JPS60245266A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

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JPS60245266A
JPS60245266A JP59100463A JP10046384A JPS60245266A JP S60245266 A JPS60245266 A JP S60245266A JP 59100463 A JP59100463 A JP 59100463A JP 10046384 A JP10046384 A JP 10046384A JP S60245266 A JPS60245266 A JP S60245266A
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transistor
source
layer
metal
semiconductor device
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JP59100463A
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Junji Hagishima
萩島 淳史
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明はPチャンネルMO8)ランジスタ(以下、P−
MOS)ランジスタという。)とNチャンネルMO8)
ランジスタ(以下、N−MOS)ランジスタという。)
を上下に配置してなる3次元相補形MOSデバイス(以
下、3次元CMOSデバイスという。)に係わる半導体
装置およびその製造方法に関するものである。
〔背景技術〕
MOSデバイスの微細化により短チャンネル化すると、
ソース、ドレイン領域の拡散層抵抗が太ぎくなり、機能
の向上、特に高速化をはかるうえで大きな問題となって
いる。そこで、拡散層をシリサイド化して拡散層抵抗の
低減を図り動作速度を向上させようとする方法がN−M
OS)ランジスタに対して提案されている。これはNチ
ャンネルMO8)ランジスタ(以下、N−MOS)ラン
ジスタ)のソース、ドレインの拡散層形成領域上に高融
点金属(Mo)を被着し、これを通してAsイオンを打
込んで熱処理をして高融点金属をシリサイド化すると共
に、Asイオンの打込みによりソース、ドレインの拡散
層を形成することにより、前記拡散層表面にシリサイド
層を形成して拡散層抵抗を低減させる方法である(19
82年12月発行のTechnical Digest
 of International Ele−ctr
on Devices Meeting、pp556−
559 )。
一方、CMOSデバイスの高集積化に伴なう微細化によ
りソース、ドレイン領域の拡散層抵抗の低減を図るべく
、CMOSデバイスにおける拡散層のシリサイド化が是
非とも必要となってきた。
そこで、通常のCMOSデバイスのソース、ドレイン領
域の拡散層のシリサイド化に適用してみるとPチャンネ
ルMO8)ランジスタ(以下、P−MOS)ランジスタ
)形成側とN−MOS)ランジスク形成側双方のソース
、ドレイン領域の拡散層のシリサイド化を、P−MOS
 トランジスタ形成側とN−MOS)ランジスク形成側
とで夫々個別に行なう必要があり、またゲートと拡散層
との分離用の絶縁膜(サイドウオール)を夫々必要とす
るなど、製造プロセスが大変複雑で、コスト高となると
いう問題が生じるということが本発明者によって明らか
とされた。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、3次元CMOSデバイスのソース、ド
レイン領域(の拡散層)表面にメタルシリサイド層を形
成することにより、ソース、トレーイン領域の(拡散F
り抵抗の低減を図り、高速動作を達成できると共に、通
常の横形CMOSデバイスに比べ太幅にスペースの縮小
ができ、高集積化を一層可能にするようにした半導体装
置を提供することにある。
また本発明の他の目的は、上側のMOS)ランジスタの
ソース、ドレイン領域(の拡散層)表面にメタルシリサ
イド層を形成してなる3次元CMOSデバイスを、簡単
な製造プロセスにより容易に、従って安価に得ることが
できるようにした半導体装置の製造方法を提供すること
にある、本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な
4?徴は、本明細書の記述および添付図面からあきらか
になるであろう。
〔発明の概要〕
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
を簡単忙説明すれば、下記のとおりである。
すなわち、本発明の第1の発明は、3次元CMOSデバ
イスのソース、ドレイン領域(の拡散層)表面にメタル
シリサイド層を形成することにより、ソース、ドレイン
領域の(拡散層)抵抗の低減を図り、高速動作を達成す
ると共に、通常の横形CMOSデバイスに比べ太幅にス
ペースの縮小化を図り高集積化を一層可能にするもので
ある。
また本発明の第2の発明は、半導体基板に構成した一導
電形MO8)ランジスタのゲート電極を共通のゲート電
極として、他の導電形MO8)ランジスタのソース、ド
レイン領域を形成するための半導体層を、前記−導電形
MO8)ランジスタの上側に形成し、この半導体層上に
メタルな被着し、このメタルを連して前記他の導電形不
純物イオンを打込んで前記半導体層に前記他の導電形M
O3)ランジスタのソース、ドレイン領域を形成し、こ
の後熱処理を施して前記メタルをシリサイド化すること
により、ソース、ドレイン領域表面圧メタルシリサイド
層を形成してなる3次元CMOSデバイスを簡単な製造
プロセスにより容易に、従って安価に製造できるもので
ある。
法の一実施例を示し、特にCMOSインバータにN形シ
リコン基板1の主面に選択酸化法によりフィールド酸化
膜2を形成する一力、活性領域忙第1のゲート酸化膜3
を形成する。更に全面に多結晶シリコンをCVD法によ
り被着した後、隣[Pl処理をして多結晶シリコン中に
隣IPIを導入する。次いで通常のホトエツチング法に
より多結晶シリコンをパターニングしてゲート電極4を
形成する。
この状態でP形不純物イオンたとえばボロン031イオ
ンを高濃度に、ゲート電極4をマスクにして全面に打込
んで、ソース、ドレイン領域を構成するP+拡散層5を
形成する。次に熱酸化を行なってゲート電極4上に第2
のゲート酸化膜3′を図示のリングラフィ)法により、
ドレイン領域のP+拡散層5上の酸化膜に穴を形成し、
シリコン基板を(Seeding Epitaxial
法)によりゲート電極4上ニングし、ゲート電極4の上
方にSin、膜7′を得る。
次に1iH1f+に示すよう妃、全面にたとえばM。
などの高融点金属8を蒸着し、N形不純物イオンたとえ
ばAsイオンを高融点金属8を通してイオン打込みする
。このとき打込ろエネルギーを適当に設定してSin、
膜7′のパターンの下部には打込みイオンが入らないよ
うにする。このようにしてエピタキシャル層6の一部に
、即ちN−MOSトランジスタのソース、ドレイン形成
領域VCN+拡散層6′を形成する。次に非酸化性雰囲
気(たとえばHe )中で熱処理を施して、打込みイオ
ンを活性化させ、エピタキシャル層6のうちN+拡散層
6り上の高融点金属8のろシリサイド化し、シリサイド
化しない高融点金属部分即ちSing膜7′上りリケー
ドガラス(PSG)膜9をCVD法により被着し、ホト
エツチング法によりコンタクトホール10を形成し、ア
ルミニウム(AI!、)を全面に蒸着した後、これをホ
トエツチング法によりパターニングしAμ配線11を形
成する。この後図示しないが通常の方法によりパッシベ
ーション膜を形成し、3次元CMOSデバイス(Sta
ckedCMO8)を完成する。
このようにしてソース、ドレイン領域の拡散層表面に高
融点金属シリサイド層8′が形成された3次元CMOS
デバイスは、従来の3次元CMOSデバイスにおける上
部のMOS)ランジスクここではN−MOS)ランジス
タのソース、ドレイン領域のN+拡散層6′を形成する
ためのイオン打込ロノマスクとなるSi2.膜7′のパ
ターンを高融点金属シリサイド層8′の分離に兼用して
いるため、従来の3次元CMO8構造プロセスに簡単な
工程(高融点金属被着工程やシリサイド化しない高融点
金属8を除去する工程等)を追加するだけでソース、ド
レイン領域の拡散層6′のシリサイド化が可能となる。
また現在提案されているN−MOS)ランジスタのソー
ス、ドレイン領域の拡散層のメタルシリサイド化方法で
は、ゲート電極と拡散層とを分離する必要上、ゲート電
極の側面に5i02等の金属と反応しな(・絶縁膜によ
るスペーサ(サイドウオール)を設ける必要がある。そ
して通常の横形CMOSデバイスではソース、ドレイン
領域の拡散層のシリサイド化匠当っては、P−MOS)
ランジスタ形成側とN−MOS)ランジスタ形成側双方
のソース、ドレイン領域の拡散層をシリサイド化する必
要があり、しかもゲート電極と拡散層とを分離するサイ
ドウオールもP−MOS)ランジスタ形成側とN−MO
S)ランジスタ形成側双方必要となる。これに対して本
発明に係る3次元CMOSデバイスでは、まずゲート電
4a4を共通ゲート電極として使用することができ、ま
たゲート電極4とソース、ドレイン領域の拡散層5,6
′とを分離するサイドウオールが不要であり、ソース。
ドレイン領域の拡散層のシリサイド化も一方のMOSト
ランジスタ即ち上側のN−MOS)ランジスタについて
のみ行なえばよい。これにより本発明ではCMOSデバ
イスの拡散層シリサイド化を通常の横形CM 、0’ 
Sデバイスに適用するよりも、3次元CMOSデバイス
に適用した方が製造工程が簡単となり、メタルを通して
イオン打込みをしてソース、ドレイン領域の拡散層をシ
リサイド化しくなる3次元CMOSデバイスを容易にか
つ安価に製造できる。
また3次元CMOSデバイスにおけるソース。
ドレイン領域の拡散層をメタルシリサイド化し、これに
より拡散層抵抗を低減させることができ、従ってデバイ
スの動作速度を一層高速化させることができると共に、
MOSデバイスの微細化が通常の横形CMOSデバイス
に比して一層可能となり3次元CMOSデバイスによる
集積度の向上を図ることができる。
〔効 果〕
本発明を用いれば次のような種々の効果を奏する。
+11 3次元CMOSデバイスのソース、ドレイン領
域表面にメタルシリサイド層を形成することにより、ソ
ース、ドレイン領域の(拡散層)抵抗の低減を図ること
ができ、動作速度の高速化を達成することができる。
121 通常の横形CMOSデバイスに比べ、大幅にス
ペースの縮小ができ、高集積化を一層図ることができる
(3) ソース、ドレイン領域のメタルシリサイド化に
当って、通常の横形CMOSデバイスの場合では、ゲー
ト電極とソース、ドレイン領域(拡散層)とを分離する
サイドウオールを必要とし、また両方のMOS)ランジ
スタ(P−MOS)ランジスタとN−MOS)ランジス
タ)のソース、ドレイン領域のメタルシリサイドを必要
としているのに対し、本発明では前記サイドウオールが
不璧であり、しかも上1則である一方のMOS)ジンジ
スタのソース、ドレイン領域のメタルシリサイド化を行
なうだけでよく、更にゲート電極を共通ゲート電極とし
て共用できるので、簡単な製造プロセスにより、ソース
、ドレイン領域表面にメタルシリサイド層を形成してな
る3次元CMOSデバイスを容易に従って安価に得るこ
と力(できる。
以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定される
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。たとえば、実施例では
下側のMOS)ランジスタとしてP−MOS)ランジス
タを形成し、上側のMOS)ランジスタとしてN−MO
S)ランジスタを形成しているが、本発明はこれに限定
されることなく下側のMOS)ランジスタとしてN−M
OS)ランジスタを形成し、上側のMOSトランジスタ
としてP−MOSトランジスタを形成してもよい、この
場合には、メタルシリサイド層(高融点金属シリサイド
層)及びP−MOS)ランジスタのソース、ドレイン領
域の拡散層形成のため、P形不純物イオンをメタル(高
融点金属)を通してエピタキシャル層(N一層)に打込
むことになる。また本発明のメタルシリサイド層は実施
例の如き高融点金属シリサイド層に限定されるものでは
ない。また3次元CMOSデバイスのゲート構造として
上記実施例に限定されることなくオフセットゲート構造
を用いてもよ(・。
〔利用分野〕
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CMOSインバータ
に適用した場合について説明したが、それに限定される
ものではな(、たとえばCMOSゲートアレーなとCM
OSデバイスを用いた半導体集積回路全般に適用できる
法の一実施例を示す工程断面である。
1・・・N形シリコン基板、4・・ゲート電極、5・・
・P” 拡散層、6・・・エピタキシャル層(P一層)
、6′・・・1拡散層、8・・・高融金属、8′・・・
高融点金属シリサイド層。
第1図 「/

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ■、共通ゲート電鞭な中央にして、互いに逆導電形のM
    OS)ランジスタを上下圧配置してなる3次元相補形M
    OSデバイスであって、上側のMOSトランジスタのソ
    ース、ドレイン領域表面にメタルシリサイド層を形成す
    るようにしたことを特徴とする半導体装置。 2 前記メタルシリサイド層を高融点金属シリサイドで
    構成してなる特許請求の範囲第1項記載の半導体装置。 8、下側のMOS)ランジスタをPチャンネル間O8)
    ランジスタで構成し、上側のMOS)ランジスタなNチ
    ャンネルMO8)ランジスタで構成してなる特許請求の
    範囲第1項または第2項記載の半導体装置。 4、半導体基板に構成した一導電形MO8)ランジスタ
    のゲート電極を共通ゲート電極として、他の導電形MO
    8)ランジスタのソース、ドレイン領域を形成するため
    の半導体層を前記−導電形MO8)ランジスタの上側に
    形成し、この半導体層上にメタルを被着し、このメタル
    を通して前記他の導電形不純物イオンを打込んで前記半
    導体層に前記他の導電形MO8)ランジスタのソース、
    ドレイン領域を形成し、この後熱処理を施して前記メタ
    ルなシリサイド化して前記ソース、ドレイン領域表面に
    メタルシリサイド層を形成し、これにより3次元相補形
    MOSデバイスを製造するようにしたことを特徴とする
    半導体装置の製造方法。 5、前記半導体層として前記半導体基板からの結晶成長
    法により前記ゲート電極上およびその周辺に形成したエ
    ピタキシャル層を用いてなる特許請求の範囲第4項記載
    の半導体装置の製造方法。 6、前記メタルとして高融点金属を用いてなる特許請求
    の範囲第4項または第5項記載の半導体装置の製造方法
    。 7、前記−導電形MO8)ランジスタをPチャンネル間
    O8)ランジスダで構成し、前記他の導電形MO8)、
    )ンジスタをNチャンネルMO8)7ンジスタで本゛l
    成してなる特許請求の範囲第4項ないし第6項のいずれ
    かに記載の半導体装置の製造方法。 tP
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0268792A (ja) * 1988-08-10 1990-03-08 Internatl Business Mach Corp <Ibm> メモリ・セルの製造方法
US6242759B1 (en) 1991-03-27 2001-06-05 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and method for forming the same

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