JPH0684824A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH0684824A
JPH0684824A JP23106092A JP23106092A JPH0684824A JP H0684824 A JPH0684824 A JP H0684824A JP 23106092 A JP23106092 A JP 23106092A JP 23106092 A JP23106092 A JP 23106092A JP H0684824 A JPH0684824 A JP H0684824A
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JP
Japan
Prior art keywords
layer
silicide
impurity concentration
semiconductor layer
silicide layer
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JP23106092A
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English (en)
Inventor
Takehisa Yamaguchi
偉久 山口
Masahiro Shimizu
雅裕 清水
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 シリサイドと半導体拡散層とのコンタクト抵
抗の増大を防止し、トランジスタのドレイン電流の低下
を抑制する。 【構成】 半導体拡散層3の接合形成後、シリサイド層
を形成する前にシリサイド層の底面が位置する付近に濃
度のピークが来るように追加のイオン注入6によって不
純物濃度を高めておく。 【効果】 シリサイド層が形成され、シリサイド層が半
導体拡散層の不純物を吸い出しても予め不純物濃度が高
められているため、ショットキー障壁を高めることもな
く、コンタクト抵抗の増大を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体の不純物拡散
層と、その半導体と高融点金属との化合物と、が形成す
る電気的接続に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体(例えばSi)と高融点金属(例
えばTi,Co,Ni,Ta,W)との化合物は高融点
金属シリサイド(以降「シリサイド」と記す)と呼ば
れ、MOS型トランジスタのソース・ドレイン領域、ゲ
ート電極の抵抗を低抵抗化するために有効な材料の1つ
である。このため、高集積化に対応してMOSトランジ
スタのスケーリングが微細化されるに伴い、上昇する傾
向にあるソース・ドレイン領域や、ゲート配線の抵抗を
抑制する事ができる。
【0003】図12乃至図16においてこの技術を、シ
リサイドとしてチタンシリサイド(TiSi2 )を用
い、P+ /N接合を有するシリコンとコンタクトをとる
場合を例にとって説明する。
【0004】図12に接合形成を行ったPchMOSト
ランジスタの断面図を示す。フィールド酸化膜5で分離
されたトランジスタは、ゲート電極1、サイドウォール
酸化膜2、P+ 拡散層3、ゲート酸化膜4を有してい
る。P+ 拡散層3はN型基板20にBF2 + を4×10
15/cm2 ,20keVの条件下で注入し、窒素雰囲気
中で900℃の熱処理を行って形成されたものである。
【0005】図13に全面にチタン膜8をスパッタ法に
より堆積させたところを示す。この後ランプアニール装
置を用いて窒素雰囲気中で700℃,30秒の条件下で
熱処理を行う。これにより、チタン膜8の表面には窒化
チタン(TiN)層9が、基板20やゲート電極1と接
触しているチタン膜8はシリコンとの反応により窒化シ
リコン(TiSix )層11が、それぞれ形成される。
この時、酸化膜4,5上に接しているチタン膜8は、酸
化膜(SiO2 )とは反応せず、未反応のチタン膜10
として存在する(図14)。
【0006】次に、図15に示すように窒化チタン層
9、未反応のチタン膜10を除去して窒化シリコン層1
1を残置する。これには硫酸と過酸化水素溶液とが用い
られる。
【0007】次に再度ランプアニール装置を用いて、窒
素雰囲気中で800℃,30秒の熱処理を行う。この処
理により、窒化シリコン層11は低抵抗のシリサイド
(TiSi2 )層12となる(図16)。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところでシリサイドに
はその接するシリコン中の不純物を吸い出す性質があ
る。したがって、P+ 拡散層3の不純物濃度はシリサイ
ド層12との接合面において低下する。
【0009】図17乃至図18はこれを説明する不純物
濃度分布図である。図17はP+ 拡散層3を形成した時
の、図18はその後シリサイド層12を形成した後の、
それぞれボロン濃度の分布を示す。但しチタン膜8を5
00オングストロームで形成した場合についてのもので
ある。横軸は基板20の表面からの距離を、縦軸はボロ
ン濃度を、それぞれ示している。
【0010】図17のグラフ31から、P+ 拡散層3を
形成した時のボロン濃度のピークは表面から約700オ
ングストロームの位置にあることがわかる。一方、図1
8に示すように、シリサイド層12の底面はグラフ31
で示されたボロン濃度のピークの位置にまで達する。
【0011】ところが先に述べたようにシリサイド層1
2がP+ 拡散層3の不純物であるボロンを吸い出すため
に、グラフ32に示されるようにシリサイド層12の底
面と接するP+ 拡散層3のボロン濃度は低下する。
【0012】このようなボロン濃度の低下はP+ 拡散層
3とシリサイド層12とが形成するショットキー障壁の
高さを高くするため、コンタクト抵抗の増大をもたらす
事になる。かかる現象はトランジスタの特性においてド
レイン電流の低下をもたらすという問題点があった。
【0013】この発明は上記の問題点を解決するために
なされたもので、高融点金属の半導体化合物と、半導体
との接合における抵抗を低減する半導体の製造方法を提
供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】この発明にかかる半導体
装置の製造方法の第1の態様は、(a)所定の不純物濃
度を有する半導体層を準備する工程と、(b)半導体層
上に、半導体層と高融点金属との化合物を形成する工程
と、工程(b)に先立つ(c)半導体層において、化合
物の底面が形成される近傍の不純物濃度を高める工程を
備える。
【0015】この発明にかかる半導体装置の製造方法の
第2の態様は、(a)所定の不純物濃度を有する半導体
層を準備する工程と、(b)半導体層上に、半導体層と
高融点金属との化合物を形成する工程と、(c)半導体
層において、化合物の底面近傍の不純物濃度を高める工
程と、を備える。
【0016】
【作用】この発明においては、半導体層と高融点金属と
の化合物近傍での半導体層の不純物濃度を、化合物によ
る半導体層の不純物の吸い出しによる不純物濃度の低下
を補償すべく増大させる。
【0017】
【実施例】
第1実施例.図1乃至図6にこの発明の第1実施例であ
るPchMOSトランジスタの製造方法を工程順に示
す。フィールド上にゲート酸化膜4、ゲート電極5を形
成後、イオン注入法を用いてBF2 + を20keV,4
×1015/cm2 の条件下で注入する。そして、窒素雰
囲気中で900℃,20分の熱処理を行ってP+ 拡散層
3を形成する(図1)。
【0018】次に図2に示されるように、BF2 + の射
影飛程RP が、後で形成されるシリサイド層12の膜厚
と同程度になる様に注入エネルギーを選び、1015/c
m2台で追加のイオン注入6を行う。打ち込まれたBF
2 + はピーク位置7近傍においてP+ 拡散層3のボロン
濃度を高める。この後の熱処理は行っても、行わなくて
もよい。
【0019】次に図3に示すように、全面にスパッタ法
によりチタン層8を約500オングストローム堆積させ
る。
【0020】次にランプアニール装置を用いて窒素雰囲
気中で700℃,30秒の条件下で熱処理を行う。これ
により、図4に示されるように、チタン膜8の表面には
窒化チタン層9が、基板20やゲート電極1と接触して
いるチタン膜8はシリコンとの反応により窒化シリコン
層11が、それぞれ形成される。この時、酸化膜4,5
上に接しているチタン膜8は、酸化膜とは反応せず、未
反応のチタン膜10として存在する。
【0021】次に、図5に示すように窒化チタン層9、
未反応のチタン膜10を除去して窒化シリコン層11を
残置する。これには硫酸と過酸化水素溶液とが用いられ
る。
【0022】次に再度ランプアニール装置を用いて、窒
素雰囲気中で800℃,30秒の熱処理を行う。この処
理により、窒化シリコン層11は低抵抗のシリサイド層
12となる(図6)。
【0023】以上の工程からわかるように、この発明は
従来の工程に追加のイオン注入6を付加したものとなっ
ている。このため、シリサイド層12の底面に接するP
+ 拡散層3は高濃度になる。
【0024】よってシリサイド層12によるP+ 拡散層
3からのボロンの吸い出しが生じても、吸い出される分
は既に追加のイオン注入6により補充されているので、
シリサイド層12の底面とP+ 拡散層3とのコンタクト
抵抗の増大を防ぐ事ができる。
【0025】これを更にボロン濃度の分布図を用いて説
明する。図7は、図1で示された工程に対応しており、
BF2 + を20keV,4×1015/cm2 の条件で注
入し、窒素雰囲気中で900℃,20分の熱処理を行っ
た時の基板20の表面からの距離に対する濃度分布を示
す。横軸は基板20の表面からの距離を、縦軸はボロン
濃度を、それぞれ示している。グラフ31からわかるよ
うに、ボロン濃度のピークは表面から約700オングス
トロームの位置にある。
【0026】図8は、図2で示された工程に対応してお
り、数十keVのエネルギーで1015/cm2 台のBF
2 + またはB+ の追加のイオン注入6を行った場合のボ
ロン濃度の分布を示す。追加のイオン注入6の注入エネ
ルギーは、後で形成されるシリサイド層12の膜厚と同
程度の射影飛程RP を持つように制御される。
【0027】グラフ33は追加のイオン注入6によって
追加されるボロン濃度の分布を示す。よって、結局P+
拡散層3のボロン濃度の分布はグラフ31とグラフ33
とで示されるボロン濃度の和となり、グラフ34で表さ
れる。
【0028】図9は、グラフ34で示されるボロン濃度
を有するP+ 拡散層3の上部に、700オングストロー
ムの厚さのシリサイド層12が形成された場合のボロン
濃度の分布を示している。
【0029】グラフ35によって示されるように、シリ
サイド層12によってP+ 拡散層3のボロンが吸い出さ
れ、その濃度はグラフ34で示される濃度よりも低下す
る。
【0030】しかしシリサイド層12近傍でのP+ 拡散
層3のボロン濃度は予め十分高められているため、ショ
ットキー障壁の高さを高めることはなく、コンタクト抵
抗の増大は抑制される。したがってPchMOSトラン
ジスタのドレイン電流の低下を抑制する事ができる。
【0031】第2実施例.第1実施例では、P+ 拡散層
3を形成した後、シリサイド層12の形成に先立ってP
+ 拡散層3のボロン濃度を高めたが、シリサイド層12
の形成の後でシリサイド層12越しにP+ 拡散層3のボ
ロン濃度を高めてもよい。
【0032】図10にシリサイド層12が形成されたP
chMOSトランジスタの断面図を示す。このようにシ
リサイド層12が形成された後、図11に示すように、
シリサイド層12越しにB+ またBF2 + の追加のイオ
ン注入6を行う。そのエネルギーは第1実施例と同様
に、シリサイド層12の底面に射影飛程RP がくるよう
に制御される。また注入量も第1実施例で示されたのと
同程度が望ましい。
【0033】追加された不純物の活性化は、後工程でP
chMOSトランジスタ上に層間膜を堆積させ、そのリ
フローにより行われる。このようにして不純物濃度を高
めることにより、シリサイド層12によるP+ 拡散層3
のボロンの吸い出しがあっても、その分のボロンは追加
のイオン注入6によって補償されるので第1実施例と同
様の効果を得る事ができる。
【0034】第3実施例.第1及び第2実施例では、シ
リサイドとしてTiSi2 を用いた場合について述べた
が、CoSi2 ,NiSi,TaSi2 ,WSi2 等の
他のシリサイドを用いた場合でもこの発明を適用でき、
同様の効果を得ることができる。
【0035】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば半導体
層と高融点金属との化合物が吸い出す半導体層の不純物
が補償されるので、化合物と半導体層とが形成するショ
ットキー障壁の高さを高めることはなく、コンタクト抵
抗の増大は抑制される。したがってトランジスタのドレ
イン電流の低下を抑制する事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1実施例を工程順に示す断面図で
ある。
【図2】この発明の第1実施例を工程順に示す断面図で
ある。
【図3】この発明の第1実施例を工程順に示す断面図で
ある。
【図4】この発明の第1実施例を工程順に示す断面図で
ある。
【図5】この発明の第1実施例を工程順に示す断面図で
ある。
【図6】この発明の第1実施例を工程順に示す断面図で
ある。
【図7】この発明の第1実施例にかかる不純物濃度の分
布図である。
【図8】この発明の第1実施例にかかる不純物濃度の分
布図である。
【図9】この発明の第1実施例にかかる不純物濃度の分
布図である。
【図10】この発明の第2実施例を工程順に示す断面図
である。
【図11】この発明の第2実施例を工程順に示す断面図
である。
【図12】従来の技術を工程順に示す断面図である。
【図13】従来の技術を工程順に示す断面図である。
【図14】従来の技術を工程順に示す断面図である。
【図15】従来の技術を工程順に示す断面図である。
【図16】従来の技術を工程順に示す断面図である。
【図17】従来の技術にかかる不純物濃度の分布図であ
る。
【図18】従来の技術にかかる不純物濃度の分布図であ
る。
【符号の説明】
3 P+ 拡散層 6 追加のイオン注入 12 シリサイド(TiSi2 )層

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (a)所定の不純物濃度を有する半導体
    層を準備する工程と、 (b)前記半導体層上に、前記半導体層と高融点金属と
    の化合物を形成する工程と、を備え、前記工程(b)に
    先立って、 (c)前記半導体層において、前記化合物の底面が形成
    される近傍の不純物濃度を高める工程を更に備える半導
    体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 (a)所定の不純物濃度を有する半導体
    層を準備する工程と、 (b)前記半導体層上に、前記半導体層と高融点金属と
    の化合物を形成する工程と、 (c)前記半導体層において、前記化合物の底面近傍の
    不純物濃度を高める工程と、を備える半導体装置の製造
    方法。
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