JPH10229052A - Semiconductor integrated circuit device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor integrated circuit device and manufacture thereof

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JPH10229052A
JPH10229052A JP2946697A JP2946697A JPH10229052A JP H10229052 A JPH10229052 A JP H10229052A JP 2946697 A JP2946697 A JP 2946697A JP 2946697 A JP2946697 A JP 2946697A JP H10229052 A JPH10229052 A JP H10229052A
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JP
Japan
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semiconductor substrate
film
metal
semiconductor
main surface
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Application number
JP2946697A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiromi Abe
宏美 阿部
Masayasu Suzuki
正恭 鈴樹
Shinichi Ishida
進一 石田
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
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the manufacture of a semiconductor integrated circuit device which has a low-resistant diffusion layer resistor and a low-resistant contact. SOLUTION: A MOSFET Qn, which has a gate electrode 6 and source and drain regions consisting of an n<-> semiconductor region 7 and an n<+> - semiconductor region 8, is made on a semiconductor substrate 1 which has a field insulating film 2, a p-well 3, and a channel stopper 4, and a stacked film where a cobalt film is stacked, after stacking of a titanium film has been made, and first heat treatment is applied to make a thin epitaxial cobalt silicide film on the surfaces of the gate electrode 6 and the n<+> -semiconductor region 8. Next, the titanium film and the cobalt film are removed, and then a cobalt film is stacked, and second heat treatment is applied to make an epitaxial silicide layer 10 which has a film thickness of 30-50nm.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路装
置の製造技術に関し、特に、高速動作を要求される高集
積なシリコン半導体集積回路装置に適用して有効な技術
に関するものである。
The present invention relates to a technology for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, and more particularly to a technology effective when applied to a highly integrated silicon semiconductor integrated circuit device requiring high-speed operation.

【0002】[0002]

【従来の技術】高集積化の進むシリコン半導体集積回路
装置において、特に、高速動作が要求されるMPUなど
のロジック系半導体集積回路装置では、コンタクト抵抗
や拡散層抵抗の増加が問題となっている。
2. Description of the Related Art In a silicon semiconductor integrated circuit device with a high degree of integration, especially in a logic semiconductor integrated circuit device such as an MPU which requires a high-speed operation, an increase in contact resistance and diffusion layer resistance is a problem. .

【0003】このような問題を解決する方法のひとつと
して、たとえば、平成7年11月20日、プレスジャー
ナル発行、「月刊 Semiconductor World」1995年1
2月号、p150〜165に記載されているように、い
わゆるサリサイドプロセスが知られている。
[0003] As one of the methods for solving such a problem, for example, November 20, 1995, a press journal published, "Monthly Semiconductor World", January 1995
As described in the February issue, pages 150 to 165, a so-called salicide process is known.

【0004】このサリサイドプロセスは、フィールド酸
化膜等により素子間の素子分離構造を形成した後、露出
した半導体基板主面の拡散層にTi等の金属膜を堆積
し、熱処理を行って半導体基板主面の拡散層部分および
ゲート電極の表面部分をシリサイド化し、未反応の金属
膜をウエットエッチングにより除去してシリコン表面を
シリサイド化する技術である。このサリサイドプロセス
によれば、シリサイドの影響により拡散層の抵抗を低減
し、さらにコンタクト抵抗も下げることが可能である。
In the salicide process, after forming an element isolation structure between elements using a field oxide film or the like, a metal film such as Ti is deposited on an exposed diffusion layer on the main surface of the semiconductor substrate, and a heat treatment is performed. This is a technique for silicidizing the silicon surface by silicidizing the diffusion layer portion on the surface and the surface portion of the gate electrode, and removing the unreacted metal film by wet etching. According to the salicide process, the resistance of the diffusion layer can be reduced due to the influence of silicide, and the contact resistance can be further reduced.

【0005】ところが、従来利用されているチタンシリ
サイドでは、配線の微細化が進んで0.3μm程度の線幅
になると、低抵抗相であるC54相を形成するプロセス
ウインドウが狭くなるという問題が生じる。すなわち、
線幅が0.3μm程度になると、高抵抗相であるC49相
から低抵抗相であるC54相に相転移する温度が上昇
し、一方、凝集を生じる温度が低下するという現象が生
じる。つまり、低抵抗相であるC54相を形成するため
の温度コントロールが困難となる。
However, in the titanium silicide conventionally used, when the wiring becomes finer and the line width becomes about 0.3 μm, there arises a problem that the process window for forming the C54 phase, which is a low resistance phase, becomes narrower. . That is,
When the line width is about 0.3 μm, the temperature at which the phase transition from the C49 phase which is a high resistance phase to the C54 phase which is a low resistance phase increases, while the temperature at which aggregation occurs decreases. That is, it is difficult to control the temperature for forming the C54 phase, which is a low resistance phase.

【0006】また、サリサイド層の高抵抗化を補うため
の、サリサイド層の厚膜化は、フィールド絶縁膜との境
界面におけるpn接合リークが発生しやすくなるという
不具合がある。
In addition, increasing the thickness of the salicide layer to compensate for the increase in the resistance of the salicide layer has the disadvantage that pn junction leakage is likely to occur at the interface with the field insulating film.

【0007】そこで、前記文献に記載されているよう
に、他の金属サリサイドが検討されている。
Therefore, as described in the above-mentioned document, other metal salicides are being studied.

【0008】ニッケルサリサイドは、熱的な安定性が乏
しいためサリサイド工程以降の熱プロセスを考慮すれば
採用できず、白金サリサイドは、抵抗率が高く、不純物
半導体領域の薄膜化という技術的な方向を考慮すればこ
れもまた採用できない。
[0008] Nickel salicide cannot be used if thermal processes after the salicide step are taken into consideration due to poor thermal stability. Platinum salicide has a high resistivity and has a technical direction of thinning the impurity semiconductor region. Again, this cannot be taken into account.

【0009】一方、コバルトサリサイドは、熱的安定
性、抵抗率の両面から優れており、今後の微細化要求か
ら生じる要求性能を満足する可能性の高い材料である。
On the other hand, cobalt salicide is excellent in terms of both thermal stability and resistivity, and is a material which is likely to satisfy the required performance resulting from future demand for miniaturization.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】このようなコバルトサ
リサイドのプロセスについて本発明者らが検討した結
果、以下に示す2通りのプロセスが効果的であることが
判明した。
As a result of the present inventors' investigation on such a cobalt salicide process, it has been found that the following two processes are effective.

【0011】すなわち、(1)コバルト膜の下層に薄い
チタン膜を形成し、コバルト/チタンの積層膜構造で熱
処理することにより、エピタキシャルなコバルトシリサ
イドを得る方法、(2)コバルト膜の形成後、第一の熱
処理でコバルトモノシリサイドを形成し、選択的に未反
応コバルト膜を除去後、第一の熱処理よりさらに高温で
第二の熱処理を行い、第一の熱処理で得られたコバルト
モノシリサイドよりも低抵抗なコバルトジシリサイドを
得る方法、である。
[0011] That is, (1) a method of obtaining an epitaxial cobalt silicide by forming a thin titanium film under the cobalt film and heat-treating the film with a laminated film structure of cobalt / titanium; (2) After forming the cobalt film, After forming the cobalt monosilicide in the first heat treatment and selectively removing the unreacted cobalt film, the second heat treatment is performed at a higher temperature than the first heat treatment, and the cobalt monosilicide obtained in the first heat treatment is obtained. Is a method of obtaining cobalt disilicide of low resistance.

【0012】このような(1)の方法では、エピタキシ
ャルなコバルトシリサイドが得られるため、また、
(2)の方法では、コバルトジシリサイドが得られるた
め、低抵抗で、耐熱性に優れたシリサイド膜が得られ
る。
In the method (1), an epitaxial cobalt silicide can be obtained.
In the method (2), since cobalt disilicide is obtained, a silicide film having low resistance and excellent heat resistance can be obtained.

【0013】しかし、本発明者らは、上記サリサイドプ
ロセスにおいて、いくつかの問題がある点も認識した。
However, the present inventors have also recognized that there are some problems in the salicide process.

【0014】すなわち、前記(1)の方法では、エピタ
キシャル反応を利用するためシリサイド化の反応速度が
遅く、高温、長時間の熱処理が必要となる。しかし、高
温、長時間の熱処理では、素子分離構造におけるブリッ
ジングやエンクローチメントが発生しやすくなり、その
結果、プロセスウィンドウが狭くなるという問題があ
る。また、チタン膜を介した反応であるため反応系が複
雑となり、制御性が乏しくなるという不具合がある。さ
らに、コバルトシリサイド中にチタンが混入し、そのた
め、コバルトシリサイドの抵抗が高くなるという問題も
ある。
That is, in the method (1), the reaction rate of silicidation is low because an epitaxial reaction is used, and a high-temperature and long-time heat treatment is required. However, high-temperature, long-time heat treatment has a problem that bridging and encroachment in the element isolation structure are likely to occur, resulting in a narrow process window. In addition, since the reaction is carried out through the titanium film, the reaction system becomes complicated, and controllability is poor. Further, there is a problem that titanium is mixed into the cobalt silicide, thereby increasing the resistance of the cobalt silicide.

【0015】また、前記(2)の方法では、シリサイド
が露出した状態で第二の熱処理を行なうため、熱処理時
に表面が窒化、あるいは酸化され、また、シリサイドを
高温で熱処理すると、凝集現象が発生する。これらの影
響によリシリサイドの抵抗が高くなるという問題を生じ
る。
In the method (2), since the second heat treatment is performed in a state where the silicide is exposed, the surface is nitrided or oxidized at the time of the heat treatment. I do. These effects cause a problem that the resistance of lithilicide increases.

【0016】本発明の目的は、低温でかつ制御性良く、
低抵抗なエピタキシャルシリサイド層を形成することが
できる技術を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a low-temperature and good controllability,
It is an object of the present invention to provide a technique capable of forming a low-resistance epitaxial silicide layer.

【0017】本発明の他の目的は、シリサイド表面の窒
化、酸化を防止し、シリサイド層の凝集現象を抑制する
ことができる技術を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a technique capable of preventing nitridation and oxidation of the silicide surface and suppressing the aggregation phenomenon of the silicide layer.

【0018】本発明のさらに他の目的は、拡散層抵抗、
コンタクト抵抗が十分に低いMISFETを有する半導
体集積回路装置を提供することにある。
Still another object of the present invention is to provide a diffusion layer resistance,
An object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit device having a MISFET having a sufficiently low contact resistance.

【0019】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。
SUMMARY OF THE INVENTION Among the inventions disclosed in the present application, the outline of a representative one will be briefly described.
It is as follows.

【0021】(1)本発明の半導体集積回路装置の製造
方法は、その主面に素子分離領域を有する半導体基板
と、素子分離領域に囲まれた活性領域に形成され、半導
体基板の主面上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲー
ト電極およびゲート電極の両側の半導体基板の主面に形
成された不純物半導体領域を含むMISFETと、を有
する半導体集積回路装置の製造方法であって、(a)半
導体基板の主面に素子分離領域を形成した後、ゲート絶
縁膜を介してゲート電極を半導体基板の活性領域の主面
上に形成し、ゲート電極の両側の半導体基板の主面に不
純物半導体領域を形成する工程、(b)ゲート電極およ
び不純物半導体領域が形成された半導体基板の全面に第
1金属膜を堆積し、第1金属膜を構成する第1金属とシ
リコンとの結合エネルギよりも低い結合エネルギで結合
し、シリコンとシリサイドを形成する第2金属で構成さ
れる第2金属膜を堆積する工程、(c)第1および第2
金属膜が堆積された半導体基板に第1の熱処理を施し、
第1金属膜とシリコンが接触する界面に第2金属とシリ
コンとの第1エピタキシャルシリサイド層を形成する工
程、(d)前記工程で未反応の第1および第2金属膜を
除去する工程、(e)未反応の第1および第2金属膜が
除去された半導体基板の全面に、第2金属と同一の材料
からなる第3金属膜を堆積する工程、(f)第3金属膜
が堆積された半導体基板に第2の熱処理を施し、第1エ
ピタキシャルシリサイド層と第3金属膜の界面に第1エ
ピタキシャルシリサイド層と同一の材料からなる第2エ
ピタキシャルシリサイド層を形成する工程、(g)前記
工程で未反応の第3金属膜を除去する工程、を含むもの
である。
(1) In the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention, a semiconductor substrate having an element isolation region on its main surface and an active region surrounded by the element isolation region are formed on the main surface of the semiconductor substrate. And a MISFET including an impurity semiconductor region formed on the main surface of the semiconductor substrate on both sides of the gate electrode formed with the gate insulating film interposed therebetween. After forming an element isolation region on the main surface of the semiconductor substrate, a gate electrode is formed on the main surface of the active region of the semiconductor substrate via a gate insulating film, and an impurity semiconductor is formed on the main surface of the semiconductor substrate on both sides of the gate electrode Forming a region, (b) depositing a first metal film over the entire surface of the semiconductor substrate on which the gate electrode and the impurity semiconductor region are formed, and bonding energy between the first metal and silicon constituting the first metal film. Bound at lower binding energies than formate, depositing a second metal film formed of a second metal to form a silicon and silicide, (c) first and second
Performing a first heat treatment on the semiconductor substrate on which the metal film is deposited;
Forming a first epitaxial silicide layer of a second metal and silicon at an interface where the first metal film and silicon are in contact with each other; (d) removing the first and second metal films that have not reacted in the above step; e) depositing a third metal film made of the same material as the second metal on the entire surface of the semiconductor substrate from which the unreacted first and second metal films have been removed, and (f) depositing the third metal film Subjecting the semiconductor substrate to a second heat treatment to form a second epitaxial silicide layer made of the same material as the first epitaxial silicide layer at the interface between the first epitaxial silicide layer and the third metal film; (g) the step And removing the unreacted third metal film.

【0022】このような半導体集積回路装置の製造方法
によれば、前記(a)〜(d)の工程において、ゲート
電極または不純物半導体領域の表面にサリサイド技術を
用いて第2金属のシリサイド層を形成する際に、第2金
属とシリサイド形成面との間に第1金属層を形成し、第
1金属として第2金属とシリコンとの結合エネルギより
も大きな結合エネルギを有する金属を選択するため、第
1金属膜を輸送層としてエピタキシャルなシリサイド層
の形成が可能であり、第1エピタキシャルシリサイド層
を形成することができる。また、前記(e)〜(g)の
工程において、第1エピタキシャルシリサイド層上に、
第2金属と同一の材料からなる第3金属膜を形成し、第
2の熱処理を行うため、より膜厚の大きな第2エピタキ
シャルシリサイド層を低不純物濃度で形成することがで
きる。
According to such a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, in the steps (a) to (d), the second metal silicide layer is formed on the surface of the gate electrode or the impurity semiconductor region by using the salicide technique. In forming the first metal layer, a first metal layer is formed between the second metal and the silicide formation surface, and a metal having a binding energy larger than that of the second metal and silicon is selected as the first metal. An epitaxial silicide layer can be formed using the first metal film as a transport layer, and the first epitaxial silicide layer can be formed. In the steps (e) to (g), the first epitaxial silicide layer
Since the third metal film made of the same material as the second metal is formed and the second heat treatment is performed, the second epitaxial silicide layer having a larger thickness can be formed with a low impurity concentration.

【0023】すなわち、第1の熱処理の際には、第2の
熱処理の際のエピタキシャル成長に必要な核形成膜とし
ての薄いエピタキシャル膜が形成されれば十分であり、
第2の熱処理の際には、既に核形成膜が生成されている
ため輸送層としての第1金属が必要でなく、そのため、
第1エピタキシャルシリサイド層上に直接第3金属膜を
形成しても第2エピタキシャルシリサイド層を形成する
ことが可能である。この際、第1金属膜が存在しないた
め、第2エピタキシャルシリサイド層の反応速度が大き
く、低温かつ短時間に第2エピタキシャルシリサイド層
の形成をすることができる。また、第1金属膜が存在し
ないため、不純物として第1金属が第2エピタキシャル
シリサイド層に混入することがない。
That is, at the time of the first heat treatment, it is sufficient that a thin epitaxial film as a nucleation film required for epitaxial growth at the time of the second heat treatment is formed.
At the time of the second heat treatment, since the nucleation film has already been generated, the first metal as the transport layer is not required.
Even if the third metal film is formed directly on the first epitaxial silicide layer, the second epitaxial silicide layer can be formed. At this time, since the first metal film does not exist, the reaction speed of the second epitaxial silicide layer is high, and the second epitaxial silicide layer can be formed at a low temperature in a short time. Further, since the first metal film does not exist, the first metal does not enter the second epitaxial silicide layer as an impurity.

【0024】これらの結果、第1の熱処理の際の反応時
間を短くして、ブリッジングあるいはエンクローチメン
ト等の不良原因を抑制することができる。また、第2の
熱処理の際には、十分な膜厚有し、かつ、不純物の混入
がないエピタキシャルシリサイド層を形成することがで
きる。さらに、制御性良く、拡散層抵抗、コンタクト抵
抗が十分に低いMISFETを形成することができる。
As a result, the reaction time for the first heat treatment can be shortened, and the cause of defects such as bridging or encroachment can be suppressed. Further, at the time of the second heat treatment, an epitaxial silicide layer having a sufficient film thickness and containing no impurities can be formed. Furthermore, a MISFET with sufficiently low diffusion layer resistance and contact resistance with good controllability can be formed.

【0025】なお、第1金属としてチタンを例示するこ
とができ、第2および第3金属としてコバルトを例示す
ることができる。
Incidentally, titanium can be exemplified as the first metal, and cobalt can be exemplified as the second and third metals.

【0026】また、第1および第2の熱処理は、処理温
度を700℃以下、処理時間を2分以下とすることがで
きる。つまり、650〜700℃で5〜10分のアニー
ルを必要とする従来のエピタキシャル成長膜の熱処理と
比較して、処理温度、処理時間ともに低温化し、短縮す
ることができる。
Further, the first and second heat treatments can be performed at a processing temperature of 700 ° C. or less and a processing time of 2 minutes or less. That is, both the processing temperature and the processing time can be lowered and shortened as compared with the conventional heat treatment of the epitaxially grown film which requires annealing at 650 to 700 ° C. for 5 to 10 minutes.

【0027】(2)本発明の半導体集積回路装置の製造
方法は、その主面に素子分離領域を有する半導体基板
と、素子分離領域に囲まれた活性領域に形成され、半導
体基板の主面上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲー
ト電極、およびゲート電極の両側の半導体基板の主面に
形成された不純物半導体領域を含むMISFETとを有
する半導体集積回路装置の製造方法であって、(a)半
導体基板の主面に素子分離領域を形成した後、ゲート絶
縁膜を介してゲート電極を半導体基板の活性領域の主面
上に形成し、ゲート電極の両側の半導体基板の主面に不
純物半導体領域を形成する工程、(b)ゲート電極およ
び不純物半導体領域が形成された半導体基板の全面に、
シリコンとシリサイドを形成する第4金属で構成される
第4金属膜、および第4金属膜のシリサイド物と反応し
ない第5金属からなる第5金属膜を堆積する工程、
(c)第4および第5金属膜が堆積された半導体基板に
第3の熱処理を施し、第4金属膜とシリコンが接触する
界面にシリコンとの第1シリサイド層を形成する工程、
(d)前記工程で未反応の第4金属膜および第5金属膜
を除去する工程、(e)未反応の第4金属膜および第5
金属膜が除去された半導体基板の全面に、第1シリサイ
ド層と反応しない第6金属からなる第6金属膜を堆積す
る工程、(f)第6金属膜が堆積された半導体基板に第
4の熱処理を施し、第1シリサイド層を構成する元素と
同一の元素から構成され、第1シリサイド層よりも低抵
抗な第2シリサイド層を形成する工程、(g)第6金属
膜を選択的に除去する工程、を含むものである。
(2) In the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention, a semiconductor substrate having an element isolation region on its main surface and an active region surrounded by the element isolation region are formed on the main surface of the semiconductor substrate. And a MISFET including an impurity semiconductor region formed on a main surface of a semiconductor substrate on both sides of the gate electrode, and a MISFET including an impurity semiconductor region formed on both sides of the gate electrode. After forming an element isolation region on the main surface of the semiconductor substrate, a gate electrode is formed on the main surface of the active region of the semiconductor substrate via a gate insulating film, and an impurity semiconductor is formed on the main surface of the semiconductor substrate on both sides of the gate electrode. Forming a region, (b) over the entire surface of the semiconductor substrate on which the gate electrode and the impurity semiconductor region are formed,
Depositing a fourth metal film made of a fourth metal forming silicide with silicon, and a fifth metal film made of a fifth metal that does not react with the silicide of the fourth metal film;
(C) performing a third heat treatment on the semiconductor substrate on which the fourth and fifth metal films are deposited to form a first silicide layer with silicon at an interface where the fourth metal film and silicon are in contact;
(D) a step of removing the unreacted fourth metal film and the fifth metal film in the above step, and (e) an unreacted fourth metal film and the fifth metal film.
Depositing a sixth metal film made of a sixth metal that does not react with the first silicide layer on the entire surface of the semiconductor substrate from which the metal film has been removed; (f) forming a fourth metal film on the semiconductor substrate on which the sixth metal film has been deposited; Performing a heat treatment to form a second silicide layer made of the same element as the first silicide layer and having a lower resistance than the first silicide layer; (g) selectively removing the sixth metal film Performing the steps of:

【0028】このような半導体集積回路装置の製造方法
によれば、前記(a)〜(d)の工程において第1シリ
サイド層を形成する際に、第4金属膜上にシリサイド物
と反応しない第5金属膜を堆積して第3の熱処理を行う
ため、第4金属が雰囲気から遮断され、雰囲気と反応せ
ずに熱処理を行うことができる。また、第5金属膜が堆
積されているため、第4金属のシリサイド層の表面はフ
リースタンドの状態とならず、第5金属により固定され
た状態となる。この結果、第4金属のシリサイド層に凝
集が生じ難くなり、第4金属のシリサイド層は凝集のな
い連続膜にすることができる。このような事情は、前記
(e)〜(g)の工程において第2シリサイド層を形成
する場合にも同様にあてはまり、第1シリサイド層上に
第1シリサイド層と反応しない第6金属膜を堆積して第
4の熱処理を行うため、第1シリサイド層が雰囲気から
遮断され、雰囲気と反応せずに熱処理を行うことがで
き、熱処理によって形成される第2シリサイド層に凝集
が生じることがない。
According to such a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, when the first silicide layer is formed in the steps (a) to (d), the first silicide layer which does not react with the silicide on the fourth metal film is formed. Since the fifth metal film is deposited and the third heat treatment is performed, the fourth metal is cut off from the atmosphere, and the heat treatment can be performed without reacting with the atmosphere. In addition, since the fifth metal film is deposited, the surface of the silicide layer of the fourth metal is not in a free-stand state, but is fixed by the fifth metal. As a result, aggregation of the fourth metal silicide layer hardly occurs, and the silicide layer of the fourth metal can be formed as a continuous film without aggregation. Such a situation similarly applies to the case where the second silicide layer is formed in the steps (e) to (g), and the sixth metal film which does not react with the first silicide layer is deposited on the first silicide layer. Since the fourth heat treatment is performed, the first silicide layer is shielded from the atmosphere, the heat treatment can be performed without reacting with the atmosphere, and no aggregation occurs in the second silicide layer formed by the heat treatment.

【0029】この結果、雰囲気との反応による酸化物あ
るいは窒化物が形成されていないシリサイド層を、凝集
を生じることなく安定に形成することができ、拡散層抵
抗およびコンタクト抵抗が十分に低いMISFETを製
造することができる。
As a result, a silicide layer having no oxide or nitride formed by the reaction with the atmosphere can be formed stably without causing aggregation, and a MISFET having sufficiently low diffusion layer resistance and contact resistance can be obtained. Can be manufactured.

【0030】さらに、本発明では、第3の熱処理の後、
未反応な第4および第5金属膜を除去して第4の熱処理
を行うため、第3の熱処理のより発生した僅かな酸化物
あるいは窒化物をも除去して第4の熱処理を行うことと
なり、シリサイド層の酸化あるいは窒化をより効果的に
防止することが可能である。
Further, in the present invention, after the third heat treatment,
Since the fourth heat treatment is performed by removing the unreacted fourth and fifth metal films, the fourth heat treatment is performed by removing even a small amount of oxide or nitride generated by the third heat treatment. In addition, oxidation or nitridation of the silicide layer can be more effectively prevented.

【0031】なお、第4金属としてコバルトを、第5お
よび第6金属として窒化チタン、タングステンまたはモ
リブデンを例示することができる。コバルトシリサイド
を形成する場合は、コバルトが特に酸化しやすい物質で
あることを考慮すると、本発明の製造方法により製造す
ることは、より効果的であると認められる。
Incidentally, cobalt can be exemplified as the fourth metal, and titanium nitride, tungsten or molybdenum can be exemplified as the fifth and sixth metals. In the case of forming cobalt silicide, it is recognized that production by the production method of the present invention is more effective, considering that cobalt is a substance which is particularly easily oxidized.

【0032】(3)本発明の半導体集積回路装置は、そ
の主面に素子分離領域を有する半導体基板と、素子分離
領域に囲まれた活性領域に形成され、半導体基板の主面
上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極、およ
びゲート電極の両側の半導体基板の主面に形成された不
純物半導体領域を含むMISFETとを有し、不純物半
導体領域の表面またはゲート電極の表面に金属シリサイ
ドからなる低抵抗層が形成された半導体集積回路装置で
あって、低抵抗層を、30nm以上の膜厚を有するコバ
ルトシリサイドからなるエピタキシャル成長層とするも
のである。
(3) The semiconductor integrated circuit device of the present invention is formed in a semiconductor substrate having an element isolation region on its main surface and in an active region surrounded by the element isolation region, and has a gate insulating film on the main surface of the semiconductor substrate. A MISFET including an impurity semiconductor region formed on the main surface of the semiconductor substrate on both sides of the gate electrode formed on the film, and a metal silicide on the surface of the impurity semiconductor region or the surface of the gate electrode. A semiconductor integrated circuit device having a low resistance layer formed thereon, wherein the low resistance layer is an epitaxial growth layer made of cobalt silicide having a thickness of 30 nm or more.

【0033】このような半導体集積回路装によれば、低
抵抗層が30nm以上の膜厚を有するコバルトシリサイ
ドからなるエピタキシャル成長層であるため、拡散層抵
抗およびコンタクト抵抗が十分に低いMISFETを有
する半導体集積回路装置とすることができる。
According to such a semiconductor integrated circuit device, since the low resistance layer is an epitaxially grown layer made of cobalt silicide having a thickness of 30 nm or more, the semiconductor integrated circuit having the MISFET having sufficiently low diffusion layer resistance and contact resistance is provided. It can be a circuit device.

【0034】このような半導体集積回路装置は、前記
(1)の製造方法により製造されるものであるが、従来
のエピタキシャル成長法では厚い膜厚を有するコバルト
シリサイドからなるエピタキシャル成長層を形成しよう
とすると、長時間かつ高温の熱処理を必要とし、ブリッ
ジングあるいはエンクローチメントの発生が避けられ
ず、30nm以上のエピタキシャルコバルトシリサイド
層を形成することができなかった。本発明は、これを可
能としたものである。
Such a semiconductor integrated circuit device is manufactured by the manufacturing method (1). However, in the conventional epitaxial growth method, when an epitaxial growth layer made of cobalt silicide having a large thickness is to be formed, A long-time, high-temperature heat treatment was required, bridging or encroachment was inevitable, and an epitaxial cobalt silicide layer of 30 nm or more could not be formed. The present invention has made this possible.

【0035】(4)本発明の半導体集積回路装置は、そ
の主面に素子分離領域を有する半導体基板と、素子分離
領域に囲まれた活性領域に形成され、半導体基板の主面
上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極、およ
びゲート電極の両側の半導体基板の主面に形成された不
純物半導体領域を含むMISFETとを有し、不純物半
導体領域の表面またはゲート電極の表面に金属シリサイ
ドからなる低抵抗層が形成された半導体集積回路装置で
あって、低抵抗層を、その表面に酸化層または窒化層を
有さず、かつ、凝集状態にないコバルトジシリサイドか
らなる平坦膜とするものである。
(4) The semiconductor integrated circuit device of the present invention is formed in a semiconductor substrate having an element isolation region on its main surface and in an active region surrounded by the element isolation region, and has a gate insulating layer on the main surface of the semiconductor substrate. A MISFET including an impurity semiconductor region formed on the main surface of the semiconductor substrate on both sides of the gate electrode formed on the film, and a metal silicide on the surface of the impurity semiconductor region or the surface of the gate electrode. Semiconductor device having a low-resistance layer formed thereon, wherein the low-resistance layer is a flat film made of cobalt disilicide that does not have an oxide layer or a nitride layer on its surface and is not in an aggregated state. It is.

【0036】このような半導体集積回路装置によれば、
低抵抗層が、その表面に酸化層または窒化層を有さず、
かつ、凝集状態にないコバルトジシリサイドからなる平
坦膜であるため、拡散層抵抗およびコンタクト抵抗が十
分に低いMISFETを有する半導体集積回路装置とす
ることができる。
According to such a semiconductor integrated circuit device,
The low-resistance layer has no oxide or nitride layer on its surface,
In addition, since it is a flat film made of cobalt disilicide that is not in an aggregated state, a semiconductor integrated circuit device having a MISFET having sufficiently low diffusion layer resistance and contact resistance can be obtained.

【0037】このような半導体集積回路装置は、前記
(2)の製造方法により製造されるものであるが、従来
の形成方法では抵抗率の低いコバルトジシリサイドを形
成するためには、700℃以上の熱処理を必要とし、窒
化あるいは酸化から防止することができず、また、凝集
現象の発生しやすいものであった。したがって、その表
面に酸化層または窒化層を有さず、かつ、凝集状態にな
いコバルトジシリサイドからなる平坦膜を形成すること
ができなかったが、本発明は、これを可能としたもので
ある。
Such a semiconductor integrated circuit device is manufactured by the manufacturing method (2). However, in order to form cobalt disilicide having a low resistivity by a conventional forming method, the temperature is set to 700 ° C. or more. Requires heat treatment, cannot be prevented from nitriding or oxidizing, and tends to cause an aggregation phenomenon. Therefore, it was not possible to form a flat film made of cobalt disilicide which did not have an oxide layer or a nitride layer on its surface and was not in an aggregated state, but the present invention has made this possible. .

【0038】[0038]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明す
るための全図において、同一の機能を有する部材には同
一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In all the drawings for describing the embodiments, members having the same functions are denoted by the same reference numerals, and the repeated description thereof will be omitted.

【0039】(実施の形態1)図1は、本発明の一実施
の形態である半導体集積回路装置の一例を示し、図1
(a)は平面図、図1(b)は図1(a)におけるb−
b断面図である。
Embodiment 1 FIG. 1 shows an example of a semiconductor integrated circuit device according to an embodiment of the present invention.
(A) is a plan view, and (b) of FIG.
It is b sectional drawing.

【0040】本実施の形態1の半導体集積回路装置は、
たとえばCMOSからなる半導体集積回路装置であって
もよいが、pMOSあるいはnMOSであってもよく、
ここでは説明の便宜のため、nMOS部について説明す
る。pMOS部については、nMOS部と同様である。
The semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment is
For example, a semiconductor integrated circuit device made of CMOS may be used, but a pMOS or nMOS may be used.
Here, the nMOS unit will be described for convenience of description. The pMOS section is the same as the nMOS section.

【0041】本実施の形態1の半導体集積回路装置は、
半導体基板1の主面に形成されたフィールド絶縁膜2に
囲まれた活性領域にMOSFETQnを有するものであ
る。
The semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment is
The semiconductor device has a MOSFET Qn in an active region surrounded by a field insulating film 2 formed on a main surface of a semiconductor substrate 1.

【0042】半導体基板1は、n形不純物たとえばリン
が低濃度にドープされたn- 形基板であり、数Ω・cm
の抵抗率を有するものである。
The semiconductor substrate 1 is an n -type substrate doped with an n-type impurity such as phosphorus at a low concentration, and has a resistance of several Ω · cm.
Having the following resistivity.

【0043】半導体基板1の主面近傍にはpウェル3が
形成されている。pウェル3には、p形不純物たとえば
ボロンが低濃度にドープされている。
A p-well 3 is formed near the main surface of semiconductor substrate 1. The p well 3 is lightly doped with a p-type impurity such as boron.

【0044】フィールド絶縁膜2は、素子を電気的に分
離するための素子分離構造であり、たとえばLOCOS
法により形成される。その膜厚は、たとえば400nm
とすることができる。なお、フィールド絶縁膜2の下部
には、n形不純物が高濃度にドープされたチャネルスト
ッパ4が形成されている。
Field insulating film 2 has an element isolation structure for electrically isolating elements, for example, LOCOS.
It is formed by a method. The film thickness is, for example, 400 nm.
It can be. Note that a channel stopper 4 doped with an n-type impurity at a high concentration is formed below the field insulating film 2.

【0045】MOSFETQnは、活性領域の主面上
に、ゲート絶縁膜5を介して形成されたゲート電極6
と、ゲート電極6の両側の活性領域主面に形成されたソ
ース・ドレイン領域とを有する。ソース・ドレイン領域
は、n形の不純物が低濃度にドープされたn- 半導体領
域7と、n形の不純物が高濃度にドープされたn+ 半導
体領域8とからなる。すなわち、ソース・ドレイン領域
は、いわゆるLDD(Lightly Doped Drain )構造を有
する。
The MOSFET Qn has a gate electrode 6 formed on the main surface of the active region with a gate insulating film 5 interposed therebetween.
And source / drain regions formed on the main surface of the active region on both sides of the gate electrode 6. The source / drain regions include an n semiconductor region 7 doped with an n-type impurity at a low concentration and an n + semiconductor region 8 doped at a high concentration with an n-type impurity. That is, the source / drain regions have a so-called LDD (Lightly Doped Drain) structure.

【0046】ゲート絶縁膜5は、たとえば熱CVD法に
より形成されたシリコン酸化膜からなり、膜厚は5〜1
0nmとすることができる。また、ゲート電極6は、た
とえばCVD法により形成された多結晶シリコン膜とす
ることができる。ゲート電極6の側面には、たとえばシ
リコン酸化膜からなるサイドウォール9が形成されてい
る。
Gate insulating film 5 is made of, for example, a silicon oxide film formed by a thermal CVD method, and has a thickness of 5 to 1
It can be 0 nm. Further, gate electrode 6 can be a polycrystalline silicon film formed by, for example, a CVD method. On the side surface of the gate electrode 6, a side wall 9 made of, for example, a silicon oxide film is formed.

【0047】ゲート電極6およびn+ 半導体領域8の表
面には、コバルトシリサイドからなるエピタキシャルシ
リサイド層10が形成されており、その膜厚は30〜5
0nmである。従来、コバルトシリサイドのエピタキシ
ャル成長層の膜厚を30〜50nmまで厚くしようとす
ると、ブリッジングあるいはエンクローチメント等の素
子不良原因が発生し、大きな膜厚のエピタキシャルシリ
サイド層を得ることができず、ゲート電極6あるいはn
+ 半導体領域8の抵抗値を十分に下げることができなか
ったが、本実施の形態1の半導体集積回路装置では、後
に説明する製造方法を利用することにより、30〜50
nmという厚いエピタキシャルシリサイド層10を形成
することができ、ゲート電極6およびn+ 半導体領域8
の抵抗値を十分に下げることができる。したがって、ブ
リッジングあるいはエンクローチメント等の素子不良原
因が発生することなく半導体集積回路装置の性能を向上
することができる。
An epitaxial silicide layer 10 made of cobalt silicide is formed on the surfaces of gate electrode 6 and n + semiconductor region 8, and has a thickness of 30 to 5 nm.
0 nm. Conventionally, if the thickness of an epitaxially grown layer of cobalt silicide is increased to 30 to 50 nm, a cause of device failure such as bridging or encroachment occurs, and a thick epitaxial silicide layer cannot be obtained. 6 or n
+ Although the resistance value of the semiconductor region 8 could not be sufficiently reduced, the semiconductor integrated circuit device of the first embodiment uses a manufacturing method described later to increase the resistance by 30 to 50.
nm thick epitaxial silicide layer 10, the gate electrode 6 and the n + semiconductor region 8 can be formed.
Can be sufficiently reduced. Therefore, the performance of the semiconductor integrated circuit device can be improved without causing any element failure cause such as bridging or encroachment.

【0048】MOSFETQnおよびフィールド絶縁膜
2の上層には層間絶縁膜11が形成され、n+ 半導体領
域8上の層間絶縁膜11に開口した接続孔12を介して
+半導体領域8上のエピタキシャルシリサイド層10
に接続する配線13が形成されている。
[0048] MOSFETQn and an upper layer of the field insulating film 2 is formed an interlayer insulating film 11, n + epitaxial silicide through contact holes 12 opened in the interlayer insulating film 11 on the semiconductor regions 8 on n + semiconductor region 8 Layer 10
Is formed.

【0049】層間絶縁膜11は、たとえばシリコン酸化
膜からなり、TEOS(テトラエトキシシラン)を用い
たCVD法により形成することができる。配線13は、
たとえばアルミニウムを主成分とするアルミニウム合金
からなり、スパッタ法により形成することができる。
The interlayer insulating film 11 is made of, for example, a silicon oxide film and can be formed by a CVD method using TEOS (tetraethoxysilane). The wiring 13 is
For example, it is made of an aluminum alloy containing aluminum as a main component, and can be formed by a sputtering method.

【0050】配線13の上層には、保護絶縁膜14が形
成されている。保護絶縁膜14は、たとえばシリコン酸
化膜とシリコン窒化膜との積層構造とすることができ、
プラズマCVD法により形成することができる。
A protective insulating film 14 is formed on the wiring 13. The protective insulating film 14 may have a laminated structure of a silicon oxide film and a silicon nitride film, for example.
It can be formed by a plasma CVD method.

【0051】なお、本実施の形態1では、サイドウォー
ル9および層間絶縁膜11としてシリコン酸化膜を例示
しているが、シリコン窒化膜でもよいことはいうまでも
ない。また、配線13としてアルミニウム合金を例示し
ているが、アルミニウムと窒化チタン、タングステン等
の積層膜としてもよい。
In the first embodiment, a silicon oxide film is exemplified as the sidewall 9 and the interlayer insulating film 11, but it is needless to say that a silicon nitride film may be used. Further, although an aluminum alloy is illustrated as the wiring 13, a laminated film of aluminum, titanium nitride, tungsten, or the like may be used.

【0052】次に、本実施の形態1の半導体集積回路装
置の製造方法を、図2〜図10を用いて説明する。図2
〜図10は、本発明の一実施の形態である半導体集積回
路装置の製造方法の一例をその工程順に示し、図2〜図
6は要部の断面図、図7〜図10は(a)に平面図、
(b)に(a)におけるb−b断面図を示す。
Next, a method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG.
10 show an example of a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to an embodiment of the present invention in the order of steps, FIGS. 2 to 6 are cross-sectional views of main parts, and FIGS. A plan view,
(B) shows a bb sectional view in (a).

【0053】まず、n- 形の半導体基板1を用意し、薄
いシリコン酸化膜15をその表面に形成した後、シリコ
ン窒化膜16を堆積し、公知のフォトリソグラフィ技術
とエッチング技術を用いてパターニングする。シリコン
窒化膜16のパターニングは、フィールド絶縁膜2が形
成される領域を除去するように行う。さらに、シリコン
窒化膜16をマスクにして、たとえばリンまたは砒素等
のn形不純物を高濃度にイオン注入し、チャネルストッ
パ4を形成する。また、pウェル3が形成される領域に
たとえばボロン等p形の不純物をイオン注入し、pウェ
ル3を形成する(図2)。
Firstly, n - providing a semiconductor substrate 1 in the form, after forming a thin silicon oxide film 15 on the surface thereof, depositing a silicon nitride film 16 is patterned by using a known photolithography and etching . The patterning of the silicon nitride film 16 is performed so as to remove the region where the field insulating film 2 is formed. Using the silicon nitride film 16 as a mask, an n-type impurity such as phosphorus or arsenic is ion-implanted at a high concentration to form the channel stopper 4. Further, a p-type impurity such as boron is ion-implanted into a region where the p-well 3 is to be formed, thereby forming the p-well 3 (FIG. 2).

【0054】次に、半導体基板1を熱処理し、シリコン
窒化膜16で覆われていない領域を選択的に酸化し、フ
ィールド絶縁膜2を形成する(図3)。チャネルストッ
パ4およびpウェル3は、この段階で活性化される。
Next, a heat treatment is performed on the semiconductor substrate 1 to selectively oxidize a region not covered with the silicon nitride film 16, thereby forming a field insulating film 2 (FIG. 3). The channel stopper 4 and the p-well 3 are activated at this stage.

【0055】次に、シリコン窒化膜16およびシリコン
酸化膜15を除去した後、半導体基板1の全面にゲート
絶縁膜5となるシリコン酸化膜およびゲート電極6とな
る多結晶シリコン膜を形成し、その多結晶シリコン膜を
公知のフォトリソグラフィ技術とエッチング技術を用い
てパターニングし、ゲート電極6を形成する(図4)。
シリコン酸化膜はたとえば熱酸化法により、多結晶シリ
コン膜はたとえばCVD法により形成することができ
る。
Next, after removing the silicon nitride film 16 and the silicon oxide film 15, a silicon oxide film to be the gate insulating film 5 and a polycrystalline silicon film to be the gate electrode 6 are formed on the entire surface of the semiconductor substrate 1. The gate electrode 6 is formed by patterning the polycrystalline silicon film using known photolithography and etching techniques (FIG. 4).
The silicon oxide film can be formed by, for example, a thermal oxidation method, and the polycrystalline silicon film can be formed by, for example, a CVD method.

【0056】次に、フォトレジストおよびゲート電極6
をマスクにして、たとえば砒素あるいはリン等のn形不
純物を低濃度にイオン注入し、n- 半導体領域7を形成
する(図5)。
Next, the photoresist and the gate electrode 6
Is used as a mask, an n-type impurity such as arsenic or phosphorus is ion-implanted at a low concentration to form n semiconductor region 7 (FIG. 5).

【0057】次に、半導体基板1の全面にシリコン酸化
膜を堆積し、公知の異方性エッチングを施して前記シリ
コン酸化膜をエッチングし、ゲート電極6の側面にサイ
ドウォール9を形成する。さらに、フォトレジスト、ゲ
ート電極6およびサイドウォール9をマスクにして、た
とえば砒素あるいはリン等のn形不純物を高濃度にイオ
ン注入し、n+ 半導体領域8を形成する(図6)。
Next, a silicon oxide film is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate 1 and is subjected to a known anisotropic etching to etch the silicon oxide film, thereby forming side walls 9 on the side surfaces of the gate electrode 6. Further, using the photoresist, the gate electrode 6 and the side wall 9 as a mask, an n-type impurity such as arsenic or phosphorus is ion-implanted at a high concentration to form an n + semiconductor region 8 (FIG. 6).

【0058】この段階で、半導体基板1を熱処理し、n
- 半導体領域7およびn+ 半導体領域8を活性化するこ
とができるが、後の工程で熱処理を行ってもよい。
At this stage, the semiconductor substrate 1 is heat-treated,
The semiconductor region 7 and the n + semiconductor region 8 can be activated, but heat treatment may be performed in a later step.

【0059】次に、コバルトシリサイドをエピタキシャ
ルに形成するためのコバルト輸送膜となるチタン膜17
(第1金属膜)を堆積し、さらにコバルト膜18(第2
金属膜)を堆積する(図7)。チタン膜17およびコバ
ルト膜18の堆積は、公知のスパッタ法により行うこと
ができ、その膜厚は、ともに5〜10nmとすることが
できる。
Next, a titanium film 17 serving as a cobalt transport film for forming cobalt silicide epitaxially is used.
(First metal film), and further, a cobalt film 18 (second
A metal film is deposited (FIG. 7). The deposition of the titanium film 17 and the cobalt film 18 can be performed by a known sputtering method, and the thickness of each can be 5 to 10 nm.

【0060】次に、半導体基板1に熱処理(第1の熱処
理)を施し、未反応のコバルト膜18およびチタン膜1
7を除去して、ゲート電極6の表面およびn+ 半導体領
域8の表面にエピタキシャルシリサイド層10a(第1
エピタキシャルシリサイド層)を形成する(図8)。こ
こで、チタン膜17は、コバルトの輸送膜として作用す
る金属膜として例示したものであるが、シリコンとシリ
サイドを形成するコバルト(第2金属)よりもシリコン
との結合エネルギが大きいものであればチタン(第1金
属)に限られることなく、他の金属膜であってもよい。
Next, the semiconductor substrate 1 is subjected to a heat treatment (first heat treatment), so that the unreacted cobalt film 18 and the titanium film 1 are not reacted.
7 is removed, and an epitaxial silicide layer 10a (the first silicide layer 10a) is formed on the surface of the gate electrode 6 and the surface of the n + semiconductor region 8.
An epitaxial silicide layer is formed (FIG. 8). Here, the titanium film 17 is exemplified as a metal film acting as a cobalt transport film. However, as long as the titanium film 17 has a larger binding energy with silicon than cobalt (second metal) forming silicide with silicon. It is not limited to titanium (first metal), but may be another metal film.

【0061】上記熱処理の条件は、たとえば600℃、
1分とすることができる。この熱処理条件は、従来のエ
ピタキシャル成長のための熱処理条件である650〜7
00℃、5〜10分と比較して低温かつ短時間であり、
従来問題であったブリッジングやエンクローチメントは
発生しない。また、熱処理条件が、低温かつ短時間であ
るためエピタキシャルシリサイド層10aへのチタンの
混入を抑制することができる。
The conditions of the heat treatment are, for example, 600 ° C.
Can be 1 minute. This heat treatment condition is 650 to 7 which is a heat treatment condition for conventional epitaxial growth.
At a low temperature and for a short time compared to 00 ° C. for 5 to 10 minutes,
No bridging or encroachment, which was a conventional problem, occurs. In addition, since the heat treatment is performed at a low temperature for a short time, the incorporation of titanium into the epitaxial silicide layer 10a can be suppressed.

【0062】なお、コバルト膜18およびチタン膜17
の除去は、公知のウェットエッチング法を用いることが
できるが、エッチャントとして、アンモニアと過酸化水
素水の混合液または塩酸系混酸液を例示することができ
る。また、エピタキシャルシリサイド層10aの膜厚
は、コバルト膜18の膜厚が5nmの場合には約7〜8
nm、10nmの場合には14〜16nmとすることが
できる。
The cobalt film 18 and the titanium film 17
A known wet etching method can be used for the removal, but examples of the etchant include a mixed solution of ammonia and a hydrogen peroxide solution or a hydrochloric acid-based mixed acid solution. The thickness of the epitaxial silicide layer 10a is about 7 to 8 when the thickness of the cobalt film 18 is 5 nm.
In the case of 10 nm, the thickness can be 14 to 16 nm.

【0063】次に、半導体基板1の全面に、チタン膜を
堆積することなくコバルト膜19(第3金属膜)を堆積
する(図9)。コバルト膜19の堆積は、前記と同様に
公知のスパッタ法を用いることができる。コバルト膜1
9の膜厚は、たとえば10〜20nmとすることができ
る。
Next, a cobalt film 19 (third metal film) is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate 1 without depositing a titanium film (FIG. 9). For deposition of the cobalt film 19, a known sputtering method can be used as described above. Cobalt film 1
The thickness of 9 can be, for example, 10 to 20 nm.

【0064】次に、半導体基板1に熱処理(第2の熱処
理)を施し、未反応のコバルト膜19を除去して、エピ
タキシャルシリサイド層10a上にエピタキシャルシリ
サイド層10b(第2エピタキシャルシリサイド層)を
形成する。エピタキシャルシリサイド層10は、エピタ
キシャルシリサイド層10aとエピタキシャルシリサイ
ド層10bとで構成され、その膜厚を30〜50nmと
することができる(図10)。このように、従来技術で
は得られない十分な膜厚とすることにより、ゲート電極
6およびn+ 半導体領域8のシート抵抗を低下し、ま
た、配線13とのコンタクト抵抗を低減し、半導体集積
回路装置の性能を向上することができる。
Next, the semiconductor substrate 1 is subjected to a heat treatment (second heat treatment), the unreacted cobalt film 19 is removed, and an epitaxial silicide layer 10b (second epitaxial silicide layer) is formed on the epitaxial silicide layer 10a. I do. The epitaxial silicide layer 10 is composed of an epitaxial silicide layer 10a and an epitaxial silicide layer 10b, and can have a thickness of 30 to 50 nm (FIG. 10). As described above, by setting the film thickness to a sufficient thickness which cannot be obtained by the conventional technique, the sheet resistance of the gate electrode 6 and the n + semiconductor region 8 is reduced, and the contact resistance with the wiring 13 is reduced. The performance of the device can be improved.

【0065】第2の熱処理の熱処理条件は、たとえば、
600℃、1分とすることができる。これは、従来のエ
ピタキシャル成長のための熱処理条件である650〜7
00℃、5〜10分と比較して低温かつ短時間であり、
従来問題であったブリッジングやエンクローチメントは
発生しない。このように、第2の熱処理の条件を低温か
つ短時間にすることができるのは、第1の熱処理によっ
てエピタキシャルシリサイド層10aが形成されてお
り、エピタキシャルシリサイド層10aが第2の熱処理
におけるエピタキシャルシリサイド層10bの成長核と
なっているためであり、また、第1の熱処理においてチ
タンの混入が微小であり、第2の熱処理においてはチタ
ン膜17が除去されているため被膜純度が向上している
ためであると考えられる。
The heat treatment conditions of the second heat treatment are, for example,
600 ° C. for 1 minute. This is the conventional heat treatment condition for epitaxial growth of 650-7.
At a low temperature and for a short time compared to 00 ° C. for 5 to 10 minutes,
No bridging or encroachment, which was a conventional problem, occurs. As described above, the condition of the second heat treatment can be reduced to a low temperature for a short time because the epitaxial silicide layer 10a is formed by the first heat treatment, and the epitaxial silicide layer 10a is formed by the epitaxial silicide in the second heat treatment. This is because it is a growth nucleus of the layer 10b, and the contamination of titanium is minute in the first heat treatment, and the titanium film 17 is removed in the second heat treatment, so that the film purity is improved. It is thought that it is.

【0066】最後に、半導体基板1の全面に層間絶縁膜
11を形成し、公知のフォトリソグラフィ技術およびエ
ッチング技術を用いて接続孔12を開口する。その後、
半導体基板1の全面にたとえばアルミニウム合金膜をス
パッタ法で堆積し、公知のフォトリソグラフィ技術およ
びエッチング技術を用いてアルミニウム合金膜をパター
ニングし、配線13を形成する。さらに、保護絶縁膜1
4を堆積して図1に示す半導体集積回路装置がほぼ完成
する。なお、層間絶縁膜11はTEOSと酸素とを約7
40℃程度の処理温度で反応させることによるCVD法
により、保護絶縁膜14はプラズマCVD法により形成
することができる。
Finally, an interlayer insulating film 11 is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 1, and a connection hole 12 is opened by using a known photolithography technique and etching technique. afterwards,
For example, an aluminum alloy film is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate 1 by a sputtering method, and the aluminum alloy film is patterned using a known photolithography technique and an etching technique to form the wiring 13. Further, the protective insulating film 1
The semiconductor integrated circuit device shown in FIG. The interlayer insulating film 11 contains TEOS and oxygen for about 7
The protection insulating film 14 can be formed by a plasma CVD method by a CVD method in which a reaction is performed at a processing temperature of about 40 ° C.

【0067】このような半導体集積回路装置の製造方法
によれば、前記した半導体集積回路装置を製造すること
ができ、半導体集積回路装置のゲート電極6およびn+
半導体領域8のシート抵抗とコンタクト抵抗を低減し
て、その性能を向上することができる。すなわち、第1
の熱処理により高純度な薄いエピタキシャルシリサイド
層10aを形成し、その後、第2の熱処理により、エピ
タキシャルシリサイド層10bをさらに形成して、エピ
タキシャルシリサイド層10の膜厚を従来技術では形成
できない十分な厚さで形成することができる。しかも、
上記の方法によれば、十分な膜厚のエピタキシャルシリ
サイド層10を、従来技術で同等の膜厚を得ようとすれ
ば避けることができなかったブリッジングおよびエンク
ローチメントを発生することなく形成することができ
る。
According to such a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, the above-described semiconductor integrated circuit device can be manufactured, and the gate electrode 6 and n + of the semiconductor integrated circuit device can be manufactured.
The sheet resistance and the contact resistance of the semiconductor region 8 can be reduced, and the performance can be improved. That is, the first
Forming a high-purity thin epitaxial silicide layer 10a by a heat treatment, and further forming an epitaxial silicide layer 10b by a second heat treatment so that the thickness of the epitaxial silicide layer 10 is a sufficient thickness that cannot be formed by the conventional technique. Can be formed. Moreover,
According to the above-mentioned method, the epitaxial silicide layer 10 having a sufficient thickness can be formed without causing bridging and encroachment, which cannot be avoided if an equivalent thickness is to be obtained by the conventional technique. Can be.

【0068】また、エピタキシャルシリサイド層10へ
の不純物であるチタンの混入が最小限に抑制されるた
め、エピタキシャルシリサイド層10の抵抗値を低くす
ることが可能である。
Further, since the mixing of titanium, which is an impurity, into the epitaxial silicide layer 10 is minimized, the resistance value of the epitaxial silicide layer 10 can be reduced.

【0069】上記の結果、ゲート電極6およびn+ 半導
体領域8のシート抵抗を、エピタキシャルシリサイド層
10がない場合の100Ω/□から5Ω/□に低減する
ことが可能である。
As a result, the sheet resistance of the gate electrode 6 and the n + semiconductor region 8 can be reduced from 100 Ω / □ without the epitaxial silicide layer 10 to 5 Ω / □.

【0070】なお、上記第1および第2の熱処理におい
ては、公知のRTA(Rapid Thermal Anneal)法を用い
ることができる。
In the first and second heat treatments, a known RTA (Rapid Thermal Anneal) method can be used.

【0071】また、本実施の形態1では、nMOSFE
Tを例示して説明したが、pMOSFETについてもそ
の導電形を逆極性とすることにより同様に製造すること
ができる。
In the first embodiment, the nMOSFE
Although T has been described as an example, a pMOSFET can be similarly manufactured by setting the conductivity type to the opposite polarity.

【0072】さらに、本実施の形態1ではゲート電極6
およびn+ 半導体領域8の両方の表面にエピタキシャル
シリサイド層10を形成した場合を例示したが、ゲート
電極6またはn+ 半導体領域8の何れか一方にのみ形成
してもよいことはいうまでもない。
Further, in the first embodiment, the gate electrode 6
Although the case where epitaxial silicide layer 10 is formed on both surfaces of n + semiconductor region 8 and n + semiconductor region 8 has been exemplified, it goes without saying that it may be formed only on either gate electrode 6 or n + semiconductor region 8. .

【0073】(実施の形態2)図11は、本発明の他の
実施の形態である半導体集積回路装置の一例を示し、図
11(a)は平面図、図11(b)は図11(a)にお
けるb−b断面図である。
(Embodiment 2) FIGS. 11A and 11B show an example of a semiconductor integrated circuit device according to another embodiment of the present invention. FIG. 11A is a plan view, and FIG. It is bb sectional drawing in a).

【0074】本実施の形態2の半導体集積回路装置は、
実施の形態1と同様に、CMOSからなる半導体集積回
路装置であってもよいが、pMOSあるいはnMOSで
あってもよく、説明の便宜のため、nMOS部について
説明する。pMOS部については、nMOS部と同様で
ある。
The semiconductor integrated circuit device according to the second embodiment is
As in the first embodiment, a semiconductor integrated circuit device made of CMOS may be used, but a pMOS or nMOS may be used. For convenience of explanation, an nMOS unit will be described. The pMOS section is the same as the nMOS section.

【0075】本実施の形態2の半導体集積回路装置は、
実施の形態1と同様に半導体基板1、フィールド絶縁膜
2、MOSFETQnを有し、MOSFETQnを構成
するpウェル3、ゲート絶縁膜5、ゲート電極6、n-
半導体領域7、n+ 半導体領域8およびサイドウォール
9についても実施の形態1と同様である。したがって、
実施の形態1と相違する低抵抗層20についてのみ説明
し、他の同一の部材については説明を省略する。
The semiconductor integrated circuit device according to the second embodiment is
As in the first embodiment, the semiconductor device has a semiconductor substrate 1, a field insulating film 2, and a MOSFET Qn. A p-well 3, a gate insulating film 5, a gate electrode 6, and n
The semiconductor region 7, the n + semiconductor region 8, and the side wall 9 are the same as in the first embodiment. Therefore,
Only the low resistance layer 20 that is different from the first embodiment will be described, and description of the other same members will be omitted.

【0076】ゲート電極6およびn+ 半導体領域8の表
面に形成される低抵抗層20は、その表面に酸化層また
は窒化層を有さず、かつ、凝集状態にないコバルトジシ
リサイドからなる平坦膜である。また、その膜厚は、3
0〜50nmである。
The low-resistance layer 20 formed on the surfaces of the gate electrode 6 and the n + semiconductor region 8 has no oxide layer or nitride layer on its surface, and is a flat film made of cobalt disilicide which is not in an agglomerated state. It is. The film thickness is 3
0 to 50 nm.

【0077】従来、コバルトジシリサイドを形成するた
めに高温で熱処理すると、コバルトの反応容易性からコ
バルトジシリサイドの表面が酸化あるいは窒化されるこ
とは避けられず、また、コバルトジシリサイドの凝集現
象も生じるという問題があったが、本実施の形態2の半
導体集積回路装置では、後に説明する製造方法を用いる
ことにより、表面に酸化層または窒化層を有さず、か
つ、凝集状態にないコバルトジシリサイドとするもので
ある。これにより、ゲート電極6あるいはn+ 半導体領
域8の抵抗値を十分に下げることができ、半導体集積回
路装置の性能を向上することが可能となる。
Conventionally, when heat treatment is performed at a high temperature to form cobalt disilicide, it is inevitable that the surface of the cobalt disilicide is oxidized or nitrided due to the ease of reaction of cobalt. However, in the semiconductor integrated circuit device according to the second embodiment, by using a manufacturing method described later, a cobalt die having no oxide layer or nitride layer on its surface and not in an agglomerated state can be obtained. It is to be silicide. Thereby, the resistance value of the gate electrode 6 or the n + semiconductor region 8 can be sufficiently reduced, and the performance of the semiconductor integrated circuit device can be improved.

【0078】MOSFETQnおよびフィールド絶縁膜
2の上層に形成される層間絶縁膜11、配線13および
保護絶縁膜14についても実施の形態1と同様であるた
め、説明を省略する。
The interlayer insulating film 11, the wiring 13, and the protective insulating film 14, which are formed on the MOSFET Qn and the field insulating film 2, are the same as those in the first embodiment, and the description is omitted.

【0079】次に、本実施の形態2の半導体集積回路装
置の製造方法を、図12〜図15を用いて説明する。図
12〜図15は、本発明の他の実施の形態である半導体
集積回路装置の製造方法の一例をその工程順に示したも
のであり、(a)は平面図、(b)は(a)におけるb
−b断面図を示す。
Next, a method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 12 to 15 show an example of a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to another embodiment of the present invention in the order of steps, wherein (a) is a plan view and (b) is (a). B in
-B shows a sectional view.

【0080】本実施の形態2の半導体集積回路装置の製
造方法は、実施の形態1における図6の工程までは、実
施の形態1と同様である。したがって、説明を省略し、
その後の工程から説明する。
The method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device of the second embodiment is the same as that of the first embodiment up to the step of FIG. 6 in the first embodiment. Therefore, the description is omitted,
The following steps will be described.

【0081】MOSFETQnの形成された半導体基板
1の全面にコバルト膜21(第4金属膜)を堆積し、さ
らに窒化チタン膜22(第5金属膜)を堆積する(図1
2)。ここで、コバルト膜21は、ゲート電極6および
+ 半導体領域8と反応してシリサイド物を形成するも
のであり、窒化チタン膜22は後に説明する熱処理にお
いてコバルトの酸化あるいは窒化を防止する作用を有す
る。
A cobalt film 21 (fourth metal film) is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate 1 on which the MOSFET Qn is formed, and a titanium nitride film 22 (fifth metal film) is further deposited (FIG. 1).
2). Here, the cobalt film 21 reacts with the gate electrode 6 and the n + semiconductor region 8 to form a silicide, and the titanium nitride film 22 has a function of preventing oxidation or nitridation of cobalt in a heat treatment described later. Have.

【0082】コバルト膜21および窒化チタン膜22
は、公知のスパッタ法を用いて堆積することができ、コ
バルト膜21の膜厚を10〜20nm、窒化チタン膜2
2の膜厚を10nmとすることができる。
Cobalt film 21 and titanium nitride film 22
Can be deposited using a known sputtering method. The thickness of the cobalt film 21 is 10 to 20 nm, and the thickness of the titanium nitride film 2 is
2 can have a thickness of 10 nm.

【0083】次に、半導体基板1に熱処理(第3の熱処
理)を施し、ゲート電極6およびn+ 半導体領域8のシ
リコンとコバルト膜21を反応させてコバルトシリサイ
ド23(第1シリサイド層)を生成し、未反応のコバル
ト膜21を除去する(図13)。第3の熱処理の熱処理
条件は、500℃、1分とすることができる。この段階
でのコバルトシリサイド23は、熱処理温度が低温であ
り、また短時間であるため、抵抗値の高いコバルトモノ
シリサイドの状態である。その抵抗率としては70〜8
0μΩ・cmを例示することができる。また、形成され
たコバルトシリサイド23の膜厚は、25〜40nmを
例示することができる。
Next, a heat treatment (third heat treatment) is performed on the semiconductor substrate 1 to react the silicon in the gate electrode 6 and the n + semiconductor region 8 with the cobalt film 21 to generate a cobalt silicide 23 (first silicide layer). Then, the unreacted cobalt film 21 is removed (FIG. 13). The heat treatment condition of the third heat treatment can be 500 ° C. for 1 minute. The cobalt silicide 23 at this stage is in a state of cobalt monosilicide having a high resistance value because the heat treatment temperature is low and the heat treatment time is short. The resistivity is 70-8
0 μΩ · cm can be exemplified. The thickness of the formed cobalt silicide 23 is, for example, 25 to 40 nm.

【0084】未反応のコバルト膜21の除去には、アン
モニア加水等を用いた公知のウェットエッチング法を用
いることができ、この際、コバルトシリサイド23に形
成された表面の窒化層あるいは酸化層も同時に除去する
ことができる。窒化チタン膜22の存在によりコバルト
シリサイド23の表面の窒化層あるいは酸化層の形成が
抑制されるものの、僅かながら窒化あるいは酸化される
ことは避けられず、このような窒化層あるいは酸化層を
除去することは、この後の工程において窒素あるいは酸
素が不純物として混入し、シリサイド層の抵抗値を低下
させる要因となることは本発明者らの検討の結果判明し
ている。したがって、本工程で窒化層あるいは酸化層を
ウェットエッチングにより除去することは、半導体集積
回路装置の高性能化に有効であるといえる。
For removing the unreacted cobalt film 21, a known wet etching method using ammonia water or the like can be used. At this time, the nitrided or oxidized layer on the surface of the cobalt silicide 23 is also removed. Can be removed. Although the formation of a nitride layer or an oxide layer on the surface of the cobalt silicide 23 is suppressed by the presence of the titanium nitride film 22, slight nitridation or oxidation is unavoidable, and such a nitride layer or an oxide layer is removed. It has been found by the present inventors that the fact that nitrogen or oxygen is mixed as an impurity in the subsequent steps and causes a reduction in the resistance value of the silicide layer. Therefore, it can be said that removing the nitride layer or the oxide layer by wet etching in this step is effective for improving the performance of the semiconductor integrated circuit device.

【0085】次に、半導体基板1の全面に窒化チタン膜
24を堆積する(図14)。窒化チタン膜24は、公知
のスパッタ法で堆積することができ、その膜厚は10n
mとすることができる。
Next, a titanium nitride film 24 is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate 1 (FIG. 14). The titanium nitride film 24 can be deposited by a known sputtering method.
m.

【0086】次に、半導体基板1に前工程の熱処理より
も高温の熱処理(第4の熱処理)を施し、コバルトモノ
シリサイドからなるコバルトシリサイド23をコバルト
ジシリサイドに変化させ、低抵抗層20を形成する。さ
らに、窒化チタン膜24を除去する(図15)。
Next, the semiconductor substrate 1 is subjected to a heat treatment (fourth heat treatment) at a higher temperature than the heat treatment in the previous step, and the cobalt silicide 23 composed of cobalt monosilicide is changed to cobalt disilicide, thereby forming the low resistance layer 20. I do. Further, the titanium nitride film 24 is removed (FIG. 15).

【0087】前記第4の熱処理は、たとえば700℃、
1分の条件で行うことができ、その熱処理のより生成さ
れる低抵抗層20の抵抗率は15〜17μΩ・cmを例
示することができる。また、形成された低抵抗層20の
膜厚は、30〜50nmとすることができる。
The fourth heat treatment is performed, for example, at 700 ° C.
The heat treatment can be performed for one minute, and the resistivity of the low-resistance layer 20 generated by the heat treatment can be, for example, 15 to 17 μΩ · cm. The thickness of the formed low resistance layer 20 can be 30 to 50 nm.

【0088】本工程の第4の熱処理の際、コバルトシリ
サイド23上に窒化チタン膜24が堆積されているた
め、窒化チタン膜24がコバルトシリサイド23の酸化
あるいは窒化防止の作用を有し、コバルトジシリサイド
からなる低抵抗層20の表面に酸化層あるいは窒化層が
形成されることを抑制する。また、700℃という高温
の熱処理では、コバルトモノシリサイドからなるコバル
トシリサイド23がコバルトジシリサイドからなる低抵
抗層20に変化する過程において凝集現象が発生し、低
抵抗層20に粒界が生じてその抵抗値を大きくする場合
が生じやすいが、コバルトシリサイド23の上面に窒化
チタン膜24が堆積されているため、前記過程において
粒子の物理的な移動を阻害し、凝集を発生し難くする作
用がある。この結果、低抵抗層20の抵抗値を低くする
ことができる。
At the time of the fourth heat treatment in this step, since the titanium nitride film 24 is deposited on the cobalt silicide 23, the titanium nitride film 24 has an action of preventing oxidation or nitridation of the cobalt silicide 23, and The formation of an oxide layer or a nitride layer on the surface of the low resistance layer 20 made of silicide is suppressed. In addition, in the heat treatment at a high temperature of 700 ° C., agglomeration occurs in a process in which the cobalt silicide 23 made of cobalt monosilicide changes to the low resistance layer 20 made of cobalt disilicide, and a grain boundary is formed in the low resistance layer 20. Although the resistance value is likely to be increased, the titanium nitride film 24 is deposited on the upper surface of the cobalt silicide 23, so that the physical movement of the particles is inhibited in the above-described process, so that the aggregation is less likely to occur. . As a result, the resistance value of the low resistance layer 20 can be reduced.

【0089】最後に、実施の形態1と同様に、層間絶縁
膜11、接続孔12、配線13および保護絶縁膜14を
形成して図11に示す半導体集積回路装置がほぼ完成す
るが、これらの形成方法は実施の形態1と同様であるた
め説明を省略する。
Finally, as in the first embodiment, an interlayer insulating film 11, a connection hole 12, a wiring 13, and a protective insulating film 14 are formed to substantially complete the semiconductor integrated circuit device shown in FIG. Since the forming method is the same as that of the first embodiment, the description is omitted.

【0090】このような半導体集積回路装置の製造方法
によれば、前記した半導体集積回路装置を製造すること
ができ、半導体集積回路装置のゲート電極6およびn+
半導体領域8のシート抵抗とコンタクト抵抗を低減し
て、その性能を向上することができる。すなわち、窒化
チタン膜22および窒化チタン膜24を堆積することに
より、第3の熱処理において酸素あるいは窒素を有さな
いコバルトモノシリサイドからなるコバルトシリサイド
23を形成し、第4の熱処理においてその表面に酸化層
あるいは窒化層を有さず、かつ、凝集のないコバルトジ
シリサイドからなる低抵抗層20を形成することができ
る。この結果、ゲート電極6およびn+ 半導体領域8の
シート抵抗を、低抵抗層20がない場合の100Ω/□
から5Ω/□に低減することが可能である。
According to such a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, the above-described semiconductor integrated circuit device can be manufactured, and the gate electrode 6 and n + of the semiconductor integrated circuit device can be manufactured.
The sheet resistance and the contact resistance of the semiconductor region 8 can be reduced, and the performance can be improved. That is, by depositing the titanium nitride film 22 and the titanium nitride film 24, a cobalt silicide 23 made of cobalt monosilicide having no oxygen or nitrogen is formed in the third heat treatment, and the surface thereof is oxidized in the fourth heat treatment. It is possible to form the low resistance layer 20 made of cobalt disilicide having no layer or nitride layer and having no aggregation. As a result, the sheet resistance of the gate electrode 6 and the n + semiconductor region 8 is reduced to 100 Ω / □ without the low resistance layer 20.
To 5Ω / □.

【0091】また、本実施の形態2の製造方法では、低
抵抗層20に凝集現象が生じないため、その表面が平坦
であり、ラフネスの少ないシリサイドを形成を形成する
ことができる。この結果、プロセスマージンを拡大する
ことが可能となる。
In the manufacturing method according to the second embodiment, since the aggregation phenomenon does not occur in the low-resistance layer 20, a silicide having a flat surface and low roughness can be formed. As a result, the process margin can be expanded.

【0092】なお、上記第1および第2の熱処理におい
ては、公知のRTA(Rapid Thermal Anneal)法を用い
ることができること、および、pMOSFETについて
も同様に製造することができることは、実施の形態1と
同様である。
In the first and second heat treatments, the known RTA (Rapid Thermal Anneal) method can be used, and the pMOSFET can be manufactured in the same manner as in the first embodiment. The same is true.

【0093】また、ゲート電極6またはn+ 半導体領域
8の何れか一方にのみ低抵抗層20を形成してもよいこ
とも実施の形態1と同様である。
Further, as in the first embodiment, low-resistance layer 20 may be formed only on either gate electrode 6 or n + semiconductor region 8.

【0094】さらに、本実施の形態2ではコバルトとシ
リコンとの反応によるコバルトシリサイド膜の例を示し
たが、コバルトに代え、チタン、ニッケル、白金等を用
い、それぞれのシリサイドを形成してもよい。また、シ
リサイドの酸化あるいは窒化防止膜として窒化チタン膜
22,24を用いた場合を例示したが、タングステン、
モリブデン等熱処理時にシリサイドと反応せず、かつ、
シリサイドとの選択エッチングが可能である膜であれば
窒化チタン膜22,24に代えて適用可能である。
Further, in the second embodiment, an example of the cobalt silicide film formed by the reaction between cobalt and silicon has been described. However, instead of cobalt, each silicide may be formed by using titanium, nickel, platinum or the like. . Further, the case where the titanium nitride films 22 and 24 are used as the silicide oxidation or nitridation prevention film is exemplified.
Does not react with silicide during heat treatment such as molybdenum, and
Any film that can be selectively etched with silicide can be used instead of the titanium nitride films 22 and 24.

【0095】以上、本発明者によってなされた発明を発
明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を
逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでも
ない。
As described above, the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiments of the invention. However, the invention is not limited to the above embodiments, and various modifications may be made without departing from the gist of the invention. Needless to say, it can be changed.

【0096】[0096]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以
下のとおりである。
The effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

【0097】(1)低温でかつ制御性良く、低抵抗なエ
ピタキシャルシリサイド層を形成することができる。
(1) A low-resistance epitaxial silicide layer can be formed at a low temperature with good controllability.

【0098】(2)シリサイド表面の窒化、酸化を防止
し、シリサイド層の凝集現象を抑制することができる。
(2) The nitridation and oxidation of the silicide surface can be prevented, and the aggregation phenomenon of the silicide layer can be suppressed.

【0099】(3)拡散層抵抗、コンタクト抵抗が十分
に低いMISFETを有する半導体集積回路装置を提供
することができ、半導体集積回路装置の高速化を図るこ
とができる。
(3) It is possible to provide a semiconductor integrated circuit device having a MISFET whose diffusion layer resistance and contact resistance are sufficiently low, so that the speed of the semiconductor integrated circuit device can be increased.

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

【図1】本発明の一実施の形態である半導体集積回路装
置の一例を示し、(a)は平面図、(b)は(a)にお
けるb−b断面図である。
FIGS. 1A and 1B show an example of a semiconductor integrated circuit device according to an embodiment of the present invention, wherein FIG. 1A is a plan view, and FIG. 1B is a bb cross-sectional view in FIG.

【図2】本発明の一実施の形態である半導体集積回路装
置の製造方法の一例をその工程順に示した要部断面図で
ある。
FIG. 2 is a fragmentary cross-sectional view showing an example of a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to an embodiment of the present invention in the order of steps;

【図3】本発明の一実施の形態である半導体集積回路装
置の製造方法の一例をその工程順に示した要部断面図で
ある。
FIG. 3 is a fragmentary cross-sectional view showing one example of a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to an embodiment of the present invention in the order of steps;

【図4】本発明の一実施の形態である半導体集積回路装
置の製造方法の一例をその工程順に示した要部断面図で
ある。
FIG. 4 is a fragmentary cross-sectional view showing one example of a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to an embodiment of the present invention in the order of steps;

【図5】本発明の一実施の形態である半導体集積回路装
置の製造方法の一例をその工程順に示した要部断面図で
ある。
FIG. 5 is a fragmentary cross-sectional view showing an example of a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to an embodiment of the present invention in the order of steps;

【図6】本発明の一実施の形態である半導体集積回路装
置の製造方法の一例をその工程順に示した要部断面図で
ある。
FIG. 6 is a fragmentary cross-sectional view showing one example of a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to an embodiment of the present invention in the order of steps;

【図7】本発明の一実施の形態である半導体集積回路装
置の製造方法の一例をその工程順に示し、(a)は平面
図、(b)は(a)におけるb−b断面図である。
7A and 7B show an example of a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to an embodiment of the present invention in the order of steps, wherein FIG. 7A is a plan view and FIG. 7B is a bb cross-sectional view in FIG. .

【図8】本発明の一実施の形態である半導体集積回路装
置の製造方法の一例をその工程順に示し、(a)は平面
図、(b)は(a)におけるb−b断面図である。
FIGS. 8A and 8B show an example of a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to an embodiment of the present invention in the order of steps, in which FIG. 8A is a plan view and FIG. 8B is a bb cross-sectional view in FIG. .

【図9】本発明の一実施の形態である半導体集積回路装
置の製造方法の一例をその工程順に示し、(a)は平面
図、(b)は(a)におけるb−b断面図である。
FIGS. 9A and 9B show an example of a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to an embodiment of the present invention in the order of steps, in which FIG. 9A is a plan view and FIG. 9B is a bb cross-sectional view in FIG. .

【図10】本発明の一実施の形態である半導体集積回路
装置の製造方法の一例をその工程順に示し、(a)は平
面図、(b)は(a)におけるb−b断面図である。
FIGS. 10A and 10B show an example of a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to an embodiment of the present invention in the order of steps, in which FIG. 10A is a plan view, and FIG. 10B is a bb cross-sectional view in FIG. .

【図11】本発明の他の実施の形態である半導体集積回
路装置の一例を示し、(a)は平面図、(b)は(a)
におけるb−b断面図である。
FIGS. 11A and 11B show an example of a semiconductor integrated circuit device according to another embodiment of the present invention, wherein FIG. 11A is a plan view and FIG.
It is bb sectional drawing in.

【図12】本発明の他の実施の形態である半導体集積回
路装置の製造方法の一例をその工程順に示したものであ
り、(a)は平面図、(b)は(a)におけるb−b断
面図を示す。
FIGS. 12A and 12B show an example of a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to another embodiment of the present invention in the order of steps, in which FIG. 12A is a plan view, and FIG. b shows a sectional view.

【図13】本発明の他の実施の形態である半導体集積回
路装置の製造方法の一例をその工程順に示したものであ
り、(a)は平面図、(b)は(a)におけるb−b断
面図を示す。
13A and 13B show an example of a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to another embodiment of the present invention in the order of steps, wherein FIG. 13A is a plan view, and FIG. b shows a sectional view.

【図14】本発明の他の実施の形態である半導体集積回
路装置の製造方法の一例をその工程順に示したものであ
り、(a)は平面図、(b)は(a)におけるb−b断
面図を示す。
14A and 14B show an example of a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to another embodiment of the present invention in the order of steps, wherein FIG. 14A is a plan view, and FIG. b shows a sectional view.

【図15】本発明の他の実施の形態である半導体集積回
路装置の製造方法の一例をその工程順に示したものであ
り、(a)は平面図、(b)は(a)におけるb−b断
面図を示す。
FIGS. 15A and 15B show an example of a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to another embodiment of the present invention in the order of steps, wherein FIG. 15A is a plan view, and FIG. b shows a sectional view.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板 2 フィールド絶縁膜 3 pウェル 4 チャネルストッパ 5 ゲート絶縁膜 6 ゲート電極 7 n- 半導体領域 8 n+ 半導体領域 9 サイドウォール 10 エピタキシャルシリサイド層 10a エピタキシャルシリサイド層 10b エピタキシャルシリサイド層 11 層間絶縁膜 12 接続孔 13 配線 14 保護絶縁膜 15 シリコン酸化膜 16 シリコン窒化膜 17 チタン膜 18 コバルト膜 19 コバルト膜 20 低抵抗層 21 コバルト膜 22 窒化チタン膜 23 コバルトシリサイド 24 窒化チタン膜 Qn MOSFETReference Signs List 1 semiconductor substrate 2 field insulating film 3 p-well 4 channel stopper 5 gate insulating film 6 gate electrode 7 n - semiconductor region 8 n + semiconductor region 9 sidewall 10 epitaxial silicide layer 10a epitaxial silicide layer 10b epitaxial silicide layer 11 interlayer insulating film 12 Connection hole 13 Wiring 14 Protective insulating film 15 Silicon oxide film 16 Silicon nitride film 17 Titanium film 18 Cobalt film 19 Cobalt film 20 Low resistance layer 21 Cobalt film 22 Titanium nitride film 23 Cobalt silicide 24 Titanium nitride film Qn MOSFET

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 その主面に素子分離領域を有する半導体
基板と、前記素子分離領域に囲まれた活性領域に形成さ
れ、前記半導体基板の主面上にゲート絶縁膜を介して形
成されたゲート電極、および前記ゲート電極の両側の前
記半導体基板の主面に形成された不純物半導体領域を含
むMISFETとを有する半導体集積回路装置の製造方
法であって、 (a)前記半導体基板の主面に素子分離領域を形成した
後、前記ゲート絶縁膜を介して前記ゲート電極を前記半
導体基板の前記活性領域の主面上に形成し、前記ゲート
電極の両側の前記半導体基板の主面に前記不純物半導体
領域を形成する工程、 (b)前記ゲート電極および前記不純物半導体領域が形
成された前記半導体基板の全面に、第1金属膜を堆積
し、前記第1金属膜を構成する第1金属とシリコンとの
結合エネルギよりも低い結合エネルギで結合し、シリコ
ンとシリサイドを形成する第2金属で構成される第2金
属膜を堆積する工程、 (c)前記第1および第2金属膜が堆積された前記半導
体基板に第1の熱処理を施し、前記第1金属膜とシリコ
ンが接触する界面に前記第2金属とシリコンとの第1エ
ピタキシャルシリサイド層を形成する工程、 (d)前記(c)工程で未反応の前記第1および第2金
属膜を除去する工程、 (e)前記未反応の第1および第2金属膜が除去された
前記半導体基板の全面に、前記第2金属と同一の材料か
らなる第3金属膜を堆積する工程、 (f)前記第3金属膜が堆積された前記半導体基板に第
2の熱処理を施し、前記第1エピタキシャルシリサイド
層と前記第3金属膜の界面に前記第1エピタキシャルシ
リサイド層と同一の材料からなる第2エピタキシャルシ
リサイド層を形成する工程、 (g)前記(f)工程で未反応の前記第3金属膜を除去
する工程、 を含むことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方
法。
A semiconductor substrate having an element isolation region on a main surface thereof; and a gate formed on an active region surrounded by the element isolation region and formed on a main surface of the semiconductor substrate via a gate insulating film. A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device comprising: an electrode; and a MISFET including an impurity semiconductor region formed on a main surface of the semiconductor substrate on both sides of the gate electrode, wherein (a) an element is provided on the main surface of the semiconductor substrate. After forming the isolation region, the gate electrode is formed on the main surface of the active region of the semiconductor substrate via the gate insulating film, and the impurity semiconductor region is formed on the main surface of the semiconductor substrate on both sides of the gate electrode. (B) depositing a first metal film on the entire surface of the semiconductor substrate on which the gate electrode and the impurity semiconductor region are formed, and forming a first metal forming the first metal film Depositing a second metal film composed of a second metal that forms silicide with silicon by binding with a binding energy lower than the binding energy with silicon; and (c) depositing the first and second metal films. Subjecting said semiconductor substrate to a first heat treatment to form a first epitaxial silicide layer of said second metal and silicon at an interface where said first metal film and silicon are in contact with each other; (d) said step (c) Removing the unreacted first and second metal films in (e), the same material as the second metal on the entire surface of the semiconductor substrate from which the unreacted first and second metal films have been removed. (F) subjecting the semiconductor substrate on which the third metal film has been deposited to a second heat treatment to form a third heat treatment at an interface between the first epitaxial silicide layer and the third metal film. First episode A step of forming a second epitaxial silicide layer made of the same material as the axial silicide layer; and (g) a step of removing the unreacted third metal film in the step (f). A method for manufacturing a circuit device.
【請求項2】 請求項1記載の半導体集積回路装置の製
造方法であって、 前記第1金属はチタンであり、前記第2および第3金属
はコバルトであることを特徴とする半導体集積回路装置
の製造方法。
2. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein said first metal is titanium, and said second and third metals are cobalt. Manufacturing method.
【請求項3】 請求項1または2記載の半導体集積回路
装置の製造方法であって、 前記第1および第2の熱処理は、処理温度が700℃以
下、処理時間が2分以下であることを特徴とする半導体
集積回路装置の製造方法。
3. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the first and second heat treatments have a processing temperature of 700 ° C. or less and a processing time of 2 minutes or less. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device.
【請求項4】 その主面に素子分離領域を有する半導体
基板と、前記素子分離領域に囲まれた活性領域に形成さ
れ、前記半導体基板の主面上にゲート絶縁膜を介して形
成されたゲート電極、および前記ゲート電極の両側の前
記半導体基板の主面に形成された不純物半導体領域を含
むMISFETとを有する半導体集積回路装置の製造方
法であって、 (a)前記半導体基板の主面に素子分離領域を形成した
後、前記ゲート絶縁膜を介して前記ゲート電極を前記半
導体基板の前記活性領域の主面上に形成し、前記ゲート
電極の両側の前記半導体基板の主面に前記不純物半導体
領域を形成する工程、 (b)前記ゲート電極および前記不純物半導体領域が形
成された前記半導体基板の全面に、シリコンとシリサイ
ドを形成する第4金属で構成される第4金属膜、および
第4金属膜のシリサイド物と反応しない第5金属からな
る第5金属膜を堆積する工程、 (c)前記第4および第5金属膜が堆積された前記半導
体基板に第3の熱処理を施し、前記第4金属膜とシリコ
ンが接触する界面にシリコンとの第1シリサイド層を形
成する工程、 (d)前記(c)工程で未反応の前記第4金属膜および
第5金属膜を除去する工程、 (e)前記未反応の第4金属膜および第5金属膜が除去
された前記半導体基板の全面に、前記第1シリサイド層
と反応しない第6金属からなる第6金属膜を堆積する工
程、 (f)前記第6金属膜が堆積された前記半導体基板に第
4の熱処理を施し、前記第1シリサイド層を構成する元
素と同一の元素から構成され、前記第1シリサイド層よ
りも低抵抗な第2シリサイド層を形成する工程、 (g)前記第6金属膜を選択的に除去する工程、 を含むことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方
法。
4. A semiconductor substrate having an element isolation region on its main surface, and a gate formed on an active region surrounded by the element isolation region and formed on a main surface of the semiconductor substrate via a gate insulating film. A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device comprising: an electrode; and a MISFET including an impurity semiconductor region formed on a main surface of the semiconductor substrate on both sides of the gate electrode, wherein (a) an element is provided on the main surface of the semiconductor substrate. After forming the isolation region, the gate electrode is formed on the main surface of the active region of the semiconductor substrate via the gate insulating film, and the impurity semiconductor region is formed on the main surface of the semiconductor substrate on both sides of the gate electrode. And (b) forming a fourth metal formed of silicon and silicide on the entire surface of the semiconductor substrate on which the gate electrode and the impurity semiconductor region are formed. Depositing a metal film and a fifth metal film made of a fifth metal that does not react with the silicide of the fourth metal film; and (c) depositing a third metal film on the semiconductor substrate on which the fourth and fifth metal films are deposited. Performing a heat treatment to form a first silicide layer with silicon at an interface where the fourth metal film and silicon are in contact with each other; (d) the fourth metal film and the fifth metal film that have not reacted in the step (c) (E) forming a sixth metal film made of a sixth metal that does not react with the first silicide layer on the entire surface of the semiconductor substrate from which the unreacted fourth metal film and the fifth metal film have been removed. (F) performing a fourth heat treatment on the semiconductor substrate on which the sixth metal film has been deposited, the semiconductor substrate being made of the same element as the first silicide layer; Low-resistance second silicide layer Forming, a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, which comprises a step of selectively removing (g) the sixth metal film.
【請求項5】 請求項4記載の半導体集積回路装置の製
造方法であって、 前記第4金属はコバルトであり、前記第5および第6金
属は窒化チタン、タングステンまたはモリブデンである
ことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
5. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 4, wherein said fourth metal is cobalt, and said fifth and sixth metals are titanium nitride, tungsten or molybdenum. Of manufacturing a semiconductor integrated circuit device.
【請求項6】 その主面に素子分離領域を有する半導体
基板と、前記素子分離領域に囲まれた活性領域に形成さ
れ、前記半導体基板の主面上にゲート絶縁膜を介して形
成されたゲート電極、および前記ゲート電極の両側の前
記半導体基板の主面に形成された不純物半導体領域を含
むMISFETとを有し、前記不純物半導体領域の表面
または前記ゲート電極の表面に金属シリサイドからなる
低抵抗層が形成された半導体集積回路装置であって、 前記低抵抗層は、30nm以上の膜厚を有するコバルト
シリサイドからなるエピタキシャル成長層であることを
特徴とする半導体集積回路装置。
6. A semiconductor substrate having an element isolation region on a main surface thereof, and a gate formed in an active region surrounded by the element isolation region and formed on a main surface of the semiconductor substrate via a gate insulating film. An MISFET including an impurity semiconductor region formed on a main surface of the semiconductor substrate on both sides of the gate electrode, and a low-resistance layer made of metal silicide on a surface of the impurity semiconductor region or a surface of the gate electrode. Wherein the low resistance layer is an epitaxial growth layer made of cobalt silicide having a thickness of 30 nm or more.
【請求項7】 その主面に素子分離領域を有する半導体
基板と、前記素子分離領域に囲まれた活性領域に形成さ
れ、前記半導体基板の主面上にゲート絶縁膜を介して形
成されたゲート電極、および前記ゲート電極の両側の前
記半導体基板の主面に形成された不純物半導体領域を含
むMISFETとを有し、前記不純物半導体領域の表面
または前記ゲート電極の表面に金属シリサイドからなる
低抵抗層が形成された半導体集積回路装置であって、 前記低抵抗層は、その表面に酸化層または窒化層を有さ
ず、かつ、凝集状態にないコバルトジシリサイドからな
る平坦膜であることを特徴とする半導体集積回路装置。
7. A semiconductor substrate having an element isolation region on its main surface, and a gate formed on an active region surrounded by the element isolation region and formed on a main surface of the semiconductor substrate via a gate insulating film. An MISFET including an impurity semiconductor region formed on a main surface of the semiconductor substrate on both sides of the gate electrode, and a low-resistance layer made of metal silicide on a surface of the impurity semiconductor region or a surface of the gate electrode. Wherein the low-resistance layer is a flat film made of cobalt disilicide that does not have an oxide layer or a nitride layer on its surface and is not in an aggregated state. Semiconductor integrated circuit device.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100641910B1 (en) * 1999-12-30 2006-11-02 주식회사 하이닉스반도체 Method for forming metal line in semiconductor device
US7220623B2 (en) 2003-04-08 2007-05-22 Dongbu Electronics Co., Ltd. Method for manufacturing silicide and semiconductor with the silicide
WO2007060797A1 (en) * 2005-11-28 2007-05-31 Nec Corporation Semiconductor device and method for manufacturing same
JP2008022027A (en) * 1998-12-01 2008-01-31 Samsung Electronics Co Ltd Method for forming self-aligned silicide in semiconductor device

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JP5157450B2 (en) * 2005-11-28 2013-03-06 日本電気株式会社 Semiconductor device and manufacturing method thereof

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