 エミッタ、24 エミッタ電極取
り出し部としてのエミッタ電極。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/78 21/336

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に選択的に形成された絶縁
    膜から露出したシリコン部分上に自己整合的に金属シリ
    サイド層を形成して成る半導体装置の製造方法におい
    て、上記露出したシリコン部分を含む半導体基板上の全
    面に金属膜を堆積する工程と、次いで第1の熱処理を行
    い、上記露出したシリコン部分上に上記金属膜を反応さ
    せた金属リッチな金属シリサイド膜を形成する工程と、
    次いで未反応の上記金属膜を除去する工程と、次いでシ
    ラン系ガス雰囲気において第2の熱処理を行い、上記金
    属リッチな金属シリサイド膜をシリコンリッチな金属シ
    リサイド層に変成させる工程とを含むことを特徴とする
    半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 第2の熱処理を、第1の熱処理よりも高
    い温度で、かつ半導体基板に形成された絶縁膜上にポリ
    シリコン膜が形成されない温度で行うことを特徴とする
    請求項1記載の半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 第2の熱処理を、シラン系ガス雰囲気に
    塩素を含むガスを導入して行うことを特徴とする請求項
    1または請求項2記載の半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 第2の熱処理の後、更に第3の熱処理
    を、第2の熱処理よりも高温で短時間行い、金属シリサ
    イド層を更に低抵抗化させることを特徴とする請求項1
    ないし請求項3のいずれかに記載の半導体装置の製造方
    法。
  5. 【請求項5】 半導体基板上に選択的に形成された絶縁
    膜から露出したシリコン部分上に自己整合的に金属シリ
    サイド層を形成して成る半導体装置の製造方法におい
    て、上記露出したシリコン部分を含む半導体基板上の全
    面に金属膜を堆積する工程と、次いで第1の熱処理を行
    い、上記露出したシリコン部分上に上記金属膜を反応さ
    せた金属リッチな金属シリサイド膜を形成する工程と、
    次いで未反応の上記金属膜を除去する工程と、次いで全
    面に上記金属膜とは異なる種類の金属によるシリコンリ
    ッチな第2の金属シリサイド膜を形成する工程と、次い
    で第2の熱処理を行い上記金属リッチな金属シリサイド
    膜をシリコンリッチな金属シリサイド層に変成させる工
    程と、次いで不要な第2の金属シリサイド膜を除去する
    工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  6. 【請求項6】 第2の熱処理後、第2の金属シリサイド
    膜をパターニングして金属シリサイド配線層を形成する
    工程を含むことを特徴とする請求項5記載の半導体装置
    の製造方法。
  7. 【請求項7】 半導体基板上に、素子分離用絶縁膜、ゲ
    ート酸化膜、ゲート電極、LDD領域、絶縁膜サイドウ
    ォールおよびソース・ドレイン領域を順次形成する工程
    と、その後上記ソース・ドレイン領域上または、上記ソ
    ース・ドレイン領域上とゲート電極上とに自己整合的に
    金属シリサイド層を形成する工程とを含むことを特徴と
    する請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の半導体
    装置の製造方法。
  8. 【請求項8】 半導体基板上に、素子分離用絶縁膜を形
    成後、コレクタ、ベース、エミッタとなるそれぞれの拡
    散層およびそれらの電極取り出し部を形成する工程と、
    その後上記電極取り出し部上に自己整合的に金属シリサ
    イド層を形成する工程とを含むことを特徴とする請求項
    1ないし請求項6記載のいずれかに記載の半導体装置の
    製造方法。
  9. 【請求項9】 半導体基板上に選択的に形成された絶縁
    膜から露出したシリコン部分上に自己整合的に金属シリ
    サイド層を形成して成る半導体装置において、上記金属
    シリサイド層とは異なる種類の金属による金属シリサイ
    ド配線層が、局部配線として上記金属シリサイド層に接
    続され、しかもこの金属シリサイド配線層中のSiの量
    が化学量論組成とほぼ等しいことを特徴とする半導体装
    置。
  10. 【請求項10】 半導体基板上にゲート電極およびソー
    ス・ドレイン領域を有し、上記ソース・ドレイン領域上
    または、上記ソース・ドレイン領域上と上記ゲート電極
    上とに金属シリサイド層が形成されたことを特徴とする
    請求項9記載の半導体装置。
  11. 【請求項11】 半導体基板上にコレクタ、ベース、エ
    ミッタとなるそれぞれの拡散層およびそれらの電極取り
    出し部を有し、この電極取り出し部上に金属シリサイド
    層が形成されたことを特徴とする請求項9記載の半導体
    装置。
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