JPH08306917A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

Info

Publication number
JPH08306917A
JPH08306917A JP11281995A JP11281995A JPH08306917A JP H08306917 A JPH08306917 A JP H08306917A JP 11281995 A JP11281995 A JP 11281995A JP 11281995 A JP11281995 A JP 11281995A JP H08306917 A JPH08306917 A JP H08306917A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
silicon
diffusion layer
type
tungsten
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11281995A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshitaka Nakamura
吉孝 中村
Nobuyoshi Kobayashi
伸好 小林
Masaru Hisamoto
大 久本
Shinichiro Kimura
紳一郎 木村
Akihiro Miyauchi
昭浩 宮内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP11281995A priority Critical patent/JPH08306917A/ja
Publication of JPH08306917A publication Critical patent/JPH08306917A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】拡散層上にタングステン膜を有するMOS型ト
ランジスタにおいて、接合リーク電流を低減し、また、
タングステン膜とシリコンとの接触抵抗を低減する。 【構成】MOS型トランジスタのn+ 型拡散層上にシリ
コン膜を自己整合的に形成した後、さらにそのシリコン
膜上にタングステン膜を自己整合的に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置及びその製造
方法、特にMOS型トランジスタ及びその製造方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の高性能化、特にMOS(Me
tal Oxide Semiconductor )型トランジスタの動作の高
速化が要求されている。このためには、MOS型トラン
ジスタの拡散層の寄生抵抗を低減することが必要であ
る。その方法として、タングステン(W)膜を拡散層上
に自己整合的に形成する方法が、例えば特開昭61−1440
69号公報に開示されている。
【0003】図2は拡散層上にタングステン膜を有する
MOS型トランジスタ及びその形成工程を工程順に示す
断面図である。図2(a)に示すように、p型(10
0)のシリコン基板1上に、ロコス(LOCOS:LOCa
l Oxidised Silicon)のフィールド酸化膜2を形成す
る。図2(b)に示すように、ゲート酸化膜3とリン
(P)を添加したポリシリコン膜4より成るゲート電極を
形成する。さらに、拡散層形成予定領域に砒素(As)
をイオン注入する。図2(c)に示すように、モノシラ
ン(SiH4 )ガスと亜酸化窒素(N2O )ガスを原料
とした高温熱CVD法により成膜された酸化シリコン膜
5より成るゲート側壁スペーサを形成する。さらに、拡
散層形成予定領域に10nm厚の酸化膜を通して再度砒
素をイオン注入する。その後、800℃の窒素雰囲気中
で熱処理を施し、LDD構造の拡散層6を形成する。六
フッ化タングステン(WF6 )ガスとモノシランガス等
の還元性ガスとを原料ガスとして用いる選択CVD法に
よりタングステン膜8を拡散層6上に自己整合的に形成
する。その後、図2(d)に示すように、第一層,第二
層及び第三層配線を形成する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】図3は従来技術を用い
て形成したタングステン膜を有する拡散層の断面図を示
す。13に示すように、タングステン膜がシリコンに一
部侵食して形成される現象、いわゆる、エンクローチメ
ントが見られる。この問題についてはジャパニーズ・ジ
ャーナル・オブ・アプライド・フィジックス(Japanese
Journal of Applied Physics )の30巻,1991
年,1525から1529ページに記載がある。シリコ
ンへの侵食はn+ 型シリコン上で著しく50nm程度の
侵食が見られる。このようなシリコンへの侵食は、接合
リーク電流の増大の原因となる。また、拡散層表面の低
抵抗なシリコンが侵食されタングステン膜との界面での
シリコンが高抵抗になるため、この界面での接触抵抗が
増大する。
【0005】このように、従来技術によりn+ 型拡散層
上にタングステン膜を有するMOS型トランジスタを形
成する場合、接合リーク電流を低減し、タングステン膜
とシリコンとの接触抵抗を低減することは困難であっ
た。
【0006】本発明の目的は、拡散層の構造を工夫して
タングステン膜形成時のシリコンへの侵食を抑制するこ
とにより、接合リーク電流が低減され、タングステン膜
とシリコンとの接触抵抗が低減されたn+ 型拡散層を有
するMOS型トランジスタ及びその製造方法を提供する
ことにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的は、MOS型ト
ランジスタのn+ 型拡散層上にシリコン膜を自己整合的
に形成した後、さらにそのシリコン膜上にタングステン
膜を自己整合的に形成することにより達成される。
【0008】
【作用】シリコンへの侵食は、タングステン膜形成時の
シリコンと六フッ化タングステンとの反応に起因する。
図5はシリコンへの侵食深さをシリコン中のホウ素(B)
あるいは砒素(As)の濃度の関数として調べた実験デ
ータである。シリコンへの侵食深さはシリコンの不純物
濃度に依存し、n+ 型シリコン上では他の導電型のシリ
コン上と比較して大きい。そこで、n+ 型シリコン上に
数nm厚程度のn+ 型以外、例えばp+ 型のシリコン膜
を形成した後にタングステン膜を形成すれば、シリコン
への侵食は大幅に抑制される。ここでシリコンの導電型
は、図5に示すように、W膜の成膜温度である280℃
付近での真性キャリア濃度(3×1015/cm3 )以上の
ものをp+ 型及びn+ 型、それ以下のものをp型及びn
型と定義する。
【0009】
【実施例】本発明によりMOS型トランジスタを形成す
る実施例を述べる。図1は実施例を工程順に示す断面図
である。
【0010】図1(a)に示すように、p型(100)
のシリコン基板1上に20nm厚のパッド酸化膜と20
0nm厚の窒化シリコン膜を形成した。そして、ホトリ
ソグラフィー技術とドライエッチング技術により、拡散
層形成予定領域上以外の窒化シリコン膜を除去した。さ
らに、1000℃のウエット酸素雰囲気中で酸化し、ロ
コスのフィールド酸化膜2を形成した。
【0011】図1(b)に示すように、5nm厚のゲー
ト酸化膜3とリンを添加した200nm厚のポリシリコ
ン膜4を低圧CVD法により形成した。そして、電子線
リソグラフィー技術とドライエッチング技術により、ポ
リシリコン膜4をゲート長200nmのゲート電極の形
状に加工した。つづいて、5nm厚の酸化膜を通して拡
散層形成予定領域に15keVで1×1014/cm2 の砒
素をイオン注入した。
【0012】図1(c)に示すように、高温(750
℃)熱CVD法による酸化シリコン膜5を形成し、ドラ
イエッチング技術によりゲート側壁スペーサを形成し
た。その後、二度目のイオン注入により、拡散層形成予
定領域に砒素を注入した。ここでは10nm厚の酸化膜
を通して、20keVで3×1015/cm2 の砒素イオン
を注入した。その後、800℃の窒素雰囲気中で熱処理
を施し、LDD構造の拡散層6を形成した。接合深さ
は、ゲート電極下部及び拡散層部分で、それぞれ50n
m及び100nmであった。そして、拡散層上にホウ素
を添加した10nm厚のシリコン膜7を選択エピタキシ
ャル成長させた。シリコン膜の成膜は、ジクロルシラン
(SiH2Cl2)ガスが100sccm,塩化水素(HCl)
ガスが10sccm,水素(H2)ガスが1000sccm,ジボ
ラン(B26)ガスが2×10-4sccm,成膜温度650
℃,成膜圧力100Pa,成膜時間10分の条件で行っ
た。また、この時同時にゲート電極のポリシリコン膜4
上には、10nm厚のポリシリコン膜が形成された。つ
づいて、50nmタングステン膜8を選択CVD法によ
り拡散層上及びゲート電極上に自己整合的に堆積した。
タングステン膜8の形成時には、原料ガスとしてモノシ
ランと六フッ化タングステンとを1対2の比率で流し、
基板温度を280℃とした。
【0013】図1(d)に示すように、第一層配線を形
成した。TEOSを原料に用いたCVD法により600
nm厚の酸化シリコン膜9を形成した後、電子線リソグ
ラフィー技術とドライエッチング技術により接続孔を開
け、その上にスパッタ法とブランケット(全面成長)C
VD法により形成したタングステン膜10をホトリソグ
ラフィー技術とドライエッチング技術により配線形状に
加工した。その後、第二層及び第三層配線を形成した。
ここでも第一層配線と同様の方法を用いたが、酸化シリ
コン膜は400nm厚とし、第三層配線にはタングステ
ン膜に替えてスパッタ法により形成したアルミニウム膜
11を用いた。また、第二層配線と第三層配線の接続孔
は、選択CVD法により形成したタングステンプラグ1
2で埋め込んだ。
【0014】図4は本実施例により形成されたタングス
テン膜を有する拡散層の断面図を示す。シリコンへの侵
食は、図3に示す従来の技術を用いた場合と比較して、
大幅に抑制された。そして、接合リーク電流の増大の問
題はなく、また、タングステン膜とシリコンとの接触抵
抗は著しく低減された。
【0015】本実施例では、n+ 型拡散層上に形成する
シリコン膜としてp+ 型シリコン膜を選んだが、これは
p型あるいはn型のシリコン膜と比較して低抵抗な点で
有利であるからである。
【0016】本実施例では選択エピタキシャル成長法を
用いたが、ポリシリコン膜等と比較して低抵抗な点で有
利であるからである。
【0017】本実施例ではMOS型トランジスタとして
NMOS型のトランジスタを例に記載したが、CMOS
型トランジスタにも同様に適用できる。CMOS型トラ
ンジスタのp+ 型及びn+ 型両拡散層上にタングステン
膜を形成する場合、タングステン膜形成のCVD条件、
特に成膜温度は著しい制約を受ける。すなわち、成膜温
度が高い場合には、n+ 型拡散層への侵食が大きくな
り、接合リーク電流が増加する。一方、成膜温度が低い
場合には、p+ 型拡散層上でタングステン膜厚がn+ 型
拡散層上と比較して薄くなるため、p+ 型拡散層が十分
に低抵抗化されない。本発明を用いて、p+ 型及びn+
型両拡散層上に同じ導電型のシリコンを形成した後にタ
ングステン膜を形成すれば、CVD条件のプロセスマー
ジンは大幅に拡大される。
【0018】また、図6に示すように本発明をSOI基
板に適用する場合、寄生容量の低減によるMOS動作の
高速化に加えて、シリコン膜の選択エピタキシャル成長
におけるプロセスマージンの拡大及び低抵抗化の利点が
ある。すなわち、通常基板を用いる場合には接合深さを
浅く保つために、シリコン膜の形成温度は650℃程度
に制限されるが、SOI基板を用いる場合にはその制限
が無いため、750℃程度で低抵抗なシリコン膜を形成
することができる。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、拡散層上にタングステ
ン膜を有するMOS型トランジスタにおいて、n+ 型拡
散層の接合リーク電流が低減することができ、かつタン
グステン膜とシリコンとの接触抵抗を低減することがで
きる。その結果、MOS型トランジスタの微細化,動作
速度の向上,消費電力の低減が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を工程順に示すMOS型トラン
ジスタの断面図。
【図2】従来技術を工程順に示すMOS型トランジスタ
の断面図。
【図3】従来技術により形成されたMOS型トランジス
タの断面図。
【図4】本発明の実施例により形成されたMOS型トラ
ンジスタの断面図。
【図5】タングステン膜のシリコンへの侵食をシリコン
の導電型の関数として示す特性図。
【図6】本発明をSOI基板に適用した実施例により形
成されたMOS型トランジスタの断面図。
【符号の説明】
1…シリコン基板、2…ロコスのフィールド酸化膜、3
…ゲート酸化膜、4…ポリシリコン膜、5…酸化シリコ
ン膜、6…拡散層及び拡散層形成予定領域、7…シリコ
ン膜、8…タングステン膜、9…酸化シリコン膜、10
…配線、11…配線、12…タングステンプラグ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 紳一郎 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 宮内 昭浩 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】MOS型トランジスタの拡散層上に、シリ
    コン膜とタングステン膜を順に自己整合的に積層した構
    造を有することを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の前記拡散層として、p+
    型拡散層及びn+ 型拡散層の両方が存在する半導体装
    置。
  3. 【請求項3】請求項1に記載の前記シリコン膜がp+ 型
    シリコン膜である半導体装置。
  4. 【請求項4】請求項1に記載の前記拡散層がSOI基板
    上に形成されている半導体装置。
  5. 【請求項5】請求項1に記載の前記シリコン膜が、選択
    エピタキシャル成長法により形成されたシリコン膜であ
    る半導体装置。
  6. 【請求項6】MOS型トランジスタの拡散層上に、シリ
    コン膜とタングステン膜を順に自己整合的に積層したこ
    とを特徴とする半導体装置の製造方法。
JP11281995A 1995-05-11 1995-05-11 半導体装置及びその製造方法 Pending JPH08306917A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11281995A JPH08306917A (ja) 1995-05-11 1995-05-11 半導体装置及びその製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11281995A JPH08306917A (ja) 1995-05-11 1995-05-11 半導体装置及びその製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH08306917A true JPH08306917A (ja) 1996-11-22

Family

ID=14596333

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11281995A Pending JPH08306917A (ja) 1995-05-11 1995-05-11 半導体装置及びその製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH08306917A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6020642A (en) * 1997-01-31 2000-02-01 Nec Corporation Interconnection system in a semiconductor device
EP1000949A4 (en) * 1997-06-20 2001-10-31 Hitachi Ltd ORGANOSILICON NANOCLUSTER AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
US7221056B2 (en) 2003-09-24 2007-05-22 Renesas Technology Corp. Semiconductor integrated circuit device and manufacturing method thereof

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6020642A (en) * 1997-01-31 2000-02-01 Nec Corporation Interconnection system in a semiconductor device
EP1000949A4 (en) * 1997-06-20 2001-10-31 Hitachi Ltd ORGANOSILICON NANOCLUSTER AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
US7221056B2 (en) 2003-09-24 2007-05-22 Renesas Technology Corp. Semiconductor integrated circuit device and manufacturing method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7772671B2 (en) Semiconductor device having an element isolating insulating film
US8258576B2 (en) Method of manufacturing a semiconductor device including epitaxially growing semiconductor epitaxial layers on a surface of semiconductor substrate
US5953605A (en) Fabrication process of semiconductor device
US5654237A (en) Method of manufacturing semiconductor device
US6875665B2 (en) Method of manufacturing a semiconductor device
US7611973B2 (en) Methods of selectively forming epitaxial semiconductor layer on single crystalline semiconductor and semiconductor devices fabricated using the same
US5658811A (en) Method of manufacturing a semiconductor device
EP1037284A2 (en) Heterojunction bipolar transistor and method for fabricating the same
JPH09172173A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP2925008B2 (ja) 半導体装置の製造方法
US20020179996A1 (en) Semiconductor device having a nitride barrier for preventing formation of structural defects
JP4245692B2 (ja) デュアルゲートcmos型半導体装置およびその製造方法
US7557414B2 (en) Semiconductor device and method for manufacturing the same
JPH11163343A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JPH098292A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JPH08306917A (ja) 半導体装置及びその製造方法
US6281060B1 (en) Method of manufacturing a semiconductor device containing a BiCMOS circuit
JPH08241984A (ja) 半導体装置の製造方法
JP3166911B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JP2985824B2 (ja) 半導体装置及びその製造方法
JPH08274201A (ja) 半導体集積回路装置およびその製造方法
JPH07161728A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP3376208B2 (ja) 半導体装置およびその製造方法
US6720224B2 (en) Method for forming transistor of semiconductor device
JPH10223785A (ja) 半導体装置とその製造方法