JPH10189486A - 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

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JPH10189486A JP9206310A JP20631097A JPH10189486A JP H10189486 A JPH10189486 A JP H10189486A JP 9206310 A JP9206310 A JP 9206310A JP 20631097 A JP20631097 A JP 20631097A JP H10189486 A JPH10189486 A JP H10189486A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱処理によりシリサイド又は配線金属の凝集
現象又は侵食現象により接合が侵害される現象を防止す
ることができ、かつ、シリサイドが基板から不純物を給
することにより発生するコンタクト抵抗の増加を防止す
ることができる半導体装置及びその製造方法を提供す
る。 【解決手段】 シリコン層22と、シリコン層に形成さ
れた接合層24と、シリコン層上に形成された絶縁層2
6をエッチングして形成されたコンタクトホール28
と、接合層の表面に形成されたシリサイド層32とを具
備し、接合層とシリコン層との界面に形成された第1不
純物層30a又は接合層とコンタクトホールの底面との
間に形成された第2不純物層30bのうち少なくともい
ずれかを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置及びその
製造方法に係り、特にコンタクト部位から発生する漏れ
電流及びコンタクト抵抗の増加を防止できる半導体装置
及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体素子が高集積化されるに伴い、迅
速な動作速度を要する素子が引き続き開発されつつあ
る。特に、SRAM又は論理素子等の迅速な動作速度を
要する素子においては、ゲートとソース/ドレインの面
抵抗とコンタクト抵抗を下げるために、比抵抗の低い物
質として金属とシリコンとの熱処理化合物であるシリサ
イドを用いる傾向がある。特に、フォトエッチング工程
が要らないセリサイド(Self Aligned Silicide:salicid
e)が広く用いられている。
【0003】図1A乃至図1Dは、従来のセリサイド工
程を用いた半導体装置の製造方法を説明するために示し
た断面図である。図1Aを参照すると、まず半導体基板
2の活性領域にゲート絶縁膜4を介してポリシリコンゲ
ート電極6を形成した後、前記結果物上に絶縁物質を蒸
着する。次に、異方性エッチングを行い、前記ゲート電
極6の側壁にスぺーサ8を形成する。次いで、前記スぺ
ーサ8及びゲート電極6をイオン注入マスクとして前記
半導体基板に不純物イオンを注入することにより、半導
体基板2にソース/ドレイン10を形成する。
【0004】図1Bを参照すると、ソース/ドレイン1
0の形成された結果物の全面にチタン(Ti)又はコバルト
(Co)のような耐火性の金属12を蒸着する。図1Cを参
照すると、前記耐火性の金属12を熱処理して、チタン
シリサイド又はコバルトシリサイドのような前記耐火性
の金属とシリコンとの熱処理化合物のシリサイド12
a,12bを形成する。この際、シリサイドはシリコン
成分があるところのみに形成されるので、ソース/ドレ
イン10の上部とゲート電極6の上部のみにシリサイド
12a,12bが形成される。その後、未反応の耐火性
の金属を取り除くと、ゲート電極とソース/ドレインの
上部のみにシリサイドが形成されるので、フォトエッチ
ング工程を追加せず所望の場所のみにシリサイドを形成
することができる。
【0005】前記ゲート電極6の上部のシリサイド12
aはゲート電極の面抵抗を減少させる役割を果たし、ソ
ース/ドレイン10の表面に形成されたシリサイド12
bは前記ソース/ドレインと配線層との接触抵抗を減少
させる役割を果たす。図1Dを参照すると、結果物上に
平坦化された層間絶縁膜14を形成した後、フォトエッ
チング工程を行い、前記層間絶縁膜にゲート電極又はソ
ース/ドレインと上部導電層を接続させるためのコンタ
クトホールを形成し、後続工程を通常の方法により施
す。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
セリサイド工程を用いる場合には、後続の熱工程で多く
の制約を受けるようになる。すなわち、シリサイデーシ
ョン工程の後に熱工程が過度に行われると、次のような
問題が発生する。第1に、図2に示したように、ソース
/ドレイン10と障壁層16、又は障壁層16の無い場
合には配線層18が接触するコンタクト部位で、シリサ
イドの凝集現象又は侵食現象が発生し、ソース/ドレイ
ン10と基板2との界面部位が侵害される現象が発生す
る(参照符号'A')。このようにソース/ドレイン領域と
半導体基板との界面における侵害現象は、接合漏れ電流
を招き、過度の漏れ電流は製品の電力消耗を増加させる
と共に信頼性を落とす要因となる。
【0007】第2に、通常、シリサイドはシリサイデー
ション過程のみならず後続の熱処理工程の間に基板から
多量の不純物を吸収するようになる。特に、多量のホウ
素を吸収するので、配線層とP型の不純物が高濃度でド
ーピングされているソース/ドレインとの界面では、シ
リサイドのホウ素の吸収によりホウ素の濃度が落ちてコ
ンタクト抵抗が増加する結果を招く。このようなコンタ
クト抵抗の増加は製品の動作速度を低下させる主要因と
なる。
【0008】前述した2つの問題点はメモリ素子の製造
工程と同様に、配線層の形成後に熱処理工程を伴うキャ
パシタの製造工程において特に著しく現れる。本発明
は、前記のような問題点を解決するために案出されたも
のであり、接合漏れ電流及び接触抵抗の増加の問題を同
時に解決できる構造の半導体装置を提供するにその目的
がある。
【0009】叉、本発明の他の目的は前記半導体装置の
好適な製造方法を提供するにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明による半導体装置は、半導体基板と、前記半
導体基板に形成されたソース/ドレインと、前記半導体
基板上に形成された絶縁層に形成され、前記ソース/ド
レインの一部を露出させるコンタクトホールと、前記ソ
ース/ドレインの表面に形成されたシリサイド層とを具
備し、前記ソース/ドレインと前記半導体基板との界面
に形成された第1不純物層と、前記第1不純物層と前記
コンタクトホールの底面との間に形成された第2不純物
層とのうち少なくともいずれかを有することを特徴とす
る。
【0011】ここで、前記半導体基板は、単結晶シリコ
ン層、多結晶シリコン層及び非晶質シリコン層のうちの
いずれかである。また、前記半導体基板はN型であり、
前記ソース/ドレインはP+型であり、前記第1不純物層
は前記ソース/ドレインと同一な導電型の不純物が1×
1014〜1×1016イオン/cm2程度の濃度でドーピング
されている。また、前記シリサイド層は前記ソース/ド
レインの表面に形成される。
【0012】前記他の目的を達成するために、本発明に
よる半導体装置の製造方法は、第1導電型の半導体基板
に第2導電型のソース/ドレインを形成する工程と、前
記半導体基板上に絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層
をエッチングして前記ソース/ドレインを露出させるコ
ンタクトホールを形成する工程と、前記コンタクトホー
ルを通して、前記ソース/ドレインと半導体基板との界
面部位及び/又は前記界面部位とコンタクトホールの底
面との間に、それぞれ投射範囲(Rp)を有する第2導電型
の不純物層を形成する工程と、前記ソース/ドレインの
表面にシリサイド層を形成する工程と、前記結果物上に
導電物質を蒸着した後、パタニングすることにより、前
記ソース/ドレインと接触する配線層を形成する工程と
を具備することを特徴とする。
【0013】叉、第1導電型の半導体基板に不純物イオ
ンを注入して第2導電型のソース/ドレインを形成する
工程と、前記半導体基板上に絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層をエッチングして前記ソース/ドレインを露
出させるコンタクトホールを形成する工程と、前記ソー
ス/ドレインの表面にシリサイド層を形成する工程と、
前記コンタクトホールを通して、前記ソース/ドレイン
と半導体基板との界面部位及び/又は前記界面部位とコ
ンタクトホールの底面との間に、それぞれ投射範囲(Rp)
を有する第2導電型の不純物層を形成する工程と、前記
結果物上に導電物質を蒸着した後、パタニングすること
により、前記ソース/ドレインと接触する配線層を形成
する工程とを具備することを特徴とする。
【0014】ここで、前記半導体基板は、単結晶シリコ
ン層、多結晶シリコン層及び非晶質シリコン層のうちい
ずれかである。また、前記半導体基板はN型であり、前
記ソース/ドレインはP+型であり、前記不純物層はBF
2又はBを1×1014〜1×1016イオン/cm2程度の濃
度でイオン注入することにより形成される。 叉、ソース/ドレインの表面に形成されたシリサイド層
を介して、前記ソース/ドレインと接触する配線層が形
成される半導体装置の製造方法であって、前記シリサイ
ド層を介して前記ソース/ドレインと接触する配線層を
形成する前に、前記ソース/ドレインを露出させるコン
タクトホールを通して、前記ソース/ドレインと半導体
基板との界面部位及び/又は前記界面部位とコンタクト
ホールの底面との間に、それぞれ投射範囲(Rp)を有する
不純物層を形成することを特徴とする。
【0015】本発明によると、ソース/ドレインと半導
体基板との界面部位に前記ソース/ドレインを取り囲む
不純物層が形成されているため、熱処理によりシリサイ
ド又は配線金属の凝集現象又は蚕食現象が発生しても、
ソース/ドレインと半導体基板との界面が侵害されるこ
とを防止できるので、漏れ電流が防止できる。かつ、接
合層とコンタクトホールの底面との間に形成された不純
物層により、シリサイドが基板から不純物を吸収するこ
とにより発生するコンタクト抵抗の増加を防止すること
ができる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
した図面に基づき詳細に説明する。図3A乃至図3C
は、本実施の形態による半導体装置の製造方法を説明す
るための断面図である。図3Aを参照すると、通常の製
造工程を適用して半導体基板22の活性領域にゲート電
極(図示せず)とソース/ドレイン24を具備するトラン
ジスタを形成した後、その結果物上に前記トランジスタ
を他の導電層と絶縁させるための層間絶縁層26を形成
する。次いで、ソース/ドレイン24上の前記層間絶縁
層26をエッチングして前記ソース/ドレイン24と上
部導電層(図示せず)とを連結するためのコンタクトホー
ル28を形成する。
【0017】次に、前記コンタクトホール28を通して
前記半導体基板22にソース/ドレイン24の導電型と
同一な導電型の不純物イオンを1次注入して、第1不純
物層30aを形成する。この際、前記不純物イオンの注
入時にソース/ドレイン24と半導体基板22との界面
又はその下に不純物イオンの投射範囲(Rp)が位置する
ように注入エネルギーを適切に調節する。即ち、通常の
高集積回路(VLSI)のソース/ドレインの接合深さ(t
1)が0.1μm〜1.0μm程度なので、前記イオン注入時に注
入エネルギーを適切に調節することにより、ソース/ド
レイン24と基板22との界面部位の不純物の濃度を高
め、ソース/ドレインの接合深さを長くする。例えば、
前記ソース/ドレイン24がP型の不純物にてドーピン
グされていれば、P型の不純物のBF2又はBを1×1
14〜1×1016イオン/cm2程度のドーズ及び60Ke
V程度のエネルギーで注入する。
【0018】次に、前記コンタクトホール28を通して
第1不純物層30aとコンタクトホール28の底面との
間に不純物イオンの投射範囲(Rp)が位置するように、
30KeV程度のエネルギーで2次不純物イオンを注入
して、第2不純物層30bを形成する。参照符号't2'
は第2不純物層30bの深さのことを示す。前記1次及
び2次イオン注入工程の順番は交代しても良く、次の段
階で説明されるシリサイデーション工程の後に行っても
差し支えない。このようにシリサイデーション工程の後
に第1及び第2不純物層を形成するためのイオン注入を
行う場合には、注入される不純物がソース/ドレイン2
4の表面に形成されたシリサイド層を通過して適切なR
p値を有するように注入エネルギーを調節しなければな
らない。
【0019】図3Bを参照すると、シリサイドを形成す
るために、結果物上に耐火性の金属、例えばチタン(T
i)を500オングストローム以内の厚みで蒸着した
後、熱処理を通して基板のシリコン(Si)とチタン(T
i)の熱処理化合物であるチタンシリサイド(TiSi2)
32を形成する。そして、反応せず残留するチタンを硫
酸にてストリップする。この際、シリサイデーションに
より消耗されるシリコンの厚みは500オングストロー
ム程度であり、前記第2不純物層30bのRpがコンタ
クトホールの底面と第1不純物層30aとの間に位置す
るように適切に調節されている。従って、シリサイドが
基板から不純物を吸収することにより発生するコンタク
ト抵抗の増加を防止することができる。
【0020】図3Cを参照すると、シリサイドの形成さ
れた結果物上に基板と配線層との相互拡散等の反応を防
止するための障壁物質、例えばチタンナイトライド(T
iN)を500オングストローム程度の厚みで蒸着して
障壁層34を形成する。次に、配線金属、例えばタング
ステン(W)又はアルミニウム(Al)を蒸着して熱処理し
た後、パタニングすることにより配線層36を形成す
る。
【0021】図示したように、後続熱処理によりシリサ
イド又は配線金属の凝集現象又は侵食現象が発生して
も、第1不純物層30aと第2不純物層30bとが適切
な位置に形成されているため、ソース/ドレインと半導
体基板との界面部位が侵害されることを防止できる(参
照符号'B')。本発明は前記実施例に限られず、本発明
が属した技術的思想内で当分野において通常の知識を有
する者により多くの変形が可能であることは明らかであ
る。
【0022】
【発明の効果】以上、本発明によると、ソース/ドレイ
ンと半導体基板との界面部位に前記ソース/ドレインを
取り囲むように第1不純物層が形成されているため、シ
リサイドの形成後に熱処理によりシリサイド又は配線金
属の凝集現象又は蚕食現象が発生しても、接合が侵害さ
れる現象を防止できる。よって、漏れ電流を防止するこ
とができる。
【0023】また、第1不純物層とコンタクトホールの
底面との間に形成された第2不純物層30bにより、シ
リサイドが基板から不純物を吸収することにより発生す
るコンタクト抵抗の増加を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1A】従来のセリサイド工程を用いた半導体装置の
製造方法を説明するために示した断面図である。
【図1B】従来のセリサイド工程を用いた半導体装置の
製造方法を説明するために示した断面図である。
【図1C】従来のセリサイド工程を用いた半導体装置の
製造方法を説明するために示した断面図である。
【図1D】従来のセリサイド工程を用いた半導体装置の
製造方法を説明するために示した断面図である。
【図2】シリサイド又は配線層の凝集現象又は蚕食現象
によりソース/ドレインと基板との界面部位で侵害現象
が発生したことを示す断面図である。
【図3A】本実施の形態による半導体装置の製造方法を
説明するための断面図である。
【図3B】本実施の形態による半導体装置の製造方法を
説明するための断面図である。
【図3C】本実施の形態による半導体装置の製造方法を
説明するための断面図である。
【符号の説明】
22 半導体基板 24 ソース/ドレイン 26 層間絶縁層 28 コンタクトホール 30a 第1不純物層 30b 第2不純物層 32 チタンシリサイド 34 障壁層 36 配線層

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板と、 前記半導体基板に形成されたソース/ドレインと、 前記半導体基板上に形成された絶縁層に形成され、前記
    ソース/ドレインの一部を露出させるコンタクトホール
    と、 前記ソース/ドレインの表面に形成されたシリサイド層
    とを具備し、 前記ソース/ドレインと前記半導体基板との界面に形成
    された第1不純物層と、前記第1不純物層と前記コンタ
    クトホールの底面との間に形成された第2不純物層との
    うち少なくともいずれかを有することを特徴とする半導
    体装置。
  2. 【請求項2】 前記半導体基板は、単結晶シリコン層、
    多結晶シリコン層及び非晶質シリコン層のうちのいずれ
    かであることを特徴とする請求項1に記載の半導体装
    置。
  3. 【請求項3】 前記半導体基板はN型であり、前記ソー
    ス/ドレインはP+型であり、前記第1不純物層は前記ソ
    ース/ドレインと同一な導電型の不純物が1×1014
    1×1016イオン/cm2程度の濃度でドーピングされてい
    ることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】 第1導電型の半導体基板に第2導電型の
    ソース/ドレインを形成する工程と、 前記半導体基板上に絶縁層を形成する工程と、 前記絶縁層をエッチングして前記ソース/ドレインを露
    出させるコンタクトホールを形成する工程と、 前記コンタクトホールを通して、前記ソース/ドレイン
    と半導体基板との界面部位及び/又は前記界面部位とコ
    ンタクトホールの底面との間に、それぞれ投射範囲(Rp)
    を有する第2導電型の不純物層を形成する工程と、 前記ソース/ドレインの表面にシリサイド層を形成する
    工程と、 前記結果物上に導電物質を蒸着した後、パタニングする
    ことにより、前記ソース/ドレインと接触する配線層を
    形成する工程とを具備することを特徴とする半導体装置
    の製造方法。
  5. 【請求項5】 第1導電型の半導体基板に不純物イオン
    を注入して第2導電型のソース/ドレインを形成する工
    程と、 前記半導体基板上に絶縁層を形成する工程と、 前記絶縁層をエッチングして前記ソース/ドレインを露
    出させるコンタクトホールを形成する工程と、 前記ソース/ドレインの表面にシリサイド層を形成する
    工程と、 前記コンタクトホールを通して、前記ソース/ドレイン
    と半導体基板との界面部位及び/又は前記界面部位とコ
    ンタクトホールの底面との間に、それぞれ投射範囲(Rp)
    を有する第2導電型の不純物層を形成する工程と、 前記結果物上に導電物質を蒸着した後、パタニングする
    ことにより、前記ソース/ドレインと接触する配線層を
    形成する工程とを具備することを特徴とする半導体装置
    の製造方法。
  6. 【請求項6】 前記半導体基板は、単結晶シリコン層、
    多結晶シリコン層及び非晶質シリコン層のうちいずれか
    であることを特徴とする請求項4または5に記載の半導
    体装置の製造方法。
  7. 【請求項7】 前記半導体基板はN型であり、前記ソー
    ス/ドレインはP+型であり、前記不純物層はBF2又は
    Bを1×1014〜1×1016イオン/cm2程度の濃度でイ
    オン注入することにより形成されることを特徴とする請
    求項4または5に記載の半導体装置の製造方法。
  8. 【請求項8】 ソース/ドレインの表面に形成されたシリ
    サイド層を介して、前記ソース/ドレインと接触する配
    線層が形成される半導体装置の製造方法であって、 前記シリサイド層を介して前記ソース/ドレインと接触
    する配線層を形成する前に、前記ソース/ドレインを露
    出させるコンタクトホールを通して、前記ソース/ドレ
    インと半導体基板との界面部位及び/又は前記界面部位
    とコンタクトホールの底面との間に、それぞれ投射範囲
    (Rp)を有する不純物層を形成することを特徴とする半導
    体装置の製造方法。
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