JPH08316476A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacture thereof

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JPH08316476A
JPH08316476A JP14417795A JP14417795A JPH08316476A JP H08316476 A JPH08316476 A JP H08316476A JP 14417795 A JP14417795 A JP 14417795A JP 14417795 A JP14417795 A JP 14417795A JP H08316476 A JPH08316476 A JP H08316476A
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JP
Japan
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layer
impurity diffusion
semiconductor device
diffusion layer
region
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Application number
JP14417795A
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Japanese (ja)
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Masahiko Ito
政彦 伊藤
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0603Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions
    • H01L29/0642Isolation within the component, i.e. internal isolation
    • H01L29/0649Dielectric regions, e.g. SiO2 regions, air gaps
    • H01L29/0653Dielectric regions, e.g. SiO2 regions, air gaps adjoining the input or output region of a field-effect device, e.g. the source or drain region

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Abstract

PURPOSE: To provide a semiconductor device of a structure, wherein a spike phenomenon in the formation of the contact of an aluminium wiring with a diffused layer is prevented from being generated without depending upon a barrier metal method and at the same time, a stable salicide process is possible, and a method of manufacturing the semiconductor device. CONSTITUTION: A silicon nitride later (an Si3 N4 layer) 31 for protecting the junction surface between a silicon base body 21 and an N<+> impurity diffused region 23 is formed in the interior of the region 23 along this junction surface by an ion-implantation. By the existence of this layer 31, the local abnormal reaction of silicon to a high-melting point metal is inhibited at the time of a heat treatment for forming silicide layers 26 and 28 and a breaking of the junction between the base body 21 and the region 23 is prevented from being caused. Moreover, the generation of a spike phenomenon in the vertical direction due to a sintering heat treatment for forming the stable contact of the region 23 with an aluminium wiring is also prevented.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体基板表面に不純物
拡散層とのPN接合を有する半導体装置およびその製造
方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device having a PN junction with an impurity diffusion layer on the surface of a semiconductor substrate and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の半導体装置の不純物拡散
層は、アルミニウム等の金属配線とコンタクトが形成さ
れるようになっている。図6は、そのような半導体装置
として、NMOS半導体装置の要部断面を表すものであ
る。この図に示すように、P型のシリコン基板11上に
は、いわゆるLOCOS(Local Oxidation of Silicon)
法によってシリコン酸化膜からなる素子間分離膜12が
部分的に形成されている。この素子間分離膜12によっ
て区画されたシリコン基板11上の素子活性領域にはN
MOSトランジスタのゲート電極(図示せず)が形成さ
れ、これに隣接してソースまたはドレイン領域としての
+ 不純物拡散領域13が形成されている。N+ 不純物
拡散領域13および素子間分離膜12はシリコン酸化膜
からなる層間絶縁膜14で覆われている。この層間絶縁
膜14のN+ 不純物拡散領域13の上部領域には、N+
不純物拡散領域13に達する開口15が設けられ、これ
によってアルミニウム配線層16とのコンタクトが形成
されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in the impurity diffusion layer of this type of semiconductor device, a contact is formed with a metal wiring such as aluminum. FIG. 6 shows a cross section of an essential part of an NMOS semiconductor device as such a semiconductor device. As shown in this figure, a so-called LOCOS (Local Oxidation of Silicon) is formed on the P-type silicon substrate 11.
The element isolation film 12 made of a silicon oxide film is partially formed by the method. The element active region on the silicon substrate 11 partitioned by the element isolation film 12 has N
A gate electrode (not shown) of the MOS transistor is formed, and an N + impurity diffusion region 13 as a source or drain region is formed adjacent to the gate electrode. The N + impurity diffusion region 13 and the element isolation film 12 are covered with an interlayer insulating film 14 made of a silicon oxide film. In the upper region of the N + impurity diffusion region 13 of the interlayer insulating film 14, N +
An opening 15 reaching the impurity diffusion region 13 is provided, thereby forming a contact with the aluminum wiring layer 16.

【0003】このような構成の半導体装置では、N+
純物拡散領域13とアルミニウム配線層16との間の良
好なオーミックコンタクトの形成と両者の密着性の向上
のために、例えば400°C程度の温度での熱処理(シ
ンタリング)が必要となる。しかしながら、この熱処理
によって、アルミニウム配線層16とシリコン基板11
との間に相互の熱拡散が生じ、いわゆる縦方向のスパイ
ク現象が発生することが多い。この場合、図6に示すよ
うにアルミニウム・シリコン合金としてのスパイク17
がシリコン基板11とN+ 不純物拡散領域13との接合
面を突き抜け、いわゆるジャンクションリークを招くお
それがある。この問題は、高集積化に伴ってN+ 不純物
拡散領域13を浅く形成する傾向の下では特に顕著に現
れる。
In the semiconductor device having such a structure, in order to form a good ohmic contact between the N + impurity diffusion region 13 and the aluminum wiring layer 16 and to improve the adhesion between them, the temperature is, for example, about 400 ° C. Heat treatment (sintering) at temperature is required. However, due to this heat treatment, the aluminum wiring layer 16 and the silicon substrate 11
Mutual heat diffusion occurs between and, so-called vertical spike phenomenon often occurs. In this case, as shown in FIG. 6, the spike 17 as an aluminum-silicon alloy is used.
May penetrate through the joint surface between the silicon substrate 11 and the N + impurity diffusion region 13 to cause so-called junction leak. This problem becomes particularly noticeable under the tendency to form the N + impurity diffusion region 13 shallowly as the degree of integration increases.

【0004】このような問題を解決する方法として、い
わゆるバリアメタルプロセスがある。この方法は、図7
に示すように、層間絶縁膜14のN+ 不純物拡散領域1
3の上部領域に開口15を設けたのち、スパッタ法によ
ってバリアメタル層18を堆積してからアルミニウム配
線層16を形成する方法である。なお、この図で、図6
と同一構成要素には同一符号を付する。この方法によれ
ば、シンタリングのための熱処理時におけるスパイク現
象を防止することができる。
As a method for solving such a problem, there is a so-called barrier metal process. This method is shown in FIG.
, The N + impurity diffusion region 1 of the interlayer insulating film 14
3 is a method in which an opening 15 is provided in the upper region of 3, and a barrier metal layer 18 is deposited by a sputtering method, and then an aluminum wiring layer 16 is formed. In addition, in FIG.
The same components as those of the above are denoted by the same reference numerals. According to this method, the spike phenomenon during the heat treatment for sintering can be prevented.

【0005】一方、近年では、素子の微細化と高速化の
要求に対応するため、不純物拡散層をシリサイド化する
シリサイドプロセス技術や、拡散層とゲート電極の双方
をシリサイド化するサリサイド(自己整合シリサイド)
プロセス技術が多く用いられつつある。以下、サリサイ
ドプロセス技術について簡単に説明する。
On the other hand, in recent years, in order to meet the demands for device miniaturization and high speed, a silicide process technology for siliciding an impurity diffusion layer and a salicide (self-aligned silicide) for siliciding both a diffusion layer and a gate electrode have been proposed. )
Many process technologies are being used. The salicide process technology will be briefly described below.

【0006】図8は、NMOS半導体装置の要部断面を
表すものである。この図に示すように、P型のシリコン
基板21上には、LOCOS法によってシリコン酸化膜
からなる素子間分離膜22が部分的に形成されている。
この素子間分離膜22によって区画されたシリコン基板
21上の素子活性領域にはNMOSトランジスタのゲー
ト酸化膜24が選択的に形成され、これに隣接してソー
スまたはドレイン領域としてのN+ 不純物拡散領域23
が形成されている。ゲート酸化膜24の上にはゲート電
極としてのポリシリコン(多結晶シリコン)層25が形
成されている。ポリシリコン層25の両側にはシリコン
酸化膜からなる側壁(サイドウォール)27が形成さ
れ、いわゆるLDD(Lightly-Doped-Drain)構造のNM
OSトランジスタを構成している。さらに、ポリシリコ
ン層25およびN+ 不純物拡散領域23の上には、シリ
サイド層26,28が形成されている。このシリサイド
層26,28は、チタン(Ti)等の高融点金属をスパ
ッタ法で堆積したのち、RTA(Rapid-Thermal-Annel)
等の熱処理によってシリコンと反応させ、さらに未反応
の高融点金属を過酸化水素(H2 2 )等のエッチャン
トによって除去して形成したものである。なお、図示は
しないが、これらの各部はシリコン酸化膜からなる層間
絶縁膜で覆われ、この層間絶縁膜に設けられた開口によ
ってシリサイド層26,28とアルミニウム配線層(図
示せず)との間にコンタクトが形成されている。
FIG. 8 shows a cross section of a main part of an NMOS semiconductor device. As shown in this figure, an element isolation film 22 made of a silicon oxide film is partially formed on a P-type silicon substrate 21 by the LOCOS method.
A gate oxide film 24 of an NMOS transistor is selectively formed in an element active region on the silicon substrate 21 divided by the element isolation film 22, and an N + impurity diffusion region as a source or drain region is adjacent to the gate oxide film 24. 23
Are formed. A polysilicon (polycrystalline silicon) layer 25 as a gate electrode is formed on the gate oxide film 24. Side walls 27 made of a silicon oxide film are formed on both sides of the polysilicon layer 25, and the so-called LDD (Lightly-Doped-Drain) NM structure is formed.
It constitutes an OS transistor. Furthermore, silicide layers 26 and 28 are formed on the polysilicon layer 25 and the N + impurity diffusion region 23. The silicide layers 26 and 28 are formed by depositing a refractory metal such as titanium (Ti) by a sputtering method, and then RTA (Rapid-Thermal-Annel).
It is formed by reacting with silicon by heat treatment such as, and further removing unreacted refractory metal with an etchant such as hydrogen peroxide (H 2 O 2 ). Although not shown, each of these portions is covered with an interlayer insulating film made of a silicon oxide film, and an opening provided in the interlayer insulating film causes a gap between the silicide layers 26 and 28 and an aluminum wiring layer (not shown). A contact is formed on.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図7に
示したバリアメタル法によるコンタクト形成方法におい
ては、バリアメタル層18を形成するための工程が別途
必要であり、製造工程が複雑化する欠点があると共に、
バリアメタル層の形成のためのスパッタ処理時において
発生するダストによって歩留りが低下するという問題点
があった。
However, in the contact forming method by the barrier metal method shown in FIG. 7, a step for forming the barrier metal layer 18 is additionally required, and there is a drawback that the manufacturing process becomes complicated. Along with
There is a problem in that the yield is reduced by dust generated during the sputtering process for forming the barrier metal layer.

【0008】また、図8に示したサリサイドプロセス技
術においては、高融点金属とシリコンとを反応させるた
めのRTA等の熱処理時において、局部的な不均一反応
により、異常なシリサイド化が起こる場合がある。この
場合には、図8に示すように、シリコンと高融点金属と
の異常反応による合金層29がシリコン基板21とN+
不純物拡散領域23とのジャンクション(接合)を破壊
してしまうという問題点があった。
In the salicide process technique shown in FIG. 8, abnormal silicidation may occur due to local non-uniform reaction during heat treatment such as RTA for reacting refractory metal with silicon. is there. In this case, as shown in FIG. 8, the alloy layer 29 formed by the abnormal reaction between silicon and the refractory metal causes the silicon substrate 21 and the N +
There is a problem that the junction (junction) with the impurity diffusion region 23 is destroyed.

【0009】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その課題は、拡散層とのコンタクト形成時におけ
るスパイク現象をバリアメタル法によらずに防止するこ
とができると共に、ゲート電極と拡散層とを同時にシリ
サイド化するサリサイドプロセスを安定して行うことが
できる半導体装置およびその製造方法を提供することに
ある。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to prevent a spike phenomenon at the time of forming a contact with a diffusion layer without using a barrier metal method, and also to prevent diffusion with a gate electrode. It is an object of the present invention to provide a semiconductor device capable of stably performing a salicide process of simultaneously siliciding a layer and a method for manufacturing the semiconductor device.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体装置
は、第1導電型の半導体基板と、この半導体基板の表面
近傍に形成された第2導電型の不純物拡散層と、この不
純物拡散層の内部に、前記半導体基板と前記不純物拡散
層との境界面に沿って設けられた窒化層とを備えてい
る。そして、前記窒化層は、少なくとも、外部と接続す
るための金属配線層から前記不純物拡散層に対するコン
タクト領域の下方に拡がっていることが望ましい。
A semiconductor device according to the present invention is a semiconductor substrate of a first conductivity type, an impurity diffusion layer of a second conductivity type formed in the vicinity of the surface of the semiconductor substrate, and this impurity diffusion layer. And a nitride layer provided along the boundary surface between the semiconductor substrate and the impurity diffusion layer. The nitride layer preferably extends at least from the metal wiring layer for connecting to the outside to below the contact region for the impurity diffusion layer.

【0011】本発明に係る半導体装置の製造方法は、第
1導電型の半導体基板の表面近傍に第2導電型の不純物
拡散層を形成する工程と、この不純物拡散層の内部に窒
素イオンを打ち込み、前記半導体基板と前記不純物拡散
層との境界面に沿って窒化層を形成する工程と、窒素イ
オンの打ち込みによって生じた結晶構造の乱れを修正す
るための熱処理工程とを含んでいる。そして、前記熱処
理工程は、RTA(短時間アニール)によって行うこと
が望ましい。
A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises a step of forming an impurity diffusion layer of a second conductivity type in the vicinity of the surface of a semiconductor substrate of a first conductivity type and implanting nitrogen ions into the impurity diffusion layer. , A step of forming a nitride layer along the boundary surface between the semiconductor substrate and the impurity diffusion layer, and a heat treatment step for correcting disorder of the crystal structure caused by implantation of nitrogen ions. The heat treatment step is preferably performed by RTA (short time annealing).

【0012】[0012]

【作用】本発明に係る半導体装置またはその製造方法で
は、不純物拡散層の内部に設けられた窒化層の存在によ
って、不純物拡散層への金属配線コンタクトの形成時ま
たは不純物拡散層上へのシリサイド層形成時における半
導体基板と不純物拡散層とのジャンクションのリークま
たは破壊が防止される。
In the semiconductor device or the method for manufacturing the same according to the present invention, the presence of the nitride layer provided inside the impurity diffusion layer causes the formation of the metal wiring contact to the impurity diffusion layer or the formation of the silicide layer on the impurity diffusion layer. Leakage or destruction of the junction between the semiconductor substrate and the impurity diffusion layer during formation is prevented.

【0013】[0013]

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.

【0014】図1は本発明の一実施例に係る半導体装置
の要部の断面構成を表すものである。ここでは、NMO
S半導体装置を例にとって説明する。なお、図8と同一
構成要素には同一の符号を付する。この図に示すよう
に、P型のシリコン基板21上には、LOCOS法によ
ってシリコン酸化膜からなる素子間分離膜22が部分的
に形成されている。この素子間分離膜22によって区画
されたシリコン基板21上の素子活性領域にはNMOS
トランジスタのゲート酸化膜24が選択的に形成され、
これに隣接してソースまたはドレイン領域としてのN+
不純物拡散領域23が形成されている。ゲート酸化膜2
4の上にはゲート電極としてのポリシリコン層25が形
成されている。ポリシリコン層25の両側にはシリコン
酸化膜からなる側壁27が形成され、LDD構造のNM
OSトランジスタを構成している。さらに、ポリシリコ
ン層25およびN+ 不純物拡散領域23の上には、チタ
ン(Ti)等の高融点金属を用いたシリサイド層26,
28が形成されている。このシリサイド層26,28
は、後述するように、チタン(Ti)等の高融点金属を
スパッタ法で堆積したのち、RTA(Rapid-Thermal-An
nel ;短時間アニール )等の熱処理によってシリコンと
反応させ、さらに未反応の高融点金属を過酸化水素(H
2 2 )等のエッチャントによって除去して形成したも
のである。
FIG. 1 shows a cross-sectional structure of a main part of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. Here, NMO
An S semiconductor device will be described as an example. The same components as those in FIG. 8 are designated by the same reference numerals. As shown in this figure, an element isolation film 22 made of a silicon oxide film is partially formed on a P-type silicon substrate 21 by the LOCOS method. An NMOS is formed in the element active region on the silicon substrate 21 partitioned by the element isolation film 22.
The gate oxide film 24 of the transistor is selectively formed,
Adjacent to this is N + as a source or drain region.
An impurity diffusion region 23 is formed. Gate oxide film 2
A polysilicon layer 25 as a gate electrode is formed on the gate electrode 4. Side walls 27 made of a silicon oxide film are formed on both sides of the polysilicon layer 25, and the NM of the LDD structure is formed.
It constitutes an OS transistor. Further, on the polysilicon layer 25 and the N + impurity diffusion region 23, a silicide layer 26 using a refractory metal such as titanium (Ti),
28 are formed. The silicide layers 26 and 28
As described later, after depositing a refractory metal such as titanium (Ti) by a sputtering method, RTA (Rapid-Thermal-An
nel; heat treatment such as annealing for a short time) to react with silicon, and unreacted refractory metal is converted to hydrogen peroxide (H
It is formed by removing it with an etchant such as 2 O 2 ).

【0015】さらに、このNMOS半導体装置では、N
+ 不純物拡散領域23の内部に、シリコン基板21とN
+ 不純物拡散領域23との接合面に沿って、この接合面
を保護するためのシリコン窒化層(Si3 4 )31が
形成されている。
Further, in this NMOS semiconductor device, N
+ Inside the impurity diffusion region 23, the silicon substrate 21 and the N
A silicon nitride layer (Si 3 N 4 ) 31 is formed along the joint surface with the + impurity diffusion region 23 to protect the joint surface.

【0016】なお、図示はしないが、以上の各素子部は
シリコン酸化膜からなる層間絶縁膜で覆われ、この層間
絶縁膜に設けられた開口によってシリサイド層26,2
8とアルミニウム配線層(図示せず)との間にコンタク
トが形成されるようになっている。
Although not shown, each of the above element portions is covered with an interlayer insulating film made of a silicon oxide film, and the silicide layers 26, 2 are formed by openings provided in the interlayer insulating film.
8 is formed between the aluminum wiring layer 8 and an aluminum wiring layer (not shown).

【0017】このような半導体装置では、シリコン窒化
層31の存在により、シリサイド層26,28の形成の
ための熱処理時において、シリコンと高融点金属との局
部的な異常反応が抑制され、シリコン基板21とN+
純物拡散領域23とのジャンクションの破壊が防止され
る。また、シリコン窒化層31の存在により、N+ 不純
物拡散領域23とアルミニウム配線との安定なコンタク
トを形成するためのシンタリング熱処理時における縦方
向のスパイク現象の発生も防止される。
In such a semiconductor device, the presence of the silicon nitride layer 31 suppresses a local abnormal reaction between silicon and the refractory metal during the heat treatment for forming the silicide layers 26 and 28, and the silicon substrate The destruction of the junction between 21 and the N + impurity diffusion region 23 is prevented. The presence of the silicon nitride layer 31 also prevents the vertical spike phenomenon from occurring during the sintering heat treatment for forming a stable contact between the N + impurity diffusion region 23 and the aluminum wiring.

【0018】次に、図2〜図5を参照して、以上のよう
な構成の半導体装置の製造方法を説明する。
Next, with reference to FIGS. 2 to 5, a method of manufacturing the semiconductor device having the above configuration will be described.

【0019】まず、図2に示すように、P型のシリコン
基板21の表面に膜厚が400nm程度のシリコン酸化
膜からなる素子間分離膜22をLOCOS法によって選
択的に形成する。これにより、素子間分離膜22が形成
された素子分離領域と素子間分離膜22で囲まれた素子
活性領域との区画がなされる。
First, as shown in FIG. 2, an element isolation film 22 made of a silicon oxide film having a film thickness of about 400 nm is selectively formed on the surface of a P-type silicon substrate 21 by the LOCOS method. As a result, a partition is formed between the element isolation region in which the element isolation film 22 is formed and the element active region surrounded by the element isolation film 22.

【0020】次に、シリコン酸化膜からなるゲート絶縁
膜24を素子活性領域の表面に形成したのち、CVD
(Chemical Vapour Deposition) 法やスパッタリング法
等によってポリシリコン層25を堆積させ、さらにこれ
にリン(P)をドーピングしたのちパターニングしてN
MOSトランジスタのゲート電極を形成する。リンのド
ーピングはPOCl3 を用いた熱拡散法によって行う
が、これに代えてイオンインプランテーションによりド
ーピングを行うようにしてもよい。その後、ゲート電極
と自己整合的に例えば燐をイオン注入する。その際の条
件は、例えばエネルギー35KeV、ドーズ量3E13
(3×e13)/cm2 とする。
Next, a gate insulating film 24 made of a silicon oxide film is formed on the surface of the element active region, and then CVD is performed.
A polysilicon layer 25 is deposited by a (Chemical Vapor Deposition) method, a sputtering method, or the like, and is further doped with phosphorus (P) and then patterned to form N.
The gate electrode of the MOS transistor is formed. Although phosphorus is doped by a thermal diffusion method using POCl 3 , it may be replaced by ion implantation instead. After that, phosphorus, for example, is ion-implanted in a self-aligned manner with the gate electrode. The conditions at that time are, for example, energy 35 KeV, dose amount 3E13.
(3 × e 13 ) / cm 2 .

【0021】次に、図3に示すように、ゲート電極とし
てのポリシリコン層25の両側に側壁27を形成する。
具体的には、全面にCVD法でシリコン酸化膜(SiO
2 )を堆積させた後、これをRIE(反応性イオンエッ
チング)等により異方性エッチングしてポリシリコン層
25の側面に側壁27を形成する。次に、ゲート電極
(ポリシリコン層25)と自己整合的に、例えば砒素
(AS )をイオンインプランテーションにより打ち込
み、N+ 不純物拡散領域23を形成する。この場合のイ
オンインプランテーションは、例えば打込みエネルギー
50KeV、ドーズ量5E15(5×e15)/cm2
いう条件下で行う。
Next, as shown in FIG. 3, sidewalls 27 are formed on both sides of the polysilicon layer 25 as a gate electrode.
Specifically, a silicon oxide film (SiO 2
2 ) is deposited and then anisotropically etched by RIE (reactive ion etching) or the like to form a side wall 27 on the side surface of the polysilicon layer 25. Next, for example, arsenic (A S ) is implanted by ion implantation in a self-alignment manner with the gate electrode (polysilicon layer 25) to form the N + impurity diffusion region 23. Ion implantation in this case is performed under the conditions of, for example, an implantation energy of 50 KeV and a dose amount of 5E15 (5 × e 15 ) / cm 2 .

【0022】次に、図4に示すように、本発明の特徴で
あるシリコン窒化層(Six y )をN+ 不純物拡散領
域23の内部に、シリコン基板21とN+ 不純物拡散領
域23との接合面に沿って形成する。具体的には、窒素
(N)をイオンインプランテーションにより、例えば打
込みエネルギー30KeV、ドーズ量1E14(1×e
14)/cm2 という条件下でN+ 不純物拡散領域23の
表面から打ち込み、その後、SiとNとの結合を強化す
るために、例えばRTAによって活性化アニールを行
う。この活性化アニールは、例えば雰囲気温度1000
°Cで10秒程度行う。
Next, as shown in FIG. 4, the silicon nitride layer (Si x N y ) which is a feature of the present invention is provided inside the N + impurity diffusion region 23 to form the silicon substrate 21 and the N + impurity diffusion region 23. It is formed along the joint surface of. Specifically, nitrogen (N) is ion-implanted, for example, with an implantation energy of 30 KeV and a dose amount of 1E14 (1 × e).
Implantation is performed from the surface of the N + impurity diffusion region 23 under the condition of 14 ) / cm 2 , and then activation annealing is performed by, for example, RTA in order to strengthen the bond between Si and N. This activation annealing is performed, for example, at an atmospheric temperature of 1000.
Perform for 10 seconds at ° C.

【0023】次に、N+ 不純物拡散領域23およびポリ
シリコン層25のシリサイド化を行う。具体的には、図
5に示すように、全面に高融点金属として例えばチタン
(Ti)層32をスパッタ法等により堆積し、その後、
シリサイド化のための活性化アニールを行う。この活性
下アニールは、例えば雰囲気温度1000°Cの下で1
0秒程度のRTAによって行うが、そのほか、例えば拡
散炉を用いた熱拡散法によって行うようにしてもよい。
さらに、RTAと熱拡散法とを併用してもよい。これに
より、ポリシリコン層25およびN+ 不純物拡散領域2
3と接触するチタン層32がシリサイド化され、シリサ
イド層となる。このとき、シリコン窒化層31の存在に
より、上記の活性化アニールにおけるシリコンと高融点
金属との局部的な異常反応が抑制され、シリコン基板2
1とN+ 不純物拡散領域23とのジャンクションの破壊
が防止される。
Next, the N + impurity diffusion region 23 and the polysilicon layer 25 are silicidized. Specifically, as shown in FIG. 5, a titanium (Ti) layer 32 as a refractory metal, for example, is deposited on the entire surface by a sputtering method or the like, and thereafter,
Activation annealing for silicidation is performed. This activation annealing is performed, for example, at an ambient temperature of 1000 ° C.
Although the RTA is performed for about 0 seconds, the RTA may be performed by a thermal diffusion method using a diffusion furnace.
Furthermore, RTA and the thermal diffusion method may be used together. As a result, the polysilicon layer 25 and the N + impurity diffusion region 2
The titanium layer 32 in contact with 3 is silicidized and becomes a silicide layer. At this time, the presence of the silicon nitride layer 31 suppresses a local abnormal reaction between the silicon and the refractory metal in the activation annealing, and the silicon substrate 2
The destruction of the junction between 1 and the N + impurity diffusion region 23 is prevented.

【0024】次に、未反応(すなわち、主としてN+
純物拡散領域23またはポリシリコン層25と接触して
いない部分)のチタン層32を、過酸化水素水(H2
2 )と硫酸(H2 SO4 )との混液を用いて除去する。
これにより、図1に示したように、ポリシリコン層25
およびN+ 不純物拡散領域23の上にシリサイド層2
6,28が形成される。
Next, the unreacted titanium layer 32 (that is, the portion not mainly in contact with the N + impurity diffusion region 23 or the polysilicon layer 25) is treated with hydrogen peroxide solution (H 2 O).
2 ) and sulfuric acid (H 2 SO 4 ) mixed solution is used for removal.
As a result, as shown in FIG.
And the silicide layer 2 on the N + impurity diffusion region 23.
6, 28 are formed.

【0025】これ以降は通常のMOSプロセス工程を行
う。すなわち、シリコン酸化膜等の層間絶縁膜を全面に
形成し、この層間絶縁膜にN+ 不純物拡散領域23に達
する開口を設け、これをアルミニウムで埋めて図示しな
いアルミニウム配線層とのコンタクトを形成し、さらに
コンタクトを安定化するためのシンタリング熱処理を行
う。このとき、シリコン窒化層31の存在により、熱処
理による縦方向のスパイク現象の発生が防止される。
After that, usual MOS process steps are performed. That is, an interlayer insulating film such as a silicon oxide film is formed on the entire surface, an opening reaching the N + impurity diffusion region 23 is provided in this interlayer insulating film, and this is filled with aluminum to form a contact with an aluminum wiring layer (not shown). Further, sintering heat treatment for stabilizing the contact is performed. At this time, the presence of the silicon nitride layer 31 prevents the vertical spike phenomenon from occurring due to the heat treatment.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る半導
体装置およびその製造方法によれば、第1導電型の半導
体基板の表面近傍に形成された第2導電型の不純物拡散
層の内部に、半導体基板と不純物拡散層との境界面に沿
って窒化層を設けるようにしたので、この窒化層の存在
によって、半導体基板と不純物拡散層とのジャンクショ
ンが保護される。すなわち、従来のようなバリアメタル
法を用いることなく、不純物拡散層とアルミニウム等の
金属配線とのコンタクト部におけるスパイク現象を防止
して、半導体基板と不純物拡散層とのジャンクションの
リークまたは破壊を回避することができる。したがっ
て、バリアメタルの堆積という煩雑な工程を削除して製
造工程を簡略化できると共に、バリアメタルの堆積時に
おけるダスト発生による歩留り低下を防止できるという
効果がある。また、不純物拡散層の上層部をシリサイド
化するプロセスを伴う場合において、活性化アニールに
よるシリコンと高融点金属との局部的な異常反応が抑制
されるので、半導体基板と不純物拡散層とのジャンクシ
ョンが保護される。したがって、安定なシリサイドプロ
セスが可能となる。もちろん、ゲート電極と不純物拡散
層とを同時にシリサイド化するサリサイドプロセスにお
いても適用することができる。
As described above, according to the semiconductor device and the method of manufacturing the same according to the present invention, the second conductivity type impurity diffusion layer is formed in the vicinity of the surface of the first conductivity type semiconductor substrate. Since the nitride layer is provided along the boundary surface between the semiconductor substrate and the impurity diffusion layer, the presence of this nitride layer protects the junction between the semiconductor substrate and the impurity diffusion layer. That is, without using the conventional barrier metal method, the spike phenomenon at the contact portion between the impurity diffusion layer and the metal wiring such as aluminum is prevented, and the leak or the destruction of the junction between the semiconductor substrate and the impurity diffusion layer is avoided. can do. Therefore, it is possible to eliminate the complicated process of depositing the barrier metal and simplify the manufacturing process, and it is possible to prevent a decrease in yield due to dust generation during deposition of the barrier metal. Further, when the process of siliciding the upper layer portion of the impurity diffusion layer is involved, a local abnormal reaction between silicon and the refractory metal due to activation annealing is suppressed, so that the junction between the semiconductor substrate and the impurity diffusion layer is suppressed. Be protected. Therefore, a stable silicide process becomes possible. Of course, it can also be applied to a salicide process in which the gate electrode and the impurity diffusion layer are simultaneously silicidized.

【0027】特に、本発明に係る半導体装置の製造方法
によれば、窒素のイオンインプランテーションおよび熱
処理という簡便な工程のみで窒化層というバリア層を形
成することができるので、新規な装置を必要とせず、コ
ストアップを招くことがないという効果がある。
In particular, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the barrier layer of the nitride layer can be formed only by the simple steps of nitrogen ion implantation and heat treatment. Therefore, there is an effect that the cost is not increased.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例に係る半導体装置を表す断面
図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【図2】この半導体装置の製造方法を表す断面図であ
る。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing this semiconductor device.

【図3】図2の工程に続く工程を表す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a step that follows the step of FIG.

【図4】図3の工程に続く工程を表す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a step that follows the step of FIG.

【図5】図4に続く工程を説明するための側断面図であ
る。
FIG. 5 is a side sectional view for explaining a step following FIG.

【図6】従来の半導体装置における不純物拡散層とアル
ミニウム配線とのコンタクト部を表す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a contact portion between an impurity diffusion layer and an aluminum wiring in a conventional semiconductor device.

【図7】従来の他の半導体装置における不純物拡散層と
アルミニウム配線とのコンタクト部を表す断面図であ
る。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a contact portion between an impurity diffusion layer and an aluminum wiring in another conventional semiconductor device.

【図8】従来の他の半導体装置における不純物拡散層の
シリサイド化プロセスを表す断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a silicidation process of an impurity diffusion layer in another conventional semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21 シリコン基板 22 素子間分離膜 23 N+ 不純物拡散領域 24 ゲート酸化膜 25 ポリシリコン層 26,28 シリサイド層 27 側壁(シリコン酸化層) 31 シリコン窒化層 32 チタン層21 silicon substrate 22 element isolation film 23 N + impurity diffusion region 24 gate oxide film 25 polysilicon layer 26, 28 silicide layer 27 side wall (silicon oxide layer) 31 silicon nitride layer 32 titanium layer

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1導電型の半導体基板と、 この半導体基板の表面近傍に形成された第2導電型の不
純物拡散層と、 この不純物拡散層の内部に、前記半導体基板と前記不純
物拡散層との境界面に沿って設けられた窒化層とを備え
たことを特徴とする半導体装置。
1. A semiconductor substrate of a first conductivity type, an impurity diffusion layer of a second conductivity type formed near the surface of the semiconductor substrate, and the semiconductor substrate and the impurity diffusion layer inside the impurity diffusion layer. And a nitride layer provided along a boundary surface between the semiconductor device and the semiconductor device.
【請求項2】 前記窒化層は、少なくとも、外部と接続
するための金属配線層から前記不純物拡散層に対するコ
ンタクト領域の下方に拡がっていることを特徴とする請
求項1記載の半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the nitride layer extends at least from a metal wiring layer for connecting to the outside to below a contact region for the impurity diffusion layer.
【請求項3】 さらに、前記不純物拡散層上に高融点金
属のシリサイド層を備えたことを特徴とする半導体装
置。
3. A semiconductor device comprising a refractory metal silicide layer on the impurity diffusion layer.
【請求項4】 第1導電型の半導体基板の表面近傍に第
2導電型の不純物拡散層を形成する工程と、 この不純物拡散層の内部に窒素イオンを打ち込み、前記
半導体基板と前記不純物拡散層との境界面に沿って窒化
層を形成する工程と、 窒素イオンの打ち込みによって生じた結晶構造の乱れを
修正するための熱処理工程とを含むことを特徴とする半
導体装置の製造方法。
4. A step of forming an impurity diffusion layer of a second conductivity type in the vicinity of the surface of a semiconductor substrate of a first conductivity type, and implanting nitrogen ions into the inside of the impurity diffusion layer to form the semiconductor substrate and the impurity diffusion layer. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of forming a nitride layer along the boundary surface of the semiconductor layer and a heat treatment step for correcting the disorder of the crystal structure caused by implantation of nitrogen ions.
【請求項5】 前記熱処理工程は、RTA(短時間アニ
ール)によって行うことを特徴とする請求項4記載の半
導体装置の製造方法。
5. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein the heat treatment step is performed by RTA (short time annealing).
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KR101044609B1 (en) * 2003-12-01 2011-06-29 매그나칩 반도체 유한회사 A semiconductor device and A method for forming the same

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