JPH11186408A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
Method for manufacturing semiconductor deviceInfo
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- JPH11186408A JPH11186408A JP9358005A JP35800597A JPH11186408A JP H11186408 A JPH11186408 A JP H11186408A JP 9358005 A JP9358005 A JP 9358005A JP 35800597 A JP35800597 A JP 35800597A JP H11186408 A JPH11186408 A JP H11186408A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 しきい値電圧やパンチスルー耐圧の低下を抑
制し、周波数特性を向上させたMOSトランジスタを構
成素子として有する半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】 イオン注入法によるソース・ドレイン層
22、24形成後に、SiFイオンを用いたイオン注入
を行い、ソース・ドレイン層22、24表面をアモルフ
ァス化し、その後、スパッタリング法によりCo膜を堆
積し、2段階の熱処理により、ソース・ドレイン層2
2、24表面およびゲート電極部3、4のポリシリコン
ゲート電極14表面に低抵抗のCoSi2 膜26、27
および28、29を形成する。
(57) Abstract: Provided is a method of manufacturing a semiconductor device having a MOS transistor as a constituent element in which a threshold voltage and a punch-through breakdown voltage are prevented from lowering and frequency characteristics are improved. SOLUTION: After forming source / drain layers 22 and 24 by an ion implantation method, ion implantation using SiF ions is performed to amorphize the surfaces of the source / drain layers 22 and 24, and then a Co film is deposited by a sputtering method. Source / drain layer 2 by two-stage heat treatment
Low resistance CoSi 2 films 26 and 27 on the surfaces of the polysilicon gate electrodes 14 of the gate electrode portions 3 and 4
And 28 and 29 are formed.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造方
法に関し、さらに詳しくは、ソース・ドレイン層表面に
高融点金属シリサイド膜を形成するMOSトランジスタ
を構成素子として有する半導体装置の製造方法に関す
る。The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method of manufacturing a semiconductor device having as a constituent element a MOS transistor for forming a refractory metal silicide film on the surface of a source / drain layer.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、半導体装置の高集積、高速化に伴
い、微細加工技術、平坦化技術、多層配線技術、低抵抗
材料による配線技術および層間絶縁膜の低誘電率化技術
等の半導体装置のプロセス技術の開発が盛んに行われて
いる。特に、MOSトランジスタを構成素子として含
む、高集積化した半導体装置においては、MOSトラン
ジスタ設計の最小加工寸法がクォータミクロン以下とな
ってきており、MOSトランジスタ自体の微細化に伴
う、MOSトランジスタの特性、例えばしきい値電圧特
性、ソースとドレイン間およびドレインと基板間等の耐
圧特性、ソース・ドレイン部の拡散層の抵抗特性等で、
所期の特性を確保することが困難になってきており、微
細加工技術開発と共にMOSトランジスタ自体の構造の
開発もなされている。2. Description of the Related Art In recent years, with high integration and high speed of semiconductor devices, semiconductor devices such as fine processing technology, flattening technology, multilayer wiring technology, wiring technology using low-resistance material, and technology for lowering the dielectric constant of an interlayer insulating film, etc. The development of process technology is being actively pursued. In particular, in a highly integrated semiconductor device including a MOS transistor as a constituent element, the minimum processing dimension of the MOS transistor design has become smaller than a quarter micron. For example, a threshold voltage characteristic, a withstand voltage characteristic between a source and a drain and between a drain and a substrate, a resistance characteristic of a diffusion layer of a source / drain portion, and the like.
It has become difficult to secure the desired characteristics, and the structure of the MOS transistor itself has been developed along with the development of fine processing technology.
【0003】ここでは、従来のPMOSトランジスタと
NMOSトランジスタとを含むデュアルゲートCMOS
型の、高集積化した半導体装置の製造方法の一例を、図
5および図6を参照して説明する。まず、図5(a)に
示すように、PMOSトランジスタ部1のNウェル12
や、素子分離領域のLOCOS(Local Oxid
ation of Silicon)膜13等の形成さ
れた半導体基板11表面に、熱酸化法によるSiO2 膜
を形成し、その後不純物のドープされていないポリシリ
コン膜を、減圧CVD法等により堆積し、続いて、上述
したポリシリコン膜とSiO2 膜とをパターニングし
て、ポリシリコンゲート電極14とゲート酸化膜15と
で構成するゲート電極部3、4を形成する。Here, a conventional dual gate CMOS including a PMOS transistor and an NMOS transistor is described.
An example of a method for manufacturing a die-type highly integrated semiconductor device will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 5A, the N well 12 of the PMOS transistor portion 1 is formed.
And LOCOS (Local Oxid)
An SiO 2 film is formed on the surface of the semiconductor substrate 11 on which the film 13 and the like are formed by a thermal oxidation method, and then a polysilicon film not doped with impurities is deposited by a low pressure CVD method or the like. Then, the above-mentioned polysilicon film and SiO 2 film are patterned to form gate electrode portions 3 and 4 composed of polysilicon gate electrode 14 and gate oxide film 15.
【0004】次に、NMOSトランジスタ部2を覆うよ
うにパターニングされたフォトレジスト(図示せず)を
マスクとして、大傾角イオン注入法により、PMOSト
ランジスタ部1のポケット拡散層16を形成するため
の、N型不純物となるイオンによるイオン注入を行い、
続いてPMOSトランジスタ部1のLDD(Light
ly Doped Drain)層17を形成するため
の、P型不純物となるイオンによるイオン注入を行う。
次に、上述と同様にして、NMOSトランジスタ部2の
ポケット拡散層18とLDD層19を形成するためのイ
オン注入を行う。その後、熱処理を行い、半導体基板1
1に注入したイオンの活性化を行う。Next, using a photoresist (not shown) patterned so as to cover the NMOS transistor section 2 as a mask, the pocket diffusion layer 16 of the PMOS transistor section 1 is formed by a large tilt ion implantation method. Perform ion implantation with ions to be N-type impurities,
Subsequently, the LDD (Light) of the PMOS transistor unit 1 is
In order to form the (ly doped drain) layer 17, ion implantation using ions serving as P-type impurities is performed.
Next, in the same manner as described above, ion implantation for forming the pocket diffusion layer 18 and the LDD layer 19 of the NMOS transistor section 2 is performed. After that, heat treatment is performed, and the semiconductor substrate 1
The ion implanted in 1 is activated.
【0005】次に、図5(b)に示すように、CVD法
によりCVDSiO2 膜を堆積した後、このCVDSi
O2 膜を、異方性プラズマエッチング法により、エッチ
バックして、ゲート電極部3、4側壁にサイドウォール
絶縁膜20を形成する。次に、フォトレジスト21を塗
布し、このフォトレジスト21をパターニングして、P
MOSトランジスタ部1のフォトレジスト21を除去
し、NMOSトランジスタ部2等にはフォトレジスト2
1を残存させた状態とする。Next, as shown in FIG. 5B, after depositing a CVD SiO 2 film by the CVD method,
The O 2 film is etched back by an anisotropic plasma etching method to form a sidewall insulating film 20 on the side walls of the gate electrode portions 3 and 4. Next, a photoresist 21 is applied, the photoresist 21 is patterned, and P
The photoresist 21 of the MOS transistor portion 1 is removed, and the photoresist 2 is removed from the NMOS transistor portion 2 and the like.
1 is left.
【0006】次に、イオン注入法により、PMOSトラ
ンジスタ部1のソース・ドレイン部5にソース・ドレイ
ン層22を形成するためのイオン注入を、BF2 イオン
を用いて行う。この際、BF2 イオンはPMOSトラン
ジスタ部1のソース・ドレイン部5に注入されるだけで
なく、PMOSトランジスタ部1のゲート電極部3のポ
リシリコンゲート電極14部にも注入され、後述する熱
処理後には、P型導電型の低抵抗ポリシリコンゲート電
極14となる。Next, ion implantation for forming the source / drain layer 22 in the source / drain section 5 of the PMOS transistor section 1 is performed using BF 2 ions by ion implantation. At this time, the BF 2 ions are not only implanted into the source / drain portions 5 of the PMOS transistor portion 1 but also implanted into the polysilicon gate electrode 14 of the gate electrode portion 3 of the PMOS transistor portion 1, and after a heat treatment described later, Becomes a P-type conductive low-resistance polysilicon gate electrode 14.
【0007】次に、図5(c)に示すように、フォトレ
ジスト21を除去後に、新たなフォトレジスト23を塗
布し、このフォトレジスト23をパターニングして、N
MOSトランジスタ部2のフォトレジスト22を除去
し、PMOSトランジスタ部1等にはフォトレジスト2
3を残存させた状態とする。次に、イオン注入法によ
り、NMOSトランジスタ部2のソース・ドレイン部6
に、ソース・ドレイン層24を形成するためのイオン注
入を、Asイオンを用いて行う。Next, as shown in FIG. 5C, after removing the photoresist 21, a new photoresist 23 is applied, and the photoresist 23 is patterned to
The photoresist 22 of the MOS transistor unit 2 is removed, and the photoresist 2 is removed from the PMOS transistor unit 1 and the like.
3 is left. Next, the source / drain portion 6 of the NMOS transistor portion 2 is formed by ion implantation.
Next, ion implantation for forming the source / drain layers 24 is performed using As ions.
【0008】次に、図6(d)に示すように、フォトレ
ジスト23を除去後、ソース・ドレイン部5、6にイオ
ン注入されたBイオンやAsイオンの活性化や、アモル
ファス化されたソース・ドレイン部5、6の半導体基板
11表面部の再結晶化等を兼ねた熱処理を行い、注入イ
オンの活性化されたソース・ドレイン層22、24を形
成する。その後、イオン注入法により、PMOSトラン
ジスタ部1やNMOSトランジスタ部2のソース・ドレ
イン層22、24表面にSiイオンを注入し、ソース・
ドレイン層22、24表面のアモルファス化処理をす
る。Next, as shown in FIG. 6D, after the photoresist 23 is removed, activation of B ions or As ions implanted into the source / drain portions 5 and 6 or the formation of an amorphous source A heat treatment also serving as recrystallization or the like of the surface portions of the semiconductor substrate 11 of the drain portions 5 and 6 is performed to form source / drain layers 22 and 24 in which implanted ions are activated. Thereafter, Si ions are implanted into the surfaces of the source / drain layers 22 and 24 of the PMOS transistor section 1 and the NMOS transistor section 2 by ion implantation, and the source
The surfaces of the drain layers 22 and 24 are made amorphous.
【0009】次に、図6(e)に示すように、スパッタ
リング法により高融点金属膜であるCo膜25を堆積す
る。Next, as shown in FIG. 6E, a Co film 25, which is a high melting point metal film, is deposited by a sputtering method.
【0010】次に、図6(f)に示すように、まず比較
的低温の熱処理を行って、ソース・ドレイン部5、6の
ソース・ドレイン層22、24表面やゲート電極部3、
4のポリシリコンゲート電極14表面のシリコンと、C
o膜25とを反応させて、ソース・ドレイン層22、2
4表面やポリシリコンゲート電極14表面に高融点金属
シリサイド膜であるCoSi膜を含むCoSi2 膜を形
成する。この段階で形成されたCoSi膜の抵抗率は、
まだ所期の低抵抗率にならず、高抵抗のCoSi膜であ
る。[0010] Next, as shown in FIG. 6 (f), a relatively low-temperature heat treatment is first performed to make the surfaces of the source / drain layers 22, 24 of the source / drain portions 5, 6 and the gate electrode portion 3,
4 on the surface of the polysilicon gate electrode 14 and C
the source / drain layers 22, 2
A CoSi 2 film including a CoSi film as a refractory metal silicide film is formed on the surface of the polysilicon gate electrode 14 and the surface of the polysilicon gate electrode 14. The resistivity of the CoSi film formed at this stage is:
This is a high-resistance CoSi film that does not have the expected low resistivity yet.
【0011】次に、上述した比較的低温の熱処理では絶
縁膜と反応しない、LOCOS膜13上やサイドウォー
ル絶縁膜20上等に堆積したCo膜25、所謂未反応の
Co膜25を硫酸過水液で除去する。その後、高温の熱
処理を行って、ソース・ドレイン層22、24表面やゲ
ート電極部3、4のポリシリコンゲート電極14表面の
高抵抗のCoSi膜を、所期の低抵抗率にし、ソース・
ドレイン層22、24表面やゲート電極部3、4のポリ
シリコンゲート電極14表面に低抵抗の高融点金属シリ
サイド膜であるCoSi2 膜26、27および28、2
9を形成する。上述した方法により、ソース・ドレイン
層22、24表面や、ゲート電極部3、4のポリシリコ
ンゲート電極14表面に自己整合的に低抵抗のCoSi
2 膜26、27および28、29を形成する工程、所謂
サリサイド工程により、ソース・ドレイン層22、24
部の拡散層抵抗の低減、およびゲート電極部3のポリシ
リコンゲート電極14と高融点金属シリサイド膜である
CoSi2 膜28、29とによるゲート電極抵抗の低減
を図っている。Next, a Co film 25, which is not reacted with the insulating film by the above-described heat treatment at a relatively low temperature, deposited on the LOCOS film 13, the sidewall insulating film 20, etc. Remove with liquid. Thereafter, a high-temperature heat treatment is performed to convert the high-resistance CoSi film on the surface of the source / drain layers 22 and 24 and the surface of the polysilicon gate electrode 14 of the gate electrode portions 3 and 4 to an expected low resistivity,
CoSi 2 films 26, 27 and 28, which are low-resistance refractory metal silicide films, are formed on the surfaces of the drain layers 22 and 24 and the surfaces of the polysilicon gate electrodes 14 of the gate electrode portions 3 and 4.
9 is formed. According to the above-described method, the low-resistance CoSi film is self-aligned on the surface of the source / drain layers 22 and 24 and the surface of the polysilicon gate electrode 14 of the gate electrode portions 3 and 4.
The source / drain layers 22, 24 are formed by a process of forming the two films 26, 27 and 28, 29, a so-called salicide process.
The resistance of the diffusion layer is reduced, and the resistance of the gate electrode is reduced by the polysilicon gate electrode 14 of the gate electrode part 3 and the CoSi 2 films 28 and 29 which are the refractory metal silicide films.
【0012】その後は、図面は省略するが、常法に準ず
る製法により、層間絶縁膜の堆積、ソース・ドレイン部
5、6等のコンタクトホール形成、配線形成、パッシベ
ーション膜の堆積、パッド部の開口形成等を行って、半
導体装置を作製する。Thereafter, although not shown in the drawings, deposition of an interlayer insulating film, formation of contact holes such as source / drain portions 5, 6 and the like, formation of wiring, deposition of a passivation film, and opening of a pad portion are performed by a manufacturing method according to a conventional method. A semiconductor device is manufactured by performing formation and the like.
【0013】上述したデュアルゲートCMOS型の、高
集積化した半導体装置の製造方法は、Siイオンを用い
たプレ・アモルファス化イオン注入を行うことで、シリ
サイド化反応を制御してソース・ドレイン層22、24
表面へ低抵抗のCoSi2 膜26、27を形成している
が、その後のサリサイド工程における高温の熱処理時
に、格子間Siとイオン注入されたBとがペアを作るこ
とで起こる、Bの増速拡散でのPMOSトランジスタ部
1のソース・ドレイン層22の接合深さの増大を抑制す
ることができず、またBの増速拡散でNMOSトランジ
スタ部2のポケット拡散層18濃度の低下を抑制するこ
とができず、しきい値電圧の低下や、ソースとドレイン
間のパンチスルー耐圧低下を起こす虞がある。In the above-described method of manufacturing a highly integrated semiconductor device of the dual gate CMOS type, the pre-amorphous ion implantation using Si ions is performed to control the silicidation reaction and to form the source / drain layer 22. , 24
Although low-resistance CoSi 2 films 26 and 27 are formed on the surface, during the high-temperature heat treatment in the subsequent salicide step, the increase in B caused by the formation of pairs between interstitial Si and ion-implanted B occurs. An increase in the junction depth of the source / drain layer 22 of the PMOS transistor portion 1 due to diffusion cannot be suppressed, and a decrease in the concentration of the pocket diffusion layer 18 in the NMOS transistor portion 2 due to the accelerated diffusion of B cannot be suppressed. Therefore, there is a possibility that the threshold voltage may be lowered or the punch-through withstand voltage between the source and the drain may be lowered.
【0014】また、上述した半導体装置の製造方法で形
成された、PMOSトランジスタ部1やNMOSトラン
ジスタ部2のソース・ドレイン層22、24部の低抵抗
のCoSi2 膜26、27は、サリサイド工程における
Co膜25と下地のソース・ドレイン層22、24のシ
リコンとの反応による、低抵抗化の範囲が不十分で、周
波数特性の良いMOSトランジスタが得られないという
問題の起こる虞がある。The low-resistance CoSi 2 films 26 and 27 of the source / drain layers 22 and 24 of the PMOS transistor portion 1 and the NMOS transistor portion 2 formed by the above-described semiconductor device manufacturing method are used in the salicide process. Due to the reaction between the Co film 25 and the silicon of the underlying source / drain layers 22 and 24, there is a possibility that a problem that the range of lowering resistance is insufficient and a MOS transistor with good frequency characteristics cannot be obtained.
【0015】[0015]
【発明が解決しようとする課題】上記従来のMOSトラ
ンジスタを構成素子として有する半導体装置の製造方法
における、ソース・ドレイン層形成のイオン注入後の、
Siイオンを用いたプレ・アモルファス化イオン注入で
は、PMOSトランジスタのソース・ドレイン層の接合
深さ増大の虞があり、またNMOSトランジスタにおけ
るポケット拡散層濃度の低下する虞もあり、従ってPM
OSトランジスタやNMOSトランジスタのしきい値電
圧の低下や、ソースとドレイン間のパンチスルー耐圧低
下を起こす虞があるという問題があった。また、半導体
装置の製造工程でのサリサイド工程で形成されるソース
・ドレイン部の高融点金属シリサイド膜であるCoSi
2 膜は、反応範囲が不十分で、周波数特性の良いMOS
トランジスタが得られないという問題の起こる虞があっ
た。本発明は、上記事情を考慮してなされたものであ
り、その目的は、しきい値電圧やパンチスルー耐圧の低
下を抑制し、周波数特性を向上させたMOSトランジス
タを構成素子として有する半導体装置の製造方法を提供
することにある。SUMMARY OF THE INVENTION In the method of manufacturing a semiconductor device having the conventional MOS transistor as a constituent element, after the ion implantation for forming the source / drain layers,
In the pre-amorphization ion implantation using Si ions, the junction depth of the source / drain layers of the PMOS transistor may be increased, and the concentration of the pocket diffusion layer in the NMOS transistor may be reduced.
There has been a problem that the threshold voltage of the OS transistor or the NMOS transistor may be reduced, and the punch-through breakdown voltage between the source and the drain may be reduced. Further, CoSi which is a refractory metal silicide film of a source / drain portion formed in a salicide process in a manufacturing process of a semiconductor device.
2 Film is a MOS with an inadequate reaction range and good frequency characteristics
There is a possibility that a problem that a transistor cannot be obtained may occur. The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device having, as a constituent element, a MOS transistor in which a decrease in threshold voltage or punch-through withstand voltage is suppressed and a frequency characteristic is improved. It is to provide a manufacturing method.
【0016】[0016]
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、上述の課題を解決するために提案するもので
あり、MOSトランジスタのソース・ドレイン層表面に
高融点金属シリサイド膜を形成する工程を有する半導体
装置の製造方法において、イオン注入法により、ソース
・ドレイン層を形成する工程と、ソース・ドレイン層形
成後に、IV族原子とVII族原子との化合物イオンを
用いたイオン注入により、ソース・ドレイン層表面をア
モルファス化する工程と、高融点金属膜および高融点金
属膜上に高融点金属窒化膜を積層した複合膜のうち、い
ずれか一方の膜を堆積する工程と、熱処理により、高融
点金属膜とソース・ドレイン層のシリコンとを反応させ
てソース・ドレイン層表面に高融点金属シリサイド膜を
形成する工程とを有することを特徴とするものである。SUMMARY OF THE INVENTION A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is proposed to solve the above-mentioned problem, and forms a refractory metal silicide film on the surface of a source / drain layer of a MOS transistor. In a method for manufacturing a semiconductor device having a step, a step of forming a source / drain layer by an ion implantation method and, after forming the source / drain layer, an ion implantation using a compound ion of a group IV atom and a group VII atom, Amorphizing the source / drain layer surface, depositing one of the refractory metal films and the composite film in which the refractory metal nitride film is laminated on the refractory metal film, Forming a refractory metal silicide film on the source / drain layer surface by reacting the refractory metal film with silicon of the source / drain layer. It is characterized in that.
【0017】本発明によれば、イオン注入法によりソー
ス・ドレイン層の形成後に、IV族原子とVII族原子
との化合物イオン、例えばSiFイオンを用いたイオン
注入を行い、ソース・ドレイン層表面をアモルファス化
することで、ソース・ドレイン層表面に形成する高融点
金属シリサイド膜の低抵抗化を容易に行うことができる
と同時に、この高融点金属シリサイド膜を形成する熱処
理時にソース・ドレイン層のボロン(B)が格子間Si
とペアを作って拡散する増速拡散現象が、注入したSi
Fイオン中のF原子による格子間SiとBとのペア作り
の阻害効果により、抑制できるため、PMOSトランジ
スタのソース・ドレイン層の接合深さ増大や、NMOS
トランジスタのポケット拡散層濃度の低下を抑制でき
る。従って、しきい値電圧やパンチスルー耐圧の低下が
抑制され、周波数特性の向上したMOSトランジスタを
構成素子として有する半導体装置の作製が可能となる。According to the present invention, after the source / drain layers are formed by ion implantation, ion implantation is performed using compound ions of group IV atoms and group VII atoms, for example, SiF ions, and the surfaces of the source / drain layers are formed. By making it amorphous, the resistance of the refractory metal silicide film formed on the source / drain layer surface can be easily reduced, and at the same time, the boron of the source / drain layer during the heat treatment for forming the refractory metal silicide film. (B) shows interstitial Si
The enhanced diffusion phenomenon that pairs and diffuses with the implanted Si
Since the effect of inhibiting the formation of pairs of interstitial Si and B by F atoms in F ions can be suppressed, the junction depth of the source / drain layers of the PMOS transistor increases,
A decrease in the concentration of the pocket diffusion layer of the transistor can be suppressed. Accordingly, a decrease in the threshold voltage and the punch-through breakdown voltage is suppressed, and a semiconductor device having a MOS transistor with improved frequency characteristics as a constituent element can be manufactured.
【0018】[0018]
【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的実施の形態
例につき、添付図面を参照して説明する。なお従来技術
の説明で参照した図5および図6中の構成部分と同様の
構成部分には、同一の参照符号を付すものとする。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The same components as those in FIGS. 5 and 6 referred to in the description of the related art are denoted by the same reference numerals.
【0019】実施の形態例1 本実施の形態例は、PMOSトランジスタとNMOSト
ランジスタとを含むデュアルゲートCMOS型の、高集
積化した半導体装置の製造方法に本発明を適用した例で
あり、これを図1および図2を参照して説明する。ま
ず、図1(a)に示すように、例えばPMOSトランジ
スタ部1のNウェル12や、素子分離領域のLOCOS
膜13等の形成されたP型の半導体基板11表面に、熱
酸化法により、膜厚約4nm程度のSiO2 膜を形成
し、その後不純物のドープされていないポリシリコン膜
を、減圧CVD法等により、膜厚約200nm程度堆積
し、続いて上述したポリシリコン膜とSiO2 膜とをパ
ターニングして、ポリシリコンゲート電極14とゲート
酸化膜15とで構成するゲート電極部3、4を形成す
る。Embodiment 1 This embodiment is an example in which the present invention is applied to a method of manufacturing a highly integrated semiconductor device of a dual gate CMOS type including a PMOS transistor and an NMOS transistor. This will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 1A, for example, the N well 12 of the PMOS transistor unit 1 or the LOCOS
A SiO 2 film having a thickness of about 4 nm is formed on the surface of the P-type semiconductor substrate 11 on which the film 13 and the like are formed by a thermal oxidation method. Then, the polysilicon film and the SiO 2 film are patterned to form gate electrode portions 3 and 4 composed of a polysilicon gate electrode 14 and a gate oxide film 15. .
【0020】次に、NMOSトランジスタ部2を覆うよ
うにパターニングされたフォトレジスト(図示せず)を
マスクとして、大傾角イオン注入により、PMOSトラ
ンジスタ部1のポケット拡散層16を形成するための、
N型不純物となるイオンによるイオン注入、例えばAs
イオンを用い、打ち込みエネルギー150keV、ドー
ズ量8E12/cm2 程度でのイオン注入をする。その
後、PMOSトランジスタ部1のLDD(Lightl
y DopedDrain)層17を形成するための、
P型不純物となるイオンによるイオン注入、例えばBF
2 イオンを用い、打ち込みエネルギー10keV、ドー
ズ量1E14/cm2 程度でのイオン注入をする。Next, using a photoresist (not shown) patterned so as to cover the NMOS transistor portion 2 as a mask, the pocket diffusion layer 16 of the PMOS transistor portion 1 is formed by large-angle ion implantation.
Ion implantation using ions serving as N-type impurities, for example, As
Ions are implanted using ions at an implantation energy of 150 keV and a dose of about 8E12 / cm 2 . After that, the LDD (Lightl
y DopedDrain) layer 17,
Ion implantation using ions serving as P-type impurities, for example, BF
Using two ions, ion implantation is performed at an implantation energy of 10 keV and a dose of about 1E14 / cm 2 .
【0021】次に、PMOSトランジスタ部1を覆うよ
うにパターニングされたフォトレジスト(図示せず)を
マスクとして、大傾角イオン注入により、NMOSトラ
ンジスタ部2のポケット拡散層18を形成するための、
P型不純物となるイオンによるイオン注入、例えばBイ
オンを用い、打ち込みエネルギー30keV、ドーズ量
4E12/cm2 程度でのイオン注入をする。その後、
NMOSトランジスタ部2のLDD層19を形成するた
めの、N型不純物となるイオンによるイオン注入、例え
ばAsイオンを用い、打ち込みエネルギー10keV、
ドーズ量4E13/cm2 程度でのイオン注入をする。
次に、フォトレジスト(図示せず)を除去した後、半導
体基板11に注入したイオンの活性化のための熱処理を
行う。Next, using a photoresist (not shown) patterned so as to cover the PMOS transistor portion 1 as a mask, the pocket diffusion layer 18 of the NMOS transistor portion 2 is formed by large-angle ion implantation.
Ion implantation with ions serving as P-type impurities, for example, using B ions, is performed at an implantation energy of 30 keV and a dose of about 4E12 / cm 2 . afterwards,
For forming the LDD layer 19 of the NMOS transistor section 2, ion implantation with ions serving as N-type impurities, for example, using As ions, implantation energy of 10 keV,
Ion implantation is performed at a dose of about 4E13 / cm 2 .
Next, after removing the photoresist (not shown), a heat treatment for activating the ions implanted into the semiconductor substrate 11 is performed.
【0022】次に、図1(b)に示すように、CVD法
により、膜厚約300nm程度のCVDSiO2 膜を堆
積した後、このCVDSiO2 膜を、異方性プラズマエ
ッチング法によりエッチバックして、ゲート電極部3、
4側壁にサイドウォール絶縁膜20を形成する。次に、
フォトレジスト21を塗布し、このフォトレジスト21
をパターニングして、PMOSトランジスタ部1のフォ
トレジスト21を除去し、NMOSトランジスタ部2等
にはフォトレジスト21を残存させた状態とする。Next, as shown in FIG. 1B, after depositing a CVD SiO 2 film having a thickness of about 300 nm by the CVD method, the CVD SiO 2 film is etched back by the anisotropic plasma etching method. And the gate electrode part 3,
A sidewall insulating film 20 is formed on the four side walls. next,
A photoresist 21 is applied, and the photoresist 21
Is patterned to remove the photoresist 21 of the PMOS transistor portion 1 and leave the photoresist 21 in the NMOS transistor portion 2 and the like.
【0023】次に、イオン注入法により、PMOSトラ
ンジスタ部1のソース・ドレイン部5にソース・ドレイ
ン層22を形成するためのイオン注入、例えばBF2 イ
オンを用い、打ち込みエネルギー20keV、ドーズ量
3E15/cm2 程度でのイオン注入をする。この際、
PMOSトランジスタ部1のゲート電極部3のポリシリ
コンゲート電極14にもBF2 イオンが打ち込まれて、
PMOSトランジスタ部1のポリシリコンゲート電極1
4はP型の不純物を含むポリシリコンゲート電極14と
なる。Next, ion implantation for forming the source / drain layer 22 in the source / drain portion 5 of the PMOS transistor portion 1 is performed by ion implantation, for example, BF 2 ions are used, implantation energy is 20 keV, and dose is 3E15 / Ion implantation is performed at about cm 2 . On this occasion,
BF 2 ions are also implanted into the polysilicon gate electrode 14 of the gate electrode part 3 of the PMOS transistor part 1,
Polysilicon gate electrode 1 of PMOS transistor section 1
Reference numeral 4 denotes a polysilicon gate electrode 14 containing a P-type impurity.
【0024】次に、図1(c)に示すように、フォトレ
ジスト21を除去後に、新たなフォトレジスト23を塗
布し、このフォトレジスト23をパターニングして、N
MOSトランジスタ部2のフォトレジスト23は除去
し、PMOSトランジスタ部1等にはフォトレジスト2
3を残存させた状態とする。次に、イオン注入法によ
り、NMOSトランジスタ部2のソース・ドレイン層2
4を形成するためのイオン注入、例えばAsイオンを用
い、打ち込みエネルギー50keV、ドーズ量3E15
/cm2 程度でのイオン注入をする。この際、NMOS
トランジスタ部2のゲート電極部4のポリシリコンゲー
ト電極14にもAsイオンが打ち込まれて、NMOSト
ランジスタ部2のポリシリコンゲート電極14はN型の
不純物を含むポリシリコンゲート電極14となる。Next, as shown in FIG. 1 (c), after removing the photoresist 21, a new photoresist 23 is applied, and the photoresist 23 is patterned to
The photoresist 23 of the MOS transistor section 2 is removed, and the photoresist 2 of the PMOS transistor section 1 and the like is removed.
3 is left. Next, the source / drain layers 2 of the NMOS transistor portion 2 are formed by ion implantation.
Ion implantation, for example, using As ions, implantation energy of 50 keV, and dose of 3E15
/ Cm 2 is implanted. At this time, NMOS
As ions are also implanted into the polysilicon gate electrode 14 of the gate electrode section 4 of the transistor section 2, and the polysilicon gate electrode 14 of the NMOS transistor section 2 becomes the polysilicon gate electrode 14 containing N-type impurities.
【0025】次に、図2(d)に示すように、フォトレ
ジスト23を除去後、ソース・ドレイン部5、6のイオ
ン注入されたBイオンやAsイオンの活性化等のための
熱処理、例えばRTA(Rapid Thermal
Annealing)法により、1000℃、10se
c程度の熱処理をする。次に、PMOSトランジスタ部
1やNMOSトランジスタ部2のソース・ドレイン層2
2、24表面に、イオン注入法により、IV族原子とV
II族原子との化合物イオン、例えばSiFイオンを注
入し、ソース・ドレイン層22、24表面のアモルファ
ス化処理をする。このSiFイオンの注入条件は、例え
ば打ち込みエネルギー15keV、ドーズ量5E15/
cm2 とする。Next, as shown in FIG. 2D, after removing the photoresist 23, a heat treatment for activating the ion-implanted B ions or As ions of the source / drain portions 5 and 6, for example, RTA (Rapid Thermal)
Annealing) method at 1000 ° C. for 10 seconds
Heat treatment of about c is performed. Next, the source / drain layers 2 of the PMOS transistor section 1 and the NMOS transistor section 2
Group IV atoms and V
Compound ions with Group II atoms, for example, SiF ions, are implanted, and the surfaces of the source / drain layers 22 and 24 are amorphized. The conditions for the implantation of the SiF ions are, for example, an implantation energy of 15 keV and a dose of 5E15 /
cm 2 .
【0026】次に、図2(e)に示すように、スパッタ
リング法により、高融点金属膜、又は高融点金属膜上に
高融点金属窒化膜を積層した複合膜、例えばCo膜25
を膜厚約10nm程度堆積する。Next, as shown in FIG. 2E, a refractory metal film or a composite film in which a refractory metal nitride film is laminated on a refractory metal nitride film, for example, a Co film 25 by a sputtering method.
Is deposited to a thickness of about 10 nm.
【0027】次に、図2(f)に示すように、まず比較
的低温の熱処理、例えばN2 ガス雰囲気中でのRTA法
による、500℃、60sec程度の熱処理をする。こ
の熱処理により、PMOSトランジスタ部1やNMOS
トランジスタ部2のソース・ドレイン層22、24表面
およびゲート電極部3、4のポリシリコンゲート電極1
4表面のシリコンとCo膜25とが反応して、ソース・
ドレイン層22、24表面およびゲート電極部3、4の
ポリシリコンゲート電極14表面に高融点金属シリサイ
ド膜であるCoSi膜を含むCoSi2 膜が形成され
る。このCoSi膜の抵抗率は、所期の低抵抗率になら
ず、まだ高抵抗の状態である。次に、上記比較的低温の
熱処理では絶縁膜と反応しない、LOCOS膜13上や
サイドウォール絶縁膜20上等に堆積したCo膜25、
所謂未反応のCo膜25を硫酸過水液で除去する。Next, as shown in FIG. 2F, first, a heat treatment at a relatively low temperature, for example, a heat treatment at about 500 ° C. for about 60 seconds by an RTA method in an N 2 gas atmosphere. By this heat treatment, the PMOS transistor section 1 and the NMOS
Surfaces of source / drain layers 22 and 24 of transistor portion 2 and polysilicon gate electrodes 1 of gate electrode portions 3 and 4
4 The silicon on the surface reacts with the Co film 25,
A CoSi 2 film including a CoSi film which is a refractory metal silicide film is formed on the surfaces of the drain layers 22 and 24 and the surfaces of the polysilicon gate electrodes 14 of the gate electrode portions 3 and 4. The resistivity of this CoSi film does not become the expected low resistivity but is still in a high resistance state. Next, a Co film 25 deposited on the LOCOS film 13, the sidewall insulating film 20, or the like, which does not react with the insulating film by the heat treatment at a relatively low temperature,
The so-called unreacted Co film 25 is removed with a sulfuric acid peroxide solution.
【0028】次に、高温の熱処理、例えばN2 ガス雰囲
気中でのRTA法による、800℃、30sec程度の
熱処理をする。この高温の熱処理により、ソース・ドレ
イン層22、24表面およびゲート電極部3、4のポリ
シリコンゲート電極14表面の、上述した高抵抗のCo
Si膜を、所期の低抵抗率にし、ソース・ドレイン層2
2、24表面やゲート電極部3、4のポリシリコンゲー
ト電極14表面に低抵抗の高融点金属シリサイド膜であ
るCoSi2 膜26、27および28、29を形成す
る。上述した方法、即ちソース・ドレイン層22、24
表面や、ゲート電極部3、4のポリシリコンゲート電極
14表面に自己整合的に低抵抗のCoSi2 膜26、2
7および28、29等の高融点金属シリサイド膜を形成
する方法、所謂サリサイド方法を用いてMOSトランジ
スタを形成することにより、ソース・ドレイン層22、
24部の拡散層抵抗の低減、およびゲート電極抵抗の低
減を図り、周波数特性の良いMOSトランジスタを形成
している。Next, a high-temperature heat treatment, for example, a heat treatment at 800 ° C. for about 30 seconds by an RTA method in an N 2 gas atmosphere. By this high-temperature heat treatment, the above-described high-resistance Co on the surfaces of the source / drain layers 22 and 24 and the surface of the polysilicon gate electrode 14 of the gate electrode portions 3 and 4 are formed.
The Si film is made to have a desired low resistivity, and the source / drain layer 2 is formed.
CoSi 2 films 26, 27, 28, and 29, which are low-resistance, high-melting metal silicide films, are formed on the surfaces 2, 24 and the surfaces of the polysilicon gate electrodes 14 of the gate electrode portions 3, 4. The method described above, that is, the source / drain layers 22 and 24
A low-resistance CoSi 2 film 26, 2 is self-aligned on the surface or the surface of the polysilicon gate electrode 14 of the gate electrode portions 3, 4.
By forming a MOS transistor using a method of forming a refractory metal silicide film such as 7 and 28, 29, etc., a so-called salicide method, the source / drain layer 22,
The MOS transistor with good frequency characteristics is formed by reducing the resistance of the diffusion layer and the gate electrode of 24 parts.
【0029】その後は、図面は省略するが、常法に準ず
る製法により、層間絶縁膜の堆積、ソース・ドレイン部
5、6等のコンタクトホール形成、配線形成、パッシベ
ーション膜の堆積、パッド部の開口形成等を行って、半
導体装置を作製する。Thereafter, although not shown in the drawings, deposition of an interlayer insulating film, formation of contact holes such as source / drain portions 5 and 6, formation of wiring, deposition of a passivation film, and opening of a pad portion are performed by a manufacturing method according to a conventional method. A semiconductor device is manufactured by performing formation and the like.
【0030】上述したNMOSトランジスタとPMOS
トランジスタとを含むデュアルゲートCMOS型の、高
集積化した半導体装置の製造方法は、ソース・ドレイン
層22、24を形成した後に、SiFイオンを用いたイ
オン注入を行って、ソース・ドレイン層22、24表面
や、ゲート電極部3、4のポリシリコンゲート電極14
表面をアモルファス化し、その後にサリサイド方法でソ
ース・ドレイン層22、24表面や、ゲート電極部3、
4のポリシリコンゲート電極14表面にCoSi2 膜2
6を形成するため、最小加工寸法がクォータミクロン以
下のMOSトランジスタにおいても、所期の低抵抗率
の、CoSi2 膜26、27および28、29が得られ
る。従って、周波数特性の良いNMOSトランジスタや
PMOSトランジスタが得られる。The above-described NMOS transistor and PMOS
In a method of manufacturing a highly integrated semiconductor device of a dual gate CMOS type including a transistor, after forming source / drain layers 22 and 24, ion implantation using SiF ions is performed to form source / drain layers 22 and 24. 24 and the polysilicon gate electrode 14 of the gate electrode portions 3 and 4
The surface is made amorphous, and then the surfaces of the source / drain layers 22 and 24 and the gate electrode portion 3,
CoSi 2 film 2 on the surface of polysilicon gate electrode 14
6, CoSi 2 films 26, 27 and 28, 29 having desired low resistivity can be obtained even in MOS transistors having a minimum processing dimension of quarter micron or less. Therefore, an NMOS transistor or a PMOS transistor having good frequency characteristics can be obtained.
【0031】また、アモルファス化のためにイオン注入
したSiFイオン中のF原子が、格子間SiとBとのペ
ア作りを阻害し、Bの増速拡散を抑制するために、サリ
サイド工程の高温の熱処理の時の、PMOSトランジス
タ部1のソース・ドレイン層22の接合深さの増大が抑
制され、ポケット拡散層18のショートチャネル効果の
抑止作用も保存された状態となるし、更にNMOSトラ
ンジスタ部2のポケット拡散層16部のBの増速拡散で
の濃度低下も抑制されてショートチャネル効果の抑止作
用の低下が抑えられる。従って、PMOSトランジスタ
およびNMOSトランジスタ共に、しきい値電圧の低下
やパンチスルー耐圧の低下が抑制される。In addition, F atoms in SiF ions implanted for amorphousization hinder pair formation of interstitial Si and B, and suppress high-speed diffusion of B. At the time of the heat treatment, an increase in the junction depth of the source / drain layer 22 of the PMOS transistor portion 1 is suppressed, and the effect of suppressing the short channel effect of the pocket diffusion layer 18 is maintained. Of the pocket diffusion layer 16 due to the accelerated diffusion is also suppressed, and a decrease in the short channel effect suppressing effect is suppressed. Therefore, both the PMOS transistor and the NMOS transistor can be prevented from lowering the threshold voltage and lowering the punch-through breakdown voltage.
【0032】実施の形態例2 本実施の形態例は、PMOSトランジスタとNMOSト
ランジスタとを含むデュアルゲートCMOS型の、高集
積化した半導体装置の製造方法に本発明を適用した例で
あり、実施の形態例1とはアモルファス化の処理方法が
異なるだけであるので、これを実施の形態例1で使用し
た図1および図2と、図3を参照して説明する。Embodiment 2 This embodiment is an example in which the present invention is applied to a method of manufacturing a highly integrated semiconductor device of a dual gate CMOS type including a PMOS transistor and an NMOS transistor. Since the processing method for amorphization is different from that of the first embodiment, this will be described with reference to FIGS. 1 and 2 and FIG. 3 which are used in the first embodiment.
【0033】本実施の形態例の半導体装置の製造方法
は、図1を参照しながら説明した実施の形態例1と同様
の製造方法により、PMOSトランジスタ部1とNMO
Sトランジスタ部2のソース・ドレイン層22、24を
形成した状態の図1(c)に示す工程まで進めるので、
この間の製造方法の説明は省略する。The method of manufacturing the semiconductor device of the present embodiment is similar to that of the first embodiment described with reference to FIG.
Since the process proceeds to the step shown in FIG. 1C in a state where the source / drain layers 22 and 24 of the S transistor portion 2 are formed,
The description of the manufacturing method during this time is omitted.
【0034】次に、図2(d)に対応する図3に示すよ
うに、図1(c)に示すフォトレジスト23を除去後、
ソース・ドレイン部5、6のイオン注入されたBイオン
やAsイオンの活性化等のための熱処理、例えばRTA
(Rapid Thermal Annealing)
法により、1000℃、10sec程度の熱処理をす
る。次に、PMOSトランジスタ部1やNMOSトラン
ジスタ部2のソース・ドレイン層22、24表面に、大
傾角イオン注入法により、IV族原子とVII族原子と
の化合物イオン、例えばSiFイオンを注入し、ソース
・ドレイン層22、24表面のアモルファス化処理をす
る。この大傾角イオン注入法によるSiFイオンの注入
条件は、例えばイオン注入角度を45°として、MOS
トランジスタのチャネル方向のゲート電極部3、4の一
方の側壁と他方の側壁に向けた、2度に分けたイオン注
入、例えば打ち込みエネルギーは約25keV、ドーズ
量約3E15/cm2 のイオン注入条件で2度のイオン
注入をする。Next, as shown in FIG. 3 corresponding to FIG. 2D, after removing the photoresist 23 shown in FIG.
Heat treatment for activating B ions or As ions implanted into the source / drain portions 5 and 6, for example, RTA
(Rapid Thermal Annealing)
According to the method, heat treatment is performed at 1000 ° C. for about 10 seconds. Next, compound ions of group IV atoms and group VII atoms, for example, SiF ions are implanted into the surfaces of the source / drain layers 22 and 24 of the PMOS transistor unit 1 and the NMOS transistor unit 2 by a large tilt ion implantation method. Amorphizing the surfaces of the drain layers 22 and 24. The conditions for implanting SiF ions by the large-angle ion implantation method are as follows.
Ion implantation divided into two steps toward one side wall and the other side wall of the gate electrode portions 3 and 4 in the channel direction of the transistor, for example, under the ion implantation conditions of implantation energy of about 25 keV and dose of about 3E15 / cm 2. Perform ion implantation twice.
【0035】なお、半導体装置のPMOSトランジスタ
部1やNMOSトランジスタ部2のMOSトランジスタ
のチャネル方向が直交する状態で配列されている場合
は、約5E15/cm2 のドーズ量を4等分したドーズ
量で、ゲート電極部3、4両側壁に向けた、4度に分け
たイオン注入を行う。When the PMOS transistors 1 and the NMOS transistors 2 of the semiconductor device are arranged so that the channel directions of the MOS transistors are orthogonal to each other, a dose amount obtained by dividing a dose amount of about 5E15 / cm 2 into four equal parts. Then, ion implantation divided into four degrees is performed toward both side walls of the gate electrode portions 3 and 4.
【0036】その後は、実施の形態例1の図2(e)お
よび図2(f)を参照して説明したと同様な製造方法に
より、ソース・ドレイン層22、24表面およびポリシ
リコンゲート電極14表面に低抵抗のCoSi2 膜2
6、27および28、29形成工程まで進めるため、説
明を省略する。更にその後は、図面は省略するが、常法
に準ずる製法により、層間絶縁膜の堆積、ソース・ドレ
イン部5、6等のコンタクトホール形成、配線形成、パ
ッシベーション膜の堆積、パッド部の開口形成等を行っ
て、半導体装置を作製する。Thereafter, the surfaces of the source / drain layers 22 and 24 and the polysilicon gate electrode 14 are formed by the same manufacturing method as described with reference to FIGS. 2E and 2F of the first embodiment. CoSi 2 film 2 with low resistance on the surface
6, 27, 28, and 29, the description is omitted to proceed. After that, although not shown in the drawings, the deposition of an interlayer insulating film, the formation of contact holes for the source / drain portions 5, 6 and the like, the formation of wiring, the deposition of a passivation film, the formation of an opening in a pad portion, etc. To manufacture a semiconductor device.
【0037】上述したPMOSトランジスタとNMOS
トランジスタとを含むデュアルゲートCMOS型の、高
集積化した半導体装置の製造方法は、実施の形態例1で
述べた増速拡散の抑制効果が、サイドウォール絶縁膜2
0の下方に対してより効果的となり、しきい値電圧の低
下やパンチスルー耐圧の低下が更に抑制される。また、
実施の形態例1で述べたソース・ドレイン層22、24
の拡散層抵抗の低減効果がより向上し、MOSトランジ
スタの周波数特性が更に向上する。この理由は、ソース
・ドレイン層22、24表面のアモルファス化をSiF
イオンの略垂直なイオン注入による方法で行う、実施の
形態例1の場合のアモルファス化した領域は、サイドウ
ォール絶縁膜20下部の端部下方までとなるため、低抵
抗化したCoSi2 膜26、27は、図4(a)に示す
如く、サイドウォール絶縁膜20下部の端部下方までし
か形成されないが、本実施の形態例では、大傾角イオン
注入法を用いたSiFイオン注入でのアモルファス化を
行うため、アモルファス化した領域はサイドウォール絶
縁膜20下部の端部下方よりLDD層17、19側に広
がるため、低抵抗化したCoSi2 膜26、27は、図
4(b)に示す如く、サイドウォール絶縁膜20下部の
端部下方よりLDD層17、19側に広がって形成され
るためである。MOSトランジスタの実動作における電
流の主な経路は、サイドウォール絶縁膜20界面近傍で
あるため、この部分のソース・ドレイン層22、24表
面に張り出した低抵抗化したCoSi2 膜26、27の
存在は、MOSトランジスタの周波数特性改善に対する
効果がより大きくなる。The above-described PMOS transistor and NMOS
In the method for manufacturing a highly integrated semiconductor device of a dual gate CMOS type including a transistor, the effect of suppressing the enhanced diffusion described in the first embodiment is improved by the side wall insulating film 2.
This is more effective for values below 0, and the reduction in threshold voltage and the reduction in punch-through breakdown voltage are further suppressed. Also,
Source / drain layers 22, 24 described in the first embodiment
The effect of reducing the resistance of the diffusion layer is further improved, and the frequency characteristics of the MOS transistor are further improved. The reason for this is that the surface of the source / drain layers 22 and 24 is made amorphous by using SiF.
In the case of the first embodiment, which is performed by a method of ion implantation substantially perpendicular to the ions, the amorphized region extends to below the lower end of the sidewall insulating film 20, so that the CoSi 2 film 26 having a reduced resistance, As shown in FIG. 4A, 27 is formed only below the lower end of the side wall insulating film 20. In this embodiment, however, the amorphization by SiF ion implantation using the large tilt ion implantation method is performed. In this case, since the amorphous region spreads toward the LDD layers 17 and 19 from below the lower end of the sidewall insulating film 20, the CoSi 2 films 26 and 27 having reduced resistance are formed as shown in FIG. This is because it is formed to extend toward the LDD layers 17 and 19 from below the lower end of the sidewall insulating film 20. Since the main path of the current in the actual operation of the MOS transistor is near the interface of the sidewall insulating film 20, the presence of the low-resistance CoSi 2 films 26 and 27 protruding on the surface of the source / drain layers 22 and 24 in this portion Has a greater effect on improving the frequency characteristics of the MOS transistor.
【0038】以上、本発明を2例の実施の形態例により
説明したが、本発明はこれら実施の形態例に何ら限定さ
れるものではない。例えば、本発明の実施の形態例で
は、半導体装置の製造方法として、低消費電力化が可能
な、デュアルゲートCMOS型の、高集積化した半導体
装置の製造方法を例に挙げて説明したが、PMOSトラ
ンジスタを構成素子とした、高集積化した半導体装置の
製造方法や、ポケット拡散層を有するNMOSトランジ
スタを構成素子とした、高集積化した半導体装置の製造
方法に適用できることは明白である。また、本発明の実
施の形態例では、高融点金属シリサイド膜を形成する際
のソース・ドレイン層上に堆積する膜をCo膜として説
明したが、Co膜上にTiN膜を積層した複合膜でも、
又Ti膜、Ni膜や、Ti膜上又はNi膜上にTiN膜
を積層した複合膜等であってもよい。Although the present invention has been described with reference to the two embodiments, the present invention is not limited to these embodiments. For example, in the embodiment of the present invention, as a method of manufacturing a semiconductor device, a method of manufacturing a dual-gate CMOS type, highly integrated semiconductor device capable of reducing power consumption has been described as an example. It is apparent that the present invention can be applied to a method for manufacturing a highly integrated semiconductor device using a PMOS transistor as a constituent element and a method for manufacturing a highly integrated semiconductor device using a NMOS transistor having a pocket diffusion layer as a constituent element. Further, in the embodiment of the present invention, the film deposited on the source / drain layer when forming the refractory metal silicide film has been described as a Co film. However, a composite film in which a TiN film is laminated on a Co film may be used. ,
Further, it may be a Ti film, a Ni film, a composite film in which a TiN film is laminated on a Ti film or a Ni film, or the like.
【0039】更に、本発明の実施の形態例では、サリサ
イド方法を用いてソース・ドレイン層表面とポリシリコ
ンゲート電極表面とに同時に、高融点金属シリサイド膜
を形成する半導体装置の製造方法について説明したが、
ポリシリコンゲート電極と高融点金属シリサイド膜とに
よるゲート電極、所謂ポリサイドゲート電極の形成工程
と、ソース・ドレイン層表面の高融点金属シリサイド膜
の形成工程とは別々の工程とした半導体装置の製造方法
においても、本発明を適用できることは明白である。そ
の他、本発明の技術的思想の範囲内で、プロセス条件は
適宜変更が可能である。Further, in the embodiment of the present invention, a method of manufacturing a semiconductor device in which a refractory metal silicide film is formed simultaneously on the source / drain layer surface and the polysilicon gate electrode surface using the salicide method has been described. But,
Manufacture of a semiconductor device in which the step of forming a gate electrode using a polysilicon gate electrode and a refractory metal silicide film, a so-called polycide gate electrode, and the step of forming a refractory metal silicide film on the surface of a source / drain layer are separate steps. Obviously, the present invention can be applied to a method. In addition, the process conditions can be appropriately changed within the scope of the technical idea of the present invention.
【0040】[0040]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の半導体装置の製造方法は、ソース・ドレイン層の形成
後に、IV族原子とVII族原子との化合物イオンを用
いたイオン注入でソース・ドレイン層表面をアモルファ
ス化し、その後高融点金属シリサイド膜をソース・ドレ
イン層表面に形成するため、最小加工寸法がクォータミ
クロン以下のMOSトランジスタでも、ソース・ドレイ
ン層上の低抵抗化した高融点金属シリサイド膜が容易に
形成できると同時に、高融点金属シリサイド膜形成時の
熱処理による、格子間SiとBとのペアを作ってのBの
増速拡散が、ソース・ドレイン層にイオン注入したIV
族原子とVII族原子との化合物イオン中のVII族原
子により、抑制されるために、PMOSトランジスタの
ソース・ドレイン層の接合深さ増大や、NMOSトラン
ジスタのポケット拡散層濃度の低下を抑制できる。従っ
て、しきい値電圧やパンチスルー耐圧の低下が抑制さ
れ、周波数特性の向上したMOSトランジスタを構成素
子として有する半導体装置の作製が可能となる。As is clear from the above description, the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is characterized in that the source / drain layer is formed and then the source is implanted by ion implantation using a compound ion of a group IV atom and a group VII atom.・ Since the drain layer surface is amorphized and then a high melting point metal silicide film is formed on the source / drain layer surface, even for MOS transistors with a minimum processing dimension of less than quarter microns, a low-resistance high melting point metal on the source / drain layer. At the same time as the silicide film can be easily formed, the enhanced diffusion of B by forming a pair of interstitial Si and B due to the heat treatment during the formation of the refractory metal silicide film is caused by the ion implantation into the source / drain layers.
Since it is suppressed by the group VII atom in the compound ions of the group atom and the group VII atom, an increase in the junction depth of the source / drain layers of the PMOS transistor and a decrease in the concentration of the pocket diffusion layer of the NMOS transistor can be suppressed. Accordingly, a decrease in the threshold voltage and the punch-through breakdown voltage is suppressed, and a semiconductor device having a MOS transistor with improved frequency characteristics as a constituent element can be manufactured.
【図1】本発明を適用した実施の形態例1の工程の前半
を工程順に説明する、半導体装置の概略断面図で、
(a)はポケット拡散層およびLDD層を形成した状
態、(b)はPMOSトランジスタ部のソース・ドレイ
ン層形成のためのBF2 イオンをイオン注入した状態、
(c)はNMOSトランジスタ部のソース・ドレイン層
形成のためのAsイオンをイオン注入した状態である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device, illustrating the first half of the steps of a first embodiment of the present invention in the order of steps;
(A) shows a state in which a pocket diffusion layer and an LDD layer are formed, (b) shows a state in which BF 2 ions for forming a source / drain layer of a PMOS transistor portion are implanted,
(C) shows a state in which As ions for forming the source / drain layers of the NMOS transistor portion are ion-implanted.
【図2】本発明を適用した実施の形態例1の工程の後半
を工程順に説明する、半導体装置の概略断面図で、
(d)はソース・ドレイン層表面をアモルファス化する
ための、SiFイオンをイオン注入した状態、(e)は
高融点金属膜としてのCo膜を堆積した状態、(f)は
ソース・ドレイン層表面およびポリシリコンゲート電極
表面に低抵抗のCoSi2 膜を形成した状態である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device, illustrating the latter half of the steps of the first embodiment to which the present invention is applied, in the order of steps;
(D) is a state in which SiF ions are implanted for amorphizing the surface of the source / drain layer, (e) is a state in which a Co film as a refractory metal film is deposited, and (f) is a surface of the source / drain layer. And a state in which a low-resistance CoSi 2 film is formed on the surface of the polysilicon gate electrode.
【図3】本発明を適用した実施の形態例2における、実
施の形態例1の図2(d)に対応した実施の形態例2の
工程を説明する、半導体装置の概略断面図で、ソース・
ドレイン層表面をアモルファス化するための、大傾角イ
オン注入法により、SiFイオンをイオン注入した状態
である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device illustrating a process of a second embodiment corresponding to FIG. 2D of the first embodiment in the second embodiment of the present invention,・
This is a state in which SiF ions are ion-implanted by a large tilt ion implantation method for making the surface of the drain layer amorphous.
【図4】ソース・ドレイン層表面のアモルファス化の
際、SiFイオンのイオン注入角度によるアモルファス
化領域の違いにより、ソース・ドレイン層表面のCoS
i2 膜の形成領域の違いを示す図で、(a)は通常の半
導体基板に略垂直にSiFイオンを注入した場合のサイ
ドウォール絶縁膜底部付近の拡大図で、(b)は大傾角
イオン注入法によりSiFイオンを注入した場合のサイ
ドウォール絶縁膜底部付近の拡大図である。FIG. 4 shows that when the surface of the source / drain layer is made amorphous, the CoS on the source / drain layer surface is changed due to the difference in the amorphized region depending on the ion implantation angle of SiF ions.
FIG. 4A is a diagram showing the difference in the formation region of the i 2 film, FIG. 4A is an enlarged view near the bottom of the sidewall insulating film when SiF ions are implanted substantially perpendicularly to a normal semiconductor substrate, and FIG. FIG. 5 is an enlarged view near the bottom of a sidewall insulating film when SiF ions are implanted by an implantation method.
【図5】従来の半導体装置の製造方法の工程の前半を工
程順に説明する、半導体装置の概略断面図で、(a)は
ポケット拡散層およびLDD層を形成した状態、(b)
はPMOSトランジスタ部のソース・ドレイン層形成の
ための、BF2 イオンをイオン注入した状態、(c)は
NMOSトランジスタ部のソース・ドレイン層形成のた
めのAsイオンをイオン注入した状態である。FIGS. 5A and 5B are schematic cross-sectional views of a semiconductor device, illustrating the first half of the steps of a conventional method of manufacturing a semiconductor device in the order of steps; FIG. 5A shows a state in which a pocket diffusion layer and an LDD layer are formed;
FIG. 3B shows a state in which BF 2 ions are implanted for forming source / drain layers in the PMOS transistor section, and FIG. 4C shows a state in which As ions are implanted for forming source / drain layers in the NMOS transistor section.
【図6】従来の半導体装置の製造方法の工程の後半を工
程順に説明する、半導体装置の概略断面図で、(d)は
ソース・ドレイン層表面をアモルファス化するための、
Siイオンをイオン注入した状態、(e)は高融点金属
膜としてのCo膜を堆積した状態、(f)はソース・ド
レイン層表面およびポリシリコンゲート電極表面に低抵
抗のCoSi2 膜を形成した状態である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the semiconductor device, illustrating the latter half of the process of the conventional method of manufacturing a semiconductor device in the order of steps.
(E) a Co film as a high melting point metal film deposited, (f) a low resistance CoSi 2 film formed on the source / drain layer surface and the polysilicon gate electrode surface. State.
1…PMOSトランジスタ部、2…NMOSトランジス
タ部、3,4…ゲート電極部、5,6…ソース・ドレイ
ン部、11…半導体基板、12…Nウェル、13…LO
COS膜、14…ポリシリコンゲート電極、15…ゲー
ト酸化膜、16,18…ポケット拡散層、17、19…
LDD層、20…サイドウォール絶縁膜、21,23…
フォトレジスト、22,24…ソース・ドレイン層、2
5…Co膜、26,27,28,29…CoSi2 膜DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... PMOS transistor part, 2 ... NMOS transistor part, 3,4 ... Gate electrode part, 5,6 ... Source / drain part, 11 ... Semiconductor substrate, 12 ... N well, 13 ... LO
COS film, 14: polysilicon gate electrode, 15: gate oxide film, 16, 18: pocket diffusion layer, 17, 19 ...
LDD layer, 20 ... sidewall insulating film, 21, 23 ...
Photoresist, 22, 24 ... source / drain layer, 2
5 Co film, 26, 27, 28, 29 CoSi 2 film
Claims (5)
層表面に高融点金属シリサイド膜を形成する工程を有す
る半導体装置の製造方法において、 イオン注入法により、前記ソース・ドレイン層を形成す
る工程と、 前記ソース・ドレイン層形成後に、IV族原子とVII
族原子との化合物イオンを用いたイオン注入により、前
記ソース・ドレイン層表面をアモルファス化する工程
と、 高融点金属膜および高融点金属膜上に高融点金属窒化膜
を積層した複合膜のうち、いずれか一方の膜を堆積する
工程と、 熱処理により、前記高融点金属膜と前記ソース・ドレイ
ン層のシリコンとを反応させて前記ソース・ドレイン層
表面に高融点金属シリサイド膜を形成する工程とを有す
ることを特徴とする半導体装置の製造方法。1. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a refractory metal silicide film on the surface of a source / drain layer of a MOS transistor; forming the source / drain layer by an ion implantation method; -After formation of the drain layer, group IV atoms and VII
The step of amorphizing the surface of the source / drain layer by ion implantation using a compound ion with a group atom; and a high melting point metal film and a composite film in which a high melting point metal nitride film is laminated on the high melting point metal film. Depositing either one of the films, and forming a high-melting metal silicide film on the source / drain layer surface by reacting the high-melting metal film with silicon of the source / drain layer by heat treatment. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
物イオンを用いたイオン注入は、大傾角イオン注入法に
よるイオン注入であることを特徴とする、請求項1に記
載の半導体装置の製造方法。2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the ion implantation of the group IV atom and the group VII atom using the compound ion is an ion implantation by a large tilt ion implantation method. Method.
物イオンは、SiFイオンであることを特徴とする、請
求項1に記載の半導体装置の製造方法。3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein said compound ions of Group IV atoms and Group VII atoms are SiF ions.
よびNi膜のうち、いずれか一つの膜であることを特徴
とする、請求項1に記載の半導体装置の製造方法。4. The method according to claim 1, wherein the high melting point metal film is one of a Co film, a Ti film, and a Ni film.
層した前記複合膜の前記高融点金属窒化膜は、TiN膜
であることを特徴とする、請求項1に記載の半導体装置
の製造方法。5. The semiconductor device according to claim 1, wherein said refractory metal nitride film of said composite film in which a refractory metal nitride film is laminated on a refractory metal film is a TiN film. Production method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9358005A JPH11186408A (en) | 1997-12-25 | 1997-12-25 | Method for manufacturing semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9358005A JPH11186408A (en) | 1997-12-25 | 1997-12-25 | Method for manufacturing semiconductor device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11186408A true JPH11186408A (en) | 1999-07-09 |
Family
ID=18457058
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9358005A Pending JPH11186408A (en) | 1997-12-25 | 1997-12-25 | Method for manufacturing semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11186408A (en) |
-
1997
- 1997-12-25 JP JP9358005A patent/JPH11186408A/en active Pending
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