JPH08255912A - Semiconductor device, fabrication thereof and target - Google Patents
Semiconductor device, fabrication thereof and targetInfo
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- JPH08255912A JPH08255912A JP577196A JP577196A JPH08255912A JP H08255912 A JPH08255912 A JP H08255912A JP 577196 A JP577196 A JP 577196A JP 577196 A JP577196 A JP 577196A JP H08255912 A JPH08255912 A JP H08255912A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置、半導体
装置の製造方法、ターゲット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, a semiconductor device manufacturing method, and a target.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、半導体装置の高集積化・高速化を
実現するため、デザインルールのさらなる縮小が検討さ
れている。今日では、256MDRAMの試作、ゲート
長0.1μmのCMOSトランジスタの試作が発表され
ている。このようなトランジスタの微細化の進展によ
り、スケーリング則に従ったデバイスサイズの縮小と、
それに伴う動作の高速化とが期待される。2. Description of the Related Art In recent years, further reduction of design rules has been studied in order to realize high integration and high speed of semiconductor devices. Today, a prototype of 256M DRAM and a prototype of a CMOS transistor having a gate length of 0.1 μm have been announced. With the progress of miniaturization of such transistors, the device size is reduced according to the scaling rule, and
It is expected that the operation speed will increase accordingly.
【0003】しかし、単にトランジスタを微細化しただ
けでは、チャネル抵抗の減少は可能になるものの、ソー
ス・ドレインの拡散層(ソース・ドレイン領域)の寄生
抵抗やコンタクト部の抵抗(コンタクト抵抗)がチャネ
ル抵抗と同等かそれ以上に大きくなり、動作の高速化を
図る上で障害となる。加えて、動作の高速化を図るに
は、ゲート配線(電極)を低抵抗化する必要もある。However, although the channel resistance can be reduced by simply miniaturizing the transistor, the parasitic resistance of the diffusion layer of the source / drain (source / drain regions) and the resistance of the contact portion (contact resistance) may cause the channel resistance. It becomes equal to or larger than the resistance, which is an obstacle to speeding up the operation. In addition, in order to speed up the operation, it is necessary to reduce the resistance of the gate wiring (electrode).
【0004】従来より、半導体デバイスにおけるこれら
の抵抗を低くする手段として、チタン(Ti)、チタン
タングステン(TiW)、窒化チタン(TiN)などの
高融点金属又はその化合物が用いられている。以下、こ
の高融点金属を用いた低抵抗化の具体的手法について、
いくつか説明する。Hitherto, refractory metals such as titanium (Ti), titanium tungsten (TiW) and titanium nitride (TiN), or compounds thereof have been used as means for lowering these resistances in semiconductor devices. Below, about the specific method of lowering the resistance using this high melting point metal,
Let me explain some.
【0005】1)サリサイド法 ソース・ドレイン領域の寄生抵抗とゲート電極の配線抵
抗とを同時に低減する方法として、サリサイド(Salici
de;Self-aligned silicide)法が提案されている(T.Yo
shida.,et.al.:J.Electrochemi.Soc.,Vol.137,No.6,(19
90)pp1914-1917.参照)。1) Salicide method As a method for simultaneously reducing the parasitic resistance of the source / drain region and the wiring resistance of the gate electrode, salicide (Salici)
de; Self-aligned silicide) method has been proposed (T.Yo
shida., et.al.: J.Electrochemi.Soc., Vol.137, No.6, (19
90) pp1914-1917. reference).
【0006】一般的なサリサイド法(サリサイド構造)
を用いたLDD(Lightly Doped Drain )構造のpチャ
ネルMOSトランジスタの製造方法を、図10及び図1
1に示すデバイスの断面模式図に従って説明する。 工程1(図10(a)参照):LOCOS(Localized
Oxidation of Silicon)法を用い、n形単結晶シリコン
基板71上に素子分離領域72を形成する。次に、熱酸
化法を用い、基板71上にシリコン酸化膜を形成する。
続いて、CVD(Chemical Vapor Deposition )法を用
い、シリコン酸化膜上にボロンをドープしたドープドポ
リシリコン膜を形成する。そして、ドープドポリシリコ
ン膜及びシリコン酸化膜を所望の形状にパターニングし
て、ゲート絶縁膜73及びゲート電極74を形成する。General salicide method (salicide structure)
10 and 1 show a method of manufacturing a p-channel MOS transistor having an LDD (Lightly Doped Drain) structure using
A description will be given according to the schematic sectional view of the device shown in FIG. Step 1 (see FIG. 10A): LOCOS (Localized
Oxidation of Silicon method is used to form the element isolation region 72 on the n-type single crystal silicon substrate 71. Next, a silicon oxide film is formed on the substrate 71 by using a thermal oxidation method.
Then, a doped polysilicon film doped with boron is formed on the silicon oxide film by using a CVD (Chemical Vapor Deposition) method. Then, the doped polysilicon film and the silicon oxide film are patterned into a desired shape to form a gate insulating film 73 and a gate electrode 74.
【0007】工程2(図10(b)参照):ゲート電極
74をイオン注入用マスクとして用い、基板71の表面
にボロンイオン(B+ )を注入して、自己整合的(セル
フアライン)に低濃度領域75を形成する。 工程3(図10(c)参照):CVD法を用い、上記の
工程で形成されたデバイスの全面にシリコン酸化膜を形
成する。次に、全面エッチバック法を用いてシリコン酸
化膜をエッチバックし、ゲート電極74の側壁にサイド
ウォールスペーサ76を形成する。続いて、ゲート電極
74及びサイドウォールスペーサ76をイオン注入用マ
スクとして用い、基板71の表面にフッ化ボロンイオン
(BF2 +)を注入して、自己整合的に高濃度領域77を
形成する。Step 2 (see FIG. 10B): Boron ions (B + ) are implanted into the surface of the substrate 71 by using the gate electrode 74 as a mask for ion implantation, and self-aligned (self-aligned) low level. The concentration region 75 is formed. Step 3 (see FIG. 10C): Using a CVD method, a silicon oxide film is formed on the entire surface of the device formed in the above step. Next, the silicon oxide film is etched back by using the entire surface etch back method to form a sidewall spacer 76 on the sidewall of the gate electrode 74. Then, using the gate electrode 74 and the sidewall spacers 76 as a mask for ion implantation, boron fluoride ions (BF 2 + ) are implanted into the surface of the substrate 71 to form the high concentration region 77 in a self-aligned manner.
【0008】工程4(図11(a)参照):等方性エッ
チングを用い、基板71表面に形成された自然酸化膜を
除去する。次に、マグネトロンスパッタ法を用い、上記
の工程で形成されたデバイスの全面にチタン膜78(膜
厚;30nm)を形成する。 工程5(図11(b)参照):電気炉中での熱処理法ま
たはRTA(Rapid Thermal Annealing )法を用い、処
理温度:600〜700℃で1回目の熱処理を行う。そ
の結果、チタン膜78と基板71、チタン膜78とゲー
ト電極74とがそれぞれ接触している箇所に自己整合的
にチタンシリサイド(TiSi2)膜79が形成され
る。それと同時に、低濃度領域75中および高濃度領域
77中のボロンが活性化される。尚、電気炉中での熱処
理法を用いた場合の処理時間は30分間程度、RTA法
を用いた場合の処理時間は30秒程度である。このと
き、チタン膜78とサイドウォールスペーサ76とが接
触している箇所には、チタンシリサイド膜79は形成さ
れない。Step 4 (see FIG. 11A): Using isotropic etching, the natural oxide film formed on the surface of the substrate 71 is removed. Next, a titanium film 78 (thickness: 30 nm) is formed on the entire surface of the device formed in the above step by using a magnetron sputtering method. Step 5 (see FIG. 11B): A first heat treatment is performed at a treatment temperature of 600 to 700 ° C. using a heat treatment method in an electric furnace or an RTA (Rapid Thermal Annealing) method. As a result, a titanium silicide (TiSi 2 ) film 79 is formed in a self-aligned manner at the positions where the titanium film 78 and the substrate 71 are in contact with each other and the titanium film 78 and the gate electrode 74 are in contact with each other. At the same time, boron in the low concentration region 75 and the high concentration region 77 is activated. The treatment time when the heat treatment method in the electric furnace is used is about 30 minutes, and the treatment time when the RTA method is used is about 30 seconds. At this time, the titanium silicide film 79 is not formed at the position where the titanium film 78 and the sidewall spacer 76 are in contact with each other.
【0009】次に、60℃程度に加熱した過酸化水素水
とアンモニアと水の混合溶液(混合比は、H2O2:NH
4OH:H2O=1:1:5)を用いたウェットエッチン
グ法により、シリサイド化していないチタン膜78を除
去してチタンシリサイド膜79だけを残す。続いて、電
気炉中での熱処理法またはRTA法を用い、処理温度:
750〜900℃で2回目の熱処理を行う。尚、2回目
の熱処理時間は1回目の熱処理のそれと同じである。こ
の2回目の熱処理により、チタンシリサイド膜79が表
面に形成されたゲート電極74、チタンシリサイド膜7
9が表面に形成された高濃度領域77のそれぞれのシー
ト抵抗は5Ω/□程度に低減される。Next, a mixed solution of hydrogen peroxide solution, ammonia and water heated to about 60 ° C. (mixing ratio is H 2 O 2 : NH
The unsilicided titanium film 78 is removed by a wet etching method using 4 OH: H 2 O = 1: 1: 5) to leave only the titanium silicide film 79. Then, using a heat treatment method or an RTA method in an electric furnace, the treatment temperature:
A second heat treatment is performed at 750 to 900 ° C. The second heat treatment time is the same as that of the first heat treatment. By this second heat treatment, the gate electrode 74 having the titanium silicide film 79 formed on the surface and the titanium silicide film 7 are formed.
The sheet resistance of each of the high-concentration regions 77 having 9 formed on the surface is reduced to about 5Ω / □.
【0010】工程6(図11(c)参照):上記の工程
で形成されたデバイスの全面に層間絶縁膜80を形成す
る。次に、異方性エッチングを用い、層間絶縁膜80に
チタンシリサイド膜79とコンタクトするコンタクトホ
ール81を形成する。続いて、スパッタ法を用い、コン
タクトホール81内に金属材料を充填して金属配線82
を形成する。その結果、低濃度領域75と高濃度領域7
7とから成るソース・ドレイン領域83を備えたLDD
構造のpチャネルMOSトランジスタ84の製造工程が
完了する。Step 6 (see FIG. 11C): An interlayer insulating film 80 is formed on the entire surface of the device formed in the above step. Next, anisotropic etching is used to form a contact hole 81 in the interlayer insulating film 80, which is in contact with the titanium silicide film 79. Then, a metal material is filled in the contact hole 81 by using a sputtering method to form a metal wiring 82.
To form. As a result, the low concentration region 75 and the high concentration region 7
LDD with source / drain region 83
The manufacturing process of the p-channel MOS transistor 84 having the structure is completed.
【0011】MOSトランジスタ83では、チタンシリ
サイド膜79が形成されたことにより、ソース・ドレイ
ン領域83の寄生抵抗とゲート電極74の配線抵抗とが
同時に低減される。尚、LDD構造のnチャネルMOS
トランジスタを形成する際には、各領域75,77にn
形不純物(リン、ヒ素、等)をイオン注入すればよい。Since the titanium silicide film 79 is formed in the MOS transistor 83, the parasitic resistance of the source / drain region 83 and the wiring resistance of the gate electrode 74 are simultaneously reduced. An n-channel MOS of LDD structure
When forming a transistor, n is formed in each of the regions 75 and 77.
Forming impurities (phosphorus, arsenic, etc.) may be ion-implanted.
【0012】また、チタン膜78をニッケル膜、プラチ
ナ膜、コバルト膜などに置き代えることで、チタンシリ
サイド膜79をニッケルシリサイド膜,プラチナシリサ
イド膜,コバルトシリサイド膜などに置き代えることが
できる(第41回応用物理学関係連合講演会予稿集(19
94年)、29p-ZG-13 、29p-ZG-14 参照)。 2)Ti/TiN積層バリヤメタルを利用する方法 ソース・ドレイン領域と金属配線との間のコンタクト抵
抗を低減する方法として、Ti/TiN積層バリヤメタ
ル法がある。これは、同時に、金属配線を構成するAl
などとSi基板とが反応することを防止する構造でもあ
る。Further, by replacing the titanium film 78 with a nickel film, a platinum film, a cobalt film, or the like, the titanium silicide film 79 can be replaced with a nickel silicide film, a platinum silicide film, a cobalt silicide film, or the like (the 41st part). Proceedings of the 29th Joint Lecture on Applied Physics (19
1994), 29p-ZG-13, 29p-ZG-14). 2) Method using Ti / TiN laminated barrier metal As a method of reducing the contact resistance between the source / drain regions and the metal wiring, there is a Ti / TiN laminated barrier metal method. At the same time, this is the Al that constitutes the metal wiring.
It is also a structure for preventing the reaction of the above with the Si substrate.
【0013】一般的な構造のpチャネルMOSトランジ
スタに金属配線を接続するプロセスを、図12に示すデ
バイスの断面模式図に従って説明する。尚、この製造方
法において、前記したサリサイド法のそれと同じ構成部
材についてはその符号を等しくする。 工程1(図12(a)参照):図10と同じ手法で、p
チャネルMOSトランジスタを形成する。A process of connecting a metal wiring to a p-channel MOS transistor having a general structure will be described with reference to the schematic sectional view of the device shown in FIG. In this manufacturing method, the same components as those of the salicide method described above have the same reference numerals. Step 1 (see FIG. 12 (a)): p
A channel MOS transistor is formed.
【0014】工程2(図12(b)参照): 通常のC
VD法を用い、上記の工程で形成されたデバイスの全面
にHTO膜やBPSG膜などの層間絶縁膜101を形成
する。 工程3(図12(c)参照):フォトリソグラフィ技術
及びドライエッチング技術を用いて、前記層間絶縁膜1
01に、前記ソース・ドレイン領域83及びゲート電極
74に通じるコンタクトホール102〜104をそれぞ
れ形成する。Step 2 (see FIG. 12B): Normal C
Using the VD method, an interlayer insulating film 101 such as an HTO film or a BPSG film is formed on the entire surface of the device formed in the above process. Step 3 (see FIG. 12C): The interlayer insulating film 1 is formed by using a photolithography technique and a dry etching technique.
At 01, contact holes 102 to 104 communicating with the source / drain region 83 and the gate electrode 74 are formed, respectively.
【0015】工程4(図12(d)参照):マグネトロ
ンスパッタ法を用いて、前記層間絶縁膜101上及びコ
ンタクトホール102〜104内にTi膜105(膜厚
30〜50nm)を形成する。 工程5(図12(e)参照):Ti膜105の上に、マ
グネトロンスパッタ法を用いて、TiN膜106(膜厚
70〜100nm)を形成する。更にその上に、アルミ
合金膜(Al−Si(1%)−Cu(0.5%))10
7を形成し、フォトリソグラフィ技術及びドライエッチ
ング技術により、これらの金属膜を所定形状に加工す
る。Step 4 (see FIG. 12D): A Ti film 105 (thickness: 30 to 50 nm) is formed on the interlayer insulating film 101 and in the contact holes 102 to 104 by using a magnetron sputtering method. Step 5 (see FIG. 12E): A TiN film 106 (film thickness 70 to 100 nm) is formed on the Ti film 105 by magnetron sputtering. Further thereon, an aluminum alloy film (Al-Si (1%)-Cu (0.5%)) 10
7 is formed, and these metal films are processed into a predetermined shape by the photolithography technique and the dry etching technique.
【0016】こうして、pチャネルMOSトランジスタ
とAl配線との接続を完了させる。前記Ti膜105は
コンタクト部においてトランジスタと配線との間に設け
られ、この部分のコンタクト抵抗を低減させる働きをす
る。前記TiN膜106は、AlとSiとが反応するこ
とを防止するいわゆるバリヤメタルの働きをする。しか
しながら、この手法では、ソース・ドレイン領域83に
ドープされているホウ素(B)がTi膜105中に拡散
し、ソース・ドレイン領域83の不純物濃度が低下する
ため、コンタクト抵抗の大幅な低下が望めない問題があ
る。Thus, the connection between the p-channel MOS transistor and the Al wiring is completed. The Ti film 105 is provided in the contact portion between the transistor and the wiring, and serves to reduce the contact resistance in this portion. The TiN film 106 functions as a so-called barrier metal that prevents Al and Si from reacting with each other. However, according to this method, the boron (B) doped in the source / drain regions 83 diffuses into the Ti film 105, and the impurity concentration of the source / drain regions 83 decreases, so that a large reduction in contact resistance can be expected. There is no problem.
【0017】そこで、このTi膜105にBが拡散する
ことを考慮して、予めTi膜105を形成する前に、ソ
ース・ドレイン領域83にBを追加ドーピングする手法
が提案されている(Proceedings VMIC Conference June
12-13,1989,P105参照)。これを、図13に基づいて説明
する。尚、図13a〜cの工程は図12a〜cの工程と
共通なので、説明を省略し、それ以降の工程から説明す
る。Therefore, in consideration of the diffusion of B into the Ti film 105, a method of additionally doping B into the source / drain region 83 before forming the Ti film 105 in advance has been proposed (Proceedings VMIC). Conference June
12-13, 1989, p. 105). This will be described with reference to FIG. Since the steps of FIGS. 13a to 13c are common to the steps of FIGS. 12a to 12c, the description thereof will be omitted and the subsequent steps will be described.
【0018】工程6(図13(d)参照):層間絶縁膜
101をマスクとして、前記ソース・ドレイン領域83
及びゲート電極74に、Bをイオン注入し、更に熱処理
して活性化することにより、ソース・ドレイン領域83
の表面に新たなp+層108を形成する。その後は、図
12d,eと同様にTi膜105/TiN膜106/A
l合金膜107からなる金属配線を形成する。Step 6 (see FIG. 13D): The source / drain regions 83 are formed using the interlayer insulating film 101 as a mask.
B is ion-implanted into the gate electrode 74 and the gate electrode 74, and further heat-treated to activate the source / drain region 83.
A new p + layer 108 is formed on the surface of the. After that, as in FIGS. 12d and 12e, the Ti film 105 / TiN film 106 / A is formed.
A metal wiring made of the 1-alloy film 107 is formed.
【0019】こうすることにより、コンタクト抵抗は、
直径1μmのコンタクトホールにおいて30〜50Ω程
度に低下させることができる。 3)シリコン基板への固相拡散源としてドープドオキサ
イドを利用する方法 ところで、トランジスタを微細化するためには、ソース
・ドレイン間のパンチスルーを防ぐ必要から、ソース・
ドレイン領域(nチャネルMOSトランジスタではn+
層、pチャネルMOSトランジスタではp+ 層)の浅い
接合(shallowjunction)を形成しなければならない。By doing so, the contact resistance is
It can be lowered to about 30 to 50Ω in a contact hole having a diameter of 1 μm. 3) Method of using doped oxide as a solid-phase diffusion source to a silicon substrate By the way, in order to miniaturize a transistor, it is necessary to prevent punch-through between a source and a drain.
Drain region (n + for n-channel MOS transistors
In layers, p-channel MOS transistors, the shallow junction of the p + layer must be formed.
【0020】ソース・ドレイン領域の浅い接合を形成す
る方法としては、シリコン基板への固相拡散源としてド
ープドオキサイドを利用する方法が提案されている(M.
Saito,et.al.:IEEE,IEDM,(1992)pp897-900.参照)。ド
ープドオキサイドとしてBSG(Boro-Silicate Glass
)膜を用いたLDD構造のpチャネルMOSトランジ
スタの製造方法を、図14及び図15に示すデバイスの
断面模式図に従って説明する。尚、この製造方法におい
て、前記したサリサイド法のそれと同じ構成部材につい
てはその符号を等しくする。As a method of forming a shallow junction between the source / drain regions, a method of using a doped oxide as a solid phase diffusion source to a silicon substrate has been proposed (M.
Saito, et.al .: IEEE, IEDM, (1992) pp897-900. reference). As a doped oxide, BSG (Boro-Silicate Glass)
) A method for manufacturing a p-channel MOS transistor having an LDD structure using a film will be described with reference to schematic sectional views of devices shown in FIGS. 14 and 15. In this manufacturing method, the same components as those of the salicide method described above have the same reference numerals.
【0021】工程1(図14(a)参照):前記したサ
リサイド法における工程1(図10(a)参照)と同じ
である。 工程2(図14(b)参照):CVD法を用い、上記の
工程で形成されたデバイスの全面にボロン濃度:4×1
021cm-3のBSG膜(膜厚:100nm)を形成す
る。BSG膜を形成するには、CVD成長時において、
原料ガスであるシラン(SiH4)ガスにジボラン(B2
H6)ガスを添加すればよい。次に、全面エッチバック
法を用いてBSG膜をエッチバックし、ゲート電極74
の側壁にサイドウォールスペーサ91を形成する。Step 1 (see FIG. 14A): This is the same as step 1 (see FIG. 10A) in the salicide method described above. Step 2 (see FIG. 14B): Boron concentration: 4 × 1 over the entire surface of the device formed in the above step by using the CVD method.
A BSG film (film thickness: 100 nm) of 0 21 cm −3 is formed. To form a BSG film, during CVD growth,
Silane (SiH 4 ) gas, which is the source gas, is added to diborane (B 2
H 6 ) gas may be added. Next, the BSG film is etched back by using the entire surface etch back method to form the gate electrode 74.
Side wall spacers 91 are formed on the side walls of the.
【0022】工程3(図14(c)参照):RTA法を
用い、処理時間:3秒程度、処理温度:1000℃で1
回目の熱処理を行い、サイドウォールスペーサ91中の
ボロンを基板71中に拡散させて低濃度の浅い接合領域
92を形成する。 工程4(図15(a)参照):ゲート電極74及びサイ
ドウォールスペーサ91をイオン注入用マスクとして用
い、基板71の表面にフッ化ボロンイオンを注入して、
自己整合的に高濃度領域93を形成する。次に、電気炉
中での熱処理法またはRTA法を用いて2回目の熱処理
を行い、低濃度の浅い接合領域92中及び高濃度領域9
3中のボロンを活性化させる。Step 3 (see FIG. 14C): Using RTA method, processing time: about 3 seconds, processing temperature: 1000 ° C. 1
A second heat treatment is performed to diffuse boron in the sidewall spacers 91 into the substrate 71 to form a low-concentration shallow junction region 92. Step 4 (see FIG. 15A): Using the gate electrode 74 and the sidewall spacers 91 as a mask for ion implantation, boron fluoride ions are implanted into the surface of the substrate 71,
The high concentration region 93 is formed in a self-aligned manner. Next, a second heat treatment is performed by using a heat treatment method in an electric furnace or an RTA method to form a low concentration shallow junction region 92 and a high concentration region 9
Activates the boron in 3.
【0023】工程5(図15(b)参照):前記したサ
リサイド法における工程6(図11(c)参照)と同じ
である。その結果、低濃度の浅い接合領域92と高濃度
領域93とから成るソース・ドレイン領域94を備えた
LDD構造のpチャネルMOSトランジスタ95の製造
工程が完了する。MOSトランジスタ95では、サイド
ウォールスペーサ91(BSG膜)を固相拡散源として
用いて低濃度の浅い接合領域92が形成されるため、低
濃度の浅い接合領域92の接合深さを40nm程度と浅
くすることができる。Step 5 (see FIG. 15B): This is the same as step 6 (see FIG. 11C) in the salicide method described above. As a result, the manufacturing process of the p-channel MOS transistor 95 of the LDD structure including the source / drain region 94 including the low-concentration shallow junction region 92 and the high-concentration region 93 is completed. In the MOS transistor 95, since the low-concentration shallow junction region 92 is formed by using the sidewall spacer 91 (BSG film) as a solid-phase diffusion source, the low-concentration shallow junction region 92 has a shallow junction depth of about 40 nm. can do.
【0024】尚、LDD構造のnチャネルMOSトラン
ジスタを形成する際には、サイドウォールスペーサ91
を形成するためのBSG膜をPSG(Phospho-Silicate
Glass)膜またはAsSG(Arsenic Silicate Glass)
膜に置き代えると共に、高濃度領域93にn形不純物
(リン、ヒ素、等)をイオン注入すればよい。PSG膜
またはAsSG膜を形成するには、CVD成長時におい
て、それぞれシランガスにホスフィン(PH3)ガスま
たはアルシン(AsH3)ガスを添加すればよい。When forming an LDD structure n-channel MOS transistor, a sidewall spacer 91 is used.
BSG film for forming PSG (Phospho-Silicate)
Glass) film or AsSG (Arsenic Silicate Glass)
It may be replaced with a film, and n-type impurities (phosphorus, arsenic, etc.) may be ion-implanted into the high concentration region 93. To form the PSG film or AsSG film, phosphine (PH 3 ) gas or arsine (AsH 3 ) gas may be added to the silane gas during the CVD growth.
【0025】[0025]
【発明が解決しようとする課題】図10及び図11に示
したサリサイド法にあっては、次のような問題を有す
る。すなわち、サリサイド法の工程5における2回目の
熱処理において、低濃度領域75中および高濃度領域7
7中のボロンが基板71中に深く拡散する。そのため、
ソース・ドレイン領域83の接合深さを100nm以下
にすることが難しい。つまり、この方法では、ソース・
ドレイン領域83の寄生抵抗とゲート電極74の配線抵
抗とを同時に低減することができる反面、ソース・ドレ
イン領域83の浅い接合を形成することができないとい
う問題がある。The salicide method shown in FIGS. 10 and 11 has the following problems. That is, in the second heat treatment in the step 5 of the salicide method, the low concentration region 75 and the high concentration region 7 are exposed.
Boron in 7 diffuses deeply into the substrate 71. for that reason,
It is difficult to set the junction depth of the source / drain regions 83 to 100 nm or less. In other words, this method
While the parasitic resistance of the drain region 83 and the wiring resistance of the gate electrode 74 can be reduced at the same time, there is a problem that a shallow junction between the source / drain regions 83 cannot be formed.
【0026】そこで、チタンシリサイド膜79の形成後
にフッ化ボロンイオンの注入を行って高濃度領域77を
形成することで、ソース・ドレイン領域83の浅い接合
を形成する方法が提案されている。しかし、この方法で
は、チタンシリサイド膜79の表面に生じている凹凸の
ため、チタンシリサイド膜79を介して基板71に均一
なドーズ量の不純物イオンを注入することが難しい。従
って、高濃度領域77の不純物濃度が不均一になるとい
う問題がある。Therefore, a method has been proposed in which boron fluoride ions are implanted after the titanium silicide film 79 is formed to form the high concentration region 77, thereby forming a shallow junction between the source / drain regions 83. However, according to this method, it is difficult to implant the impurity ions in a uniform dose amount into the substrate 71 through the titanium silicide film 79 due to the unevenness formed on the surface of the titanium silicide film 79. Therefore, there is a problem that the impurity concentration of the high concentration region 77 becomes non-uniform.
【0027】また、2回目の熱処理温度を低くすること
で、ソース・ドレイン領域83の浅い接合を形成する方
法が提案されている。しかし、この方法では、チタンシ
リサイド膜79とソース・ドレイン領域83の接合との
界面における不純物濃度が低下するため、当該接合界面
の寄生抵抗が増大する。従って、逆バイアスにおける接
合リークの増大や、ドレイン電圧−ドレイン電流(Vds
−Ids)特性の立ち上がり不良という問題が生じる。そ
こで、チタンシリサイド膜79を薄膜化する方法(第4
1回応用物理学関係連合講演会予稿集(1994年)、29p-
ZG-10 参照)や、2重ソース・ドレインイオン注入法を
用いる方法(同、29p-ZG-11 参照)が提案されている
が、いずれの方法でも製造工程が複雑化し、スループッ
トが低下するという問題がある。A method of forming a shallow junction of the source / drain regions 83 by lowering the second heat treatment temperature has been proposed. However, according to this method, the impurity concentration at the interface between the titanium silicide film 79 and the junction between the source / drain regions 83 is reduced, so that the parasitic resistance at the junction interface is increased. Therefore, increase in junction leakage in reverse bias and drain voltage-drain current (Vds
There is a problem that the rising of the −Ids characteristic is defective. Therefore, a method of thinning the titanium silicide film 79 (fourth
Proceedings of the 1st Joint Lecture on Applied Physics (1994), 29p-
ZG-10) and a method using double source / drain ion implantation (see 29p-ZG-11) have been proposed, but either method complicates the manufacturing process and lowers the throughput. There's a problem.
【0028】尚、チタンシリサイド膜79を他のシリサ
イド膜(ニッケルシリサイド膜,プラチナシリサイド
膜,コバルトシリサイド膜など)に置き代えた場合にお
いても、上記と同様の問題がある。また、図13に示し
た手法では次のような問題を有する。すなわち、追加イ
オン注入で形成されたp+領域108を活性化させるた
めに高温のアニールを行うと、MOSトランジスタの初
期の動作設計に影響を与えるので、800℃以下の温度
を用いざるをえず、イオン注入で形成された結晶欠陥を
十分に修復することができない問題がある。Even when the titanium silicide film 79 is replaced with another silicide film (a nickel silicide film, a platinum silicide film, a cobalt silicide film, etc.), the same problem as described above occurs. Moreover, the method shown in FIG. 13 has the following problems. That is, if high temperature annealing is performed to activate the p + region 108 formed by the additional ion implantation, it affects the initial operation design of the MOS transistor, so that a temperature of 800 ° C. or lower must be used. However, there is a problem that the crystal defects formed by the ion implantation cannot be sufficiently repaired.
【0029】また、図14及び図15に示すシリコン基
板への固相拡散源としてドープドオキサイドを利用する
方法は次のような問題点を有する。すなわち、低濃度の
浅い接合領域92のシート抵抗は10kΩ/□程度と極
めて高い。つまり、この方法では、ソース・ドレイン領
域83の浅い接合を形成することができる反面、ソース
・ドレイン領域83の寄生抵抗が増大するという問題が
ある。Further, the method of utilizing doped oxide as a solid phase diffusion source to the silicon substrate shown in FIGS. 14 and 15 has the following problems. That is, the sheet resistance of the low-concentration shallow junction region 92 is extremely high at about 10 kΩ / □. That is, this method can form a shallow junction of the source / drain regions 83, but has a problem that the parasitic resistance of the source / drain regions 83 increases.
【0030】そこで、ソース・ドレイン領域94全体と
しての寄生抵抗を低減するため、高濃度領域93の接合
深さを深くしてその寄生抵抗を下げることで、低濃度の
浅い接合領域92の寄生抵抗の高さを補う方法が提案さ
れている。しかし、この方法では、各ソース・ドレイン
領域94間のパンチスルーを抑制するため、低濃度の浅
い接合領域92の幅(=サイドウォールスペーサ91の
幅)を0.15μm以上にする必要がある。従って、M
OSトランジスタ95の微細化が困難になるという問題
がある。Therefore, in order to reduce the parasitic resistance of the source / drain region 94 as a whole, the junction depth of the high-concentration region 93 is increased to lower the parasitic resistance, and the parasitic resistance of the low-concentration shallow junction region 92 is reduced. A method of compensating for the height of is proposed. However, in this method, in order to suppress punch-through between the source / drain regions 94, the width of the low-concentration shallow junction region 92 (= width of the sidewall spacer 91) needs to be 0.15 μm or more. Therefore, M
There is a problem that miniaturization of the OS transistor 95 becomes difficult.
【0031】尚、サイドウォールスペーサ91を形成す
るためのBSG膜を他のドープドオキサイド(PSG膜
またはAsSG膜)に置き代えた場合においても、上記
と同様の問題がある。本発明は上記問題点を解決するた
めになされたものであって、以下の目的を有するもので
ある。Even when the BSG film for forming the sidewall spacers 91 is replaced with another doped oxide (PSG film or AsSG film), the same problem as described above occurs. The present invention has been made to solve the above problems, and has the following objects.
【0032】1〕低抵抗で且つ浅い接合を備えた半導体
装置およびその製造方法を提供する。 2〕高性能なトランジスタを備えた半導体装置およびそ
の製造方法を提供する。 3〕不純物がドープされた金属膜を備えた半導体装置お
よびその製造方法を提供する。1] A semiconductor device having a low resistance and a shallow junction and a method for manufacturing the same are provided. 2) A semiconductor device including a high-performance transistor and a method for manufacturing the same are provided. 3] A semiconductor device including a metal film doped with impurities and a method for manufacturing the same are provided.
【0033】4〕上記1〕または2〕の半導体装置の製
造方法で用いるターゲットを提供する。4] A target used in the method of manufacturing a semiconductor device according to 1) or 2) above is provided.
【0034】[0034]
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、不純物がドープされた金属膜を備えたことをその要
旨とする。請求項2に記載の発明は、ソース領域または
ドレイン領域が浅い接合で形成され、ドレイン領域が低
濃度領域と高濃度領域とを有したLDD構造を備え、そ
の低濃度領域はゲート電極の側壁に形成されたドープド
オキサイドから成るサイドウォールスペーサの下部に形
成され、ソース領域またはドレイン領域の上に自己整合
的にシリサイド膜が形成されたサリサイド構造を備え、
シリサイド膜には不純物がドープされていることをその
要旨とする。The gist of the present invention is to provide a metal film doped with impurities. The invention according to claim 2 has an LDD structure in which the source region or the drain region is formed by a shallow junction, and the drain region has a low concentration region and a high concentration region, and the low concentration region is formed on the sidewall of the gate electrode. The salicide structure is formed below the formed side wall spacer made of doped oxide, and the silicide film is formed on the source region or the drain region in a self-aligned manner.
The gist is that the silicide film is doped with impurities.
【0035】請求項3に記載の発明は、PVD法または
CVD法による金属膜の形成時に、その金属膜の原料に
不純物を添加することで、不純物がドープされた金属膜
を形成する工程を備えたことをその要旨とする。請求項
4に記載の発明は、スパッタ法による金属膜の形成時
に、予め不純物が添加された合金ターゲットを用いるこ
とで、不純物がドープされた金属膜を形成する工程を備
えたことをその要旨とする。The invention according to claim 3 comprises a step of forming an impurity-doped metal film by adding an impurity to a raw material of the metal film at the time of forming the metal film by the PVD method or the CVD method. That is the summary. The gist of the invention according to claim 4 is that it comprises a step of forming a metal film doped with impurities by using an alloy target to which impurities have been added in advance when forming a metal film by a sputtering method. To do.
【0036】請求項5に記載の発明は、スパッタ法によ
る金属膜の形成時に、金属膜の原料から成るターゲット
と不純物から成るターゲットとを用いることで、不純物
がドープされた金属膜を形成する工程を備えたことをそ
の要旨とする。請求項6に記載の発明は、CVD法によ
る金属膜の形成時に、その金属膜の原料ガスに不純物を
添加することで、不純物がドープされた金属膜を形成す
る工程を備えたことをその要旨とする。According to a fifth aspect of the invention, a step of forming a metal film doped with impurities by using a target made of a raw material of the metal film and a target made of impurities when forming the metal film by the sputtering method. The point is to have The invention according to claim 6 has a step of forming a metal film doped with impurities by adding impurities to a source gas of the metal film when forming the metal film by the CVD method. And
【0037】請求項7に記載の発明は、請求項3〜6の
いずれか1項に記載の半導体装置の製造方法を用いて、
シリコン層上に不純物がドープされた金属膜を形成する
工程と、熱処理を行うことで、金属膜とシリコン層とが
接触している箇所にシリサイド膜を形成すると共に、金
属膜中の不純物をシリコン層中へ拡散させる工程とを備
えたことをその要旨とする。According to a seventh aspect of the present invention, the method of manufacturing a semiconductor device according to any one of the third to sixth aspects is used.
By performing a step of forming a metal film doped with impurities on the silicon layer and a heat treatment, a silicide film is formed at a position where the metal film and the silicon layer are in contact with each other, and impurities in the metal film are removed from the silicon film. The gist of the present invention is to have a step of diffusing into a layer.
【0038】請求項8に記載の発明は、請求項3〜6の
いずれか1項に記載の半導体装置の製造方法を用いて、
不純物がドープされたシリコン層上に、シリコン層と異
なる導電性の不純物がドープされた金属膜を形成する工
程と、熱処理を行うことで、金属膜とシリコン層とが接
触している箇所にシリサイド膜を形成すると共に、金属
膜中の不純物をシリコン層中へ拡散させてシリコン層に
pn接合を形成する工程とを備えたことをその要旨とす
る。The invention described in claim 8 uses the method for manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 3 to 6,
A step of forming a metal film doped with an impurity having a conductivity different from that of the silicon layer on the silicon layer doped with the impurity and a heat treatment are performed so that a silicide is formed at a position where the metal film and the silicon layer are in contact with each other. The gist of the method is to form a film and diffuse the impurities in the metal film into the silicon layer to form a pn junction in the silicon layer.
【0039】請求項9に記載の発明は、請求項3〜6の
いずれか1項に記載の半導体装置の製造方法を用いて、
不純物がドープされたシリコン層上に、シリコン層と同
じ導電性の不純物がドープされた金属膜を形成する工程
と、熱処理を行うことで、金属膜とシリコン層とが接触
している箇所にシリサイド膜を形成すると共に、金属膜
中の不純物をシリコン層中へ拡散させる工程とを備えた
ことをその要旨とする。According to a ninth aspect of the present invention, the method for manufacturing a semiconductor device according to any one of the third to sixth aspects is used.
A step of forming a metal film doped with an impurity having the same conductivity as that of the silicon layer on the impurity-doped silicon layer, and a heat treatment are performed to form a silicide at a position where the metal film and the silicon layer are in contact with each other. The gist of the invention is to form a film and diffuse the impurities in the metal film into the silicon layer.
【0040】請求項10に記載の発明は、シリコン層上
にゲート絶縁膜およびゲート電極を形成する工程と、ゲ
ート電極の側壁にサイドウォールスペーサを形成する工
程と、請求項3〜6のいずれか1項に記載の半導体装置
の製造方法を用いて、前記の工程で形成されたデバイス
の全面に不純物がドープされた金属膜を形成する工程
と、熱処理を行うことで、金属膜とシリコン層とが接触
している箇所にシリサイド膜を形成してサリサイド構造
を形成すると共に、金属膜中の不純物をシリコン層中へ
拡散させてソース領域またはドレイン領域を形成する工
程とを備えたことをその要旨とする。According to a tenth aspect of the present invention, the step of forming a gate insulating film and a gate electrode on the silicon layer, the step of forming a sidewall spacer on the side wall of the gate electrode, and any one of the third to sixth aspects. Using the method for manufacturing a semiconductor device according to Item 1, a step of forming a metal film doped with impurities on the entire surface of the device formed in the above step, and a heat treatment to form a metal film and a silicon layer. Forming a source region or a drain region by diffusing impurities in the metal film into the silicon layer and forming a salicide structure at a position where the metal film is in contact with the silicide film. And
【0041】請求項11に記載の発明は、シリコン層上
にゲート絶縁膜およびゲート電極を形成する工程と、ゲ
ート電極の側壁にドープドオキサイドから成るサイドウ
ォールスペーサを形成する工程と、請求項3〜6のいず
れか1項に記載の半導体装置の製造方法を用いて、前記
の工程で形成されたデバイスの全面に不純物がドープさ
れた金属膜を形成する工程と、熱処理を行うことで、金
属膜とシリコン層とが接触している箇所にシリサイド膜
を形成してサリサイド構造を形成すると共に、金属膜中
の不純物およびサイドウォールスペーサ中の不純物をそ
れぞれシリコン層中へ拡散させてソース領域またはドレ
イン領域を形成してLDD構造を形成する工程とを備え
たことをその要旨とする。According to an eleventh aspect of the present invention, a step of forming a gate insulating film and a gate electrode on a silicon layer, a step of forming a sidewall spacer made of a doped oxide on a side wall of the gate electrode, 7. The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of 1 to 6 above, a step of forming a metal film doped with impurities on the entire surface of the device formed in the above step and a heat treatment, A salicide structure is formed by forming a silicide film at a position where the film and the silicon layer are in contact with each other, and an impurity in the metal film and an impurity in the sidewall spacer are diffused into the silicon layer to form a source region or a drain. The gist of the present invention is to include a step of forming a region to form an LDD structure.
【0042】請求項12に記載の発明は、請求項3〜6
のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法を用い
て、不純物領域に通じるコンタクトホールの少なくとも
底部に、不純物がドープされた金属膜を形成する工程
と、この金属膜を不純物領域に接続される金属配線の少
なくとも一部分として加工する工程とを備えたことをそ
の要旨とする。The invention according to claim 12 is the invention according to claims 3 to 6.
Using the method for manufacturing a semiconductor device according to any one of 1, a step of forming a metal film doped with impurities at least at a bottom of a contact hole communicating with the impurity region, and connecting the metal film to the impurity region. And a step of processing the metal wiring as at least a part thereof.
【0043】請求項13に記載の発明は、シリコン基板
の表面に不純物領域を形成する工程と、請求項3〜6の
いずれか1項に記載の半導体装置の製造方法を用いて、
不純物領域に通じるコンタクトホールの少なくとも底部
に、不純物領域と同じ導電性の不純物がドープされた金
属膜を形成する工程と、熱処理を行うことで、金属膜と
シリコン基板とが接触している箇所にシリサイド膜を形
成すると共に、金属膜中の不純物をシリコン基板の表面
へ拡散させる工程とを備えたことをその要旨とする。According to a thirteenth aspect of the present invention, the step of forming an impurity region on the surface of a silicon substrate and the method for manufacturing a semiconductor device according to any one of the third to sixth aspects are used.
At least the bottom of the contact hole leading to the impurity region, a step of forming a metal film doped with the same conductive impurities as the impurity region, and by performing a heat treatment, at a position where the metal film and the silicon substrate are in contact with each other. The gist of the invention is to form a silicide film and diffuse the impurities in the metal film to the surface of the silicon substrate.
【0044】請求項14に記載の発明は、シリコン基板
に第1導電型の不純物領域と第2導電型の不純物領域と
を形成する工程と、請求項3〜6のいずれか1項に記載
の半導体装置の製造方法を用いて、第1導電型の不純物
領域に通じるコンタクトホールの少なくとも底部に、こ
の不純物領域と同じ導電性の不純物がドープされた第1
金属膜を形成する工程と、熱処理を行うことで、第1金
属膜とシリコン基板とが接触している箇所にシリサイド
膜を形成する工程と、請求項3〜6のいずれか1項に記
載の半導体装置の製造方法を用いて、第2導電型の不純
物領域に通じるコンタクトホールの少なくとも底部に、
この不純物領域と同じ導電性の不純物がドープされた第
2金属膜を形成する工程と、シリサイド膜及び第2金属
膜の少なくとも一方を、各不純物領域に接続される金属
配線の少なくとも一部分として加工する工程とを備えた
ことをその要旨とする。According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided a step of forming a first conductivity type impurity region and a second conductivity type impurity region on a silicon substrate, and any one of the third to sixth aspects. Using the method of manufacturing a semiconductor device, at least a bottom portion of a contact hole communicating with an impurity region of the first conductivity type is doped with an impurity having the same conductivity as that of the impurity region.
7. The step of forming a metal film, the step of forming a silicide film at a portion where the first metal film and the silicon substrate are in contact by performing heat treatment, and the step of forming a silicide film according to claim 3. By using the method for manufacturing a semiconductor device, at least the bottom portion of the contact hole communicating with the impurity region of the second conductivity type,
The step of forming a second metal film doped with the same conductive impurities as the impurity region, and processing at least one of the silicide film and the second metal film as at least a part of the metal wiring connected to each impurity region. The point is that the process is provided.
【0045】請求項15に記載の発明は、請求項12〜
14のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法にお
いて、不純物領域が、トランジスタのソース又はドレイ
ンとして機能することをその要旨とする。請求項16に
記載の発明は、請求項7〜11、14のいずれか1項に
記載の半導体装置の製造方法において、前記シリサイド
膜の形成後に、シリサイド化していない金属膜を除去す
る工程を備えたことをその要旨とする。The invention described in claim 15 is based on claims 12 to
In the method of manufacturing a semiconductor device according to any one of Items 14 to 14, the gist is that the impurity region functions as a source or a drain of the transistor. According to a sixteenth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to any one of the seventh to eleventh and fourteenth aspects, the method includes a step of removing a metal film which is not silicided after the formation of the silicide film. That is the summary.
【0046】請求項17に記載の発明は、スパッタ法で
用いられるターゲットにおいて、金属材料に不純物が添
加された合金から成ることをその要旨とする。すなわ
ち、請求項1に記載の発明によれば、シリコンに対して
ドーパントとなる不純物がドープされた金属膜を用いて
シリサイド膜を形成すると共に、シリコンに対してドー
パントとなる不純物がドープされた金属膜を固相拡散源
として用いることにより、低抵抗で浅い接合を形成する
ことができる。The gist of the seventeenth aspect of the present invention is that the target used in the sputtering method comprises an alloy in which impurities are added to a metal material. That is, according to the first aspect of the present invention, the silicide film is formed using the metal film in which the impurity serving as the dopant is doped into silicon, and the metal film in which the impurity serving as the dopant is doped into the silicon is formed. By using the film as a solid phase diffusion source, it is possible to form a shallow junction with low resistance.
【0047】また、請求項2に記載の発明によれば、浅
い接合で形成されたサリサイド構造のソース領域または
ドレイン領域を備えることで、高性能なMOSトランジ
スタを得ることができる。また、LDD構造を備えるこ
とで、ホットキャリア耐性を高めたMOSトランジスタ
を得ることができる。そして、サイドウォールスペーサ
を固相拡散源として低濃度のドレイン領域が形成され
る。さらに、シリサイド膜にはシリコンに対してドーパ
ントとなる不純物がドープされているため、その抵抗値
は低くなり、ソース領域またはドレイン領域の寄生抵抗
を低減することができる上に、ソース領域またはドレイ
ン領域の浅い接合を形成することができる。According to the second aspect of the invention, a high-performance MOS transistor can be obtained by providing the source region or the drain region of the salicide structure formed by the shallow junction. Further, by providing the LDD structure, it is possible to obtain a MOS transistor having improved hot carrier resistance. Then, a low-concentration drain region is formed using the sidewall spacer as a solid phase diffusion source. Further, since the silicide film is doped with impurities serving as a dopant with respect to silicon, its resistance value becomes low, so that the parasitic resistance of the source region or the drain region can be reduced and the source region or the drain region can be reduced. Shallow junctions can be formed.
【0048】また、請求項3〜6のいずれか1項に記載
の発明によれば、シリコンに対してドーパントとなる不
純物又は不純物領域からの不純物拡散を抑制するための
不純物がドープされた金属膜を形成することができる。
また、請求項7〜9のいずれか1項に記載の発明によれ
ば、シリサイド膜の形成と拡散層の形成とを同時に行う
ことができる。また、拡散層の浅い接合を形成すること
ができる。Further, according to the invention described in any one of claims 3 to 6, a metal film doped with impurities serving as dopants or impurities for suppressing diffusion of impurities from an impurity region with respect to silicon. Can be formed.
In addition, according to the invention described in any one of claims 7 to 9, the formation of the silicide film and the formation of the diffusion layer can be performed at the same time. Moreover, a shallow junction of the diffusion layer can be formed.
【0049】また、請求項10に記載の発明によれば、
サイドウォールスペーサを金属膜と反応しない材質で形
成した場合、サリサイド構造の形成とソース領域または
ドレイン領域の形成とを同時に行うことができる。ま
た、金属膜を固相拡散源として用いることで、ソース領
域またはドレイン領域の浅い接合を形成することができ
る。そして、サリサイド構造によってソース領域または
ドレイン領域の寄生抵抗を低減することができる。According to the invention described in claim 10,
When the sidewall spacer is formed of a material that does not react with the metal film, the salicide structure and the source or drain region can be formed at the same time. Further, by using the metal film as the solid phase diffusion source, a shallow junction of the source region or the drain region can be formed. The salicide structure can reduce the parasitic resistance of the source region or the drain region.
【0050】また、請求項11に記載の発明によれば、
サリサイド構造の形成とソース領域またはドレイン領域
の形成とを同時に行うことができる。また、金属膜およ
びサイドウォールスペーサを固相拡散源として用いるこ
とで、ソース領域またはドレイン領域の浅い接合を形成
することができる。そして、サリサイド構造によってソ
ース領域またはドレイン領域の寄生抵抗を低減すること
ができる。その上、LDD構造を備えることで、ホット
キャリア耐性を高めたMOSトランジスタを得ることが
できる。According to the invention described in claim 11,
The salicide structure and the source or drain region can be formed at the same time. Further, by using the metal film and the sidewall spacer as the solid phase diffusion source, a shallow junction of the source region or the drain region can be formed. The salicide structure can reduce the parasitic resistance of the source region or the drain region. Moreover, by providing the LDD structure, a MOS transistor having improved hot carrier resistance can be obtained.
【0051】また、請求項12〜15のいずれか1項に
記載の発明によれば、金属膜に既に不純物がドープされ
ているので、不純物領域から金属膜へ不純物が拡散しに
くく、不純物領域の不純物濃度が低下しにくいので、コ
ンタクト抵抗の低抵抗化が実現できる。特に、請求項1
3に記載の発明によれば、素子の微細化に伴って、素子
分離端とコンタクトホールとの合わせ余裕が小さくなっ
ている場合に、コンタクトホールの形成時に素子分離端
もエッチングされ、不純物領域が形成されていないシリ
コン基板表面が露出しても、金属膜からこの部分に不純
物を拡散させることによって、コンタクト抵抗の増加を
阻止している。Further, according to the invention of any one of claims 12 to 15, since the metal film is already doped with the impurity, it is difficult for the impurity to diffuse from the impurity region to the metal film, and the impurity region Since the impurity concentration does not easily decrease, the contact resistance can be reduced. In particular, claim 1
According to the invention described in 3, when the alignment margin between the element isolation edge and the contact hole is reduced due to the miniaturization of the element, the element isolation edge is also etched when the contact hole is formed, and the impurity region is formed. Even if the surface of the silicon substrate that is not formed is exposed, an increase in contact resistance is prevented by diffusing impurities from the metal film to this portion.
【0052】また、請求項16に記載の発明によれば、
ウェットエッチング法を用いることで、シリサイド化し
ていない金属膜を簡単かつ確実に除去することができ
る。また、請求項17に記載の発明によれば、請求項4
に記載の発明で用いられる合金ターゲットを得ることが
できる。According to the invention described in claim 16,
By using the wet etching method, it is possible to easily and surely remove the metal film which is not silicided. According to the invention of claim 17, claim 4
The alloy target used in the invention described in 1. can be obtained.
【0053】[0053]
(第1実施形態)以下、本発明をSD(Single Drain)
構造のpチャネルMOSトランジスタの製造方法に具体
化した第1実施形態を、図1及び図2に示すデバイスの
断面模式図に従って説明する。First Embodiment Hereinafter, the present invention will be described with reference to SD (Single Drain).
A first embodiment embodied in a method for manufacturing a p-channel MOS transistor having a structure will be described with reference to schematic sectional views of devices shown in FIGS. 1 and 2.
【0054】工程1(図1(a)参照):LOCOS法
を用い、n形単結晶シリコン基板1上に素子分離領域2
を形成する。次に、熱酸化法を用い、基板1上にシリコ
ン酸化膜を形成する。続いて、CVD法を用い、シリコ
ン酸化膜上にボロンをドープしたドープドポリシリコン
膜を形成する。そして、ドープドポリシリコン膜及びシ
リコン酸化膜を所望の形状にパターニングして、ゲート
絶縁膜3(膜厚:3.5nm)及びゲート電極4(膜
厚:70nm)を形成する。Step 1 (see FIG. 1A): The element isolation region 2 is formed on the n-type single crystal silicon substrate 1 by using the LOCOS method.
To form. Next, a silicon oxide film is formed on the substrate 1 by using a thermal oxidation method. Subsequently, a doped polysilicon film doped with boron is formed on the silicon oxide film by using the CVD method. Then, the doped polysilicon film and the silicon oxide film are patterned into a desired shape to form the gate insulating film 3 (thickness: 3.5 nm) and the gate electrode 4 (thickness: 70 nm).
【0055】工程2(図1(b)参照):モノシランと
酸化窒素(N2O)を原料ガスに用いたLPCVD(Low
Pressure Chemical Vapor Deposition)法により、上
記の工程で形成されたデバイスの全面にシリコン酸化膜
(膜厚:50nm)を形成する。次に、全面エッチバッ
ク法を用いてシリコン酸化膜をエッチバックし、ゲート
電極4の側壁にサイドウォールスペーサ5を形成する。Step 2 (see FIG. 1 (b)): LPCVD (Low Low) using monosilane and nitric oxide (N 2 O) as source gases.
A silicon oxide film (film thickness: 50 nm) is formed on the entire surface of the device formed in the above step by the Pressure Chemical Vapor Deposition) method. Next, the silicon oxide film is etched back by using the entire surface etch back method to form the sidewall spacer 5 on the sidewall of the gate electrode 4.
【0056】工程3(図1(c)参照):等方性エッチ
ングを用い、基板1表面に形成された自然酸化膜を除去
する。次に、マグネトロンスパッタ法を用い、上記の工
程で形成されたデバイスの全面にボロンをドープしたチ
タン膜6(膜厚:30nm)を形成する。ここで、ボロ
ンをドープしたチタン膜(以下、ボロンドープドチタン
膜という)6を形成するには、ターゲットとしてチタン
に5wt%のボロンを添加して焼結法で製作した合金タ
ーゲットを用いる。また、スパッタ条件は、基板加熱温
度:300℃、スパッタリングパワー:3.6W、真空
度:665mpa(5mTorr)である。Step 3 (see FIG. 1C): The natural oxide film formed on the surface of the substrate 1 is removed by using isotropic etching. Next, using a magnetron sputtering method, a boron-doped titanium film 6 (thickness: 30 nm) is formed on the entire surface of the device formed in the above step. Here, in order to form a boron-doped titanium film (hereinafter referred to as a boron-doped titanium film) 6, an alloy target manufactured by a sintering method in which 5 wt% of boron is added to titanium is used as a target. The sputtering conditions are: substrate heating temperature: 300 ° C., sputtering power: 3.6 W, vacuum degree: 665 mpa (5 mTorr).
【0057】工程4(図2(a)参照):電気炉中での
熱処理法またはRTA法を用い、処理温度:625℃で
1回目の熱処理を行う。その結果、ボロンドープドチタ
ン膜6と基板1、ボロンドープドチタン膜6とゲート電
極4とがそれぞれ接触している箇所に自己整合的にチタ
ンシリサイド膜7が形成される。尚、電気炉中での熱処
理法を用いた場合の処理時間は30分間程度、RTA法
を用いた場合の処理時間は30秒程度である。このと
き、ボロンドープドチタン膜6とサイドウォールスペー
サ5とが接触している箇所には、チタンシリサイド膜7
は形成されない。Step 4 (see FIG. 2A): The first heat treatment is performed at a treatment temperature of 625 ° C. by using the heat treatment method in the electric furnace or the RTA method. As a result, the titanium silicide film 7 is formed in a self-aligned manner at the positions where the boron-doped titanium film 6 and the substrate 1 are in contact with each other and the boron-doped titanium film 6 and the gate electrode 4 are in contact with each other. The treatment time when the heat treatment method in the electric furnace is used is about 30 minutes, and the treatment time when the RTA method is used is about 30 seconds. At this time, the titanium silicide film 7 is formed at a position where the boron-doped titanium film 6 and the sidewall spacer 5 are in contact with each other.
Is not formed.
【0058】ところで、1回目の熱処理温度は600〜
700℃が適当であり、この温度範囲より処理温度が高
くなるとシリサイド化が進み過ぎて残渣が生じることか
ら各チタンシリサイド膜7間にブリッジが発生する恐れ
があり、処理温度が低くなるとチタンシリサイド膜7が
形成されなくなる恐れがある。また、1回目の熱処理時
間が上記よりも長い場合や短い場合にはそれぞれ、処理
温度が高い場合や低い場合と同様な傾向がある。By the way, the first heat treatment temperature is 600 to
700 ° C. is suitable, and if the processing temperature is higher than this temperature range, the silicidation proceeds too much to generate a residue, which may cause a bridge between the titanium silicide films 7. If the processing temperature is low, the titanium silicide film may be bridged. 7 may not be formed. Further, when the first heat treatment time is longer or shorter than the above, there is a tendency similar to the case where the treatment temperature is high or low, respectively.
【0059】次に、60℃程度に加熱した過酸化水素水
とアンモニアと水の混合溶液(混合比は、H2O2:NH
4OH:H2O=1:1:5)を用いたウェットエッチン
グ法により、シリサイド化していないボロンドープドチ
タン膜6を除去してチタンシリサイド膜7だけを残す。
続いて、電気炉中での熱処理法またはRTA法を用い、
処理温度:850℃で2回目の熱処理を行う。尚、2回
目の熱処理時間は1回目の熱処理のそれと同じである。
この2回目の熱処理により、チタンシリサイド膜7が表
面に形成された基板1およびゲート電極4のシート抵抗
は5Ω/□程度に低減される。それと同時に、チタンシ
リサイド膜7中のボロンが基板1中に拡散し、接合深さ
が40nm程度の高濃度の浅い接合領域(拡散層)8が
形成される。尚、接合深さを測定するには、SIMS
(Secondary Ion Mass Spectrometry )法を用いればよ
い。Next, a mixed solution of hydrogen peroxide solution, ammonia and water heated to about 60 ° C. (mixing ratio is H 2 O 2 : NH
The unsilicided boron-doped titanium film 6 is removed by a wet etching method using 4 OH: H 2 O = 1: 1: 5) to leave only the titanium silicide film 7.
Then, using a heat treatment method or RTA method in an electric furnace,
A second heat treatment is performed at a treatment temperature of 850 ° C. The second heat treatment time is the same as that of the first heat treatment.
By this second heat treatment, the sheet resistance of the substrate 1 and the gate electrode 4 on which the titanium silicide film 7 is formed is reduced to about 5Ω / □. At the same time, boron in the titanium silicide film 7 diffuses into the substrate 1 to form a high-concentration shallow junction region (diffusion layer) 8 having a junction depth of about 40 nm. To measure the junction depth, SIMS
(Secondary Ion Mass Spectrometry) method may be used.
【0060】ところで、2回目の熱処理温度は750〜
900℃が適当であり、この温度範囲より処理温度が高
くなると、チタンシリサイド膜7中からのボロンの拡散
が多くなり過ぎて接合が深くなるという傾向があり、処
理温度が低くなると、チタンシリサイド膜7中からのボ
ロンの拡散が少なくなって接合が浅くなり過ぎたり、p
n接合が形成されなくなるという傾向がある。また、2
回目の熱処理時間が上記よりも長い場合や短い場合には
それぞれ、処理温度が高い場合や低い場合と同様な傾向
がある。By the way, the temperature of the second heat treatment is 750 to 750.
900 ° C. is suitable, and if the processing temperature is higher than this temperature range, there is a tendency that the diffusion of boron from the titanium silicide film 7 becomes too much and the junction becomes deeper. The diffusion of boron from inside 7 becomes less and the junction becomes too shallow.
There is a tendency that the n-junction is not formed. Also, 2
When the heat treatment time of the second time is longer or shorter than the above, there is the same tendency as when the treatment temperature is high or low.
【0061】工程5(図2(b)参照):上記の工程で
形成されたデバイスの全面に層間絶縁膜9を形成する。
次に、異方性エッチングを用い、層間絶縁膜9にチタン
シリサイド膜7とコンタクトするコンタクトホール10
を形成する。続いて、スパッタ法を用い、コンタクトホ
ール10内に金属材料を充填して配線層11を形成す
る。その結果、高濃度の浅い接合領域8から成るソース
・ドレイン領域を備えたSD構造のpチャネルMOSト
ランジスタ12の製造工程が完了する。Step 5 (see FIG. 2B): An interlayer insulating film 9 is formed on the entire surface of the device formed in the above step.
Next, by using anisotropic etching, a contact hole 10 for contacting the titanium silicide film 7 with the interlayer insulating film 9 is formed.
To form. Subsequently, the wiring layer 11 is formed by filling the contact hole 10 with a metal material by using a sputtering method. As a result, the manufacturing process of the p-channel MOS transistor 12 having the SD structure having the source / drain regions formed of the high-concentration shallow junction region 8 is completed.
【0062】MOSトランジスタ12では、ソース・ド
レイン領域(高濃度の浅い接合領域8)及びゲート電極
4の上に自己整合的にチタンシリサイド膜7が形成され
ているため、ソース・ドレイン領域の寄生抵抗とゲート
電極4の配線抵抗とが同時に低減される。また、MOS
トランジスタ12では、接合深さが40nm程度の高濃
度の浅い接合領域8でソース・ドレイン領域が構成され
るため、ソース・ドレイン領域の浅い接合を形成するこ
とができる。In the MOS transistor 12, since the titanium silicide film 7 is formed on the source / drain regions (high-concentration shallow junction region 8) and the gate electrode 4 in a self-aligned manner, the parasitic resistance of the source / drain regions is increased. And the wiring resistance of the gate electrode 4 are simultaneously reduced. Also, MOS
In the transistor 12, since the source / drain region is composed of the high-concentration shallow junction region 8 having a junction depth of about 40 nm, the shallow junction of the source / drain region can be formed.
【0063】前記した従来のサリサイド法では、チタン
膜78と基板71とのシリサイド化反応と、高濃度領域
77中のボロンの拡散とが独立して進行する。そのた
め、高濃度領域77の接合界面(以下、接合界面Aとい
う)と、チタンシリサイド膜79と基板71との接合界
面(以下、接合界面Bという)との距離を一定に保つこ
とが難しい。従って、MOSトランジスタ84に逆バイ
アスを印加すると、各接合界面A,Bの距離が短い箇所
においてチタン原子が空乏層中に取り込まれる。その結
果、接合リーク電流の増大や、ドレイン電圧−ドレイン
電流(Vds−Ids)特性の立ち上がり不良という問題が
生じる。In the conventional salicide method described above, the silicidation reaction between the titanium film 78 and the substrate 71 and the diffusion of boron in the high concentration region 77 proceed independently. Therefore, it is difficult to keep the distance between the junction interface of the high concentration region 77 (hereinafter referred to as the junction interface A) and the junction interface between the titanium silicide film 79 and the substrate 71 (hereinafter referred to as the junction interface B) constant. Therefore, when a reverse bias is applied to the MOS transistor 84, titanium atoms are taken into the depletion layer at the portion where the distance between the junction interfaces A and B is short. As a result, problems such as an increase in junction leakage current and a defective rising of the drain voltage-drain current (Vds-Ids) characteristic occur.
【0064】それに対して、本実施例では、ボロンドー
プドチタン膜6中にボロン原子が存在することから、ボ
ロンドープドチタン膜6を固相拡散源としてボロンが基
板1中に拡散してゆく。そのため、高濃度の浅い接合領
域8(ソース・ドレイン領域)の接合界面と、チタンシ
リサイド膜7と基板1との接合界面との距離を一定に保
つことができる。従って、MOSトランジスタ12に逆
バイアスを印加しても、チタン原子は空乏層中に取り込
まれ難い。その結果、接合リーク電流は抑制され、ドレ
イン電圧−ドレイン電流特性の立ち上がりは良好にな
る。On the other hand, in this embodiment, since boron atoms are present in the boron-doped titanium film 6, boron is diffused into the substrate 1 using the boron-doped titanium film 6 as a solid-phase diffusion source. . Therefore, the distance between the junction interface of the high-concentration shallow junction region 8 (source / drain region) and the junction interface of the titanium silicide film 7 and the substrate 1 can be kept constant. Therefore, even if a reverse bias is applied to the MOS transistor 12, titanium atoms are hard to be taken into the depletion layer. As a result, the junction leak current is suppressed and the rise of the drain voltage-drain current characteristic becomes good.
【0065】ちなみに、MOSトランジスタ12におい
て、逆バイアスにおける接合リーク電流を実測したとこ
ろ1×10-9A/cm2と極めて低いオーダーに納まっ
ていることがわかった。このように、本実施形態におい
ては、ソース・ドレイン領域(高濃度の浅い接合領域
8)の表面に自己整合的にチタンシリサイド膜7が形成
されたサリサイド法(サリサイド構造)と、基板1への
固相拡散源としてボロンドープドチタン膜6を用いる方
法とが併用されている。Incidentally, when the junction leak current in the reverse bias of the MOS transistor 12 was actually measured, it was found to be in the extremely low order of 1 × 10 −9 A / cm 2 . As described above, in the present embodiment, the salicide method (salicide structure) in which the titanium silicide film 7 is formed in a self-aligned manner on the surface of the source / drain region (the high-concentration shallow junction region 8) and the substrate 1 The method using the boron-doped titanium film 6 as the solid-phase diffusion source is also used.
【0066】従って、本実施形態によれば、ソース・ド
レイン領域(高濃度の浅い接合領域8)の寄生抵抗とゲ
ート電極4の配線抵抗とを同時に低減した上で、ソース
・ドレイン領域の浅い接合を形成することができる。ま
た、本実施形態の製造方法は簡単かつ容易であり、高い
スループットを得ることができる。ところで、本実施形
態によれば、コンタクトホール10において、ボロンが
ドープされたチタンシリサイド膜7を介して配線層11
と高濃度の浅い接合領域8とのコンタクトがとられてい
る。従って、配線層11と高濃度の浅い接合領域8との
良好なコンタクトを得ることができる。つまり、ボロン
がドープされることによって低抵抗化されたチタンシリ
サイド膜7は、多層配線における優秀なバリアメタルと
して機能する。Therefore, according to the present embodiment, the parasitic resistance of the source / drain region (shallow junction region 8 with high concentration) and the wiring resistance of the gate electrode 4 are simultaneously reduced, and the shallow junction of the source / drain region is reduced. Can be formed. Further, the manufacturing method of this embodiment is simple and easy, and high throughput can be obtained. By the way, according to the present embodiment, in the contact hole 10, the wiring layer 11 is formed via the titanium silicide film 7 doped with boron.
And the high-concentration shallow junction region 8 are contacted. Therefore, good contact between the wiring layer 11 and the high-concentration shallow junction region 8 can be obtained. In other words, the titanium silicide film 7 whose resistance has been reduced by being doped with boron functions as an excellent barrier metal in the multilayer wiring.
【0067】(第2実施形態)以下、本発明をLDD構
造のpチャネルMOSトランジスタの製造方法に具体化
した第2実施形態を、図3及び図4に示すデバイスの断
面模式図に従って説明する。尚、本実施形態において、
第1実施形態と同じ構成部材については符号を等しくし
てその詳細な説明を省略する。(Second Embodiment) A second embodiment in which the present invention is embodied in a method of manufacturing a p-channel MOS transistor having an LDD structure will be described below with reference to schematic sectional views of devices shown in FIGS. 3 and 4. In the present embodiment,
The same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
【0068】工程1(図3(a)参照):第1実施形態
の工程1と同じである。 工程2(図3(b)参照):モノシランと酸化窒素(N
2O)とTMB(Trimethylboron)を原料ガスに用いた
LPCVD法により、上記の工程で形成されたデバイス
の全面にボロン濃度:4×1021cm-3のBSG膜(膜
厚:100nm)を形成する。次に、全面エッチバック
法を用いてBSG膜をエッチバックし、ゲート電極4の
側壁にサイドウォールスペーサ21を形成する。Step 1 (see FIG. 3A): The same as Step 1 of the first embodiment. Step 2 (see FIG. 3B): monosilane and nitric oxide (N
The 2 O) and LPCVD method using TMB to (Trimethylboron) in the raw material gas, the entire surface boron concentration of the devices formed in the steps described above: a 4 × 10 21 cm -3 BSG film (thickness: 100 nm) formed To do. Next, the BSG film is etched back by using the entire surface etch back method to form the sidewall spacer 21 on the sidewall of the gate electrode 4.
【0069】続いて、RTA法を用い、処理時間:3
秒、処理温度:1000℃で1回目の熱処理を行う。そ
の結果、サイドウォールスペーサ21中のボロンが基板
71中に拡散し、接合深さが40nm程度の低濃度の浅
い接合領域(拡散層)22が形成される。ところで、1
回目の熱処理温度は900〜1100℃が適当であり、
この温度範囲より処理温度が高くなると、サイドウォー
ルスペーサ21中からのボロンの拡散が多くなり過ぎて
接合が深くなるという傾向があり、処理温度が低くなる
と、サイドウォールスペーサ21中からのボロンの拡散
が少なくなって接合が浅くなり過ぎたり、pn接合が形
成されなくなるという傾向がある。また、1回目の熱処
理時間が上記よりも長い場合や短い場合にはそれぞれ、
処理温度が高い場合や低い場合と同様な傾向がある。Then, using the RTA method, processing time: 3
Second, heat treatment is performed at 1000 ° C. for the first time. As a result, boron in the sidewall spacers 21 diffuses into the substrate 71, and a low-concentration shallow junction region (diffusion layer) 22 having a junction depth of about 40 nm is formed. By the way, 1
900-1100 ° C is suitable for the heat treatment temperature for the second time,
When the processing temperature is higher than this temperature range, there is a tendency that the diffusion amount of boron from the inside of the sidewall spacer 21 becomes too large and the junction becomes deep, and when the processing temperature becomes lower, the diffusion of boron from the inside of the sidewall spacer 21. Tends to be too shallow and the pn junction is not formed. If the first heat treatment time is longer or shorter than the above,
The tendency tends to be the same as when the processing temperature is high or low.
【0070】工程3(図3(c)参照):第1実施形態
の工程3と同じである。 工程4(図4(a)参照):第1実施形態の工程4と同
じである。尚、3回目(第1実施形態の工程4において
は2回目)の熱処理において、高濃度の浅い接合領域8
が形成されるのと同時に、低濃度の浅い接合領域22中
のボロンが活性化される。Step 3 (see FIG. 3C): The same as Step 3 in the first embodiment. Step 4 (see FIG. 4A): The same as Step 4 in the first embodiment. In the third heat treatment (second time in the process 4 of the first embodiment), the high-concentration shallow junction region 8 is formed.
Simultaneously with the formation of boron, boron in the low-concentration shallow junction region 22 is activated.
【0071】工程5(図4(b)参照):第1実施形態
の工程5と同じである。その結果、低濃度の浅い接合領
域22と高濃度の浅い接合領域8とから成るソース・ド
レイン領域23を備えたLDD構造のpチャネルMOS
トランジスタ24の製造工程が完了する。MOSトラン
ジスタ24では、ソース・ドレイン領域23およびゲー
ト電極4の上にチタンシリサイド膜7が形成されている
ため、ソース・ドレイン領域22の寄生抵抗とゲート電
極4の配線抵抗とが同時に低減される。Step 5 (see FIG. 4B): The same as Step 5 in the first embodiment. As a result, a p-channel MOS of LDD structure having a source / drain region 23 composed of a low concentration shallow junction region 22 and a high concentration shallow junction region 8 is formed.
The manufacturing process of the transistor 24 is completed. In the MOS transistor 24, since the titanium silicide film 7 is formed on the source / drain region 23 and the gate electrode 4, the parasitic resistance of the source / drain region 22 and the wiring resistance of the gate electrode 4 are simultaneously reduced.
【0072】また、MOSトランジスタ24では、各接
合領域8、22の接合深さが共に40nm程度と浅いた
め、ソース・ドレイン領域23の浅い接合を形成するこ
とができる。ちなみに、MOSトランジスタ24におい
て、逆バイアスにおける接合リーク電流を実測したとこ
ろ、MOSトランジスタ12と同様に、1×10-9A/
cm2と極めて低いオーダーに納まっていることがわか
った。Further, in the MOS transistor 24, since the junction depths of the junction regions 8 and 22 are both as shallow as about 40 nm, the shallow junction of the source / drain regions 23 can be formed. Incidentally, when the junction leak current in the reverse bias was actually measured in the MOS transistor 24, it was 1 × 10 −9 A / m as in the MOS transistor 12.
It turned out that it was in an extremely low order of cm 2 .
【0073】このように、本実施形態においては、ソー
ス・ドレイン領域23(詳しくは、高濃度の浅い接合領
域8)の表面に自己整合的にチタンシリサイド膜7が形
成されたサリサイド法(サリサイド構造)と、基板1へ
の固相拡散源としてボロンドープドチタン膜6を用いる
方法と、基板1への固相拡散源としてドープドオキサイ
ド(BSG膜、サイドウォールスペーサ21)を用いる
方法とが併用されている。As described above, in this embodiment, the salicide method (salicide structure) in which the titanium silicide film 7 is formed in a self-aligned manner on the surface of the source / drain region 23 (specifically, the high-concentration shallow junction region 8). ) And the method of using the boron-doped titanium film 6 as the solid phase diffusion source to the substrate 1 and the method of using the doped oxide (BSG film, the sidewall spacer 21) as the solid phase diffusion source to the substrate 1 are used together. Has been done.
【0074】従って、本実施形態によれば、第1実施形
態と同様の作用および効果を得ることができる。加え
て、本実施形態によれば、LDD構造を実現することが
できる。つまり、BSG膜(サイドウォールスペーサ2
1)のボロン濃度や、サイドウォールスペーサ21の幅
を調整することで、低濃度の浅い接合領域22の特性を
調節することができ、MOSトランジスタ24のホット
キャリア耐性を向上させることや寄生容量を小さくする
ことができる。Therefore, according to this embodiment, the same operation and effect as those of the first embodiment can be obtained. In addition, according to this embodiment, an LDD structure can be realized. That is, the BSG film (sidewall spacer 2
By adjusting the boron concentration in 1) and the width of the sidewall spacer 21, the characteristics of the low-concentration shallow junction region 22 can be adjusted, and the hot carrier resistance of the MOS transistor 24 can be improved and the parasitic capacitance can be reduced. Can be made smaller.
【0075】(第3実施形態)以下、本発明をSD構造
のCMOSトランジスタの製造方法に具体化した第3実
施形態を、図5及び図6に示すデバイスの断面模式図に
従って説明する。尚、本実施形態において、第1及び第
2実施形態と同じ構成部材については符号を等しくして
その詳細な説明を省略する。(Third Embodiment) Hereinafter, a third embodiment in which the present invention is embodied in a method of manufacturing a CMOS transistor having an SD structure will be described with reference to schematic sectional views of devices shown in FIGS. In this embodiment, the same components as those in the first and second embodiments are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
【0076】CMOSトランジスタは、同一基板1上に
形成されたSD構造のpチャネルMOSトランジスタ1
2とSD構造のnチャネルMOSトランジスタ31とか
ら構成される。 工程1(図5(a)参照):LOCOS法を用い、p形
単結晶シリコン基板1上に素子分離領域2を形成する。
次に、基板1上においてnチャネルMOSトランジスタ
12が形成される領域αにnウェル40を形成する。続
いて、熱酸化法を用い、基板1上にシリコン酸化膜を形
成する。The CMOS transistor is a p-channel MOS transistor 1 of SD structure formed on the same substrate 1.
2 and an n-channel MOS transistor 31 of SD structure. Step 1 (see FIG. 5A): The element isolation region 2 is formed on the p-type single crystal silicon substrate 1 by using the LOCOS method.
Next, the n well 40 is formed in the region α where the n channel MOS transistor 12 is formed on the substrate 1. Then, a silicon oxide film is formed on the substrate 1 by using a thermal oxidation method.
【0077】次に、CVD法を用い、基板1上において
pチャネルMOSトランジスタ12が形成される領域β
のシリコン酸化膜上にボロンがドープされたドープドポ
リシリコン膜を形成する。また、CVD法を用い、領域
βのシリコン酸化膜上にリンがドープされたドープドポ
リシリコン膜を形成する。そして、各ドープドポリシリ
コン膜及びシリコン酸化膜を所望の形状にパターニング
して、ゲート絶縁膜3、nチャネルMOSトランジスタ
31のゲート電極32、pチャネルMOSトランジスタ
12のゲート電極4を形成する。Next, a region β where the p-channel MOS transistor 12 is formed on the substrate 1 is formed by using the CVD method.
A doped polysilicon film doped with boron is formed on the silicon oxide film. Further, a doped polysilicon film doped with phosphorus is formed on the silicon oxide film in the region β by using the CVD method. Then, the doped polysilicon film and the silicon oxide film are patterned into a desired shape to form the gate insulating film 3, the gate electrode 32 of the n-channel MOS transistor 31, and the gate electrode 4 of the p-channel MOS transistor 12.
【0078】工程2(図5(b)参照):モノシランと
酸化窒素を原料ガスに用いたLPCVD法により、上記
の工程で形成されたデバイスの全面にシリコン酸化膜3
3(膜厚:50nm)を形成する。次に、領域α上のシ
リコン酸化膜33をレジストマスク(図示略)で覆う。
そして、領域βだけに対して、全面エッチバック法を用
いてシリコン酸化膜33をエッチバックし、ゲート電極
32の側壁にサイドウォールスペーサ34を形成する。
このとき、領域α上のシリコン酸化膜33はレジストマ
スクで覆われているため、そのまま残る。Step 2 (see FIG. 5B): The silicon oxide film 3 is formed on the entire surface of the device formed in the above step by the LPCVD method using monosilane and nitric oxide as source gases.
3 (film thickness: 50 nm) is formed. Next, the silicon oxide film 33 on the region α is covered with a resist mask (not shown).
Then, the silicon oxide film 33 is etched back only on the region β by using the entire surface etch back method, and the sidewall spacer 34 is formed on the sidewall of the gate electrode 32.
At this time, since the silicon oxide film 33 on the region α is covered with the resist mask, it remains as it is.
【0079】工程3(図5(c)参照):等方性エッチ
ングを用い、領域βに対応する基板1表面に形成された
自然酸化膜を除去する。次に、マグネトロンスパッタ法
を用い、上記の工程で形成されたデバイスの全面にリン
をドープしたチタン膜35(膜厚:30nm)(以下、
リンドープドチタン膜35という)を形成する。ここ
で、リンドープドチタン膜35の形成方法は、ボロンド
ープドチタン膜6の形成方法において、ボロンをリンに
置き代えるだけで、その他の条件は同じである。Step 3 (see FIG. 5C): Using isotropic etching, the natural oxide film formed on the surface of the substrate 1 corresponding to the region β is removed. Next, using a magnetron sputtering method, a phosphorus-doped titanium film 35 (thickness: 30 nm) (hereinafter,
A phosphorus-doped titanium film 35) is formed. Here, the method for forming the phosphorus-doped titanium film 35 is the same as the method for forming the boron-doped titanium film 6 except that boron is replaced by phosphorus.
【0080】工程4(図6(a)参照):電気炉中での
熱処理法またはRTA法を用い、処理温度:625℃で
1回目の熱処理を行う。その結果、リンドープドチタン
膜35と基板1、リンドープドチタン膜35とゲート電
極32とがそれぞれ接触している箇所に自己整合的にチ
タンシリサイド膜36が形成される。尚、電気炉中での
熱処理法を用いた場合の処理時間は30分間程度、RT
A法を用いた場合の処理時間は30秒程度である。この
とき、リンドープドチタン膜35とサイドウォールスペ
ーサ34とが接触している箇所には、チタンシリサイド
膜36は形成されない。また、領域α上にはシリコン酸
化膜33が形成されているため、チタンシリサイド膜3
6は形成されない。Step 4 (see FIG. 6A): The first heat treatment is performed at a treatment temperature of 625 ° C. by using the heat treatment method in the electric furnace or the RTA method. As a result, the titanium silicide film 36 is formed in a self-aligned manner at the portions where the phosphorus-doped titanium film 35 and the substrate 1 are in contact with each other and the phosphorus-doped titanium film 35 and the gate electrode 32 are in contact with each other. When the heat treatment method in the electric furnace is used, the treatment time is about 30 minutes and RT
The processing time when the method A is used is about 30 seconds. At this time, the titanium silicide film 36 is not formed at the position where the phosphorus-doped titanium film 35 and the sidewall spacer 34 are in contact with each other. Further, since the silicon oxide film 33 is formed on the region α, the titanium silicide film 3
6 is not formed.
【0081】次に、60℃程度に加熱した過酸化水素水
とアンモニアと水の混合溶液(混合比は、H2O2:NH
4OH:H2O=1:1:5)を用いたウェットエッチン
グ法により、シリサイド化していないリンドープドチタ
ン膜35を除去してチタンシリサイド膜36だけを残
す。続いて、電気炉中での熱処理法またはRTA法を用
い、処理温度:850℃で2回目の熱処理を行う。尚、
2回目の熱処理時間は1回目の熱処理のそれと同じであ
る。この2回目の熱処理により、チタンシリサイド膜3
6が表面に形成された基板1およびゲート電極32のシ
ート抵抗は5Ω/□程度に低減される。それと同時に、
チタンシリサイド膜36中のリンが基板1中に拡散し、
接合深さが30nm程度の高濃度の浅い接合領域(拡散
層)37が形成される。Next, a mixed solution of hydrogen peroxide solution, ammonia and water heated to about 60 ° C. (mixing ratio is H 2 O 2 : NH
By wet etching using 4 OH: H 2 O = 1: 1: 5), the non-silicided phosphorus-doped titanium film 35 is removed to leave only the titanium silicide film 36. Subsequently, a second heat treatment is performed at a treatment temperature of 850 ° C. using a heat treatment method in an electric furnace or an RTA method. still,
The second heat treatment time is the same as that of the first heat treatment. By this second heat treatment, the titanium silicide film 3
The sheet resistance of the substrate 1 and the gate electrode 32 having the surface 6 formed thereon is reduced to about 5Ω / □. At the same time,
Phosphorus in the titanium silicide film 36 diffuses into the substrate 1,
A high-concentration shallow junction region (diffusion layer) 37 having a junction depth of about 30 nm is formed.
【0082】次に、上記の工程で形成されたデバイスの
全面にシリコン酸化膜38を形成する。 工程5(図6(b)参照):領域β上のシリコン酸化膜
38をレジストマスク(図示略)で覆う。そして、領域
αだけに対して、全面エッチバック法を用いてシリコン
酸化膜33をエッチバックし、ゲート電極4の側壁にサ
イドウォールスペーサ5を形成する。その後、第1実施
形態と同様にして、ボロンをドープしたチタンシリサイ
ド膜7及び高濃度の浅い接合領域8を形成する。Next, a silicon oxide film 38 is formed on the entire surface of the device formed in the above process. Step 5 (see FIG. 6B): The silicon oxide film 38 on the region β is covered with a resist mask (not shown). Then, the silicon oxide film 33 is etched back only on the region α by using the entire surface etch-back method to form the sidewall spacer 5 on the sidewall of the gate electrode 4. Then, similarly to the first embodiment, the titanium silicide film 7 doped with boron and the shallow junction region 8 of high concentration are formed.
【0083】工程6(図6(c)参照):上記の工程で
形成されたデバイスの全面に層間絶縁膜9を形成する。
次に、異方性エッチングを用い、層間絶縁膜9にチタン
シリサイド膜7、36とコンタクトするコンタクトホー
ルを形成する。続いて、スパッタ法を用い、コンタクト
ホール内に金属材料を充填して配線層11を形成する。
その結果、高濃度の浅い接合領域8から成るソース・ド
レイン領域を備えたSD構造のpチャネルMOSトラン
ジスタ12、及び高濃度の浅い接合領域37から成るソ
ース・ドレイン領域を備えたSD構造のnチャネルMO
Sトランジスタ31の製造工程が完了する。Step 6 (see FIG. 6C): An interlayer insulating film 9 is formed on the entire surface of the device formed in the above step.
Next, anisotropic etching is used to form contact holes in the interlayer insulating film 9 that are in contact with the titanium silicide films 7 and 36. Then, the wiring layer 11 is formed by filling the contact hole with a metal material by using a sputtering method.
As a result, a p-channel MOS transistor 12 of SD structure having a source / drain region formed of a high-concentration shallow junction region 8 and an n-channel SD structure of a source / drain region formed of a high-concentration shallow junction region 37 are formed. MO
The manufacturing process of the S transistor 31 is completed.
【0084】MOSトランジスタ31では、ソース・ド
レイン領域(高濃度の浅い接合領域37)及びゲート電
極32の上にチタンシリサイド膜36が形成されている
ため、ソース・ドレイン領域の寄生抵抗とゲート電極3
2の配線抵抗とが同時に低減される。また、MOSトラ
ンジスタ31では、接合深さが30nm程度の高濃度の
浅い接合領域37でソース・ドレイン領域が構成される
ため、ソース・ドレイン領域の浅い接合を形成すること
ができる。In the MOS transistor 31, since the titanium silicide film 36 is formed on the source / drain region (shallow junction region 37 of high concentration) and the gate electrode 32, the parasitic resistance of the source / drain region and the gate electrode 3 are not formed.
The wiring resistance of 2 is reduced at the same time. Further, in the MOS transistor 31, since the source / drain region is composed of the high-concentration shallow junction region 37 having a junction depth of about 30 nm, the shallow junction of the source / drain region can be formed.
【0085】本実施形態では、リンドープドチタン膜3
5中にリン原子が存在することから、リンドープドチタ
ン膜35を固相拡散源としてリンが基板1中に拡散して
ゆく。そのため、高濃度の浅い接合領域37(ソース・
ドレイン領域)の接合界面と、チタンシリサイド膜36
と基板1との接合界面との距離を一定に保つことができ
る。従って、MOSトランジスタ31に逆バイアスを印
加しても、チタン原子は空乏層中に取り込まれ難い。そ
の結果、接合リーク電流は抑制され、ドレイン電圧−ド
レイン電流特性の立ち上がりは良好になる。In this embodiment, the phosphorus-doped titanium film 3 is used.
Since phosphorus atoms are present in 5, phosphorus is diffused into the substrate 1 using the phosphorus-doped titanium film 35 as a solid-phase diffusion source. Therefore, the high-concentration shallow junction region 37 (source / source
The junction interface of the drain region) and the titanium silicide film 36
It is possible to keep a constant distance from the bonding interface between the substrate and the substrate 1. Therefore, even if a reverse bias is applied to the MOS transistor 31, it is difficult for titanium atoms to be taken into the depletion layer. As a result, the junction leak current is suppressed and the rise of the drain voltage-drain current characteristic becomes good.
【0086】ちなみに、MOSトランジスタ31におい
て、逆バイアスにおける接合リーク電流を実測したとこ
ろ、MOSトランジスタ12と同様、1×10-9A/c
m2と極めて低いオーダーに納まっていることがわかっ
た。このように、本実施形態においては、ソース・ドレ
イン領域(高濃度の浅い接合領域8、37)の表面に自
己整合的にチタンシリサイド膜7、36が形成されたサ
リサイド法(サリサイド構造)と、基板1への固相拡散
源としてボロンドープドチタン膜6を用いる方法と、基
板1への固相拡散源としてリンドープドチタン膜35を
用いる方法とが併用されている。By the way, when the junction leak current in the reverse bias was actually measured in the MOS transistor 31, it was 1 × 10 −9 A / c as in the MOS transistor 12.
It was found that the order was extremely low at m 2 . As described above, in the present embodiment, the salicide method (salicide structure) in which the titanium silicide films 7 and 36 are formed on the surfaces of the source / drain regions (the high-concentration shallow junction regions 8 and 37) in a self-aligning manner, The method of using the boron-doped titanium film 6 as the solid phase diffusion source to the substrate 1 and the method of using the phosphorus-doped titanium film 35 as the solid phase diffusion source to the substrate 1 are used in combination.
【0087】ところで、本実施形態によれば、リンがド
ープされたチタンシリサイド膜36を介して配線層11
と高濃度の浅い接合領域37とのコンタクトがとられて
いる。従って、配線層11と高濃度の浅い接合領域37
との良好なコンタクトを得ることができる。つまり、リ
ンがドープされることによって低抵抗化されたチタンシ
リサイド膜36は、多層配線における優秀なバリアメタ
ルとして機能する。By the way, according to this embodiment, the wiring layer 11 is formed through the titanium silicide film 36 doped with phosphorus.
And the high-concentration shallow junction region 37 are contacted. Therefore, the wiring layer 11 and the high-concentration shallow junction region 37 are formed.
You can get good contact with. That is, the titanium silicide film 36 whose resistance has been reduced by being doped with phosphorus functions as an excellent barrier metal in the multilayer wiring.
【0088】(第4実施形態)以下、本発明をLDD構
造のpチャネルMOSトランジスタに金属配線を接続す
るプロセスを具体化した第4実施形態を、図7に示すデ
バイスの断面模式図に従って説明する。尚、本実施形態
において、図12に示した従来技術と同じ構成部材につ
いては符号を等しくしてその詳細な説明を省略する。(Fourth Embodiment) The fourth embodiment of the present invention, which embodies the process of connecting metal wiring to a p-channel MOS transistor having an LDD structure, will be described below with reference to a schematic sectional view of a device shown in FIG. . In this embodiment, the same components as those of the conventional technique shown in FIG. 12 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
【0089】工程1(図7(a)参照):図12と同じ
手法で、pチャネルMOSトランジスタを形成する。ゲ
ート酸化膜73の膜厚は15nm、ゲート電極74の膜
厚は100nmである。 工程2(図7(b)参照):上記の工程で形成されたデ
バイスの全面に、通常のCVD法を用いてHTO膜やB
PSG膜などの層間絶縁膜101を形成する。Step 1 (see FIG. 7A): A p-channel MOS transistor is formed by the same method as in FIG. The film thickness of the gate oxide film 73 is 15 nm, and the film thickness of the gate electrode 74 is 100 nm. Step 2 (see FIG. 7B): An HTO film or B is formed on the entire surface of the device formed in the above step by using a normal CVD method.
An interlayer insulating film 101 such as a PSG film is formed.
【0090】工程3(図7(c)参照):フォトリソグ
ラフィ技術及びドライエッチング技術を用いて、前記層
間絶縁膜74に、前記ソース・ドレイン領域83及びゲ
ート電極74に通じるコンタクトホール102〜104
をそれぞれ形成する。 工程4(図7(d)参照):希フッ酸(HF:H2O=
1:100)を用いたウェットエッチング法(時間30
〜60秒)又はアルゴンイオン(Ar+)を用いたスパ
ッタエッチング法により、コンタクトホール102〜1
04底部の自然酸化膜を除去した後、マグネトロンスパ
ッタ法を用い、上記の工程で形成されたデバイスの全面
にボロンをドープしたチタン膜(以下、ボロンドープド
チタン膜という)50(膜厚;30nm)を形成する。Step 3 (see FIG. 7C): Contact holes 102 to 104 communicating with the source / drain region 83 and the gate electrode 74 are formed in the interlayer insulating film 74 by using a photolithography technique and a dry etching technique.
Are formed respectively. Step 4 (see FIG. 7D): dilute hydrofluoric acid (HF: H 2 O =
Wet etching method (time: 30)
To 60 seconds) or the contact holes 102 to 1 by the sputter etching method using argon ions (Ar + ).
04 After removing the natural oxide film at the bottom, a titanium film (hereinafter referred to as a boron-doped titanium film) 50 (thickness: 30 nm) in which boron is doped on the entire surface of the device formed by the above process by using a magnetron sputtering method ) Is formed.
【0091】ここで、ボロンドープドチタン膜50を形
成するには、ターゲットとしてチタンに5wt%のボロ
ンを添加して焼結法で製作した合金ターゲットを用い
る。また、スパッタ条件は、基板加熱温度:300℃、
スパッタリングパワー:3.6W、真空度:665mp
a(5mTorr)である。尚、このボロンドープドチ
タン膜50の膜厚は、10〜150nmの範囲が適して
おり、その中でも、製造コストを下げるため、また、安
定したコンタクト抵抗を得るために、20〜60nmの
範囲がもっとも望ましい。Here, in order to form the boron-doped titanium film 50, an alloy target manufactured by a sintering method in which 5 wt% of boron is added to titanium is used as a target. The sputtering conditions are as follows: substrate heating temperature: 300 ° C.
Sputtering power: 3.6W, vacuum degree: 665mp
a (5 mTorr). The thickness of the boron-doped titanium film 50 is preferably in the range of 10 to 150 nm. Among them, the range of 20 to 60 nm is preferable in order to reduce the manufacturing cost and obtain a stable contact resistance. Most desirable.
【0092】工程5(図7(e)参照):ボロンドープ
ドチタン膜50の上に、マグネトロンスパッタ法を用い
て、TiN膜106を形成する。更にその上に、アルミ
合金膜107を形成し、フォトリソグラフィ技術及びド
ライエッチング技術により、これらの金属膜を所定形状
に加工する。こうして、pチャネルMOSトランジスタ
とAl配線との接続を完了させる。Step 5 (see FIG. 7E): A TiN film 106 is formed on the boron-doped titanium film 50 by the magnetron sputtering method. Further, an aluminum alloy film 107 is formed thereon, and these metal films are processed into a predetermined shape by photolithography technique and dry etching technique. In this way, the connection between the p-channel MOS transistor and the Al wiring is completed.
【0093】本第4実施形態にあっては、ボロンドープ
ドチタン膜50形成後に、意図的な熱処理は行っていな
いが、後のプロセスで、最高温度450℃程度の熱履歴
を受ける。図12に示した従来例では、この熱履歴によ
り、コンタクト底部のSi基板表面に存在するB原子が
Ti又はTiSiX膜中に拡散するため、コンタクト底
部のB濃度が低下して、直径0.5μmのコンタクトホ
ールにおけるp+に対するコンタクト抵抗の値が、約1
00Ωとなる。In the fourth embodiment, intentional heat treatment is not performed after the boron-doped titanium film 50 is formed, but in the subsequent process, a thermal history of a maximum temperature of about 450 ° C. is received. In the conventional example shown in FIG. 12, due to this thermal history, B atoms existing on the surface of the Si substrate at the bottom of the contact diffuse into the Ti or TiSi x film, so the B concentration at the bottom of the contact decreases and the diameter of 0. The contact resistance value for p + in a contact hole of 5 μm is about 1
It becomes 00Ω.
【0094】一方、本第4実施形態にあっては、ボロン
ドープドチタン膜50自身がもともとB原子を含んでお
り、Si基板からボロンドープドチタン膜50へB原子
が拡散することが抑制されるので、コンタクト底部のB
濃度が低下しにくく、直径0.5μmのコンタクトホー
ルにおけるp+に対するコンタクト抵抗の値は、約5〜
10Ωと低くなる。尚、直径0.5μmのコンタクトホ
ールにおけるn+に対するコンタクト抵抗は、約20〜
50Ωという値が得られた。On the other hand, in the fourth embodiment, the boron-doped titanium film 50 itself originally contains B atoms, and diffusion of B atoms from the Si substrate to the boron-doped titanium film 50 is suppressed. Therefore, B at the bottom of the contact
The concentration is less likely to decrease, and the contact resistance value for p + in a contact hole with a diameter of 0.5 μm is about 5 to 5.
It becomes as low as 10Ω. The contact resistance for n + in a contact hole having a diameter of 0.5 μm is about 20 to
A value of 50Ω was obtained.
【0095】(第5実施形態)以下、本発明をLDD構
造のpチャネルMOSトランジスタに金属配線を接続す
るプロセスを具体化した第5実施形態を、図8に示すデ
バイスの断面模式図に従って説明する。尚、本実施形態
において、第4実施形態と同じ構成部材については符号
を等しくしてその詳細な説明を省略する。(Fifth Embodiment) The fifth embodiment of the present invention, which embodies the process of connecting metal wiring to a p-channel MOS transistor having an LDD structure, will be described below with reference to a schematic sectional view of a device shown in FIG. . In the present embodiment, the same components as those in the fourth embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
【0096】工程1(図8(a)参照):第4実施形態
の工程1と同様。 工程2(図8(b)参照):第4実施形態の工程2と同
様。 工程3(図8(c)参照):フォトリソグラフィ技術及
びドライエッチング技術を用いて、前記層間絶縁膜10
1に、前記ソース・ドレイン領域83及びゲート電極7
4に通じるコンタクトホール102〜104をそれぞれ
形成する。Step 1 (see FIG. 8A): Same as step 1 of the fourth embodiment. Step 2 (see FIG. 8B): The same as Step 2 of the fourth embodiment. Step 3 (see FIG. 8C): The interlayer insulating film 10 is formed by using a photolithography technique and a dry etching technique.
1, the source / drain region 83 and the gate electrode 7
Contact holes 102 to 104 which communicate with No. 4 are formed respectively.
【0097】この時、素子の微細化に伴って、素子分離
端とコンタクトホールとの合わせ余裕が小さくなってい
る場合には、素子分離端もエッチングされ、ソース・ド
レイン領域83が形成されていないSi基板71の表面
Sが露出する。 工程4(図8(d)参照):第4実施形態の工程4と同
様。 工程5(図8(e)参照):RTA法を用い、窒素(N
2)雰囲気中、処理温度:900℃で30秒間の熱処理
を行う。その結果、ボロンドープドチタン膜50と基板
1とが接触している箇所がシリサイド化すると同時に、
ボロンドープドチタン膜50中のボロンが基板1中に拡
散し、接合深さが40nm程度の高濃度の浅い接合領域
(拡散層)51が形成される。尚、接合深さを測定する
には、SIMS法を用いればよい。At this time, if the alignment margin between the element isolation edge and the contact hole is reduced due to the miniaturization of the element, the element isolation edge is also etched and the source / drain regions 83 are not formed. The surface S of the Si substrate 71 is exposed. Step 4 (see FIG. 8D): The same as Step 4 in the fourth embodiment. Step 5 (see FIG. 8E): Using the RTA method, nitrogen (N
2 ) In the atmosphere, heat treatment is performed at a treatment temperature of 900 ° C. for 30 seconds. As a result, the portion where the boron-doped titanium film 50 and the substrate 1 are in contact with each other is silicidized, and at the same time,
Boron in the boron-doped titanium film 50 diffuses into the substrate 1 to form a high-concentration shallow junction region (diffusion layer) 51 having a junction depth of about 40 nm. The SIMS method may be used to measure the junction depth.
【0098】ところで、RTAによる熱処理温度は80
0〜1000℃が適当であり、この範囲の中でも、85
0〜950℃にすることにより、特に良好な接合統制を
得ることができると共に、接合領域51の深さも深くな
りすぎず、最適な値となる。尚、熱処理としては、RT
A以外にも、電気炉を用いた熱アニールでもよく、例え
ば、窒素雰囲気中、処理温度:850℃で30分間の熱
処理を行えばよい。By the way, the heat treatment temperature by RTA is 80
0 to 1000 ° C is suitable, and within this range, 85
By setting the temperature to 0 to 950 ° C., particularly good bonding control can be obtained, and the depth of the bonding region 51 does not become too deep, which is an optimum value. In addition, as heat treatment, RT
In addition to A, thermal annealing using an electric furnace may be used, and for example, heat treatment may be performed at a processing temperature of 850 ° C. for 30 minutes in a nitrogen atmosphere.
【0099】工程5(図8(e)参照):ボロンドープ
ドチタン膜50の上に、マグネトロンスパッタ法を用い
て、TiN膜106を形成する。更にその上に、アルミ
合金膜107を形成し、フォトリソグラフィ技術及びド
ライエッチング技術により、これらの金属膜を所定形状
に加工する。こうして、pチャネルMOSトランジスタ
とAl配線との接続を完了させる。Step 5 (see FIG. 8E): A TiN film 106 is formed on the boron-doped titanium film 50 by the magnetron sputtering method. Further, an aluminum alloy film 107 is formed thereon, and these metal films are processed into a predetermined shape by photolithography technique and dry etching technique. In this way, the connection between the p-channel MOS transistor and the Al wiring is completed.
【0100】本第5実施形態にあっては、第4実施形態
と同様、直径0.5μmのコンタクトホールにおけるp
+に対するコンタクト抵抗の値は、約5〜10Ωと低く
なる。尚、直径0.5μmのコンタクトホールにおける
n+に対するコンタクト抵抗は、約20〜50Ωという
値が得られた。また、逆方向の接合リーク電流を測定し
たところ、1×10-9A/cm2のオーダーであり、特
に問題となるような値ではなかった。In the fifth embodiment, as in the fourth embodiment, p in a contact hole with a diameter of 0.5 μm is used.
The contact resistance value for + is as low as about 5 to 10Ω. The contact resistance for n + in the contact hole having a diameter of 0.5 μm was about 20 to 50Ω. Further, when the junction leak current in the reverse direction was measured, it was on the order of 1 × 10 −9 A / cm 2 , and it was not a value causing any particular problem.
【0101】(第6実施形態)以下、本発明を、SD構
造のCMOSトランジスタの製造方法を例として、第4
実施形態や第5実施形態に対し、n+に対するコンタク
ト抵抗をより低下させる方法を具体化した第6実施形態
を、図9に示すデバイスの断面模式図に従って説明す
る。尚、本実施形態において、第4及び第5実施形態と
同じ構成部材については符号を等しくしてその詳細な説
明を省略する。(Sixth Embodiment) The fourth embodiment of the present invention will now be described with reference to a method of manufacturing a CMOS transistor having an SD structure as an example.
A sixth embodiment, which embodies a method for further lowering the contact resistance with respect to n + , as compared with the embodiments and the fifth embodiment, will be described according to a schematic sectional view of a device shown in FIG. 9. In the present embodiment, the same components as those in the fourth and fifth embodiments have the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
【0102】CMOSトランジスタは、同一基板71上
に形成されたSD構造のpチャネルMOSトランジスタ
52とSD構造のnチャネルMOSトランジスタ53と
から構成される。 工程1(図9(a)参照):LOCOS法を用い、p形
単結晶シリコン基板71上に素子分離領域72を形成し
た後、pチャネルMOSトランジスタ52及びnチャネ
ルMOSトランジスタ53を形成する。尚、nチャネル
MOSトランジスタ53は図示しないがnウェルなどに
形成する。また、各トランジスタのゲート電極74には
サイドウォール76が形成してある。The CMOS transistor is composed of an SD structure p-channel MOS transistor 52 and an SD structure n-channel MOS transistor 53 formed on the same substrate 71. Step 1 (see FIG. 9A): Using the LOCOS method, after forming the element isolation region 72 on the p-type single crystal silicon substrate 71, the p-channel MOS transistor 52 and the n-channel MOS transistor 53 are formed. Although not shown, the n-channel MOS transistor 53 is formed in an n-well or the like. A sidewall 76 is formed on the gate electrode 74 of each transistor.
【0103】工程2(図9(b)参照):SiH4とN2
Oとの混合ガスを用いたLPCVD法により、上記の工
程で形成されたデバイスの全面にシリコン酸化膜54
(膜厚;50nm)を形成する。次に、リソグラフィ技
術を用いて、pチャネルMOSトランジスタ52のソー
ス・ドレイン領域(図示略)に通じるコンタクトホール
55,55を形成する。Step 2 (see FIG. 9B): SiH 4 and N 2
A silicon oxide film 54 is formed on the entire surface of the device formed in the above process by the LPCVD method using a mixed gas with O.
(Film thickness; 50 nm) is formed. Next, contact holes 55, 55 communicating with the source / drain regions (not shown) of the p-channel MOS transistor 52 are formed by using the lithography technique.
【0104】工程3(図9(c)参照):等方性エッチ
ングを用い、コンタクトホール55,55底部に形成さ
れた自然酸化膜を除去する。次に、マグネトロンスパッ
タ法を用い、上記の工程で形成されたデバイスの全面に
ボロンドープドチタン膜50(膜厚:30nm)を形成
する。ここで、ボロンドープドチタン膜50の形成方法
は、既に述べたものと同様である。Step 3 (see FIG. 9C): Isotropic etching is used to remove the natural oxide film formed at the bottoms of the contact holes 55, 55. Next, a magnetron sputtering method is used to form a boron-doped titanium film 50 (thickness: 30 nm) on the entire surface of the device formed in the above step. Here, the method for forming the boron-doped titanium film 50 is the same as that already described.
【0105】更に、電気炉中での熱処理法またはRTA
法を用い、処理温度:900℃で熱処理を行う。その結
果、ボロンドープドチタン膜50と基板1とが接触して
いる箇所に自己整合的にチタンシリサイド膜56が形成
される。尚、電気炉中での熱処理法を用いた場合の処理
時間は30分間程度、RTA法を用いた場合の処理時間
は30秒程度である。このとき、シリコン酸化膜54上
には、チタンシリサイド膜56は形成されない。Furthermore, a heat treatment method or RTA in an electric furnace is performed.
Method, heat treatment is performed at a treatment temperature of 900 ° C. As a result, the titanium silicide film 56 is formed in a self-aligned manner at the position where the boron-doped titanium film 50 and the substrate 1 are in contact with each other. The treatment time when the heat treatment method in the electric furnace is used is about 30 minutes, and the treatment time when the RTA method is used is about 30 seconds. At this time, the titanium silicide film 56 is not formed on the silicon oxide film 54.
【0106】工程4(図9(d)参照):60℃程度に
加熱した過酸化水素水とアンモニアと水の混合溶液(混
合比は、H2O2:NH4OH:H2O=1:1:5)を用
いたウェットエッチング法により、シリサイド化してい
ないボロンドープドチタン膜50を除去してチタンシリ
サイド膜56だけを残す。 工程5(図9(e)参照):リソグラフィ技術を用いて
nチャネルMOSトランジスタ53のソース・ドレイン
領域(図示略)に通じるコンタクトホールを形成する。Step 4 (see FIG. 9D): A mixed solution of hydrogen peroxide solution, ammonia and water heated to about 60 ° C. (mixing ratio is H 2 O 2 : NH 4 OH: H 2 O = 1). The boron-doped titanium film 50 which has not been silicidized is removed by a wet etching method using 1: 5) to leave only the titanium silicide film 56. Step 5 (see FIG. 9E): A contact hole communicating with the source / drain region (not shown) of the n-channel MOS transistor 53 is formed by using the lithography technique.
【0107】そして、マグネトロンスパッタ法を用い、
上記の工程で形成されたデバイスの全面にリンをドープ
したチタン膜(以下、リンドープドチタン膜という)5
7(膜厚:30nm)を形成する。ここで、リンドープ
ドチタン膜57を形成するには、ボロンドープドチタン
膜を形成するのと全く同様の方法でよく、ボロンに代え
てリンを使用するだけでよい。Then, using the magnetron sputtering method,
A phosphorus-doped titanium film (hereinafter referred to as a phosphorus-doped titanium film) on the entire surface of the device formed in the above process 5
7 (film thickness: 30 nm) is formed. Here, to form the phosphorus-doped titanium film 57, the same method as that for forming the boron-doped titanium film may be used, and phosphorus may be used instead of boron.
【0108】続いて、リンドープドチタン膜57の上
に、マグネトロンスパッタ法を用いて、TiN膜106
を形成する。更にその上に、アルミ合金膜107を形成
する。 工程6(図9(f)参照):最後に、フォトリソグラフ
ィ技術及びドライエッチング技術により、これらの金属
膜を所定形状に加工する。本第6実施形態にあっては、
直径0.5μmのコンタクトホールにおけるp+に対す
るコンタクト抵抗の値は、約10〜30Ω、直径0.5
μmのコンタクトホールにおけるn+に対するコンタク
ト抵抗の値は、約5〜10Ωと低い値が得られ、CMO
Sプロセス上問題の無い値である。また、接合リーク特
性についても、第5実施例と同様、問題のない値を得る
ことができる。Then, a TiN film 106 is formed on the phosphorus-doped titanium film 57 by magnetron sputtering.
To form. Further, an aluminum alloy film 107 is formed thereon. Step 6 (see FIG. 9F): Finally, these metal films are processed into a predetermined shape by the photolithography technique and the dry etching technique. In the sixth embodiment,
The contact resistance value for p + in a contact hole having a diameter of 0.5 μm is about 10 to 30 Ω, and the diameter is 0.5.
The contact resistance value with respect to n + in the μm contact hole is as low as about 5 to 10Ω, and CMO
This value has no problem in the S process. As for the junction leak characteristic, a value without any problem can be obtained as in the fifth embodiment.
【0109】尚、上記各実施形態は以下のように変更し
てもよく、その場合でも同様の作用および効果を得るこ
とができる。 (1)チタン膜6,35,50,57を他の金属膜(プ
ラチナ膜、コバルト膜、等)に置き代える。これによっ
て、チタンシリサイド膜7,36,56を他のシリサイ
ド膜(プラチナシリサイド膜、コバルトシリサイド膜、
等)に置き代えることもできる。その場合、上記の各金
属シリサイド膜を形成するには、当該金属膜を形成後に
電気炉中での熱処理法またはRTA法を用い、以下の条
件で1回目の熱処理を行う。プラチナシリサイド膜(処
理温度:550〜650℃、電気炉中での処理時間:3
0分間程度、RTA法の処理時間:60秒程度)、コバ
ルトシリサイド膜(処理温度:600〜700℃、電気
炉中での処理時間:30分間程度、RTA法の処理時
間:60秒程度)。The above embodiments may be modified as follows, and in that case, the same operation and effect can be obtained. (1) Replace the titanium films 6, 35, 50, 57 with other metal films (platinum film, cobalt film, etc.). As a result, the titanium silicide films 7, 36 and 56 are replaced with other silicide films (platinum silicide film, cobalt silicide film,
Etc.). In that case, in order to form each of the metal silicide films described above, a first heat treatment is performed under the following conditions using a heat treatment method in an electric furnace or an RTA method after forming the metal film. Platinum silicide film (processing temperature: 550-650 ° C, processing time in electric furnace: 3
About 0 minutes, RTA method processing time: about 60 seconds), cobalt silicide film (processing temperature: 600 to 700 ° C., processing time in electric furnace: about 30 minutes, RTA method processing time: about 60 seconds).
【0110】1回目の熱処理において、上記の温度範囲
より処理温度が高くなるとシリサイド化が進み過ぎて残
渣が生じることからブリッジが発生する恐れがあり、処
理温度が低くなると金属シリサイド膜の抵抗値が高くな
る恐れがある。また、1回目の熱処理時間が上記よりも
長い場合や短い場合にはそれぞれ、処理温度が高い場合
や低い場合と同様な傾向がある。In the first heat treatment, if the treatment temperature is higher than the above temperature range, silicidation proceeds too much to generate a residue, which may cause a bridge, and if the treatment temperature is lowered, the resistance value of the metal silicide film is decreased. There is a risk of becoming higher. Further, when the first heat treatment time is longer or shorter than the above, there is a tendency similar to the case where the treatment temperature is high or low, respectively.
【0111】また、上記の各金属シリサイド膜をウェッ
トエッチングするためのエッチング液としては、以下の
ものがある。プラチナシリサイド膜(80℃程度に加熱
した硝酸と塩酸と水の混合溶液(混合比は、HNO3:
HCl:H2O=1:1:5))、コバルトシリサイド
膜(60℃程度に加熱した塩酸と過酸化水素水と水の混
合溶液(混合比は、HCl:H2O2:H2O=1:1:
5))。Further, there are the following etching solutions for wet etching the above metal silicide films. Platinum silicide film (mixed solution of nitric acid, hydrochloric acid, and water heated to about 80 ° C. (mixing ratio is HNO 3 :
HCl: H 2 O = 1: 1: 5), cobalt silicide film (mixed solution of hydrochloric acid, hydrogen peroxide solution and water heated to about 60 ° C. (mixing ratio is HCl: H 2 O 2 : H 2 O = 1: 1:
5)).
【0112】そして、上記の各金属シリサイド膜を低抵
抗化するために、以下の処理温度で2回目の熱処理を行
う。プラチナシリサイド膜(処理温度:800〜900
℃)、コバルトシリサイド膜(処理温度:800〜90
0℃)。尚、熱処理時間については、1回目の熱処理の
それと同じである。2回目の熱処理において、上記の温
度範囲より処理温度が高くなると、不純物の拡散が多く
なり過ぎて接合の深さが大きくなるという傾向があり、
処理温度が低くなると不純物の拡散が少なくなって接合
が浅くなり過ぎたり、pn接合が形成されなくなるとい
う傾向がある。また、2回目の熱処理時間が上記よりも
長い場合や短い場合にはそれぞれ、処理温度が高い場合
や低い場合と同様な傾向がある。Then, in order to reduce the resistance of each metal silicide film, a second heat treatment is performed at the following processing temperature. Platinum silicide film (Processing temperature: 800-900
C.), cobalt silicide film (processing temperature: 800 to 90)
0 ° C). The heat treatment time is the same as that of the first heat treatment. In the second heat treatment, if the treatment temperature is higher than the above temperature range, there is a tendency that the diffusion of impurities becomes excessive and the junction depth increases.
When the processing temperature is low, the diffusion of impurities is reduced, the junction becomes too shallow, and the pn junction is not formed. Further, when the second heat treatment time is longer or shorter than the above, there is a tendency similar to the case where the treatment temperature is high or low, respectively.
【0113】尚、1回目の熱処理によって金属シリサイ
ド膜が十分に低抵抗化されている場合、2回目の熱処理
は省いてもよい。 (2)第3実施形態及び第6実施形態において、リンを
ドープしたチタン膜35,57をヒ素をドープしたチタ
ン膜に置き代える。ヒ素をドープしたチタン膜の形成方
法は、ボロンドープドチタン膜6の形成方法において、
ボロンをヒ素に置き代えるだけで、その他の条件は同じ
である。If the resistance of the metal silicide film is sufficiently reduced by the first heat treatment, the second heat treatment may be omitted. (2) In the third and sixth embodiments, the phosphorus-doped titanium films 35 and 57 are replaced with arsenic-doped titanium films. The method for forming the titanium film doped with arsenic is the same as the method for forming the boron-doped titanium film 6,
Other conditions are the same except that boron is replaced by arsenic.
【0114】(3)マグネトロンスパッタ法を用いて不
純物がドープされた金属膜(チタン膜6,35,50,
57)を形成する場合、合金ターゲットを用いず、金属
単体のターゲットと不純物単体のターゲットとをマグネ
トロンスパッタ装置内に並べて配置する。 (4)不純物がドープされた金属膜(チタン膜6,3
5,50,57)の形成方法にCVD法を用いる。(3) Impurity-doped metal film (titanium film 6, 35, 50,
In the case of forming 57), an alloy target is not used, and a target of a simple metal and a target of a simple impurity are arranged side by side in the magnetron sputtering apparatus. (4) Metal film doped with impurities (titanium films 6, 3
5, 50, 57) is formed by the CVD method.
【0115】その場合、チタン膜を形成するには、原料
ガスとして、塩化チタン(TiCl 4)、TDMAT(T
etrakis-Dimethylamido-Titanium )、TDEAT(Tet
rakis-Diethylamino-Titanium)などを用いる。プラチ
ナ膜を形成するには、原料ガスとして、Cyclopentadien
yl allyl Platinum などを用いる。コバルト膜を形成す
るには、原料ガスとして、Bis-methylcyclopentadienyl
Cobalt などを用いる。In this case, the raw material is used to form the titanium film.
As gas, titanium chloride (TiCl Four), TDMAT (T
etrakis-Dimethylamido-Titanium), TDEAT (Tet
rakis-Diethylamino-Titanium) is used. Platy
Cyclopentadien is used as the source gas to form the Na film.
Use yl allyl Platinum or the like. Form cobalt film
The raw material gas is Bis-methylcyclopentadienyl.
Use Cobalt etc.
【0116】そして、上記した金属膜の原料ガスに、T
MB、TMP(Trimethylphosphine)、ジボラン、ホス
フィン、アルシン、三フッ化ボロン(BF3)などの不
純物を含んだガスを添加することで、不純物がドープさ
れた金属膜を形成する。 (5)第2実施形態において、サイドウォールスペーサ
21を形成するためのBSG膜をPSG膜またはAsS
G膜に置き代える。そして、ボロンドープドチタン膜
6,チタンシリサイド膜7,高濃度の浅い接合領域8を
それぞれ、リンドープドチタン膜35,チタンシリサイ
ド膜36,高濃度の浅い接合領域37に置き代えてLD
D構造のnチャネルMOSトランジスタを形成する。Then, the source gas of the metal film is added with T
A gas containing impurities such as MB, TMP (Trimethylphosphine), diborane, phosphine, arsine, and boron trifluoride (BF 3 ) is added to form a metal film doped with impurities. (5) In the second embodiment, the BSG film for forming the sidewall spacers 21 is a PSG film or AsS film.
Replace with G membrane. Then, the boron-doped titanium film 6, the titanium silicide film 7, and the high-concentration shallow junction region 8 are replaced with the phosphorus-doped titanium film 35, the titanium silicide film 36, and the high-concentration shallow junction region 37, respectively.
An n-channel MOS transistor having a D structure is formed.
【0117】(6)第2実施形態及び上記(5)と第3
実施形態とを併用し、LDD構造のCMOSトランジス
タを製造する。 (7)不純物がドープされた金属膜(チタン膜6,3
5,50,57)を形成する際に、マグネトロンスパッ
タ法以外のスパッタ法(同時スパッタ、バイアススパッ
タ、等)または真空蒸着法、イオンプレーティング法、
イオンビームデポジション法、クラスタイオンビーム法
などを含む広義のPVD(Physical VaporDeposition)
法を用いる。(6) Second Embodiment and Above (5) and Third
A CMOS transistor having an LDD structure is manufactured in combination with the embodiment. (7) Metal film doped with impurities (titanium films 6, 3
5, 50, 57), a sputtering method (simultaneous sputtering, bias sputtering, etc.) other than the magnetron sputtering method, a vacuum deposition method, an ion plating method,
PVD (Physical Vapor Deposition) in a broad sense including ion beam deposition method and cluster ion beam method
Use the method.
【0118】(8)単結晶シリコン基板1,71を単結
晶シリコン膜,ポリシリコン膜,アモルファスシリコン
膜に置き代え、薄膜トランジスタを形成する。 (9)ゲート絶縁膜3を、シリコン酸化膜以外の適宜な
絶縁膜(シリコン窒化膜、等)やそれらの積層膜によっ
て形成する。 (10)サイドウォールスペーサ5,34,76を、チ
タン膜6,35と反応しない適宜な材質(シリコン窒化
膜、等)によって形成する。チタン膜6,35,50,
57を他の金属膜に置き代えた場合には、その金属膜と
反応しない材質でサイドウォールスペーサ5,34,7
6を形成する。(8) The single crystal silicon substrates 1 and 71 are replaced with single crystal silicon films, polysilicon films and amorphous silicon films to form thin film transistors. (9) The gate insulating film 3 is formed of an appropriate insulating film (silicon nitride film or the like) other than the silicon oxide film or a laminated film thereof. (10) The side wall spacers 5, 34, 76 are formed of an appropriate material (silicon nitride film, etc.) that does not react with the titanium films 6, 35. Titanium film 6,35,50,
When 57 is replaced with another metal film, the sidewall spacers 5, 34, 7 are made of a material that does not react with the metal film.
6 is formed.
【0119】(11)上記(1)〜(10)をそれぞれ
組み合わせて実施する。 以上、各実施形態について説明したが、各実施形態から
把握できる請求項以外の技術的思想について、以下にそ
れらの効果と共に記載する。 (イ)請求項7〜11のいずれか1項に記載の半導体装
置の製造方法において、前記熱処理の後に、前記熱処理
より高温で再度熱処理を行う半導体装置の製造方法。(11) The above (1) to (10) are combined and implemented. Although the respective embodiments have been described above, technical ideas other than the claims that can be understood from the respective embodiments will be described below together with their effects. (A) The method of manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 7 to 11, wherein after the heat treatment, the heat treatment is performed again at a higher temperature than the heat treatment.
【0120】このようにすれば、シリサイド膜をさらに
低抵抗化することができる。 (ロ)請求項7〜11のいずれか1項に記載の半導体装
置の製造方法において、前記の工程で形成されたデバイ
スの全面に層間絶縁膜を形成する工程と、その層間絶縁
膜に前記シリサイド膜とコンタクトするためのコンタク
トホールを形成する工程と、そのコンタクトホール内に
導電材料を充填して配線層を形成する工程とを備えた半
導体装置の製造方法。By doing so, it is possible to further reduce the resistance of the silicide film. (B) In the method of manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 7 to 11, a step of forming an interlayer insulating film on the entire surface of the device formed in the step, and the silicide in the interlayer insulating film. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of forming a contact hole for contacting a film; and a step of filling the contact hole with a conductive material to form a wiring layer.
【0121】このようにすれば、コンタクト抵抗の低い
シリサイド膜と配線層とのコンタクトを実現することが
できる。ところで、本明細書において、発明の構成に係
る部材は以下のように定義されるものとする。 (a)シリコン層とは、単結晶シリコン基板だけでな
く、ウェル、単結晶シリコン膜、ポリシリコン膜、アモ
ルファスシリコン膜をも含むものとする。By doing so, it is possible to realize contact between the silicide film having a low contact resistance and the wiring layer. By the way, in this specification, a member according to the constitution of the invention is defined as follows. (A) The silicon layer includes not only a single crystal silicon substrate but also a well, a single crystal silicon film, a polysilicon film, and an amorphous silicon film.
【0122】(b)PVD法とは、同時スパッタ法、バ
イアススパッタ法、マグネトロンスパッタ法などのスパ
ッタ法だけでなく、真空蒸着法、イオンプレーティング
法、イオンビームデポジション法、クラスタイオンビー
ム法などをも含むものとする。(B) The PVD method is not only a sputtering method such as a co-sputtering method, a bias sputtering method and a magnetron sputtering method, but also a vacuum deposition method, an ion plating method, an ion beam deposition method, a cluster ion beam method and the like. Shall also be included.
【0123】[0123]
1〕低抵抗で且つ浅い接合を備えた半導体装置およびそ
の製造方法を提供することができる。 2〕高性能なトランジスタを備えた半導体装置およびそ
の製造方法を提供することができる。1] It is possible to provide a semiconductor device having a low resistance and a shallow junction and a method for manufacturing the semiconductor device. 2) It is possible to provide a semiconductor device including a high performance transistor and a method for manufacturing the same.
【0124】3〕不純物がドープされた金属膜を備えた
半導体装置およびその製造方法を提供することができ
る。 4〕上記1〕または2〕の半導体装置の製造方法で用い
るターゲットを提供することができる。3] It is possible to provide a semiconductor device having a metal film doped with impurities and a method for manufacturing the same. 4] It is possible to provide a target used in the method of manufacturing a semiconductor device described in 1) or 2) above.
【図1】本発明の第1実施形態の製造方法を説明するた
めの断面模式図である。FIG. 1 is a schematic sectional view for explaining a manufacturing method according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第1実施形態の製造方法を説明するた
めの断面模式図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining the manufacturing method according to the first embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第2実施形態の製造方法を説明するた
めの断面模式図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining the manufacturing method according to the second embodiment of the present invention.
【図4】本発明の第2実施形態の製造方法を説明するた
めの断面模式図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining the manufacturing method according to the second embodiment of the present invention.
【図5】本発明の第3実施形態の製造方法を説明するた
めの断面模式図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view for explaining the manufacturing method according to the third embodiment of the present invention.
【図6】本発明の第3実施形態の製造方法を説明するた
めの断面模式図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view for explaining the manufacturing method according to the third embodiment of the present invention.
【図7】本発明の第4実施形態の製造方法を説明するた
めの断面模式図である。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view for explaining the manufacturing method according to the fourth embodiment of the present invention.
【図8】本発明の第5実施形態の製造方法を説明するた
めの断面模式図である。FIG. 8 is a schematic cross-sectional view for explaining the manufacturing method according to the fifth embodiment of the present invention.
【図9】本発明の第6実施形態の製造方法を説明するた
めの断面模式図である。FIG. 9 is a schematic cross-sectional view for explaining the manufacturing method according to the sixth embodiment of the present invention.
【図10】従来例の製造方法を説明するための断面模式
図である。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view for explaining the manufacturing method of the conventional example.
【図11】従来例の製造方法を説明するための断面模式
図である。FIG. 11 is a schematic cross-sectional view for explaining the manufacturing method of the conventional example.
【図12】従来例の製造方法を説明するための断面模式
図である。FIG. 12 is a schematic cross-sectional view for explaining the manufacturing method of the conventional example.
【図13】従来例の製造方法を説明するための断面模式
図である。FIG. 13 is a schematic cross-sectional view for explaining the manufacturing method of the conventional example.
【図14】従来例の製造方法を説明するための断面模式
図である。FIG. 14 is a schematic cross-sectional view for explaining the manufacturing method of the conventional example.
【図15】従来例の製造方法を説明するための断面模式
図である。FIG. 15 is a schematic cross-sectional view for explaining the manufacturing method of the conventional example.
1,71 n形単結晶シリコン基板 3,73 ゲート絶縁膜 4,32,74 ゲート電極 5,34 サイドウォールスペーサ 6,,35 50,57 チタン膜 7,36,56 チタンシリサイド膜 8,37 高濃度の浅い接合領域 9 層間絶縁膜 10,102,104 コンタクトホール 11 配線層 22 低濃度の浅い接合領域 23 ソース・ドレイン領域 1,71 n-type single crystal silicon substrate 3,73 gate insulating film 4,32,74 gate electrode 5,34 sidewall spacer 6,, 35 50,57 titanium film 7,36,56 titanium silicide film 8,37 high concentration Shallow junction region 9 Interlayer insulating film 10, 102, 104 Contact hole 11 Wiring layer 22 Low concentration shallow junction region 23 Source / drain region
───────────────────────────────────────────────────── 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 21/285 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical indication H01L 21/285
Claims (17)
とを特徴とする半導体装置。1. A semiconductor device comprising a metal film doped with impurities.
合で形成され、ドレイン領域が低濃度領域と高濃度領域
とを有したLDD構造を備え、その低濃度領域はゲート
電極の側壁に形成されたドープドオキサイドから成るサ
イドウォールスペーサの下部に形成され、ソース領域ま
たはドレイン領域の上に自己整合的にシリサイド膜が形
成されたサリサイド構造を備え、シリサイド膜には不純
物がドープされていることを特徴とした半導体装置。2. The source or drain region is formed by a shallow junction, and the drain region has an LDD structure having a low concentration region and a high concentration region, the low concentration region being formed on a sidewall of a gate electrode. The salicide structure is formed below the sidewall spacer made of doxide, and the silicide film is formed in a self-aligned manner on the source region or the drain region, and the silicide film is doped with impurities. Semiconductor device.
形成時に、その金属膜の原料に不純物を添加すること
で、不純物がドープされた金属膜を形成する工程を備え
たことを特徴とする半導体装置の製造方法。3. A semiconductor comprising a step of forming a metal film doped with impurities by adding impurities to a raw material of the metal film at the time of forming the metal film by the PVD method or the CVD method. Device manufacturing method.
め不純物が添加された合金ターゲットを用いることで、
不純物がドープされた金属膜を形成する工程を備えたこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。4. By using an alloy target to which impurities are added in advance when forming a metal film by a sputtering method,
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising a step of forming a metal film doped with impurities.
属膜の原料から成るターゲットと不純物から成るターゲ
ットとを用いることで、不純物がドープされた金属膜を
形成する工程を備えたことを特徴とする半導体装置の製
造方法。5. A step of forming a metal film doped with impurities by using a target made of a raw material of the metal film and a target made of impurities when forming the metal film by the sputtering method. Of manufacturing a semiconductor device.
金属膜の原料ガスに不純物を添加することで、不純物が
ドープされた金属膜を形成する工程を備えたことを特徴
とする半導体装置の製造方法。6. A semiconductor device comprising a step of forming a metal film doped with impurities by adding impurities to a source gas of the metal film when forming the metal film by a CVD method. Production method.
導体装置の製造方法を用いて、シリコン層上に不純物が
ドープされた金属膜を形成する工程と、 熱処理を行うことで、金属膜とシリコン層とが接触して
いる箇所にシリサイド膜を形成すると共に、金属膜中の
不純物をシリコン層中へ拡散させる工程とを備えたこと
を特徴とする半導体装置の製造方法。7. A method of forming a metal film doped with impurities on a silicon layer by using the method for manufacturing a semiconductor device according to claim 3 and performing heat treatment, And a step of diffusing impurities in the metal film into the silicon layer while forming a silicide film at a position where the metal film and the silicon layer are in contact with each other.
導体装置の製造方法を用いて、不純物がドープされたシ
リコン層上に、シリコン層と異なる導電性の不純物がド
ープされた金属膜を形成する工程と、 熱処理を行うことで、金属膜とシリコン層とが接触して
いる箇所にシリサイド膜を形成すると共に、金属膜中の
不純物をシリコン層中へ拡散させてシリコン層にpn接
合を形成する工程とを備えたことを特徴とする半導体装
置の製造方法。8. A metal doped with an impurity having a conductivity different from that of the silicon layer on the silicon layer doped with the impurity, using the method for manufacturing a semiconductor device according to claim 3. By the step of forming the film and the heat treatment, a silicide film is formed at a position where the metal film and the silicon layer are in contact with each other, and impurities in the metal film are diffused into the silicon layer to form a pn layer in the silicon layer. And a step of forming a junction.
導体装置の製造方法を用いて、不純物がドープされたシ
リコン層上に、シリコン層と同じ導電性の不純物がドー
プされた金属膜を形成する工程と、 熱処理を行うことで、金属膜とシリコン層とが接触して
いる箇所にシリサイド膜を形成すると共に、金属膜中の
不純物をシリコン層中へ拡散させる工程とを備えたこと
を特徴とする半導体装置の製造方法。9. A metal in which the same conductive impurity as that of the silicon layer is doped on the impurity-doped silicon layer by using the method for manufacturing a semiconductor device according to claim 3. The method includes a step of forming a film and a step of performing a heat treatment to form a silicide film at a position where the metal film and the silicon layer are in contact with each other and diffusing impurities in the metal film into the silicon layer. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
ート電極を形成する工程と、 ゲート電極の側壁にサイドウォールスペーサを形成する
工程と、 請求項3〜6のいずれか1項に記載の半導体装置の製造
方法を用いて、前記の工程で形成されたデバイスの全面
に不純物がドープされた金属膜を形成する工程と、 熱処理を行うことで、金属膜とシリコン層とが接触して
いる箇所にシリサイド膜を形成してサリサイド構造を形
成すると共に、金属膜中の不純物をシリコン層中へ拡散
させてソース領域またはドレイン領域を形成する工程と
を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。10. The step of forming a gate insulating film and a gate electrode on a silicon layer, the step of forming a sidewall spacer on the side wall of the gate electrode, and the semiconductor device according to claim 3. By using the manufacturing method of 1., a step of forming a metal film doped with impurities on the entire surface of the device formed in the above step, and performing a heat treatment, a portion where the metal film and the silicon layer are in contact with each other is formed. Forming a salicide structure by forming a silicide film and diffusing impurities in the metal film into a silicon layer to form a source region or a drain region.
ート電極を形成する工程と、 ゲート電極の側壁にドープドオキサイドから成るサイド
ウォールスペーサを形成する工程と、 請求項3〜6のいずれか1項に記載の半導体装置の製造
方法を用いて、前記の工程で形成されたデバイスの全面
に不純物がドープされた金属膜を形成する工程と、 熱処理を行うことで、金属膜とシリコン層とが接触して
いる箇所にシリサイド膜を形成してサリサイド構造を形
成すると共に、金属膜中の不純物およびサイドウォール
スペーサ中の不純物をそれぞれシリコン層中へ拡散させ
てソース領域またはドレイン領域を形成してLDD構造
を形成する工程とを備えたことを特徴とする半導体装置
の製造方法。11. A process of forming a gate insulating film and a gate electrode on a silicon layer, a process of forming a sidewall spacer made of a doped oxide on a side wall of the gate electrode, and a process of claim 3. By using the method for manufacturing a semiconductor device described in 1 above, a step of forming a metal film doped with impurities on the entire surface of the device formed in the above step, and performing heat treatment to bring the metal film and the silicon layer into contact with each other. A salicide structure is formed by forming a silicide film in a portion where the LDD structure is formed by diffusing impurities in the metal film and impurities in the sidewall spacer into the silicon layer to form a source region or a drain region. And a step of forming a semiconductor device.
半導体装置の製造方法を用いて、不純物領域に通じるコ
ンタクトホールの少なくとも底部に、不純物がドープさ
れた金属膜を形成する工程と、 この金属膜を不純物領域に接続される金属配線の少なく
とも一部分として加工する工程とを備えたことを特徴と
する半導体装置の製造方法。12. A method of forming a metal film doped with an impurity at least on a bottom portion of a contact hole communicating with an impurity region by using the method for manufacturing a semiconductor device according to claim 3. And a step of processing the metal film as at least a part of a metal wiring connected to the impurity region, the method for manufacturing a semiconductor device.
成する工程と、 請求項3〜6のいずれか1項に記載の半導体装置の製造
方法を用いて、不純物領域に通じるコンタクトホールの
少なくとも底部に、不純物領域と同じ導電性の不純物が
ドープされた金属膜を形成する工程と、 熱処理を行うことで、金属膜とシリコン基板とが接触し
ている箇所にシリサイド膜を形成すると共に、金属膜中
の不純物をシリコン基板の表面へ拡散させる工程とを備
えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。13. A step of forming an impurity region on a surface of a silicon substrate, and the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein at least a bottom portion of a contact hole communicating with the impurity region is formed. , A step of forming a metal film doped with the same conductive impurities as the impurity region and a heat treatment to form a silicide film at a position where the metal film and the silicon substrate are in contact with each other, and And a step of diffusing the impurities of 1. into the surface of the silicon substrate.
域と第2導電型の不純物領域とを形成する工程と、 請求項3〜6のいずれか1項に記載の半導体装置の製造
方法を用いて、第1導電型の不純物領域に通じるコンタ
クトホールの少なくとも底部に、この不純物領域と同じ
導電性の不純物がドープされた第1金属膜を形成する工
程と、 熱処理を行うことで、第1金属膜とシリコン基板とが接
触している箇所にシリサイド膜を形成する工程と、 請求項3〜6のいずれか1項に記載の半導体装置の製造
方法を用いて、第2導電型の不純物領域に通じるコンタ
クトホールの少なくとも底部に、この不純物領域と同じ
導電性の不純物がドープされた第2金属膜を形成する工
程と、 シリサイド膜及び第2金属膜の少なくとも一方を、各不
純物領域に接続される金属配線の少なくとも一部分とし
て加工する工程とを備えたことを特徴とする半導体装置
の製造方法。14. A step of forming a first conductivity type impurity region and a second conductivity type impurity region on a silicon substrate, and the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3. Forming a first metal film doped with an impurity having the same conductivity as that of the impurity region at least on the bottom of the contact hole leading to the impurity region of the first conductivity type; A step of forming a silicide film at a position where the film and the silicon substrate are in contact with each other, and a method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein a second conductivity type impurity region is formed. Forming a second metal film doped with the same conductive impurity as the impurity region on at least the bottom of the contact hole, and forming at least one of the silicide film and the second metal film on each impurity region. The method of manufacturing a semiconductor device characterized by comprising a step of processing the at least a portion of the connection is the metal wiring.
載の半導体装置の製造方法において、不純物領域は、ト
ランジスタのソース又はドレインとして機能することを
特徴とした半導体装置の製造方法。15. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 12, wherein the impurity region functions as a source or a drain of a transistor.
に記載の半導体装置の製造方法において、 前記シリサイド膜の形成後に、シリサイド化していない
金属膜を除去する工程を備えたことを特徴とする半導体
装置の製造方法。16. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, further comprising a step of removing a non-silicided metal film after forming the silicide film. And a method for manufacturing a semiconductor device.
おいて、金属材料に不純物が添加された合金から成るこ
とを特徴としたターゲット。17. A target used in a sputtering method, which is made of an alloy in which impurities are added to a metal material.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP577196A JPH08255912A (en) | 1995-01-17 | 1996-01-17 | Semiconductor device, fabrication thereof and target |
Applications Claiming Priority (3)
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JP501895 | 1995-01-17 | ||
JP577196A JPH08255912A (en) | 1995-01-17 | 1996-01-17 | Semiconductor device, fabrication thereof and target |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08255912A true JPH08255912A (en) | 1996-10-01 |
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ID=26338896
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP577196A Pending JPH08255912A (en) | 1995-01-17 | 1996-01-17 | Semiconductor device, fabrication thereof and target |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08255912A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6833058B1 (en) * | 2000-10-24 | 2004-12-21 | Honeywell International Inc. | Titanium-based and zirconium-based mixed materials and sputtering targets |
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JP2010186832A (en) * | 2009-02-10 | 2010-08-26 | Toshiba Corp | Spin transistor and method of manufacturing same |
JP2016072352A (en) * | 2014-09-29 | 2016-05-09 | 株式会社東芝 | Semiconductor device manufacturing method |
-
1996
- 1996-01-17 JP JP577196A patent/JPH08255912A/en active Pending
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