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JP3152739B2 - Method for manufacturing semiconductor integrated circuit device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor integrated circuit device

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JP3152739B2
JP3152739B2 JP12515792A JP12515792A JP3152739B2 JP 3152739 B2 JP3152739 B2 JP 3152739B2 JP 12515792 A JP12515792 A JP 12515792A JP 12515792 A JP12515792 A JP 12515792A JP 3152739 B2 JP3152739 B2 JP 3152739B2
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JP
Japan
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semiconductor substrate
integrated circuit
film
circuit device
layer
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JP12515792A
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正恭 鈴樹
敏文 竹田
保志 岡
安子 吉田
亮 春田
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Hitachi Solutions Technology Ltd
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Hitachi Ltd
Hitachi ULSI Systems Co Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
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  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路装置お
よびその製造技術に関し、特に、半導体集積回路装置を
構成する配線と、半導体基板との接続技術に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device and a technique for manufacturing the same, and more particularly to a technique for connecting a wiring constituting the semiconductor integrated circuit device to a semiconductor substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体集積回路装置の配線材料には、ア
ルミニウム(Al)またはその合金が使用されている。
Alは、抵抗率が低い、シリコン(Si)に形成された
+ 形またはn+ 形の半導体層との接触抵抗が低い、成
膜・加工が容易である等、半導体集積回路装置の配線材
料として用いるのに優れた性質を有するからである。
2. Description of the Related Art Aluminum (Al) or an alloy thereof is used as a wiring material of a semiconductor integrated circuit device.
Al is a wiring material for semiconductor integrated circuit devices, such as low resistivity, low contact resistance with p + -type or n + -type semiconductor layers formed on silicon (Si), and easy film formation and processing. This is because it has excellent properties to be used as.

【0003】しかし、単層Al配線では、半導体集積回
路装置における配線や接続孔等の微細化に伴い、エレク
トロマイグレーション・ストレスマイグレーションに起
因する配線断線不良やAl配線側にSiが析出すること
に起因するAl配線と半導体基板との接触抵抗の増大
等、配線の信頼性上の問題が顕著となってきた。
However, in the case of single-layer Al wiring, with the miniaturization of wiring and connection holes in a semiconductor integrated circuit device, wiring disconnection failure due to electromigration and stress migration, and Si deposition on the Al wiring side. The problem of wiring reliability, such as an increase in the contact resistance between the Al wiring and the semiconductor substrate, has become significant.

【0004】そこで、近年は、Al配線の下層に、例え
ばチタンタングステン(TiW)、窒化チタン(Ti
N)、タングステン(W)またはモリブデン(Mo)等
からなる下地金属膜を設けることにより、配線断線不良
やSiの析出等を防ぎ、配線の信頼性を確保する傾向に
ある。
Therefore, in recent years, for example, titanium tungsten (TiW), titanium nitride (Ti
By providing a base metal film made of N), tungsten (W), molybdenum (Mo), or the like, there is a tendency that wiring disconnection failure, Si deposition, and the like are prevented and wiring reliability is ensured.

【0005】ところが、下地金属膜を、Si基板と直接
接触させると、接触抵抗、特に、pチャネルMOS・F
ET(以下、単にpMOSという)等のソース・ドレイ
ン領域を形成するp形半導体層に直接接触させた場合の
接触部における接触抵抗が高くなるという問題がある。
However, when the underlying metal film is brought into direct contact with the Si substrate, the contact resistance, particularly the p-channel MOS • F
There is a problem that the contact resistance at the contact portion when directly contacting the p-type semiconductor layer forming the source / drain region such as ET (hereinafter simply referred to as pMOS) increases.

【0006】その解決方法として、接触面積を増大させ
ることが考えられるが、その場合、半導体集積回路装置
の微細化傾向に反する。また、p形半導体層の不純物濃
度を高めに設定することも考えられるが、その場合、短
チャネル効果等、pMOSの特性を劣化させる問題が生
じ、pMOSの微細化を阻害する。
As a solution, it is conceivable to increase the contact area, but in this case, it is against the tendency of miniaturization of the semiconductor integrated circuit device. It is also conceivable to set the impurity concentration of the p-type semiconductor layer to be higher. However, in this case, a problem of deteriorating the characteristics of the pMOS, such as a short channel effect, occurs, which hinders miniaturization of the pMOS.

【0007】そこで、そのような問題を招くことなく、
下地金属膜とp形半導体層との接触抵抗を低くする方法
として、下地金属膜と、p形半導体層との間に、例えば
プラチナシリサイド(PtSi)層等のような低抵抗の
シリサイド層を介在させる方法が提案されている。この
方法は、例えば次のようにする。
Therefore, without causing such a problem,
As a method of reducing the contact resistance between the underlying metal film and the p-type semiconductor layer, a low-resistance silicide layer such as a platinum silicide (PtSi) layer is interposed between the underlying metal film and the p-type semiconductor layer. A method has been proposed. This method is, for example, as follows.

【0008】まず、Si基板主面上の絶縁膜に、p形半
導体層の露出する接続孔を形成した後、Si基板上にP
t膜を堆積する。続いて、Si基板に対して熱処理を施
し、Pt膜とp形半導体層との接触部において、Ptと
Siとを反応させて、その接触部にPtSi層を形成し
た後、Pt膜を王水によって除去する。この時、接続孔
内のp形半導体層上にはPtSi層が残存する。その
後、Si基板上に、下地金属膜およびAl合金膜を順に
堆積した後、それらの積層膜をフォトリソグラフィ技術
によってパターンニングして二層構造の配線を形成す
る。
First, a connection hole for exposing a p-type semiconductor layer is formed in an insulating film on a main surface of a Si substrate, and then a P hole is formed on the Si substrate.
A t film is deposited. Subsequently, a heat treatment is performed on the Si substrate to cause Pt and Si to react at a contact portion between the Pt film and the p-type semiconductor layer to form a PtSi layer at the contact portion. To remove. At this time, the PtSi layer remains on the p-type semiconductor layer in the connection hole. After that, a base metal film and an Al alloy film are sequentially deposited on the Si substrate, and the laminated film is patterned by a photolithography technique to form a wiring having a two-layer structure.

【0009】なお、Al配線の下層に下地金属膜を設け
る従来技術については、例えば日刊工業新聞社、昭和6
2年9月29日発行、「CMOSデバイスハンドブッ
ク」P332〜P333に記載があり、Al配線の下層
にバリヤメタルを設ける必要性等について説明されてい
る。
[0009] Regarding the prior art of providing a base metal film below the Al wiring, see, for example, Nikkan Kogyo Shimbun, Showa 6
It is described in “CMOS Device Handbook”, published on September 29, 2010, pages P332 to P333, which describes the necessity of providing a barrier metal below the Al wiring.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】ところで、配線を構成
する下地金属膜と、半導体基板のp形半導体層との接触
部に、PtSi層等のような低抵抗のシリサイド層を設
ける上記従来の技術は、半導体集積回路装置の微細化に
反しないし、また、半導体層の不純物濃度を高くしなく
とも良いので、短チャネル効果等も発生せず、素子の微
細化を促進させることが可能であるが、Pt膜を堆積す
る工程やPt膜を除去する工程が必要となるので、半導
体集積回路装置の製造工程数が増大する上、その工程が
複雑となる問題があることを本発明者は見い出した。
A low-resistance silicide layer such as a PtSi layer is provided at a contact portion between a base metal film constituting a wiring and a p-type semiconductor layer of a semiconductor substrate. Does not violate the miniaturization of the semiconductor integrated circuit device, and does not have to increase the impurity concentration of the semiconductor layer, so that the short channel effect does not occur and the miniaturization of the element can be promoted. However, the present inventor has found that a step of depositing a Pt film and a step of removing the Pt film are required, which increases the number of manufacturing steps of the semiconductor integrated circuit device and complicates the steps. Was.

【0011】本発明は上記課題に着目してなされたもの
であり、その目的は、半導体集積回路装置の製造工程の
増大や複雑化を招くことなく、配線を構成する下地金属
膜と、半導体基板との接触抵抗を低くすることのできる
技術を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a base metal film forming a wiring and a semiconductor substrate without increasing or complicating the manufacturing process of a semiconductor integrated circuit device. It is an object of the present invention to provide a technology capable of reducing the contact resistance with the contact.

【0012】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、明細書の記述および添付図面から明らかにな
るであろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the specification and the accompanying drawings.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
SUMMARY OF THE INVENTION Among the inventions disclosed in the present application, the outline of a representative one will be briefly described.
It is as follows.

【0014】すなわち、請求項1記載の発明は、半導体
基板上の絶縁膜上に下地金属膜と導体膜とを下層から順
に積層してなる配線を設けるとともに、前記下地金属膜
と前記半導体基板との接触部に、下地金属膜および半導
体基板の各々の構成原子が化合されてなり、かつ、前記
半導体基板に対してエピタキシャルである化合物層を設
けた半導体集積回路装置構造とするものである。
That is, according to the first aspect of the present invention, a wiring is formed by laminating a base metal film and a conductor film in order from the lower layer on an insulating film on a semiconductor substrate. And the constituent atoms of the base metal film and the semiconductor substrate are combined at the contact portions of the semiconductor integrated circuit, and a compound layer that is epitaxial with respect to the semiconductor substrate is provided.

【0015】請求項5記載の発明は、半導体基板上の絶
縁膜に半導体基板に達する接続孔を形成する工程と、前
記接続孔の形成された絶縁膜上に配線形成用の下地金属
膜を堆積する工程と、前記半導体基板に対してアニール
を施し、前記下地金属膜と前記半導体基板との接触部に
おいて、下地金属膜と半導体基板との各々の構成原子を
化合させ、半導体基板に対してエピタキシャルとなる化
合物層を形成し、前記下地金属膜と半導体基板とを電気
的に接続する工程とを有する半導体集積回路装置の製造
方法とするものである。
According to a fifth aspect of the present invention, a step of forming a connection hole reaching the semiconductor substrate in an insulating film on the semiconductor substrate, and depositing a base metal film for forming wiring on the insulating film in which the connection hole is formed. And annealing the semiconductor substrate, at a contact portion between the base metal film and the semiconductor substrate, the respective constituent atoms of the base metal film and the semiconductor substrate are combined, and epitaxially formed on the semiconductor substrate. Forming a compound layer to electrically connect the base metal film and the semiconductor substrate.

【0016】[0016]

【作用】上記した請求項1記載の発明によれば、例えば
配線を構成する下地金属膜と、半導体基板の半導体層と
の仕事関数差を小さくすることができるので、配線とp
形半導体層との接触抵抗を低くすることが可能となる。
According to the first aspect of the present invention, for example, the work function difference between the underlying metal film forming the wiring and the semiconductor layer of the semiconductor substrate can be reduced, so that the wiring and the p-type semiconductor layer can be reduced.
The contact resistance with the semiconductor layer can be reduced.

【0017】このため、例えばpMOSのソース・ドレ
イン領域を構成するp形半導体層の不純物濃度を従来よ
りも低くすることができるので、pMOSの短チャネル
効果を抑制でき、pMOSの微細化を促進させることが
可能となる。
For this reason, for example, the impurity concentration of the p-type semiconductor layer forming the source / drain regions of the pMOS can be made lower than before, so that the short channel effect of the pMOS can be suppressed and the miniaturization of the pMOS is promoted. It becomes possible.

【0018】上記した請求項4記載の発明によれば、例
えば前記したPt膜を堆積する工程やPt膜を除去する
工程等が必要なくなるので、半導体集積回路装置の製造
工程数を低減できる上、その工程の簡略化が可能とな
る。
According to the fourth aspect of the present invention, for example, the step of depositing the Pt film and the step of removing the Pt film are not required, so that the number of manufacturing steps of the semiconductor integrated circuit device can be reduced. The process can be simplified.

【0019】[0019]

【実施例1】図1は本発明の一実施例である半導体集積
回路装置の要部断面図、図2〜図4は図1の半導体集積
回路装置の製造工程中における要部断面図、図5は配線
−半導体基板間の接触抵抗とアニール温度との関係を示
すグラフ図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of a semiconductor integrated circuit device according to an embodiment of the present invention. FIGS. 2 to 4 are cross-sectional views of a main part during a manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device of FIG. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the contact resistance between the wiring and the semiconductor substrate and the annealing temperature.

【0020】本実施例1の半導体集積回路装置は、例え
ばCMOS(Complimentary MOS)回路によって構成され
ている。本実施例1の半導体集積回路装置のpMOS部
分を図1に示す。
The semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment is constituted by, for example, a CMOS (Complimentary MOS) circuit. FIG. 1 shows a pMOS portion of the semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment.

【0021】半導体基板1は、例えばn- 形Si単結晶
からなり、その主面上の非活性領域には、例えばSiO
2 からなるフィールド絶縁膜2が形成されている。な
お、フィールド絶縁膜2の下層には、チャネルストッパ
層3が形成されている。チャネルストッパ層3には、例
えばn形不純物であるリンが導入されている。
The semiconductor substrate 1 is, for example, n - consists shape Si single crystal, the inactive region on the main surface, for example SiO
2 is formed. Note that a channel stopper layer 3 is formed below the field insulating film 2. For example, phosphorus which is an n-type impurity is introduced into the channel stopper layer 3.

【0022】半導体基板1の主面において、フィールド
絶縁膜2に囲まれた活性領域には、例えばpMOS4が
形成されている。すなわち、pMOS4は、その周囲
が、フィールド絶縁膜2によって規定されている。
On the main surface of the semiconductor substrate 1, for example, a pMOS 4 is formed in an active region surrounded by the field insulating film 2. That is, the periphery of the pMOS 4 is defined by the field insulating film 2.

【0023】pMOS4は、半導体基板1の上部に形成
された半導体層5,5と、半導体層5,5間の上方に形
成されたゲート絶縁膜6と、ゲート絶縁膜6上に形成さ
れたゲート電極7とを有している。
The pMOS 4 includes semiconductor layers 5 and 5 formed on the semiconductor substrate 1, a gate insulating film 6 formed between the semiconductor layers 5 and 5, and a gate formed on the gate insulating film 6. And an electrode 7.

【0024】半導体層5は、例えばp形不純物であるホ
ウ素等が導入されてなり、例えばp形半導体層5aとp
+ 形半導体層5bとから構成されている。すなわち、本
実施例1においては、pMOS4は、LDD(Lightly
Doped Drain)構造を有している。
The semiconductor layer 5 is doped with, for example, a p-type impurity such as boron.
+ Semiconductor layer 5b. That is, in the first embodiment, the pMOS 4 is an LDD (Lightly
Doped Drain) structure.

【0025】ゲート絶縁膜6は、例えばSiO2 からな
る。ゲート電極7は、例えば二層の導体膜7a,7bが
下層から順に積層されて構成されている。導体膜7a
は、例えばドープトポリシリコンからなる。また、導体
膜7bは、例えばタングステンシリサイド(WSi2)か
らなる。
The gate insulating film 6 is made of, for example, SiO 2 . The gate electrode 7 is configured by, for example, laminating two layers of conductor films 7a and 7b in order from the lower layer. Conductive film 7a
Is made of, for example, doped polysilicon. The conductor film 7b is made of, for example, tungsten silicide (WSi 2 ).

【0026】なお、ゲート電極7の側壁には、スペーサ
8が形成されている。スペーサ8は、上記LDD構造を
形成するための絶縁膜であり、例えばSiO2 からな
る。
The spacer 8 is formed on the side wall of the gate electrode 7. The spacer 8 is an insulating film for forming the LDD structure, and is made of, for example, SiO 2 .

【0027】半導体基板1上には、層間絶縁膜9が堆積
されている。層間絶縁膜9は、例えばSiO2 からな
り、その上には、配線10が形成されている。
On the semiconductor substrate 1, an interlayer insulating film 9 is deposited. The interlayer insulating film 9 is made of, for example, SiO 2 , on which a wiring 10 is formed.

【0028】配線10は、下地金属膜10aと、導体膜
10bとが下層から順に積層されてなり、その下地金属
膜10aの一部が層間絶縁膜9に穿孔された接続孔11
を通じて半導体層5と電気的に接続されている。
The wiring 10 is composed of a base metal film 10 a and a conductor film 10 b laminated in order from the bottom, and a part of the base metal film 10 a is formed in the interlayer insulating film 9 by a connection hole 11.
Through the semiconductor layer 5.

【0029】そして、本実施例1においては、下地金属
膜10aと、半導体層5との接触部に、下地金属膜10
aと半導体層5との各々の構成原子が化合されてなり、
かつ、半導体基板1に対してエピタキシャルとなるシリ
サイド層(化合物層)12が形成されている。
In the first embodiment, the contact portion between the base metal film 10a and the semiconductor layer 5 is
a and the constituent atoms of the semiconductor layer 5 are combined,
Further, a silicide layer (compound layer) 12 which is epitaxial with respect to the semiconductor substrate 1 is formed.

【0030】すなわち、本実施例1の半導体集積回路装
置においては、下地金属膜10aと半導体層5との接触
部に、シリサイド層12を設けたことにより、下地金属
膜10aと半導体層5との仕事関数差を小さくすること
ができるので、下地金属膜10aと半導体層5との接触
抵抗を低くすることが可能な構造になっている。
That is, in the semiconductor integrated circuit device of the first embodiment, since the silicide layer 12 is provided at the contact portion between the underlying metal film 10a and the semiconductor layer 5, the Since the work function difference can be reduced, the structure is such that the contact resistance between the underlying metal film 10a and the semiconductor layer 5 can be reduced.

【0031】下地金属膜10aは、例えば30atm%
程度のチタン(Ti)を含むTiWからなり、その厚さ
は、例えば150nm程度である。
The base metal film 10a is, for example, 30 atm%.
It is made of TiW containing about titanium (Ti), and its thickness is, for example, about 150 nm.

【0032】ただし、下地金属膜10aのTiの量は、
30atm%に限定されるものではなく種々変更可能で
あり、例えば15atm%以上、60atm%以下の範
囲が好ましい。これは、次のような発明者の研究結果に
よる。
However, the amount of Ti in the base metal film 10a is
It is not limited to 30 atm% but can be variously changed. For example, a range of 15 atm% or more and 60 atm% or less is preferable. This is based on the following research results of the inventor.

【0033】すなわち、例えば下地金属膜10aに含ま
れるTiの量を15atm%以下とした場合、下地金属
膜10aと半導体層5との接触部にはエピタキシャルな
シリサイド層が充分形成されず、下地金属膜10aと半
導体層5との接触抵抗も余り低くならなかった。
That is, for example, when the amount of Ti contained in the base metal film 10a is set to 15 atm% or less, an epitaxial silicide layer is not sufficiently formed at a contact portion between the base metal film 10a and the semiconductor layer 5, and the base metal The contact resistance between the film 10a and the semiconductor layer 5 was not too low.

【0034】一方、下地金属膜10aと半導体層5との
接触抵抗が充分低下した場合において、下地金属膜10
aを除去し、シリサイド層12をエックス線マイクロア
ナライザーで分析したところ、TiとWとのモル比は、
約6対4であった。
On the other hand, when the contact resistance between the underlying metal film 10a and the semiconductor layer 5 is sufficiently reduced,
a was removed, and the silicide layer 12 was analyzed with an X-ray microanalyzer.
It was about 6 to 4.

【0035】TiとWとの組成比は、同一のスパッタタ
ーゲットを用いてもスパッタリング装置の違い等により
若干異なるが、上記の分析結果から60atm%程度以
下のTiを含むTiWならばシリサイド層12を半導体
基板1に対してエピタキシャルとすることができると判
明した。
Although the composition ratio of Ti and W is slightly different due to a difference in sputtering equipment even when the same sputter target is used, the above analysis results show that if TiW contains about 60 atm% or less of Ti, the silicide layer 12 is formed. It has been found that the semiconductor substrate 1 can be made epitaxial.

【0036】ただし、下地金属膜10aは、TiWに限
定されるものではなく種々変更可能であり、例えばTa
W、TiTa等でも良い。
However, the underlying metal film 10a is not limited to TiW but can be variously changed.
W, TiTa or the like may be used.

【0037】導体膜10bは、例えばAlまたはAl−
Si−銅(Cu)合金からなり、その厚さは、例えば4
00nm程度である。
The conductor film 10b is made of, for example, Al or Al-
It is made of a Si-copper (Cu) alloy and has a thickness of, for example, 4
It is about 00 nm.

【0038】シリサイド層12は、例えばTi、Wおよ
びSiの化合物からなり、その厚さは、例えば3nm程
度である。
The silicide layer 12 is made of, for example, a compound of Ti, W and Si, and has a thickness of, for example, about 3 nm.

【0039】なお、図示はしないが、配線10および層
間絶縁膜9上には、表面保護膜が堆積されている。表面
保護膜は、例えばプラズマCVD法によって堆積された
SiO2 からなる絶縁膜と、同じくプラズマCVD法等
によって堆積された窒化ケイ素(Si3 4)からなる絶
縁膜とが下層から順に積層されて構成されている。
Although not shown, a surface protective film is deposited on the wiring 10 and the interlayer insulating film 9. The surface protective film is, for example, an insulating film made of SiO 2 deposited by a plasma CVD method and an insulating film made of silicon nitride (Si 3 N 4 ) also deposited by a plasma CVD method or the like, which are sequentially stacked from the lower layer. It is configured.

【0040】次に、本実施例1の半導体集積回路装置の
製造方法を図2〜図5により説明する。なお、本実施例
1においては、説明を簡単にするため、nチャネルMO
Sの製造工程部分は説明を省略する。
Next, a method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. In the first embodiment, to simplify the description, the n-channel MO
The description of the manufacturing process of S is omitted.

【0041】まず、図2に示すように、例えばn- 形S
i単結晶からなる半導体基板1の主面における非活性領
域を選択的に酸化し、その領域にフィールド絶縁膜2を
形成する。この際、同時に、フィールド絶縁膜2の下層
にn形のチャネルストッパ層3を形成する。
First, as shown in FIG. 2, for example, the n - type S
An inactive region on a main surface of a semiconductor substrate 1 made of i-single crystal is selectively oxidized to form a field insulating film 2 in that region. At this time, an n-type channel stopper layer 3 is formed below the field insulating film 2 at the same time.

【0042】続いて、半導体基板1の主面において、フ
ィールド絶縁膜2により周囲を規定された活性領域を酸
化し、その領域にゲート絶縁膜6を形成する。
Subsequently, on the main surface of the semiconductor substrate 1, an active region whose periphery is defined by the field insulating film 2 is oxidized, and a gate insulating film 6 is formed in that region.

【0043】その後、半導体基板1上にドープトポリシ
リコンからなる導体膜およびWSi2 からなる導体膜を
堆積した後、それらの導体膜をフォトリソグラフィ技術
によってパターンニングしてゲート電極7を形成する。
Thereafter, a conductor film made of doped polysilicon and a conductor film made of WSi 2 are deposited on the semiconductor substrate 1, and the conductor film is patterned by photolithography to form a gate electrode 7.

【0044】次いで、ゲート電極7をマスクとして、半
導体基板1に、例えばp形不純物であるホウ素等を軽く
イオン打ち込みして、p形半導体層5aを形成する。
Next, using the gate electrode 7 as a mask, the semiconductor substrate 1 is lightly ion-implanted with, for example, boron, which is a p-type impurity, to form a p-type semiconductor layer 5a.

【0045】続いて、半導体基板1上に図示しない絶縁
膜を堆積した後、その絶縁膜をエッチバックして、ゲー
ト電極7の側壁にスペーサ8を形成する。
Subsequently, after depositing an insulating film (not shown) on the semiconductor substrate 1, the insulating film is etched back to form spacers 8 on the side walls of the gate electrode 7.

【0046】その後、半導体基板1の全面に薄い酸化膜
を形成した後、ゲート電極7およびスペーサ8をマスク
として、半導体基板1に、例えばp形不純物であるホウ
素等をイオン打ち込みして、p+ 形半導体層5bを形成
する。このようにして、半導体基板1上にpMOS4を
形成する。
Thereafter, after forming a thin oxide film on the entire surface of the semiconductor substrate 1, a gate electrode 7 and the spacer 8 as a mask, the semiconductor substrate 1, for example by ion implantation of boron or the like as p-type impurity, p + The semiconductor layer 5b is formed. Thus, the pMOS 4 is formed on the semiconductor substrate 1.

【0047】次いで、図3に示すように、半導体基板1
上に、例えばSiO2 からなる層間絶縁膜9をCVD法
等によって堆積した後、フォトリソグラフィ技術によっ
て層間絶縁膜9に、半導体層5に達する接続孔11を穿
孔する。
Next, as shown in FIG.
After an interlayer insulating film 9 made of, for example, SiO 2 is deposited thereon by a CVD method or the like, a connection hole 11 reaching the semiconductor layer 5 is formed in the interlayer insulating film 9 by photolithography.

【0048】続いて、半導体基板1上に、例えば下地金
属膜10a(図1参照)を形成するためのTiWからな
る金属膜10a1 をスパッタリング法等によって堆積す
る。
Subsequently, a metal film 10a1 made of, for example, TiW for forming a base metal film 10a (see FIG. 1) is deposited on the semiconductor substrate 1 by a sputtering method or the like.

【0049】この時の金属膜10a1 のTiの量は、上
記した理由により、例えば30atm%程度である。ま
た、金属膜10a1 の厚さは、例えば150nm程度で
ある。
[0049] The amount of Ti in the metal film 10a 1 at this time, for the reasons mentioned above, for example, about 30 atm%. The thickness of the metal film 10a 1 is, for example, about 150 nm.

【0050】その後、半導体基板1を通常の炉体(図示
せず)内に収容して、例えば窒素雰囲気で650℃のア
ニールを30分間施し、金属膜10a1 のTiWと、半
導体層5のSiとを化合させて、図4に示すように、金
属膜10a1 と半導体層5との接触部にシリサイド層1
2を形成する。
Thereafter, the semiconductor substrate 1 is housed in a normal furnace body (not shown), and is annealed at 650 ° C. for 30 minutes in, for example, a nitrogen atmosphere, and TiW of the metal film 10a 1 and Si of the semiconductor layer 5 are formed. by compounding bets, as shown in FIG. 4, a silicide layer 1 in the contact portion between the metal film 10a 1 and the semiconductor layer 5
Form 2

【0051】すなわち、本実施例1においては、下地金
属膜10aと半導体層5との接触部にPtSi膜を形成
する従来技術のようなPt膜を堆積する工程やPt膜を
除去する工程が不要となるので、半導体集積回路装置の
製造工程を低減できる上、その工程の簡略化が可能とな
る。
That is, in the first embodiment, a step of depositing a Pt film and a step of removing the Pt film as in the conventional technique of forming a PtSi film at a contact portion between the base metal film 10a and the semiconductor layer 5 are unnecessary. Therefore, the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device can be reduced, and the process can be simplified.

【0052】また、アニールによって形成されたシリサ
イド層12は、半導体基板1に対してエピタキシャルで
あり、かつ、厚さ3nm程度の薄い層であった。このた
め、シリサイド層12を形成する際の化学反応等に伴う
体積変化による半導体基板1や半導体層5への応力が小
さくてすみ、その応力に起因する接合リークの増加等も
観測されず、pMOS4において良好な電気的特性が示
された。
The silicide layer 12 formed by annealing was epitaxial with respect to the semiconductor substrate 1 and was a thin layer having a thickness of about 3 nm. Therefore, the stress on the semiconductor substrate 1 and the semiconductor layer 5 due to the volume change accompanying the chemical reaction or the like when forming the silicide layer 12 can be small, and no increase in the junction leak or the like due to the stress is observed. Showed good electrical characteristics.

【0053】さらに、アニールしたことにより、アニー
ルを行わなかった場合に比べて導体膜10b(図1参
照)の抵抗が低くなり、配線10の抵抗を低くすること
ができた。これは、アニールをしたことにより、金属膜
10a1 の表面に反応性の低いTiの酸化物等が偏析さ
れたため、この後、金属膜10a1 上に堆積するAlか
らなる導体膜10bと金属膜10a1 の反応が抑制され
た結果、Alからなる導体膜10b本来の導電率が確保
されたためと想定される。
Furthermore, by annealing, the resistance of the conductor film 10b (see FIG. 1) was lower than in the case where the annealing was not performed, and the resistance of the wiring 10 could be reduced. This is because where the annealing, since the oxide of low reactivity Ti on the surface of the metal film 10a 1 or the like is segregated, and thereafter, the conductive film 10b and a metal film made of Al is deposited on the metal film 10a 1 results of the reaction is suppressed in 10a 1, conductive films 10b intrinsic conductivity of Al is assumed to be due to reserved.

【0054】ただし、アニール温度は、650℃に限定
されるものではなく種々変更可能であり、例えば550
℃〜750℃、理想的には、例えば600℃以上、70
0℃以下の範囲が好ましい。
However, the annealing temperature is not limited to 650 ° C. but can be variously changed.
C. to 750.degree. C., ideally, for example, 600.degree.
A range of 0 ° C. or lower is preferred.

【0055】下地金属膜10aおよび半導体層5の接触
部の接触抵抗と、アニール温度との関係を図5に示す。
図5に示すように、下地金属膜10aと半導体層5との
接触抵抗が大幅に低下するのは、ほぼ600℃以上であ
ることが判る。
FIG. 5 shows the relationship between the contact resistance of the contact portion between the base metal film 10a and the semiconductor layer 5 and the annealing temperature.
As shown in FIG. 5, it can be seen that the contact resistance between the underlying metal film 10a and the semiconductor layer 5 significantly decreases at about 600 ° C. or higher.

【0056】しかし、本発明者の研究によれば、アニー
ル温度を750℃以上とすると、シリサイド層12に直
径数十nm程度の不均一な結晶粒が観測された。この場
合の試料の断面を透過電子顕微鏡等によって観測した結
果、接続孔11の周辺のp+形半導体層5bに強い歪が
観測され、それが原因でp+ 半導体層5と半導体基板1
との接合部が破壊されることが判明した。
However, according to the study of the present inventors, when the annealing temperature is 750 ° C. or higher, non-uniform crystal grains having a diameter of about several tens nm are observed in the silicide layer 12. As a result of observing the cross section of the sample in this case with a transmission electron microscope or the like, a strong strain was observed in the p + -type semiconductor layer 5b around the connection hole 11, which caused the p + -type semiconductor layer 5 and the semiconductor substrate 1
Was found to be destroyed.

【0057】さらに、本発明者の研究によれば、アニー
ル温度が600℃の場合と700℃の場合との各々の試
料のシリサイド層を、各々のアニール処理後に下地金属
膜を除去して、光電子分光法等によって調査したとこ
ろ、そられの場合のシリサイド層は、上述のアニール温
度が650℃の場合の良好なシリサイド層12とほぼ同
一の表面状態となることが判明した。
Further, according to the study of the present inventors, the silicide layers of the samples at the annealing temperatures of 600 ° C. and 700 ° C. were removed from the underlying metal film after each annealing treatment, and the photoelectrons were removed. Inspection by spectroscopy and the like revealed that the silicide layer in that case had almost the same surface state as the favorable silicide layer 12 when the above-mentioned annealing temperature was 650 ° C.

【0058】したがって、アニールの方法等によっても
変わると想定されるので、一概には規定できないが、少
なくともアニール温度が、例えば600℃〜700℃程
度の範囲であれば、半導体基板1に対してエピタキシャ
ルとなる良好なシリサイド層12が形成される。
Therefore, since it is assumed that the temperature varies depending on the annealing method, etc., it cannot be specified unconditionally. However, if the annealing temperature is at least in the range of about 600 ° C. to 700 ° C., for example, A good silicide layer 12 is formed.

【0059】アニール処理によってシリサイド層12を
形成した後、金属膜10a1 上に、例えばAl−Si−
Cu合金からなる導体膜(図示せず)を堆積した後、そ
の導体膜および金属膜10a1 をフォトリソグラフィ技
術によってパターンニングして図1に示した配線10を
形成する。
[0059] After forming the silicide layer 12 by annealing on the metal film 10a 1, for example, Al-Si-
After depositing a conductive film made of Cu alloy (not shown), a wiring 10 which shows the conductive film and the metal film 10a 1 in FIG. 1 is patterned by photolithography.

【0060】その後、図示はしないが、配線10および
層間絶縁膜9上に、例えばプラズマCVD法等によって
SiO2 膜およびSi3 4 膜を堆積し、半導体基板1
上に表面保護膜を形成する。
Thereafter, although not shown, an SiO 2 film and a Si 3 N 4 film are deposited on the wiring 10 and the interlayer insulating film 9 by, for example, a plasma CVD method or the like, and the semiconductor substrate 1 is formed.
A surface protective film is formed thereon.

【0061】このように本実施例1によれば、以下の効
果を得ることが可能となる。
As described above, according to the first embodiment, the following effects can be obtained.

【0062】(1).配線10を構成する下地金属膜10a
と、pMOS4を構成する半導体層5との接触部に、半
導体基板1に対してエピタキシャルとなるシリサイド層
12を設けたことにより、下地金属膜10aと半導体層
5との仕事関数差を小さくすることができるので、下地
金属膜10aと半導体層5との接触抵抗を低くすること
が可能となる。
(1). Base metal film 10 a constituting wiring 10
And providing a silicide layer 12 that is epitaxial with respect to the semiconductor substrate 1 at a contact portion between the semiconductor layer 5 and the pMOS 4, thereby reducing the work function difference between the base metal film 10 a and the semiconductor layer 5. Therefore, the contact resistance between the base metal film 10a and the semiconductor layer 5 can be reduced.

【0063】(2).上記(1) により、p+ 形半導体層5b
の不純物濃度を従来よりも低くすることができるので、
pMOS4の短チャネル効果を抑制することができ、p
MOS4の微細化を促進させることが可能となる。した
がって、半導体集積回路装置の素子集積度の向上を図る
ことが可能となる。
(2) According to the above (1), the p + type semiconductor layer 5b
Can be made lower than before,
The short channel effect of pMOS4 can be suppressed,
It is possible to promote the miniaturization of the MOS4. Therefore, the degree of element integration of the semiconductor integrated circuit device can be improved.

【0064】(3).シリサイド層12をアニールによって
形成することにより、下地金属膜10aと半導体層5と
の接触部にPtSi膜を形成する従来技術の場合のよう
なPt膜を堆積する工程やPt膜を除去する工程が不要
となるので、その従来技術の場合よりも半導体集積回路
装置の製造工程を低減できる上、その工程の簡素化が可
能となる。
(3) By forming the silicide layer 12 by annealing, a step of depositing a Pt film as in the prior art in which a PtSi film is formed at a contact portion between the underlying metal film 10a and the semiconductor layer 5 or Since the step of removing the Pt film becomes unnecessary, the number of manufacturing steps of the semiconductor integrated circuit device can be reduced as compared with the case of the related art, and the step can be simplified.

【0065】(4).下地金属膜10aを、例えば15at
m%以上、60atm%以下、理想的には、30atm
%のTiを含むTiWによって構成するとともに、アニ
ール温度を、例えば550℃〜750℃、理想的には6
00℃以上、700℃以下の範囲としてアニールするこ
とにより、例えば3nm程度の非常に薄く、かつ、半導
体基板1に対してエピタキシャルとなるシリサイド層1
2を形成することが可能となる。
(4) The underlayer metal film 10a is, for example, 15 at.
m% or more and 60 atm% or less, ideally 30 atm
% Of TiW and an annealing temperature of 550 ° C. to 750 ° C., ideally 6 ° C.
Annealing in the range of not less than 00 ° C. and not more than 700 ° C. allows the silicide layer 1 to be very thin, for example, about 3 nm and to be epitaxial with the semiconductor substrate 1
2 can be formed.

【0066】(5).上記(4) により、シリサイド層12を
形成する際の化学反応等に伴う体積変化による半導体基
板1や半導体層5への応力が小さくてすみ、その応力に
起因する接合リークの増加等も観測されず、pMOS4
において良好な電気的特性を得ることが可能となる。
(5) According to the above (4), the stress on the semiconductor substrate 1 and the semiconductor layer 5 due to the volume change accompanying the chemical reaction or the like when forming the silicide layer 12 can be small, and the bonding caused by the stress can be reduced. No increase in leakage was observed, and pMOS4
And it is possible to obtain good electrical characteristics.

【0067】[0067]

【実施例2】図6〜図10は本発明の他の実施例である
半導体集積回路装置の製造工程中における半導体基板の
要部断面図、図11は半導体集積回路装置の製造工程の
要部の工程図、図12は接続孔における配線とp+ 形半
導体層とのコンタクト抵抗のアニール温度依存性を示す
グラフ図、図13は接合リーク電流のアニール温度依存
性を示すグラフ図、図14(a)はショットキバリヤダ
イオードの順方向の電流電圧特性を示すグラフ図、図1
4(b)はショットキバリヤダイオードの逆方向の電流
電圧特性を示すグラフ図、図15はSEMによって観測
されたポストアニール後のシリサイド層の断面図、図1
6はTEMによって観測されたアニール後の下地金属膜
と半導体基板との界面の断面図、図17はシリサイド層
のX線回折スペクトルを示すグラフ図、図18(a)〜
(c)はシリサイド層のESCAスペクトルを示すグラ
フ図、図19は下地金属膜のシリサイデーションのモデ
ルを示す説明図である。
Second Embodiment FIGS. 6 to 10 are cross-sectional views of a main part of a semiconductor substrate during a manufacturing process of a semiconductor integrated circuit device according to another embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a main portion of the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device. FIG. 12 is a graph showing the annealing temperature dependence of the contact resistance between the wiring and the p + -type semiconductor layer in the connection hole, FIG. 13 is a graph showing the annealing temperature dependence of the junction leak current, and FIG. a) is a graph showing the forward current-voltage characteristics of a Schottky barrier diode, FIG.
4 (b) is a graph showing the reverse current-voltage characteristics of the Schottky barrier diode, FIG. 15 is a cross-sectional view of the silicide layer after post-annealing observed by SEM, and FIG.
6 is a cross-sectional view of the interface between the base metal film and the semiconductor substrate after annealing observed by TEM, FIG. 17 is a graph showing an X-ray diffraction spectrum of the silicide layer, and FIGS.
(C) is a graph showing an ESCA spectrum of the silicide layer, and FIG. 19 is an explanatory diagram showing a model of silicidation of the underlying metal film.

【0068】本実施例2の半導体集積回路装置の製造方
法は、例えば同一の半導体基板上にCMOS回路および
ショットキバリヤダイオード(Shyottoky Barrier Diod
e :以下、SBDと略す)を有する半導体集積回路装置
の製造方法である。以下、本実施例2の半導体集積回路
装置の製造方法を図6〜図11によって説明する。
The method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device according to the second embodiment uses, for example, a CMOS circuit and a Schottky barrier diode on the same semiconductor substrate.
e: hereinafter abbreviated as SBD). Hereinafter, a method of manufacturing the semiconductor integrated circuit device according to the second embodiment will be described with reference to FIGS.

【0069】図6に示す半導体基板1は、例えばp形の
Si単結晶からなる抵抗率10Ω・cmの(100)基
板である。
The semiconductor substrate 1 shown in FIG. 6 is a (100) substrate made of, for example, p-type Si single crystal and having a resistivity of 10 Ω · cm.

【0070】まず、このような半導体基板1に対して、
LOCOS法等によりフィールド絶縁膜2を形成した
後、pMOS形成領域PおよびSBD形成領域Sに、例
えばn形不純物であるリン(P)をイオン注入してnウ
ェル13nを形成する。なお、図6のNは、nMOS形
成領域を示している。
First, for such a semiconductor substrate 1,
After the field insulating film 2 is formed by the LOCOS method or the like, for example, phosphorus (P), which is an n-type impurity, is ion-implanted into the pMOS formation region P and the SBD formation region S to form an n-well 13n. Note that N in FIG. 6 indicates an nMOS formation region.

【0071】続いて、図7に示すように、nMOS形成
領域Nに、例えばp形不純物であるボロン(B)をイオ
ン注入してpウェル13pを形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 7, for example, boron (B) which is a p-type impurity is ion-implanted into the nMOS formation region N to form a p-well 13p.

【0072】その後、図8に示すように、ゲート電極7
を形成した後、pMOS形成領域Pには、例えばボロン
を、nMOS形成領域Nには、例えばリンをイオン注入
し、ソース、ドレインを構成するp+ 形半導体層5c,
5cおよびn+ 形半導体層5d,5dを形成する。
Thereafter, as shown in FIG.
Is formed, for example, boron is ion-implanted into the pMOS formation region P and, for example, phosphorus is ion-implanted into the nMOS formation region N, and the p + -type semiconductor layers 5c,
5c and n + -type semiconductor layers 5d, 5d are formed.

【0073】次いで、図9に示すように、半導体基板1
上に絶縁膜14を形成した後、その絶縁膜14にp+
導体層5c、n+ 半導体層5dおよびSBD形成領域S
におけるnウエル13nに達するそれぞれ接続孔11a
〜11cを開孔する。
Next, as shown in FIG.
After the insulating film 14 is formed thereon, the p + semiconductor layer 5c, the n + semiconductor layer 5d and the SBD formation region S
Connection holes 11a reaching the n-well 13n
1111c are opened.

【0074】続いて、半導体基板1上に、例えばTiW
からなる下地金属膜10aをデポした後、シリサイデー
ションする。これにより、前記実施例1と同様に、下地
金属膜10aと、p+ 形半導体層、n+ 形半導体層およ
びnウエル13nとの間に、図9には図示しないシリサ
イド層(化合物層)が形成される。シリサイデーション
については後述する。
Subsequently, on the semiconductor substrate 1, for example, TiW
After depositing the underlying metal film 10a made of, silicidation is performed. Thus, a silicide layer (compound layer) not shown in FIG. 9 is provided between the base metal film 10a and the p + -type semiconductor layer, the n + -type semiconductor layer, and the n-well 13n, as in the first embodiment. It is formed. The silicidation will be described later.

【0075】その後、図10に示すように、例えばAl
CuSi、TiWを順にデポし、例えばTiW/AlC
uSi/TiWからなる配線10を形成する。これによ
り、nMOS形成領域NにnチャネルMOS・FET1
5を形成し、pMOS形成領域PにpMOS4を形成
し、ショットキバリヤダイオード(SBD)形成領域S
にショットキバリヤダイオード(SBD)16を形成す
る。
Thereafter, as shown in FIG.
CuSi and TiW are sequentially deposited, for example, TiW / AlC
The wiring 10 made of uSi / TiW is formed. As a result, the n-channel MOS • FET 1 is placed in the nMOS formation region N.
5, a pMOS 4 is formed in the pMOS formation region P, and a Schottky barrier diode (SBD) formation region S is formed.
Then, a Schottky barrier diode (SBD) 16 is formed.

【0076】図11に、例えば本実施例2のTiWシリ
サイデーションのプロセスフローを示す。
FIG. 11 shows, for example, a process flow of TiW silicidation of the second embodiment.

【0077】接続孔11(図9,図10参照)をドライ
エッチング法等によって形成した後(工程101)、ウ
エットの前処理を行ない(工程102)、その後、例え
ばTiWをスパッタリング法により半導体基板1上に形
成する(工程103)。
After connecting holes 11 (see FIGS. 9 and 10) are formed by dry etching or the like (step 101), wet pretreatment is performed (step 102), and then, for example, TiW is sputtered onto semiconductor substrate 1 by sputtering. It is formed thereon (step 103).

【0078】スパッタは、例えば通常のDCスパッタ装
置(図示せず)を用い、ターゲットには、例えば10w
t%Ti−Wターゲットを用いた。その後、一般的な横
型炉体(図示せず)を用い、例えばN2 雰囲気で、50
0〜800℃で30分間アニールした(工程104)。
For the sputtering, for example, a normal DC sputtering apparatus (not shown) is used, and a target such as 10 W
A t% Ti-W target was used. Thereafter, using a general horizontal furnace (not shown), for example, in an N 2 atmosphere,
Annealed at 0-800 ° C. for 30 minutes (step 104).

【0079】最後に、例えばAlCuSi、TiWを、
例えばスパッタリング法で順に形成し、配線10を形成
した(工程105,106)。
Finally, for example, AlCuSi and TiW are
For example, the wirings 10 were formed sequentially by a sputtering method (steps 105 and 106).

【0080】次に、このようにして形成された半導体集
積回路装置の評価項目と評価方法について説明する。
Next, the evaluation items and the evaluation method of the semiconductor integrated circuit device thus formed will be described.

【0081】電気特性は、コンタクト抵抗、接合リーク
電流およびSBD特性を測定した。
The electrical characteristics were measured for contact resistance, junction leakage current and SBD characteristics.

【0082】コンタクト抵抗は、例えばケルビン法を用
いて0.6μm×0.6μm程度のコンタクトホールを測定
した。接合リーク電流は、例えば35, 000μm2
大面積p/n接合を用い、逆方向電流を測定した。SB
D特性は、例えば面積600μm2 のSBDを作製し、
順方向特性と逆方向特性を測定した。
The contact resistance was measured for a contact hole of about 0.6 μm × 0.6 μm using, for example, the Kelvin method. For the junction leak current, a reverse current was measured using a large-area p / n junction of, for example, 35,000 μm 2 . SB
For D characteristics, for example, an SBD having an area of 600 μm 2 is manufactured,
Forward characteristics and reverse characteristics were measured.

【0083】シリサイデーションの物理的現象を明らか
にするため、シリサイド層の断面を走査型電子顕微鏡
(SEM)、透過型電子顕微鏡(TEM)によって観察
した。
To clarify the physical phenomenon of silicidation, the cross section of the silicide layer was observed with a scanning electron microscope (SEM) and a transmission electron microscope (TEM).

【0084】また、TiW/Si界面に関しては、X線
光電子分光法(ESCA)、X線回折(XRD)による
分析を行った。
The TiW / Si interface was analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy (ESCA) and X-ray diffraction (XRD).

【0085】次に、その評価による半導体集積回路装置
の電気的特性について説明する。
Next, the electrical characteristics of the semiconductor integrated circuit device based on the evaluation will be described.

【0086】コンタクト抵抗のアニール温度依存性を図
12に示す。p+ 形半導体層(p+Si)に対するコン
タクト抵抗は、アニール無しでは約600Ωと高いのに
対し、アニール温度を高くするにつれて抵抗は低くな
り、例えば650℃以上では100Ω以下の値が得られ
る。なお、n+ 形半導体層(n+ Si)に対するコンタ
クト抵抗はアニール無しでも約50Ωと十分低く、アニ
ールしてもほとんど変化は見られない。
FIG. 12 shows the annealing temperature dependence of the contact resistance. contact resistance to the p + -type semiconductor layer (p + Si), compared to about 600Ω and high without annealing, the resistance is low as a higher annealing temperature, the following values 100Ω is obtained, for example, 650 ° C. or higher. The contact resistance to the n + -type semiconductor layer (n + Si) is about 50Ω and sufficiently low even without annealing, little change was observed even when annealed.

【0087】接合リーク電流のアニール温度依存性を図
13に示す。リーク電流は、n+ /p接合、p+ /n接
合のいずれの場合にも、700℃程度まではアニール無
しの場合と同等で小さいが、750℃以上のアニールで
急激な増加が見られる。
FIG. 13 shows the annealing temperature dependence of the junction leak current. In both cases of the n + / p junction and the p + / n junction, the leakage current is as small as up to about 700 ° C. as compared with the case without annealing, but a sharp increase is observed at 750 ° C. or more.

【0088】以上の結果より、コンタクト抵抗が十分低
く、かつ、接合リーク電流が増加しない650℃程度の
アニールを標準条件とし、以下この条件で作製したサン
プルに対し、測定を行った。
From the above results, the annealing was performed at about 650 ° C. where the contact resistance was sufficiently low and the junction leakage current did not increase, and the measurement was performed on a sample manufactured under these conditions.

【0089】その場合のSBD特性の測定結果の例を図
14(a),(b)に示す。図14(a)には順方向特
性、図14(b)には逆方向特性の結果を示す。SBD
の順方向電流は、熱電子放出理論によれば、次式のよう
に表される(S. M. Sze,Physics of Semiconducto
r Devices, 2nd ed. (Wiley, New York,198
1))。
FIGS. 14A and 14B show examples of the measurement results of the SBD characteristics in that case. FIG. 14A shows the result of the forward characteristic, and FIG. 14B shows the result of the reverse characteristic. SBD
According to thermionic emission theory, is expressed by the following equation (SM Sze, Physics of Semiconducto).
r Devices, 2nd ed. (Wiley, New York, 198
1)).

【0090】 J=Js[exp(qV/nkT)−1] Js=A* T2 exp(−qφB/kT) ここで、qは素電荷、kはボルツマン(Boltzmann)定
数、Tは絶対温度、A* は有効リチャードソン(Richa
rdson)定数、φBはバリアハイトである。nは理想値か
らの補正係数であり、理想的にはn=1である。
J = Js [exp (qV / nkT) −1] Js = A * T2 exp (−qφB / kT) where q is an elementary charge, k is a Boltzmann constant, T is an absolute temperature, A * Is valid Richardson
(rdson) constant, φB is a barrier height. n is a correction coefficient from an ideal value, and ideally n = 1.

【0091】図14(a)より、例えばφB=0.61e
V、n=1.03が得られた。φB=0.61eVは、Ti
Si2 のφB=0.60eVとWSi2 のφB=0.65e
Vの間の値である(S. M. Sze, Physics of Semic
onductor Devices, 2nd ed.(Wiley, New York,1
981))。また、n=1.03は理想値に近く、良好な
SBD特性であることが判る。
From FIG. 14A, for example, φB = 0.61e
V, n = 1.03 was obtained. φB = 0.61 eV is Ti
ΦB of Si 2 = 0.60 eV and φB of WSi 2 = 0.65 eV
V (SM Sze, Physics of Semic)
onductor Devices, 2nd ed. (Wiley, New York, 1
981)). Also, n = 1.03 is close to the ideal value, which indicates that the SBD characteristics are good.

【0092】次に、例えば700〜800℃でアニール
した接続孔部の断面SEM写真を図15に示す。半導体
基板の断面を研磨した後、例えばHF:HNO3 :CH
3 COOH混合液に浸漬して拡散層(n+ 半導体層)を
エッチングし、観察した。
Next, FIG. 15 shows a cross-sectional SEM photograph of a connection hole portion annealed at, for example, 700 to 800 ° C. After polishing the cross section of the semiconductor substrate, for example, HF: HNO 3 : CH
The diffusion layer (n + semiconductor layer) was etched by immersion in a 3 COOH mixed solution and observed.

【0093】例えば800℃ではシリサイド層が、拡散
層の厚さ以上に成長し、そのため接合リーク電流が増加
したことが判る。一方、例えば750℃以下では、明確
なシリサイド層の形成は観察されない。
At 800 ° C., for example, it can be seen that the silicide layer has grown to a thickness greater than the thickness of the diffusion layer, which has increased the junction leakage current. On the other hand, for example, at a temperature of 750 ° C. or lower, no clear silicide layer is formed.

【0094】また、例えば650℃、30分のアニール
を施した時のTiW/Si界面の断面TEM写真を図1
6に示す。半導体基板1とTiWからなる下地金属膜1
0aとの間に厚さ約4〜5nmのシリサイド層12がエ
ピタキシャルに形成されており、その格子面間隔は約0.
39nmである。
FIG. 1 is a cross-sectional TEM photograph of the TiW / Si interface when annealing is performed at 650 ° C. for 30 minutes, for example.
6 is shown. Semiconductor substrate 1 and base metal film 1 made of TiW
0a, a silicide layer 12 having a thickness of about 4 to 5 nm is formed epitaxially, and the lattice spacing thereof is about 0.
39 nm.

【0095】これは、WSi2 (002)の0.391n
m(F. d' Heurle,et al., J.Appl.Phys., Vol.
51, p. 5976(1980)、S.Murarka,et a
l.,J. Appl.Phys., Vol. 52, p. 7450(1
981))もしくはTi3 2Si10(100)の0.3
99nm(F. Nova,et al., J. Appl.Phys., Vo
l.54,p. 2434(1983)、J. M. Harris,et
al., J. Electrochem.Soc.,Vol. 123, p. 12
0(1976))に近い。
This corresponds to 0.391n of WSi 2 (002).
m (F. d 'Heurle, et al., J. Appl. Phys., Vol.
51, p. 5976 (1980); S. Murarka, et a
l., J. Appl. Phys., Vol. 52, p. 7450 (1
981)) or 0.3 of Ti 3 W 2 Si 10 (100).
99 nm (F. Nova, et al., J. Appl. Phys., Vo.
l. 54, p. 2434 (1983), J. M. Harris, et.
al., J. Electrochem. Soc., Vol. 123, p.
0 (1976)).

【0096】次に、シリサイド層のXRDスペクトルを
図17に示す。例えばTiWシリサイデーション後、例
えばH2 2 で表面のTiWを除去し、Cu kαを用
いて測定した。
Next, FIG. 17 shows an XRD spectrum of the silicide layer. For example, after TiW silicidation, the surface TiW was removed with, for example, H 2 O 2 , and the measurement was performed using Cu kα.

【0097】例えば650℃ではシリサイデーションに
起因する明確なピークは観察されないが、例えば700
℃で2θ=22°に(Ti1-X X ) Si2 の僅かなピ
ークが観察される。さらに、例えば750℃以上では
(Ti1-X X )Si2 、WSi2 の強いピークが観察
され、厚い(Ti1-X X )Si2 とWSi2 の混晶が
形成されていることが判る。
At 650 ° C., for example, no clear peak due to silicidation is observed,
A slight peak of (Ti 1-X W X ) Si 2 is observed at 2 ° = 22 ° at ° C. Furthermore, for example, at 750 ° C. or higher intense peak (Ti 1-X W X) Si 2, WSi 2 was observed, a thick (Ti 1-X W X) that a mixed crystal of Si 2 and WSi 2 are formed I understand.

【0098】次に、例えばH2 2 でTiWを除去した
後の半導体基板表面のESCAスペクトルを図18
(a)〜(c)に示す。例えば500℃〜750℃まで
のアニール温度に対して、例えばSi(2p)、Ti
(2p)、W(4f)のスペクトルの変化を示してい
る。
Next, the ESCA spectrum of the semiconductor substrate surface after removing TiW with, for example, H 2 O 2 is shown in FIG.
(A) to (c) are shown. For example, for an annealing temperature of 500 ° C. to 750 ° C., for example, Si (2p), Ti
(2p), the change of the spectrum of W (4f) is shown.

【0099】まず、図18(a)のSi(2p)のスペ
クトルに注目すると、Si(metal)ピークとSi
(oxide)ピークとの結合エネルギー差(化学シフ
ト)が、例えば550℃以下では4. 40eVであるの
に対し、例えば600℃以上では4.24eVと、0.16
eV小さくなっている。この結果は、例えば600℃以
上でシリサイドが生じたことを示している。
First, paying attention to the spectrum of Si (2p) in FIG.
(Oxide) The binding energy difference (chemical shift) from the peak is, for example, 4.40 eV at 550 ° C. or lower, whereas it is 4.24 eV at 600 ° C. or higher, which is 0.16.
eV is smaller. This result indicates that silicide was generated at, for example, 600 ° C. or higher.

【0100】また、図18(b), (c)のTi(2p)
とW(4f)のスペクトルについては、例えば550℃
まではいずれもoxideのピークだけが観察されるの
に対し、例えば600℃以上ではmetalとoxid
eのピークが観察される。これは、例えば600℃以上
でTiとWのシリサイド層ができていることを示唆して
いる。なお、oxideのピークが観察されたのは、空
気中での酸化の他に、H2 2 でTiWを除去したため
に酸化されたためである。
Further, Ti (2p) shown in FIGS. 18B and 18C is used.
And W (4f) spectrum, for example, 550 ° C.
In each case, only an oxide peak is observed, whereas, for example, at 600 ° C. or higher, metal and oxide are observed.
The peak of e is observed. This suggests that a silicide layer of Ti and W is formed at, for example, 600 ° C. or higher. Note that the oxide peak was observed because, in addition to oxidation in the air, TiW was removed by H 2 O 2 to oxidize.

【0101】次に、例えばTiWシリサイデーションの
モデルを図19に示す。半導体基板1にTiWからなる
下地金属膜10aを形成した後、例えば600℃以上の
温度でアニールすることにより、下地金属膜10aと半
導体基板1との間にシリサイド層12が形成される。
Next, for example, a model of TiW silicidation is shown in FIG. After the base metal film 10a made of TiW is formed on the semiconductor substrate 1, annealing is performed at a temperature of, for example, 600 ° C. or more, so that the silicide layer 12 is formed between the base metal film 10a and the semiconductor substrate 1.

【0102】TEM、ESCAの結果より、例えば60
0〜700℃の範囲ではTi、W、Siの3元合金(T
1-X X )Si2 がエピタキシャルに形成されている
ことが判った。このシリサイド層12の形成により、コ
ンタクト抵抗は低減される。
From the results of TEM and ESCA, for example, 60
In the range of 0 to 700 ° C., a ternary alloy of Ti, W and Si (T
i 1-X W X ) Si 2 was found to be formed epitaxially. By forming the silicide layer 12, the contact resistance is reduced.

【0103】S. E. Babcockらは、500〜900℃
のアニールでは、TiリッチのTiWの場合にはTiW
/Si界面に25nmのTiSi2 が形成されるが、W
リッチのTiWの場合には750℃以上で厚い(Ti
1-X X )Si2 またはWSi2 のみが形成されること
を報告している(S. E. Babcock,et al.,J. Appl.
Phys., Vol. 53, p. 6898(1982)、S.
E. Babcock,et al.,J. Appl.Phys., Vol. 59,
p. 1599(1986))。
SE Babcock et al.
Annealing, TiW for Ti-rich TiW
/ Si interface is formed with 25 nm TiSi 2
In the case of rich TiW, it is thick at 750 ° C. or higher (Ti
1-X W X) only Si 2 or WSi 2 have reported that is formed (S. E. Babcock, et al. , J. Appl.
Phys., Vol. 53, p. 6898 (1982);
E. Babcock, et al., J. Appl. Phys., Vol. 59,
p. 1599 (1986)).

【0104】これは、彼らの分析手段がXRDとRBS
であったため、4nm程度の非常に薄い(Ti
1-X X )Si2 シリサイド層を観察できなかったため
と考える。なお、大西らは、TiWのランプアニール
(RTA)により、TiW/Si界面にTiSi2 が形
成されることを報告している(大西茂夫,他,ECS日
本支部第2回シンポジウム《ULSIにおけるAl配線
技術に関する諸問題》p. 50(1989))。
This is because their analysis tools are XRD and RBS.
Is very thin (Ti
It is considered that 1-X W x ) Si 2 silicide layer could not be observed. Onishi et al. Reported that TiW 2 was formed at the TiW / Si interface by lamp annealing (RTA) of TiW (Shigeo Onishi, et al., ECS Japan Branch 2nd Symposium << Al Wiring in ULSI Problems on Technology >> p. 50 (1989)).

【0105】さらに、750℃以上のアニールでは、シ
リサイド層は多結晶の(Ti1-X Wx ) Si2 とWSi
2 の混晶となり、急激に厚膜化する。そして、この厚い
シリサイド層17が拡散層を突き抜けて、接合リーク電
流の増加を生じる。
Further, in annealing at 750 ° C. or more, the silicide layer is made of polycrystalline (Ti 1-x Wx) Si 2 and WSi.
It becomes a mixed crystal of 2 and rapidly thickens. Then, this thick silicide layer 17 penetrates through the diffusion layer, causing an increase in junction leak current.

【0106】TiW/SiとW/Siとのアニールによ
るシリサイデーションの差異を既に報告している(M.
Suzuki,et al., 1991 SSDM p. 213(1
991))が、上述したように、TiW/Siにおいて
は(Ti1-x x )Si2 のエピタキシャル層が形成さ
れるの対し、W/Siではエピ成長せず、多結晶WSi
2 が形成されるため、低い温度で接合リークが発生し、
プロセスウインドウが狭くなる。すなわち、TiWシリ
サイデーションは、Wに比べて、微細なULSIに適し
たプロセスである。
A difference in silicidation due to annealing between TiW / Si and W / Si has already been reported (M.
Suzuki, et al., 1991 SSDM p.
991)), as described above, an epitaxial layer of (Ti 1-x W x ) Si 2 is formed in TiW / Si, whereas epitaxy is not formed in W / Si and polycrystalline WSi
2 causes junction leakage at low temperatures,
Process window narrows. That is, TiW silicidation is a process more suitable for fine ULSI than W.

【0107】このように本実施例2によれば、半導体基
板1上に堆積されたTiWのシリサイデーションによ
り、低いコンタクト抵抗と良好なSBD特性を同時に得
ることが可能となる。
As described above, according to the second embodiment, low contact resistance and good SBD characteristics can be simultaneously obtained by silicidation of TiW deposited on the semiconductor substrate 1.

【0108】この結果、例えば0.6μmの接続孔11b
において、p+ 形半導体層5cに対しても、例えば10
0Ω以下の低いコンタクト抵抗とすることが可能とな
る。また、例えばバリアハイトφB=0.61eVのSB
Dを得ることが可能となる。
As a result, for example, the connection hole 11b having a thickness of 0.6 μm is formed.
, The p + type semiconductor layer 5c is also
A low contact resistance of 0Ω or less can be achieved. In addition, for example, SB of barrier height φB = 0.61 eV
D can be obtained.

【0109】特に、TiWのシリサイデーションの際
に、例えば600〜700℃のアニールによりTiW/
Si界面に3元合金(Ti1-X X )Si2 がエピタキ
シャルに形成され、これにより、コンタクト抵抗を低減
することができ、かつ、良好なSBD特性を得ることが
可能となる。
In particular, during the silicidation of TiW, for example, annealing at 600 to 700 ° C.
Si interface ternary alloy (Ti 1-X W X) Si 2 is formed epitaxially Thus, it is possible to reduce the contact resistance, and makes it possible to obtain good SBD properties.

【0110】また、シリサイド層12をアニールによっ
て形成することにより、前記実施例1と同様、下地金属
膜10aと半導体層との接触部にPtSi膜を形成する
従来技術の場合のようなPt膜を堆積する工程やPt膜
を除去する工程が不要となるので、その従来技術の場合
よりも半導体集積回路装置の製造工程を低減できる上、
その工程の簡素化が可能となる。
Further, by forming the silicide layer 12 by annealing, a Pt film as in the prior art in which a PtSi film is formed at a contact portion between the base metal film 10a and the semiconductor layer is formed in the same manner as in the first embodiment. Since the step of depositing and the step of removing the Pt film are not required, the number of manufacturing steps of the semiconductor integrated circuit device can be reduced as compared with the related art, and
The process can be simplified.

【0111】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
1,2に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しな
い範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
The invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the first and second embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the invention. It goes without saying that it is possible.

【0112】例えば前記実施例1,2においては、配線
を、TiWからなる下地金属膜上にAl等からなる導体
膜を積層して構成した場合について説明したが、これに
限定されるものではなく、例えば下地金属膜としてTi
Mo,TiTa,ZrW,ZrMo,ZrTa,Hf
W,HfMo,HfTaを用いてもよい。これは、IV
a族のTi,Zr,Hfは金属/Si界面のSiO2
還元できるので界面反応を均一に起こす働きをし、T
a,W,MoはIVa族金属に比べシリサイド化のの速
度が遅く、薄いシリサイド層しか形成しない。そして、
シリサイド層は薄いため格子歪が大きくてもSi上に安
定に存在できるためである。
For example, in the first and second embodiments, the case is described in which the wiring is formed by laminating a conductor film made of Al or the like on a base metal film made of TiW. However, the present invention is not limited to this. For example, Ti as a base metal film
Mo, TiTa, ZrW, ZrMo, ZrTa, Hf
W, HfMo, HfTa may be used. This is IV
The group a Ti, Zr, and Hf can reduce the SiO 2 at the metal / Si interface, so that the interfacial reaction uniformly occurs, and T
a, W, and Mo are slower in silicidation than IVa group metals, and form only a thin silicide layer. And
This is because the silicide layer is thin and can stably exist on Si even if the lattice strain is large.

【0113】また、例えば配線を、下地金属膜上にW膜
を積層して構成しても良い。これらの場合は、配線をパ
ターンニングした後に、シリサイド層を形成するための
アニールを行うようにしても良い。
For example, the wiring may be formed by laminating a W film on a base metal film. In these cases, after patterning the wiring, annealing for forming a silicide layer may be performed.

【0114】また、前記実施例1,2においては、シリ
サイド層を形成するためのアニールを炉体内で行う場合
について説明したが、これに限定されるものでなく、例
えばランプラニール法を用いても良い。ランプアニール
に際しては、処理室内の雰囲気を、例えば窒素雰囲気ま
たはアンモニア雰囲気とする。
In the first and second embodiments, the case in which the annealing for forming the silicide layer is performed in the furnace is described. However, the present invention is not limited to this. Is also good. At the time of lamp annealing, the atmosphere in the processing chamber is, for example, a nitrogen atmosphere or an ammonia atmosphere.

【0115】ランプアニールを用いた場合、アニール処
理時間を1分間程度に短縮することが可能となる。ま
た、この場合は、例えば750℃でアニールしても薄い
シリサイド層が形成され、接合リークの増加は観測され
なかった。
When lamp annealing is used, the annealing time can be reduced to about one minute. In this case, a thin silicide layer was formed even after annealing at 750 ° C., for example, and no increase in junction leakage was observed.

【0116】ランプアニールに際して、窒素雰囲気とし
た場合は、TiW等からなる下地金属膜の表面に酸化T
iが析出するため、アニールを行わなかった場合に比べ
て配線抵抗を低減することができた。
If a nitrogen atmosphere is used during lamp annealing, the surface of the underlying metal film made of
Since i was deposited, the wiring resistance could be reduced as compared with the case where annealing was not performed.

【0117】また、ランプアニールに際して、アンモニ
ア雰囲気とした場合は、TiW等からなる下地金属膜の
表面にTiNや窒化タングステン等が形成され、窒素雰
囲気中でアニールした場合よりもAlからなる導体膜と
の反応性を低くすることができ、配線抵抗を低減でき
た。
When the lamp annealing is performed in an ammonia atmosphere, TiN, tungsten nitride, or the like is formed on the surface of a base metal film made of TiW or the like. Can be reduced, and the wiring resistance can be reduced.

【0118】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野であるCMO
S回路によって構成された半導体集積回路装置に適用し
た場合について説明したが、これに限定されず種々適用
可能であり、例えばバイポーラトランジスタによって構
成された半導体集積回路装置やBiC−MOS(Bipola
r CMOS)によって構成された半導体集積回路装置等、他
の半導体集積回路装置に適用することも可能である。
In the above description, the invention made mainly by the present inventor is described in the CMO, which is the field of application in which the background was used.
Although the description has been given of the case where the present invention is applied to a semiconductor integrated circuit device constituted by S circuits, the present invention is not limited to this, and various applications are possible. For example, a semiconductor integrated circuit device constituted by a bipolar transistor or a BiC-MOS (Bipola MOS)
r CMOS) and other semiconductor integrated circuit devices such as a semiconductor integrated circuit device.

【0119】[0119]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。
Advantageous effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described.
It is as follows.

【0120】(1).すなわち、請求項1記載の発明によれ
ば、例えば配線を構成する下地金属膜と、半導体基板の
p形半導体層との仕事関数差を小さくすることができる
ので、配線とp形半導体層との接触抵抗を低くすること
が可能となる。このため、例えばpMOSのソース・ド
レイン領域を構成するp形半導体層の不純物濃度を低く
することができるので、pMOSの短チャネル効果を抑
制でき、pMOSの微細化を促進させることが可能とな
る。したがって、半導体集積回路装置の素子集積度を向
上させることが可能となる。
(1) According to the first aspect of the present invention, for example, the work function difference between the underlying metal film forming the wiring and the p-type semiconductor layer of the semiconductor substrate can be reduced. Contact resistance between the semiconductor layer and the p-type semiconductor layer can be reduced. For this reason, for example, the impurity concentration of the p-type semiconductor layer forming the source / drain regions of the pMOS can be reduced, so that the short channel effect of the pMOS can be suppressed, and miniaturization of the pMOS can be promoted. Therefore, it is possible to improve the degree of element integration of the semiconductor integrated circuit device.

【0121】(2).請求項5記載の発明によれば、例えば
前記したPt膜を堆積する工程やPt膜を除去する工程
等が必要なくなるので、半導体集積回路装置の製造工程
数を低減できる上、その工程の簡略化が可能となる。す
なわち、半導体集積回路装置の製造工程の増大や複雑化
を招くことなく、配線と半導体基板との接触抵抗を低く
することが可能となる。
(2) According to the fifth aspect of the present invention, for example, the step of depositing the Pt film and the step of removing the Pt film are not required, so that the number of manufacturing steps of the semiconductor integrated circuit device can be reduced. In addition, the process can be simplified. That is, it is possible to reduce the contact resistance between the wiring and the semiconductor substrate without increasing or complicating the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device.

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

【図1】図1は本発明の一実施例である半導体集積回路
装置の要部断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a main part of a semiconductor integrated circuit device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の半導体集積回路装置の製造工程中におけ
る要部断面図である。
2 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor integrated circuit device of FIG. 1 during a manufacturing step thereof;

【図3】図1の半導体集積回路装置の製造工程中におけ
る要部断面図である。
3 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor integrated circuit device of FIG. 1 during a manufacturing step thereof;

【図4】図1の半導体集積回路装置の製造工程中におけ
る要部断面図である。
4 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor integrated circuit device of FIG. 1 during a manufacturing step thereof;

【図5】配線−半導体基板間の接触抵抗とアニール温度
との関係を示すグラフ図である。
FIG. 5 is a graph showing a relationship between a contact resistance between a wiring and a semiconductor substrate and an annealing temperature.

【図6】本発明の他の実施例である半導体集積回路装置
の製造工程中における半導体基板の要部断面図である。
FIG. 6 is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor substrate during a manufacturing step of a semiconductor integrated circuit device according to another embodiment of the present invention;

【図7】図6に続く半導体集積回路装置の製造工程中に
おける半導体基板の要部断面図である。
7 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate during a manufacturing step of the semiconductor integrated circuit device, following FIG. 6;

【図8】図7に続く半導体集積回路装置の製造工程中に
おける半導体基板の要部断面図である。
8 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate during a manufacturing step of the semiconductor integrated circuit device, following FIG. 7;

【図9】図8に続く半導体集積回路装置の製造工程中に
おける半導体基板の要部断面図である。
9 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate during a manufacturing step of the semiconductor integrated circuit device, following FIG. 8;

【図10】図9に続く半導体集積回路装置の製造工程中
における半導体基板の要部断面図である。
10 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate during a manufacturing step of the semiconductor integrated circuit device, following FIG. 9;

【図11】半導体集積回路装置の製造工程の要部の工程
図である。
FIG. 11 is a process diagram of a main part of a manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device.

【図12】接続孔における配線とp+ 形半導体層とのコ
ンタクト抵抗のアニール温度依存性を示すグラフ図であ
る。
FIG. 12 is a graph showing the annealing temperature dependency of the contact resistance between the wiring and the p + -type semiconductor layer in the connection hole.

【図13】接合リーク電流のアニール温度依存性を示す
グラフ図である。
FIG. 13 is a graph showing the dependence of junction leakage current on annealing temperature.

【図14】(a)は、ショットキバリヤダイオードの順
方向の電流電圧特性を示すグラフ図、(b)はショット
キバリヤダイオードの逆方向の電流電圧特性を示すグラ
フ図である。
14A is a graph showing a forward current-voltage characteristic of the Schottky barrier diode, and FIG. 14B is a graph showing a reverse current-voltage characteristic of the Schottky barrier diode.

【図15】SEMによって観測されたアニール後のシリ
サイド層の断面図である。
FIG. 15 is a cross-sectional view of the silicide layer after annealing observed by SEM.

【図16】TEMによって観測されたアニール後の下地
金属膜と半導体基板との界面の断面図である。
FIG. 16 is a cross-sectional view of an interface between a base metal film after annealing and a semiconductor substrate observed by TEM.

【図17】シリサイド層のX線回折スペクトルを示すグ
ラフ図である。
FIG. 17 is a graph showing an X-ray diffraction spectrum of a silicide layer.

【図18】(a)〜(c)は、シリサイド層のESCA
スペクトルを示すグラフ図である。
18 (a) to (c) show ESCA of a silicide layer.
It is a graph which shows a spectrum.

【図19】下地金属膜のシリサイデーションのモデルを
示す説明図である。
FIG. 19 is an explanatory diagram showing a model of silicidation of a base metal film.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板 2 フィールド絶縁膜 3 チャネルストッパ層 4 pチャネルMOS・FET 5 半導体層 5a p形半導体層 5b p+ 形半導体層 5c p+ 形半導体層 5d n+ 形半導体層 6 ゲート絶縁膜 7 ゲート電極 7a 導体膜 7b 導体膜 8 スペーサ 9 層間絶縁膜 10 配線 10a 下地金属膜 10a1 金属膜 10b 導体膜 11 接続孔 11a 接続孔 11b 接続孔 11c 接続孔 12 シリサイド層(化合物層) 13n nウエル 13p pウエル 14 絶縁膜 15 nチャネルMOS・FET 16 ショットキバリヤダイオード 17 シリサイド層 P pMOS形成領域 N nMOS形成領域 S ショットキバリヤダイオード形成領域1 semiconductor substrate 2 field insulating film 3 channel stopper layer 4 p-channel MOS · FET 5 semiconductor layer 5a p-type semiconductor layer 5b p + -type semiconductor layer 5c p + -type semiconductor layer 5d n + -type semiconductor layer 6 gate insulating film 7 a gate electrode 7a conductor film 7b conductor film 8 spacer 9 interlayer insulating film 10 wiring 10a base metal film 10a 1 metal film 10b conductor film 11 connection hole 11a connection hole 11b connection hole 11c connection hole 12 silicide layer (compound layer) 13n n well 13p p well Reference Signs List 14 Insulating film 15 n-channel MOS • FET 16 Schottky barrier diode 17 Silicide layer P pMOS formation region N nMOS formation region S Schottky barrier diode formation region

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 29/78 (72)発明者 岡 保志 東京都小平市上水本町5丁目22番1号 株式会社日立マイコンシステム内 (72)発明者 吉田 安子 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 株式会社日立製作所 武蔵工場内 (72)発明者 春田 亮 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 株式会社日立製作所 武蔵工場内 (56)参考文献 特開 昭61−296764(JP,A) 特開 平2−66973(JP,A) 特開 平4−37167(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/28 - 21/288 H01L 21/44 - 21/445 H01L 29/40 - 29/43 H01L 29/47 H01L 29/872 H01L 21/3205 H01L 21/3213 H01L 21/768 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI H01L 29/78 (72) Inventor Yasushi Oka 5-2-1, Josuihoncho, Kodaira-shi, Tokyo Inside Hitachi Microcomputer Systems, Inc. (72 ) Inventor Yasuko Yoshida 5-2-1, Josuihoncho, Kodaira-shi, Tokyo Inside the Musashi Factory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Ryo Haruta 5-2-1, Josuihoncho, Kodaira-shi, Tokyo Musashi, Ltd. Inside the factory (56) References JP-A-61-296764 (JP, A) JP-A-2-66973 (JP, A) JP-A-4-37167 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. . 7, DB name) H01L 21/28 - 21/288 H01L 21/44 - 21/445 H01L 29/40 - 29/43 H01L 29/47 H01L 29/872 H01L 21/3205 H01L 21/3213 H01L 21/768

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体基板上の絶縁膜を部分的に除去
し、前記半導体基板の一部を露出する工程と、前記半導
体基板全面に、IVa族金属と該IVa族金属以外の金
属との合金膜を堆積する工程と、前記半導体基板に対し
てアニールを施し、前記合金膜と前記半導体基板との接
触部において前記合金膜と前記半導体基板との各々の構
成原子を化合させ、半導体基板に対してエピタキシャル
となる化合物層を形成する工程とを有することを特徴と
する半導体集積回路装置の製造方法。
A step of partially removing an insulating film on the semiconductor substrate to expose a part of the semiconductor substrate; and forming an alloy of a group IVa metal and a metal other than the group IVa metal on the entire surface of the semiconductor substrate. A step of depositing a film, annealing the semiconductor substrate, compounding each constituent atom of the alloy film and the semiconductor substrate at a contact portion between the alloy film and the semiconductor substrate, Forming a compound layer to be epitaxial by sputtering.
【請求項2】 請求項記載の半導体集積回路装置の製
造方法において、前記IVa族金属が、Ti、Zrまた
はHfの何れかであり、前記IVa族金属以外の金属
が、W、MoまたはTaの何れかであることを特徴とす
る半導体集積回路装置の製造方法。
2. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 1 , wherein said group IVa metal is any of Ti, Zr or Hf, and said metal other than said group IVa metal is W, Mo or Ta. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device.
【請求項3】 請求項記載の半導体集積回路装置の製
造方法において、前記合金膜がTiWであり、Tiの量
が15atm%以上60atm%以下であることを特徴
とする半導体集積回路装置の製造方法。
3. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 1 , wherein said alloy film is TiW, and the amount of Ti is not less than 15 atm% and not more than 60 atm%. Method.
【請求項4】 請求項1〜3のいずれか1項に記載の半
導体集積回路装置の製造方法において、前記アニールの
温度が、600℃以上700℃以下であることを特徴と
する半導体集積回路装置の製造方法。
4. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the annealing temperature is not lower than 600 ° C. and not higher than 700 ° C. Manufacturing method.
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