JPH1187703A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH1187703A
JPH1187703A JP9245348A JP24534897A JPH1187703A JP H1187703 A JPH1187703 A JP H1187703A JP 9245348 A JP9245348 A JP 9245348A JP 24534897 A JP24534897 A JP 24534897A JP H1187703 A JPH1187703 A JP H1187703A
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source
gate electrode
drain region
forming
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Kunihiro Kasai
邦弘 笠井
Naohito Chikamatsu
尚人 親松
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 S/D上のシリサイド層の幅の確保とLDD
構造の両立を図る。 【解決手段】 半導体基板11の素子領域にゲート電極
14を形成する。ゲート電極14をマスクにしてイオン
注入し、低濃度不純物領域(LDD)18を形成する。
ゲート電極14の側壁に側壁絶縁膜を形成した後、イオ
ン注入を行い、ソース・ドレイン領域15を形成する。
この後、ゲート電極14の側壁の側壁絶縁膜の厚さを変
え(絶縁膜21のみ残し)、ソース・ドレイン領域15
上に十分なシリサイド領域を確保する。シリサイド層1
7は、ゲート電極14上及びソース・ドレイン領域15
上に形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、特に、ソース領域上、ドレイン領域上及び
ゲート電極上にそれぞれシリサイド層を有するいわゆる
サリサイド構造のMOSFETに使用される。
【0002】
【従来の技術】図8は、従来の半導体装置の平面パター
ンを示している。半導体基板11上は、素子分離領域1
2と素子領域13に分けられている。素子分離領域12
には、LOCOS法によるフィールド酸化膜又はSTI
(Shallow Trench Isolation)構造のシリコン酸化膜が
形成される。素子領域13には、MOSFETが形成さ
れる。MOSFETは、ゲート電極14と、ゲート電極
14の両側の半導体基板11中に形成されるソース・ド
レイン領域15とから構成される。
【0003】このような半導体装置では、互いに隣接す
るMOSFETのゲート電極14同士の間隔は、Wで表
される。従来、この間隔Wをできるだけ狭めて、1つの
MOSFETが半導体基板11上に占める面積を小さく
し、MOSFETを半導体基板11上に高密度に配置し
ようとする試みがなされている。
【0004】図9は、MOSFETの高密度化を図った
従来の半導体装置を示している。また、図10は、図9
のX−X線に沿う断面を示している。この半導体装置の
第一の特徴は、MOSFETのソース・ドレイン領域1
5に対するコンタクトをソース・ドレイン領域15の端
部の一ヶ所のみでとり、互いに隣接するMOSFETの
ゲート電極14同士の間隔Wをできるだけ狭めた点にあ
る。
【0005】この場合、MOSFETの高密度化には貢
献できるが、ソース・ドレイン領域15の長さYが極端
に短くなり、その抵抗値が大きくなる。このため、コン
タクト部16の電位とコンタクト部16から離れた箇所
での電位が異なるようになり、MOSFETの特性が悪
化する。
【0006】そこで、本例では、第二の特徴として、ソ
ース・ドレイン領域15上にシリサイド層17を形成し
ている。このシリサイド層17は、抵抗値が低く、コン
タクト部16とコンタクト部16から離れた箇所の間の
電位降下を小さく抑える効果がある。なお、本例では、
ソース・ドレイン領域15上に加えてゲート電極14上
にもシリサイド層17を形成するサリサイド構造を採用
している。
【0007】一方、MOSFETが微細化されてくる
と、ゲート電極14端部におけるソース・ドレイン領域
近傍の電界を緩和するためにLDD構造を採用すること
が多くなる。LDD構造は、ソース・ドレイン領域15
の濃度よりも低い濃度を有する低濃度不純物領域18か
ら構成される。
【0008】ところで、ゲート電極14の長さXが0.
25μm(250nm)程度になると、ソース・ドレイ
ン領域15の長さYは、200nm程度に設定される。
また、LDD構造を実現するためには、側壁絶縁膜(ス
ペーサ)19の幅aは、熱拡散によるソース・ドレイン
領域15の拡大幅(50nm程度)hを考慮すると、少
なくとも100nmは必要となる。
【0009】つまり、シリサイド化が可能な領域の幅b
は、Y−a(100nm程度)となる。通常、ソース・
ドレイン領域の幅Zは、数μmであるため、図11に示
すように、いかにシリサイド層17の抵抗値Rが低くて
も、その抵抗値Rによりコンタクト部16とコンタクト
部16から離れた箇所の間で電位降下が生じ、MOSF
ETの特性が悪化する。
【0010】このような電位降下を防止するには、側壁
絶縁膜19の幅aを小さくすればよいが、側壁絶縁膜1
9の幅aを小さくし過ぎると、ソース・ドレイン領域1
5の横方向拡散により、ソース・ドレイン領域15が低
濃度不純物領域18を覆ってしまい、MOSFETのシ
ョートチャネル効果を悪化させる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来は、
ソース・ドレイン領域上にシリサイド層を形成してソー
ス・ドレイン領域における電位降下を防いでいたが、L
DD構造を有するMOSFETの場合、ソース・ドレイ
ン領域の長さが短くなると、LDDのための側壁絶縁膜
の厚さ(幅)のためにシリサイド層を形成する領域が減
り、電位降下を十分に防げない欠点があった。
【0012】本発明は、上記欠点を解決すべくなされた
もので、その目的は、LDD構造を有するMOSFET
においても、ソース・ドレイン領域上のシリサイド層に
よりソース・ドレイン領域における電位降下を十分に防
ぐことができる半導体装置の製造方法を提供することで
ある。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に
ゲート電極を形成し、前記ゲート電極をマスクにして前
記半導体基板中に不純物をイオン注入することで低濃度
不純物領域を形成し、前記半導体基板上に前記ゲート電
極を覆う第1絶縁膜を形成し、前記第1絶縁膜上に前記
第1絶縁膜に対してエッチング選択比をとれる第2絶縁
膜を形成し、異方性エッチングにより前記第1及び第2
絶縁膜をエッチングすることで、前記ゲート電極の側壁
にのみ前記第1及び第2絶縁膜の積層膜からなる側壁絶
縁膜を形成し、前記ゲート電極及び前記側壁絶縁膜をマ
スクにして前記半導体基板中に不純物をイオン注入する
ことでソース・ドレイン領域を形成し、前記第2絶縁膜
を除去し、異方性エッチングにより前記第1絶縁膜をエ
ッチングして前記側壁絶縁膜の幅を狭め、前記ソース・
ドレイン領域上にシリサイド層を形成する、という一連
の工程を備える。
【0014】また、前記側壁絶縁膜の幅は、前記ソース
・ドレイン領域を形成するためのイオン注入時には、前
記第1及び第2絶縁膜の厚さ分だけ存在し、前記ソース
・ドレイン領域上にシリサイド層を形成する時には、前
記第1絶縁膜の厚さ分だけ存在する。
【0015】また、前記ソース・ドレイン領域上にシリ
サイド層を形成すると同時に、前記ゲート電極上にもシ
リサイド層を形成して、いわゆるサリサイド構造として
もよい。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明の半導体装置の製造方法について詳細に説明する。図
1乃至図7は、本発明の実施の形態に関わる半導体装置
の製造方法を示している。
【0017】まず、図1に示すように、写真蝕刻工程及
びRIE(反応性イオンエッチング)を用いて、半導体
基板(例えば、P型シリコン基板)11中に溝を形成
し、また、CVD(化学気相成長)法及びCMP(化学
的機械的研磨)法を用いて、その溝内に絶縁膜(例え
ば、シリコン酸化膜)を満たし、素子分離領域12及び
素子領域13を形成する。ここで、素子領域13の長さ
Lは、650nm程度に設定されている。
【0018】この後、例えば、熱酸化法を用いて、半導
体基板11の素子領域13に酸化膜を形成する。また、
例えば、CVD法を用いて、半導体基板11上に不純物
を含んだポリシリコン膜を形成する。そして、写真蝕刻
工程及びRIEを用いて、ポリシリコン膜及び酸化膜を
加工し、ゲート電極14及びゲート酸化膜20を形成す
る。
【0019】この時、ゲート電極14の長さXは、例え
ば、250nm程度(設計ルール0.25μm)に設定
される。よって、ゲート電極14の端部から素子分離領
域12の端部までの幅Yは、約200nm(=[650
−250]/2)となる。
【0020】次に、図2に示すように、ゲート電極14
をマスクにして、イオン注入法により、例えば、リン
(P)、ヒ素(As)などのN型不純物を半導体基板1
1中に注入する。その結果、LDD構造を得るための低
濃度不純物領域18が自己整合的に半導体基板11中に
形成される。
【0021】次に、図3に示すように、例えば、CVD
法を用いて、半導体基板11上に、素子領域を完全に覆
う約50nmの厚さを有する絶縁膜(例えば、シリコン
窒化膜)21を形成する。続けて、例えば、CVD法を
用いて、絶縁膜21上に、絶縁膜21とは材質が異な
り、かつ、絶縁膜21に対しエッチング選択比をとるこ
とができる約50nmの厚さを有する絶縁膜(例えば、
シリコン酸化膜)22を形成する。
【0022】次に、図4に示すように、RIEを用い
て、絶縁膜21,22を異方性エッチングすると、ゲー
ト電極14の側壁のみに、絶縁膜21,22の積層膜が
残存する。このゲート電極14の側壁に形成される絶縁
膜(側壁絶縁膜)21,22は、概ね絶縁膜21,22
の厚さの合計分の幅(約100nm)aを持っている。
よって、この時点において、側壁絶縁膜21,22の端
部から素子分離領域12の端部までの幅bは、約100
nmとなる。
【0023】この後、ゲート電極14及び側壁絶縁膜2
1,22をマスクにして、イオン注入法により、例え
ば、リン(P)、ヒ素(As)などのN型不純物を半導
体基板11中に注入する。その結果、半導体基板11中
には、1×1021cm-3程度の高濃度の不純物を含むソ
ース・ドレイン領域15が形成される。
【0024】なお、ソース・ドレイン領域15中の不純
物は、本工程以降の所定の時期に行われる熱工程により
拡散するが、その拡散は、50nm程度に設定されてい
るため、ソース・ドレイン領域15が低濃度不純物領域
18を覆ってしまうということはない。
【0025】次に、図5に示すように、絶縁膜21,2
2のエッチング選択比を確保した上で、絶縁膜22のみ
を除去する。絶縁膜22の除去に使用するエッチングに
は、ドライエッチング及びウエットエッチングのいずれ
を用いてもよく、また、異方性エッチング及び等方性エ
ッチングのどちらでもよい。この時点で、絶縁膜21
は、L字型になっている。
【0026】また、図6に示すように、RIEなどの異
方性エッチングにより、絶縁膜21をエッチングし、L
字型の絶縁膜21をI字型にする。この時点で、ゲート
電極14の側壁に形成される側壁絶縁膜は、絶縁膜21
の厚さ分の幅aa(約50nm)を持っている。よっ
て、側壁絶縁膜の端部から素子分離領域12の端部まで
の幅bbは、約150nmとなる。
【0027】次に、図7に示すように、例えば、チタン
(Ti)などの高融点金属を、ゲート電極(ポリシリコ
ン)14上及びソース・ドレイン領域(シリコン)15
上に形成し、また、熱処理を施して、高融点金属とシリ
コンを反応させ、シリサイド層17を形成する。なお、
未反応の高融点金属は、剥離される。
【0028】上記製造方法の特徴は、図4及び図6から
わかるように、ソース・ドレイン領域15を形成する際
の側壁絶縁膜の厚さが約100nmであるのに対し、ソ
ース・ドレイン領域15を形成した後、シリサイド形成
時には、側壁絶縁膜の厚さが約50nmに変更されてい
る点にある。
【0029】即ち、側壁絶縁膜の厚さが約100nmの
時にソース・ドレイン領域15形成のためのイオン注入
を行っているため、その後の熱工程において、ソース・
ドレイン領域15は、十分な接合深さを確保できると共
に、低濃度不純物領域18を完全に覆ってしまうことも
ない。
【0030】よって、LDD構造のMOSFETにおけ
るショートチャネル効果を悪化させることなく、また、
シリサイド化に伴う接合リークも防止できる。また、ソ
ース・ドレイン領域15上にシリサイド層17を形成す
る時には、側壁絶縁膜の厚さが約50nmに変更されて
いる。よって、この時、ソース・ドレイン領域15の露
出している部分の長さは、ソース・ドレイン領域15形
成のためのイオン注入時に比べて絶縁膜22分だけ長く
なっている。
【0031】具体的には、側壁絶縁膜の厚さが約100
nmのときは、ソース・ドレイン領域15の露出してい
る部分の長さは、約100nmであるが、側壁絶縁膜の
厚さが約50nmのときは、ソース・ドレイン領域15
の露出している部分の長さは、約150nmとなり、単
純に計算しても、ソース・ドレイン領域15における抵
抗値を2/3に減少することができる。
【0032】また、シリサイド化に当たって、側壁絶縁
膜は、約50nm存在するため、ゲート電極14とソー
ス・ドレイン領域15がシリサイド層17により短絡す
るということもない。
【0033】なお、本発明は、ソース・ドレイン領域1
5に対するコンタクトを一ヶ所で行うMOSFETに効
果的であるが、その他の構造のMOSFETに適用する
こともできる。例えば、ソース・ドレイン領域15に対
するコンタクトを二ヶ所以上で行うものや、コンタクト
領域がソース・ドレイン領域15に均等に配置されてい
るものなどにも適用できる。また、本発明は、Nチャネ
ル型MOSFET、Pチャネル型MOSFETの他、C
MOS構造のものにも適用できる。
【0034】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明の半導体
装置の製造方法によれば、次のような効果を奏する。面
積縮小のためにソース・ドレイン領域の長さを極力短く
したLDD構造を有するMOSFETにいおいて、ソー
ス・ドレイン領域を形成する際の側壁絶縁膜の厚さは、
ソース・ドレイン領域上にシリサイド層を形成する際の
側壁絶縁膜の厚さよりも大きくなっている。
【0035】よって、熱工程を経た後のソース・ドレイ
ン領域は、十分な接合深さを確保できると共に低濃度不
純物領域を完全に覆ってしまうこともないため、LDD
構造のMOSFETにおけるショートチャネル効果を悪
化させず、シリサイド化に伴う接合リークも防止でき
る。
【0036】また、ソース・ドレイン領域上にシリサイ
ド層を形成する時には、側壁絶縁膜の厚さは最小限に変
更されているため、ソース・ドレイン領域におけるコン
タクト部からの電圧降下も抑えられ、MOSFETの特
性を劣化させることもない。また、シリサイド化に当た
って、ゲート電極とソース・ドレイン領域がシリサイド
層により短絡することもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体装置の製造方法の一工程を示す
断面図。
【図2】本発明の半導体装置の製造方法の一工程を示す
断面図。
【図3】本発明の半導体装置の製造方法の一工程を示す
断面図。
【図4】本発明の半導体装置の製造方法の一工程を示す
断面図。
【図5】本発明の半導体装置の製造方法の一工程を示す
断面図。
【図6】本発明の半導体装置の製造方法の一工程を示す
断面図。
【図7】本発明の半導体装置の製造方法の一工程を示す
断面図。
【図8】従来の半導体装置を示す平面図。
【図9】従来の半導体装置を示す平面図。
【図10】図9のX−X線に沿う断面図、
【図11】従来の半導体装置を示す平面図。
【符号の説明】 11 :半導体基板、 12 :素子分離領域、 13 :素子領域、 14 :ゲート電極、 15 :ソース・ドレイン領域、 16 :コンタクト部、 17 :シリサイド層、 18 :低濃度不純物領域(LDD領
域)、 19 :側壁絶縁膜、 20 :ゲート酸化膜、 21,22 :絶縁膜。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上にゲート電極を形成する工
    程と、前記ゲート電極をマスクにして前記半導体基板中
    に不純物をイオン注入し、低濃度不純物領域を形成する
    工程と、前記半導体基板上に前記ゲート電極を覆う第1
    絶縁膜を形成する工程と、前記第1絶縁膜上に前記第1
    絶縁膜に対してエッチング選択比をとれる第2絶縁膜を
    形成する工程と、異方性エッチングにより前記第1及び
    第2絶縁膜をエッチングし、前記ゲート電極の側壁にの
    み前記第1及び第2絶縁膜の積層膜からなる側壁絶縁膜
    を形成する工程と、前記ゲート電極及び前記側壁絶縁膜
    をマスクにして前記半導体基板中に不純物をイオン注入
    し、ソース・ドレイン領域を形成する工程と、前記第2
    絶縁膜を除去する工程と、異方性エッチングにより前記
    第1絶縁膜をエッチングして前記側壁絶縁膜の幅を狭め
    る工程と、前記ソース・ドレイン領域上にシリサイド層
    を形成する工程とを具備することを特徴とする半導体装
    置の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記側壁絶縁膜の幅は、前記ソース・ド
    レイン領域を形成するためのイオン注入時には、前記第
    1及び第2絶縁膜の厚さ分だけ存在し、前記ソース・ド
    レイン領域上にシリサイド層を形成する時には、前記第
    1絶縁膜の厚さ分だけ存在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。
  3. 【請求項3】 前記ソース・ドレイン領域上にシリサイ
    ド層を形成すると同時に、前記ゲート電極上にもシリサ
    イド層を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。
JP9245348A 1997-09-10 1997-09-10 半導体装置の製造方法 Pending JPH1187703A (ja)

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