JPH09320993A - Semiconductor device and manufacturing method - Google Patents
Semiconductor device and manufacturing methodInfo
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- JPH09320993A JPH09320993A JP13296696A JP13296696A JPH09320993A JP H09320993 A JPH09320993 A JP H09320993A JP 13296696 A JP13296696 A JP 13296696A JP 13296696 A JP13296696 A JP 13296696A JP H09320993 A JPH09320993 A JP H09320993A
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- silicide
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- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
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- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ゲート電極の低抵
抗化と接合リーク電流の低減を図る半導体装置及びその
製造方法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 for reducing the resistance of a gate electrode and reducing a junction leak current, and a manufacturing method thereof.
【0002】[0002]
【従来の技術】MOSFETの高速化を図るためには、
ソース・ドレイン及びゲート電極の低抵抗化が必要であ
る。低抵抗化の方法として、ソース・ドレイン及びゲー
ト電極の表面上にシリサイド層を自己整合的に形成する
プロセスが開発されている。2. Description of the Related Art In order to speed up MOSFET,
It is necessary to reduce the resistance of the source / drain and gate electrodes. As a method of reducing the resistance, a process of forming a silicide layer on the surfaces of the source / drain and the gate electrode in a self-aligned manner has been developed.
【0003】従来のMOSFETの製造方法を、n型M
OSFETを例として、図4を使用して以下に説明す
る。シリコン基板1上に素子分離2を形成した後、ゲー
ト絶縁膜3を介してポリシリコンからなるゲート電極4
を形成し、次いで、ゲート電極4の側壁にサイドウォー
ル絶縁膜5を形成する(図4−(a)参照)。次に、ゲ
ート電極4とサイドウォール絶縁膜4とをマスクとして
シリコン基板1に例えば砒素等の不純物6をイオン注入
して自己整合的にソース・ドレインとなる拡散層7を形
成する(図4−(b)参照)。A conventional MOSFET manufacturing method is applied to an n-type M
The OSFET will be described below with reference to FIG. After the element isolation 2 is formed on the silicon substrate 1, the gate electrode 4 made of polysilicon is formed through the gate insulating film 3.
Then, a sidewall insulating film 5 is formed on the sidewall of the gate electrode 4 (see FIG. 4- (a)). Next, using the gate electrode 4 and the sidewall insulating film 4 as a mask, the silicon substrate 1 is ion-implanted with an impurity 6 such as arsenic to form a diffusion layer 7 serving as a source / drain in a self-aligned manner (FIG. 4-). (See (b)).
【0004】次に、全面にチタン等の金属膜を形成し
(図4−(c)参照)、アニール処理を施して、ゲート
電極4のポリシリコンとの間とソース・ドレインをなす
拡散層7のシリコンとの間とで選択的にシリサイド化反
応を進行させて、ゲート電極4の表面上と拡散層の表面
上とにシリサイド層8を自己整合的に形成する(図4−
(d)参照)。Next, a metal film of titanium or the like is formed on the entire surface (see FIG. 4- (c)) and annealed to form a diffusion layer 7 between the polysilicon of the gate electrode 4 and the source / drain. The silicidation reaction is selectively promoted between the surface of the gate electrode 4 and the surface of the diffusion layer to form a silicide layer 8 in a self-aligned manner (FIG. 4-).
(D)).
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】近年の半導体装置にお
ける高集積化及び高速化に対する技術進展に伴い、MO
SFETの構造も微細化されている。微細化によってチ
ャネル長が短小化されると、短チャネル効果を防止する
ためにソース・ドレインを浅く形成する必要があり、そ
のため、ソースドレイン拡散層上に形成するシリサイド
層も薄く形成する必要が生じた。With the recent technological progress toward higher integration and higher speed in semiconductor devices, MO
The structure of the SFET is also miniaturized. When the channel length is shortened by miniaturization, it is necessary to form the source / drain shallowly in order to prevent the short channel effect.Therefore, the silicide layer formed on the source / drain diffusion layer also needs to be thinly formed. It was
【0006】しかしながら、図5に示すように、シリサ
イド層の抵抗Rsは、線幅Lgの減少とともに急激に増
大する。また、図5に併せて示したように、堆積したチ
タン膜厚が薄くなるほどシリサイドの形成が困難とな
り、同じ線幅でも抵抗値は増大するという問題が生じ
る。However, as shown in FIG. 5, the resistance Rs of the silicide layer rapidly increases as the line width Lg decreases. Further, as also shown in FIG. 5, the thinner the deposited titanium film is, the more difficult it is to form silicide, and the resistance value increases even with the same line width.
【0007】チタン膜厚が薄い場合においては、高温、
長時間の熱処理を行ない、充分に反応させてシリサイド
化を安定に形成するという方法が挙げられるが、この場
合、サイドウォールへのシリサイドの這い上がりがおこ
り、ゲートと拡散層が短絡するという問題が生じる。When the titanium film thickness is thin, high temperature,
There is a method of performing heat treatment for a long time and sufficiently reacting to form a silicidation stably, but in this case, there is a problem that the silicide creeps up to the side wall and the gate and the diffusion layer are short-circuited. Occurs.
【0008】本発明の目的は、これらの欠点を解消する
ことにあり、拡散層上にシリサイド層を形成し、その後
ゲート電極上にシリサイド層を形成することより、拡散
層及びゲート電極でそれぞれシリサイドの形成条件を最
適化し、プロセスマージンを広げることを可能とする半
導体装置の製造方法を提供することおよび、上記半導体
装置の製造方法により、低抵抗で接合リークの少ない拡
散層と、低抵抗のゲート電極を備えた半導体装置を提供
することにある。An object of the present invention is to eliminate these drawbacks, and by forming a silicide layer on the diffusion layer and then forming a silicide layer on the gate electrode, the diffusion layer and the gate electrode are silicided respectively. To provide a method for manufacturing a semiconductor device capable of optimizing the formation conditions of the semiconductor device and widening a process margin, and the method for manufacturing a semiconductor device described above, thereby providing a diffusion layer with low resistance and less junction leakage, and a gate with low resistance. It is to provide a semiconductor device provided with an electrode.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明が講じた解決手段は、以下の特徴を有する半
導体装置及びその製造方法である。[Means for Solving the Problems] To solve the above problems, the means for solving the problems of the present invention are a semiconductor device having the following features and a manufacturing method thereof.
【0010】(1)ゲート電極上と拡散層上にシリサイ
ド層を形成する工程と、層間膜を形成した後、該層間膜
をエッチバックし、ゲート電極を露出させる工程と、該
ゲート電極をシリサイド化する工程とを有することを特
徴とする半導体装置の製造方法とする。これにより、拡
散層のシリサイド形成条件の最適化と、ゲート電極のシ
リサイド形成条件の最適化とが独立に行なえるので、低
抵抗で接合リーク電流の少ない拡散層と、低抵抗のゲー
ト電極を備えた半導体装置の製造が可能となる。(1) A step of forming a silicide layer on the gate electrode and the diffusion layer; a step of forming an interlayer film and then etching back the interlayer film to expose the gate electrode; and a step of silicide the gate electrode. And a step of converting the semiconductor device into a semiconductor device. As a result, the silicide formation conditions for the diffusion layer and the silicide formation conditions for the gate electrode can be optimized independently, so that the diffusion layer with low resistance and low junction leakage current and the gate electrode with low resistance are provided. It is possible to manufacture a semiconductor device having a high quality.
【0011】(2)ゲート電極上と拡散層上にシリサイ
ド層を形成する工程と、層間膜を形成した後、該層間膜
をエッチバックし、ゲート電極を露出させる工程と、全
面に堆積したシリコン膜をエッチバックして前記ゲート
電極の側壁にシリコン膜を残す工程と、該シリコン膜と
前記ゲート電極とをシリサイド化する工程とを有するこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法とする。これによ
り、ゲート電極において、シリサイド化を行なう際の有
効面積を増大することが可能となる。同時に、拡散層の
シリサイド形成条件の最適化と、ゲート電極のシリサイ
ド形成条件の最適化とが独立に行なえるので、低抵抗で
接合リーク電流の少ない拡散層と、低抵抗のゲート電極
を備えた半導体装置の製造が可能となる。(2) A step of forming a silicide layer on the gate electrode and the diffusion layer, a step of forming an interlayer film and then etching back the interlayer film to expose the gate electrode, and a silicon film deposited on the entire surface. A method of manufacturing a semiconductor device comprising: a step of etching back the film to leave a silicon film on a side wall of the gate electrode; and a step of silicidizing the silicon film and the gate electrode. This makes it possible to increase the effective area of the gate electrode when performing silicidation. At the same time, since the optimization of the silicide formation conditions of the diffusion layer and the optimization of the silicide formation conditions of the gate electrode can be performed independently, a diffusion layer with low resistance and low junction leakage current and a low resistance gate electrode were provided. It is possible to manufacture a semiconductor device.
【0012】(3)拡散層と、前記拡散層上に形成され
た第1のシリサイド層と、ゲート電極と、前記ゲート電
極上に形成された第2のシリサイド層を備えた半導体装
置において、第1のシリサイド層と第2のシリサイド層
が、それぞれ異なる金属材料からなることを特徴とする
半導体装置とする。これにより、拡散層とゲート電極上
で、それぞれ適した金属材料を用いることができるの
で、拡散層の低抵抗化と接合リーク電流の抑制ととも
に、ゲート電極の低抵抗化が可能となる。(3) A semiconductor device comprising a diffusion layer, a first silicide layer formed on the diffusion layer, a gate electrode, and a second silicide layer formed on the gate electrode, A semiconductor device is characterized in that the first silicide layer and the second silicide layer are made of different metal materials. With this, since a metal material suitable for each of the diffusion layer and the gate electrode can be used, it is possible to reduce the resistance of the diffusion layer, suppress the junction leakage current, and reduce the resistance of the gate electrode.
【0013】(4)拡散層と、前記拡散層上に形成され
た第1のシリサイド層と、ゲート電極と、前記ゲート電
極上に形成された第2のシリサイド層を備えた半導体装
置において、第1のシリサイド層と第2のシリサイド層
で、それぞれ膜厚が異なることを特徴とする半導体装置
とする。これにより、例えば拡散層上のシリサイド層の
膜厚をを薄く、ゲート電極上のシリサイド層の膜厚を厚
く形成することができるので、拡散層の低抵抗化と接合
リーク電流の抑制とともに、ゲート電極の低抵抗化が可
能となる。(4) A semiconductor device comprising a diffusion layer, a first silicide layer formed on the diffusion layer, a gate electrode, and a second silicide layer formed on the gate electrode, A semiconductor device is characterized in that the first silicide layer and the second silicide layer have different film thicknesses. As a result, for example, the silicide layer on the diffusion layer can be made thin and the silicide layer on the gate electrode can be made thick, so that the resistance of the diffusion layer can be reduced and the junction leakage current can be suppressed. The resistance of the electrode can be reduced.
【0014】(5)請求項2記載の半導体装置の製造方
法により、ゲート長より大きい幅を持つシリサイド層が
形成されることを特徴とする半導体装置。これにより、
実際のゲート長より、シリサイド形成のための有効面積
が大きいため、シリサイドの安定形成が容易となるので、
ゲート電極の低抵抗化が可能となる。(5) A semiconductor device characterized in that a silicide layer having a width larger than a gate length is formed by the method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2. This allows
Since the effective area for forming the silicide is larger than the actual gate length, stable formation of the silicide is facilitated.
It is possible to reduce the resistance of the gate electrode.
【0015】(6)ゲート電極上と拡散層上にシリサイ
ド層を形成する工程と、ゲート電極形成後に形成した層
間膜をエッチバックし、ゲート電極を露出させる工程
と、該ゲート電極上に選択的に低抵抗材料を成長させる
工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法
とする。これにより、拡散層のシリサイド形成条件の最
適化と、ゲート電極のシリサイド形成条件の最適化とが
独立に行なえるので、拡散層の低抵抗化と接合リーク電
流の抑制とともに、ゲート電極の低抵抗化が可能とな
る。また、ゲート電極形成後に低抵抗のシリサイド層を
形成しているので、デュアルゲートトランジスタにおい
て生じる、ゲート不純物の相互拡散を抑制できる。(6) A step of forming a silicide layer on the gate electrode and the diffusion layer, a step of etching back the interlayer film formed after forming the gate electrode to expose the gate electrode, and a step of selectively forming the gate electrode. And a step of growing a low-resistance material. This makes it possible to optimize the conditions for forming the silicide in the diffusion layer and the conditions for forming the silicide in the gate electrode independently, so that the resistance of the diffusion layer and the junction leakage current can be suppressed and the resistance of the gate electrode can be reduced. Can be realized. Moreover, since the low-resistance silicide layer is formed after the gate electrode is formed, it is possible to suppress the mutual diffusion of gate impurities that occurs in the dual gate transistor.
【0016】[0016]
【発明の実施の形態】本発明の半導体装置及びその製造
方法について、実施例1〜実施例3を図面に基づき説明
する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments 1 to 3 of a semiconductor device and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described with reference to the drawings.
【0017】(実施例1)図1に請求項1記載の実施例
1を示す、n型MOSトランジスタの工程断面図を示
す。例えばp型シリコン基板1に周知の方法を使用して
素子分離2を形成する。(Embodiment 1) FIG. 1 is a process sectional view of an n-type MOS transistor showing a first embodiment of the present invention. For example, the element isolation 2 is formed on the p-type silicon substrate 1 by using a known method.
【0018】次に、シリコン基板1上に60Å厚程度の
薄い酸化膜を形成し、この酸化膜の表面上にポリシリコ
ン層を3000Å程度の厚さに堆積した後、砒素等のn
型不純物をイオン注入する。Next, a thin oxide film having a thickness of about 60 Å is formed on the silicon substrate 1, a polysilicon layer is deposited on the surface of the oxide film to a thickness of about 3000 Å, and then n of arsenic or the like is deposited.
Type impurities are ion-implanted.
【0019】次に、前記のポリシリコン層と酸化膜をパ
ターニングして、ポリシリコンよりなるゲート電極4及
びゲート酸化膜3とを形成する。Next, the polysilicon layer and the oxide film are patterned to form a gate electrode 4 and a gate oxide film 3 made of polysilicon.
【0020】次に、絶縁膜を形成して異方性エッチング
を行ない、ゲート電極4の側壁にサイドウォール絶縁膜
5を形成する。Next, an insulating film is formed and anisotropically etched to form a sidewall insulating film 5 on the side wall of the gate electrode 4.
【0021】次に、ゲート電極4とサイドウォール絶縁
膜5とをマスクとして、砒素等のn型不純物を30ke
V程度の注入エネルギーをもってイオン注入した後、ア
ニール処理を施して活性化し、ソース・ドレインとなる
n型拡散層7を形成する(以上図1−(a)参照)。Next, using the gate electrode 4 and the sidewall insulating film 5 as a mask, an n-type impurity such as arsenic is added at 30 ke.
After ion implantation with an implantation energy of about V, annealing treatment is performed to activate the n-type diffusion layer 7 serving as a source / drain (see FIG. 1- (a) above).
【0022】シリサイド層形成のための金属、例えばチ
タンをスパッタリング法を使用して30〜40nm程度
の厚さに堆積し、チタン膜9を形成する(図1−(b)
参照)。A metal for forming a silicide layer, for example, titanium is deposited to a thickness of about 30 to 40 nm by using a sputtering method to form a titanium film 9 (FIG. 1- (b)).
reference).
【0023】窒素雰囲気中でランプアニール処理を施し
て、650〜800℃の温度に30〜60秒間加熱して
チタンとシリコンとを固相反応させ、ソース・ドレイン
をなすn型拡散層7上とゲート電極4上とに自己整合的
にチタンシリサイド層8を形成する。シリサイド化しな
いチタン膜9は、過酸化水素水とアンモニア水の混合液
を使用してウェットエッチングすることによって除去す
る(図1−(c)参照)。Lamp annealing is performed in a nitrogen atmosphere, and heating is performed at a temperature of 650 to 800 ° C. for 30 to 60 seconds to cause titanium and silicon to undergo a solid phase reaction to form a source / drain on the n-type diffusion layer 7. A titanium silicide layer 8 is formed on the gate electrode 4 in a self-aligned manner. The titanium film 9 that is not silicidized is removed by wet etching using a mixed solution of hydrogen peroxide water and ammonia water (see FIG. 1- (c)).
【0024】次に、窒素雰囲気中で、ランプアニール処
理により800〜900℃の温度に1〜20秒間加熱す
る。このアニール処理はシリサイド層8の抵抗を低減す
るために有効である。Next, in a nitrogen atmosphere, a lamp annealing treatment is performed to a temperature of 800 to 900 ° C. for 1 to 20 seconds. This annealing treatment is effective for reducing the resistance of the silicide layer 8.
【0025】この結果、平均膜厚が30〜80nmのシ
リサイド層7がゲート電極4上とソース・ドレインをな
す拡散層7上とに選択的に形成される。As a result, the silicide layer 7 having an average film thickness of 30 to 80 nm is selectively formed on the gate electrode 4 and the diffusion layer 7 forming the source / drain.
【0026】CVD法を使用して酸化膜からなる絶縁膜
10を400〜600nm形成する。この絶縁膜10
を、エッチバックして、ゲート電極43の上面及び側壁
を30〜50nm露出させる(図1−(d)参照)。こ
のとき、ゲート電極4上のシリサイド層8は、除去され
ていてもよい。ゲート電極4の上面だけでなく、側壁を
も露出させることで、続いて行われるゲート電極4のシ
リサイド化の際の有効面積が大きくできるので、シリサ
イドの安定形成に効果がある。An insulating film 10 made of an oxide film is formed to a thickness of 400 to 600 nm by using the CVD method. This insulating film 10
Is etched back to expose the upper surface and side wall of the gate electrode 43 by 30 to 50 nm (see FIG. 1- (d)). At this time, the silicide layer 8 on the gate electrode 4 may be removed. By exposing not only the upper surface of the gate electrode 4 but also the side wall, the effective area in the subsequent silicidation of the gate electrode 4 can be increased, which is effective for stable formation of the silicide.
【0027】次にスパッタ法を使用して、全面にチタン
膜9を10〜60nm厚に形成する(図1−(e)参
照)。Next, a titanium film 9 having a thickness of 10 to 60 nm is formed on the entire surface by using the sputtering method (see FIG. 1- (e)).
【0028】窒素雰囲気中で、ランプアニール処理によ
り650〜800℃の温度に30〜60秒間加熱し、露
出したゲート電極の上面及び側壁に、ゲート電極4上に
自己整合的に第2のチタンシリサイド層14を形成す
る。シリサイド化しないチタン膜9は、過酸化水素水と
アンモニア水の混合液を使用してウェットエッチングす
ることによって除去する(図1−(f)参照)。In a nitrogen atmosphere, heating is performed at a temperature of 650 to 800 ° C. for 30 to 60 seconds by a lamp annealing treatment, and the second titanium silicide is self-aligned on the exposed upper surface and side wall of the gate electrode 4 on the gate electrode 4. Form the layer 14. The titanium film 9 that is not silicidized is removed by wet etching using a mixed solution of hydrogen peroxide water and ammonia water (see FIG. 1- (f)).
【0029】上記の方法により、拡散層7上の第1のシ
リサイド層8と、ゲート電極上の第2のシリサイド層1
4をそれぞれ別の工程で形成することにより、例えば、
拡散層7上のシリサイド層8の膜厚を薄く、ゲート電極
上の第2のシリサイド層14の膜厚を厚く形成すること
が可能となる、また、シリサイド層8と第2のシリサイ
ド層14の形成のための熱処理条件を変えることが可能
となるため、プロセスマージンが広がるとともに、低抵
抗で接合リーク電流の少ない拡散層と、低抵抗のゲート
電極を備えた半導体装置を得ることが可能となる。By the above method, the first silicide layer 8 on the diffusion layer 7 and the second silicide layer 1 on the gate electrode are formed.
By forming 4 in different steps, for example,
It is possible to form the silicide layer 8 on the diffusion layer 7 to be thin and to form the second silicide layer 14 on the gate electrode to be thick. In addition, the silicide layer 8 and the second silicide layer 14 can be formed thicker. Since the heat treatment conditions for formation can be changed, a process margin can be widened, and a semiconductor device including a diffusion layer having low resistance and low junction leakage current and a gate electrode having low resistance can be obtained. .
【0030】なお、ゲート電極4で、露出される部分が
上面のみであっても、拡散層の接合リークの問題を考慮
する必要が無いため、その後堆積するチタン膜9の膜厚
を、十分厚く形成することが可能となるので、シリサイ
ド層の安定形成を図ることができ、ゲート電極の低抵抗
化の効果が得られる。Even if only the upper surface of the gate electrode 4 is exposed, it is not necessary to consider the problem of junction leak in the diffusion layer. Therefore, the thickness of the titanium film 9 to be deposited thereafter should be sufficiently thick. Since it can be formed, the silicide layer can be stably formed, and the effect of lowering the resistance of the gate electrode can be obtained.
【0031】なお、拡散層7上にシリサイドを形成しな
い場合でも、ゲート電極の低抵抗化という点で効果が得
られることは言うまでもない。Needless to say, even if the silicide is not formed on the diffusion layer 7, the effect of reducing the resistance of the gate electrode can be obtained.
【0032】なお、上記の例においては、シリサイド層
7形成のための金属膜にチタンを使用したが、チタン以
外にコバルト、ニッケル、タングステン等を使用しても
同様の効果が得られることは云うまでもない。Although titanium is used for the metal film for forming the silicide layer 7 in the above example, it is possible to obtain the same effect by using cobalt, nickel, tungsten or the like in addition to titanium. There is no end.
【0033】(実施例2)図2に請求項2記載の実施例
2を示す、n型MOSトランジスタの工程断面図を示
す。例えばp型シリコン基板1に周知の方法を使用して
素子分離2を形成する。(Embodiment 2) FIG. 2 is a process sectional view of an n-type MOS transistor showing a second embodiment of the present invention. For example, the element isolation 2 is formed on the p-type silicon substrate 1 by using a known method.
【0034】次に、シリコン基板1上に60Å厚程度の
薄い酸化膜を形成し、この酸化膜の表面上にポリシリコ
ン層11を3000Å程度の厚さに堆積した後、砒素等
のn型不純物をイオン注入する。Next, a thin oxide film having a thickness of about 60Å is formed on the silicon substrate 1, a polysilicon layer 11 is deposited on the surface of the oxide film to a thickness of about 3000Å, and then an n-type impurity such as arsenic is deposited. Is ion-implanted.
【0035】その後、ポリシリコン層11上に、後の工
程でエッチングストッパとして用いるシリコン窒化膜1
2を100nm程度堆積する(図2−(a)参照)。After that, the silicon nitride film 1 used as an etching stopper in a later step is formed on the polysilicon layer 11.
2 is deposited to a thickness of about 100 nm (see FIG. 2- (a)).
【0036】次に、前記のポリシリコン層11と酸化膜
をパターニングして、ポリシリコンよりなるゲート電極
4及びゲート酸化膜3とを形成する。この時、ポリシリ
コン層11上には、シリコン窒化膜12が除去されずに
残っている。Next, the polysilicon layer 11 and the oxide film are patterned to form a gate electrode 4 and a gate oxide film 3 made of polysilicon. At this time, the silicon nitride film 12 remains on the polysilicon layer 11 without being removed.
【0037】次に、絶縁膜を形成して異方性エッチング
を行ない、ゲート電極4の側壁にサイドウォール絶縁膜
5を形成する。Next, an insulating film is formed and anisotropically etched to form a sidewall insulating film 5 on the side wall of the gate electrode 4.
【0038】次に、ゲート電極4とサイドウォール絶縁
膜5とをマスクとして、砒素等のn型不純物を30ke
V程度の注入エネルギーをもってイオン注入した後、ア
ニール処理を施して活性化し、ソース・ドレインとなる
n型拡散層7を形成する(以上図2−(b)参照)。Next, using the gate electrode 4 and the sidewall insulating film 5 as a mask, an n-type impurity such as arsenic is added at 30 ke.
After ion implantation with an implantation energy of about V, annealing treatment is performed to activate the n-type diffusion layer 7 to be the source / drain (see FIG. 2 (b) above).
【0039】シリサイド層形成のための金属、例えばチ
タンをスパッタリング法を使用して30〜40nm程度
の厚さに堆積し、チタン膜9を形成する(図2−(c)
参照)。A metal for forming a silicide layer, for example, titanium is deposited to a thickness of about 30 to 40 nm by a sputtering method to form a titanium film 9 (FIG. 2- (c)).
reference).
【0040】窒素雰囲気中でランプアニール処理を施し
て、650〜800℃の温度に30〜60秒間加熱して
チタンとシリコンとを固相反応させ、ソース・ドレイン
をなすn型拡散層7上に自己整合的にチタンシリサイド
層7を形成する。シリサイド化しないチタン膜9は、過
酸化水素水とアンモニア水の混合液を使用してウェット
エッチングすることによって除去する(図2−(d)参
照)。Lamp annealing is performed in a nitrogen atmosphere and heating is performed at a temperature of 650 to 800 ° C. for 30 to 60 seconds to cause a solid phase reaction between titanium and silicon, and on the n-type diffusion layer 7 forming the source / drain. The titanium silicide layer 7 is formed in a self-aligned manner. The titanium film 9 that is not silicidized is removed by wet etching using a mixed solution of hydrogen peroxide water and ammonia water (see FIG. 2- (d)).
【0041】次に、窒素雰囲気中で、ランプアニール処
理により800〜900℃の温度に1〜20秒間加熱す
る。このアニール処理はシリサイド層8の抵抗を低減す
るために有効である。Next, in a nitrogen atmosphere, a lamp annealing treatment is performed to a temperature of 800 to 900 ° C. for 1 to 20 seconds. This annealing treatment is effective for reducing the resistance of the silicide layer 8.
【0042】この結果、平均膜厚が30〜80nmのシ
リサイド層8がソース・ドレインをなす拡散層7上に選
択的に形成される。As a result, the silicide layer 8 having an average film thickness of 30 to 80 nm is selectively formed on the diffusion layer 7 forming the source / drain.
【0043】CVD法を使用して酸化膜からなる絶縁膜
10を400〜600nm形成する。この絶縁膜10
を、CHF3ガス及びClF3ガスの混合ガスを用いて
エッチバックし、ゲート電極4の上面及び側壁を30〜
50nm露出させる(図2−(e)参照)。An insulating film 10 made of an oxide film is formed to a thickness of 400 to 600 nm by using the CVD method. This insulating film 10
Is etched back using a mixed gas of CHF3 gas and ClF3 gas, and the upper surface and the side wall of the gate electrode 4 are exposed to 30 to 30 nm.
It is exposed to 50 nm (see FIG. 2- (e)).
【0044】次に、CVD法を使用して、シリコン膜1
3を00〜00nm形成する。このシリコン膜13をエ
ッチバックして、露出したゲート電極3の側壁に、シリ
コン膜13を残す(図2−(f)、(g)参照)。Next, the silicon film 1 is formed by using the CVD method.
3 is formed to have a thickness of 00 to 00 nm. The silicon film 13 is etched back to leave the silicon film 13 on the exposed sidewalls of the gate electrode 3 (see FIGS. 2F and 2G).
【0045】その後、熱リン酸を用いたウェットエッチ
により、ゲート電極4上に残留しているシリコン窒化膜
12を除去する。After that, the silicon nitride film 12 remaining on the gate electrode 4 is removed by wet etching using hot phosphoric acid.
【0046】次にスパッタ法を使用して、全面にチタン
膜9を10〜60nm厚に形成する(図2−(h)参
照)。Next, a titanium film 9 having a thickness of 10 to 60 nm is formed on the entire surface by using the sputtering method (see FIG. 2- (h)).
【0047】窒素雰囲気中で、ランプアニール処理によ
り650〜800℃の温度に30〜60秒間加熱し、露
出したゲート電極の上面及び側壁に残したシリコン膜1
3とチタン膜9を反応させ、ゲート電極4上に自己整合
的にチタンシリサイド層8を形成する。シリサイド化し
ないチタン膜9は、過酸化水素水とアンモニア水の混合
液を使用してウェットエッチングすることによって除去
する(図2−(i)参照)。In a nitrogen atmosphere, the silicon film 1 left on the exposed upper surface and side walls of the gate electrode was heated by lamp annealing to a temperature of 650 to 800 ° C. for 30 to 60 seconds.
3 and the titanium film 9 are reacted to form a titanium silicide layer 8 on the gate electrode 4 in a self-aligned manner. The titanium film 9 that is not silicidized is removed by wet etching using a mixed solution of hydrogen peroxide water and ammonia water (see FIG. 2- (i)).
【0048】上記の方法により、ゲート電極4の側壁に
残したシリコン膜13により、シリサイド化反応の際消
費される、露出しているシリコンの幅は、ゲート長よりも
広くなるので、ゲート電極上のシリサイド層の安定形成
を図ることができ、ゲート電極の低抵抗化に有効であ
る。また、拡散層7上のシリサイド層8と、ゲート電極
上の第2のシリサイド層14をそれぞれ別の工程で形成
することにより、例えば、拡散層7上のシリサイド層8
の膜厚を薄く、ゲート電極上の第2のシリサイド層14
の膜厚を厚く形成することが可能となる、また、シリサ
イド層8と第2のシリサイド層14の形成のための熱処
理条件を変えることが可能となるため、プロセスマージ
ンが広がるとともに、低抵抗で接合リーク電流の少ない
拡散層と、低抵抗のゲート電極を備えた半導体装置を得
ることが可能となる。By the above method, the width of exposed silicon consumed during the silicidation reaction is wider than the gate length due to the silicon film 13 left on the side wall of the gate electrode 4. The silicide layer can be stably formed, and it is effective for lowering the resistance of the gate electrode. Further, by forming the silicide layer 8 on the diffusion layer 7 and the second silicide layer 14 on the gate electrode in separate steps, for example, the silicide layer 8 on the diffusion layer 7 is formed.
Of the second silicide layer 14 on the gate electrode
Can be formed thicker, and the heat treatment conditions for forming the silicide layer 8 and the second silicide layer 14 can be changed, so that the process margin is widened and the resistance is reduced. It is possible to obtain a semiconductor device including a diffusion layer having a small junction leak current and a gate electrode having a low resistance.
【0049】なお、ゲート電極4で、露出される部分が
上面のみであっても、拡散層の接合リークの問題を考慮
する必要が無いため、その後堆積するチタン膜9の膜厚
を、十分厚く形成することが可能となるので、ゲート電
極の低抵抗化の効果が得られる。Even if the exposed portion of the gate electrode 4 is only the upper surface, it is not necessary to consider the problem of junction leak in the diffusion layer. Therefore, the thickness of the titanium film 9 to be deposited thereafter should be sufficiently thick. Since it can be formed, the effect of lowering the resistance of the gate electrode can be obtained.
【0050】なお、拡散層7上にシリサイドを形成しな
い場合でも、ゲート電極の低抵抗化という点で効果が得
られることは言うまでもない。Needless to say, even if the silicide is not formed on the diffusion layer 7, the effect of reducing the resistance of the gate electrode can be obtained.
【0051】なお、上記の例においては、シリサイド層
7形成のための金属膜にチタンを使用したが、チタン以
外にコバルト、ニッケル、タングステン等を使用しても
同様の効果が得られることは云うまでもない。Although titanium is used for the metal film for forming the silicide layer 7 in the above example, it is possible to obtain the same effect by using cobalt, nickel, tungsten or the like in addition to titanium. There is no end.
【0052】(実施例3)請求項6記載の実施例3を示
す。実施例1記載の半導体装置及の製造方法において、
図3に示すように、露出したゲート電極4上に、タング
ステン層15を選択的に成長させてもよい。(Third Embodiment) A third embodiment according to the sixth aspect will be described. In the semiconductor device and the manufacturing method according to the first embodiment,
As shown in FIG. 3, the tungsten layer 15 may be selectively grown on the exposed gate electrode 4.
【0053】この場合、実施例1記載のn型MOSトラ
ンジスタの工程において、図1−(d)に示すゲート電
極4を露出させる工程の後、圧力45〜55nm、温度
220〜300℃の雰囲気において、SiH4ガスを6
〜10sccm、WF6ガスを8〜12sccm流して
反応させ、ゲート電極4上部にタングステン層15を1
00nm程度選択的に成長させる。In this case, in the process of the n-type MOS transistor described in the first embodiment, after the process of exposing the gate electrode 4 shown in FIG. 1- (d), the pressure is 45 to 55 nm and the temperature is 220 to 300 ° C. in an atmosphere. , SiH4 gas 6
-10 sccm, WF6 gas is caused to flow at 8-12 sccm for reaction, and a tungsten layer 15 is formed on the upper part of the gate electrode 4.
About 100 nm is selectively grown.
【0054】この方法により、ポリサイドゲートと同様
の構造が得られるが、 本発明に係る半導体の製造方法
では、ゲート電極形成後にタングステン層15を形成す
るので、デュアルゲートトランジスタにおいてポリサイ
ドゲートを適用した場合に生じる、メタル形成後の熱処
理による、メタルを介してのゲート不純物の相互拡散に
起因する特性の劣化を抑制することが可能となる。By this method, a structure similar to that of a polycide gate can be obtained. However, in the method of manufacturing a semiconductor according to the present invention, since the tungsten layer 15 is formed after the gate electrode is formed, the polycide gate is applied to the dual gate transistor. In this case, it is possible to suppress the deterioration of the characteristics caused by the interdiffusion of the gate impurities through the metal due to the heat treatment after the metal formation.
【0055】[0055]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体装
置及びその製造方法を用いて、ゲート電極形成後に形成
した層間膜をエッチバックし、ゲート電極を露出させ、
該ゲート電極をシリサイド化することにより、拡散層の
シリサイド形成条件の最適化と、ゲート電極のシリサイ
ド形成条件の最適化とが独立に行なえるので、低抵抗で
接合リーク電流の少ない拡散層と、低抵抗のゲート電極
を備えた半導体装置の製造が可能となる。As described above, by using the semiconductor device and the manufacturing method thereof according to the present invention, the interlayer film formed after the gate electrode is formed is etched back to expose the gate electrode,
By siliciding the gate electrode, the silicide forming condition of the diffusion layer and the silicide forming condition of the gate electrode can be optimized independently, so that the diffusion layer having a low resistance and a small junction leak current, It is possible to manufacture a semiconductor device having a low resistance gate electrode.
【図1】本発明に係るMISFETの製造工程図(実施
例1)FIG. 1 is a manufacturing process diagram of a MISFET according to the present invention (Example 1).
【図2】本発明に係るMISFETの製造工程図(実施
例2)FIG. 2 is a manufacturing process diagram of a MISFET according to the present invention (Example 2).
【図3】本発明に係るMISFETの製造工程図(実施
例3)FIG. 3 is a manufacturing process diagram of a MISFET according to the present invention (Example 3).
【図4】従来技術に係るMISFETの製造工程図FIG. 4 is a manufacturing process diagram of a MISFET according to a conventional technique.
【図5】ゲート電極の細線抵抗の細線幅及びチタン膜厚
依存性を示す図FIG. 5 is a diagram showing thin wire resistance and titanium film thickness dependence of thin wire resistance of a gate electrode.
1 シリコン基板 2 素子分離 3 ゲート絶縁膜 4 ゲート電極 5 サイドウォール絶縁膜 6 不純物 7 拡散層 8 シリサイド層 9 チタン膜 10 絶縁膜 11 ポリシリコン層 12 シリコン窒化膜 13 シリコン膜 14 第2のシリサイド層 15 タングステン層 1 Silicon Substrate 2 Element Isolation 3 Gate Insulation Film 4 Gate Electrode 5 Sidewall Insulation Film 6 Impurity 7 Diffusion Layer 8 Silicide Layer 9 Titanium Film 10 Insulation Film 11 Polysilicon Layer 12 Silicon Nitride Film 13 Silicon Film 14 Second Silicide Layer 15 Tungsten layer
Claims (6)
形成する工程と、層間膜を形成した後、該層間膜をエッ
チバックし、ゲート電極を露出させる工程と、該ゲート
電極をシリサイド化する工程とを有することを特徴とす
る半導体装置の製造方法。1. A step of forming a silicide layer on a gate electrode and a diffusion layer; a step of forming an interlayer film and then etching back the interlayer film to expose the gate electrode; and a step of siliciding the gate electrode. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
形成する工程と、層間膜を形成した後、該層間膜をエッ
チバックし、ゲート電極を露出させる工程と、全面に堆
積したシリコン膜をエッチバックして前記ゲート電極の
側壁にシリコン膜を残す工程と、該シリコン膜と前記ゲ
ート電極とをシリサイド化する工程とを有することを特
徴とする半導体装置の製造方法。2. A step of forming a silicide layer on the gate electrode and the diffusion layer, a step of forming an interlayer film and then etching back the interlayer film to expose the gate electrode, and a silicon film deposited on the entire surface. And a step of etching back the silicon film to leave a silicon film on the side wall of the gate electrode, and a step of silicidizing the silicon film and the gate electrode.
のシリサイド層と、ゲート電極と、前記ゲート電極上に
形成された第2のシリサイド層を備えた半導体装置にお
いて、第1のシリサイド層と第2のシリサイド層が、それ
ぞれ異なる金属材料からなることを特徴とする半導体装
置。3. A diffusion layer and a first layer formed on the diffusion layer.
In the semiconductor device including the silicide layer, the gate electrode, and the second silicide layer formed on the gate electrode, the first silicide layer and the second silicide layer are made of different metal materials. Characteristic semiconductor device.
のシリサイド層と、ゲート電極と、前記ゲート電極上に
形成された第2のシリサイド層を備えた半導体装置にお
いて、第1のシリサイド層と第2のシリサイド層で、それ
ぞれ膜厚が異なることを特徴とする半導体装置。4. A diffusion layer and a first layer formed on the diffusion layer.
In the semiconductor device including the silicide layer, the gate electrode, and the second silicide layer formed on the gate electrode, the first silicide layer and the second silicide layer have different thicknesses, respectively. Semiconductor device.
り、ゲート長より大きい幅を持つシリサイド層が形成さ
れることを特徴とする半導体装置。5. The semiconductor device according to claim 2, wherein a silicide layer having a width larger than a gate length is formed by the method for manufacturing a semiconductor device.
形成する工程と、ゲート電極形成後に形成した層間膜を
エッチバックし、ゲート電極を露出させる工程と、該ゲ
ート電極上に選択的に低抵抗材料を成長させる工程とを
有することを特徴とする半導体装置の製造方法。6. A step of forming a silicide layer on the gate electrode and the diffusion layer, a step of etching back an interlayer film formed after forming the gate electrode to expose the gate electrode, and a step of selectively forming the gate electrode on the gate electrode. And a step of growing a low resistance material.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13296696A JPH09320993A (en) | 1996-05-28 | 1996-05-28 | Semiconductor device and manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13296696A JPH09320993A (en) | 1996-05-28 | 1996-05-28 | Semiconductor device and manufacturing method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09320993A true JPH09320993A (en) | 1997-12-12 |
Family
ID=15093672
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13296696A Pending JPH09320993A (en) | 1996-05-28 | 1996-05-28 | Semiconductor device and manufacturing method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09320993A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20010066122A (en) * | 1999-12-31 | 2001-07-11 | 박종섭 | Method for forming polycide dual gate of semiconductor device |
JP2006114893A (en) * | 2004-10-11 | 2006-04-27 | Samsung Electronics Co Ltd | Method of forming silicide film of semiconductor device |
-
1996
- 1996-05-28 JP JP13296696A patent/JPH09320993A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR20010066122A (en) * | 1999-12-31 | 2001-07-11 | 박종섭 | Method for forming polycide dual gate of semiconductor device |
JP2006114893A (en) * | 2004-10-11 | 2006-04-27 | Samsung Electronics Co Ltd | Method of forming silicide film of semiconductor device |
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