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JPH0744271B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
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JPH0744271B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JPH0744271B2
JPH0744271B2 JP61046717A JP4671786A JPH0744271B2 JP H0744271 B2 JPH0744271 B2 JP H0744271B2 JP 61046717 A JP61046717 A JP 61046717A JP 4671786 A JP4671786 A JP 4671786A JP H0744271 B2 JPH0744271 B2 JP H0744271B2
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JP
Japan
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forming
gate electrode
film
insulating film
source
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通雄 朝比奈
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Seiko Epson Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、超高速、高信頼性のVLSIデバイスの製造方法
に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of use] The present invention relates to a method for manufacturing an ultra-high speed and highly reliable VLSI device.

本発明は、ゲート.ソース.ドレイン領域を低抵抗化
し、且つ、コンタクト部のアロイスパイク,マイグレー
シヨンを防ぐのに有効で、且つ、効率的な製造方法を提
供するものである。
The present invention includes a gate. Source. The present invention provides a manufacturing method which is effective in reducing the resistance of a drain region and preventing alloy spikes and migration of a contact portion.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第2,3図に従来のデバイスの概略図を示した。第2図
は、ゲート.ソース.ドレイン部に、シリサイド層28を
形成し、AL合金で配線している。
Figures 2 and 3 show schematic diagrams of conventional devices. FIG. 2 shows the gate. Source. A silicide layer 28 is formed in the drain portion and wiring is made of AL alloy.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

このようにシリサイドのみでは、Al合金と、拡散層との
バリア性は、十分でなく、コンタクト抵抗もバラツキが
大きいという欠点があった。一方第3図は、この点を改
良する為、バリア層をAl合金の堆積前に形成した例であ
るが、工程が新たに必要となる上、肝腎なコンタクト部
のバリア性が、バリアメタルのカバレツジ等により、不
十分な場合があった。また、前述の問題を解決するため
に、ゲート、ソース、ドレイン領域上に金属シリサイド
層を形成した後、前記金属シリサイド層中に窒素イオン
を注入しアニールを施すことにより、シリサイド上のみ
にバリア層となる金属窒化膜を自己整合的に形成する例
もあるが、窒素イオンの注入工程とアニール処理工
程との2工程を必要とし、さらには、前記アニール処理
によりソース、ドレイン領域に注入した不純物が蒸発し
てしまうという問題があった。
As described above, the silicide alone has a drawback that the barrier property between the Al alloy and the diffusion layer is not sufficient, and the contact resistance also varies widely. On the other hand, FIG. 3 shows an example in which the barrier layer is formed before the deposition of the Al alloy in order to improve this point. However, a new process is required, and the barrier property of the hepatorenal contact part is In some cases, it was insufficient due to the coverage. In addition, in order to solve the above-mentioned problems, after forming a metal silicide layer on the gate, source and drain regions, nitrogen ions are implanted into the metal silicide layer and annealing is performed to form a barrier layer only on the silicide. There is also an example in which a metal nitride film to be formed is formed in a self-aligned manner, but it requires two steps of a nitrogen ion implantation step and an annealing treatment step, and further, the impurities implanted into the source and drain regions by the annealing treatment are There was a problem of evaporation.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

そして、本願発明の半導体装置の製造方法は、ソース領
域、ドレイン領域及びゲート電極を構成要素とする半導
体装置の製造方法において、(a)半導体基板に絶縁膜
を介して前記ゲート電極を形成する工程、(b)前記ゲ
ート電極の両端部の側面に側壁絶縁膜を形成する工程、
(c)前記ゲート電極を有する前記半導体基板上に金属
膜を堆積する工程、(d)前記ゲート電極及び前記側壁
絶縁膜が、形成されていない半導体基板上に金属シリサ
イド膜を形成する工程、(e)1000℃以上の窒素雰囲気
中でランプアニールによる熱処理を施すことにより前記
金属シリサイド膜の表面を窒化することにより金属窒化
膜を形成する工程、(f)前記金属窒化膜及び前記金属
シリサイド膜を通して、ソース及びドレイン領域を形成
するための不純物を導入する工程、(g)前記半導体基
板上に絶縁膜を形成する工程、(h)1000℃以上のラン
プアニールによる熱処理により、前記不純物を活性化さ
せ前記ソース及びドレイン領域を形成する工程、(i)
前記ソース及びドレイン領域上の前記絶縁膜にコンタク
トホールを形成する工程、(j)前記絶縁膜上及び前記
コンタクトホール中に配線層を形成する工程、とを、少
なくとも有することを特徴とする。
The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is the method of manufacturing a semiconductor device having a source region, a drain region and a gate electrode as constituent elements, and (a) forming the gate electrode on a semiconductor substrate via an insulating film. (B) a step of forming a sidewall insulating film on the side surfaces of both ends of the gate electrode,
(C) depositing a metal film on the semiconductor substrate having the gate electrode, (d) forming a metal silicide film on the semiconductor substrate on which the gate electrode and the sidewall insulating film are not formed, e) a step of forming a metal nitride film by nitriding the surface of the metal silicide film by performing heat treatment by lamp annealing in a nitrogen atmosphere at 1000 ° C. or higher, (f) through the metal nitride film and the metal silicide film A step of introducing impurities for forming the source and drain regions, (g) a step of forming an insulating film on the semiconductor substrate, and (h) a heat treatment by lamp annealing at 1000 ° C. or higher to activate the impurities. Forming the source and drain regions, (i)
It further comprises at least a step of forming a contact hole in the insulating film on the source and drain regions, and (j) a step of forming a wiring layer on the insulating film and in the contact hole.

〔実施例〕〔Example〕

以下に実施例により本発明を説明していく。 The present invention will be described below with reference to examples.

第1図は本発明の概略断面図を示したものである。半導
体基板1上に、素子分離層2を形成し、ゲート膜3、リ
ンドープポリシリコン4、モリブデンシリサイド5より
なるポリサイド電極を形成後、ホツトエレクトロン耐性
を向上させる為、低濃度拡散層6をつくる。次に電極端
にサイドウオール酸化膜7を形成した後、全面にTi膜を
500Åデポジシヨンする。
FIG. 1 shows a schematic sectional view of the present invention. An element isolation layer 2 is formed on a semiconductor substrate 1, and a polycide electrode composed of a gate film 3, phosphorus-doped polysilicon 4 and molybdenum silicide 5 is formed, and then a low-concentration diffusion layer 6 is formed in order to improve photoelectron resistance. . Next, after forming the side wall oxide film 7 on the electrode end, a Ti film is formed on the entire surface.
Make a 500Å deposition.

800℃で30秒N2中でランプアニールし、NH4OH+H2O2水溶
液でエッチングすることにより、ソース.ドレイン部の
みTiBi2層(850Å)を形成する。更に、1050℃,N2中で3
0秒ランプアニールすることにより、該TiSi2層8上に、
TiN層10を約100Å形成する。続いて、この積層膜上か
ら、高濃度不純物をイオン打込みし、層間絶縁膜11堆積
後、1050℃でランプアニールすることにより、TiSi2
層に、不純物が押しだされ、活性化される。コンタクト
エツチ後、AL合金配線12を行い、完成させる。
Source is obtained by lamp annealing in N 2 at 800 ° C. for 30 seconds and etching with NH 4 OH + H 2 O 2 aqueous solution. A TiBi 2 layer (850Å) is formed only on the drain part. Furthermore, at 1050 ℃, in N 2 3
By performing lamp annealing for 0 seconds, the TiSi 2 layer 8 is
A TiN layer 10 is formed with a thickness of about 100Å. Subsequently, high-concentration impurities are ion-implanted from above the laminated film, and after the interlayer insulating film 11 is deposited, lamp annealing is performed at 1050 ° C., whereby the impurities are pushed out to the TiSi 2 lower layer and activated. After the contact etching, the AL alloy wiring 12 is performed and completed.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

ソース.ドレイン部に形成されたTiSi2層は、適当な温
度、時間で、N2アニールすることにより、表面からTiN
化していく。このTiN層は、下地TiSi2層との密着性が良
く界面抵抗も低い上、導体であり、ALとのバリア性も大
きいので、TiSi2の層の特性を、そこなうことなく、表
面に形成出来る。こうして形成したデバイスのコンタク
ト抵抗は、1μで、5Ω/□以下で、0.2μのジヤン
クシヨンで、550℃まで安定で、ALとの反応も殆ど生じ
ていない。本実施例では、モリブデンポリサイド電極で
説明したが、ポリシリコン,シリサイド,リフラクトメ
タル電極においても、本発明が適用され、効果的である
ことは、言うまでもないことである。さらに、本願発明
の半導体装置の製造方法によれば、金属窒化膜形成後、
ソース及びドレイン領域を形成する不純物(LDD構造の
半導体装置の場合は高濃度不純物領域を形成する不純
物)を導入し、絶縁膜で被覆した後に前記不純物を活性
化させるので、前記不純物の望ましくない蒸発等を防止
することが出来、ひいては、制御性よく不純物を導入す
ることが可能となる。
Source. The TiSi 2 layer formed on the drain part is annealed at an appropriate temperature and time with N 2 so that TiN 2 is removed from the surface.
Will be transformed. This TiN layer has good adhesion to the underlying TiSi 2 layer, low interfacial resistance, is a conductor, and has a large barrier property with AL, so it can be formed on the surface without compromising the characteristics of the TiSi 2 layer. . Contact resistance of the device thus formed is a 1μ □, 5Ω / or less, in Jiyankushiyon of 0.2.mu., is stable up to 550 ° C., hardly occur reaction with AL. In the present embodiment, the molybdenum polycide electrode has been described, but it goes without saying that the present invention is also applicable and effective for polysilicon, silicide, and refractory metal electrodes. Furthermore, according to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, after forming the metal nitride film,
Impurities that form the source and drain regions (in the case of a semiconductor device having an LDD structure, impurities that form a high-concentration impurity region) are introduced, and the impurities are activated after being covered with an insulating film. Etc. can be prevented, and eventually impurities can be introduced with good controllability.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は、本発明による半導体装置の断面図、第2,3図
は従来の製造方法による半導体装置の断面図である。 1……半導体基板 2……分離用酸化膜 3……ゲート酸化膜 4……リンドープポリシリコン 5……モリブデンシリサイド 6……低濃度拡散層 7……サイドウオール酸化膜 8……TiSi2層 9……高濃度拡散層 10……TiN層 11……層間絶縁膜 12……AL合金配線 28……TiSi2層 30……TiN層
FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor device according to the present invention, and FIGS. 2 and 3 are sectional views of a semiconductor device manufactured by a conventional manufacturing method. 1 ... Semiconductor substrate 2 ... Separation oxide film 3 ... Gate oxide film 4 ... Phosphorus-doped polysilicon 5 ... Molybdenum silicide 6 ... Low-concentration diffusion layer 7 ... Sidewall oxide film 8 ... TiSi 2 layer 9 …… High-concentration diffusion layer 10 …… TiN layer 11 …… Interlayer insulating film 12 …… AL alloy wiring 28 …… TiSi 2 layer 30 …… TiN layer

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ソース領域、ドレイン領域及びゲート電極
を構成要素とする半導体装置の製造方法において、 (a)半導体基板に絶縁膜を介して前記ゲート電極を形
成する工程、 (b)前記ゲート電極の両端部の側面に側壁絶縁膜を形
成する工程、 (c)前記ゲート電極を有する前記半導体基板上に金属
膜を堆積する工程、 (d)前記ゲート電極及び前記側壁絶縁膜が、形成され
ていない半導体基板上に金属シリサイド膜を形成する工
程、 (e)1000℃以上の窒素雰囲気中でランプアニールによ
る熱処理を施すことにより前記金属シリサイド膜の表面
を窒化することにより金属窒化膜を形成する工程、 (f)前記金属窒化膜及び前記金属シリサイド膜を通し
て、ソース及びドレイン領域を形成するための不純物を
導入する工程、 (g)前記半導体基板上に絶縁膜を形成する工程、 (h)1000℃以上のランプアニールによる熱処理によ
り、前記不純物を活性化させ前記ソース及びドレイン領
域を形成する工程、 (i)前記ソース及びドレイン領域上の前記絶縁膜にコ
ンタクトホールを形成する工程、 (j)前記絶縁膜上及び前記コンタクトホール中に配線
層を形成する工程、 とを、少なくとも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 having a source region, a drain region and a gate electrode as constituent elements, comprising: (a) forming the gate electrode on a semiconductor substrate with an insulating film interposed between the gate electrode and the gate electrode; A side wall insulating film is formed on side surfaces of both ends of the gate electrode, (c) a metal film is deposited on the semiconductor substrate having the gate electrode, and (d) the gate electrode and the side wall insulating film are formed. A step of forming a metal silicide film on a non-existing semiconductor substrate, (e) a step of forming a metal nitride film by nitriding the surface of the metal silicide film by performing heat treatment by lamp annealing in a nitrogen atmosphere at 1000 ° C. or higher (F) introducing impurities for forming source and drain regions through the metal nitride film and the metal silicide film, (g) Forming an insulating film on a conductor substrate; (h) activating the impurities by heat treatment by lamp annealing at 1000 ° C. or higher to form the source and drain regions; (i) forming a source and drain region on the source and drain regions; A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: at least a step of forming a contact hole in the insulating film; and (j) forming a wiring layer on the insulating film and in the contact hole.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS61137367A (en) * 1984-12-10 1986-06-25 Hitachi Ltd Manufacture of semiconductor integrated circuit device
JPH0716000B2 (en) * 1985-10-25 1995-02-22 株式会社日立製作所 Method for manufacturing semiconductor integrated circuit device

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