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JPH09199720A - Mos型半導体装置とその製造方法 - Google Patents

Mos型半導体装置とその製造方法

Info

Publication number
JPH09199720A
JPH09199720A JP816096A JP816096A JPH09199720A JP H09199720 A JPH09199720 A JP H09199720A JP 816096 A JP816096 A JP 816096A JP 816096 A JP816096 A JP 816096A JP H09199720 A JPH09199720 A JP H09199720A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
gate pattern
silicon substrate
forming
refractory metal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP816096A
Other languages
English (en)
Inventor
Atsushi Otomo
篤 大友
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Oki Electric Industry Co Ltd filed Critical Oki Electric Industry Co Ltd
Priority to JP816096A priority Critical patent/JPH09199720A/ja
Publication of JPH09199720A publication Critical patent/JPH09199720A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高融点金属シリサイド膜とソース/ドレイン
領域中のシリコンとの界面において、十分なオーミック
接触を確保したい。 【解決手段】 シリコン基板1上にゲートパターン5が
形成され、ゲートパターン5の両側に側壁膜7が形成さ
れ、ゲートパターン5の両側にソース/ドレイン領域2
2が形成され、ソース/ドレイン領域22における側壁
膜7の側方に、高融点金属シリサイド膜33が形成され
ている。ソース/ドレイン領域22は、不純物が低濃度
に拡散された不純物低濃度領域20と、これより高い濃
度に拡散された不純物高濃度領域21とからなる。不純
物高濃度領域21のゲートパターン5側の側端は、不純
物低濃度領域20の側端よりゲートパターン5から離れ
て配置されている。高融点金属シリサイド膜23のゲー
トパターン5側の側端は、不純物高濃度領域31の側端
よりゲートパターン5から離れて配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、MOS(Metal Ox
ide Semiconductor )型集積回路などとして用いられる
MOS型半導体装置の構造、およびその製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】MOS型半導体装置においては、ソース
/ドレイン・ゲート電極上に高融点金属シリサイド膜を
自己整合的に形成するサリサイド法が、その高速化への
要求に応える技術の一つとして重要なものとされてい
る。このようなサリサイド法を用いたMOS型半導体装
置の製造方法としては、従来、例えば図4(a)〜
(f)に示す方法が知られている。図4(a)〜(f)
に示す方法は、MOS型半導体装置としてNMOS F
ET(NMOSトランジスタ)の製造例を示すものであ
る。
【0003】この製造方法では、まず、図4(a)に示
すようにP型シリコン基板1にPウェル(図示略)を形
成し、さらにLOCOS法によってフィールド酸化膜2
を形成する。次いで、公知の成膜技術、パターニング技
術によってゲート酸化膜3、ポリシリコン電極4からな
るゲートパターン5を形成し、さらにこのゲートパター
ン5、前記フィールド酸化膜2をマスクにしてP型シリ
コン基板1表層部にN型不純物を低濃度でイオン注入す
る。次に、図4(b)に示すようにゲートパターン5を
覆ってP型シリコン基板1上に、CVD法によってSi
2 からなる酸化膜(絶縁膜)6を堆積形成し、さらに
図4(c)に示すように反応性イオンエッチングによる
異方性エッチングによってゲートパターン5の両側に側
壁膜(サイドウォール)7を形成する。
【0004】次いで、図4(d)に示すようにゲートパ
ターン5および側壁膜7、前記フィールド酸化膜2をマ
スクにしてP型シリコン基板1表層部にN型不純物を高
濃度でイオン注入する。続いて、P型シリコン基板1を
熱処理することにより、先にイオン注入した低濃度のN
型イオンからなる不純物と高濃度のN型イオンからなる
不純物とを活性化させ、拡散させる。そして、これによ
り図4(e)に示すように不純物低濃度領域8と不純物
高濃度領域9とからなるソース/ドレイン領域10を形
成する。なお、ここで形成される不純物低濃度領域8
は、低濃度のイオン注入がなされ、かつその後高濃度の
イオン注入がなされていない箇所、すなわち側壁膜7の
略直下に位置せしめられたものとなる。
【0005】次いで、Ti等の高融点金属膜(図示略)
を堆積形成し、さらに2段階短時間アニール法によって
ソース/ドレイン領域10上、およびゲートパターン5
のポリシリコン電極4上に高融点金属シリサイド膜を形
成する。その際、未反応の高融点金属を、高融点金属シ
リサイド膜との間で選択比のとれる酸によってエッチン
グすることにより、P型シリコン基板1上からこれを除
去し、図4(f)に示すようにソース/ドレイン領域1
0上、およびゲートパターン5のポリシリコン電極4上
にのみ高融点金属シリサイド膜11を残した状態で該シ
リサイド膜11を形成し、NMOS FET14を得
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図4
(a)〜(f)に示した方法では、不純物を高濃度でイ
オン注入する際にマスクとして利用する側壁膜7と、シ
リサイド形成後に分離膜として機能させる側壁膜7とが
同一であるため、高融点金属シリサイド膜11とソース
/ドレイン領域10におけるシリコンとの横方向での界
面、すなわち高融点金属シリサイド膜11のゲートパタ
ーン5側での、該シリサイド膜11と前記ソース/ドレ
イン領域10中のシリコンとの界面においてその不純物
濃度が低くなり、これに起因して十分なオーミック接触
がとれなくなり、これによってゲート端で接合リーク
や、FETIDS−VDS特性の線形領域の立ち上がり不良
が引き起こされるおそれがある。すなわち、高融点金属
シリサイド膜11とソース/ドレイン領域10中のシリ
コンとの界面は、不純物低濃度領域8と不純物高濃度領
域9とのほぼ境界部に位置していることから、この界面
が不純物低濃度領域8側にあるときにこのような現象が
引き起こされてしまうのである。そして、このような不
都合は、高融点金属膜を堆積形成するに先立ち、希フッ
酸による洗浄がなされることによって側壁膜7が後退し
た場合に、より起こる確率が高くなってしまう。
【0007】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、高融点金属シリサイド膜
とソース/ドレイン領域中のシリコンとの界面におい
て、十分なオーミック接触が確保されたMOS型半導体
装置と、これを得ることのできる製造方法とを提供する
ことにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明のMOS型半導体
装置では、高融点金属シリサイド膜のゲートパターン側
の側端が、不純物高濃度領域のゲートパターン側の側端
より該ゲートパターンから離れて配置されてなることを
前記課題の解決手段とした。このMOS型半導体装置に
よれば、高融点金属シリサイド膜のゲートパターン側の
側端が、不純物高濃度領域のゲートパターン側の側端よ
り該ゲートパターンから離れて配置され、すなわち従来
のごとく不純物低濃度領域と不純物高濃度領域との境界
部でなく不純物高濃度領域中に高融点金属シリサイド膜
のゲートパターン側の側端が位置せしめられているの
で、該側端で高融点シリサイドに接触するシリコンの不
純物濃度が、オーミック接触を十分確保し得る高い濃度
となる。
【0009】本発明における請求項2記載のMOS型半
導体装置の製造方法では、ゲートパターンおよび側壁膜
をマスクにしてシリコン基板の表層部に、先に行ったイ
オン注入のときより高濃度で第2導電型の不純物をイオ
ン注入するにあたって、このイオン注入を、シリコン基
板表面に対してイオンを斜めに打ち込むことによって行
うようにしたことを前記課題の解決手段とした。この製
造方法によれば、ゲートパターンとその両側の側壁膜を
マスクとしてイオン注入を行うものの、このイオン注入
を斜め打ち込みで行うことから、後の熱処理による活性
化により、マスクとした側壁膜の直下外側部にまで不純
物高濃度領域が形成される。したがって、側壁膜をマス
クとしてその外側に形成された高融点金属シリサイド膜
のゲートパターン側の側端が、確実に不純物高濃度領域
中に位置せしめられることになる。
【0010】本発明における請求項3記載のMOS型半
導体装置の製造方法では、高濃度でイオン注入する工程
と高融点金属膜を形成する工程との間に、ゲートパター
ンおよび側壁膜を覆ってシリコン基板上に第2の絶縁膜
を堆積形成する工程と、前記第2の絶縁膜を異方性エッ
チングすることにより、前記ゲートパターンの両側にあ
る側壁膜の側部に該第2の絶縁膜からなる第2の側壁膜
を形成する工程とを備えたことを前記課題の解決手段と
した。この製造方法によれば、高濃度でイオン注入する
際のマスクとしてゲートパターンの両側の側壁膜を用
い、シリサイド形成後に分離膜となる側壁膜として前記
ゲートパターンの両側の側壁膜とさらにこれの側部の第
2の側壁膜とを用いているので、形成される高融点金属
シリサイド膜が第2の側壁膜の長さ分ゲートパターンよ
り離れ、これにより該高融点金属シリサイド膜のゲート
パターン側の側端が、確実に不純物高濃度領域中に位置
せしめられるようになる。
【0011】本発明における請求項4記載のMOS型半
導体装置の製造方法では、ゲートパターンを覆ってシリ
コン基板上に第1の絶縁膜を堆積形成し、その後該第1
の絶縁膜上よりシリコン基板の表層部に、先に行ったイ
オン注入のときより高濃度で第2導電型の不純物をイオ
ン注入する。次に、第1の絶縁膜を覆って第2の絶縁膜
を堆積形成し、次いで熱処理を行ってソース/ドレイン
領域を形成し、さらに第1の絶縁膜および第2の絶縁膜
を異方性エッチングすることにより、第1の絶縁膜およ
び第2の絶縁膜からなる側壁膜を形成する。その後、高
融点金属膜を形成しシリサイド化を行うことにより、ソ
ース/ドレイン領域に高融点金属シリサイド膜を形成す
ることを前記課題の解決手段とした。
【0012】この製造方法によれば、第1の絶縁膜上よ
り不純物を高濃度でイオン注入するので、この高濃度の
不純物はゲートパターンとその両側壁に形成された膜厚
の厚い部分を避けた状態でシリコン基板の表層部に打ち
込まれる。そして、第1の絶縁膜および第2の絶縁膜か
らなる側壁膜を形成し、該側壁膜を避けた状態で高融点
金属シリサイド膜を形成するので、該側壁膜が、高濃度
の不純物を打ち込んだ際にマスクとして機能したゲート
パターンの両側壁の膜厚の厚い部分より横方向の長さ
(ゲート長方向の長さ)が長くなることにより、得られ
る高融点金属シリサイド膜のゲートパターン側の側端
が、確実に不純物高濃度領域中に位置せしめられること
になる。また、第1の絶縁膜上よりイオン注入を行い、
すなわち第1の絶縁膜を通してイオン注入を行うので、
ソース/ドレイン形成予定領域に対してのダメージが軽
減され、これによりソース/ドレイン領域への均一で熱
的に安定な高融点金属シリサイド膜の形成が可能にな
る。同様に、ゲート電極部へのダメージも軽減されるた
め、ゲート酸化膜の信頼性が向上する。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態に
より詳しく説明する。図1(a)〜(d)は本発明にお
ける請求項2記載の製造方法を、図4(a)〜(f)に
示した従来例と同様にNMOS FETの製造に適用し
た場合の一実施形態例を説明するための図である。この
例において図4に示した従来の製造方法と異なるところ
は、P型(第1導電型)シリコン基板1の表層部に、先
に行ったイオン注入のときより高濃度でN型(第2導電
型)の不純物をイオン注入するにあたって、このイオン
注入を、シリコン基板表面に対してイオンを斜めに打ち
込むことによって行うようにした点である。
【0014】すなわちこの例では、まず、図4(a)に
示したごとく従来と同様にして、P型シリコン基板1に
Pウェル(図示略)、フィールド酸化膜2を形成し、次
いでゲート酸化膜3、ポリシリコン電極4からなるゲー
トパターン5を形成し、さらにこのゲートパターン5、
前記フィールド酸化膜2をマスクにしてP型シリコン基
板1表層部にN型不純物を低濃度でイオン注入する。次
に、図4(b)に示すようにゲートパターン5を覆って
P型シリコン基板1上に、CVD法によってSiO2
らなる酸化膜6を堆積形成し、さらに図1(a)に示す
ように反応性イオンエッチングによる異方性エッチング
によってゲートパターン5の両側に、図1(a)中wで
示す長さが0.15μm程度の側壁膜(サイドウォー
ル)7を形成する。
【0015】次いで、図1(b)にて矢印で示すように
ゲートパターン5および側壁膜7、前記フィールド酸化
膜2をマスクにしてP型シリコン基板1表層部にN型不
純物を高濃度でイオン注入する。このイオン注入法とし
ては、前述したように従来のごとくP型シリコン基板1
に対して直交する方向でなく、斜めに打ち込むことによ
って行う。具体的には、N型不純物としてAs+ を用
い、加速エネルギーを50keV、ドーズ量を2×10
15cm-2とし、さらにイオンの入射角度を70°として
この条件でイオン注入を行い、その後P型シリコン基板
1を水平方向に180°回転させて同一のイオン注入を
再度行う。このようにして斜めにイオン注入を行うと、
従来と同様に側壁膜7をマスクにしているにもかかわら
ず、不純物イオンは側壁膜7の直下外側部にまで到達す
る。
【0016】続いて、P型シリコン基板1をN2 雰囲気
にて850℃で20分間程度熱処理し、先にイオン注入
した低濃度のN型イオンからなる不純物と高濃度のN型
イオンからなる不純物とを活性化させ、拡散させる。そ
して、これにより図1(c)に示すように不純物低濃度
領域20と不純物高濃度領域21とからなるソース/ド
レイン領域22を形成する。ここで、形成された不純物
高濃度領域21は、高濃度の不純物イオン注入を斜め打
ち込みで行っており、これによって不純物イオンが側壁
膜7の直下外側部にまで到達していることから、当然そ
のゲートパターン5側の側端が側壁膜7の直下外側部に
位置するものとなっている。
【0017】次いで、1%程度の濃度のフッ化水素酸で
20秒間程度の洗浄を行い、続いて従来と同様にTi等
の高融点金属からなる膜(図示略)を堆積形成し、さら
に2段階短時間アニール法によってソース/ドレイン領
域22上、およびポリシリコン電極4上に高融点金属シ
リサイド膜を形成する。その際、未反応の高融点金属
を、高融点金属シリサイド膜との間で選択比のとれる酸
によってエッチングすることにより、P型シリコン基板
1上からこれを除去し、図1(d)に示すように側壁膜
7の形成位置を除くソース/ドレイン領域22上、およ
びゲートパターン5のポリシリコン電極4上にのみ高融
点金属シリサイド膜23を残した状態で該シリサイド膜
23を形成し、本発明における請求項1記載のMOS型
半導体装置の一例となるNMOS FET15を得る。
【0018】このようにして得られたNMOS FET
15にあっては、ソース/ドレイン領域22上の高融点
金属シリサイド膜23のゲートパターン側の側端が、不
純物高濃度領域21のゲートパターン側の側端より該ゲ
ートパターンから離れて配置され、すなわち従来のごと
く不純物低濃度領域8と不純物高濃度領域9との境界部
でなく不純物高濃度領域21中に高融点金属シリサイド
膜23のゲートパターン側の側端が位置せしめられてい
るので、該側端で高融点シリサイドに接触するシリコン
の不純物濃度が、オーミック接触を十分確保し得る高濃
度となり、これによりゲート端での接合リークや、FE
TIDS−VDS特性の線形領域の立ち上がり不良を抑制す
ることができる。
【0019】また、このような製造方法にあっては、イ
オン注入を斜め打ち込みで行うことにより、マスクとし
た側壁膜7の直下外側部にまで不純物高濃度領域21を
形成することができ、したがって、側壁膜7をマスクと
してその外側に形成された高融点金属シリサイド膜11
のゲートパターン側の側端を、不純物高濃度領域23中
に確実に位置させることができる。さらに、側壁膜7の
長さ、高濃度でのイオン注入の際のイオン種、注入角
度、加速エネルギー、ドーズ量を適宜に選ぶことによ
り、サブミクロンFETで問題となる短チャンネル効果
を抑制しつつ、高駆動を実現することもできる。同時
に、高融点金属膜形成前の洗浄により、側壁膜7が若干
後退しても、ゲート端での接合リーク、FETIDS−V
DS特性の線形領域の立ち上がり不良に対するマージンを
確保することもできる。
【0020】図2(a)〜(e)は本発明における請求
項3記載の製造方法を、図4(a)〜(f)に示した従
来例と同様にNMOS FETの製造に適用した場合の
一実施形態例を説明するための図である。この例におい
て図4(a)〜(f)に示した従来の製造方法と異なる
ところは、高濃度でイオン注入する工程と高融点金属膜
を形成する工程との間に、ゲートパターンおよび側壁膜
を覆ってシリコン基板上に第2の絶縁膜を堆積形成する
工程と、前記第2の絶縁膜を異方性エッチングすること
により、前記ゲートパターンの両側にある側壁膜の側部
に該第2の絶縁膜からなる第2の側壁膜を形成する工程
とを備えた点である。
【0021】すなわちこの例では、まず、図4(a)に
示したごとく従来と同様にして、P型シリコン基板1に
Pウェル(図示略)、フィールド酸化膜2を形成し、次
いでゲート酸化膜3、ポリシリコン電極4からなるゲー
トパターン5を形成し、さらにこのゲートパターン5、
前記フィールド酸化膜2をマスクにしてP型シリコン基
板1表層部にN型不純物を低濃度でイオン注入する。次
に、図4(b)に示すようにゲートパターン5を覆って
P型シリコン基板1上に、CVD法によってSiO2
らなる酸化膜6を堆積形成し、さらに図4(c)に示す
ように反応性イオンエッチングによる異方性エッチング
によってゲートパターン5の両側に長さが0.15μm
程度の側壁膜7を形成する。
【0022】次いで、図2(a)に示すようにゲートパ
ターン5および側壁膜7、前記フィールド酸化膜2をマ
スクにしてP型シリコン基板1表層部にN型不純物を高
濃度でイオン注入する。なお、ここでのイオン注入法に
ついては、図1に示した例と異なり斜め打ち込みでな
く、従来と同様にP型シリコン基板1に対して直交する
方向に行う。また、イオン注入条件としては、例えばN
型不純物としてAs+ を用い、加速エネルギーを50k
eV、ドーズ量を4×1015cm-2とする。
【0023】次いで、図2(b)に示すように、ゲート
パターン5および側壁膜7を覆ってP型シリコン基板1
上に、CVD法によってSiO2 からなる第2の酸化膜
(第2の絶縁膜)25を厚さ60nm程度に堆積形成す
る。続いて、P型シリコン基板1をN2 雰囲気にて85
0℃で20分間程度熱処理し、先にイオン注入した低濃
度のN型イオンからなる不純物と高濃度のN型イオンか
らなる不純物とを活性化させ、拡散させる。そして、こ
れにより図2(c)に示すように不純物低濃度領域30
と不純物高濃度領域31とからなるソース/ドレイン領
域32を形成する。
【0024】次いで、前記第2の酸化膜25を反応性イ
オンエッチングによる異方性エッチングにより、図2
(d)に示すようにゲートパターン5の両側にある側壁
膜7の側部に第2の酸化膜25からなる第2の側壁膜2
6を形成する。そして、1%程度の濃度のフッ化水素酸
で20秒間程度の洗浄を行い、続いて従来と同様にTi
等の高融点金属からなる膜(図示略)を堆積形成し、さ
らに2段階短時間アニール法によってソース/ドレイン
領域32上、およびポリシリコン電極4上に高融点金属
シリサイド膜を形成する。その際、未反応の高融点金属
を、高融点金属シリサイド膜との間で選択比のとれる酸
によってエッチングすることにより、P型シリコン基板
1上からこれを除去し、図2(e)に示すように側壁膜
7、第2の側壁膜26の形成位置を除くソース/ドレイ
ン領域32上、およびゲートパターン5のポリシリコン
電極4上にのみ高融点金属シリサイド膜33を残した状
態で該シリサイド膜33を形成し、本発明における請求
項1記載のMOS型半導体装置の一例となるNMOS
FET16を得る。
【0025】このようにして得られたNMOS FET
16にあっても、ソース/ドレイン領域32上の高融点
金属シリサイド膜33のゲートパターン側の側端が、従
来のごとく不純物低濃度領域8と不純物高濃度領域9と
の境界部でなく、不純物高濃度領域31中に高融点金属
シリサイド膜33のゲートパターン側の側端が位置せし
められているので、該側端で高融点シリサイドに接触す
るシリコンの不純物濃度が、オーミック接触を十分確保
し得る高濃度となり、これによりゲート端での接合リー
クや、FETIDS−VDS特性の線形領域の立ち上がり不
良を抑制することができる。
【0026】また、このような製造方法にあっては、高
濃度でイオン注入する際にマスクとしてゲートパターン
5の両側の側壁膜7を用い、シリサイド形成後に分離膜
となる側壁膜として前記側壁膜7とさらにこれの側部の
第2の側壁膜26とを用いているので、形成される高融
点金属シリサイド膜33を第2の側壁膜の長さ分ゲート
パターン5より離すことができ、これにより該高融点金
属シリサイド膜33のゲートパターン側の側端を、不純
物高濃度31領域中に確実に位置させることができる。
【0027】さらに、従来ではイオン注入後の不純物活
性化のための熱処理時に、ソース/ドレイン形成予定領
域の表面、およびポリシリコン電極(ゲート電極部)4
が露出していることにより、巻き込み酸化膜が形成され
るおそれがあったが、前記方法例では第2の酸化膜25
によってこれらを覆った状態で、すなわち第2の酸化膜
25でこれらを保護した状態で熱処理を行うため、巻き
込み酸化膜の形成を防止することができ、したがって均
一で熱的に安定な高融点金属シリサイド膜33を形成す
ることができ、これにより得られる半導体装置の素子特
性のばらつきを抑えることができる。また、第2の酸化
膜25の厚さを適宜に選ぶことにより、非シリサイド化
ソース/ドレイン領域32の寄生抵抗を抑えると同時
に、高融点金属膜形成前の洗浄による側壁膜の後退に起
因する、ゲート端での接合リーク、FETIDS−VDS
性の線形領域の立ち上がり不良が起こるのを抑制するこ
とができる。
【0028】なお、図2に示した例では、高濃度でイオ
ン注入する工程、ゲートパターン5および側壁膜7を覆
ってシリコン基板上に第2の酸化膜25を堆積形成する
工程、熱処理による不純物活性化の工程、および第2の
酸化膜25を異方性エッチングすることによって側壁膜
7の側部に第2の側壁膜26を形成する工程を、この順
に行ったが、請求項3記載の発明においては、第2の酸
化膜を堆積する工程と、第2の酸化膜を異方性エッチン
グすることによって第2の側壁膜を形成する工程とを、
高濃度でイオン注入する工程と、熱処理による不純物活
性化の工程との間に行う、あるいは、前記二つの工程
を、熱処理による不純物活性化の工程と、高融点金属膜
を形成する工程との間に行う等の種々の変形が包含され
るものである。
【0029】図3(a)〜(e)は本発明における請求
項4記載の製造方法を、図4(a)〜(f)に示した従
来例と同様にNMOS FETの製造に適用した場合の
一実施形態例を説明するための図である。この例では、
まず、図4(a)に示したごとく従来と同様にして、P
型シリコン基板1にPウェル(図示略)、フィールド酸
化膜2を形成し、次いでゲート酸化膜3、ポリシリコン
電極4からなるゲートパターン5を形成し、さらにこの
ゲートパターン5、前記フィールド酸化膜2をマスクに
してP型シリコン基板1表層部にN型不純物を低濃度で
イオン注入する。次に、図4(b)に示すようにゲート
パターン5を覆ってP型シリコン基板1上に、CVD法
によってSiO2 からなる酸化膜(第1の酸化膜)6を
堆積形成する。
【0030】次いで、図3(a)に示すように、ゲート
パターン5をマスクにして前記第1の酸化膜6上よりP
型シリコン基板1中にN型の不純物を高濃度でイオン注
入する。すると、イオン注入によって形成される高濃度
の不純物領域は、ゲートパターン5とその両側壁に形成
された膜厚の厚い部分、すなわち後に側壁膜となる部分
を避けた状態でP型シリコン基板1中に位置したものと
なる。なお、ここでのイオン注入法およびその注入条件
については、図2に示した例と同様とする。続いて、図
3(b)に示すように前記第1の酸化膜6を覆ってCV
D法により、SiO2 からなる第2の酸化膜(第2の絶
縁膜)35を厚さ60nm程度に堆積形成する。
【0031】次いで、P型シリコン基板1をN2 雰囲気
にて850℃で20分間程度熱処理し、先にイオン注入
した低濃度のN型イオンからなる不純物と高濃度のN型
イオンからなる不純物とを活性化させ、拡散させる。そ
して、これにより図3(c)に示すように不純物低濃度
領域40と不純物高濃度領域41とからなるソース/ド
レイン領域42を形成する。さらに、第2の酸化膜35
および第1の酸化膜6に対して反応性イオンエッチング
による異方性エッチングを行うことにより、図3(d)
に示すようにゲートパターン5の両側に第1の酸化膜6
および第2の酸化膜35からなる側壁膜36を形成す
る。ここで、得られる側壁膜36は、ゲートパターン5
の側壁面に付着した酸化膜6、35の厚さ(長さ)の合
計によって決まることから、従来のごとく(第1の)酸
化膜6からのみ得られた側壁膜7の長さ(厚さ)に比べ
十分に長い(厚い)ものとなっている。
【0032】そして、1%程度の濃度のフッ化水素酸で
20秒間程度の洗浄を行い、続いて従来と同様にTi等
の高融点金属からなる膜(図示略)を堆積形成し、さら
に2段階短時間アニール法によってソース/ドレイン領
域42上、およびポリシリコン電極4上に高融点金属シ
リサイド膜を形成する。その際、未反応の高融点金属
を、高融点金属シリサイド膜との間で選択比のとれる酸
によってエッチングすることにより、P型シリコン基板
1上からこれを除去し、図3(e)に示すように側壁膜
7、第2の側壁膜26の形成位置を除くソース/ドレイ
ン領域42上、およびゲートパターン5のポリシリコン
電極4上にのみ高融点金属シリサイド膜43を残した状
態で該シリサイド43を形成し、本発明における請求項
1記載のMOS型半導体装置の一例となるNMOS F
ET17を得る。
【0033】このようにして得られたNMOS FET
17にあっても、ソース/ドレイン領域42上の高融点
金属シリサイド膜43のゲートパターン側の側端が、従
来のごとく不純物低濃度領域8と不純物高濃度領域9と
の境界部でなく、不純物高濃度領域41中に高融点金属
シリサイド膜43のゲートパターン側の側端が位置せし
められているので、該側端で高融点シリサイドに接触す
るシリコンの不純物濃度が、オーミック接触を十分確保
し得る高濃度となり、これによりゲート端での接合リー
クや、FETIDS−VDS特性の線形領域の立ち上がり不
良を抑制することができる。
【0034】また、このような製造方法にあっては、第
1の酸化膜6上より不純物を高濃度でイオン注入するの
で、この高濃度の不純物を、ゲートパターン5とその両
側壁に形成された膜厚の厚い部分を避けた状態でP型シ
リコン基板1の表層部に打ち込むことができる。そし
て、第1の酸化膜6および第2の酸化膜35からなる側
壁膜36を形成し、該側壁膜36を避けた状態で高融点
金属シリサイド膜43を形成するので、該側壁膜36
が、高濃度で不純物を打ち込んだ際にマスクとして機能
させたゲートパターンの両側壁の膜厚の厚い部分より横
方向の長さ(ゲート長方向の長さ)が長くなることによ
り、得られる高融点金属シリサイド膜43のゲートパタ
ーン5側の側端を、不純物高濃度領域41中に確実に位
置させることができる。
【0035】また、第1の酸化膜6上よりイオン注入を
行い、すなわち第1の酸化膜6を通してイオン注入を行
うので、ソース/ドレイン形成予定領域に対してのダメ
ージを軽減することができ、これによりソース/ドレイ
ン領域42に均一で熱的に安定な高融点金属シリサイド
膜43を形成することができ、得られる半導体装置の素
子特性のばらつきを抑えることができる。同様に、ポリ
シリコン電極(ゲート電極部)4へのダメージも軽減す
ることができるため、ゲート酸化膜3の信頼性を向上さ
せることができる。
【0036】さらに、図2に示した例と同様に、イオン
注入後の不純物活性化のための熱処理を、第1の酸化膜
6および第2の酸化膜35により、ソース/ドレイン形
成予定領域の表面およびポリシリコン電極(ゲート電極
部)4を覆った状態で行うため、巻き込み酸化膜の形成
を防止することができ、したがって均一で熱的に安定な
高融点金属シリサイド膜43を形成することができるこ
とから、得られる半導体装置の素子特性のばらつきを抑
えることができる。また、第1の酸化膜6、第2の酸化
膜25の厚さを適宜に選ぶことにより、非シリサイド化
ソース/ドレイン領域32の寄生抵抗を抑えると同時
に、高融点金属膜形成前の洗浄による側壁膜の後退に起
因する、ゲート端での接合リーク、FETIDS−VDS
性の線形領域の立ち上がり不良が起こるのを抑制するこ
とができる。
【0037】なお、図3に示した例では、低濃度ならび
に高濃度でイオン注入されたN型不純物を活性化する工
程を、第1酸化膜6を覆ってCVD法により、SiO2
からなる第2の酸化膜35を堆積する工程と、第2の酸
化膜および第1の酸化膜6を異方性エッチングによって
側壁膜36を形成する工程との間に行ったが、請求項4
記載の発明においては、該工程を、N型の不純物を高濃
度でイオン注入する工程と、第2の酸化膜を堆積する工
程との間、あるいは、異方性エッチングによって側壁膜
を形成する工程と、高融点金属膜を形成する工程との間
に行ってもよい。
【0038】また、本発明における請求項1記載のMO
S型半導体装置を製造するにあたっては、特に図2に示
した実施形態例の変形として、側壁膜7形成後にソース
/ドレイン領域およびポリシリコン電極4のシリサイド
化を行った後、高濃度の不純物を斜めに打ち込むように
し、さらに打ち込んだ不純物の熱処理による活性化を、
その後に形成する層間絶縁膜のリフロー処理によって代
用するようにしてもよい。このようにして行った場合に
は、ソース/ドレイン領域のシリサイド化を妨げる不純
物の影響や、イオン注入によるダメージが避けられるた
め、ソース/ドレイン領域に均一で熱的に安定な高融点
金属シリサイド膜を形成することができる。
【0039】また、前記の実施形態例では、全て本発明
の製造方法をNMOS FETの製造方法に適用した例
を示したが、PMOS FETの製造方法に適用するこ
ともできるのはもちろんである。また、前記の実施形態
例では、全てLDD構造のMOSFETの製造方法を例
にとって説明を行ってきたが、シングルドレイン構造や
DDD構造のものにおいても適用可能であり、さらにゲ
ート電極部(ポリシリコン電極4)をシリサイド化しな
い構造においても適用可能である。さらに、前記実施形
態例では、高融点金属としてTi(チタン)を用いた
が、本発明はこれに限定されることなく、他に例えば、
Mo(モリブデン)やW(タングステン)を用いること
も可能である。
【0040】
【発明の効果】以上説明したように本発明における請求
項1記載のMOS型半導体装置は、高融点金属シリサイ
ド膜のゲートパターン側の側端が、不純物高濃度領域の
ゲートパターン側の側端より該ゲートパターンから離れ
て配置され、すなわち従来のごとく不純物低濃度領域と
不純物高濃度領域との境界部でなく不純物高濃度領域中
に高融点金属シリサイド膜のゲートパターン側の側端が
位置せしめられたものであるから、該側端で高融点シリ
サイドに接触するシリコンの不純物濃度が、オーミック
接触を十分確保し得る高い濃度となり、これによりゲー
ト端での接合リークや、FETIDS−VDS特性の線形領
域の立ち上がり不良を抑制することができる。
【0041】請求項2記載のMOS型半導体装置の製造
方法は、ゲートパターンとその両側の側壁膜をマスクと
してイオン注入を行うものの、このイオン注入を斜め打
ち込みで行うことにより、後の熱処理による活性化によ
ってマスクとした側壁膜の直下外側部にまで不純物高濃
度領域を形成するようにした方法であるから、側壁膜を
マスクとしてその外側に形成された高融点金属シリサイ
ド膜のゲートパターン側の側端を、確実に不純物高濃度
領域中に位置させることができ、これにより前記請求項
1記載のMOS型半導体装置を容易に製造することがで
きる。
【0042】請求項3記載のMOS型半導体装置の製造
方法は、高濃度でイオン注入する際のマスクとしてゲー
トパターンの両側の側壁膜を用い、シリサイド形成後に
分離膜となる側壁膜として前記ゲートパターンの両側の
側壁膜とさらにこれの側部の第2の側壁膜とを用い、形
成される高融点金属シリサイド膜を第2の側壁膜の長さ
分ゲートパターンより離すようにした方法であるから、
該高融点金属シリサイド膜のゲートパターン側の側端
を、確実に不純物高濃度領域中に位置させることがで
き、これにより前記請求項1記載のMOS型半導体装置
を容易に製造することができる。
【0043】請求項4記載のMOS型半導体装置の製造
方法は、第1の絶縁膜上より不純物を高濃度でイオン注
入することにより、この高濃度の不純物をゲートパター
ンとその両側壁に形成された膜厚の厚い部分を避けた状
態でシリコン基板の表層部に打ち込むようにした方法で
あり、また、第1の絶縁膜および第2の絶縁膜からなる
側壁膜を形成し、該側壁膜を避けた状態で高融点金属シ
リサイド膜を形成することにより、該側壁膜が、高濃度
の不純物を打ち込んだ際にマスクとして機能したゲート
パターンの両側壁の膜厚の厚い部分より横方向の長さ
(ゲート長方向の長さ)が長くなるようにした方法であ
るから、得られる高融点金属シリサイド膜のゲートパタ
ーン側の側端を、確実に不純物高濃度領域中に位置させ
ることができ、これにより前記請求項1記載のMOS型
半導体装置を容易に製造することができる。また、第1
の絶縁膜上よりイオン注入を行い、すなわち第1の絶縁
膜を通してイオン注入を行うので、ソース/ドレイン形
成予定領域に対してのダメージを軽減することができ、
これによりソース/ドレイン領域に均一で熱的に安定な
高融点金属シリサイド膜を形成することができ、得られ
る半導体装置の素子特性のばらつきを抑えることができ
る。同様に、ゲート電極部へのダメージも軽減すること
ができるため、ゲート酸化膜の信頼性を向上させること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)〜(d)は本発明における請求項2記載
のMOS型半導体装置の製造方法の一実施形態例を工程
順に説明するための要部側断面図である。
【図2】(a)〜(e)は本発明における請求項3記載
のMOS型半導体装置の製造方法の一実施形態例を工程
順に説明するための要部側断面図である。
【図3】(a)〜(e)は本発明における請求項4記載
のMOS型半導体装置の製造方法の一実施形態例を工程
順に説明するための要部側断面図である。
【図4】(a)〜(f)は従来のMOS型半導体装置の
製造方法の一例を工程順に説明するための要部側断面図
である。
【符号の説明】
1 P型シリコン基板 2 フィールド酸化膜 3 ゲート酸化膜 4 ポリシリコン電極(ゲート電極部) 5 ゲートパターン 6 酸化膜(絶縁膜) 7 側壁膜 8、20、30、40 不純物低濃度領域 9、21、31、41 不純物高濃度領域 10、22、32、42 ソース/ドレイン領域 11、23、33、43 高融点金属シリサイド膜 14、15、16、17 NMOS FET 25 第2の酸化膜(第2の絶縁膜) 26 第2の側壁膜 35 第2の酸化膜(第2の絶縁膜)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/78 301G

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1導電型の不純物を表層部に拡散した
    シリコン基板上に、ゲート酸化膜とこれの上に配置され
    たゲート電極とからなるゲートパターンが形成され、該
    ゲートパターンの両側に絶縁材料からなる側壁膜が形成
    され、前記シリコン基板表層部における前記ゲートパタ
    ーンの両側に、第2導電型の不純物が拡散されてなるソ
    ース/ドレイン領域が形成され、該ソース/ドレイン領
    域の表層部における前記側壁膜の側方に、高融点金属シ
    リサイド膜が形成されてなり、 前記ソース/ドレイン領域が、第2導電型の不純物が低
    濃度に拡散されてなる不純物低濃度領域と、第2導電型
    の不純物が前記不純物低濃度領域より高い濃度に拡散さ
    れてなる不純物高濃度領域とからなり、かつ該不純物高
    濃度領域の前記ゲートパターン側の側端が、不純物低濃
    度領域の前記ゲートパターン側の側端より該ゲートパタ
    ーンから離れて配置されてなるMOS型半導体装置にお
    いて、 前記高融点金属シリサイド膜の前記ゲートパターン側の
    側端が、前記不純物高濃度領域のゲートパターン側の側
    端より該ゲートパターンから離れて配置されてなること
    を特徴とするMOS型半導体装置。
  2. 【請求項2】 第1導電型の不純物を表層部に拡散した
    シリコン基板上にゲート酸化膜とゲート電極部とからな
    るゲートパターンを形成する第1工程と、 前記ゲートパターンをマスクにして前記シリコン基板の
    表層部に、第2導電型の不純物を低濃度でイオン注入す
    る第2工程と、 前記ゲートパターンを覆って前記シリコン基板上に絶縁
    膜を堆積形成する第3工程と、 前記絶縁膜を異方性エッチングすることにより前記ゲー
    トパターンの両側に該絶縁膜からなる側壁膜を形成する
    第4工程と、 前記ゲートパターンおよび側壁膜をマスクにして前記シ
    リコン基板の表層部に、前記第2工程でのイオン注入よ
    り高濃度で第2導電型の不純物をイオン注入する第5工
    程と、 前記シリコン基板を熱処理することによって先に注入し
    た不純物を活性化させ、不純物低濃度領域とこれより第
    2導電型の不純物濃度が高い不純物高濃度領域とからな
    るソース/ドレイン領域を形成する第6工程と、 前記ゲートパターンを覆って前記シリコン基板上に高融
    点金属膜を形成する第7工程と、 前記シリコン基板を熱処理することにより、前記高融点
    金属膜と前記ソース/ドレイン領域の表層部とをシリサ
    イド化する第8工程と、 前記高融点金属膜におけるシリサイド化されていない高
    融点金属部分を、ウエットエッチングにより除去する第
    9工程と、を備えてなるMOS型半導体装置の製造方法
    において、 前記第5工程におけるイオン注入を、シリコン基板表面
    に対してイオンを斜めに打ち込むことにより行うことを
    特徴とするMOS型半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 第1導電型の不純物を表層部に拡散した
    シリコン基板上にゲート酸化膜とゲート電極部とからな
    るゲートパターンを形成する第1工程と、 前記ゲートパターンをマスクにして前記シリコン基板の
    表層部に第2導電型の不純物を低濃度でイオン注入する
    第2工程と、 前記ゲートパターンを覆って前記シリコン基板上に絶縁
    膜を堆積形成する第3工程と、 前記絶縁膜を異方性エッチングすることにより前記ゲー
    トパターンの両側に該絶縁膜からなる側壁膜を形成する
    第4工程と、 前記ゲートパターンおよび側壁膜をマスクにして前記シ
    リコン基板の表層部に、前記第2工程でのイオン注入よ
    り高濃度で第2導電型の不純物をイオン注入する第5工
    程と、 前記シリコン基板を熱処理することによって先に注入し
    た不純物を活性化させ、不純物低濃度領域とこれより第
    2導電型の不純物濃度が高い不純物高濃度領域とからな
    るソース/ドレイン領域を形成する第6工程と、 前記ゲートパターンを覆って前記シリコン基板上に高融
    点金属膜を形成する第7工程と、 前記シリコン基板を熱処理することにより、前記高融点
    金属膜と前記ソース/ドレイン領域の表層部とをシリサ
    イド化する第8工程と、 前記高融点金属膜におけるシリサイド化されていない高
    融点金属部分を、ウエットエッチングにより除去する第
    9工程と、を備えてなるMOS型半導体装置の製造方法
    において、 高濃度でイオン注入する前記第5工程と高融点金属膜を
    形成する前記第7工程との間に、前記ゲートパターンお
    よび側壁膜を覆って前記シリコン基板上に第2の絶縁膜
    を堆積形成する工程と、 前記第2の絶縁膜を異方性エッチングすることにより、
    前記ゲートパターンの両側にある側壁膜の側部に該第2
    の絶縁膜からなる第2の側壁膜を形成する工程と、を備
    えたことを特徴とするMOS型半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 第1導電型の不純物を表層部に拡散した
    シリコン基板上にゲート酸化膜とゲート電極部とからな
    るゲートパターンを形成する第1工程と、 前記ゲートパターンをマスクにして前記シリコン基板中
    に第2導電型の不純物を低濃度でイオン注入する第2工
    程と、 前記ゲートパターンを覆って前記シリコン基板上に第1
    の絶縁膜を堆積形成する第3工程と、 前記ゲートパターンをマスクにして前記第1の絶縁膜上
    よりシリコン基板の表層部に、前記第2工程でのイオン
    注入より高濃度で第2導電型の不純物をイオン注入する
    第4工程と、 前記第1の絶縁膜を覆って第2の絶縁膜を堆積形成する
    第5工程と、 前記シリコン基板を熱処理することによって先に注入し
    た不純物を活性化させ、不純物低濃度領域とこれより第
    2導電型の不純物濃度が高い不純物高濃度領域とからな
    るソース/ドレイン領域を形成する第6工程と、 前記第1の絶縁膜および第2の絶縁膜を異方性エッチン
    グすることにより、前記ゲートパターンの両側に第1の
    絶縁膜および第2の絶縁膜からなる側壁膜を形成する第
    7工程と、 前記ゲートパターンを覆って前記シリコン基板上に高融
    点金属膜を形成する第8工程と、 前記シリコン基板を熱処理することにより、前記高融点
    金属膜と前記ソース/ドレイン領域の表層部とをシリサ
    イド化する第9工程と、 前記高融点金属膜におけるシリサイド化されていない高
    融点金属部分を、ウエットエッチングにより除去する第
    10工程と、を備えてなることを特徴とするMOS型半
    導体装置の製造方法。
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