JP2699839B2 - 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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Description
ゲート電極、及びソース・ドレイン拡散層上に自己整合
的にシリサイド層が形成されたMOSトランジスタを有
する半導体装置に関する。
拡散層が自己整合的にシリサイド化されたMOSトラン
ジスタの半導体装置の製造方法の一例を図3により説明
する。
ン基板101の不活性領域にフィールド酸化膜102
を、活性領域にゲート酸化膜103を形成する。次に、
燐を添加したゲートポリシリコン104をゲート酸化膜
103上に形成し、ソース・ドレイン領域にn- 拡散層
105を形成する。次に、CVD法により、酸化膜を2
000オングストローム程成長し、その後、異方性エッ
チングにより酸化膜をエッチングし、ゲートポリシリコ
ン104の側面に膜厚200nmの酸化膜の側壁106
を形成する。次に、砒素のイオン注入によりn+ 拡散層
107を形成する。
ードフッ酸により自然酸化膜を除去した後、スパッタ法
により100nmのチタン層201を形成する。
中の熱処理によりチタン層201とゲートポリシリコン
104、及びn+ 拡散層107とを反応させ、チタンシ
リサイド層109,202を形成する。次に、フィール
ド酸化膜102上、及び酸化膜の側壁106上の未反応
のチタン層をウエットエッチングにより除去する。
ト孔を設けた後、アルミ電極を形成して、装置は完成す
る。従来の製造方法の公知例としては特開昭57−99
775号公報記載のもの等がある。
ンジスタではチタン層被着後、熱処理によりチタン層と
シリコンとを反応させ、チタンシリサイドを形成すると
きに、図4に示す様にゲートポリシリコンの側面に形成
された酸化膜の側壁106とチタン層が反応し側壁酸化
膜上にも薄いチタンシリサイド401が形成されてしま
う。その結果、ゲートポリシリコン104上のチタンシ
リサイドとソース・ドレインであるn+ 拡散層107上
のチタンシリサイドとが短絡し、回路は正常に動作しな
くなる。
上のチタンシリサイドを除去するためにウェットエッチ
ングを行えば良い。しかし、素子の微細化に伴い、拡散
層上のチタンシリサイドも薄くした場合、このウェット
エッチングにより拡散層上のチタンシリサイドもエッチ
ングされるため、チタンシリサイドの層抵抗が増大し、
ばらつきも大きくなる。この様にチタンシリサイドを形
成したゲート電極の層抵抗が増大したり、ばらつきが大
きくなると、これを用いて製造した集積回路では所望の
性能を出すことができなくなり、歩留まりが低下すると
いう問題がある。
としては、チタンシリサイドが形成されにくい窒化膜に
より側壁膜を形成する方法がある。しかし、窒化膜は電
荷のトラップ密度が大きいため、ドレイン端で発生した
ホットエレクトロンがトラップされやすく、トラップさ
れた電子により窒化膜の側壁の下のn- 拡散層105の
層抵抗を上昇させ、MOSトランジスタの特性劣化が大
きくなり、信頼性が低下するという問題がある。
リコン104に挟まれた拡散層上に形成されたチタンシ
リサイド202は微細化によりゲートポリシリコンの間
隔が小さくなると薄くなる。これは、チタンのスパッタ
時にこの様な間隔の小さいところではステップカバレッ
ジが劣化し、被着するチタン膜が薄くなるためである。
この様に、形成されるチタンシリサイドが薄くなると層
抵抗が上昇し、また耐熱性も劣化する。
Sトランジスタにおいて、ゲート電極とソース・ドレイ
ンがシリサイドによって短絡するという不良を防止し、
歩留まりを向上させることにある。
じるシリサイドの層抵抗の上昇とばらつきの増加を抑
え、耐熱性に優れたシリサイド層を形成することにあ
る。
造方法は、ゲ−ト電極及びソ−ス、ドレイン拡散層が形
成された半導体基板上全面に、この半導体基板表面に対
して垂直に入る方向から高融点金属の原子または分子を
スパッタし、その後熱処理を行って前記ゲ−ト電極上及
び前記ソ−ス、ドレイン拡散層上に同時に金属珪化物を
形成している。この場合、コリメ−トスパッタ法によっ
て、前記高融点金属を前記半導体基板の表面に被着させ
ることができる。
説明する。図1(a)〜(c)は、本発明の第1の実施
例を説明するための製造工程順の断面図である。
コン基板101の不活性領域にフィールド酸化膜102
を、活性領域に10nmのゲート酸化膜103を形成す
る。次に、厚さ200nmの燐を添加したゲートポリシ
リコン104をゲート酸化膜103上に形成し、ソース
・ドレイン領域にn- 拡散層105を形成する。次に、
CVD法により、酸化膜を200nm程成長し、その
後、異方性エッチングにより酸化膜をエッチングし、ゲ
ートポリシリコン104の側面に酸化膜の側壁106を
形成する。次に、砒素のイオン注入を行い、850℃の
熱処理を行って、n+ 拡散層107を形成する。
ードフッ酸によりゲートポリシリコン104上、及びn
+ 拡散層107上の自然酸化膜を除去した後、スパッタ
法により50nmのチタン層108を形成する。このチ
タンのスパッタ時にスパッタ装置内のチタンターゲット
とp型シリコン基板101の間に編み目状のマスクを置
く。これにより、チタンターゲットからスパッタされた
チタン原子のp型シリコン基板101に対して斜め成分
が編み目状のマスクにより除去され垂直成分のみがp型
シリコン基板101に被着する。この方法はいわゆるコ
リメーティッドスパッタ法と呼ばれるものである。この
様にしてチタンをスパッタすると、酸化膜の側壁106
の垂直部にはチタンはほとんど被着せず、チタン膜はな
いか、または極薄い膜しか形成されない。
気中の熱処理によりチタン層108と、ゲートポリシリ
コン104、及びn+ 拡散層107とを反応させ、厚さ
約50nmのチタンシリサイド層109,110を形成
する、次に、フィールド酸化膜102上の未反応のチタ
ン層、及び酸化膜の側壁106上の極薄い未反応のチタ
ン層を、アンモニア水と過酸化水素水の混合液により除
去する。
ト孔を設けた後、アルミ電極を形成して、装置は完成す
る。
タは、いわゆるLDD(Lightly Doped
Drain)創造のソース・ドレイン拡散層を形成して
おり、信頼性上問題となるホットエレクトロンによる特
性劣化を抑制している。
を参照して説明する。図2(a)〜(c)は、本発明の
第2の実施例を説明するための製造工程順の断面図であ
る。
コン基板101の不活性領域にフィールド酸化膜102
を、活性領域に10nmのゲート酸化膜103を形成す
る。次に、燐を添加したポリシリコン104とタングス
テンシリサイド301の積層構造のゲート電極302を
ゲート酸化膜103上に形成し、ソース・ドレイン領域
にn- 拡散層105を形成する。次に、CVD法によ
り、酸化膜を200nm程成長し、その後、異方性エッ
チングにより酸化膜をエッチングし、ゲート電極302
の側面に酸化膜の側壁106を形成する。次に、砒素の
ドーズ量3×1015/cm2 程イオン注入し、熱処理を
行って、n+ 拡散層107を形成する。
ードフッ酸によりn+ 拡散層107上の自然酸化膜を除
去した後、実施例1と同様のコリメーティッドスパッタ
法により50nmのチタン層108を形成する。
気中の熱処理によりチタン層108と、n+ 拡散層10
7とを反応させ、厚さ約50nmのチタンシリサイド層
109,110を形成する、次に、フィールド酸化膜1
02上、及びゲート電極302上の未反応のチタン層、
並びに酸化膜の側壁106上の未反応の極薄いチタン層
を、アンモニア水と過酸化水素水の混合液により除去す
る。
ト孔を設けた後、アルミ電極を形成して、装置は完成す
る。
はいわゆるタングステンポリサイド構造となっており、
ゲート電極を微細化した場合、チタンシリサイドと比較
し耐熱性の点で有利である。
スタについて示したが、pチャネルMOSトランジス
タ、CMOSについても同様に本発明を適用することが
できることは言うまでもない。また、本実施例では、シ
リサイド形成の金属として、チタンを用いたが、タング
ステン、コバルト、およびモリブデン等の高融点金属を
用いてシリサイドを形成する場合にも同様に実施するこ
とができる。
属のチタン層を半導体基板であるシリコン基板表面上に
形成する際、シリコン基板に対して、チタンの原子また
は分子のうち、シリコン基板の表面に垂直に入るものを
多く被着させるから、シリサイド化されたゲート電極の
側壁絶縁膜部における垂直面に、チタン膜がほぼ皆無で
堆積しないようにしている。そのため、従来からのよう
に、ゲート電極に対応する垂直面に堆積したチタン膜を
介して、ゲート電極とソース/ドレイン拡散層とが短絡
するといった不具合を防止でき、従来70%であった歩
留まりを高める効果を奏する。
ン膜は間隔の小さい部分でも薄くなることがなく、ゲー
トポリシリコンに挟まれた幅の小さい拡散層上にも他の
領域と同様の膜厚のチタン膜が形成できる。その結果、
熱処理により形成されるチタンシリサイドも他の領域と
同じ膜厚のものが形成される。従って、ゲートポリシリ
コンに挟まれた幅の小さい拡散層上のチタンシリサイド
の層抵抗の上昇、および耐熱性の劣化が防止できる。従
って、従来、750℃までの熱処理しか許容できなかっ
たものが、800℃の熱処理まで可能となり、耐熱性が
向上した。
程順の断面図である。
程順の断面図である。
製造工程順の断面図である。
た状態の断面図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 ゲ−ト電極及びソ−ス、ドレイン拡散層
が形成された半導体基板上全面に、この半導体基板表面
に対して垂直に入る方向から高融点金属の原子または分
子をスパッタし、その後熱処理を行って前記ゲ−ト電極
上及び前記ソ−ス、ドレイン拡散層上に同時に金属珪化
物を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項2】 前記高融点金属を前記半導体基板の表面
にコリメ−トスパッタ法で被着させ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。 - 【請求項3】 前記高融点金属が、チタン、コバルト、
モリブテン、タングステンよりなるグル−プより選択さ
れたものであることを特徴とする請求項1または2記載
の半導体装置の製造方法。 - 【請求項4】 前記高融点金属がチタンとコバルトの積
層膜であることを特徴とする請求項1または2記載の半
導体装置の製造方法。
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