JPH1167690A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH1167690A
JPH1167690A JP23534797A JP23534797A JPH1167690A JP H1167690 A JPH1167690 A JP H1167690A JP 23534797 A JP23534797 A JP 23534797A JP 23534797 A JP23534797 A JP 23534797A JP H1167690 A JPH1167690 A JP H1167690A
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JP
Japan
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film
polycrystalline
gate electrode
substrate
semiconductor device
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JP23534797A
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Japanese (ja)
Inventor
Hirobumi Sumi
博文 角
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To manufacture a semiconductor device operated at high speed even when it has high current driving capability, is fine and has low driving voltage and small power consumption by containing no only donor atoms having a specific atomic number but also P to an Si film in the pattern of a gate electrode. SOLUTION: P ions are injected to the polycrystalline Si film 41 of an N cannel region 33, and B ions are implanted to the polycrystalline Si film 41 of a P channel region 34. The polycrystalline Si films 41 are worked in the pattern of a gate electrode by dry etching. As ions and B ions are implanted to the Si substate 31 of the N channel region 33 and the P channel region 34 respectively while using the polycrystalline Si films 41, an SiO2 film 32 and a resist having a proper pattern as masks, and diffusion layers 42, 43 constituting source/drain having LDD structure and having low concentration are formed respectively. Accordingly, not only donor atoms having an atomic number 33 or higher but also P are contained to the Si films 41 in the pattern of the gate electrode.

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】本願の発明は、ソース/ドレ
インの表面及びゲート電極の上面を自己整合的にシリサ
イド膜にする半導体装置の製造方法に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device in which a source / drain surface and an upper surface of a gate electrode are formed into a silicide film in a self-aligned manner.

【0002】[0002]

【従来の技術】微細な半導体装置を製造するためには、
ソース/ドレインの線幅を細くし且つ深さを浅くすると
共にゲート電極の線幅も細くする必要がある。しかし、
これらを行うだけでは、ソース/ドレイン及びゲート電
極のシート抵抗が高くなって動作速度が低下する。そこ
で、ソース/ドレインの表面及びゲート電極の上面を自
己整合的にTiSi2 膜やCoSi2 膜等のシリサイド
膜にすることが考えられている。
2. Description of the Related Art In order to manufacture a fine semiconductor device,
It is necessary to reduce the line width of the source / drain and the depth, and also reduce the line width of the gate electrode. But,
If only these operations are performed, the sheet resistance of the source / drain and gate electrodes increases, and the operation speed decreases. Therefore, it has been considered that the surface of the source / drain and the upper surface of the gate electrode are self-aligned with a silicide film such as a TiSi 2 film or a CoSi 2 film.

【0003】図5は、シリサイド膜としてTiSi2
を自己整合的に形成するNMOSトランジスタの製造方
法の一従来例を示している。この一従来例では、図5
(a)に示す様に、Si基板11の表面に素子分離酸化
膜としてのSiO2 膜12を形成し、SiO2 膜12に
囲まれている素子活性領域の表面にゲート酸化膜として
のSiO2 膜13を形成した後、SiO2 膜12、13
上で多結晶Si膜14をゲート電極のパターンに加工す
る。
FIG. 5 shows a conventional example of a method for manufacturing an NMOS transistor in which a TiSi 2 film is formed in a self-aligned manner as a silicide film. In this conventional example, FIG.
As shown in (a), a SiO 2 film 12 as an element isolation oxide film on the surface of the Si substrate 11, SiO 2 as a gate oxide film on the surface of the element active region surrounded by the SiO 2 film 12 After forming the film 13, the SiO 2 films 12, 13
The polycrystalline Si film 14 is processed into a gate electrode pattern.

【0004】その後、多結晶Si膜14及びSiO2
12をマスクにしてSi基板11にAsをイオン注入し
てLDD構造のソース/ドレインを構成する低濃度の拡
散層15を形成し、SiO2 膜16等で多結晶Si膜1
4の側壁スペーサを形成する。
[0004] Then, a polycrystalline Si film 14 and the low concentration diffusion layer 15 by ion implantation of As constitute the source / drain of the LDD structure in the Si substrate 11 by an SiO 2 film 12 as a mask, SiO 2 Polycrystalline Si film 1 such as film 16
4 are formed.

【0005】そして、多結晶Si膜14及びSiO2
12、16をマスクにしてSi基板11にAsをイオン
注入してLDD構造のソース/ドレインを構成する高濃
度の拡散層17を形成し、拡散層15、17及び多結晶
Si膜14中の不純物であるAsを熱処理で活性化させ
る。この熱処理でSi基板11の表面及び多結晶Si膜
14の上面に酸化膜(図示せず)が形成されるので、こ
れらの酸化膜を希弗酸で除去する。
Then, As is ion-implanted into the Si substrate 11 using the polycrystalline Si film 14 and the SiO 2 films 12 and 16 as a mask to form a high-concentration diffusion layer 17 constituting the source / drain of the LDD structure. As, which is an impurity in the diffusion layers 15 and 17 and the polycrystalline Si film 14, is activated by a heat treatment. Oxide films (not shown) are formed on the surface of the Si substrate 11 and the upper surface of the polycrystalline Si film 14 by this heat treatment, and these oxide films are removed with dilute hydrofluoric acid.

【0006】次に、Ti膜(図示せず)を全面に堆積さ
せ、Si基板11の表面及び多結晶Si膜14の上面と
Ti膜とを熱処理で化合反応させて、図5(b)に示す
様に、これらの面に自己整合的に低抵抗のTiSi2
21を形成する。そして、アンモニア過水等に浸して、
SiO2 膜12、16上に未反応のまま残っているTi
膜を選択的に除去する。
Next, a Ti film (not shown) is deposited on the entire surface, and the surface of the Si substrate 11 and the upper surface of the polycrystalline Si film 14 are reacted with the Ti film by heat treatment to form a reaction shown in FIG. As shown, a low-resistance TiSi 2 film 21 is formed on these surfaces in a self-aligned manner. And soak in ammonia peroxide, etc.
Ti remaining unreacted on the SiO 2 films 12 and 16
The film is selectively removed.

【0007】次に、図5(c)に示す様に、SiO2
22等で層間絶縁膜を形成し、このSiO2 膜22等に
接続孔23を形成し、TiN/Ti膜24及びブランケ
ットCVD法によるW膜25等で接続孔23を埋める。
そして、Ti膜26及びAl膜27を配線のパターンに
加工する。
[0007] Next, as shown in FIG. 5 (c), an interlayer insulating film of SiO 2 film 22 or the like, to form a connection hole 23 to the SiO 2 film 22 or the like, TiN / Ti film 24 and the blanket The connection hole 23 is filled with a W film 25 or the like by the CVD method.
Then, the Ti film 26 and the Al film 27 are processed into a wiring pattern.

【0008】以上の様な一従来例では、拡散層15、1
7及びTiSi2 膜21でソース/ドレインを構成する
と共に多結晶Si膜14及びTiSi2 膜21でゲート
電極を構成しているので、拡散層15、17のみのソー
ス/ドレインや多結晶Si膜14のみのゲート電極に比
べて、ソース/ドレイン及びゲート電極のシート抵抗が
低い。また、Pよりも拡散係数の小さいAsで拡散層1
5、17を形成しているので、これらの拡散層15、1
7が浅い。
In one conventional example as described above, the diffusion layers 15, 1
7 and the TiSi 2 film 21 constitute the source / drain, and the polycrystalline Si film 14 and the TiSi 2 film 21 constitute the gate electrode. The sheet resistance of the source / drain and the gate electrode is lower than that of only the gate electrode. Further, the diffusion layer 1 is made of As having a diffusion coefficient smaller than P.
5 and 17, these diffusion layers 15, 1
7 is shallow.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ところが、NMOSト
ランジスタの微細化を進展させるためにソース/ドレイ
ン及びゲート電極の線幅を細くしていくと、特に、As
の濃度が高いと、TiSi2 がAsと反応して、TiS
2 の形成が阻害される。この結果、TiSi2膜21
で凝集等が生じて、シート抵抗の低いソース/ドレイン
及びゲート電極を形成することが困難になる(例えば、
信学技報SDM95−202(1996−01)p.9
−15)。
However, as the line width of the source / drain and the gate electrode is reduced in order to advance the miniaturization of the NMOS transistor, particularly, As
Is high, TiSi 2 reacts with As to form TiS
formation of i 2 is inhibited. As a result, the TiSi 2 film 21
Agglomeration and the like occur, and it becomes difficult to form source / drain and gate electrodes having low sheet resistance (for example,
IEICE Technical Report SDM95-202 (1996-01) p. 9
-15).

【0010】しかも、微細なNMOSトランジスタを製
造するために浅い拡散層15、17を形成すると、アロ
イスパイク等による拡散層15、17とSi基板11と
の間の接合リーク電流を抑制するためにTiSi2 膜2
1も薄くする必要がある。このため、TiSi2 膜21
で凝集等が更に生じ易くなって、シート抵抗の低いソー
ス/ドレイン及びゲート電極を形成することが更に困難
になる。
In addition, when shallow diffusion layers 15 and 17 are formed in order to manufacture a fine NMOS transistor, TiSi is used to suppress a junction leak current between the diffusion layers 15 and 17 and the Si substrate 11 due to alloy spikes or the like. 2 membrane 2
One needs to be thin. Therefore, the TiSi 2 film 21
Therefore, aggregation and the like are more likely to occur, and it becomes more difficult to form source / drain and gate electrodes having low sheet resistance.

【0011】これに対して、Asの濃度を低くすれば、
シート抵抗の低いソース/ドレイン及びゲート電極を形
成することができる。しかし、多結晶Si膜14におけ
るAsの濃度が十分には高くないと、ゲート電圧の印加
時にTiSi2 膜21とSiO2 膜13との間の多結晶
Si膜14に空乏層が生じて、容量が生じる。この容量
はSiO2 膜13による容量と直列に接続されるので、
ゲート電極全体の容量が減少して、このNMOSトラン
ジスタの電流駆動能力が低下する。
On the other hand, if the concentration of As is lowered,
Source / drain and gate electrodes with low sheet resistance can be formed. However, if the concentration of As in the polycrystalline Si film 14 is not sufficiently high, a depletion layer occurs in the polycrystalline Si film 14 between the TiSi 2 film 21 and the SiO 2 film 13 when a gate voltage is applied, and the capacitance is increased. Occurs. Since this capacitance is connected in series with the capacitance of the SiO 2 film 13,
The capacity of the entire gate electrode is reduced, and the current driving capability of the NMOS transistor is reduced.

【0012】一方、シリサイド膜としてCoSi2 膜を
形成すると、不純物としてのAsの濃度が高くても、C
oSi2 はAsと反応しないので、CoSi2 の形成は
阻害されないと考えられる。しかし、ソース/ドレイン
及びゲート電極の線幅が細く且つAsの濃度が高いと、
依然として低抵抗のCoSi2 膜を形成することができ
ない。
On the other hand, when a CoSi 2 film is formed as a silicide film, even if the concentration of As as an impurity is high, C
Since oSi 2 does not react with As, it is considered that formation of CoSi 2 is not inhibited. However, when the line width of the source / drain and the gate electrode is small and the concentration of As is high,
Still, a low-resistance CoSi 2 film cannot be formed.

【0013】図1中には、多結晶Si膜へのAsのドー
ズ量とこの多結晶Si膜の上面にCoSi2 膜を自己整
合的に形成して成るゲート電極のシート抵抗との関係が
示されている。この図1からも明らかな様に、Asのド
ーズ量が多くなるとゲート電極のシート抵抗が大幅に上
昇する。この原因は、以下の様に考えられる。
FIG. 1 shows the relationship between the dose of As to the polycrystalline Si film and the sheet resistance of the gate electrode formed by forming a CoSi 2 film on the upper surface of the polycrystalline Si film in a self-aligned manner. Have been. As is apparent from FIG. 1, as the dose of As increases, the sheet resistance of the gate electrode greatly increases. The cause is considered as follows.

【0014】即ち、質量の重いAsを多結晶Si膜中へ
多量にイオン注入すると多結晶Si膜の上面近傍に非晶
質層が形成されるが、イオン注入したAsを活性化させ
るためのその後の熱処理で、非晶質層はその下地の結晶
配向に揃う様に再結晶化する。このとき、多結晶Si膜
の結晶粒径は、線幅が太いと比較的大きく、線幅が細い
と比較的小さいので、線幅の細い多結晶Si膜の上面近
傍は微細結晶になって、この上面近傍に多くの結晶粒界
が形成される。この現象は、Asの他にも、原子番号の
大きいドナー原子であるSb等で顕著に生じる。
That is, when a large amount of heavy As is ion-implanted into the polycrystalline Si film, an amorphous layer is formed near the upper surface of the polycrystalline Si film. In the heat treatment, the amorphous layer is recrystallized so as to be aligned with the underlying crystal orientation. At this time, the crystal grain size of the polycrystalline Si film is relatively large when the line width is large, and relatively small when the line width is small. Many crystal grain boundaries are formed near the upper surface. This phenomenon occurs remarkably in Sb, which is a donor atom having a large atomic number, in addition to As.

【0015】そして、イオン注入したAsを活性化させ
るための熱処理と同時に多結晶Si膜の上面近傍で酸化
が進行するが、上述の様にこの上面近傍には結晶粒界が
多いので、結晶粒界に沿う不均一な酸化膜が多く形成さ
れる。この酸化膜はCo膜を堆積させる前に希弗酸で除
去するが、不均一な酸化膜のうちで結晶粒界に沿って深
い位置まで成長した酸化膜は完全には除去することがで
きない。
Oxidation proceeds near the upper surface of the polycrystalline Si film at the same time as the heat treatment for activating the ion-implanted As. However, as described above, there are many crystal grain boundaries near the upper surface. Many non-uniform oxide films are formed along the boundary. This oxide film is removed with dilute hydrofluoric acid before depositing the Co film. However, among the non-uniform oxide films, the oxide film grown to a deep position along the crystal grain boundary cannot be completely removed.

【0016】Coは非常に酸化され易いので、多結晶S
i膜の上面近傍に酸化膜が残っていると、その後のCo
Si2 膜の形成に際して化合反応を均一には生じさせる
ことができなくて、低抵抗のCoSi2 膜を形成するこ
とができない。これに対して、多結晶Si膜に対するA
sのドーズ量を少なくすれば、多結晶Si膜の上面近傍
における非晶質層の形成を抑制して、シート抵抗の低い
ゲート電極を形成することができる。
Since Co is very easily oxidized, polycrystalline S
If the oxide film remains near the upper surface of the i-film,
In forming the Si 2 film, the compounding reaction cannot be uniformly generated, and a low-resistance CoSi 2 film cannot be formed. In contrast, A for the polycrystalline Si film
If the dose of s is reduced, the formation of an amorphous layer near the upper surface of the polycrystalline Si film can be suppressed, and a gate electrode with low sheet resistance can be formed.

【0017】しかし、多結晶Si膜におけるAsの濃度
が十分には高くないと、TiSi2膜21の場合と同様
に、ゲート電圧の印加時にCoSi2 膜とゲート酸化膜
との間の多結晶Si膜に空乏層が生じる。図1中には、
この様な多結晶Si膜へのAsのドーズ量とゲート電極
の空乏化率との関係も示されている。なお、図1中のC
inは上述の直列容量であり、Coxはゲート酸化膜のみに
よる容量である。従って、多結晶Si膜に空乏層が生じ
ていなくてCinがCoxに等しければ、空乏化率は0であ
る。
However, if the concentration of As in the polycrystalline Si film is not sufficiently high, as in the case of the TiSi 2 film 21, the polycrystalline Si film between the CoSi 2 film and the gate oxide film when a gate voltage is applied is formed. A depletion layer occurs in the film. In FIG. 1,
The relationship between the dose of As to such a polycrystalline Si film and the depletion rate of the gate electrode is also shown. Note that C in FIG.
in is the above-described series capacitance, and Cox is the capacitance due to only the gate oxide film. Therefore, if Cin is equal to Cox without a depletion layer in the polycrystalline Si film, the depletion rate is zero.

【0018】図1から明らかな様に、多結晶Si膜に対
するAsのドーズ量を3×1015/cm2 程度に低くす
ると、ゲート電極のシート抵抗は低くなるが、ゲート電
極に20%程度の空乏化が発生する。これとは逆に、空
乏化を10%程度に抑制すると、シート抵抗が増大す
る。図1に示した現象は線幅が0.25μm程度以下の
微細なMOSトランジスタで顕著に現れるが、少なくと
も20%程度以下に空乏化を抑制しなければ、微細なM
OSトランジスタではその性能が著しく低下することが
経験的に知られている。
As is clear from FIG. 1, when the dose of As with respect to the polycrystalline Si film is reduced to about 3 × 10 15 / cm 2 , the sheet resistance of the gate electrode is reduced, but about 20% is applied to the gate electrode. Depletion occurs. Conversely, when depletion is suppressed to about 10%, the sheet resistance increases. The phenomenon shown in FIG. 1 is noticeable in a fine MOS transistor having a line width of about 0.25 μm or less.
It is empirically known that the performance of an OS transistor is significantly reduced.

【0019】従って、本願の発明は、電流駆動能力が高
く、微細で、しかも、駆動電圧が低くて消費電力が少な
くても動作の高速な半導体装置を製造することができる
方法を提供することを目的としている。
Accordingly, the invention of the present application provides a method capable of manufacturing a semiconductor device which has high current driving capability, is fine, and operates at high speed even with low driving voltage and low power consumption. The purpose is.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】本願の発明による半導体
装置の製造方法では、ゲート電極のパターンのSi膜に
は原子番号33以上のドナー原子のみならずPをも含有
させるので、ドナー原子の含有量が少なくてもPの含有
量を多くすることによって、空乏化しにくいゲート電極
を形成することができる。そして、ドナー原子の含有量
が少なくてもよいので、Si膜の上面に形成するシリサ
イド膜で凝集等が生じにくくて、シート抵抗の低いゲー
ト電極を形成することができる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, since the Si film of the pattern of the gate electrode contains not only donor atoms having an atomic number of 33 or more but also P, the content of the donor atoms is reduced. By increasing the P content even if the amount is small, a gate electrode which is hardly depleted can be formed. Further, since the content of the donor atoms may be small, aggregation or the like hardly occurs in the silicide film formed on the upper surface of the Si film, and a gate electrode with low sheet resistance can be formed.

【0021】一方、ソース/ドレインを形成すべき領域
には拡散係数の小さいドナー原子のみを導入して拡散係
数の大きいPは導入しないので、浅いソース/ドレイン
拡散層を形成することができる。そして、ドナー原子の
含有量が少なくてもよいので、ソース/ドレイン拡散層
の表面に形成するシリサイド膜が薄くても凝集等が生じ
にくくて、浅いソース/ドレイン拡散層においてもアロ
イスパイク等による接合リーク電流を抑制しつつ、シー
ト抵抗の低いソース/ドレインを形成することができ
る。
On the other hand, since only the donor atoms having a small diffusion coefficient are introduced into the region where the source / drain is to be formed and P having a large diffusion coefficient is not introduced, a shallow source / drain diffusion layer can be formed. Further, since the content of the donor atoms may be small, even if the silicide film formed on the surface of the source / drain diffusion layer is thin, aggregation or the like is unlikely to occur. Source / drain with low sheet resistance can be formed while suppressing leakage current.

【0022】また、Si膜及びSi基板を酸化防止膜で
覆った状態で、ドナー原子及びPを活性化させるための
熱処理を行えば、Si膜の上面及びSi基板の表面にお
ける酸化膜の形成が防止される。このため、その後のシ
リサイド膜の形成に際して化合反応を均一に生じさせる
ことができて、シート抵抗の更に低いゲート電極及びソ
ース/ドレインを形成することができる。
When a heat treatment for activating donor atoms and P is performed in a state where the Si film and the Si substrate are covered with the antioxidant film, the oxide film is formed on the upper surface of the Si film and the surface of the Si substrate. Is prevented. For this reason, a compounding reaction can be uniformly generated in the subsequent formation of the silicide film, and a gate electrode and a source / drain having a lower sheet resistance can be formed.

【0023】また、非晶質Si膜をSi膜として用いれ
ば、ドナー原子及びPを活性化させるための熱処理でS
i膜の上面に酸化膜が形成されても、この酸化膜は均一
に形成されるので、その後のシリサイド膜の形成に先立
って酸化膜を容易に除去することができる。このため、
その後のシリサイド膜の形成に際して化合反応を均一に
生じさせることができて、シート抵抗の更に低いゲート
電極を形成することができる。
When an amorphous Si film is used as the Si film, the heat treatment for activating the donor atoms and P causes
Even if an oxide film is formed on the upper surface of the i film, the oxide film is formed uniformly, so that the oxide film can be easily removed prior to the subsequent formation of the silicide film. For this reason,
In the subsequent formation of the silicide film, a compounding reaction can be uniformly generated, and a gate electrode having a lower sheet resistance can be formed.

【0024】また、多結晶Si膜と非晶質Si膜との積
層膜をSi膜として用いれば、ドナー原子及びPを活性
化させるための熱処理によって、下層の多結晶Si膜が
種になって非晶質Si膜が結晶粒界の少ない大きな結晶
粒に再結晶化する。この結果、活性化のための熱処理を
行っても結晶粒界に沿う不均一な酸化膜が形成されにく
く、その後のシリサイド膜の形成に先立って酸化膜を容
易に除去することができる。このため、その後のシリサ
イド膜の形成に際して化合反応を均一に生じさせること
ができて、シート抵抗の更に低いゲート電極を形成する
ことができる。
When a laminated film of a polycrystalline Si film and an amorphous Si film is used as a Si film, the underlying polycrystalline Si film becomes a seed by heat treatment for activating donor atoms and P. The amorphous Si film is recrystallized into large crystal grains having few crystal grain boundaries. As a result, even if heat treatment for activation is performed, a non-uniform oxide film along the crystal grain boundaries is hardly formed, and the oxide film can be easily removed prior to the subsequent formation of the silicide film. For this reason, a compounding reaction can be uniformly generated in the subsequent formation of the silicide film, and a gate electrode with a lower sheet resistance can be formed.

【0025】また、ドナー原子及びPを活性化させるた
めの熱処理を非酸化性雰囲気中で行えば、Si膜の上面
及びSi基板の表面における酸化膜の形成が防止され
る。このため、その後のシリサイド膜の形成に際して化
合反応を均一に生じさせることができて、シート抵抗の
更に低いゲート電極及びソース/ドレインを形成するこ
とができる。
Further, if heat treatment for activating the donor atoms and P is performed in a non-oxidizing atmosphere, formation of an oxide film on the upper surface of the Si film and the surface of the Si substrate is prevented. For this reason, a compounding reaction can be uniformly generated in the subsequent formation of the silicide film, and a gate electrode and a source / drain having a lower sheet resistance can be formed.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】以下、シリサイド膜としてCoS
2 膜を自己整合的に形成するCMOSトランジスタの
製造方法に適用した本願の発明の第1〜第6実施形態
を、図2〜4を参照しながら説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, CoS is used as a silicide film.
First to sixth embodiments of the present invention applied to a method of manufacturing a CMOS transistor in which an i 2 film is formed in a self-aligned manner will be described with reference to FIGS.

【0027】図2が、第1実施形態を示している。この
第1実施形態では、図2(a)に示す様に、Si基板3
1の表面に素子分離酸化膜としてのSiO2 膜32を形
成し、Nチャネル領域33及びPチャネル領域34のS
i基板31中に夫々Pウェル35及びNウェル36を形
成した後、SiO2 膜32に囲まれている素子活性領域
の表面にゲート酸化膜としてのSiO2 膜37を形成す
る。
FIG. 2 shows the first embodiment. In the first embodiment, as shown in FIG.
An SiO 2 film 32 as an element isolation oxide film is formed on the surface of
After forming the P well 35 and the N well 36 in the i-substrate 31, respectively, an SiO 2 film 37 as a gate oxide film is formed on the surface of the element active region surrounded by the SiO 2 film 32.

【0028】その後、下記の条件のCVD法で、厚さ2
00nmの多結晶Si膜41をSiO2 膜32、37上
に堆積させる。 ガス:SiH4 /He/N2 =100/400/200
sccm 圧力:70Pa 基板温度:610℃
Then, the thickness of 2 was obtained by the CVD method under the following conditions.
A polycrystalline Si film 41 of 00 nm is deposited on the SiO 2 films 32 and 37. Gas: SiH 4 / He / N 2 = 100/400/200
sccm Pressure: 70 Pa Substrate temperature: 610 ° C

【0029】そして、適当なパターンのレジスト(図示
せず)をマスクにして、10keVの加速エネルギー
で、Nチャネル領域33の多結晶Si膜41に5×10
15/cm2 のドーズ量でPをイオン注入し、Pチャネル
領域34の多結晶Si膜41に3×1015/cm2 のド
ーズ量でBをイオン注入する。
Then, 5 × 10 5 is applied to the polycrystalline Si film 41 in the N-channel region 33 at an acceleration energy of 10 keV by using a resist (not shown) having an appropriate pattern as a mask.
The P ions are implanted at a dose of 15 / cm 2, the B at a dose of polycrystalline Si film 41 3 × 10 15 / cm 2 of P channel region 34 is ion-implanted.

【0030】その後、下記の条件のドライエッチング
で、多結晶Si膜41をゲート電極のパターンに加工す
る。 ガス:Cl2 /O2 /HBr=75/2/120scc
m 圧力:1Pa 高周波電力:60W マイクロ波電力:850W
Thereafter, the polycrystalline Si film 41 is processed into a gate electrode pattern by dry etching under the following conditions. Gas: Cl 2 / O 2 / HBr = 75/2/120 scc
m Pressure: 1 Pa High frequency power: 60 W Microwave power: 850 W

【0031】そして、多結晶Si膜41及びSiO2
32と適当なパターンのレジスト(図示せず)とをマス
クにして、30keVの加速エネルギー及び1×1013
/cm2 のドーズ量で、Nチャネル領域33及びPチャ
ネル領域34のSi基板31に夫々As及びBをイオン
注入して、LDD構造のソース/ドレインを構成する低
濃度の拡散層42、43を夫々に形成する。
Then, using the polycrystalline Si film 41 and the SiO 2 film 32 and a resist (not shown) having an appropriate pattern as a mask, an acceleration energy of 30 keV and 1 × 10 13
At a dose of / cm 2 , As and B are ion-implanted into the Si substrate 31 of the N-channel region 33 and the P-channel region 34, respectively, to form the low-concentration diffusion layers 42 and 43 forming the source / drain of the LDD structure. Form each.

【0032】次に、図2(b)に示す様に、下記の条件
のCVD法で、厚さ300nmのSiO2 膜44を全面
に堆積させる。 ガス:TEOS=50sccm 温度:720℃ 圧力:40Pa
Next, as shown in FIG. 2B, a 300 nm thick SiO 2 film 44 is deposited on the entire surface by the CVD method under the following conditions. Gas: TEOS = 50 sccm Temperature: 720 ° C. Pressure: 40 Pa

【0033】そして、下記の条件でSiO2 膜44の全
面をエッチバックして、このSiO2 膜44で多結晶S
i膜41の側壁スペーサを形成する。 ガス:C4 8 =50sccm 高周波電力:1.2kW 圧力:2Pa
[0033] Then, by etching back the entire surface of the SiO 2 film 44 under the following conditions, polycrystalline S in the SiO 2 film 44
A side wall spacer of the i film 41 is formed. Gas: C 4 F 8 = 50 sccm High frequency power: 1.2 kW Pressure: 2 Pa

【0034】その後、多結晶Si膜41及びSiO2
32、44と適当なパターンのレジスト(図示せず)と
をマスクにして、3×1015/cm2 のドーズ量で、N
チャネル領域33のSi基板31に60keVの加速エ
ネルギーでAsをイオン注入し、Pチャネル領域34の
Si基板31に40keVの加速エネルギーでBF2
イオン注入して、LDD構造のソース/ドレインを構成
する高濃度の拡散層45、46を夫々に形成する。
After that, using the polycrystalline Si film 41 and the SiO 2 films 32 and 44 and a resist (not shown) having an appropriate pattern as a mask, the N amount is set to 3 × 10 15 / cm 2 and
As ions are implanted into the Si substrate 31 in the channel region 33 at an acceleration energy of 60 keV, and BF 2 ions are implanted into the Si substrate 31 in the P-channel region 34 at an acceleration energy of 40 keV to form a source / drain having an LDD structure. High concentration diffusion layers 45 and 46 are formed respectively.

【0035】そして、1000℃程度の短時間熱処理を
施して、拡散層42、43、45、46及び多結晶Si
膜41中の不純物であるP、As及びBを活性化させ
る。この熱処理でSi基板31の表面及び多結晶Si膜
41の上面に酸化膜(図示せず)が形成される。また、
酸化膜が形成されなくても自然酸化膜が存在しているの
で、これらの酸化膜を希弗酸で除去する。
Then, a short-time heat treatment at about 1000 ° C. is performed to diffuse the diffusion layers 42, 43, 45, 46 and the polycrystalline Si.
The impurities P, As, and B in the film 41 are activated. By this heat treatment, an oxide film (not shown) is formed on the surface of the Si substrate 31 and the upper surface of the polycrystalline Si film 41. Also,
Even if an oxide film is not formed, since a natural oxide film exists, these oxide films are removed with dilute hydrofluoric acid.

【0036】次に、下記の条件のスパッタ法で、厚さ2
0nmのCo膜(図示せず)を全面に堆積させる。 電力:1kW ガス:Ar=100sccm 圧力:0.47Pa
Next, a thickness of 2
A 0 nm Co film (not shown) is deposited on the entire surface. Power: 1 kW Gas: Ar = 100 sccm Pressure: 0.47 Pa

【0037】なお、上記の厚さ20nmのCo膜を堆積
させる代わりに、下記の条件のスパッタ法で、厚さ10
nmのCo膜と厚さ6nmのTi膜とを連続的に堆積さ
せてもよい。 Co膜の堆積条件 Ti膜の堆積条件 電力:1kW 電力:0.5kW ガス:Ar=100sccm ガス:Ar=100sccm 圧力:0.47Pa 圧力:0.47Pa
Instead of depositing a Co film having a thickness of 20 nm, a sputtering method under the following conditions is used.
An nm Co film and a 6 nm thick Ti film may be continuously deposited. Conditions for depositing Co film Conditions for depositing Ti film Power: 1 kW Power: 0.5 kW Gas: Ar = 100 sccm Gas: Ar = 100 sccm Pressure: 0.47 Pa Pressure: 0.47 Pa

【0038】更に、上記の厚さ20nmのCo膜を堆積
させる代わりに、下記の条件のスパッタ法で、厚さ10
nmのCo膜と厚さ20nmのTiN膜とを連続的に堆
積させてもよい。 Co膜の堆積条件 TiN膜の堆積条件 電力:1kW 電力:5kW ガス:Ar=100sccm ガス:Ar/N2 =40/20sccm 圧力:0.47Pa 圧力:0.47Pa
Further, instead of depositing a Co film having a thickness of 20 nm, a sputtering method under the following conditions is used to deposit a Co film having a thickness of 10 nm.
A Co film having a thickness of 20 nm and a TiN film having a thickness of 20 nm may be continuously deposited. Conditions for depositing Co film Conditions for depositing TiN film Power: 1 kW Power: 5 kW Gas: Ar = 100 sccm Gas: Ar / N 2 = 40/20 sccm Pressure: 0.47 Pa Pressure: 0.47 Pa

【0039】そして、下記の条件の第1段階の短時間熱
処理で、Si基板31の表面及び多結晶Si膜41の上
面とCo膜とを化合反応させて、図2(c)に示す様
に、これらの面に自己整合的にCoSi2 膜47を形成
する。 ガス:N2 =5リットル/分 温度:550℃ 時間:30秒
Then, the surface of the Si substrate 31 and the upper surface of the polycrystalline Si film 41 are reacted with the Co film by a short-time heat treatment in the first stage under the following conditions, and as shown in FIG. A CoSi 2 film 47 is formed on these surfaces in a self-aligned manner. Gas: N 2 = 5 L / min Temperature: 550 ° C Time: 30 seconds

【0040】その後、硫酸過水に浸して、SiO2 膜3
2、44上に未反応のまま残っているCo膜やTi膜や
TiN膜等を選択的に除去する。なお、TiN膜はCo
膜の表面の酸化を抑制することができ、Ti膜は酸化の
抑制のみならずCo膜下のSi基板31の表面や多結晶
Si膜41の上面の自然酸化膜を還元させることもでき
る。
Thereafter, the SiO 2 film 3 is immersed in sulfuric acid and hydrogen peroxide.
A Co film, a Ti film, a TiN film, and the like remaining unreacted on the layers 2 and 44 are selectively removed. The TiN film is made of Co.
The oxidation of the surface of the film can be suppressed, and the Ti film can not only suppress the oxidation but also reduce the natural oxide film on the surface of the Si substrate 31 under the Co film and the upper surface of the polycrystalline Si film 41.

【0041】そして、下記の条件の第2段階の短時間熱
処理で、CoSi2 膜47を安定で低抵抗な結晶構造に
相転移させる。 ガス:N2 =5リットル/分 温度:700℃ 時間:30秒
Then, the CoSi 2 film 47 undergoes a phase transition to a stable and low-resistance crystal structure by the second-stage short-time heat treatment under the following conditions. Gas: N 2 = 5 L / min Temperature: 700 ° C Time: 30 seconds

【0042】次に、図2(d)に示す様に、下記の条件
のCVD法で厚さ600nmのSiO2 膜51を堆積さ
せて、層間絶縁膜を形成する。 ガス:TEOS=50sccm 温度:720℃ 圧力:40Pa
Next, as shown in FIG. 2D, an SiO 2 film 51 having a thickness of 600 nm is deposited by a CVD method under the following conditions to form an interlayer insulating film. Gas: TEOS = 50 sccm Temperature: 720 ° C. Pressure: 40 Pa

【0043】そして、SiO2 膜51上でレジスト(図
示せず)をパターニングし、このレジストをマスクにし
た下記の条件のドライエッチングで、SiO2 膜51に
接続孔52を形成する。 ガス:C4 8 =50sccm 高周波電力:1.2kW 圧力:2Pa
[0043] Then, a resist is patterned (not shown) on the SiO 2 film 51, dry etching under the following conditions with the resist as a mask to form a connection hole 52 in the SiO 2 film 51. Gas: C 4 F 8 = 50 sccm High frequency power: 1.2 kW Pressure: 2 Pa

【0044】その後、下記の条件のスパッタ法で、厚さ
10nmのTi膜と厚さ70nmのTiN膜とを連続的
に堆積させて、TiN/Ti膜53を形成する。 Ti膜の堆積条件 TiN膜の堆積条件 電力:8kW 電力:5kW 温度:150℃ ガス:Ar/N2 =40/20sccm ガス:Ar=100sccm 圧力:0.47Pa 圧力:0.47Pa
Thereafter, a Ti film having a thickness of 10 nm and a TiN film having a thickness of 70 nm are continuously deposited by a sputtering method under the following conditions to form a TiN / Ti film 53. Deposition conditions for Ti film Deposition conditions for TiN film Power: 8 kW Power: 5 kW Temperature: 150 ° C. Gas: Ar / N 2 = 40/20 sccm Gas: Ar = 100 sccm Pressure: 0.47 Pa Pressure: 0.47 Pa

【0045】そして、下記の条件のCVD法で、厚さ4
00nmのW膜54を堆積させる。 ガス:Ar/N2 /H2 /WF6=2200/300/
500/75sccm 温度:450℃ 圧力:10640Pa
Then, a thickness of 4 was obtained by the CVD method under the following conditions.
A W film 54 of 00 nm is deposited. Gas: Ar / N 2 / H 2 / WF 6 = 2200/300 /
500/75 sccm Temperature: 450 ° C Pressure: 10640 Pa

【0046】その後、下記の条件でW膜54及びTiN
/Ti膜53の全面をエッチバックして、これらのTi
N/Ti膜53及びW膜54で接続孔52を埋める。 ガス:SF6 =50sccm 高周波電力:150W 圧力:1.33Pa
Thereafter, the W film 54 and the TiN
The entire surface of the / Ti film 53 is etched back to
The connection holes 52 are filled with the N / Ti film 53 and the W film 54. Gas: SF 6 = 50 sccm High frequency power: 150 W Pressure: 1.33 Pa

【0047】そして、下記の条件のスパッタ法で、厚さ
30nmのTi膜55を堆積させる。 電力:4kW 温度:150℃ ガス:Ar=100sccm 圧力:0.47Pa
Then, a 30 nm-thick Ti film 55 is deposited by sputtering under the following conditions. Power: 4 kW Temperature: 150 ° C. Gas: Ar = 100 sccm Pressure: 0.47 Pa

【0048】そして、更に、下記の条件のスパッタ法
で、厚さ0.5μmのAl膜56を堆積させる。 電力:22.5kW 温度:150℃ ガス:Ar=50sccm 圧力:0.47Pa
Then, an Al film 56 having a thickness of 0.5 μm is deposited by a sputtering method under the following conditions. Power: 22.5 kW Temperature: 150 ° C. Gas: Ar = 50 sccm Pressure: 0.47 Pa

【0049】その後、Al膜56上でレジスト(図示せ
ず)をパターニングし、このレジストをマスクにした下
記の条件のドライエッチングで、Al膜56及びTi膜
55を配線のパターンに加工する。 ガス:BCl3 /Cl2 =60/90sccm マイクロ波電力:1kW 高周波電力:50W 圧力:0.016Pa
Thereafter, a resist (not shown) is patterned on the Al film 56, and the Al film 56 and the Ti film 55 are processed into a wiring pattern by dry etching under the following conditions using the resist as a mask. Gas: BCl 3 / Cl 2 = 60/90 sccm Microwave power: 1 kW High frequency power: 50 W Pressure: 0.016 Pa

【0050】図1中には、3×1015/cm2 程度のド
ーズ量のAsと3〜5×1015/cm2 程度のドーズ量
のPとの両方を多結晶Si膜へイオン注入した場合のデ
ータも示されており、この条件は以上の第1実施形態に
おける条件に該当する。従って、以上の第1実施形態で
は、空乏化しにくく且つシート抵抗の低いゲート電極を
有するCMOSトランジスタを製造することができる。
[0050] In the drawing 1, ions are implanted both the 3 × 10 15 / cm 2 dose of about of As and 3~5 × 10 15 / cm 2 dose of about of P into the polycrystalline Si film Data for the case is also shown, and this condition corresponds to the condition in the first embodiment described above. Therefore, in the first embodiment described above, it is possible to manufacture a CMOS transistor having a gate electrode which is hardly depleted and has a low sheet resistance.

【0051】図3が、第2実施形態の途中の工程を示し
ている。この第2実施形態では、拡散層45、46を形
成した後、下記の条件の減圧CVD法で、厚さ30nm
のSiN膜57を堆積させる。 ガス:SiH2 Cl2 /NH3 /N2 =0.05/0.
2/0.2slm 圧力:70Pa 温度:760℃
FIG. 3 shows a step in the middle of the second embodiment. In the second embodiment, after the diffusion layers 45 and 46 are formed, a thickness of 30 nm is formed by a low pressure CVD method under the following conditions.
Is deposited. Gas: SiH 2 Cl 2 / NH 3 / N 2 = 0.05 / 0.
2 / 0.2 slm Pressure: 70 Pa Temperature: 760 ° C

【0052】そして、800℃の炉熱処理と1000℃
程度の短時間熱処理とを施して、拡散層42、43、4
5、46及び多結晶Si膜41中の不純物であるP、A
s及びBを活性化させる。その後、熱燐酸でSiN膜5
7を除去してから、希弗酸で酸化膜を除去する。以上の
点を除いて、この第2実施形態も上述の第1実施形態と
実質的に同様の工程を実行する。
Then, furnace heat treatment at 800 ° C. and 1000 ° C.
The heat treatment is performed for a short time to the extent that the diffusion layers 42, 43, 4
5, 46 and the impurities P and A in the polycrystalline Si film 41.
Activate s and B. Then, the SiN film 5 is heated with hot phosphoric acid.
After removing 7, the oxide film is removed with dilute hydrofluoric acid. Except for the above points, the second embodiment executes substantially the same steps as the above-described first embodiment.

【0053】Asを含有している多結晶Si膜41の表
面は酸化され易いが、以上の第2実施形態では、SiN
膜57が酸化防止膜になるので、不純物の活性化のため
の熱処理を施しても、多結晶Si膜41の上面に酸化膜
が形成されにくい。このため、その後のCoSi2 膜4
7の形成に際してシリサイド化反応を均一に生じさせる
ことができて、シート抵抗の更に低いゲート電極を有す
るCMOSトランジスタを製造することができる。
Although the surface of the polycrystalline Si film 41 containing As is easily oxidized, in the second embodiment described above,
Since the film 57 serves as an antioxidant film, an oxide film is not easily formed on the upper surface of the polycrystalline Si film 41 even if heat treatment for activating impurities is performed. Therefore, the subsequent CoSi 2 film 4
7, the silicidation reaction can be uniformly generated, and a CMOS transistor having a gate electrode with a lower sheet resistance can be manufactured.

【0054】次に、第3実施形態を説明する。この第3
実施形態では、拡散層45、46を形成した後、下記の
条件のCVD法で、厚さ10nmの多結晶Si膜を堆積
させる。 ガス:SiH4 /He/N2 =100/400/200
sccm 圧力:70Pa 基板温度:610℃
Next, a third embodiment will be described. This third
In the embodiment, after forming the diffusion layers 45 and 46, a polycrystalline Si film having a thickness of 10 nm is deposited by the CVD method under the following conditions. Gas: SiH 4 / He / N 2 = 100/400/200
sccm Pressure: 70 Pa Substrate temperature: 610 ° C

【0055】そして、800℃の炉熱処理と1000℃
程度の短時間熱処理とを施して、拡散層42、43、4
5、46及び多結晶Si膜41中の不純物であるP、A
s及びBを活性化させる。その後、希弗酸で酸化膜を除
去する。以上の点を除いて、この第3実施形態も上述の
第1実施形態と実質的に同様の工程を実行する。
Then, furnace heat treatment at 800 ° C. and 1000 ° C.
The heat treatment is performed for a short time to the extent that the diffusion layers 42, 43, 4
5, 46 and the impurities P and A in the polycrystalline Si film 41.
Activate s and B. Thereafter, the oxide film is removed with dilute hydrofluoric acid. Except for the above points, the third embodiment executes substantially the same steps as those of the first embodiment.

【0056】以上の第3実施形態では、拡散層45、4
6を形成した後に堆積させた多結晶Si膜が酸化防止膜
になるが、この多結晶Si膜は炉熱処理でSiO2 膜に
なる。このため、その後に希弗酸で酸化膜を除去する際
にこのSiO2 膜も同時に除去することができて、追加
の除去工程が不要である。
In the third embodiment, the diffusion layers 45, 4
The polycrystalline Si film deposited after the formation of 6 becomes an antioxidant film, and this polycrystalline Si film becomes an SiO 2 film by furnace heat treatment. Therefore, when the oxide film is subsequently removed with dilute hydrofluoric acid, this SiO 2 film can be removed at the same time, and an additional removal step is not required.

【0057】次に、第4実施形態を説明する。上述の第
1実施形態では多結晶Si膜41を堆積させる際の基板
温度を610℃にしているが、この第4実施形態も、こ
のときの温度を580℃にして、多結晶Si膜41の代
わりに非晶質Si膜を形成することを除いて、第1実施
形態と実質的に同様の工程を実行する。
Next, a fourth embodiment will be described. In the above-described first embodiment, the substrate temperature when depositing the polycrystalline Si film 41 is 610 ° C., but in the fourth embodiment, the temperature at this time is also set to 580 ° C. Instead, substantially the same steps as those of the first embodiment are performed except that an amorphous Si film is formed.

【0058】この様な第4実施形態では、不純物の活性
化のための熱処理で非晶質Si膜の上面に酸化膜が形成
されても、この酸化膜は均一に形成されるので、その後
の希弗酸による処理でこの酸化膜を容易に除去すること
ができる。このため、その後のCoSi2 膜47の形成
に際してシリサイド化反応を均一に生じさせることがで
きて、シート抵抗の更に低いゲート電極を有するCMO
Sトランジスタを製造することができる。
In the fourth embodiment, even if an oxide film is formed on the upper surface of the amorphous Si film by the heat treatment for activating the impurities, the oxide film is uniformly formed. This oxide film can be easily removed by treatment with dilute hydrofluoric acid. For this reason, a silicidation reaction can be uniformly generated in the subsequent formation of the CoSi 2 film 47, and a CMO having a gate electrode with a lower sheet resistance can be obtained.
An S transistor can be manufactured.

【0059】図4が、第5実施形態の途中の工程を示し
ている。この第5実施形態では、ゲート酸化膜としての
SiO2 膜37を形成した後、下記の条件のCVD法
で、厚さ150nmの多結晶Si膜61をSiO2 膜3
2、37上に堆積させる。 ガス:SiH4 /He/N2 =100/400/200
sccm 圧力:70Pa 基板温度:620℃
FIG. 4 shows a step in the middle of the fifth embodiment. In the fifth embodiment, after forming the SiO 2 film 37 as a gate oxide film, by a CVD method under the following conditions, the polycrystalline Si film 61 having a thickness of 150 nm SiO 2 film 3
2. Deposit on 37. Gas: SiH 4 / He / N 2 = 100/400/200
sccm Pressure: 70 Pa Substrate temperature: 620 ° C

【0060】そして、引き続き、下記の条件のCVD法
で、厚さ50nmの非晶質Si膜62を多結晶Si膜6
1上に堆積させる。 ガス:SiH4 /He/N2 =100/400/200
sccm 圧力:70Pa 基板温度:580℃
Subsequently, the amorphous Si film 62 having a thickness of 50 nm is formed on the polycrystalline Si film 6 by the CVD method under the following conditions.
1 on top. Gas: SiH 4 / He / N 2 = 100/400/200
sccm Pressure: 70 Pa Substrate temperature: 580 ° C

【0061】つまり、多結晶Si膜61とこの多結晶S
i膜61上に積層させた非晶質Si膜62とを多結晶S
i膜41の代わりに形成することを除いて、この第5実
施形態も上述の第1実施形態と実質的に同様の工程を実
行する。以上の様な第5実施形態では、不純物の活性化
のための熱処理によって、下層の多結晶Si膜61が種
になって非晶質Si膜62が結晶粒界の少ない大きな結
晶粒に再結晶化する。
That is, the polycrystalline Si film 61 and the polycrystalline S
and an amorphous Si film 62 laminated on the i-film 61
Except that the fifth embodiment is formed instead of the i-film 41, the fifth embodiment performs substantially the same process as the first embodiment. In the fifth embodiment as described above, the heat treatment for activating the impurities causes the underlying polycrystalline Si film 61 to become a seed and recrystallize the amorphous Si film 62 into large crystal grains having few crystal grain boundaries. Become

【0062】この結果、活性化のための熱処理を行って
も結晶粒界に沿う不均一な酸化膜が形成されにくく、そ
の後の希弗酸による処理でこの酸化膜を容易に除去する
ことができる。このため、その後のCoSi2 膜47の
形成に際してシリサイド化反応を均一に生じさせること
ができて、シート抵抗の更に低いゲート電極を有するC
MOSトランジスタを製造することができる。
As a result, even if heat treatment for activation is performed, a non-uniform oxide film along the crystal grain boundaries is hardly formed, and this oxide film can be easily removed by the subsequent treatment with dilute hydrofluoric acid. . For this reason, the silicidation reaction can be uniformly caused in the subsequent formation of the CoSi 2 film 47, and the CSi having the gate electrode with a lower sheet resistance can be formed.
MOS transistors can be manufactured.

【0063】次に、第6実施形態を説明する。この第6
実施形態も、窒素等の非酸化性雰囲気中の短時間熱処理
で不純物を活性化させることを除いて、上述の第1実施
形態と実質的に同様の工程を実行する。但し、短時間熱
処理の際の昇温及び降温の速さを10℃/秒以下にし、
短時間熱処理による応力の発生を抑制して、結晶欠陥を
介した接合リーク電流を抑制する。
Next, a sixth embodiment will be described. This sixth
The embodiment also performs substantially the same steps as the above-described first embodiment, except that the impurities are activated by a short-time heat treatment in a non-oxidizing atmosphere such as nitrogen. However, the rate of temperature rise and fall during the short-time heat treatment is set to 10 ° C./sec or less,
The generation of stress due to the short-time heat treatment is suppressed, and the junction leakage current via crystal defects is suppressed.

【0064】この様な第6実施形態では、不純物の活性
化のための熱処理を施しても、多結晶Si膜41の上面
に酸化膜が形成されない。このため、その後のCoSi
2 膜47の形成に際してシリサイド化反応を均一に生じ
させることができて、シート抵抗の更に低いゲート電極
を有するCMOSトランジスタを製造することができ
る。
In the sixth embodiment, no oxide film is formed on the upper surface of the polycrystalline Si film 41 even if heat treatment for activating impurities is performed. For this reason, the subsequent CoSi
A silicidation reaction can be uniformly generated when the second film 47 is formed, and a CMOS transistor having a gate electrode with a lower sheet resistance can be manufactured.

【0065】以上の第1〜第6実施形態の説明からも明
らかな様に、これらの第1〜第6実施形態の何れもが、
従来の製造方法の延長線上の単純な工程しか実行してい
ないので、歩留りの低下等による製造コストの上昇を抑
制することができる。なお、以上の第1〜第6実施形態
の何れにおいても、拡散層42、45を形成するために
Asをイオン注入しているが、原子番号が33よりも大
きくSiに対してドナーとして作用するSb等の原子を
Asの代わりにイオン注入してもよい。
As is clear from the above description of the first to sixth embodiments, any of these first to sixth embodiments is
Since only simple steps that are an extension of the conventional manufacturing method are performed, an increase in manufacturing cost due to a decrease in yield or the like can be suppressed. In each of the first to sixth embodiments, As is ion-implanted in order to form the diffusion layers 42 and 45, but the atomic number is larger than 33 and acts as a donor for Si. An atom such as Sb may be ion-implanted instead of As.

【0066】また、以上の第1〜第6実施形態の何れも
がシリサイド膜としてCoSi2 膜を形成しているが、
Ti、W、Ni、Pt、Zr、Hf、PdまたはMoの
何れかの膜をCo膜の代わりに形成して、TiSi2
WSi2 、NiSi、NiSi2 、PtSi、PtSi
2 、ZrSi2 、HfSi2 、Pd2 Si、PdSi、
PdSi2 、PdSi3 、PdSi4 またはMoSi2
の何れかの膜をCoSi2 膜47の代わりに形成しても
よい。
In each of the first to sixth embodiments, a CoSi 2 film is formed as a silicide film.
A film of any of Ti, W, Ni, Pt, Zr, Hf, Pd or Mo is formed instead of the Co film, and TiSi 2 ,
WSi 2 , NiSi, NiSi 2 , PtSi, PtSi
2 , ZrSi 2 , HfSi 2 , Pd 2 Si, PdSi,
PdSi 2 , PdSi 3 , PdSi 4 or MoSi 2
May be formed in place of the CoSi 2 film 47.

【0067】また、以上の第1〜第6実施形態の何れも
がCo膜をスパッタ法で堆積させているが、CVD法で
Co膜を堆積させてもよい。また、以上の第1〜第6実
施形態の何れもがCMOSトランジスタの製造方法に本
願の発明を適用したものであるが、NMOSトランジス
タのみやCCD等のその他の半導体装置の製造方法にも
本願の発明を適用することができる。
In each of the first to sixth embodiments, a Co film is deposited by a sputtering method. However, a Co film may be deposited by a CVD method. In each of the first to sixth embodiments, the present invention is applied to a method for manufacturing a CMOS transistor. However, the present invention is also applied to a method for manufacturing other semiconductor devices such as only an NMOS transistor or a CCD. The invention can be applied.

【0068】[0068]

【発明の効果】本願の発明による半導体装置の製造方法
では、空乏化しにくく且つシート抵抗の低いゲート電極
と浅く且つシート抵抗の低いソース/ドレインとを形成
することができるので、電流駆動能力が高く、微細で、
しかも、駆動電圧が低くて消費電力が少なくても動作の
高速な半導体装置を製造することができる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a gate electrode which is hardly depleted and has low sheet resistance and a source / drain which is shallow and has low sheet resistance can be formed. , Fine,
In addition, a semiconductor device which operates at high speed even with low driving voltage and low power consumption can be manufactured.

【0069】また、Si膜及びSi基板を酸化防止膜で
覆った状態で、ドナー原子及びPを活性化させるための
熱処理を行えば、シート抵抗の更に低いゲート電極及び
ソース/ドレインを形成することができるので、動作の
更に高速な半導体装置を製造することができる。
When a heat treatment for activating donor atoms and P is performed in a state where the Si film and the Si substrate are covered with the antioxidant film, a gate electrode and a source / drain having a lower sheet resistance can be formed. Therefore, a semiconductor device with higher operation speed can be manufactured.

【0070】また、非晶質Si膜かまたは多結晶Si膜
と非晶質Si膜との積層膜をSi膜として用いれば、シ
ート抵抗の更に低いゲート電極を形成することができる
ので、動作の更に高速な半導体装置を製造することがで
きる。
Further, when an amorphous Si film or a laminated film of a polycrystalline Si film and an amorphous Si film is used as a Si film, a gate electrode having a further lower sheet resistance can be formed. Further, a high-speed semiconductor device can be manufactured.

【0071】また、ドナー原子及びPを活性化させるた
めの熱処理を非酸化性雰囲気中で行えば、シート抵抗の
更に低いゲート電極及びソース/ドレインを形成するこ
とができるので、動作の更に高速な半導体装置を製造す
ることができる。
If a heat treatment for activating the donor atoms and P is performed in a non-oxidizing atmosphere, a gate electrode and a source / drain having a lower sheet resistance can be formed. A semiconductor device can be manufactured.

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

【図1】Asのドーズ量とゲート電極のシート抵抗及び
空乏化率との関係を示すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing a relationship between a dose amount of As, a sheet resistance of a gate electrode, and a depletion ratio.

【図2】本願の発明の第1実施形態を工程順に示す側断
面図である。
FIG. 2 is a side sectional view showing the first embodiment of the present invention in the order of steps.

【図3】本願の発明の第2実施形態の途中の工程を示す
側断面図である。
FIG. 3 is a side sectional view showing a step in the middle of a second embodiment of the present invention.

【図4】本願の発明の第5実施形態の途中の工程を示す
側断面図である。
FIG. 4 is a side sectional view showing a step in the middle of a fifth embodiment of the present invention.

【図5】本願の発明の一従来例を工程順に示す側断面図
である。
FIG. 5 is a side sectional view showing a conventional example of the invention of the present application in the order of steps.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

31…Si基板、41…多結晶Si膜(Si膜)、47
…CoSi2 膜(シリサイド膜)、57…SiN膜(酸
化防止膜)、61…多結晶Si膜、62…非晶質Si膜
31 ... Si substrate, 41 ... Polycrystalline Si film (Si film), 47
... CoSi 2 film (silicide film), 57 ... SiN film (antioxidant film), 61 ... polycrystalline Si film, 62 ... amorphous Si film

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 Pを含有しておりゲート電極のパターン
を有するSi膜をSi基板上に形成する工程と、 前記Si基板のうちでソース/ドレインを形成すべき領
域と前記Si膜とに、原子番号が33以上でありSiに
対してドナーとして作用する原子を導入する工程と、 前記原子を導入した後に、前記Si基板上及び前記Si
膜上に金属膜を形成する工程と、 前記領域の表面及び前記Si膜の上面と前記金属膜とを
化合反応させてシリサイド膜を形成する工程とを具備す
ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
A step of forming a Si film containing P and having a pattern of a gate electrode on a Si substrate; and forming a source / drain region on the Si substrate and the Si film. Introducing an atom having an atomic number of 33 or more and acting as a donor with respect to Si;
Manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a metal film on a film; and forming a silicide film by performing a chemical reaction between the surface of the region and the upper surface of the Si film and the metal film. Method.
【請求項2】 前記原子を導入した後で前記金属膜を形
成する前に、前記Si膜及び前記Si基板を覆う酸化防
止膜を形成する工程と、 前記Si膜及び前記Si基板を前記酸化防止膜で覆った
状態で、前記原子及び前記Pを活性化させるための熱処
理を行う工程とを具備することを特徴とする請求項1記
載の半導体装置の製造方法。
A step of forming an antioxidant film covering the Si film and the Si substrate after introducing the atoms and before forming the metal film; and forming the antioxidant film on the Si film and the Si substrate. 2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising: performing a heat treatment for activating the atoms and the P in a state of being covered with a film.
【請求項3】 非晶質Si膜を前記Si膜として用いる
ことを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方
法。
3. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein an amorphous Si film is used as said Si film.
【請求項4】 多結晶Si膜とこの多結晶Si膜上に積
層させた非晶質Si膜とを前記Si膜として用いること
を特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
4. The method according to claim 1, wherein a polycrystalline Si film and an amorphous Si film laminated on the polycrystalline Si film are used as the Si film.
【請求項5】 前記原子及び前記Pを活性化させるため
の熱処理を非酸化性雰囲気中で行うことを特徴とする請
求項1記載の半導体装置の製造方法。
5. The method according to claim 1, wherein the heat treatment for activating the atoms and the P is performed in a non-oxidizing atmosphere.
【請求項6】 前記Pの含有量が5×1015/cm2
上であることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の
製造方法。
6. The method according to claim 1, wherein the content of P is 5 × 10 15 / cm 2 or more.
【請求項7】 前記原子の含有量が4×1015/cm2
以下であることを特徴とする請求項1記載の半導体装置
の製造方法。
7. An atomic content of 4 × 10 15 / cm 2.
2. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein:
【請求項8】 SiN膜または多結晶Si膜を前記酸化
防止膜として用いることを特徴とする請求項1記載の半
導体装置の製造方法。
8. The method according to claim 1, wherein an SiN film or a polycrystalline Si film is used as the oxidation preventing film.
【請求項9】 Co、Ti、W、Ni、Pt、Zr、H
f、PdまたはMoの何れかを前記金属として用いるこ
とを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
9. Co, Ti, W, Ni, Pt, Zr, H
2. The method according to claim 1, wherein one of f, Pd, and Mo is used as the metal.
【請求項10】 CoSi2 、TiSi2 、WSi2
NiSi、NiSi2 、PtSi、PtSi2 、ZrS
2 、HfSi2 、Pd2 Si、PdSi、PdS
2 、PdSi3 、PdSi4 またはMoSi2 の何れ
かを前記シリサイドとして形成することを特徴とする請
求項1記載の半導体装置の製造方法。
10. CoSi 2 , TiSi 2 , WSi 2 ,
NiSi, NiSi 2 , PtSi, PtSi 2 , ZrS
i 2 , HfSi 2 , Pd 2 Si, PdSi, PdS
2. The method according to claim 1, wherein one of i 2 , PdSi 3 , PdSi 4 and MoSi 2 is formed as the silicide.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9425075B2 (en) 2013-02-07 2016-08-23 Hitachi Kokusai Electric Inc. Method of manufacturing semiconductor device, substrate processing apparatus, and recording medium

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