[go: up one dir, main page]

JP2006114651A - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

Manufacturing method of semiconductor device Download PDF

Info

Publication number
JP2006114651A
JP2006114651A JP2004299809A JP2004299809A JP2006114651A JP 2006114651 A JP2006114651 A JP 2006114651A JP 2004299809 A JP2004299809 A JP 2004299809A JP 2004299809 A JP2004299809 A JP 2004299809A JP 2006114651 A JP2006114651 A JP 2006114651A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
semiconductor
semiconductor device
region
silicide
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.)
Withdrawn
Application number
JP2004299809A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hisaki Hara
寿樹 原
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.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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 Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2004299809A priority Critical patent/JP2006114651A/en
Publication of JP2006114651A publication Critical patent/JP2006114651A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

【課題】均一で良好な特性を有する半導体金属合金層を有する半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明にかかる半導体装置の製造方法は、(a)半導体層10の上方にゲート絶縁層20を形成する工程と、(b)前記ゲート絶縁層の上方にゲート電極22を形成する工程と、(c)前記半導体層の上方の所定の領域にレジスト層を形成する工程と、(d)前記レジスト層に覆われていない領域の半導体層の表面40をアモルファス化する工程と、(e)前記半導体層の上方に金属層32aを形成する工程と、(f)アモルファス化された前記半導体層と、前記金属層とを反応させるために熱処理を行う工程と、を含む。
【選択図】図4
A method of manufacturing a semiconductor device having a semiconductor metal alloy layer having uniform and good characteristics is provided.
A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes: (a) a step of forming a gate insulating layer 20 above a semiconductor layer 10; and (b) forming a gate electrode 22 above the gate insulating layer. (C) forming a resist layer in a predetermined region above the semiconductor layer; (d) amorphizing the surface 40 of the semiconductor layer in a region not covered with the resist layer; e) forming a metal layer 32a above the semiconductor layer; and (f) performing a heat treatment to react the amorphous semiconductor layer with the metal layer.
[Selection] Figure 4

Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関する。特に本発明は、低抵抗化を図るためにシリサイド層のような半導体金属合金層が形成された半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device. In particular, the present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device in which a semiconductor metal alloy layer such as a silicide layer is formed in order to reduce resistance.

近年、MOSトランジスタの微細化に伴い、ソース領域およびドレイン領域等を低抵抗化するために、シリサイド層に代表される半導体金属合金層を形成する技術が知られている。このような半導体金属合金層を有する半導体装置においては、さらなる特性の向上の要求に応じて、均一で良好な特性を有する半導体金属合金層を形成する技術が望まれている。   2. Description of the Related Art In recent years, with the miniaturization of MOS transistors, a technique for forming a semiconductor metal alloy layer typified by a silicide layer is known in order to reduce the resistance of a source region and a drain region. In a semiconductor device having such a semiconductor metal alloy layer, a technique for forming a semiconductor metal alloy layer having uniform and good characteristics is desired in response to a demand for further improvement of characteristics.

本発明の目的は、均一で良好な特性を有する半導体金属合金層を有する半導体装置の製造方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device having a semiconductor metal alloy layer having uniform and good characteristics.

本発明にかかる半導体装置の製造方法は、
(a)半導体層の上方にゲート絶縁層を形成する工程と、
(b)前記ゲート絶縁層の上方にゲート電極を形成する工程と、
(c)前記半導体層の上方の所定の領域にレジスト層を形成する工程と、
(d)前記レジスト層に覆われていない領域の半導体層の表面をアモルファス化する工程と、
(e)前記半導体層の上方に金属層を形成する工程と、
(f)アモルファス化された前記半導体層と、前記金属層とを反応させるために熱処理を行う工程と、を含む。
A method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes:
(A) forming a gate insulating layer above the semiconductor layer;
(B) forming a gate electrode above the gate insulating layer;
(C) forming a resist layer in a predetermined region above the semiconductor layer;
(D) amorphizing the surface of the semiconductor layer in a region not covered with the resist layer;
(E) forming a metal layer above the semiconductor layer;
(F) The process which heat-processes in order to make the said semiconductor layer made amorphous and the said metal layer react.

かかる態様によれば、アモルファス化された前記半導体層と、前記金属層とを反応させるため、均一で良好な特性を有する半導体金属合金層を形成することができる。   According to this aspect, since the amorphous semiconductor layer and the metal layer are reacted, a semiconductor metal alloy layer having uniform and good characteristics can be formed.

本発明にかかる半導体装置の製造方法において、
前記工程(f)では、530℃〜560℃で熱処理を行うことができる。
In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention,
In the step (f), heat treatment can be performed at 530 ° C. to 560 ° C.

本発明にかかる半導体装置の製造方法によれば、金属層を形成する前に所望の領域の半導体層の表面をアモルファス化するため、530℃〜560℃の熱処理により、半導体層と金属層とを反応させ、半導体金属合金層を形成することができる。   According to the semiconductor device manufacturing method of the present invention, the semiconductor layer and the metal layer are formed by heat treatment at 530 ° C. to 560 ° C. in order to amorphize the surface of the semiconductor layer in a desired region before forming the metal layer. By reacting, a semiconductor metal alloy layer can be formed.

本発明にかかる半導体装置の製造方法において、
前記半導体層は、シリコン層であり、
前記工程(f)では、熱処理を行うことによりシリサイド層を形成することができる。
In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention,
The semiconductor layer is a silicon layer;
In the step (f), a silicide layer can be formed by performing a heat treatment.

本発明にかかる半導体装置の製造方法によれば、金属層を形成する前に所望の領域の半導体層の表面をアモルファス化するため、当該所望の領域にのみ、自己整合的にシリサイド層を形成することができる。   According to the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the surface of the semiconductor layer in a desired region is amorphized before forming the metal layer, so that the silicide layer is formed in a self-aligned manner only in the desired region. be able to.

本発明にかかる半導体装置の製造方法において、
前記工程(f)では、
アモルファス化された領域に第1のシリサイド層が形成され、
アモルファス化されなかった領域に第2のシリサイド層が形成され、
前記工程(f)の後に、
(g)未反応の前記金属層および前記第2のシリサイド層を除去する工程、
をさらに含むことができる。
In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention,
In the step (f),
A first silicide layer is formed in the amorphized region;
A second silicide layer is formed in a region that has not been amorphized;
After step (f)
(G) removing the unreacted metal layer and the second silicide layer;
Can further be included.

アモルファス化された半導体層は、アモルファス化されなかった結晶の領域と比べて、金属層と反応しやすい。よって、第2のシリサイド層は、第1のシリサイド層より薄く、アモルファス化されたシリサイド化合物を多く含むため、第1のシリサイド層と選択比をとることができる。よって、たとえばウェットエッチングにより、第2のシリサイド層を金属層と同時に除去し、第1のシリサイド層を残すことができる。したがって、第2のシリサイド層が形成された場合であっても、工程数を増やすことなく除去することができる。   The amorphous semiconductor layer is more likely to react with the metal layer than the crystalline region that has not been amorphized. Therefore, the second silicide layer is thinner than the first silicide layer and contains a large amount of the amorphized silicide compound, so that the selection ratio with the first silicide layer can be obtained. Therefore, the second silicide layer can be removed simultaneously with the metal layer, for example, by wet etching, and the first silicide layer can be left. Therefore, even if the second silicide layer is formed, it can be removed without increasing the number of steps.

本発明にかかる半導体装置の製造方法は、
前記工程(g)の後に、
(h)熱処理を行う工程、
をさらに含むことができる。
A method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes:
After step (g)
(H) a step of performing a heat treatment;
Can further be included.

本発明にかかる半導体装置の製造方法において、
前記工程(d)では、前記レジスト層に覆われていない領域の半導体層にイオン注入を行うことにより、アモルファス化することができる。これにより、容易に半導体層をアモルファス化することができる。
In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention,
In the step (d), the semiconductor layer in a region not covered with the resist layer can be made amorphous by performing ion implantation. Thereby, the semiconductor layer can be easily made amorphous.

以下に、本実施の形態の一例について説明する。   Hereinafter, an example of the present embodiment will be described.

1.半導体装置
図1は、本実施の形態にかかる半導体装置100を模式的に示す断面図である。
1. Semiconductor Device FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a semiconductor device 100 according to the present embodiment.

半導体装置100は、半導体層10上に形成された第1のMOSトランジスタ110と、第2のMOSトランジスタ120と、素子分離領域12とを含む。第1のMOSトランジスタ110と第2のMOSトランジスタ120は、半導体層10上に形成されたゲート絶縁層20と、ゲート絶縁層20上に形成されたゲート電極22と、ゲート電極22の側壁に形成された側壁絶縁層24と、ドレイン領域14と、ソース領域26とをそれぞれ有する。   The semiconductor device 100 includes a first MOS transistor 110, a second MOS transistor 120, and an element isolation region 12 formed on the semiconductor layer 10. The first MOS transistor 110 and the second MOS transistor 120 are formed on the gate insulating layer 20 formed on the semiconductor layer 10, the gate electrode 22 formed on the gate insulating layer 20, and the sidewall of the gate electrode 22. The sidewall insulating layer 24, the drain region 14, and the source region 26 are provided.

さらに第1のMOSトランジスタ110は、シリサイド層32(第1のシリサイド層)を有する。シリサイド層32は、ソース領域26の上方、ドレイン領域14の上方、およびゲート電極22の上方に形成されている。一方、第2のMOSトランジスタ120は、シリサイド層を有さない。   Further, the first MOS transistor 110 has a silicide layer 32 (first silicide layer). The silicide layer 32 is formed above the source region 26, above the drain region 14, and above the gate electrode 22. On the other hand, the second MOS transistor 120 does not have a silicide layer.

なお、本実施の形態にかかる半導体装置100は、半導体層10上に第1のMOSトランジスタ110および第2のMOSトランジスタ120が形成されているが、これにかえて、たとえばSOIのように、絶縁層上に形成された半導体層上に第1のMOSトランジスタ110および第2のMOSトランジスタ120が形成されていてもよい。   In the semiconductor device 100 according to the present embodiment, the first MOS transistor 110 and the second MOS transistor 120 are formed on the semiconductor layer 10. The first MOS transistor 110 and the second MOS transistor 120 may be formed on the semiconductor layer formed on the layer.

また、本実施の形態では、一例として、トランジスタが2つ形成された半導体装置100を用いて説明しているが、トランジスタは、1つでもよいし、2つ以上であってもよく、シリサイド層を形成する領域と、シリサイド層を形成しない領域の双方を有すればよい。このように、シリサイド層を形成する領域と、シリサイド層を形成しない領域の双方を有する半導体装置の製造方法を以下に示す。   In this embodiment, the semiconductor device 100 in which two transistors are formed is described as an example. However, the number of transistors may be one or two or more. It suffices to have both a region for forming a silicide layer and a region for not forming a silicide layer. As described above, a method for manufacturing a semiconductor device having both a region where a silicide layer is formed and a region where a silicide layer is not formed will be described below.

2.半導体装置の製造方法
本実施の形態にかかる半導体装置の製造方法について、図2から図5を参照しながら説明する。
2. Semiconductor Device Manufacturing Method A semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.

(1)まず、半導体層10を準備する。本実施の形態では、半導体層10を用いているがこれにかえて、SOI基板、サファイヤ上にシリコン層が形成された基板、石英基板またはガラス基板上にシリコン層が形成された基板等を用いてもよい。半導体層10の材料としては、たとえば、Si、SiGe、GaAs、InP、GaP、GaNなどを用いることができる。本実施の形態では、半導体層10の一例として、Siを用いる。   (1) First, the semiconductor layer 10 is prepared. In this embodiment, the semiconductor layer 10 is used. Instead, an SOI substrate, a substrate on which a silicon layer is formed on sapphire, a quartz substrate, a substrate on which a silicon layer is formed on a glass substrate, or the like is used. May be. As a material of the semiconductor layer 10, for example, Si, SiGe, GaAs, InP, GaP, GaN, or the like can be used. In the present embodiment, Si is used as an example of the semiconductor layer 10.

ついで、図2に示すように、半導体層10上に素子分離領域12を形成する。素子分離領域12は、LOCOS法、STI法などの公知の方法により形成される。   Next, as shown in FIG. 2, an element isolation region 12 is formed on the semiconductor layer 10. The element isolation region 12 is formed by a known method such as a LOCOS method or an STI method.

ついで、図2に示すように、しきい値の調整のために、所定の導電型の不純物を半導体層10に導入し、ゲート絶縁層20およびゲート電極22を形成する。ゲート絶縁層20としては、たとえば、酸化シリコン膜を熱酸化法により形成することができる。ついで、ゲート絶縁層20の上に、ゲート電極22のための導電層(図示せず)を形成する。導電層としては、たとえば、多結晶シリコン層を200nm程堆積することができる。その後、この導電層を公知のリソグラフィーおよびエッチング技術によりパターニングすることによりゲート電極22が形成される。ついで、LDD領域形成のために、所定の導電型の不純物を半導体層10に導入する。   Next, as shown in FIG. 2, an impurity of a predetermined conductivity type is introduced into the semiconductor layer 10 to adjust the threshold value, and the gate insulating layer 20 and the gate electrode 22 are formed. As the gate insulating layer 20, for example, a silicon oxide film can be formed by a thermal oxidation method. Next, a conductive layer (not shown) for the gate electrode 22 is formed on the gate insulating layer 20. As the conductive layer, for example, a polycrystalline silicon layer can be deposited to a thickness of about 200 nm. Then, the gate electrode 22 is formed by patterning this conductive layer by a known lithography and etching technique. Next, an impurity of a predetermined conductivity type is introduced into the semiconductor layer 10 for forming the LDD region.

ついで、図2に示すように、ゲート電極22の側面に側壁絶縁層24を形成する。側壁絶縁層24の形成は、たとえば、以下のようにして行なうことができる。半導体層10の全面の上方に絶縁層(図示せず)を形成する。絶縁層としては、窒化シリコン膜や酸化シリコン膜またそれらの積層膜を用いることができる。その後、この絶縁層に異方性のエッチングを施すことにより、ゲート電極22の側面に側壁絶縁層24を形成することができる。   Next, as shown in FIG. 2, sidewall insulating layers 24 are formed on the side surfaces of the gate electrode 22. The sidewall insulating layer 24 can be formed, for example, as follows. An insulating layer (not shown) is formed over the entire surface of the semiconductor layer 10. As the insulating layer, a silicon nitride film, a silicon oxide film, or a stacked film thereof can be used. Thereafter, the sidewall insulating layer 24 can be formed on the side surface of the gate electrode 22 by performing anisotropic etching on the insulating layer.

ついで、図2に示すようにソース領域26およびドレイン領域14を形成する。   Next, as shown in FIG. 2, the source region 26 and the drain region 14 are formed.

ソース領域26およびドレイン領域14を形成するための領域に、公知の方法により所定の導電型の不純物を半導体層10に導入する。その後、熱処理を施し、導入した不純物を活性化する。   An impurity of a predetermined conductivity type is introduced into the semiconductor layer 10 by a known method in a region for forming the source region 26 and the drain region 14. Thereafter, heat treatment is performed to activate the introduced impurities.

(2)次に、図4に示すように、アモルファス半導体層40を形成する。   (2) Next, as shown in FIG. 4, an amorphous semiconductor layer 40 is formed.

アモルファス半導体層40の形成方法としての一例を説明する。まず、半導体層10上の全面にレジストを塗布する。次に、リソグラフィー法により該レジストを、図3に示すように、パターニングすることにより、所定の領域にレジスト層R1が形成される。レジスト層R1を形成するための所定の領域とは、シリサイド層を形成すべき領域以外の領域である。   An example of a method for forming the amorphous semiconductor layer 40 will be described. First, a resist is applied on the entire surface of the semiconductor layer 10. Next, the resist is patterned by a lithography method as shown in FIG. 3 to form a resist layer R1 in a predetermined region. The predetermined region for forming the resist layer R1 is a region other than the region where the silicide layer is to be formed.

ついで、レジスト層R1をマスクとして、半導体層10にイオン注入することにより、半導体層10およびゲート電極22の表面をアモルファス化し、アモルファス半導体層40を形成する。ここでは、アルゴン、ゲルマニウム、シリコン、砒素などがイオン注入される。イオン注入後、レジスト層R1を除去する。   Next, by ion-implanting the semiconductor layer 10 using the resist layer R1 as a mask, the surfaces of the semiconductor layer 10 and the gate electrode 22 are amorphized to form the amorphous semiconductor layer 40. Here, argon, germanium, silicon, arsenic, or the like is ion-implanted. After the ion implantation, the resist layer R1 is removed.

(3)次に、図4に示すように、半導体層10の上方の全面に金属層32aを形成する。金属層32aとしては、たとえば、Tiを約20nm、スパッタ法により堆積させる。また金属層32aとしてはCo、Ni、Mo、Pt、Rbであっても良い。なお、ゲート電極22の上方にも金属層32aは形成される。   (3) Next, as shown in FIG. 4, a metal layer 32 a is formed on the entire surface above the semiconductor layer 10. As the metal layer 32a, for example, about 20 nm of Ti is deposited by sputtering. The metal layer 32a may be Co, Ni, Mo, Pt, or Rb. Note that the metal layer 32 a is also formed above the gate electrode 22.

なお、Tiの酸化を防止するために、窒化チタン層をバリア膜として金属層32aの上にスパッタ法等により堆積させてもよい。   In order to prevent oxidation of Ti, a titanium nitride layer may be deposited as a barrier film on the metal layer 32a by sputtering or the like.

(4)次に、第1段目の熱処理を行ない、金属層32aと、半導体層10およびゲート電極22とをシリサイド化反応させ、シリサイド層32を形成する。シリサイド層32は、チタンシリサイド、コバルトシリサイド、ニッケルシリサイド、モリブデンシリサイド等のシリサイド化合物からなる。第1段目の熱処理後、たとえばC49結晶のチタンシリサイドが形成される。   (4) Next, the first-stage heat treatment is performed to cause the metal layer 32a, the semiconductor layer 10, and the gate electrode 22 to undergo a silicidation reaction, thereby forming the silicide layer 32. The silicide layer 32 is made of a silicide compound such as titanium silicide, cobalt silicide, nickel silicide, and molybdenum silicide. After the first heat treatment, for example, titanium silicide of C49 crystal is formed.

この第1段目の熱処理は、たとえば、RTA法を用いて、処理温度が530℃〜560℃で、窒素または希ガス雰囲気の下、120秒間行なうことができる。アモルファス化された領域では、半導体層10中のシリコン原子同士の結合が、アモルファス化されていない領域と比べて弱くなっているため、シリサイド化反応が、良好に行われる。一方、この処理温度において、アモルファス化されていない領域では、たとえ半導体層10が露出している領域であっても、シリサイド化反応はほとんど起こらないが、たとえ起こった場合であっても、シリサイド化合物の薄いアモルファスシリサイド層34(第2のシリサイド層)が形成されるのみである。   This first stage heat treatment can be performed, for example, using the RTA method at a processing temperature of 530 ° C. to 560 ° C. in a nitrogen or rare gas atmosphere for 120 seconds. In the amorphized region, the bonding between silicon atoms in the semiconductor layer 10 is weaker than that in the non-amorphized region, so that the silicidation reaction is favorably performed. On the other hand, at this processing temperature, the silicidation reaction hardly occurs even in the region where the semiconductor layer 10 is exposed in the non-amorphous region, but even if it occurs, the silicide compound Only a thin amorphous silicide layer 34 (second silicide layer) is formed.

ついで、未反応の金属層32aおよびアモルファスシリサイド層34(第2のシリサイド層)を除去する。未反応の金属層32aの除去は、たとえばNHOH,H,HOの混合液を用いたウェットエッチングにより行なうことができる。 Next, the unreacted metal layer 32a and the amorphous silicide layer 34 (second silicide layer) are removed. The unreacted metal layer 32a can be removed by wet etching using, for example, a mixed solution of NH 4 OH, H 2 O 2 , and H 2 O.

なお、工程(3)において、窒化チタン層を堆積させた場合には、窒化チタン層も同時に除去される。   In the step (3), when the titanium nitride layer is deposited, the titanium nitride layer is also removed at the same time.

(5)次に、第2段目の熱処理を施すことで、シリサイド層32をより安定的なものにする。第2段目の熱処理は、たとえば処理温度が750℃〜850℃で窒素雰囲気の下、30秒間行なう。これにより、C49結晶のチタンシリサイドは、より低抵抗なC54結晶のチタンシリサイドに相転移する。   (5) Next, the silicide layer 32 is made more stable by performing the second stage heat treatment. The second stage heat treatment is performed, for example, at a processing temperature of 750 ° C. to 850 ° C. under a nitrogen atmosphere for 30 seconds. As a result, the titanium silicide of the C49 crystal undergoes a phase transition to the titanium silicide of the C54 crystal having a lower resistance.

以上の工程により本実施の形態にかかる半導体装置100を形成することができる。   The semiconductor device 100 according to this embodiment can be formed by the above steps.

本実施の形態にかかる半導体装置の製造方法によれば、シリサイド層32を有する半導体装置100を形成することができる。通常、シリサイド化反応のために第1段目の熱処理は、600℃〜700℃で行う。しかし、本実施の形態にかかる半導体装置の製造方法では、予めシリサイド層32の形成領域をアモルファス化するため、第1の熱処理が、530℃〜560℃という通常より低い温度であっても、半導体層10をシリサイド化することができる。   According to the manufacturing method of the semiconductor device according to the present embodiment, the semiconductor device 100 having the silicide layer 32 can be formed. Usually, the first heat treatment is performed at 600 ° C. to 700 ° C. for silicidation reaction. However, in the method of manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment, since the formation region of the silicide layer 32 is made amorphous in advance, even if the first heat treatment is performed at a temperature lower than 530 ° C. to 560 ° C. Layer 10 can be silicided.

また、本実施の形態にかかる半導体装置の製造方法によれば、シリサイド層32を有する第1のMOSトランジスタ110と、シリサイド層32を有さない第2のMOSトランジスタ120とを備えた半導体装置100を形成することができる。通常、このような半導体装置を製造する際、シリサイド層を形成しない領域に、酸化シリコンなどのハードマスクを用いるが、このハードマスクを除去した後の残渣によって、シリサイド層が不均一になる場合がある。また、ハードマスク自体が不均一に形成されている場合にも、シリサイド層が不均一になる。また、ハードマスクを除去する際、ゲート電極の側壁絶縁層までエッチングしてしまう場合がある。このように、ハードマスクを用いた場合、良好なシリサイド層を形成するのは困難である。   Further, according to the method of manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment, the semiconductor device 100 including the first MOS transistor 110 having the silicide layer 32 and the second MOS transistor 120 not having the silicide layer 32. Can be formed. Usually, when manufacturing such a semiconductor device, a hard mask such as silicon oxide is used in a region where the silicide layer is not formed. However, the silicide layer may be non-uniform due to a residue after removing the hard mask. is there. Further, when the hard mask itself is formed non-uniformly, the silicide layer becomes non-uniform. Further, when removing the hard mask, etching may occur up to the sidewall insulating layer of the gate electrode. Thus, when a hard mask is used, it is difficult to form a good silicide layer.

そこで本実施の形態にかかる半導体装置の製造方法によれば、アモルファス化した領域のみに自己整合的にシリサイド層32を形成することができるため、シリサイド層を形成しない領域にハードマスクを形成する必要がない。また、アモルファス化しない領域には、ハードマスクではなく、レジスト層を形成するため、マスクの形成工程および除去工程が容易である。よって、上述したハードマスクに基づく問題がなく、容易に良好なシリサイド層を形成することができる。   Therefore, according to the manufacturing method of the semiconductor device according to the present embodiment, the silicide layer 32 can be formed in a self-aligned manner only in the amorphized region, so that it is necessary to form a hard mask in the region where the silicide layer is not formed. There is no. In addition, since a resist layer is formed in a region that is not amorphous, not a hard mask, a mask forming process and a removing process are easy. Therefore, there is no problem based on the hard mask described above, and a good silicide layer can be easily formed.

3.実験例
本実施の形態の製造方法によって得られた半導体装置のシート抵抗の測定を行った。
3. Experimental Example The sheet resistance of the semiconductor device obtained by the manufacturing method of the present embodiment was measured.

図6は、シリサイド層のシート抵抗の第1段目の熱処理温度に対する依存性を示す図である。横軸は、第1段目の熱処理温度を示し、縦軸は、半導体装置のシート抵抗(Ω/□)を示す。   FIG. 6 is a diagram showing the dependence of the sheet resistance of the silicide layer on the first stage heat treatment temperature. The horizontal axis represents the first stage heat treatment temperature, and the vertical axis represents the sheet resistance (Ω / □) of the semiconductor device.

実験に用いた半導体装置は、上記工程(3)において、バリア膜として窒化チタン150Åを堆積し、金属層としてチタンを200Å堆積することにより得られたものである。第1段目の熱処理時間は、120秒であり、第2段目の熱処理温度は810℃、熱処理時間は、30秒であった。イオン注入を行うことによりアモルファス化した半導体装置と、イオン注入を行わなかった半導体装置のシート抵抗を測定した。シート抵抗が100Ω/□未満である場合にシリサイド層が形成されていると判断できる。   The semiconductor device used in the experiment was obtained by depositing 150 チ タ ン titanium nitride as the barrier film and 200 チ タ ン titanium as the metal layer in the step (3). The heat treatment time for the first stage was 120 seconds, the heat treatment temperature for the second stage was 810 ° C., and the heat treatment time was 30 seconds. The sheet resistances of the semiconductor device made amorphous by ion implantation and the semiconductor device not ion-implanted were measured. It can be determined that the silicide layer is formed when the sheet resistance is less than 100Ω / □.

図6によれば、イオン注入を行った半導体装置において、第1段目の熱処理温度が530℃以上でシート抵抗が100Ω/□未満となっているため、シリサイド層が形成されていることが確認された。また、イオン注入を行わなかった半導体装置において、第1段目の熱処理温度が560℃を超えた温度で、シート抵抗が低下し始めているため、シリサイド層が形成されていることが確認された。   According to FIG. 6, in the semiconductor device subjected to ion implantation, it is confirmed that a silicide layer is formed because the first stage heat treatment temperature is 530 ° C. or more and the sheet resistance is less than 100Ω / □. It was done. In addition, in the semiconductor device in which ion implantation was not performed, it was confirmed that a silicide layer was formed because the sheet resistance began to decrease at a temperature at which the first stage heat treatment temperature exceeded 560 ° C.

よって、図6によれば、アモルファス化されていない領域でシリサイド層が形成されず、かつ、アモルファス化されている領域でシリサイド層が形成される温度範囲は、530℃〜560℃であった。   Therefore, according to FIG. 6, the temperature range in which the silicide layer is not formed in the non-amorphized region and the silicide layer is formed in the amorphous region is 530 ° C. to 560 ° C.

また、アモルファス化されている領域でシリサイド層が形成された場合、シリサイド層のシート抵抗は、10Ω/□以下であることがより好ましく、本実施の形態では、約540℃〜約560℃に相当する。この温度範囲で、特性の良好なシリサイド層を形成することができる。   Further, when a silicide layer is formed in an amorphous region, the sheet resistance of the silicide layer is more preferably 10 Ω / □ or less, and in this embodiment, it corresponds to about 540 ° C. to about 560 ° C. To do. A silicide layer having good characteristics can be formed in this temperature range.

本発明は、上述の実施の形態に限定されることなく、本発明の要旨の範囲内で変形することが可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified within the scope of the gist of the present invention.

本実施の形態にかかる半導体装置を模式的に示す断面図。1 is a cross-sectional view schematically showing a semiconductor device according to an embodiment. 本実施の形態にかかる半導体装置の製造工程を模式的示す断面図。Sectional drawing which shows typically the manufacturing process of the semiconductor device concerning this Embodiment. 本実施の形態にかかる半導体装置の製造工程を模式的示す断面図。Sectional drawing which shows typically the manufacturing process of the semiconductor device concerning this Embodiment. 本実施の形態にかかる半導体装置の製造工程を模式的示す断面図。Sectional drawing which shows typically the manufacturing process of the semiconductor device concerning this Embodiment. 本実施の形態にかかる半導体装置の製造工程を模式的示す断面図。Sectional drawing which shows typically the manufacturing process of the semiconductor device concerning this Embodiment. シリサイド層のシート抵抗の第1段目の熱処理温度に対する依存性を示す図。The figure which shows the dependence with respect to the heat processing temperature of the 1st step | paragraph of the sheet resistance of a silicide layer.

符号の説明Explanation of symbols

10 半導体層、12 素子分離領域、14 ドレイン領域、20 ゲート絶縁層、22 ゲート電極、24 側壁絶縁層、26 ソース領域、32 シリサイド層、34 アモルファスシリサイド層、40 アモルファス半導体層、100 半導体装置、110 第1のMOSトランジスタ、120 第2のMOSトランジスタ   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Semiconductor layer, 12 Element isolation region, 14 Drain region, 20 Gate insulating layer, 22 Gate electrode, 24 Side wall insulating layer, 26 Source region, 32 Silicide layer, 34 Amorphous silicide layer, 40 Amorphous semiconductor layer, 100 Semiconductor device, 110 First MOS transistor, 120 Second MOS transistor

Claims (6)

(a)半導体層の上方にゲート絶縁層を形成する工程と、
(b)前記ゲート絶縁層の上方にゲート電極を形成する工程と、
(c)前記半導体層の上方の所定の領域にレジスト層を形成する工程と、
(d)前記レジスト層に覆われていない領域の半導体層の表面をアモルファス化する工程と、
(e)前記半導体層の上方に金属層を形成する工程と、
(f)アモルファス化された前記半導体層と、前記金属層とを反応させるために熱処理を行う工程と、
を含む、半導体装置の製造方法。
(A) forming a gate insulating layer above the semiconductor layer;
(B) forming a gate electrode above the gate insulating layer;
(C) forming a resist layer in a predetermined region above the semiconductor layer;
(D) amorphizing the surface of the semiconductor layer in a region not covered with the resist layer;
(E) forming a metal layer above the semiconductor layer;
(F) performing a heat treatment to react the amorphous semiconductor layer and the metal layer;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
請求項1において、
前記工程(f)では、530℃〜560℃で熱処理を行う、半導体装置の製造方法。
In claim 1,
In the step (f), a heat treatment is performed at 530 ° C. to 560 ° C.
請求項1または2において、
前記半導体層は、シリコン層であり、
前記工程(f)では、熱処理を行うことによりシリサイド層を形成する、半導体装置の製造方法。
In claim 1 or 2,
The semiconductor layer is a silicon layer;
In the step (f), a silicide layer is formed by performing a heat treatment.
請求項1ないし3のいずれかにおいて、
前記工程(f)では、
アモルファス化された領域に第1のシリサイド層が形成され、
アモルファス化されなかった領域に第2のシリサイド層が形成され、
前記工程(f)の後に、
(g)未反応の前記金属層および前記第2のシリサイド層を除去する工程、
をさらに含む、半導体装置の製造方法。
In any one of Claims 1 thru | or 3,
In the step (f),
A first silicide layer is formed in the amorphized region;
A second silicide layer is formed in a region that has not been amorphized;
After step (f)
(G) removing the unreacted metal layer and the second silicide layer;
A method for manufacturing a semiconductor device, further comprising:
請求項4において、
前記工程(g)の後に、
(h)熱処理を行う工程、
をさらに含む、半導体装置の製造方法。
In claim 4,
After step (g)
(H) a step of performing a heat treatment;
A method for manufacturing a semiconductor device, further comprising:
請求項1ないし5のいずれかにおいて、
前記工程(d)では、前記レジスト層に覆われていない領域の半導体層にイオン注入を行うことにより、アモルファス化する、半導体装置の製造方法。
In any of claims 1 to 5,
In the step (d), the semiconductor device is made amorphous by performing ion implantation on a semiconductor layer in a region not covered with the resist layer.
JP2004299809A 2004-10-14 2004-10-14 Manufacturing method of semiconductor device Withdrawn JP2006114651A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004299809A JP2006114651A (en) 2004-10-14 2004-10-14 Manufacturing method of semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004299809A JP2006114651A (en) 2004-10-14 2004-10-14 Manufacturing method of semiconductor device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006114651A true JP2006114651A (en) 2006-04-27

Family

ID=36382923

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004299809A Withdrawn JP2006114651A (en) 2004-10-14 2004-10-14 Manufacturing method of semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2006114651A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008227270A (en) * 2007-03-14 2008-09-25 Nec Electronics Corp Manufacturing method of semiconductor device
US9245967B2 (en) 2009-10-14 2016-01-26 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor device including metal silicide layer and method for manufacturing the same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008227270A (en) * 2007-03-14 2008-09-25 Nec Electronics Corp Manufacturing method of semiconductor device
US9245967B2 (en) 2009-10-14 2016-01-26 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor device including metal silicide layer and method for manufacturing the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7396767B2 (en) Semiconductor structure including silicide regions and method of making same
TWI220054B (en) Self-aligned silicide process utilizing ion implants for reduced silicon consumption and control of the silicide formation temperature and structure formed thereby
US7397091B2 (en) SiGe nickel barrier structure employed in a CMOS device to prevent excess diffusion of nickel used in the silicide material
US6562718B1 (en) Process for forming fully silicided gates
US6905922B2 (en) Dual fully-silicided gate MOSFETs
US7382028B2 (en) Method for forming silicide and semiconductor device formed thereby
JP5015446B2 (en) Method for forming double fully silicided gates and device obtained by said method
JP2630290B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
US7208414B2 (en) Method for enhanced uni-directional diffusion of metal and subsequent silicide formation
US20050158996A1 (en) Nickel salicide processes and methods of fabricating semiconductor devices using the same
JP3209164B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
US7119012B2 (en) Stabilization of Ni monosilicide thin films in CMOS devices using implantation of ions before silicidation
US6383906B1 (en) Method of forming junction-leakage free metal salicide in a semiconductor wafer with ultra-low silicon consumption
CN100390939C (en) Method for manufacturing a semiconductor device and semiconductor device obtained with such a method
JPH0969497A (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP2009135435A (en) Selective formation of a compound containing a semiconductor material and a metal material in a substrate through a germanium oxide layer
JP3175725B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
US7495293B2 (en) Semiconductor device and method for manufacturing the same
US20100151639A1 (en) Method for making a thermally-stable silicide
JP2009111214A (en) Semiconductor device and manufacturing method of same
US20060003534A1 (en) Salicide process using bi-metal layer and method of fabricating semiconductor device using the same
US20060128125A1 (en) Gate Electrodes and the Formation Thereof
JPH05304108A (en) Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device
CN102782819B (en) For forming structure and the method for heat-staple silicide in the gate stack that size is narrow
JP2006114651A (en) Manufacturing method of semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20080108