JP3238551B2 - 電界効果型トランジスタの製造方法 - Google Patents
電界効果型トランジスタの製造方法Info
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Description
タの製造方法に係り、特に、MOSFETを有するCM
OSデバイスの、主としてそのnチャネルMOSFET
の製造方法に関するものである。
とともに、MOSFETが縮小化されるにしたがい、そ
のゲート長が短くなり、また、短チャネル効果を抑制す
るため、ソース・ドレイン領域の接合深さ(xj)は浅
くせざるを得なくなってきている。
FETのオン抵抗は下がり、一方でxjが浅くなるた
め、ソース・ドレインのシート抵抗は増大する。したが
って、ゲート長がサブミクロン領域のMOSFETで
は、ソース・ドレインのシート抵抗が、MOSFETの
オン抵抗に対して無視し得なくなり、MOSFETの駆
動力が、ソース・ドレイン領域の寄生抵抗により低下す
る問題が顕著となる。
ゲートを自己整合的でシリサイド化し、シート抵抗を下
げるためにサリサイド技術が存在している。
るMOSFETの製造工程断面図である。
型100Si基板1上の一部に、通常のホトリソグラフ
ィ(以下、ホトリソと略す)とエッチング及びイオン注
入法を用いて、N型不純物(リン等)を導入し、Nウエ
ル領域2を形成する。次に、通常のLOCOS法によ
り、フィールド酸化膜3を形成する。ドライ酸化雰囲気
中で熱酸化し、Si基板1表面にゲート酸化膜4を形成
し、ゲート電極となる多結晶シリコン膜を全面に堆積
し、通常のホトリソ・エッチング技術を用いたゲート電
極5のパターニングを行う。
ャネル)MOSFET形成領域をホトレジスト6で被
い、全面にLDD(Lightly Dope)層(低
濃度拡散層)n- 層7となるリンまたはヒ素を、加速エ
ネルギー30〜50keVで1〜4×1013ions/
cm2 イオン注入法により注入することで、Nch(N
チャネル)MOSFET領域のみn- 層7を形成する。
長)法により、シリコン酸化膜もしくはボロン、リン等
を含むシリコン酸化膜を形成し、異方性イオンエッチン
グ法により、図3(b)に示すように、ゲート電極5側
壁にサイドウォール膜8を形成する。
り、PchMOSFET、NchMOSFET側を各々
被い、Nch側、Pch側に各々イオン注入法により、
ソース・ドレイン領域となる不純物のヒ素打ち込み領域
9(n+ 層)及びボロン打ち込み領域9′(p+ 層)を
注入する。
1000℃の熱処理を行い、ソース・ドレイン領域9の
不純物の活性化を行った後、高融点金属膜10を形成す
る。
2段階短時間熱処理法を施すと、図3(d)に示すよう
に、高融点金属膜10とゲート電極5の多結晶シリコン
膜、及びソース・ドレイン領域9のシリコン活性層との
間にシリサイド化反応が生じ、自己整合的に高融点金属
シリサイド膜11が形成される。
水素水の混合液を用いて、未反応高融点金属12を選択
的にエッチング除去することにより、図3(e)に示す
ように、サリサイド構造を有するMOSFETが完成す
る。
べた従来のサリサイド構造を有するMOSFETの製造
方法では、素子の微細化に伴い、短チャネル効果抑制の
ため、そのソース・ドレイン領域の拡散層の接合深さ
(xj)が浅くなり、シリサイド化した層の底面と接合
との間隔が短くなり、接合リーク電流が増大するという
問題があった。
極上のシリサイド表面は、大気に晒されたときに酸化物
が生成され、メタル配線との接続のときに十分なオーミ
ックコンタクトがとれないという問題があった。
に、シリサイド化を行っているため、シリサイドと拡散
層の界面の不純物濃度が層間絶縁膜の平坦化熱処理によ
って低下し、寄生抵抗が生じ、MOSトランジスタの電
流駆動能力が低下するという問題があった。
きに、サイドウォールが形成された状態でイオン注入を
行っているためと、そのサイドウォールがプロセスの最
後まで除去されずに残っているために、後工程の熱処理
によってサイドウォール膜中の不純物が、ソース・ドレ
イン領域に拡散し、ゲート電極端のソース・ドレイン領
域の不純物プロファイルを不均一にし、短チャネル効果
及びホットキャリア耐性の劣化を生じるという問題があ
った。
上をシリサイド化するときに、サイドウォール上部は殆
どシリサイド化はしないが、わずかにサイドウォール表
面部はシリサイド化反応が生じるため、その後の選択エ
ッチングのときに、その反応層を十分除去しきれずに、
ゲート電極とソース・ドレイン領域をショートさせると
いう問題点があった。
以上述べた接合リーク電流及び寄生抵抗の増大をなく
し、また、効果的に短チャネル効果を抑制し、さらにホ
ットキャリア効果を抑制できるようにしたサリサイド構
造を有する電界効果型トランジスタの製造方法を提供す
ることを目的とする。
成するために、 〔1〕電界効果型トランジスタの製造方法において、半
導体基板主表面上に形成された第1の絶縁膜上にゲート
電極を形成する工程と、前記ゲート電極を含む前記第1
の絶縁膜上に第2の絶縁膜を形成する工程と、前記ゲー
ト電極の側壁を被覆する前記第2の絶縁膜に面したサイ
ドウォール部を第3の絶縁膜で形成する工程と、前記ゲ
ート電極の側壁を被覆する前記第2の絶縁膜及び前記サ
イドウォール部で被覆する前記第2の絶縁膜を残すよう
に、前記第2の絶縁膜をエッチングする工程と、露出し
た前記第1の絶縁膜を除去して、前記半導体基板主表面
を露出する工程と、露出した前記ゲート電極及び露出し
た前記半導体基板主表面上に高融点金属膜を形成する工
程と、熱処理により、前記高融点金属膜とシリコンとで
シリサイド膜を形成する工程と、前記ゲート電極、前記
サイドウォール部及び残存する前記第2の絶縁膜で被覆
された領域を除く前記半導体基板主表面に、不純物イオ
ンを注入する第1のイオン注入工程と、前記サイドウォ
ール部を除去する工程と、前記ゲート電極及び残存する
前記第2の絶縁膜で被覆された領域を除く前記半導体基
板主表面に不純物イオンを注入する第2のイオン注入工
程と、残存する前記第2の絶縁膜を除去する工程と、前
記ゲート電極で被覆された領域を除く前記半導体基板主
表面に不純物イオンを注入する第3のイオン注入工程
と、その後、熱処理により前記不純物イオンを活性化し
て、ソース領域及びドレイン領域を形成する工程を施す
ことを特徴とする。
ジスタの製造方法において、前記第3のイオン注入工程
後、露出した前記シリサイド表面を窒化する工程と、そ
の後、前記熱処理工程を施すことを特徴とする。
において、半導体基板主表面上に形成された第1の絶縁
膜上にゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極の
側壁に第2の絶縁膜でサイドウォール部を形成する工程
と、露出した前記第1の絶縁膜を除去して、前記半導体
基板主表面を露出する工程と、露出した前記ゲート電極
及び露出した前記半導体基板主表面上に高融点金属膜を
形成する工程と、熱処理により、前記高融点金属膜とシ
リコンによりシリサイド膜を形成する工程と、前記ゲー
ト電極及び前記サイドウォール部で被覆された領域を除
く前記半導体基板主表面に不純物イオンを注入する第1
のイオン注入工程と、前記サイドウォール部を除去する
工程と、前記ゲート電極で被覆された領域を除く前記半
導体基板主表面に不純物イオンを注入する第2のイオン
注入工程と、その後、熱処理により前記不純物イオンを
活性化して、ソース領域及びドレイン領域を形成する工
程を施すことを特徴とする。
ジスタの製造方法において、前記第2のイオン注入工程
後、露出した前記シリサイド膜表面を窒化する工程と、
その後、前記熱処理工程を施すことを特徴とする。
イドウォールの外側で、ソース・ドレイン領域がシリサ
イド化され、しかもその領域のみ拡散層深さが深くなっ
ているため、トランジスタの短チャネル効果を増大させ
ることなく、接合リーク電流の増大を抑制できる。
成する前に、その領域のシリサイド化を行っているの
で、自然酸化膜の影響を受けずに、低温でシリサイド化
反応を安定に生じさせることができ、十分な低抵抗化を
再現性よく安定に実現することができる。
時のマスク酸化膜による酸素のノックオンがないので、
シリサイド化反応の熱処理において、低温下でシリサイ
ド化反応を均一に生じさせることができる。
形成用イオン注入ドーズ量が接合深さを十分浅くし、し
かも電流駆動能力を低下させないような範囲に抑制され
ているため、微細なMOSFETにおいても、十分な短
チャネル効果が抑制され、しかも高駆動能力なMOSF
ETが実現可能となる。
は、シリサイド膜からの固相拡散を利用しているため、
シリサイド界面や拡散層界面が凹凸にならないスムーズ
な界面が得られ、かつシリサイドと拡散層界面の不純物
濃度が高濃度に保たれ、オーミック接合が再現性よく安
定に実現できる。
と、LDD(n- )層形成のためのイオン注入を行って
いるので、そのイオン注入の不純物の活性化を層間絶縁
膜の平坦化アニールと同時に行うようにしても、シリサ
イドと拡散層界面の不純物濃度が低下するのを補うこと
ができ、十分なオーミック接合がシリサイドと拡散層の
間で実現できる。
ながら詳細に説明する。
果型トランジスタの製造工程断面図(その1)、図2は
その電界効果型トランジスタの製造工程断面図(その
2)である。
型の面方位(100)面のシリコン基板21上に、LO
COS法により素子分離領域を形成するためにフィール
ド酸化膜22を4000Å程度形成する。
清浄度なドライ酸化雰囲気中でゲート酸化膜23を10
0Å程度形成する。次に、減圧CVD法を用いて、多結
晶シリコン膜を3000Å程度形成する。次に、通常の
ホトリソ技術とエッチング技術を用いて、多結晶シリコ
ン膜からなるゲート電極24配線を形成する。次に、シ
リコン活性層表面25a、多結晶シリコン膜表面25b
上に、800℃程度の温度のドライ酸化雰囲気中で酸化
膜を形成する。
コン窒化膜26を500〜1000Å程度形成する。次
に、LPCVD法かあるいは常圧CVD法を用いて、シ
リコン酸化膜を2000〜3000Å程度形成する。次
いで、反応性(異方性)イオンエッチング法を用いて、
シリコン酸化膜のみをエッチングし、ゲート電極24側
壁にシリコン酸化膜からなるサイドウォール27a,2
7bを形成する。
ェットエッチング法あるいは反応性イオンエッチング法
を用いてゲート電極24側壁以外のシリコン窒化膜26
をエッチング除去し、L型のサイドウォールを含む2重
サイドウォール31a,31b,27a,27bを形成
し、これをマスクにして、界面活性剤入りのバッファー
ドフッ酸溶液を用いて、シリコン活性層表面25aと多
結晶シリコン膜表面25b上の酸化膜をエッチング除去
する。次に、シリコン活性層表面25aと多結晶シリコ
ン膜表面25b上の自然酸化膜を、Ar+H2 ガス混合
のガス雰囲気中でプラズマ表面クリーニングによってエ
ッチング除去する。
さないで、全面にプラズマスパッタリング法を用いて、
高融点金属(Ti,Co,W,Ni,Mo等)膜を20
0〜500Å程度形成する。次に、2段階短時間熱処理
法を用いて、多結晶シリコン膜からなるゲート電極24
上と、ソース・ドレイン領域となるシリコン活性層表面
25aに、自己整合的に高融点金属シリサイド膜、例え
ばTiSi2 膜を600Å程度形成する。なお、1段階
目の短時間熱処理は、600〜700℃程度でN2 ガス
雰囲気中で30秒間行う。
酸化水素水(H2 O2 )と水(H2O)の混合液を用い
て、室温でシリサイド上のTiNとサイドウォール上及
びフィールド酸化膜上の未反応TiとTiNをエッチン
グ除去する。次に、2段階目の短時間熱処理を700〜
900℃程度でN2 ガス雰囲気中で30秒間行い、化学
量論的に安定なTiSi2 膜28a,28b,29を形
成する。
(P)を、加速エネルギー40keV、ドーズ量1×1
014〜1×1015ions/cm2 と、通常使用される
(3〜5×1015)ions/cm2 より低いドーズ量
で、シリサイド膜とシリコン基板界面付近にイオン注入
し、接合の深いn- 拡散層30a,30bを形成する。
リコン酸化膜のサイドウォール27a,27bを、反応
性イオンエッチング法を用いてエッチング除去する。次
に、L型サイドウォール31a,31bをマスクにし
て、サイドウォール下に加速エネルギー110keV、
ドーズ量3〜5×1015ions/cm2 の条件で、接
合の浅いn+ 拡散層32a,32bのソース・ドレイン
領域を形成するためのイオン、例えばAsのイオン注入
をする。
31bを、図2(a)に示すように、反応性イオンエッ
チング法を用いてエッチング除去する。次いで、シリコ
ン活性層表面と多結晶シリコン膜側壁のシリコン酸化膜
を、界面活性剤入りのバッファードフッ酸を用いてエッ
チング除去する。次いで、ホットキャリア効果抑制用の
LDD層(n- 層)33a,33bを形成するための不
純物(P)を大斜角(45°程度)斜め回転イオン注入
法により、2〜4×1013ions/cm2 程度のドー
ズ量、加速エネルギー30keVの条件でイオン注入す
る。次に、800℃程度でN2 (又はNH3 )ガス雰囲
気中で30秒間短時間熱処理を行い、シリサイド膜表面
及び多結晶シリコン膜側壁を窒化する(図示なし)。
PCVD法を用いて、全面にシリコン酸化膜34を50
0Å程度形成する。次に、LPCVD法を用いて、全面
にシリコン窒化膜35を500Å程度形成する。次に、
常圧CVD法を用いて全面にシリコン酸化膜36と、不
純物(B,P)を含むシリコン酸化膜37を連続的に形
成する。次に、不純物を含むシリコン酸化膜37を平坦
にするためとソース・ドレイン領域の不純物を活性化す
るためのアニールを行う。
常のホトリソ技術とエッチング技術を用いて、ソース・
ドレイン領域上あるいはゲート電極24配線上にコンタ
クト穴38を形成する。次に、スパッタリング法を用い
て、2層あるいはそれ以上の積層膜で形成された金属を
形成し、通常のホトリソ技術とエッチング技術により、
メタル配線39を形成する。
いて説明する。
型トランジスタの製造工程断面図である。
ォール1層を用いて、第1の実施例と同様のソース・ド
レイン領域を形成するようにしたものである。
型の面方位(100)面のシリコン基板41上に、LO
COS法により素子分離領域を形成するためにフィール
ド酸化膜42を4000Å程度形成する。次に、高清浄
度なドライ酸化雰囲気中でゲート酸化膜43を100Å
程度形成する。次に、減圧CVD法を用いて、多結晶シ
リコン膜を3000Å程度形成する。次に、通常のホト
リソ技術とエッチング技術を用いて、多結晶シリコン膜
からなるゲート電極44配線を形成する。次に、シリコ
ン活性層表面45a、多結晶シリコン膜表面45bに、
800℃程度の温度のドライ酸化雰囲気中で酸化膜を形
成する。次に、LPCVD法かあるいは常圧CVD法を
用いて、シリコン酸化膜を2500〜4000Å程度形
成する。次いで、反応性イオンエッチング法を用いて、
シリコン酸化膜のみをエッチングし、ゲート電極44側
壁にサイドウォール46a,46bを形成する。
サイドウォール46a,46bをマスクにして、ウェッ
トエッチング法あるいは反応性イオンエッチング法を用
いてゲート電極44側壁以外のシリコン酸化膜をエッチ
ング除去する。次いで、界面活性剤入りのバッファード
フッ酸溶液を用いて、シリコン活性層表面45aと多結
晶シリコン膜表面45b上の酸化膜をエッチング除去す
る。次に、シリコン活性層表面45aと多結晶シリコン
膜表面45b上の自然酸化膜をAr+H2 ガス混合のガ
ス雰囲気中でプラズマ表面クリーニングによってエッチ
ング除去する。
さないで、全面にプラズマスパッタリング法を用いて、
高融点金属(Ti,Co,W,Ni,Mo等)膜を20
0〜500Å程度形成する。次に、2段階短時間熱処理
法を用いて、ゲート電極44上と、ソース・ドレイン領
域となるシリコン活性層表面45bに、自己整合的に高
融点金属シリサイド膜、例えばTiSi2 膜を600Å
程度形成する。なお、1段階目の短時間熱処理は、60
0〜700℃程度でN2 ガス雰囲気中で30秒間行う。
酸化水素水(H2 O2 )と水(H2O)の混合液を用い
て、室温でシリサイド上のTiNとサイドウォール上及
びフィールド酸化膜上の未反応TiとTiNをエッチン
グ除去する。次に、2段階目の短時間熱処理を700〜
900℃程度でN2 ガス雰囲気中で30秒間行い、化学
量論的に安定なシリサイド膜、つまりTiSi2 膜47
a,47b,48を形成する。
(P)を、加速エネルギー40keV、ドーズ量1×1
014〜1×1015ions/cm2 と、通常使用される
(3〜5×1015)ions/cm2 より低いドーズ量
で、シリサイド膜とシリコン膜基板界面付近にイオン注
入し、接合の深いn- 拡散層49a,49bを形成す
る。
シリコン酸化膜のサイドウォール46a,46bを、反
応性イオンエッチング法を用いてエッチング除去する。
更に、シリコン活性層表面と多結晶シリコン膜側壁のシ
リコン酸化膜を界面活性剤入りのバッファードフッ酸を
用いてエッチング除去する。次に、加速エネルギー60
keV、ドーズ量3〜5×1015ions/cm2 の条
件で、接合の浅いn+拡散層50a,50bのソース・
ドレイン領域を形成するためのイオン、例えば、As+
のイオン注入をする。
ホットキャリア効果抑制用のLDD層(n- 層)51
a,51bを形成するための不純物(P)を大斜角(4
5°程度)斜め回転イオン注入法により、2〜4×10
13ions/cm2 程度のドーズ量、加速エネルギー3
0keVの条件でイオン注入する。次に、800℃程度
でN2 (又はNH3 )ガス雰囲気中で30秒間短時間熱
処理を行い、シリサイド膜表面及び多結晶シリコン膜側
壁を窒化する(図示なし)。
及び図2(c)に示す工程を施し、電界効果型トランジ
スタを完成する。
の実施例で用いたL型サイドウォールを用いずに、LD
D構造のソース・ドレイン領域を形成する。シリサイド
膜の形成後のシリサイド膜下の接合の深いn- 拡散層4
9a,49bは第1の実施例と同じである。ゲート電極
44をマスクにして入射角0°で、接合の浅いn+ 拡散
層50a,50bを形成し、その後、大斜角斜め回転イ
オン注入法を用いて、LDD層(n- 層)51a,51
bを形成するようにしたことが特徴である。
いて説明する。
型トランジスタの製造工程断面図である。
型の面方位(100)面のシリコン基板61上に、LO
COS法により素子分離領域を形成するためにフィール
ド酸化膜62を4000Å程度形成する。次に、高清浄
度なドライ酸化雰囲気中でゲート酸化膜63を100Å
程度形成する。次に、減圧CVD法を用いて、多結晶シ
リコン膜を3000Å程度形成する。次に、通常のホト
リソ技術とエッチング技術を用いて、多結晶シリコン膜
からなるゲート電極64配線を形成する。
シリコン膜表面65b上に、800℃程度の温度のドラ
イ酸化雰囲気中で酸化膜を形成する。次に、LPCVD
法を用いて、全面にシリコン窒化膜66を500〜10
00Å程度形成する。次に、LPCVD法かあるいは常
圧CVD法を用いて、シリコン酸化膜を2000〜30
00Å程度形成する。次いで、反応性(異方性)イオン
エッチング法を用いて、不純物を含むシリコン酸化膜6
7のみをエッチングし、ゲート電極側壁にサイドウォー
ル67a,67bを形成する。
L型のサイドウォールを含む2重サイドウォール71
a,71b,67a,67bをマスクにして、ウエット
エッチング法あるいは反応性イオンエッチング法を用い
て、ゲート電極64側壁以外のシリコン窒化膜66をエ
ッチング除去する。次いで、界面活性剤入りのバッファ
ードフッ酸溶液を用いて、シリコン活性層表面65aと
多結晶シリコン膜表面65b上の酸化膜をエッチング除
去する。次に、シリコン活性層表面65aと多結晶シリ
コン膜表面65b上の自然酸化膜を、Ar+H2 ガス混
合のガス雰囲気中でプラズマ表面クリーニングによって
エッチング除去する。
さないで、全面にプラズマスパッタリング法を用いて、
高融点金属(Ti,Co,W,Ni,Mo等)膜を20
0〜500Å程度形成する。次に、2段階短時間熱処理
法を用いて、多結晶シリコン膜からなるゲート電極64
上と、ソース・ドレイン領域となるシリコン活性層表面
65aに、自己整合的に高融点金属シリサイド膜、例え
ばTiSi2 膜を600Å程度形成する。なお、1段階
目の短時間熱処理は、650℃程度でN2 ガス雰囲気中
で30秒間行う。
酸化水素水(H2 O2 )と水(H2O)の混合液を用い
て、室温でシリサイド上のTiNとサイドウォール上及
びフィールド酸化膜上の未反応TiとTiNをエッチン
グ除去する。次に、2段階目の短時間熱処理を700〜
900℃程度N2 ガス雰囲気中で30秒間行い、化学量
論的に安定なTiSi2 膜68a,68b,69を形成
する。
(P)を、加速エネルギー40keV、ドーズ量1×1
014〜1×1015ions/cm2 と、通常使用される
(3〜5×1015)ions/cm2 より低いドーズ量
で、シリサイド膜とシリコン膜基板界面付近にイオン注
入し、接合の深いn- 拡散層70a,70bを形成す
る。
リコン酸化膜からなるサイドウォール67a,67bを
反応性イオンエッチング法を用いてエッチング除去す
る。次に、L型サイドウォール71a,71bをマスク
にして、サイドウォール下に加速エネルギー110ke
V、ドーズ量3〜5×1015ions/cm2 の条件で
接合の浅いn+ 拡散層72a,72bのソース・ドレイ
ン領域を形成するためのイオン、例えばAsのイオン注
入をする。
ホットキャリア効果抑制用のLDD層(n- 層)73
a,73bを形成するための不純物(P)を大斜角(4
5°程度)斜め回転イオン注入法により、2〜4×10
13ions/cm2 程度のドーズ量、加速エネルギー3
0keVの条件でイオン注入する。次いで、800℃程
度でN2 (又はNH3 )ガス雰囲気中で30秒間短時間
熱処理を行い、シリサイド膜表面及び多結晶シリコン膜
側壁を窒化する(図示なし)。
及び図2(c)に示す工程を施し、電界効果型トランジ
スタを完成する。
ドウォールを含む2重サイドウォールを用いた第1の実
施例を変形したものである。第1の実施例との違いは、
ホットキャリア効果抑制用のLDD層(n- 層)73
a,73bを形成する工程である。
1bを残した状態で、まず、入射角0°のイオン注入に
より、接合の浅いn+ 拡散層72a,72bを形成し、
更に、L型サイドウォール71a,71bを残した状態
で、大斜角斜めイオン注入法を用いて、LDD層(n-
層)73a,73bを、ゲート電極64にオーバーラッ
プするように形成する。
MOSFETについて説明したが、pチャネルMOSF
ETの場合にも同様に適用できることは言うまでもな
い。
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
よれば、 (1)比較的長いサイドウォールの外側で、ソース・ド
レイン領域がシリサイド化され、しかもその領域のみ拡
散層深さが深くなっているため、トランジスタの短チャ
ネル効果を増大させることなく、接合リーク電流の増大
を抑制できる。
成する前に、その領域のシリサイド化を行っているの
で、自然酸化膜の影響を受けずに、低温でシリサイド化
反応を安定に生じさせることができ、十分な低抵抗化を
再現性よく安定に実現することができる。
時のマスク酸化膜による酸素のノックオンがないので、
シリサイド化反応の熱処理において、低温下でシリサイ
ド化反応を均一に生じさせることができる。
形成用イオン注入ドーズ量が接合深さを十分浅くし、し
かも電流駆動能力を低下させないような範囲に制御され
ているため、微細なMOSFETにおいても、十分な短
チャネル効果が抑制され、しかも高駆動能力なMOSF
ETが実現可能となる。
は、シリサイド膜からの固相拡散を利用しているため、
シリサイド界面や拡散層界面が凹凸にならないスムーズ
な界面が得られ、かつシリサイドと拡散層界面の不純物
濃度が高濃度に保たれるオーミック接合が再現性よく安
定に実現できる。
と、LDD(n- )層形成のためのイオン注入を行って
いるので、そのイオン注入の不純物の活性化を層間絶縁
膜の平坦化アニールと同時に行うようにしても、シリサ
イドと拡散層界面の不純物濃度が低下するのを補うこと
ができ、十分なオーミック接合がシリサイドと拡散層の
間で実現できる。
ドウォールは、エッチングによるサイドウォール幅のば
らつきが生じないため、電気的なゲート長のばらつきが
なくなり、閾値電圧のばらつきの小さいMOSFETを
安定に形成することができる。また、LDD(n- )層
形成のイオン注入は、マスク酸化膜なしにシリコン活性
層表面に直接大斜角斜めに回転イオン注入法により行っ
ているため、マスク酸化膜中の酸素のシリコン基板への
ノックオンによる不純物の不活性化を防止できる。
の接合の拡散層領域を、ゲート電極とオーバーラップさ
せることにより、バンド間トンネルによるドレインリー
ク電流の発生を回避させることが可能である。
層とn+ 層及びLDD(n- )層を形成した後に、低温
短時間熱処理によるシリサイド表面と多結晶シリコン膜
表面及びシリコン活性層表面を膜応力緩和のための窒化
とシリサイド膜結晶回復を同時に行っているため、後の
熱処理によって拡散層の不純物の再分布が生じないだけ
でなく、シリサイド膜の凝集も起こらなくなり、十分な
低抵抗拡散層とオーミック接合が形成できる。
ン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜及び不純物
を含むシリコン酸化膜の4層構造にしたため、シリサイ
ド膜への膜応力が緩和され、その後の熱プロセスに対す
るシリサイド膜の耐熱性が十分となる。また、層間絶縁
膜の構成膜の中にLPCVD法かあるいはプラズマCV
D法によるシリコン窒化膜が含まれているので、層間絶
縁膜の表面平坦化熱処理雰囲気としてN2 、O2 、ウェ
ットO2 ガスの全ての雰囲気に対して対応できる。特に
ウェットO2 ガス雰囲気にすることにより、N2 処理よ
り低温で平坦化が可能になる。
いるため、コンタクト穴を形成した後、TiN表面が酸
化されなくなり、メタル配線との接合において、十分な
オーミックコンタクトが得られる。更に、現行のコンタ
クト穴形成後のHFディップにより微小コンタクト穴底
部の自然酸化膜を除去する工程をそのまま使うことがで
きる。ここでHFとしては、界面活性剤の入っているバ
ッファードフッ酸溶液が望ましい。
ジスタの製造工程断面図(その1)である。
ジスタの製造工程断面図(その2)である。
製造工程断面図である。
ジスタの製造工程断面図である。
ジスタの製造工程断面図である。
サイドウォール 28a,28b,29,47a,47b,48,68
a,68b,69 TiSi2 膜 30a,30b,49a,49b,70a,70b
接合の深いn- 拡散層 31a,31b,71a,71b L型サイドウォー
ル 32a,32b,50a,50b,72a,72b
接合の浅いn+ 拡散層 33a,33b,51a,51b,73a,73b
LDD層(n- 層) 34,36,37 シリコン酸化膜 38 コンタクト穴 39 メタル配線
Claims (4)
- 【請求項1】(a)半導体基板主表面上に形成された第
1の絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、 (b)前記ゲート電極を含む前記第1の絶縁膜上に第2
の絶縁膜を形成する工程と、 (c)前記ゲート電極の側壁を被覆する前記第2の絶縁
膜に面したサイドウォール部を第3の絶縁膜で形成する
工程と、 (d)前記ゲート電極の側壁を被覆する前記第2の絶縁
膜及び前記サイドウォール部で被覆する前記第2の絶縁
膜を残すように、前記第2の絶縁膜をエッチングする工
程と、 (e)露出した前記第1の絶縁膜を除去して、前記半導
体基板主表面を露出する工程と、 (f)露出した前記ゲート電極及び露出した前記半導体
基板主表面上に高融点金属膜を形成する工程と、 (g)熱処理により、前記高融点金属膜とシリコンとで
シリサイド膜を形成する工程と、 (h) 前記ゲート電極、前記サイドウォール部及び残存
する前記第2の絶縁膜で被覆された領域を除く前記半導
体基板主表面に、不純物イオンを注入する第1のイオン
注入工程と、(i) 前記サイドウォール部を除去する工程と、(j) 前記ゲート電極及び残存する前記第2の絶縁膜で
被覆された領域を除く前記半導体基板主表面に不純物イ
オンを注入する第2のイオン注入工程と、(k) 残存する前記第2の絶縁膜を除去する工程と、(l) 前記ゲート電極で被覆された領域を除く前記半導
体基板主表面に不純物イオンを注入する第3のイオン注
入工程と、(m) その後、熱処理により前記不純物イオンを活性化
して、ソース領域及びドレイン領域を形成する工程を施
すことを特徴とする電界効果型トランジスタの製造方
法。 - 【請求項2】 前記第3のイオン注入工程後、露出した
前記シリサイド表面を窒化する工程と、その後、前記熱
処理工程を施すことを特徴とする請求項1記載の電界効
果型トランジスタの製造方法。 - 【請求項3】(a)半導体基板主表面上に形成された第
1の絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、 (b)前記ゲート電極の側壁に第2の絶縁膜でサイドウ
ォール部を形成する工程と、 (c)露出した前記第1の絶縁膜を除去して、前記半導
体基板主表面を露出する工程と、 (d)露出した前記ゲート電極及び露出した前記半導体
基板主表面上に高融点金属膜を形成する工程と、 (e)熱処理により、前記高融点金属膜とシリコンによ
りシリサイド膜を形成する工程と、 (f) 前記ゲート電極及び前記サイドウォール部で被覆
された領域を除く前記半導体基板主表面に不純物イオン
を注入する第1のイオン注入工程と、(g) 前記サイドウォール部を除去する工程と、(h) 前記ゲート電極で被覆された領域を除く前記半導
体基板主表面に不純物イオンを注入する第2のイオン注
入工程と、(i) その後、熱処理により前記不純物イオンを活性化
して、ソース領域及びドレイン領域を形成する工程を施
すことを特徴とする電界効果型トランジスタの製造方
法。 - 【請求項4】 前記第2のイオン注入工程後、露出した
前記シリサイド膜表面を窒化する工程と、その後、前記
熱処理工程を施すことを特徴とする請求項3記載の電界
効果型トランジスタの製造方法。
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