KR100314272B1 - Method for forming silicide in semiconductor device - Google Patents

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KR100314272B1 KR1019940040314A KR19940040314A KR100314272B1 KR 100314272 B1 KR100314272 B1 KR 100314272B1 KR 1019940040314 A KR1019940040314 A KR 1019940040314A KR 19940040314 A KR19940040314 A KR 19940040314A KR 100314272 B1 KR100314272 B1 KR 100314272B1
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고창진
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박종섭
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Abstract

PURPOSE: A method for forming silicide in a semiconductor device is provided to reduce contact resistance between a source and drain junction and to improve uniformity of the silicide by performing ion-implantation after forming the silicide. CONSTITUTION: After forming a field oxide(2) at a semiconductor substrate(1) having a well(1'), a gate oxide layer(3) and a gate electrode(4) are sequentially formed on the resultant structure. An LDD(Lightly Doped Drain) region(5) is formed in the substrate. An oxide spacer(6) is formed at both sidewalls of the gate electrode. A titanium silicide layer(10) having a low resistance is grown selectively on the LDD region(5) and the gate electrode(4) by performing sequentially low-temperature RTP(Rapid Thermal Processing) and high-temperature RTP. Then, a source and drain junction(7) are formed by implanting heavily doped As ions into the LDD region.

Description

반도체 소자의 실리사이드 형성 방법Silicide Formation Method of Semiconductor Device

본 발명은 반도체 장치의 제조방법에 관한 것으로, 특히 CMOS 반도체 소자에 금속 실리사이드를 형성하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method for forming a metal silicide in a CMOS semiconductor element.

근래 반도체 장치의 집적도가 증가함에 따라 집적회로 소자의 디자인 룰이 서브 미크론 이하로 축소되고, 이에 따라 콘택 홀 크기가 작아져서 접촉저항이 증가하고 더불어 소오스/드레인 영역의 얕은 접합에서 시이트 저항이 증가한다.In recent years, as the degree of integration of semiconductor devices increases, the design rules of integrated circuit devices are reduced to sub-micron or smaller, resulting in smaller contact hole sizes, resulting in increased contact resistance and increased sheet resistance in shallow junctions of source / drain regions. .

이들 저항값을 감소시키는 동시에 폴리실리콘 게이트 라인의 상호접속저항을 감소시키기 위해 자기 정렬 실리사이드(Self-Aligned Silicide)기술이 사용된다.Self-Aligned Silicide technology is used to reduce these resistance values and at the same time reduce the interconnect resistance of the polysilicon gate line.

즉, 금속이 MOS구조 위에 증착되어 노출된 소오스/드레인의 실리콘 표면과 노출된 게이트의 폴리실리콘 표면에서 반응하여 실리사이드를 형성하게 된다. 실리사이드 형성후에 선택적 에칭으로 반응하지 않은 금속을 제거한다.That is, metal is deposited on the MOS structure to react with the silicon surface of the exposed source / drain and the polysilicon surface of the exposed gate to form silicide. After silicide formation, the unetched metal is removed by selective etching.

실리사이드 형성공정에서 가장 많이 쓰이는 실리사이드는 TiSi2이고, 그 중요 공정 및 최종 실리사이드 구조의 일예를 도 1(가) 내지 도 1(마)를 참조하여 설명하면 다음과 같다.The most commonly used silicide in the silicide formation process is TiSi 2 , and an example of the important process and the final silicide structure will be described with reference to FIGS. 1 (a) to 1 (e).

도 1 (가) 내지 (마)는 종래 기술에 따른 금속 실리사이드 형성 방법의 일예를 나타내는 공정 단면도이다.1 (a) to (e) are process cross-sectional views showing one example of a metal silicide forming method according to the prior art.

종래 기술에 따른 금속 실리사이드 형성방법의 일예는, 도 1(가)에 도시된 바와같이, 표준 MOS 트랜지스터를 형성하기 위해 실리콘 기판(1)위에 필드 산화막(2)으로 소자간을 분리하고, 게이트 산화막(3), 폴리실리콘 증착 후 게이트 전극(4)을 패터닝한후, N-LDD 영역(5)을 형성하기 위한 불순물 확산을 실시한다.An example of a method of forming a metal silicide according to the prior art, as shown in FIG. (3) After patterning the gate electrode 4 after polysilicon deposition, impurity diffusion for forming the N - LDD region 5 is performed.

그다음, 도 1(나)에 도시된 바와같이, 상기 게이트전극(4)을 포함한 전체 구조의 상면에 산화물을 증착한 다음 이방성 식각으로 측벽 스페이서(6)를 형성한다.Next, as shown in FIG. 1B, an oxide is deposited on the upper surface of the entire structure including the gate electrode 4, and then sidewall spacers 6 are formed by anisotropic etching.

이어서, 도 1(다)에 도시된 바와같이, 상기 게이트전극(4)의 양측아래의 실리콘기판(1)에 N+불순물을 주입하여 소오스/드레인접합영역(7)을 형성한 후에 전체 구조상면에 티탄층(Titanium)(9)을 증착한다음, 저온의 급속 열처리(RTP) 공정을수행하여 필드 산화막(2) 및 측벽 산화물(6)의 상부에 있는 티탄층(9)이 이들과 반응하지 않게 하면서 상기 게이트전극(4)과 소오스/드레인접합영역(7)내에 티탄-실리사이드(10)를 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 1 (C), N + impurities are implanted into the silicon substrate 1 below both sides of the gate electrode 4 to form a source / drain junction region 7, and then the entire structure After depositing a titanium layer 9 on the substrate, the low temperature rapid heat treatment (RTP) process is performed to prevent the titanium layer 9 on the top of the field oxide film 2 and the sidewall oxide 6 from reacting with them. Titanium-silicide 10 is formed in the source / drain junction region 7 with the gate electrode 4 without being formed.

그다음, 도 1(라)에 도시된 바와같이, 전단계에서 반응하지 않은 티탄층(9)의 부분을 식각공정을 통해 제거한 후 고온의 RTP공정을 통해 상기 티탄-실리사이드(10)를 저항이 낮은 저저항의 실리사이드로 형성한다.Then, as shown in Figure 1 (d), after removing the portion of the titanium layer (9) that did not react in the previous step through the etching process, the low-resistance of the titanium-silicide (10) through the high temperature RTP process It is formed of silicide of resistance.

이어서, 도 1(마)에 도시된 바와같이, BSG 패시베이션막(11)을 씌우고, 리플로우를 시행한 다음 콘택홀을 형성하고, 알루미늄을 증착하여 전극배선(12)을 형성으로써 구조가 완성된다.Subsequently, as shown in FIG. 1E, the structure is completed by covering the BSG passivation film 11, performing reflow, forming a contact hole, and depositing aluminum to form the electrode wiring 12. .

이와 같은 실리사이드 구조는 실리사이드가 소오스/드레인접합영역과 게이트전극에 형성되고, 측벽스페이서(6)에 의해 이들 영역이 분리되고 있다.In such a silicide structure, silicide is formed in the source / drain junction region and the gate electrode, and these regions are separated by the sidewall spacers 6.

이 분리간격이 매우 좁으므로 게이트와 소오스/드레인접합영역이 단락되는 브리징 현상이 발생되고 이를 없애기 위해 순수 질소가스 또는 순수 형성가스(90% 질소 + 10% 수소) 분위기에서 어닐링을 시행한다.Since the separation interval is very narrow, a bridging phenomenon occurs in which the gate and the source / drain junction region are short-circuited, and annealing is performed in pure nitrogen gas or pure forming gas (90% nitrogen + 10% hydrogen) atmosphere to eliminate this.

한편, 상기 실리사이드 형성방법을 CMOS 소자에 적응했을 때 N웰 및 P웰 형성후 PMOS 소자 및 NMOS 소자의 소오스/드레인 접합영역을 만들기 위해 소정의 불순물을 주입하고 나서 금속 실리사이드를 형성하게 된다.On the other hand, when the silicide formation method is adapted to a CMOS device, after forming N wells and P wells, metal silicide is formed after implanting predetermined impurities to form source / drain junction regions of the PMOS device and the NMOS device.

[발명이해결하고자하는과제][Inventive problem to solve]

그러나, PMOS 영역에서의 실리사이드 형성 결과와 달리 NMOS 영역에서 소오스/드레인접합영역을 만들기 위해 주입된 고농도의 비소(As) 원자가 티탄-실리사이드 형성에 영향을 미쳐 균일한 실리사이드의 형성을 방해하고 있는 것이 주사전자현미경(SEM)에 의한 관찰 결과 밝혀지게 되었다.However, unlike the results of silicide formation in the PMOS region, the scanning of the high concentration of arsenic (As) atoms implanted to make the source / drain junction region in the NMOS region affects the formation of the titanium-silicide, preventing the formation of uniform silicide. Observation results with an electron microscope (SEM) were revealed.

따라서, 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, NMOS 소자의 소오스/드레인접합영역에서 고농도로 이온 주입된 비소 원자에 의한 불균일한 실리사이드 형성을 방지할 수 있도록, NMOS 소자영역의 소오스/드레인접합영역에서 먼저 티탄-실리사이드를 형성한 후 나중에 소정의 이온주입으로 접합부를 형성하는 실리사이드 형성방법을 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and the source of the NMOS device region can be prevented from forming uneven silicide by arsenic atoms ionically implanted at high concentration in the source / drain junction region of the NMOS device. It is an object of the present invention to provide a silicide forming method in which a titanium-silicide is first formed in a / drain junction region and then a junction is formed by a predetermined ion implantation.

[과제를 해결하기 위한 수단][Means for solving the problem]

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 반도체기판상에 필드산화막을 형성하고, 그 위에 게이트산화막, 게이트전극을 형성하는 단계; 상기 게이트전극 양측 아래의 반도체기판에 N-LDD영역을 형성하는 단계; 상기 전체 구조의 상면에 산화물을 증착하고, 이를 이방성 식각하여 상기 게이트전극의 측면에 측벽스페이서를 형성하는 단계; 상기 반도체기판의 NMOS 소자영역부분상에 티탄층을 성장시키는 단계; 저온 RTP 공정을 통해 상기 필드산화막과 측벽스페이서상부에 있는 티탄층부분은 티탄과 반응하지 않고 상기 게이트전극과 N-LDD영역에 저항이 높은 티탄-실리사이드를 형성한다음 상기 산화막과 반응하지 않은 티탄층부분을 식각한 후 다시 고온 RTP공정을 수행하여 상기 저항이 높은 티탄-실리사이드를 저항이 낮은 티탄-실리사이드로 변화시키는 단계; 상기 N-LDD영역내에 고농도의 비소이온 주입을 실시하여 소오스/드레인접합영역을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, the step of forming a field oxide film on a semiconductor substrate, and forming a gate oxide film, a gate electrode thereon; Forming an N - LDD region on the semiconductor substrate below both sides of the gate electrode; Depositing an oxide on an upper surface of the entire structure and anisotropically etching the oxide to form a sidewall spacer on a side of the gate electrode; Growing a titanium layer on an NMOS element region portion of the semiconductor substrate; The low temperature RTP process causes the titanium oxide layer on the field oxide layer and the sidewall spacer to form titanium-silicide having high resistance in the gate electrode and the N - LDD region without reacting with titanium, and then not reacting with the oxide layer. Etching the portion and then performing a high temperature RTP process to change the high-resistance titanium-silicide into a low-resistance titanium-silicide; And implanting a high concentration of arsenic ions into the N - LDD region to form a source / drain junction region.

이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부 도면을 참고하여 상세히 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2 (가) 내지 (다)는 본 발명에 따른 반도체 소자의 금속 실리사이드 형성 과정을 나타내는 주요 공정 단면도이다.2 (a) to (c) are main cross-sectional views showing a metal silicide forming process of a semiconductor device according to the present invention.

본 발명에 따른 실리사이드 형성방법은, 도 2(가)에 도시된 바와같이, 먼저 반도체기판(1)에 필드산화막(2)으로 분리영역을 형성한 다음, 소자 영역에서 고에너지 이온주입으로 웰(1')을 형성한다.In the silicide forming method according to the present invention, as shown in FIG. 2 (a), first, a separation region is formed on the semiconductor substrate 1 by the field oxide film 2, and then the well ( 1 ').

그다음, 그 위로 게이트산화막(3), 폴리실리콘를 사용한 게이트전극(4)을 형성하고, N-LDD영역(5)를 형성하기 위한 이온주입을 실시한후 전 표면에 산화물을 증착하고, 이를 이방성 식각하여 상기 게이트전극(4)의 측면에 측벽스페이서(6)를 형성한다. 그 다음 전표면에 걸쳐 티탄(Ti)을 증착하여 티탄층(9)을 성장시킨다.Next, a gate oxide film 3 and a gate electrode 4 using polysilicon are formed thereon, ion implantation is performed to form the N - LDD region 5, and then oxides are deposited on the entire surface, and then anisotropically etched. A sidewall spacer 6 is formed on the side of the gate electrode 4. Titanium (Ti) is then deposited over the entire surface to grow the titanium layer 9.

이어서, 도 2(나)에 도시된 바와같이, 저온 RTP 공정을 통해 상기 티탄층(9)중 필드산화막(2)과 측벽스페이서(6)상부에 있는 부분은 티탄과 반응하지 않도록 하여 상기 게이트전극(4)과 N-LDD영역(5)내에 저항이 높은 티탄-실리사이드(10)를 형성한 다음, 산화막과 반응하지 않은 터탄층(9) 부분을 식각액으로 식각한 후 다시 고온 RTP공정을 수행하여 상기 게이트전극(4)과 N-LDD영역(5)내에 형성된 저항이 높은 티탄-실리사이드(10)를 저항이 낮은 티탄-실리사이드(10)로 변화시킨다. 소오스/드레인접합영역 형성을 위한 고농도의 비소 As+이온 주입(K)을 실시하여 소오스/드레인접합영역(7)을 형성한다.Subsequently, as illustrated in FIG. 2B, a portion of the titanium oxide layer 9 and the upper portion of the field oxide layer 2 and the sidewall spacers 6 are prevented from reacting with titanium through a low temperature RTP process. (4) and the titanium-silicide (10) having high resistance in the N - LDD region (5) were formed, and then the portion of the turtan layer (9) which did not react with the oxide film was etched with an etchant, followed by high temperature RTP The high-resistance titanium-silicide 10 formed in the gate electrode 4 and the N - LDD region 5 is changed to the low-resistance titanium-silicide 10. A high concentration of arsenic As + ion implantation (K) for source / drain junction region formation is performed to form the source / drain junction region 7.

그다음, 도 2(다)에 도시된 바와같이, 소오스/드레인접합영역 형성을 위한 고농도의 비소 As+이온 주입(K)을 실시하여 소오스/드레인접합영역(7)을 형성하고, 이후 후속공정인 패시베이션, 리플로우를 거쳐 콘택홀 형성후 알루미늄을 증착하여 전극배선을 형성함에 의해 CMOS구조가 완성된다.Then, as shown in Fig. 2 (C), a high concentration of arsenic As + ion implantation (K) to form a source / drain junction region to form a source / drain junction region (7), and then the subsequent process After forming the contact hole through passivation and reflow, aluminum is deposited to form the electrode wiring, thereby completing the CMOS structure.

도 1 (가) 내지 (마)는 종래 기술에 따른 금속 실리사이드 형성 방법의 일예를 나타내는 공정 단면도1 (a) to (e) are process cross-sectional views showing one example of a metal silicide forming method according to the prior art.

도 2 (가) 내지 (다)는 본 발명에 따른 반도체 소자의 금속 실리사이드 형성 과정을 나타내는 주요 공정 단면도2 (a) to (c) are main process cross-sectional views showing a metal silicide forming process of a semiconductor device according to the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

4: 폴리실리콘 게이트 6: 측벽스페이서4: polysilicon gate 6: sidewall spacer

7: 소오스/드레인 접합 9: 티탄층7: source / drain junction 9: titanium layer

10: 티탄-실리사이드 K: 고농도 비소 이온10: titanium-silicide K: high concentration of arsenic ions

이상과 같이 본 발명에 의하면, NMOS소자의 게이트와 소오스/드레인접합영역의 접촉저항을 작게하는 티탄-실리사이드 공정에서 고농도 비소 이온주입을 티탄-실리사이드 형성후에 실시하여 소오스/드레인 접합에 저항이 작고 균일한 티탄-실리사이드를 얻을 수 있는 장점이 있다.As described above, according to the present invention, in the titanium-silicide process of reducing the contact resistance between the gate and the source / drain junction region of the NMOS device, a high concentration of arsenic ion implantation is performed after the titanium-silicide is formed so that the resistance of the source / drain junction is small and uniform. There is an advantage in obtaining a titanium-silicide.

Claims (1)

반도체기판상에 필드산화막을 형성하고, 그 위에 게이트산화막, NMOS 소자의 게이트전극을 형성하는 단계;Forming a field oxide film on the semiconductor substrate, and forming a gate oxide film and a gate electrode of the NMOS device thereon; 상기 게이트전극 양측아래의 반도체기판에 N-LDD영역을 형성하는 단계;Forming an N - LDD region on the semiconductor substrate below both sides of the gate electrode; 상기 전체 구조의 상면에 산화물을 증착하고, 이를 이방성 식각하여 상기 게이트전극의 측면에 측벽스페이서를 형성하는 단계;Depositing an oxide on an upper surface of the entire structure and anisotropically etching the oxide to form a sidewall spacer on a side of the gate electrode; 상기 반도체기판의 NMOS 소자영역부분상에 티탄층을 성장시키는 단계;Growing a titanium layer on an NMOS element region portion of the semiconductor substrate; 저온 RTP 공정을 통해 상기 필드산화막과 측벽스페이서상부에 있는 티탄층부분은 티탄과 반응하지 않고 상기 게이트전극과 N-LDD영역에 저항이 높은 티탄-실리사이드를 형성한다음 상기 산화막과 반응하지 않은 티탄층부분을 식각한 후 다시 고온 RTP공정을 수행하여 상기 저항이 높은 티탄-실리사이드를 저항이 낮은 티탄-실리사이드로 변화시키는 단계;The low temperature RTP process causes the titanium oxide layer on the field oxide layer and the sidewall spacer to form titanium-silicide having high resistance in the gate electrode and the N - LDD region without reacting with titanium, and then not reacting with the oxide layer. Etching the portion and then performing a high temperature RTP process to change the high-resistance titanium-silicide into a low-resistance titanium-silicide; 상기 N-LDD영역내에 고농도의 비소이온 주입을 실시하여 소오스/드레인 접합영역을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로하는 반도체소자의 실리사이드 형성방법.Forming a source / drain junction region by implanting a high concentration of arsenic ions into the N - LDD region;
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS62204544A (en) * 1986-03-04 1987-09-09 Seiko Epson Corp Manufacture of semiconductor device
JPH03129753A (en) * 1989-07-12 1991-06-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor device and manufacture thereof

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62204544A (en) * 1986-03-04 1987-09-09 Seiko Epson Corp Manufacture of semiconductor device
JPH03129753A (en) * 1989-07-12 1991-06-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor device and manufacture thereof

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