JPH1083971A - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

Manufacturing method of semiconductor device

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JPH1083971A
JPH1083971A JP8235576A JP23557696A JPH1083971A JP H1083971 A JPH1083971 A JP H1083971A JP 8235576 A JP8235576 A JP 8235576A JP 23557696 A JP23557696 A JP 23557696A JP H1083971 A JPH1083971 A JP H1083971A
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JP
Japan
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film
temperature
heat treatment
semiconductor device
cosi
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Application number
JP8235576A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuo Kawamura
和郎 川村
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To decrease the junction leaking current when a CoSix film is used for an electrode, by depositing a cobalt layer on a substrate having a silicon- exposed region, forming a cobalt silicide film by heating to a specified temperature, and converting the film into the cobalt silicide film comprising the second phase by heating the film to the second temperature. SOLUTION: A gate insulating film on a source/drain diffusing layer 28 having an LDD structure is etched, and the source/drain diffusing layer 28 is exposed. A Co film 30 and a TiN film 32 are continuously formed. Thereafter, heat treatment is performed under the temperature condition of 300 deg.-390 deg.C. A CoSix film 34 is formed on the interface of Co/Si on the exposed source/drain diffusing layer 28 and on a gate electrode. Then, the heat treatment in the short time is performed under the temperature condition of, e.g. 500 deg.-900 deg.C. The selectively formed CoSix film is converted from a Co2 Si phase to a CoSi2 phase under the uniform state, so as to obtain the CoSi2 film having the specific resistance sufficient for use for electrode material.

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、半導体装置におけ
る電極形成方法に係り、特に、CoSiX(コバルトシ
リサイド)を電極材料に用いる半導体装置の製造方法に
関する。
The present invention relates to a method for forming an electrode in a semiconductor device, and more particularly, to a method for manufacturing a semiconductor device using CoSi x (cobalt silicide) as an electrode material.

【0002】[0002]

【従来の技術】高融点金属シリサイドは、半導体装置の
コンタクト材料、ゲート電極、配線等に広く用いられて
いる。特に、CoSiX(コバルトシリサイド)は室温
における抵抗率が15〜30μΩcmと低く、熱的、化
学的に安定であることから、従来より多用されている。
2. Description of the Related Art Refractory metal silicides are widely used as contact materials for semiconductor devices, gate electrodes, wirings and the like. In particular, CoSi x (cobalt silicide) has been used more frequently than before because it has a low resistivity at room temperature of 15 to 30 μΩcm and is thermally and chemically stable.

【0003】CoSiXを用いた半導体装置の代表的な
製造プロセスとしては、MOSFETのゲート電極上及
びソース/ドレイン拡散層上に選択的にシリサイド膜を
形成する、いわゆるサリサイド(自己整合シリサイド:
Self-Aligned Silicide)プロセスが知られている。以
下、CoSiXを用いた従来のサリサイドプロセスにつ
いて説明する。
A typical manufacturing process of a semiconductor device using CoSi X is a so-called salicide (self-aligned silicide: self-aligned silicide) in which a silicide film is selectively formed on a gate electrode and a source / drain diffusion layer of a MOSFET.
Self-Aligned Silicide) processes are known. Hereinafter, a conventional salicide process using CoSi X will be described.

【0004】まず、通常のMOSトランジスタの製造方
法と同様にして、ソース/ドレイン拡散層、ゲート電極
を有し、ゲート電極の側壁がサイドウォールによって覆
われたMOSトランジスタを形成する。次いで、全面に
Co(コバルト)膜とTiN(窒化チタン)膜とを連続
して堆積する。素子分離膜及びサイドウォールが形成さ
れていない領域では、ゲート電極及びソース/ドレイン
拡散層がCo膜と直接接触することになる。
First, a MOS transistor having a source / drain diffusion layer and a gate electrode, with the side wall of the gate electrode covered by a side wall, is formed in the same manner as in a normal MOS transistor manufacturing method. Next, a Co (cobalt) film and a TiN (titanium nitride) film are successively deposited on the entire surface. In a region where the element isolation film and the side wall are not formed, the gate electrode and the source / drain diffusion layers come into direct contact with the Co film.

【0005】続いて、550℃程度の温度で約30秒間
の短時間アニールを行う。このアニールによって、シリ
コンが露出しているゲート電極上及びソース/ドレイン
拡散層上ではシリサイド化反応が生じるが、シリコン酸
化膜よりなる素子分離膜上、サイドウォール上ではシリ
サイド化反応が生じないため、ゲート電極上及びソース
/ドレイン拡散層上にのみ選択的にCoSiX膜が形成
される。
Subsequently, short-time annealing is performed at a temperature of about 550 ° C. for about 30 seconds. By this annealing, a silicidation reaction occurs on the gate electrode and the source / drain diffusion layers where silicon is exposed, but no silicidation reaction occurs on the element isolation film made of a silicon oxide film and the sidewalls. A CoSi x film is selectively formed only on the gate electrode and the source / drain diffusion layers.

【0006】この後、未反応のCo膜及びTiN膜を除
去し、ゲート電極上及びソース/ドレイン拡散層上にの
みCoSiX膜を残す。次いで、830℃程度の温度で
約30秒間の短時間アニールを行い、CoSi X膜を低
抵抗化する。このようにして、ゲート電極上及びソース
/ドレイン拡散層上にのみ選択的にCoSiX膜が形成
されていた。
Thereafter, the unreacted Co film and TiN film are removed.
On the gate electrode and the source / drain diffusion layer.
Only CoSiXLeave the membrane. Then, at a temperature of about 830 ° C
Short annealing for about 30 seconds is performed, and CoSi XLow membrane
Resistance. Thus, on the gate electrode and on the source
/ CoSi selectively only on the diffusion layerXFilm formed
It had been.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の半導体装置の製造方法では、ソース/ドレイン拡散
層下のpn接合において接合リーク電流が増加し、トラ
ンジスタ特性を劣化することがあった。CoSiX膜直
下のpn接合において接合リーク電流が増加するメカニ
ズムについては解明されておらず、リーク電流を低減し
うる半導体装置の製造方法が望まれていた。
However, in the above-described conventional method for manufacturing a semiconductor device, the junction leakage current at the pn junction below the source / drain diffusion layers may increase, and the transistor characteristics may be degraded. The mechanism by which the junction leakage current increases at the pn junction immediately below the CoSi X film has not been elucidated, and a method of manufacturing a semiconductor device capable of reducing the leakage current has been desired.

【0008】本発明の目的は、CoSiX膜を電極材料
に用いる半導体装置において、接合リーク電流を低減で
きる半導体装置の製造方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device using a CoSi X film as an electrode material, which can reduce junction leakage current.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的は、シリコンが
露出した領域を有する下地基板上にコバルト膜を堆積す
るコバルト膜堆積工程と、前記下地基板を、300℃よ
り高く390℃より低い第1の温度で加熱して前記シリ
コンと前記コバルト膜とを反応させ、第1の相よりなる
第1のコバルトシリサイド膜を形成する第1の熱処理工
程と、前記第1のコバルトシリサイド膜を第2の温度で
加熱し、第2の相よりなる第2のコバルトシリサイド膜
に転移する第2の熱処理工程とを有する半導体装置の製
造方法によって達成される。このようにして半導体装置
を製造することにより、シリサイド化反応過程でのスパ
イクの発生を防止できるので、コバルトシリサイド膜直
下にpn接合を形成した場合であっても接合リーク電流
が増加することはない。
The object of the present invention is to provide a cobalt film depositing step of depositing a cobalt film on a base substrate having a region where silicon is exposed, and a method of forming a first base film having a temperature higher than 300 ° C. and lower than 390 ° C. A first heat treatment step of forming a first cobalt silicide film of a first phase by heating at a temperature of 2 to cause the silicon and the cobalt film to react with each other; A second heat treatment step of heating at a temperature and transferring to a second cobalt silicide film composed of a second phase. By manufacturing a semiconductor device in this manner, spikes can be prevented from occurring during the silicidation reaction process, so that the junction leakage current does not increase even when a pn junction is formed immediately below the cobalt silicide film. .

【0010】また、上記の半導体装置の製造方法におい
て、前記第1の熱処理工程では、100℃/分よりも遅
い速度にて前記第1の温度まで昇温することが望まし
い。このようにして半導体装置を製造すれば、シリサイ
ド化反応を均一にすることができるので、接合リーク電
流を増加することなくコバルトシリサイド膜を形成する
ことができる。
In the above-described method for manufacturing a semiconductor device, it is preferable that the first heat treatment step is performed to increase the temperature to the first temperature at a rate lower than 100 ° C./min. When the semiconductor device is manufactured in this manner, the silicidation reaction can be made uniform, so that a cobalt silicide film can be formed without increasing the junction leakage current.

【0011】また、上記の半導体装置の製造方法におい
て、前記第1の熱処理工程では、前記第1の温度におい
て1〜3時間熱処理することが望ましい。また、上記の
半導体装置の製造方法において、前記第2の温度は、5
00〜900℃の間の温度であることが望ましい。この
ようにして半導体装置を製造すれば、接合リーク電流を
増加することなく低抵抗のコバルトシリサイドに相移転
することができる。
In the above-described method of manufacturing a semiconductor device, it is preferable that in the first heat treatment step, heat treatment is performed at the first temperature for 1 to 3 hours. In the method for manufacturing a semiconductor device, the second temperature may be 5
Desirably, the temperature is between 00 and 900C. When the semiconductor device is manufactured in this manner, the phase can be transferred to the low-resistance cobalt silicide without increasing the junction leak current.

【0012】また、上記の半導体装置の製造方法におい
て、前記第2の熱処理工程では、50℃/秒よりも速い
速度にて前記第2の温度まで昇温することが望ましい。
このようにして半導体装置を製造すれば、シリサイド化
反応過程でスパイクが発生しないので、接合リーク電流
を増加することなくコバルトシリサイド膜を形成するこ
とができる。
In the above-described method for manufacturing a semiconductor device, it is preferable that in the second heat treatment step, the temperature is raised to the second temperature at a speed higher than 50 ° C./sec.
When the semiconductor device is manufactured in this manner, no spike occurs in the silicidation reaction process, so that the cobalt silicide film can be formed without increasing the junction leak current.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳細に説明する。上述のように、従来の半導体装置の
製造方法では、2段階の熱処理によってCoSiX膜を
選択的に形成する。第1段階のアニールでは、ゲート電
極上及びソース/ドレイン拡散層上においてのみシリサ
イド化反応を生じさせ、素子分離膜及びサイドウォール
上ではシリサイド化反応が生じないようにする必要があ
る。このため、第1段階のアニールは、素子分離膜やサ
イドウォールを構成するシリコン酸化膜とコバルト膜と
が反応しない比較的低い温度で行われていた。
Embodiments of the present invention will be described below in detail. As described above, in the conventional method for manufacturing a semiconductor device, a CoSi x film is selectively formed by a two-stage heat treatment. In the first-stage annealing, it is necessary to cause a silicidation reaction only on the gate electrode and the source / drain diffusion layers, and not to cause a silicidation reaction on the element isolation film and the sidewall. For this reason, the first-stage annealing has been performed at a relatively low temperature at which the silicon oxide film and the cobalt film constituting the element isolation film and the sidewall do not react with each other.

【0014】ところが、このように低温で形成したCo
SiXは比抵抗が高く、半導体装置の電極材料としては
望ましくない。そこで、選択的にCoSiX膜を形成し
た後に第2段階目の高温のアニールを行い、CoSiX
の低抵抗化を行っていた。従来、このような方法により
CoSiX膜を自己整合で形成していたが、CoSiX
を電極とするpn接合の電気特性は望ましいものとはい
えなかった。
However, Co formed at a low temperature in this manner.
Si X has a high specific resistance, undesirable as an electrode material of a semiconductor device. Therefore, performing a second-stage high-temperature annealing after selectively forming the CoSi X film, CoSi X
Resistance was reduced. Conventionally, a CoSi X film was formed in a self-aligned manner by such a method, but the electrical characteristics of a pn junction using the CoSi X film as an electrode were not desirable.

【0015】従来の代表的なアニール条件によって形成
したCoSiX膜を電極とするn+p接合の電気特性を、
図9及び図10を用いて説明する(比較例4参照)。図
9及び図10は、CoSiX膜直下に形成したn+p接合
に電圧を印加した際の逆方向リーク電流を累積度分布関
数を用いてプロットしたものである。累積度分布関数
は、信頼性評価によく用いられる手法であり、プロット
の傾きが大きくそのばらつきが小さいほどに特性が安定
していることを示す。
The electrical characteristics of an n + p junction using a CoSi X film formed under conventional typical annealing conditions as an electrode are as follows:
This will be described with reference to FIGS. 9 and 10 (see Comparative Example 4). FIG. 9 and FIG. 10 are plots of the reverse leakage current when a voltage is applied to the n + p junction formed immediately below the CoSi x film using the cumulative distribution function. The cumulative distribution function is a method often used for reliability evaluation, and indicates that the characteristics are more stable as the slope of the plot is larger and the variation is smaller.

【0016】図9が第1段階のアニール後におけるI−
V特性を示す累積度分布関数であり、図10が第2段階
のアニール後におけるI−V特性を示す累積度分布関数
である。各図(a)が2Vの電圧を印加した場合、
(b)が5Vの電圧を印加した場合である。図中、○印
は電極面積が80×80μm2の場合を示し、□印は電
極面積が320×320μm2の場合を示し、◇印は電
極面積が1280×1280μm2の場合を示してい
る。
FIG. 9 shows I- after the first stage annealing.
FIG. 10 is a cumulative distribution function showing the IV characteristic after the second stage annealing. In each diagram (a), when a voltage of 2 V is applied,
(B) is a case where a voltage of 5V is applied. In the drawing, the mark ○ indicates the case where the electrode area is 80 × 80 μm 2 , the mark □ indicates the case where the electrode area is 320 × 320 μm 2 , and the mark Δ indicates the case where the electrode area is 1280 × 1280 μm 2 .

【0017】図示するように、第2段階のアニールによ
って若干のリーク電流の減少は見られるが、いずれの場
合においても電流値のばらつきは大きく、CoSiX
直下におけるn+p接合のI−V特性が悪いことが判
る。MOSトランジスタのソース/ドレイン拡散層とし
て用いるには、電流値がほぼ一定であり、リーク電流が
少ないことが要求されるため、このような特性は望まし
くない。
As shown in the figure, although the leakage current is slightly reduced by the annealing in the second stage, the variation in the current value is large in any case, and the IV of the n + p junction immediately below the CoSi x film is large. It turns out that the characteristic is bad. Such characteristics are not desirable for use as a source / drain diffusion layer of a MOS transistor because the current value is required to be substantially constant and the leakage current is small.

【0018】本願発明者等は、CoSiX膜直下におけ
るpn接合の電流がこのようにばらつく原因を調査すべ
く、第1段階のアニールをして未反応のコバルト膜及び
TiN膜を除去した後、及び第2段階のアニール後にお
けるCoSiX膜のパターンを透過型電子顕微鏡(TE
M:Transmission Electron Microscope)により観察し
た。
The present inventors conducted a first-stage annealing to remove the unreacted cobalt film and the TiN film in order to investigate the cause of the variation in the pn junction current immediately below the CoSi x film. And the pattern of the CoSi X film after the annealing in the second stage is performed by a transmission electron microscope (TE).
M: Transmission Electron Microscope).

【0019】その結果、第1段階のアニール後の試料で
は所々に長さ約50〜100nm程度、太さ10nm程
度のつらら状スパイクが観察された。第2段階のアニー
ル後の試料ではスパイクはほとんど観察されなかった
が、リーク特性の改善は充分ではなく、接合部のリーク
電流はこのスパイクが原因しているものと考えられる。
次に、スパイクの発生原因について考察する。
As a result, icicle-like spikes having a length of about 50 to 100 nm and a thickness of about 10 nm were observed in some places in the sample after the first stage annealing. Although almost no spike was observed in the sample after the second stage annealing, the improvement of the leak characteristics was not sufficient, and it is considered that the spike caused the leak current at the junction.
Next, the cause of spike generation will be considered.

【0020】CoSiXには、Co2Si、CoSi、C
oSi2の3つの相が存在する。Co/Si系の固相反
応過程では、まずCo2Siが形成され、次いでCoS
iに相転移し、続いて最終相であるCoSi2に相転移
する。これら相転移過程のうち、CoからCo2Siに
転移する反応過程、Co2SiからCoSiに転移する
反応過程ではCoが主たる拡散種であり、CoSiから
CoSi2に転移する反応過程ではSiが主たる拡散種
である。
CoSi X includes Co 2 Si, CoSi, C
There are three phases of oSi 2 . In the Co / Si solid phase reaction process, first, Co 2 Si is formed, and then CoS is formed.
i, followed by a phase transition to the final phase, CoSi 2 . Among these phase transition processes, Co is the main diffusion species in the reaction process of transition from Co to Co 2 Si and the reaction process of transition from Co 2 Si to CoSi, and Si is the main diffusion species in the reaction process of transition from CoSi to CoSi 2. It is a diffuse species.

【0021】一般に、Co膜が例えば約0.1μm以上
と比較的厚く、昇温レートが100℃/min以下と遅
い場合のCo/Si系の固相反応過程では、まずCo/
Si界面にCo2Siが層状に形成されてほぼ均一に成
長し、次にCo2Si/Si界面にCoSiが層状に形
成されてほぼ均一に成長し、続いてCoSi/Si界面
にCoSi2が層状に形成されてほぼ均一に成長する。
このため、CoSiX/Si界面にスパイクが生じるこ
とはなく、良好な電気特性を得ることができる。
In general, in the Co / Si-based solid-state reaction process when the Co film is relatively thick, for example, about 0.1 μm or more, and the heating rate is as slow as 100 ° C./min or less, first, Co / Si is used.
Co 2 Si is formed in a layer at the Si interface and grows almost uniformly, then CoSi is formed in a layer at the Co 2 Si / Si interface and grows almost uniformly, and then CoSi 2 is formed at the CoSi / Si interface. It is formed in layers and grows almost uniformly.
Therefore, no spike occurs at the CoSi x / Si interface, and good electrical characteristics can be obtained.

【0022】しかしながら、通常のサリサイドプロセス
では、昇温レートが速い短時間アニールが一般に用いら
れ、且つ、Co膜の膜厚も約10nm程度と薄いため、
Co膜が厚い場合とはその反応形態が異なっている。そ
の結果、上記第1段階の熱処理では、Co2SiとCo
Siとが層状に形成されずに混在することになる。本願
発明者等が鋭意検討を行った結果、Co2SiとCoS
iとが層状にならずに混在することがスパイクの発生要
因となっており、特に、CoSi相がシリサイド層を占
有しているときに多く発生することが判った。CoSi
相がシリサイド層を占有しているときにスパイクが発生
しやすい原因については明らかではないが、CoSi相
が形成される際のシリサイド化反応における拡散種がC
oであることに関連しているものと考えられる。
However, in a normal salicide process, short-time annealing at a high temperature rising rate is generally used, and the thickness of the Co film is as thin as about 10 nm.
The reaction mode is different from the case where the Co film is thick. As a result, in the first heat treatment, Co 2 Si and Co
Si will be mixed without being formed in a layered form. As a result of intensive studies by the present inventors, Co 2 Si and CoS
It has been found that the occurrence of spikes is caused by the fact that i is mixed without being layered, especially when the CoSi phase occupies the silicide layer. CoSi
It is not clear why spikes are likely to occur when the phase occupies the silicide layer, but the diffusion species in the silicidation reaction when the CoSi phase is formed is C
It is thought to be related to being o.

【0023】上記の見解から、第1段階のアニールで
は、スパイクの発生と強い相関があるCoSi相の形成
を抑制することが重要であり、Co2Si相が支配的な
反応層を形成する必要があることが判った。このような
反応層を得るためには、昇温レートを十分に遅くし、ア
ニール温度を更に低温化することにより、Co/Si界
面にCo2Siを層状に形成し、ほぼ均一に反応を進め
ることが望ましい。
From the above observation, it is important to suppress the formation of a CoSi phase which has a strong correlation with the occurrence of spikes in the first-stage annealing, and it is necessary to form a reaction layer in which the Co 2 Si phase is dominant. It turned out that there was. In order to obtain such a reaction layer, the temperature is raised sufficiently and the annealing temperature is further lowered to form a layer of Co 2 Si at the Co / Si interface, and the reaction proceeds almost uniformly. It is desirable.

【0024】具体的には、毎分100℃より遅いレート
で昇温し、300℃より高く390℃より低い温度でア
ニールすることが望ましい。昇温レートを毎分100℃
より速くし、アニール温度を390℃以上に設定すると
反応層中にCo2SiとCoSi混在するため望ましく
なく(比較例2参照)、アニール温度を300℃以下に
設定するとCoとSiとが反応しないからである(比較
例1参照)。アニール時間は、1〜3時間程度に設定す
ることが望ましい。
Specifically, it is desirable to raise the temperature at a rate lower than 100 ° C. per minute and to anneal at a temperature higher than 300 ° C. and lower than 390 ° C. Heating rate of 100 ℃ per minute
When the annealing temperature is set higher than 390 ° C., Co 2 Si and CoSi are mixed in the reaction layer, which is not desirable (see Comparative Example 2). When the annealing temperature is set lower than 300 ° C., Co and Si do not react. This is because (see Comparative Example 1). The annealing time is desirably set to about 1 to 3 hours.

【0025】一方、第2段階のアニールでは、Co2
i相からCoSi2相への転移過程において、CoSi
相を介する時間を極力短くすることが望ましい。こうす
ることにより、界面におけるスパイクの発生を低減でき
るからである。このため、第2段階のアニールには、高
温での短時間アニールが好適である(比較例3参照)。
具体的には、昇温レートを50℃/秒以上とし、熱処理
温度を500〜900℃程度の温度とした短時間アニー
ルを行うことが望ましい。
On the other hand, in the second stage annealing, Co 2 S
During the transition process from the i-phase to the CoSi 2 phase, CoSi
It is desirable to minimize the time through the phases. By doing so, the generation of spikes at the interface can be reduced. Therefore, short-time annealing at a high temperature is suitable for the second-stage annealing (see Comparative Example 3).
Specifically, it is desirable to perform short-time annealing at a rate of temperature rise of 50 ° C./sec or more and a heat treatment temperature of about 500 to 900 ° C.

【0026】このような2段階のアニールによってCo
SiX膜を形成することにより、シリサイド化反応過程
においてスパイクを発生することを防止することができ
るので、シリサイド層直下にpn接合がある場合にも接
合リーク電流が増加することはない。次に、本発明の一
実施形態による半導体装置の製造方法を図1及び図2を
用いて説明する。
By such two-step annealing, Co
By forming the Si x film, it is possible to prevent spikes from occurring in the silicidation reaction process, so that the junction leakage current does not increase even when there is a pn junction immediately below the silicide layer. Next, a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0027】図1及び図2は本実施形態による半導体装
置の製造方法を示す工程断面図である。本実施形態で
は、サリサイドプロセスを含むNチャネルMOSFET
の製造方法に、本発明による半導体装置の製造方法を適
用した例を説明する。まず、p型シリコン基板10を熱
酸化し、表面に膜厚約3nmのパッド酸化膜12を形成
する。
FIGS. 1 and 2 are sectional views showing the steps of the method for fabricating the semiconductor device according to the present embodiment. In this embodiment, an N-channel MOSFET including a salicide process is used.
An example in which the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is applied to the method for manufacturing a semiconductor device described above. First, the p-type silicon substrate 10 is thermally oxidized to form a pad oxide film 12 having a thickness of about 3 nm on the surface.

【0028】次いで、パッド酸化膜12上に、CVD
(化学気相成長:Chemical Vapor Deposition)法によ
り膜厚約100nmのシリコン窒化膜14を堆積する。
続いて、素子を形成する領域にシリコン窒化膜14を残
すように、シリコン窒化膜14をパターニングする(図
1(a))。この後、シリコン窒化膜14をマスクとし
てシリコン基板10を熱酸化し、膜厚約250nmの素
子分離膜16を形成する。
Next, a CVD is performed on the pad oxide film 12.
A silicon nitride film 14 having a thickness of about 100 nm is deposited by a (Chemical Vapor Deposition) method.
Subsequently, the silicon nitride film 14 is patterned so as to leave the silicon nitride film 14 in a region where an element is to be formed (FIG. 1A). Thereafter, the silicon substrate 10 is thermally oxidized using the silicon nitride film 14 as a mask to form an element isolation film 16 having a thickness of about 250 nm.

【0029】次いで、シリコン窒化膜14及びパッド酸
化膜12をエッチングにより除去した後、表面を再度熱
酸化し、素子分離膜16により画定された素子領域に膜
厚約5nmのゲート絶縁膜18を形成する(図1
(b))。続いて、ゲート絶縁膜18上に、CVD法に
より膜厚約200nmのアモルファスシリコン膜を堆積
する。
Next, after the silicon nitride film 14 and the pad oxide film 12 are removed by etching, the surface is thermally oxidized again to form a gate insulating film 18 having a thickness of about 5 nm in the device region defined by the device isolation film 16. (Figure 1
(B)). Subsequently, an amorphous silicon film having a thickness of about 200 nm is deposited on the gate insulating film 18 by the CVD method.

【0030】この後、アモルファスシリコン膜にP
(燐)イオンを加速エネルギー20keV、ドーズ量4
×1015cm-2の条件でイオン注入する。次いで、Pが
ドープされたアモルファスシリコン膜をパターニング
し、アモルファスシリコン膜よりなるゲート電極20を
形成する。続いて、ゲート電極20をマスクとしてイオ
ン注入を行い、LDD(LightlyDoped Drain)構造の高
抵抗領域22を形成する。例えば、As(砒素)イオン
を加速エネルギー10keV、ドーズ量3×1013cm
-2の条件でイオン注入する。
Thereafter, P is added to the amorphous silicon film.
(Phosphorus) ions at an acceleration energy of 20 keV and a dose of 4
Ion implantation is performed under the condition of × 10 15 cm -2 . Next, the amorphous silicon film doped with P is patterned to form a gate electrode 20 made of the amorphous silicon film. Subsequently, ion implantation is performed using the gate electrode 20 as a mask to form a high resistance region 22 having an LDD (Lightly Doped Drain) structure. For example, As (arsenic) ions are accelerated at an energy of 10 keV and a dose of 3 × 10 13 cm.
Ion implantation is performed under the condition of -2 .

【0031】この後、CVD法により膜厚約150nm
のシリコン酸化膜を堆積する。例えば、原料ガスとして
SiH2Cl2とN2Oを用い、基板温度を800℃とし
て成膜する。次いで、RIE(反応性イオンエッチン
グ:Reactive Ion Etching)法によりシリコン酸化膜を
異方性エッチングし、ゲート電極20の側壁にサイドウ
ォール24を形成する。
Thereafter, the film thickness is about 150 nm by the CVD method.
Is deposited. For example, a film is formed by using SiH 2 Cl 2 and N 2 O as source gases and setting the substrate temperature to 800 ° C. Next, the silicon oxide film is anisotropically etched by RIE (Reactive Ion Etching) to form a sidewall 24 on the side wall of the gate electrode 20.

【0032】続いて、ゲート電極20及びサイドウォー
ル24をマスクとしてイオン注入を行い、LDD構造の
低抵抗領域26を形成する。例えば、Asイオンを加速
エネルギー40keV、ドーズ量2×1015cm-2の条
件でイオン注入する(図1(d))。この後、窒素雰囲
気中で1000℃10秒の急速熱処理を行い、イオン注
入したAsを活性化し、LDD構造のソース/ドレイン
拡散層28を形成する。
Subsequently, ion implantation is performed using the gate electrode 20 and the side walls 24 as a mask to form a low resistance region 26 having an LDD structure. For example, As ions are implanted under the conditions of an acceleration energy of 40 keV and a dose of 2 × 10 15 cm −2 (FIG. 1D). Thereafter, a rapid heat treatment at 1000 ° C. for 10 seconds is performed in a nitrogen atmosphere to activate the ion-implanted As, thereby forming a source / drain diffusion layer 28 having an LDD structure.

【0033】次いで、ソース/ドレイン拡散層28上に
延在するゲート絶縁膜18をエッチングし、ソース/ド
レイン拡散層28を表面に露出する。続いて、膜厚約1
0nmのCo膜30と、膜厚約30nmのTiN膜32
とを、同一のチャンバ内で連続して成膜する。Co膜3
0及びTiN膜32は、例えばスパッタ法により堆積す
る(図2(a))。
Next, the gate insulating film 18 extending on the source / drain diffusion layer 28 is etched to expose the source / drain diffusion layer 28 on the surface. Then, about 1
0 nm Co film 30 and TiN film 32 having a thickness of about 30 nm
Are continuously formed in the same chamber. Co film 3
The 0 and TiN films 32 are deposited by, for example, a sputtering method (FIG. 2A).

【0034】この後、CoSiX膜を形成する第1段階
の熱処理を行う。例えば、2℃/minの昇温レートで
昇温し、350℃の温度で2時間のアニールを行う。第
1段階の熱処理では、昇温レートを100℃/min以
下に、熱処理温度を300℃より高く390より低い温
度に設定し、1〜3時間のアニールを行うことが望まし
い。
Thereafter, a first stage heat treatment for forming a CoSi X film is performed. For example, the temperature is increased at a rate of 2 ° C./min, and annealing is performed at a temperature of 350 ° C. for 2 hours. In the first stage heat treatment, it is desirable to set the heating rate to 100 ° C./min or less, set the heat treatment temperature to a temperature higher than 300 ° C. and lower than 390, and perform annealing for 1 to 3 hours.

【0035】この熱処理により、露出したソース/ドレ
イン拡散層28上、及びゲート電極20上のCo/Si
界面ではシリサイド化反応が生じ、この領域に選択的に
CoSiX膜34が形成される(図2(b))。このよ
うに形成したCoSiX膜34は、均一なCo2Si相を
有している。次いで、第1段階の熱処理で反応しなかっ
たCo膜及びTiN膜をウェットエッチングにより除去
する。例えば、H2SO4とH22とを3:1に混合した
エッチング液を用い、液温70℃で20分間エッチング
する。
By this heat treatment, Co / Si on the exposed source / drain diffusion layer 28 and on the gate electrode 20 is removed.
A silicidation reaction occurs at the interface, and a CoSi x film 34 is selectively formed in this region (FIG. 2B). The CoSi X film 34 thus formed has a uniform Co 2 Si phase. Next, the Co film and the TiN film that have not reacted in the first stage heat treatment are removed by wet etching. For example, etching is performed at a liquid temperature of 70 ° C. for 20 minutes using an etching solution in which H 2 SO 4 and H 2 O 2 are mixed at a ratio of 3: 1.

【0036】続いて、CoSiX膜を形成する第2段階
の熱処理を行う。例えば、Ar(アルゴン)雰囲気中
で、830℃で30秒間の短時間アニールを行う(図2
(c))。第2段階の熱処理では、昇温レートを50℃
/秒以上に、熱処理温度を約500〜900℃の温度に
設定することが望ましい。この熱処理により、選択的に
形成したCoSiX膜は、均一なままでCo2Si相から
CoSi2相に相転移し、電極材料に使用するに充分な
比抵抗を有するCoSi2膜となるこのような2段階の
熱処理でCoSiX膜を形成することによりシリサイド
化反応過程でスパイクが発生することはないので、pn
接合上にCoSiX膜を形成した場合であっても接合リ
ーク電流が増加することはない。
Subsequently, a second heat treatment for forming a CoSi X film is performed. For example, short-time annealing at 830 ° C. for 30 seconds is performed in an Ar (argon) atmosphere (FIG. 2).
(C)). In the heat treatment of the second stage, the temperature raising rate is 50 ° C.
It is desirable to set the heat treatment temperature to a temperature of about 500 to 900 ° C. at a rate of not less than / sec. By this heat treatment, the selectively formed CoSi X film undergoes a phase transition from the Co 2 Si phase to the CoSi 2 phase while remaining uniform, and becomes a CoSi 2 film having a specific resistance sufficient for use as an electrode material. By forming a CoSi X film by a two-stage heat treatment, no spikes are generated in the silicidation reaction process.
Even when a CoSi X film is formed on the junction, the junction leakage current does not increase.

【0037】このように、本実施形態によれば、シリサ
イド化反応過程でスパイクが発生しない条件にてCoS
X膜を形成するので、シリサイド層直下にpn接合を
有する半導体装置において接合リーク電流の増加を防止
することができる。なお、上記実施形態では、CoSi
X膜をサリサイドプロセスにより形成する場合について
説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるもので
はない。本発明は、SiとCoとの固相反応によりCo
SiX膜を形成する半導体装置の製造方法において広く
適用することができる。
As described above, according to the present embodiment, the CoS is formed under the condition that no spike occurs in the silicidation reaction process.
Since forming the i X film, it is possible to prevent an increase in junction leakage current in a semiconductor device having a pn junction just below the silicide layer. In the above embodiment, CoSi
Although the case where the X film is formed by the salicide process has been described, the present invention is not limited to the above embodiment. The present invention provides a solid-phase reaction between Si and Co.
The present invention can be widely applied to a method of manufacturing a semiconductor device for forming an Si x film.

【0038】また、上記実施形態ではNチャネルMOS
FETを例に説明したが、PチャネルMOSFETにお
いても同様に適用することができる。
In the above embodiment, the N-channel MOS
Although the FET has been described as an example, the present invention can be similarly applied to a P-channel MOSFET.

【0039】[0039]

【実施例】以下、実施例及び比較例を挙げ、本発明によ
る半導体装置の製造方法を具体的に説明する。 [実施例]p型シリコン基板の主表面に素子分離膜を形
成し、80×80μm2、320×320μm2、128
0×1280μm2の開口面積を有する素子領域を形成
した。
The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention will now be described in detail with reference to examples and comparative examples. [Embodiment] An element isolation film was formed on the main surface of a p-type silicon substrate, and the film was 80 × 80 μm 2 , 320 × 320 μm 2 and 128
An element region having an opening area of 0 × 1280 μm 2 was formed.

【0040】次いで、素子分離膜をマスクとしてイオン
注入を行い、素子領域にAsイオンを注入した。ここ
で、加速エネルギーは40keV、ドーズ量は2×10
15cm -2に設定した。続いて、窒素雰囲気中で1000
℃10秒の短時間アニールを行い、イオン注入したAs
を活性化し、素子領域にn+p接合を形成した。
Next, ions are formed using the device isolation film as a mask.
Implantation was performed, and As ions were implanted into the element region. here
The acceleration energy is 40 keV and the dose is 2 × 10
Fifteencm -2Set to. Subsequently, in a nitrogen atmosphere at 1000
As-implanted for 10 seconds at 10 ° C and ion-implanted
Is activated, and n is+A p-junction was formed.

【0041】拡散層上の厚さ約5nmのスルー酸化膜を
除去した後、膜厚約10nmのCo膜と、膜厚約30n
mのTiN膜とを、同一のチャンバ内で連続して成膜し
た。次いで、CoSiX膜を形成する第1段階の熱処理
を行い、素子領域上に選択的にCoSiX膜を形成し
た。本実施例では、昇温レートを12℃/minとし、
350℃、2時間の炉アニールを行った。
After removing the through oxide film having a thickness of about 5 nm on the diffusion layer, a Co film having a thickness of about 10 nm and a film having a thickness of about 30 n
m of TiN film were continuously formed in the same chamber. Next, a first-stage heat treatment for forming a CoSi X film was performed to selectively form a CoSi X film on the element region. In the present embodiment, the heating rate is 12 ° C./min,
Furnace annealing was performed at 350 ° C. for 2 hours.

【0042】続いて、第1段階の熱処理で反応しなかっ
たCo膜及びTiN膜をウェットエッチングにより除去
した。ここでは、H2SO4とH22とを3:1の割合で
混合したエッチング液を用い、液温70℃で20分間エ
ッチングした。この後、CoSiX膜を形成する第2段
階の熱処理を行い、CoSiX膜を低抵抗化した。本実
施例では、昇温レートを80℃/秒とし、830℃、3
0秒間の短時間アニールを行った。
Subsequently, the Co film and the TiN film which did not react in the first heat treatment were removed by wet etching. Here, etching was performed at a liquid temperature of 70 ° C. for 20 minutes using an etching solution in which H 2 SO 4 and H 2 O 2 were mixed at a ratio of 3: 1. Thereafter, a second stage heat treatment for forming a CoSi X film was performed to lower the resistance of the CoSi X film. In the present embodiment, the heating rate is 80 ° C./sec,
Short-time annealing for 0 seconds was performed.

【0043】このようにして形成したn+p接合に逆方
向バイアスを印加し、接合リーク電流を測定した。図3
及び図4に、CoSiX膜直下のn+p接合に電圧を印加
した際の逆方向リーク電流を累積度分布関数を用いてプ
ロットした結果を示す。図3が第1段階のアニール後に
おけるI−V特性を示す累積度分布関数であり、図4が
第2段階のアニール後におけるI−V特性を示す累積度
分布関数である。各図(a)が2Vの電圧を印加した場
合、(b)が5Vの電圧を印加した場合である。図中、
○印は電極面積が80×80μm2の場合を示し、□印
は電極面積が320×320μm2の場合を示し、◇印
は電極面積が1280×1280μm2の場合を示して
いる。
A reverse bias was applied to the n + p junction thus formed, and the junction leakage current was measured. FIG.
4 and FIG. 4 show the results of plotting the reverse leakage current when a voltage is applied to the n + p junction immediately below the CoSi x film using the cumulative distribution function. FIG. 3 is a cumulative distribution function showing the IV characteristic after the first stage annealing, and FIG. 4 is a cumulative distribution function showing the IV characteristic after the second stage annealing. Each figure (a) shows a case where a voltage of 2V is applied, and (b) shows a case where a voltage of 5V is applied. In the figure,
A mark indicates a case where the electrode area is 80 × 80 μm 2, a mark indicates a case where the electrode area is 320 × 320 μm 2 , and a mark indicates a case where the electrode area is 1280 × 1280 μm 2 .

【0044】図示するように、第1段階の熱処理後の試
料では、電極の面積に応じて10〜30%程度の試料に
おいてリーク電流の増加が見られるが、他の試料はほぼ
均一であり良好なリーク特性が得られた。スパイクの発
生が低減できたためと考えられる。第2段階の熱処理後
の試料では、リーク電流のばらつきは極めて小さくな
り、90%以上の試料においてほぼ同等のリーク特性を
得ることができた。 [比較例1]上記実施例において、CoSiX膜を形成
する熱処理条件のみを変化して同様の測定を行った。
As shown in the figure, in the sample after the first stage heat treatment, an increase in leakage current is observed in the sample of about 10 to 30% depending on the area of the electrode, but the other samples are almost uniform and good. High leakage characteristics were obtained. It is considered that the occurrence of spikes could be reduced. In the sample after the second stage heat treatment, the variation in leak current was extremely small, and almost the same leak characteristics could be obtained in 90% or more samples. [Comparative Example 1] In the above example, the same measurement was performed by changing only the heat treatment conditions for forming the CoSi x film.

【0045】第1段階の熱処理では、昇温レートを10
℃/minとし、300℃、2時間の炉アニールを行っ
た。第2段階の熱処理では、昇温レートを80℃/秒と
し、830℃、30秒間の短時間アニールを行った。こ
のようにして形成したn+p接合に逆方向バイアスを印
加して接合リーク電流を測定した結果を、図5に示す。
In the first stage heat treatment, the rate of temperature rise is 10
C./min., Furnace annealing was performed at 300.degree. C. for 2 hours. In the heat treatment of the second stage, the temperature was raised at a rate of 80 ° C./sec, and annealing was performed at 830 ° C. for 30 seconds. FIG. 5 shows the result of measuring the junction leak current by applying a reverse bias to the n + p junction formed in this manner.

【0046】図示するように、リーク電流のばらつきは
小さく良好なI−V特性を得ることができた。しかし、
表面のシート抵抗を測定した結果、100Ω/□とその
値は高く、表面がシリサイド化されていないことが判っ
た。 [比較例2]上記実施例において、CoSiX膜を形成
する熱処理条件のみを変化して同様の測定を行った。
As shown in the figure, the dispersion of the leakage current was small and good IV characteristics could be obtained. But,
As a result of measuring the sheet resistance of the surface, the value was as high as 100 Ω / □, and it was found that the surface was not silicided. [Comparative Example 2] In the above example, the same measurement was performed by changing only the heat treatment conditions for forming the CoSi x film.

【0047】第1段階の熱処理では、昇温レートを10
℃/minとし、390℃、2時間の炉アニールを行っ
た。第2段階の熱処理では、昇温レートを80℃/秒と
し、830℃、30秒間の短時間アニールを行った。こ
のようにして形成したn+p接合に逆方向バイアスを印
加して接合リーク電流を測定した結果を、図6に示す。
In the first stage heat treatment, the rate of temperature rise is 10
C./min., Furnace annealing was performed at 390.degree. C. for 2 hours. In the heat treatment of the second stage, the temperature was raised at a rate of 80 ° C./sec, and annealing was performed at 830 ° C. for 30 seconds. FIG. 6 shows the result of measuring the junction leak current by applying a reverse bias to the n + p junction thus formed.

【0048】図示するように、リーク電流のばらつきは
非常に大きく、良好なI−V特性は得られなかった。 [比較例3]上記実施例において、CoSiX膜を形成
する熱処理条件のみを変化して同様の測定を行った。
As shown in the figure, the variation in the leak current was very large, and good IV characteristics could not be obtained. [Comparative Example 3] In the above-described example, the same measurement was performed by changing only the heat treatment conditions for forming the CoSi x film.

【0049】第1段階の熱処理では、昇温レートを10
℃/minとし、350℃、2時間の炉アニールを行っ
た。第2段階の熱処理では、昇温レートを20℃/mi
nとし、550℃、2時間の炉アニールを行った。この
ようにして形成したn+p接合に逆方向バイアスを印加
して接合リーク電流を測定した結果を、図7及び図8に
示す。図7が第1段階のアニール後におけるI−V特性
を示す累積度分布関数であり、図8が第2段階のアニー
ル後におけるI−V特性を示す累積度分布関数である。
各図(a)が2Vの電圧を印加した場合、(b)が5V
の電圧を印加した場合である。
In the first stage heat treatment, the rate of temperature rise is 10
C./min., Furnace annealing was performed at 350.degree. C. for 2 hours. In the heat treatment of the second stage, the temperature raising rate is 20 ° C./mi.
n, furnace annealing was performed at 550 ° C. for 2 hours. FIGS. 7 and 8 show the results of measuring the junction leak current by applying a reverse bias to the n + p junction thus formed. FIG. 7 is a cumulative degree distribution function showing the IV characteristic after the first stage annealing, and FIG. 8 is a cumulative degree distribution function showing the IV characteristic after the second stage annealing.
In each figure (a), when a voltage of 2 V is applied, (b) is 5 V
Is applied.

【0050】図示するように、第1段階の熱処理後には
ばらつきが小さい良好なI−V特性が得られていたが、
第2段階の熱処理を行うことによりリーク電流のばらつ
きが急激に増加し、I−V特性が劣化した。 [比較例4]上記実施例において、CoSiX膜を形成
する熱処理条件のみを変化して同様の測定を行った。
As shown in the drawing, after the first heat treatment, good IV characteristics with small variations were obtained.
By performing the heat treatment in the second stage, the variation in leak current increased rapidly, and the IV characteristics deteriorated. [Comparative Example 4] In the above example, the same measurement was performed by changing only the heat treatment conditions for forming the CoSi x film.

【0051】第1段階の熱処理では、昇温レートを50
℃/秒とし、550℃、30秒間の短時間アニールを行
った。第2段階の熱処理では、昇温レートを80℃/秒
とし、830℃、30秒間の短時間アニールを行った。
このようにして形成したn+p接合に逆方向バイアスを
印加して接合リーク電流を測定した結果を、図9及び図
10に示す。図9が第1段階のアニール後におけるI−
V特性を示す累積度分布関数であり、図10が第2段階
のアニール後におけるI−V特性を示す累積度分布関数
である。各図(a)が2Vの電圧を印加した場合、
(b)が5Vの電圧を印加した場合である。
In the first stage heat treatment, the heating rate is set to 50
C./sec., And short-time annealing was performed at 550.degree. C. for 30 seconds. In the heat treatment of the second stage, the temperature was raised at a rate of 80 ° C./sec, and annealing was performed at 830 ° C. for 30 seconds.
FIGS. 9 and 10 show the results of measuring the junction leak current by applying a reverse bias to the n + p junction thus formed. FIG. 9 shows I- after the first stage annealing.
FIG. 10 is a cumulative distribution function showing the IV characteristic after the second stage annealing. In each diagram (a), when a voltage of 2 V is applied,
(B) is a case where a voltage of 5V is applied.

【0052】図示するように、第1段階の熱処理後から
リーク電流のばらつきは非常に大きい。第2段階の熱処
理を行うことによって、リーク電流は減少し、ばらつき
も若干小さくなったが、I−V特性の改善は充分ではな
かった。
As shown in the figure, the variation in leakage current after the first stage heat treatment is very large. By performing the heat treatment in the second stage, the leak current was reduced and the variation was slightly reduced, but the improvement of the IV characteristics was not sufficient.

【0053】[0053]

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、シリコン
が露出した領域を有する下地基板上にコバルト膜を堆積
するコバルト膜堆積工程と、下地基板を、300℃より
高く390℃より低い第1の温度で加熱してシリコンと
コバルト膜とを反応させ、第1の相よりなる第1のコバ
ルトシリサイド膜を形成する第1の熱処理工程と、第1
のコバルトシリサイド膜を第2の温度で加熱し、第2の
相よりなる第2のコバルトシリサイド膜に転移する第2
の熱処理工程とにより半導体装置を製造することによ
り、シリサイド化反応過程でのスパイクの発生を防止で
きるので、コバルトシリサイド直下にpn接合を形成し
た場合であっても接合リーク電流が増加することはな
い。
As described above, according to the present invention, a cobalt film deposition step of depositing a cobalt film on an underlying substrate having a region where silicon is exposed, and a step of depositing the underlying substrate at a temperature higher than 300 ° C. and lower than 390 ° C. A first heat treatment step of heating at a temperature of 1 to react the silicon and the cobalt film to form a first cobalt silicide film of the first phase;
Is heated at a second temperature, and the second cobalt silicide film is transformed into a second cobalt silicide film comprising a second phase.
By manufacturing a semiconductor device by the heat treatment step, the occurrence of spikes in the silicidation reaction process can be prevented, so that the junction leakage current does not increase even when a pn junction is formed immediately below cobalt silicide. .

【0054】また、第1の熱処理工程において、100
℃/分よりも遅い速度にて第1の温度まで昇温すればシ
リサイド化反応を均一にすることができるので、接合リ
ーク電流を増加することなくコバルトシリサイド膜を形
成することができる。また、第1の温度において1〜3
時間熱処理すれば、接合リーク電流を増加することなく
コバルトシリサイド膜を形成することができる。
In the first heat treatment step, 100
If the temperature is raised to the first temperature at a rate lower than ° C./min, the silicidation reaction can be made uniform, so that a cobalt silicide film can be formed without increasing the junction leakage current. Also, at the first temperature, 1 to 3
If the heat treatment is performed for a long time, a cobalt silicide film can be formed without increasing the junction leakage current.

【0055】また、上記の半導体装置の製造方法におい
て、第2の温度を500〜900℃の間の温度に設定す
れば、接合リーク電流を増加することなく低抵抗のコバ
ルトシリサイドに相移転することができる。また、第2
の熱処理工程において、50℃/秒よりも速い速度にて
第2の温度まで昇温すればシリサイド化反応過程でスパ
イクが発生しないので、接合リーク電流を増加すること
なくコバルトシリサイド膜を形成することができる。
In the method of manufacturing a semiconductor device, if the second temperature is set to a temperature between 500 ° C. and 900 ° C., the phase transfer to the low-resistance cobalt silicide without increasing the junction leakage current. Can be. Also, the second
Forming a cobalt silicide film without increasing the junction leakage current, since spikes do not occur during the silicidation reaction if the temperature is raised to the second temperature at a rate higher than 50 ° C./sec in the heat treatment step of Can be.

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

【図1】本発明の一実施形態による半導体装置の製造方
法を示す工程断面図(その1)である。
FIG. 1 is a process cross-sectional view (part 1) illustrating the method for manufacturing a semiconductor device according to one embodiment of the present invention;

【図2】本発明の一実施形態による半導体装置の製造方
法を示す工程断面図(その2)である。
FIG. 2 is a process cross-sectional view (part 2) illustrating the method for manufacturing a semiconductor device according to one embodiment of the present invention;

【図3】本発明の一実施例による半導体装置の製造方法
により形成した半導体装置におけるI−V特性を示すグ
ラフ(その1)である。
FIG. 3 is a graph (part 1) showing IV characteristics of a semiconductor device formed by a method of manufacturing a semiconductor device according to one embodiment of the present invention.

【図4】本発明の一実施例による半導体装置の製造方法
により形成した半導体装置におけるI−V特性を示すグ
ラフ(その2)である。
FIG. 4 is a graph (part 2) showing IV characteristics of a semiconductor device formed by a method of manufacturing a semiconductor device according to one embodiment of the present invention.

【図5】比較例1による半導体装置の製造方法により形
成した半導体装置におけるI−V特性を示すグラフであ
る。
FIG. 5 is a graph showing IV characteristics of a semiconductor device formed by a method of manufacturing a semiconductor device according to Comparative Example 1.

【図6】比較例2による半導体装置の製造方法により形
成した半導体装置におけるI−V特性を示すグラフであ
る。
FIG. 6 is a graph showing IV characteristics of a semiconductor device formed by a method for manufacturing a semiconductor device according to Comparative Example 2.

【図7】比較例3による半導体装置の製造方法により形
成した半導体装置におけるI−V特性を示すグラフ(そ
の1)である。
FIG. 7 is a graph (part 1) showing IV characteristics of a semiconductor device formed by a method of manufacturing a semiconductor device according to Comparative Example 3.

【図8】比較例3による半導体装置の製造方法により形
成した半導体装置におけるI−V特性を示すグラフ(そ
の2)である。
FIG. 8 is a graph (part 2) showing IV characteristics of a semiconductor device formed by the semiconductor device manufacturing method according to Comparative Example 3.

【図9】比較例4による半導体装置の製造方法により形
成した半導体装置におけるI−V特性を示すグラフ(そ
の1)である。
FIG. 9 is a graph (part 1) showing IV characteristics of a semiconductor device formed by a method of manufacturing a semiconductor device according to Comparative Example 4.

【図10】比較例4による半導体装置の製造方法により
形成した半導体装置におけるI−V特性を示すグラフ
(その2)である。
FIG. 10 is a graph (part 2) showing IV characteristics of a semiconductor device formed by a method of manufacturing a semiconductor device according to Comparative Example 4.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…シリコン基板 12…パッド酸化膜 14…シリコン窒化膜 16…素子分離膜 18…ゲート絶縁膜 20…ゲート電極 22…高抵抗領域 24…サイドウォール 26…低抵抗領域 28…ソース/ドレイン拡散層 30…Co膜 32…TiN膜 34…CoSiXDESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Silicon substrate 12 ... Pad oxide film 14 ... Silicon nitride film 16 ... Element isolation film 18 ... Gate insulating film 20 ... Gate electrode 22 ... High resistance area 24 ... Side wall 26 ... Low resistance area 28 ... Source / drain diffusion layer 30 ... Co film 32 ... TiN film 34 ... CoSi X film

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シリコンが露出した領域を有する下地基
板上にコバルト膜を堆積するコバルト膜堆積工程と、 前記下地基板を、300℃より高く390℃より低い第
1の温度で加熱して前記シリコンと前記コバルト膜とを
反応させ、第1の相よりなる第1のコバルトシリサイド
膜を形成する第1の熱処理工程と、 前記第1のコバルトシリサイド膜を第2の温度で加熱
し、第2の相よりなる第2のコバルトシリサイド膜に転
移する第2の熱処理工程とを有する半導体装置の製造方
法。
A step of depositing a cobalt film on a base substrate having a region where silicon is exposed; and a step of heating the base substrate at a first temperature higher than 300 ° C. and lower than 390 ° C. A first heat treatment step of forming a first cobalt silicide film made of a first phase by reacting the first cobalt silicide film with a second phase by heating the first cobalt silicide film at a second temperature. A second heat treatment step of transferring to a second cobalt silicide film made of a phase.
【請求項2】 請求項1記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 前記第1の熱処理工程では、100℃/分よりも遅い速
度にて前記第1の温度まで昇温することを特徴とする半
導体装置の製造方法。
2. The semiconductor device manufacturing method according to claim 1, wherein in the first heat treatment step, the temperature is raised to the first temperature at a rate lower than 100 ° C./min. Device manufacturing method.
【請求項3】 請求項1又は2記載の半導体装置の製造
方法において、 前記第1の熱処理工程では、前記第1の温度において1
〜3時間熱処理することを特徴とする半導体装置の製造
方法。
3. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein in the first heat treatment step, the first temperature is set to 1 at the first temperature.
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising performing heat treatment for up to 3 hours.
【請求項4】 請求項1乃至3のいずれかに記載の半導
体装置の製造方法において、 前記第2の温度は、500〜900℃の間の温度である
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein said second temperature is a temperature between 500 and 900 ° C. .
【請求項5】 請求項1乃至4のいずれかに記載の半導
体装置の製造方法において、 前記第2の熱処理工程では、50℃/秒よりも速い速度
にて前記第2の温度まで昇温することを特徴とする半導
体装置の製造方法。
5. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein in the second heat treatment step, the temperature is raised to the second temperature at a speed higher than 50 ° C./sec. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
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