JPS63227019A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPS63227019A JPS63227019A JP6154187A JP6154187A JPS63227019A JP S63227019 A JPS63227019 A JP S63227019A JP 6154187 A JP6154187 A JP 6154187A JP 6154187 A JP6154187 A JP 6154187A JP S63227019 A JPS63227019 A JP S63227019A
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Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は半導体装置の製造方法に関し、特に高集積度・
高速の半導体集積回路の製造方法に関するものである。
高速の半導体集積回路の製造方法に関するものである。
従来の技術
半導体集積回路の高密度化に伴って構成要素であるＭＯ
Ｓ）ランジスタも縮小化されるが、かかる装置において
は深嘔力向の縮小化も実施しなくては正常なトランジス
タ動作を維持することはできない。従って接合深でも浅
くする必要があるが、これは接合の層抵抗を増大させる
傾向にあるのでＭＯＳ ）ランジスタの高速動作を維持
することと相反する。
Ｓ）ランジスタも縮小化されるが、かかる装置において
は深嘔力向の縮小化も実施しなくては正常なトランジス
タ動作を維持することはできない。従って接合深でも浅
くする必要があるが、これは接合の層抵抗を増大させる
傾向にあるのでＭＯＳ ）ランジスタの高速動作を維持
することと相反する。
以上の問題を解決するために最近注目されているのがシ
リコンにおける不純物高濃度層より低抵抗な高融点金属
シリサイド層全合金反応を用いてシリコン露出領域に自
己整合的に形成する技術（シリサイド化接合）である。
リコンにおける不純物高濃度層より低抵抗な高融点金属
シリサイド層全合金反応を用いてシリコン露出領域に自
己整合的に形成する技術（シリサイド化接合）である。
但しこの方法ではシリサイド膜形成後に必要とされる比
較的高温・長時間の熱処理（例えば眉間絶縁膜のり７０
−や不純物の活性化など）においてシリサイド層に、シ
リサイドの凝集による不均一性が生じるという問題があ
る。特にチタンシリサイドを用いる例として、シリサイ
ド形成後の層間絶縁膜のりフローにはランプアニーラ−
による短時間熱処理を行うに留める方法が報告されてい
る〔例えばアイイーイーイー トランザクション オン
エレクトロンデバイシズ（ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ、
Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ ）ＥＤ−３２（２
）２（１９８５）Ｐ１４１ ： Ｍ、Ｅ、Ａｌｐｅｒｉ
ｎｅｔａｌ、］。
較的高温・長時間の熱処理（例えば眉間絶縁膜のり７０
−や不純物の活性化など）においてシリサイド層に、シ
リサイドの凝集による不均一性が生じるという問題があ
る。特にチタンシリサイドを用いる例として、シリサイ
ド形成後の層間絶縁膜のりフローにはランプアニーラ−
による短時間熱処理を行うに留める方法が報告されてい
る〔例えばアイイーイーイー トランザクション オン
エレクトロンデバイシズ（ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ、
Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ ）ＥＤ−３２（２
）２（１９８５）Ｐ１４１ ： Ｍ、Ｅ、Ａｌｐｅｒｉ
ｎｅｔａｌ、］。
発明が解決しようとする問題点
ＭＯＳトランジスタを主体とした半導体集積回路の集積
度が増大するに従ってゲート電極等による段差は一層大
きなアスペクト比を持つようになる。これに伴い層間絶
縁膜の平坦化を為すために充分なりフローを行うことが
不可欠になる。このために必要な最低限度の熱処理は層
間絶縁膜にＢＰＳＧ（ボロンリンガラス）を用いた場合
でも９００°Ｃ１３０分間とされている。従来の合金反
応によるチタンシリサイド化技術に前記の熱処理を加え
るとシリサイド層が凝集することにより亀裂が生じ下地
のシリコン基板が露出するという問題がある。さらにこ
の亀裂はコンタクトホール開孔のためのＣＨＦ３＋０２
系のガスプラズマエツチングを行う際に拡大する傾向に
ある。このようなチタンシリサイド化接合にアルミ配線
のコンタクトを形成すると、（１）コンタクト抵抗が増
大する、（２）シンタ一時にアルミとシリコンの合金が
接合を突き抜ける、などの不良が生じる。
度が増大するに従ってゲート電極等による段差は一層大
きなアスペクト比を持つようになる。これに伴い層間絶
縁膜の平坦化を為すために充分なりフローを行うことが
不可欠になる。このために必要な最低限度の熱処理は層
間絶縁膜にＢＰＳＧ（ボロンリンガラス）を用いた場合
でも９００°Ｃ１３０分間とされている。従来の合金反
応によるチタンシリサイド化技術に前記の熱処理を加え
るとシリサイド層が凝集することにより亀裂が生じ下地
のシリコン基板が露出するという問題がある。さらにこ
の亀裂はコンタクトホール開孔のためのＣＨＦ３＋０２
系のガスプラズマエツチングを行う際に拡大する傾向に
ある。このようなチタンシリサイド化接合にアルミ配線
のコンタクトを形成すると、（１）コンタクト抵抗が増
大する、（２）シンタ一時にアルミとシリコンの合金が
接合を突き抜ける、などの不良が生じる。
本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、チタンシリ
サイド形成後に実用的な大規模集積回路を対象とした熱
処理を行ってもチタンシリサイド層の均一性が損われな
い浅いシリサイド化接合全自己整合的に形成することを
目的としている。
サイド形成後に実用的な大規模集積回路を対象とした熱
処理を行ってもチタンシリサイド層の均一性が損われな
い浅いシリサイド化接合全自己整合的に形成することを
目的としている。
問題点を解決するだめの手段
本発明は上記問題点全解決するため、素子分離用の絶縁
膜が形成されたシリコン基板に、メタルリッチなチタン
シリサイド（たとえばＴｉ、、Ｓｉ３゜ＴｉＳｉ ）’
に選択的に形成した後これを露出したまま望ましくは高
純度の窒素雰囲気中でたとえば７５０〜８００°Ｃの熱
処理を行い、チタンシリサイドの相全安定なダイシリサ
イド（Ｔｉ５ｉ２）とするとともに結晶粒界付近に高濃
度の窒素原子全導入するものである。
膜が形成されたシリコン基板に、メタルリッチなチタン
シリサイド（たとえばＴｉ、、Ｓｉ３゜ＴｉＳｉ ）’
に選択的に形成した後これを露出したまま望ましくは高
純度の窒素雰囲気中でたとえば７５０〜８００°Ｃの熱
処理を行い、チタンシリサイドの相全安定なダイシリサ
イド（Ｔｉ５ｉ２）とするとともに結晶粒界付近に高濃
度の窒素原子全導入するものである。
作用
本発明は上記した方法により、層間絶縁膜のりフロー及
び不純物活性化を目的とする熱処理においてもチタンシ
リサイド膜中（但し結晶粒界には高濃度の窒素原子が導
入されたＴｉＳｉ２層）へのシリコン原子の拡散が抑制
さｎるので、チタンシリサイド膜に凝集による不均一性
を来すような反応が進行せず結果的に充分な均一性を持
つ良好なチタンシリサイド化接合を得ることができる。
び不純物活性化を目的とする熱処理においてもチタンシ
リサイド膜中（但し結晶粒界には高濃度の窒素原子が導
入されたＴｉＳｉ２層）へのシリコン原子の拡散が抑制
さｎるので、チタンシリサイド膜に凝集による不均一性
を来すような反応が進行せず結果的に充分な均一性を持
つ良好なチタンシリサイド化接合を得ることができる。
実施例
第１図〜第４図は本発明の一実施例のシリサイド化接合
を形成する工程断面図である。第１図において、１はシ
リコン基板（１ｏｏ）で比抵抗はｎ型なら１〜１．６Ω
−ｃｍ、ｐ型なら１Ｑ〜１６Ωｅｃｍとする。２は素子
間分離用に形成された酸化膜である。素子間分離用酸化
膜パターン２が形成された時点で金・属チタン被膜をＤ
Ｃマグネトロンスパッタ法により ３５１ｍ全面堆積し
、この金属チタン膜とシリコン基板１の界面ミキシング
を促進するため高ドーズ量の８１＋注入を行った後、窒
素雰囲気中あるいは真空中で６００からｅｓｏ’ｃの温
度範囲で６０秒間の短時間熱処理を行う。
を形成する工程断面図である。第１図において、１はシ
リコン基板（１ｏｏ）で比抵抗はｎ型なら１〜１．６Ω
−ｃｍ、ｐ型なら１Ｑ〜１６Ωｅｃｍとする。２は素子
間分離用に形成された酸化膜である。素子間分離用酸化
膜パターン２が形成された時点で金・属チタン被膜をＤ
Ｃマグネトロンスパッタ法により ３５１ｍ全面堆積し
、この金属チタン膜とシリコン基板１の界面ミキシング
を促進するため高ドーズ量の８１＋注入を行った後、窒
素雰囲気中あるいは真空中で６００からｅｓｏ’ｃの温
度範囲で６０秒間の短時間熱処理を行う。
Ｈ２ＳＯ４＋Ｈ２Ｏ２液により分離酸化膜２上の未反応
チタンを除去すると、メタルリッチなチタンシリサイド
層３ （Ｔｉ５Ｓｉ３． Ｔｉ５ｉ）が自己整合的に形
成される。
チタンを除去すると、メタルリッチなチタンシリサイド
層３ （Ｔｉ５Ｓｉ３． Ｔｉ５ｉ）が自己整合的に形
成される。
次にチタンシリサイド層３の結晶粒界に高濃度の窒素原
子を導入するとともにチタンシリサイド自体を安定なダ
イシリサイド（Ｔｉ５ｉ２）にするため高純度の窒素雰
囲気中で７５０からＳＯＯ″Ｃの温度範囲で熱処理を行
う。このようにして形成さｎたものがチタンシリサイド
層３′である。
子を導入するとともにチタンシリサイド自体を安定なダ
イシリサイド（Ｔｉ５ｉ２）にするため高純度の窒素雰
囲気中で７５０からＳＯＯ″Ｃの温度範囲で熱処理を行
う。このようにして形成さｎたものがチタンシリサイド
層３′である。
次にｎ＋ｐ接合の形成のためにはＡｓ”ｉエネルギー
１００ＫｅＶ 、 ｐ”ｎ接合形成のためにはＢ＋ 全
エネルギー１０ＫｅＶで注入する。ドーズ量はともに５
Ｘ１０ｃｍ 程度とする（第２図）ｏ ｃｖｎ法によ
り層間絶縁膜４としてＢＰＳＧ（ボロンリンガラス）を
堆積した後、この層間絶縁膜４のリフローと注入不純物
の活性化を兼ねて窒素雰囲気の電気炉で９００°Ｃ，３
０分間の熱処理を行った（第３図）。このときｐｎ接合
面６が形成される。
１００ＫｅＶ 、 ｐ”ｎ接合形成のためにはＢ＋ 全
エネルギー１０ＫｅＶで注入する。ドーズ量はともに５
Ｘ１０ｃｍ 程度とする（第２図）ｏ ｃｖｎ法によ
り層間絶縁膜４としてＢＰＳＧ（ボロンリンガラス）を
堆積した後、この層間絶縁膜４のリフローと注入不純物
の活性化を兼ねて窒素雰囲気の電気炉で９００°Ｃ，３
０分間の熱処理を行った（第３図）。このときｐｎ接合
面６が形成される。
この時点でのチタンシリサイド膜３′ はシリサイドの
凝集による亀裂の発生など膜質の劣化が非常に少ない上
に、段差部における層間絶縁膜４の平担化も充分なもの
であった。フォトレジストによるパターニング後、ＣＨ
Ｆ３＋０２系のガスプラズマエッチによりコンタクトホ
ールを開孔する。アルミ薄膜全スパッタリング法により
堆積しさらにパターニングを行い、アルミ配線６を形成
する（第４図）。この方法によ扛ば、コンタクトホール
開孔時に生じるチタンシリサイド膜３′の損傷も少ない
。最後にシンタリング熱処理を行いアルミ配線６とチタ
ンシリサイド化接合３′、６とのオーミックコンタクト
が完成するが、このときチタンシリサイド層３′が均一
に形成されているだめアロイスパイクによる接合の劣化
が少なく、低い接触抵抗のコンタクトが形成される。さ
らにチタンシリサイド層３′の最終的な比抵抗は２５μ
・Ω・ｃｍと低い値になった。
凝集による亀裂の発生など膜質の劣化が非常に少ない上
に、段差部における層間絶縁膜４の平担化も充分なもの
であった。フォトレジストによるパターニング後、ＣＨ
Ｆ３＋０２系のガスプラズマエッチによりコンタクトホ
ールを開孔する。アルミ薄膜全スパッタリング法により
堆積しさらにパターニングを行い、アルミ配線６を形成
する（第４図）。この方法によ扛ば、コンタクトホール
開孔時に生じるチタンシリサイド膜３′の損傷も少ない
。最後にシンタリング熱処理を行いアルミ配線６とチタ
ンシリサイド化接合３′、６とのオーミックコンタクト
が完成するが、このときチタンシリサイド層３′が均一
に形成されているだめアロイスパイクによる接合の劣化
が少なく、低い接触抵抗のコンタクトが形成される。さ
らにチタンシリサイド層３′の最終的な比抵抗は２５μ
・Ω・ｃｍと低い値になった。
発明の効果
以上本発明は半導体装置の高集積化・高速化に伴い、Ｍ
Ｏ３ＦＩ！：Ｔのソース／ドレインなど浅い拡散層上に
自己整合的に高い均一性のチタンシリサイド層を形成し
、さらにその後実用的大規模集積回路製造上必要とされ
る熱処理及びドライエノチング工程を経てもチタンシリ
サイド層の膜質劣化を防ぐこと全可能にするものであり
、超微細な半導体装置の製造に大きく寄与するものでち
る。
Ｏ３ＦＩ！：Ｔのソース／ドレインなど浅い拡散層上に
自己整合的に高い均一性のチタンシリサイド層を形成し
、さらにその後実用的大規模集積回路製造上必要とされ
る熱処理及びドライエノチング工程を経てもチタンシリ
サイド層の膜質劣化を防ぐこと全可能にするものであり
、超微細な半導体装置の製造に大きく寄与するものでち
る。
第１図〜第４図は本発明の一実施例における半導体装置
の袈造力法を説明するだめの断面図である。 １・・・・・・シリコン基板、２・・・・・・素子間分
離用酸化膜、３・・・・・・チタンシリサイド層（メタ
ルリッチ）、３′・・・・・・チタンシリサイド層（ダ
イシリサイド）、４・・・・・・層間絶縁膜、５・・・
・・・ｐｎ接合面、６・・・・・・アルミ配線。
の袈造力法を説明するだめの断面図である。 １・・・・・・シリコン基板、２・・・・・・素子間分
離用酸化膜、３・・・・・・チタンシリサイド層（メタ
ルリッチ）、３′・・・・・・チタンシリサイド層（ダ
イシリサイド）、４・・・・・・層間絶縁膜、５・・・
・・・ｐｎ接合面、６・・・・・・アルミ配線。
Claims (1)
- 素子間分離用の絶縁膜が形成されたシリコン基板上にチ
タンシリサイド膜で裏打ちされた浅い接合を形成するに
際し、前記シリコン基板上に選択的にメタルリッチなチ
タンシリサイド膜を形成した時点で窒素雰囲気中で熱処
理を行うことにより、表面粗れを生じないチタンシリサ
イド膜を形成してなる半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6154187A JPS63227019A (ja) | 1987-03-17 | 1987-03-17 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6154187A JPS63227019A (ja) | 1987-03-17 | 1987-03-17 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63227019A true JPS63227019A (ja) | 1988-09-21 |
Family
ID=13174075
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6154187A Pending JPS63227019A (ja) | 1987-03-17 | 1987-03-17 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63227019A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0296374A (ja) * | 1988-10-03 | 1990-04-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
| US5462895A (en) * | 1991-09-04 | 1995-10-31 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Method of making semiconductor device comprising a titanium nitride film |
| US5849634A (en) * | 1994-04-15 | 1998-12-15 | Sharp Kk | Method of forming silicide film on silicon with oxygen concentration below 1018 /cm3 |
-
1987
- 1987-03-17 JP JP6154187A patent/JPS63227019A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0296374A (ja) * | 1988-10-03 | 1990-04-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
| US5462895A (en) * | 1991-09-04 | 1995-10-31 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Method of making semiconductor device comprising a titanium nitride film |
| US5525543A (en) * | 1991-09-04 | 1996-06-11 | Oki Electric Industry, Co., Ltd. | Method of making a semiconductor device using a titanium-rich silicide film |
| US5849634A (en) * | 1994-04-15 | 1998-12-15 | Sharp Kk | Method of forming silicide film on silicon with oxygen concentration below 1018 /cm3 |
| US6091152A (en) * | 1994-04-15 | 2000-07-18 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor device and method for fabricating the same |
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