説明

半導体装置の製造方法

【課題】LDD構造を有し、ソース/ドレイン領域に自己整合的に金属シリサイド層が形成されているMOSFETの製造方法において、ソース/ドレイン領域上のシリサイド層がLDD層と接触しないようにする。
【解決手段】サイドウォール51形成時のエッチングをRIEとウエットエッチングの二段階で行い、RIEでシリコン基板1のLDD層4上に酸化シリコン膜5Aを残存させ、ウエットエッチングでこの酸化シリコン膜5Aを除去する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、LDD(Lightly Doped Drain:低濃度不純物導入層)構造を有し、ソース/ドレイン領域に自己整合的に金属シリサイド層が形成されているMOSFET(Metal Oxide Field Effect Transistor)の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
MOSFETの微細化に伴って、ソース/ドレイン領域の抵抗上昇に起因した、動作速度の遅延やドレイン電流の減少等の特性低下が問題となっている。この問題を解決する技術として、シリコン基板上に自己整合的に金属シリサイド層を形成するサリサイド技術(self aligned silicide)が、下記の非特許文献1に記載されている。この金属シリサイド層の形成によって、ソース/ドレイン領域の低抵抗化が実現できると期待されている。
【0003】
LDD構造を有し、ソース/ドレイン領域に自己整合的に金属シリサイド層が形成されているMOSFETは、例えば図3および4に示す下記の方法で製造される。
先ず、シリコン基板1上にゲート絶縁膜2とポリシリコンからなるゲート電極3を形成した後に、ゲート電極3をマスクとして、As等の不純物をシリコン基板1にイオン注入することにより、シリコン基板1にLDD層4を形成する。次に、図3(A)に示すように、このシリコン基板1上に、CVD法により酸化シリコン膜5を形成し、RIE(reactive ion etching)などの異方性エッチングを行うことにより、ゲート電極3の側壁にサイドウォール51を形成する。図3(B)はこの状態を示す。
【0004】
次に、ゲート電極3およびサイドウォール51をマスクとして、As等の不純物をシリコン基板1にイオン注入することにより、シリコン基板1のサイドウォール51の両側となる部分に、LDD層4より高濃度の不純物導入層からなるソース/ドレイン領域6を形成する。図3(C)はこの状態を示す。
次に、図4(A)に示すように、図3(C)の状態のシリコン基板1上に、CVD法により酸化シリコン膜7を形成する。次に、フォトリソグラフィおよびエッチング工程により、後の工程でチタン膜8を形成しない領域のみに酸化シリコン膜7を残すパターニングを行う。これにより、前記領域が酸化シリコン膜7からなる保護膜で覆われる。なお、この図で示されている部分は、後の工程でチタン膜8を形成する部分であるため、このパターニングによって酸化シリコン膜7が除去された状態になる。
【0005】
次に、この保護膜を介して、スパッタリング法でシリコン基板1上にチタン膜8を形成する。図4(B)はこの状態を示す。次に、所定温度で熱処理を行って、シリコン基板1およびゲート電極3とチタン膜8を反応させて、ソース/ドレイン領域6上およびゲート電極3上にシリサイド層9を形成する。
【非特許文献1】M.Alperinetal.,IEEE Transactions of Electron Deices,vol.ED−32,P.141,1985
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
近年、半導体装置はますます微細化、高集積化しつつあり、配線ルールは0 .35μm以下が主流となりつつある。例えば配線ルールが0.25μmのRAM(randam
access memory)では、RAMを構成するMOSFETのLDD層とシリサイド層との接触部で、LDD層の不純物がシリサイド層に移動して、シリサイド層に高抵抗領域が形成されたり、LDD層の不純物濃度の低下によりドレイン電流が低下したりすることが問題になる。
【0007】
LDD層とシリサイド層が接触するのは、サイドウォール形成時のエッチングをシリコン基板面が確実に露出するまで行うために、図3(B)に示すように、基板面11が元の位置10よりも下がった状態となることに起因する。これに伴い、図4(C)に示すように、ソース/ドレイン領域6上のシリサイド層9が基板面より下側に形成されて、LDD層4と接触し易くなる。
【0008】
本発明は、このような従来技術の問題点に着目してなされたものであり、LDD構造を有し、ソース/ドレイン領域に自己整合的に金属シリサイド層が形成されているMOSFETの製造方法において、ソース/ドレイン領域上のシリサイド層がLDD層と接触しないようにできる方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記課題を解決するために、本発明の半導体装置の製造方法は、ゲート絶縁膜とゲート電極が形成されたシリコン基板に、前記ゲート電極をマスクとして不純物を入れることにより、前記基板にLDD層を形成する第1工程と、第1工程後の前記基板上に絶縁膜を形成した後に、異方性エッチングを行うことにより、前記ゲート電極の側壁にサイドウォールを形成するとともに、前記LDD層上に前記絶縁膜を所定厚さで残す第2工程と、第2工程後の前記基板をウエットエッチングすることにより、前記LDD層上に残した絶縁膜を除去する第3工程と、第3工程の後に、前記ゲート電極およびサイドウォールをマスクとして前記基板に不純物を入れることにより、前記基板の前記サイドウォールの両側となる部分にソース/ドレイン領域を形成する第4工程と、第4工程後の前記基板上の所定領域に金属膜を形成した後に、熱処理を行うことにより、前記基板と金属膜を反応させてシリサイド層を形成する第5工程と、を備えたことを特徴とする。
【0010】
本発明の方法では、サイドウォール形成時のエッチングを、異方性エッチングからなる前記第2工程とウエットエッチングからなる前記第3工程の二段階で行うことで、シリコン基板面が元の位置になっている状態で、ソース/ドレイン領域を形成する前記第4工程を行うことができる。これに伴い、前記第5工程でLDD層が露出していない状態で金属膜の形成が行われるようになるため、ソース/ドレイン領域上のシリサイド層がLDD層と接触しないようにすることができる
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
以下、本発明の一実施形態を図1および2を用いて説明する。
先ず、シリコン基板1上にゲート絶縁膜2とポリシリコンからなるゲート電極3を形成した後に、ゲート電極3をマスクとして、As等の不純物をシリコン基板1にイオン注入することにより、シリコン基板1にLDD層4を形成する。次に、図1(A)に示すように、このシリコン基板1上に、原料ガスとしてTEOS(tetra ethyl ortho silicate)を用いたCVD法により、酸化シリコン膜5を1500Å程度の厚さで形成する。
【0012】
次に、フォトリソグラフィ工程およびRIE工程を行うことにより、ゲート電極3の側壁にサイドウォール51を形成し、シリコン基板1のLDD層4の上に、酸化シリコン膜5Aを100Å程度の厚さで残す。図1(B)はこの状態を示す。
次に、図1(B)の状態のシリコン基板1を、フッ化水素酸を含む薬液でウエットエッチングすることにより、シリコン基板1のLDD層4の上に残した酸化シリコン膜5Aを除去する。その際に、サイドウォール51の外側部分51Aも除去されて、図1(C)の状態となる。
【0013】
次に、ゲート電極3およびサイドウォール51をマスクとして、As等の不純物をシリコン基板1にイオン注入することにより、シリコン基板1のサイドウォール51の両側となる部分に、LDD層4より高濃度の不純物導入層からなるソース/ドレイン領域6を形成する。図1(D)はこの状態を示す。
次に、図2(A)に示すように、図1(D)の状態のシリコン基板1上に、CVD法により酸化シリコン膜7を形成する。次に、フォトリソグラフィ工程およびエッチング工程により、酸化シリコン膜7のパターニングを行う。このパターニングで、後の工程でチタン膜8を形成しない領域に酸化シリコン膜7を残すことで、保護膜を形成する。なお、この図で示されている部分は、後の工程でチタン膜8を形成する部分であるため、このパターニングによって酸化シリコン膜7が除去された状態になる。
【0014】
次に、前記保護膜を介して、スパッタリング法でチタン膜8を形成する。図2(B)はこの状態を示す。次に、所定の熱処理を行って、シリコン基板1およびゲート電極3とチタン膜8を反応させて、ソース/ドレイン領域6上およびゲート電極3上にシリサイド層9を形成する。図2(C)はこの状態を示す。
この方法によれば、サイドウォール51形成時のエッチングをRIEとウエットエッチングの二段階で行うことにより、図1(C)に示すソース/ドレイン領域6を形成する工程で、図3(B)の状態とは異なり、シリコン基板面を元の位置と同じ位置にすることができる。これにより、図2(B)に示すように、LDD層4が露出していない状態でチタン膜8の形成が行われるため、図2(C)に示すように、ソース/ドレイン領域6上のシリサイド層9がLDD層4と接触しない。
【0015】
したがって、MOSFETの作動時にLDD層の不純物がシリサイド層に移動することが防止されるため、LDD層の不純物濃度低下が抑制される。よって、配線ルールが0.25μmのRAMであっても素子性能が安定し、信頼性が向上するとともに、製品の歩留まりが向上する。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本発明のサイドウォール形成工程を説明する図。
【図2】本発明のシリサイド層形成工程を説明する図。
【図3】従来のサイドウォール形成工程を説明する図。
【図4】従来のシリサイド層形成工程を説明する図。
【符号の説明】
【0017】
1…シリコン基板、2…ゲート絶縁膜、3…ゲート電極、4…LDD層、5…酸化シリコン膜、5A…LDD層上に残した酸化シリコン膜、51…サイドウォール、51A…サイドウォールの外側部分、6…ソース/ドレイン領域、7…酸化シリコン膜(保護膜用の絶縁膜)、72…保護膜、8…チタン膜(金属膜)、9…シリサイド層。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ゲート絶縁膜とゲート電極が形成されたシリコン基板に、前記ゲート電極をマスクとして不純物を入れることにより、前記基板にLDD層を形成する第1工程と、
第1工程後の前記基板上に絶縁膜を形成した後に、異方性エッチングを行うことにより、前記ゲート電極の側壁にサイドウォールを形成するとともに、前記LDD層上に前記絶縁膜を所定厚さで残す第2工程と、
第2工程後の前記基板をウエットエッチングすることにより、前記LDD層上に残した絶縁膜を除去する第3工程と、
第3工程の後に、前記ゲート電極およびサイドウォールをマスクとして前記基板に不純物を入れることにより、前記基板の前記サイドウォールの両側となる部分にソース/ドレイン領域を形成する第4工程と、
第4工程後の前記基板上の所定領域に金属膜を形成した後に、熱処理を行うことにより、前記基板と金属膜を反応させてシリサイド層を形成する第5工程と、
を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2006−287141(P2006−287141A)
【公開日】平成18年10月19日(2006.10.19)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−108261(P2005−108261)
【出願日】平成17年4月5日(2005.4.5)
【出願人】(000002369)セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Fターム(参考)】