(57)【要約】【課題】イオン注入される不純物濃度以上に不純物濃度を増大させた高濃度不純物層を有し、この高濃度不純物装置とシリサイド電極とにおける接触電気抵抗を低減したソース・ドレインを有するＣＭＯＳ電界効果トランジスタ及びその製造方法を提供する。【解決手段】ｎ型ＭＯＳ電界効果トランジスタ１０とｐ型ＭＯＳ電界効果トランジスタ２０とを備え、そのソース・ドレイン１３、１４で、シリサイド電極１３２、１４２の下に、急峻な濃度勾配を有する２層の高濃度不純物層１３３、１３４、１４３、１４４を有するＣＭＯＳ電界効果トランジスタ１を提供する。【選択図】      図２
2008306117.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電界効果トランジスタにおいて、
前記電界効果トランジスタのソース・ドレインは、シリサイド電極を備え、前記シリサイド電極の下に、平衡状態での固溶限界以上の濃度を有し、深さ方向への幅が５ｎｍ以下である不純物層を有する
ことを特徴とする電界効果トランジスタ。
【請求項２】
前記シリサイド電極は、Ｃｏ又はＮｉを含むこと
ことを特徴とする請求項１に記載の電界効果トランジスタ。
【請求項３】
半導体基板にソース・ドレイン領域を形成する工程を有する電界効果トランジスタの製造方法において、
前記ソース・ドレイン領域を形成する工程は、
前記半導体基板にイオン注入を行うことにより、前記半導体基板表面にアモスファス層を形成する工程と、
前記アモルファス層に第１不純物を注入し、第１熱処理して第１不純物層を形成する第１不純物層形成工程と、
前記アモルファス層表面に第２不純物を注入した後、前記アモルファス層上に高融点金属を堆積させ、第２熱処理して第２不純物層とシリサイド電極とを同時に形成する第２不純物層形成工程と、を有する
ことを特徴とする電界効果トランジスタの製造方法。
【請求項４】
前記第１熱処理が、レーザーアニール法又はフラッシュランプアニール法で行われる
ことを特徴とする請求項３に記載の電界効果トランジスタの製造方法。
【請求項５】
前記半導体基板表面に前記アモスファス層を形成する工程は、Ｇｅをイオン注入することによって行なわれる
ことを特徴とする請求項３又は４に記載の電界効果トランジスタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界効果トランジスタおよびその製造方法に関し、特に、電極とソース・ドレイン領域との接合部おける電気抵抗を低くした相補型金属酸化膜構造を有する電界効果トランジスタ（Complementary−Metal Oxide Semiconductor−Field Effect Transistor：ＣＭＯＳＦＥＴ）およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、チャネル材料にシリコン（Ｓｉ）を用いたＣＭＯＳＦＥＴが広く実用されている。近年では、さらに、高性能化、微細化が要求されていて、これらの高性能化・微細化においては、チャネル長を短くし、ゲート酸化膜厚を薄くし、さらに、ソース・ドレイン層を薄くし、低抵抗化することが重要である。
現在、ＣＭＯＳＦＥＴ等を備えた半導体装置では、耐熱性が高く、かつ低抵抗が得られる配線として、高融点金属のシリサイドからなるシリサイド電極が研究されている。このようなシリサイド電極を形成するための技術の一つとして、シリコン基板に形成された拡散層や多結晶シリコンからなるゲート電極といったシリコン材料を、チタン（Ｔｉ）やタングステン（Ｗ）等の高融点金属と反応させることによりシリサイドを形成し、エッチング処理により未反応の高融点金属を選択的に除去することでシリサイド電極形成する。
【０００３】
さらに、最近は、シリサイド電極／シリコン基板の界面に不純物をイオン注入し、熱処理して生ずる不純物偏析現象を利用した界面コンタクト抵抗低減技術を提案されている。この界面コンタクト抵抗低減技術は、シリサイド形成前に注入した不純物をシリサイド形成時に、シリサイド電極／シリコン単結晶の界面に偏析させることで、シリサイド／シリコン界面に浅く、かつ高濃度な不純物層を形成するものである。この高濃度不純物層により、界面コンタクト抵抗の低減を図るものである。
これによって、ソース・ドレイン上の電極とソース・ドレインの拡散領域との界面コンタクト抵抗を低減することで、ＣＯＭＳＦＥＴの高性能化、微細化に貢献できる。
【０００４】
【非特許文献１】Kunihiro Suzuki et al, IEEE Trans. on Electron Devices, Vol.50 No.8,August 2003,pp.1753-1757
【非特許文献２】Kunihiro Suzuki et al, IEEE Trans. on Electron Devices, Vol.51 No.5,May 2004,pp.663-668
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、イオン注入される不純物濃度以上に不純物濃度を増大させた高濃度不純物層を有し、この高濃度不純物装置とシリサイド電極とにおける接触電気抵抗を低減したソース・ドレインを有する電界効果トランジスタ及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する手段である本発明の特徴を以下に挙げる。
本発明では、ソース・ドレインに内に急峻な高濃度不純物層を形成するもので、しかも、高濃度不純物層を２層設け、さらに、シリサイド化した電極を設け、その間の電気抵抗を低減し、ソース・ドレインの薄層化を達成するものである。このために、ｎ型ＭＯＳ電界効果トランジスタとｐ型ＭＯＳ電界効果トランジスタとを備える電界効果トランジスタにおいて、ソース・ドレインで、シリサイド電極の下に、不純物濃度が異なる２層の高濃度不純物層を有する電界効果トランジスタを提供する。
また、本発明では、上述した急峻な不純物層を形成するために、いわゆる不純物偏析効果だけではなく、固相中にイオンを注入してアモルファス化し、その基板のＳｉ単結晶・アモロファス相の界面に不純物が拡散して、平衡状態における固溶限以上に固溶化し、かつ活性化する効果の両方を利用することで、２層の高濃度不純物層を有する拡散層を形成する（非特許文献１、２）。さらに、これらの不純物を形成するときの熱処理で、同時にシリサイド電極を同時に形成することで製造工程を簡略化した電界効果トランジスタの製造方法を提供することができる。
【発明の効果】
【０００７】
以上説明したように、本発明では、接触抵抗を低減したソース・ドレインを有することで、高速化し消費電力を少なくし、かつ、薄い拡散層にすることで微細化した電界効果トランジスタを提供することができた。
さらに、本発明では、固溶限を越える不純物を意図する所定の界面に偏析させて不純物層を形成することで、急激な濃度変化を備える不純物拡散層を形成することができ、さらに、同時にシリサイド化することで製造工程を簡略化した電界効果トランジスタの製造方法を提供することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、さらに、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。
【０００９】
図１は、本発明の電界効果トランジスタの構造を示す概略図である。
電界効果トランジスタ（ＣＭＯＳＦＥＴ）１は、ｎＭＯＳＦＥＴ１０とｐＭＯＳＦＥＴ２０との素子間分離酸化膜（ＳＴＩ：Shallow Trench Isolation）３０を隔てて２つを備えている。
図１に示すように、Ｓｉ基板２上には素子分離領域３０によりｎＭＯＳＦＥＴ１０が形成されるｐ型の素子領域（ｐ−ウェル）１１とｐＭＯＳＦＥＴ２０が形成されるｎ型の素子領域（ｎ−ウェル）２１とが形成されており、ｐ−ウェル１１上には、ゲート１２が形成されている。このゲート１２は、ゲート絶縁膜１２３を介してゲート電極１２１が、さらに、ゲート電極１２１の両側には、側壁絶縁膜（サイドウェール）１２３が形成されている。また、その直下にはチャネル領域１２４を有している。図示は省略するが、一般に、ポリシリコンで形成されたゲート電極１２１、２２１の上部にはシリサイド層が形成されており、ゲート１２の電気抵抗の低減がなされている。
【００１０】
素子領域のｐ−ウェル１１には、ゲート１２の両側にある、ソース・ドレイン１３、１４には、ｎ−高濃度不純物領域１３１、１４１が形成されている。さらに、そのまた、ｎ−高濃度不純物領域１３１、１４１の上には、ソース・ドレイン電極１３２、１４２が設けられている。
また、素子領域のｎ−ウェル２１にはゲート２２の側壁絶縁膜の外側に、同様に、ｐＭＯＳＦＥＴ２０のソース・ドレイン２３、２４領域を形成されている。（以下、ｐＭＯＳ２０については、特に記載しない限りｎＭＯＳ１０と同じであり、省略する。）
本発明のＣＭＯＳＦＥＴ１では、ソース・ドレイン電極１３２、１４２に、金属電極として、シリサイド電極１３２、１４２を用いる。シリサイドになる金属としては、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ等がある。シリサイドは、金属Ｓｉより低い電気抵抗を有し、さらに、消費電力を少なくすることができる。このなかで、Ｎｉ、Ｃｏ、電気抵抗が小さいことと、低い温度でシリサイド化させることができ、不純物の拡散を防止することができることから好ましい。
【００１１】
また、本発明では、このソース・ドレイン電極１３２、１４２の直下に、Ａｓ等の不純物をイオン注入して従来のような、単にイオン注入した不純物領域を設けるのではなく、不純物の急峻な濃度勾配を有し、薄い層厚にした２層の高濃度不純物層１３３、１３４、１４３、１４４を設けている。この２層の高濃度不純物層１３３、１３４、１４３、１４４は、高濃度の不純物を含有させて、かつ、それを薄層にしてシリサイド電極１３２、１４２と接触させ、接触電気抵抗を低減させている。
これは、ソース・ドレイン１２、１３の電気抵抗を小さくするには、ソース・ドレイン１３、１４の電極１３２、１４２とｐ−ウェル１１の拡散領域の界面に多量の不純物を含有させることで、調整することができることがわかった。そこで、本発明では、シリサイド層１３２、１４２の直下に、２層の高濃度不純物層１３３、１３４、１４３、１４４を設けた。この高濃度不純物層１３３、１３４、１４３、１４４は、いずれも、Ｓｉ基板２中に対する不純物の固溶限を越えている。または、イオン注入した不純物濃度を高めて濃縮して、１０２０〜１０２１ｃｍ−３の範囲にしている。この範囲にすることで、ショットキー界面となるシリサイド電極１３２、１４２とｐ−ウェル１１の拡散領域の界面における接触抵抗を小さくすることができた。さらに、これをシリサイド電極１３２、１４２のそれぞれの下に、高濃度不純物領域１３１、１４１を設けることで、高濃度不純物層全体の層厚を制御して、シリサイド電極１３２、１４２とｐ−ウェル１１との間のリーク電流が発生するのを防止している。
【００１２】
また、２層の高濃度不純物層１３３、１３４、１４３、１４４は、同種不純物で形成されている。ｎＭＯＳＦＥＴ１０の高濃度不純物層１３３、１３４を形成するには、Ｖ族のＰ、Ａｓ、Ｓｂを用いる。ｐＭＯＳＦＥＴ２０の高濃度不純物層１４３、１４４を形成するには、III族のＢ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎを用いる。このときに、２層の高濃度不純物層１３３、１３４、１４３、１４４は、同種不純物元素を用いることができる。
また、２層の高濃度不純物層１３３、１３４、１４３、１４４は、異種不純物元素を用いることができる。これは、高濃度不純物層１３３、１３４、１４３、１４４としては、固溶限以上の不純物を含有しているが、さらに、不純物濃度を高くするときに、異なる元素がそれぞれ含有させた方が、同種の不純物を含有させるより多量に含有させることができる。また、電荷が同じであっても、原子量が異なることから、大きい原子量の不純物はイオン注入したときの分布する幅を小さくすることができる。また、それぞれの原子によって、Ｓｉ単結晶中の拡散速度も異なることから、熱処理等によって拡散を小さくする観点からも選択することができる。したがって、ｎＭＯＳＦＥＴ１０では、例えば、Ｖ族のＰとＡｓとを用いる場合は、第２層目の高濃度不純物層１３４にはＰ、第１層目の高濃度不純物層１３３にはＡｓが好ましい。
ｐＭＯＳＦＥＴ２０では、同種不純物としてはＢが好ましく、異種不純物としては、Ｂ、Ｉｎが好ましく、特に、第２層目の高濃度不純物層１４３にはＩｎ、第１層目の高濃度不純物層１４４にはＢが好ましい。
また、これらの２層の高濃度不純物層１３３、１３４、１４３、１４４は、明確な界面を有しても良いが、２層の高濃度不純物層１３３、１３４、１４３、１４４の界面が不明瞭になって、ほぼ１層になっている状態であってもよい。これは、後述の熱処理において、不純物偏析効果で、第２層目の高濃度不純物層１３４、１４４を移動させることから、先に形成された第第１層目の高濃度不純物層１３３、１４３と一体になってもよい。
【００１３】
また、本発明のＣＭＯＳ電界効果トランジスタの製造方法の原理について説明する。
図２は、不純部偏析効果を利用した半導体製造方法の原理を示す模式図である。本発明のＣＭＯＳ電界効果トランジスタ１の製造方法では、従来にない高濃度であって、非常に薄い層になっている高濃度不純物層１３３、１３４、１４３、１４４を形成するものである。
（１）は、Ｓｉ基板に接合位置を定めているが、ここでは、目標とする位置で、特に、界面が存在するではない。実際の半導体装置では、ここは、ソース・ドレインの拡散領域の界面と捉えて良い。
（２）では、最初に、ＧｅをＳｉ基板にイオン注入する。適当なエネルギで注入することで、Ｓｉ基板の単結晶を破壊してアモルファス層を形成する。Ａ／Ｃ界面とは、この単結晶とアモルファス層との界面を示している。このＡ／Ｃ界面の深さも、イオン注入するエネルギで調整することができる。このアモルファス化には、Ｓｉ、Ｇｅ、Ａｒ、Ｘｅ等を用いることができる。
（３）では、不純物としてＡｓをＳｉ基板にドーピングする。このＡｓの深さも、ドーピングする注入エネルギーで制御することができる。（３）図の縦軸は、この不純物Ａｓに対して任意の目盛りで濃度を示している。
（４）では、このＳｉ基板をＬＳＡ（レーザ・アニール）等で加熱する。この加熱によって、先にアモルファス化した部分を加熱で回復させて結晶化するときに、不純物のＡｓは、このＡ／Ｃ界面に流し込まれる。このときに、Ａ／Ｃ界面に流れ込むために、Ａｓの分布が急峻になり、薄い第１層目の高濃度不純物層が形成される。
（５）次に、再度、不純物としてＡｓをＳｉ基板にイオン注入して、追加する。さらに、その上に、Ｎｉをスッパタリングで蒸着させる。
（６）では、このＳｉ基板を加熱する。この加熱によって、Ｎｉ、Ｓｉの拡散によってシリサイドが形成され、同時に、２回目にドーピングしたＡｓが、シリサイドとＳｉ基板の間の界面に偏析する。この第２層目の不純物層は、先の第１層目の高濃度不純物層に吸収又は流れ込むのではなく、シリサイドとＳｉ基板の間の界面に急峻な高濃度不純物層を形成する。これによって、Ａｓ等の不純物が、それぞれ層を形成することで、２層を形成することができる。このときに、第２層目の高濃度不純物層と第１層目の高濃度不純物層とが一体になることもある。
【００１４】
また、本発明のＣＭＯＳ電界効果トランジスタ１の製造方法について具体的に説明する。本発明のＣＭＯＳ電界効果トランジスタの製造方法では、ｎＭＯＳＦＥＴ１０とｐＭＯＳＦＥＴ２０とを備えるＣＭＯＳＦＥＴ１を製造する際に、ソース・ドレイン１３、１４を形成する工程を有するＣＭＯＳ電界効果トランジスタ１の製造方法において、ソース・ドレイン１３、１４を形成する工程は、ソース・ドレイン領域に、Ｇｅ等をイオン注入してアモルファス化してＡ／Ｃ界面４を形成し、次に、不純物を注入し、第１熱処理して第１層目の高濃度不純物層１３３、１４３を形成する第１高濃度不純物層形成工程と、不純物を注入し、その上にＣｏ、Ｎｉを含む高融点金属を形成する。次に、第２熱処理して第２層目の高濃度不純物層１３４、１４４とシリサイド電極１３２、１４２を同時にを形成する第２高濃度不純物層形成工程と、を有することを特徴とする。
本発明のＣＭＯＳ電界効果トランジスタ１は、図１に示されているが、この最終構造になるまでの製造過程を以下に説明する。
【００１５】
図３は、Ｓｉ基板上のｎＭＯＳＦＥＴを形成するために、ソース・ドレイン領域に高濃度不純物領域を形成するイオン注入を示す概略図である。
まず、図３に示すように、常法に従い、ｎＭＯＳＦＥＴ１０は、ｐウェル１１が形成されたＳｉ基板２上にゲート１２が設けられている。ゲート１２は、ゲート絶縁膜１２２を介して形成されたゲート電極１２１を有しており、ゲート絶縁膜１２２およびゲート電極１２１の側壁には側壁絶縁膜１２３が形成されている。また、側壁絶縁膜１２３が形成されたゲート１２の両側には、ソース・ドレイン１３、１４が設けられている。同様に、ｐＭＯＳＦＥＴ２０は、ｎウェル２１が形成されたＳｉ基板２上にゲート２２が設けられている。ゲート２２の両側には、ソース・ドレイン２３、２４が設けられている。
なお、ゲート絶縁膜１２１としては、Ｓｉ基板２表面を酸処理して形成される酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜のほか、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）膜、高誘電率（Ｈｉｇｈ−ｋ）絶縁膜等を用いることができる。Ｈｉｇｈ−ｋ絶縁膜としては、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）膜、酸窒化ジルコニウム（ＺｒＯＮ）膜、ジルコニウムシリケート（ＺｒＳｉＯ）膜、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）膜、酸窒化ハフニウム（ＨｆＯＮ）膜、酸窒化シリコンハフニウム（ＨｆＳｉＯＮ）膜等を用いることが可能である。
【００１６】
次に、ｎＭＯＳＦＥＴ１０を形成するためには、ｐウェル１１中に、高濃度不純物領域１３１を設けるためにｎ型不純物としてＰ、Ａｓ、Ｓｂ等をイオン注入する。このときに、同時に、ｐＭＯＳＦＥＴ２０を形成する方には、イオン注入する不純物が異なることから、レジスト膜３を設けておく。これは、ゲート１２をマスクとして不純物をイオン注入し、ＬＤＤ構造を有するＭＯＳＦＥＴのソース・ドレイン領域を高濃度ソース／ドレイン構造となる高濃度不純物領域１３１を形成する。ｎＭＯＳＦＥＴ１０側に高濃度不純物領域１３１を形成するためのイオン注入は、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ等を用いる場合には、例えば、加速電圧約５〜１５ｋｅＶ、ドーズ量約２×１０１４ｃｍ−２〜約１×１０１６ｃｍ−２の条件とする。なお、これ以降、図面のＳｉ基板２を省略して示す。
また、本実施形態のＣＭＯＳ電界効果トランジスタ１は、高濃度ソース／ドレイン構造を有するが、高濃度不純物領域１３１、１４１を設けず、ゲート１２直下のチャネル領域１２４が直接に高濃度不純物領域１３３、１３４、１４３、１４４に接続するものでもよい。
【００１７】
図４は、Ｓｉ基板上のｐＭＯＳＦＥＴを形成するために、ソース・ドレイン領域に高濃度不純物領域を形成するイオン注入を示す概略図である。
ｐＭＯＳＦＥＴ２０を形成するために、ｎウェル２１中に、高濃度不純物領域を形成するために、ｐ型不純物をイオン注入する。このときに、同時に、ｎＭＯＳＦＥＴ１０を形成する領域には、イオン注入する不純物が異なることから、レジスト膜３を設けておく。
ｐＭＯＳＦＥＴ１０側に高濃度不純物領域２３１、２４１を形成するために、ｐ型不純物としては、Ｂ、Ｇａ、Ｉｎ等を用いる場合には、例えば、加速電圧約５〜１５ｋｅＶ、ドーズ量約２×１０１４ｃｍ−２〜約１×１０１６ｃｍ−２の条件とする。
【００１８】
図５は、ソース・ドレインにＡ／Ｃ界面を形成する概略図である。
Ｓｉ基板２のソース・ドレイン１３、１４を、アモルファス化するための元素をイオン注入して、一部をアモルファス化してＡ／Ｃ界面４を形成する。Ａ／Ｃ界面４は、最後のシリサイド電極１３２、１４２を形成した後に、シリサイド／シリコン界面となる領域よりも若干深い位置かつ、接合よりも浅い位置、例えば、シリサイド電極１３２、１４２の膜厚を１５ｎｍとすると１８ｎｍ付近、までＧｅのイオン注入によりソース・ドレイン１３、１４のＳｉ基板２のシリコン単結晶をアモルファス化する。アモルファス化するための元素として、Ｓｉ、Ｇｅ等の金属、Ａｒ、Ｘｅ等の不活性ガスを用いる。Ｓｉイオンでも良い。基板と同じ原子をドープすることで、特性の変動を抑えることができる。
また、Ｇｅをイオン注入して、結晶状態からアモルファス化（非晶質化）させる。このときに、Ｇｅのドーピングは、例えば、加速電圧約１〜１０ｋｅＶ、ドーズ量約１×１０１４ｃｍ−２〜約１×１０１６ｃｍ−２の条件とする。また、この他に、Ａｒ、Ｘｅ等の不活性ガスで、原子量の大きいものを用いることができる。不活性ガスであり、Ｓｉ基板の特性に影響を与えることが少なく、また、原子量が大きくなれば、Ｓｉ基板の結晶格子に与える衝撃を大きくすることができ、アモルファス化させることが容易だからである。
【００１９】
図６は、ｎＭＯＳＦＥＴにおける第１層の高濃度不純物層を形成するドーピングを示す概略図である。
次に、ｎＭＯＳＦＥＴ１０を形成するために、ソース・ドレイン１３、１４の表面近傍に、ｎ型不純物をイオン注入する。イオン注入する位置は、アモロファス化した位置より、さらに浅い位置に不純物の存在するピークが来るような条件で不純物を追加注入する。このときに、同時に、ｐＭＯＳＦＥＴ２０を形成する方には、レジスト膜３を設けておく。ここで、ｎ型不純物としては、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ等を挙げることができる。
このときに、Ａｓのドーピングは、例えば、加速電圧約１ｋｅＶ、ドーズ量約１×１０１４ｃｍ−２〜約１×１０１６ｃｍ−２の条件とする。
【００２０】
図７は、ｐＭＯＳＦＥＴにおける第１層の高濃度不純物層を形成するドーピングを示す概略図である。
次に、ｐＭＯＳＦＥＴ２０を形成するために、ソース・ドレイン領域の表面近傍に、ｐ型不純物をドーピングする。このときに、同時に、ｐＭＯＳＦＥＴを形成する方には、ドーピングする不純物が異なることから、レジスト膜３を設けておく。ここで、不純物としては、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ等を挙げることができる。
【００２１】
図８は、第１の熱処理をしている状態を示す図である。
このときに、この加熱によって、アモルファス化した部分を回復させて結晶化させることができる。さらに、加熱することによって、Ｓｉ基板表面近傍にドーピングしたＰ、Ａｓ、Ｂ等の不純物が、拡散してＡ／Ｃ界面に流れ込んで行く。Ａｓ、Ｂ等の不純物の分布よりＧｅのイオン注入によって形成されるＡ／Ｃ界面４を狭く形成することが重要になる。その時の状態を、図８に示している。従って、Ｇｅのドーピングで形成されたＡ／Ｃ界面４に固溶限以上に活性化したＡｓ等が集められることで、急峻な濃度分布を有する第１層目の高濃度不純物層１３３、１４３が形成される。加熱は、レーザーアニール、電子ビーム、赤外線、ハロゲンランプ、フラッシュランプアニール等のいずれのアニール装置でも良い。とくに、レーザアニール法は、レーザ光を照射し、Ｓｉ基板の表面又は表面に存在する薄膜等を局部的に短時間で熱処理する方法であって、パルスレーザアニール法、ＣＷレーザアニール法等がある。フラッシュランプアニール法は、キセノンランプを使い、高パワー密度の光を照射して、短時間で熱処理する方法である。いずれも、短時間で処理することが可能であり、これによって、局部的に、ｍ秒の非常に短かい時間でアニールすることができ、イオン注入したＡｓ、Ｂ等の不純物、Ｇｅ等の拡散を抑えることができることから好ましい。このときに、第１の熱処理条件としては、Ｓｉ基板の表面上を、Ｎ２等の不活性ガス雰囲気中で、８００〜１３００℃の温度範囲にして、数ｍ秒の熱処理時間で熱処理をする。
【００２２】
図９は、ｎＭＯＳＦＥＴに第２層目の高濃度不純物層を形成するための不純物をイオン注入することを示す概略図である。
第１層目の高濃度不純物層１３３、１３４と同じように、ソース・ドレイン１３、１４の表面近傍に、ｎ型不純物をイオン注入する。このときに、同時に、ｐＭＯＳＦＥＴ２０を形成する方には、イオン注入する不純物が異なることから、レジスト膜３を設けておく。ここで、不純物としては、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ等を挙げることができる。このときに、Ｐのドーピングは、例えば、加速電圧約１ｋｅＶ、ドーズ量約１×１０１４ｃｍ−２〜約１×１０１６ｃｍ−２の条件とする。
【００２３】
図１０は、ｐＭＯＳＦＥＴに第２層目の高濃度不純物層を形成するための不純物をイオン注入することを示す概略図である。
ｐＭＯＳＦＥＴ２０を形成するために、ソース・ドレイン２３、２４の表面近傍に、ｐ型不純物をイオン注入する。このときに、同時に、ｎＭＯＳＦＥＴ１０を形成する方には、レジスト膜３を設けておく。ここで、不純物としては、Ｂ、Ｇａ、Ｉｎ等を挙げることができる。このときに、Ｂのイオン注入は、例えば、加速電圧約１ｋｅＶ、ドーズ量約１×１０１４ｃｍ−２〜約１×１０１６ｃｍ−２の条件とする。
【００２４】
図１１は、ＣＭＯＳＦＥＴのｎ／ｐＭＯＳＦＥＴのそれぞれのソース・ドレインの表面にシリサイド化するための金属を堆積させることを示す図である。
ＳＴＩ３０、ゲート１２をマスクとして、ソース・ドレイン１３、１４にシリサイド化する金属を堆積させる。堆積させるには、ＥＢ蒸着法、ボート蒸着法、スパッタ法等を用いることが可能である。ＣＭＯＳＦＥＴ１の量産性や膜質等を考慮すると、従来他の工程でも広く利用されているスパッタ法を用いることが好ましく、特に超高真空スパッタ法を用いることが好ましい。
堆積させる金属としては、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ等がある。このなかで、Ｎｉ、Ｃｏが好ましい。これらは、低い温度でシリサイド化させることができ、不純物の拡散を防止することができる。
図１２は、ソース・ドレイン領域の表面に堆積させた金属を熱処理することを示す概略図である。加熱処理をしている状態を示す図である。
このときに、加熱することによって、不純物偏析効果によって、Ｓｉ基板２近傍にドーピングしたＡｓ、Ｂ等の不純物が、その直上に析出させているＮｉ等が加熱によってシリサイド化するときに、Ｎｉ等はＳｉ基板２内に界面が移動してゆく。その時に、同時に、直下にある高濃度不純物層１３４、１４４も押し出されながら、シリサイド界面表面に拡がってゆき、更に、薄く急峻な濃度勾配を有する第２の高濃度不純物層１３４、１４４を形成する。この実施例により、平衡状態での固溶限界以上の濃度を有し、深さ方向への幅が５ｎｍ以下である急峻な不純物拡散層を形成することができる。シリサイド化する第２の熱処理条件は、加熱方法は、レーザーアニール、電子ビーム、赤外線、ハロゲンランプ、フラッシュランプアニール等のいずれのアニール装置でも良い。このときに、第２の熱処理条件としては、Ｓｉ基板の表面上をＮ２雰囲気中で、２００〜５００℃、処理時間約１分の条件によるハロゲンランプのＲＴＡ処理とする。これによって、不純物の過大な拡散により第２層目の高濃度不純物層１３４、１４４の膜厚が厚くなるのを防止して、シリサイド電極を形成することができる。
【００２５】
本発明のＣＭＯＳ電界効果トランジスタ１の製造方法で製造されたＣＭＯＳ電界効果トランジスタ１の構造を、図１に示しているが、上記の製造方法によって、シリサイド電極１３２、１４２とＳｉ基板２とのにはシリサイド形成時の不純物偏析現象によってシリサイド化されたＳｉ領域の不純物が界面に偏析し、第２層目の高濃度不純物層１３４、１４４が形成される。上記製造方法により、シリサイド／シリコン界面には不純物追加注入とレーザーアニール法により形成した第１層目の高濃度不純物層１３３、１４３とシリサイド形成時の不純物偏析現象を利用して形成する第２層目の高濃度不純物層１３４、１４４のシリサイド下部に重なり合った２層の急峻な高濃度不純物層１３３、１４３、１３４、１４４を形成したＣＭＯＳＦＥＴ１が形成される。この際、初回に注入する不純物のイオン種は同一種でも、異種でも構わない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明のＣＭＯＳ電界効果トランジスタの構造を示す概略図である。
【図２】不純部偏析効果を利用した半導体製造方法の原理を示す模式図である。
【図３】Ｓｉ基板上のｎＭＯＳＦＥＴを形成するために、ソース・ドレイン領域に高濃度不純物領域を形成するイオン注入を示す概略図である。
【図４】Ｓｉ基板上のｐＭＯＳＦＥＴを形成するために、ソース・ドレイン領域に高濃度不純物領域を形成するイオン注入を示す概略図である。
【図５】ソース・ドレインにＡ／Ｃ界面を形成する概略図である。
【図６】ｎＭＯＳＦＥＴにおける第１層の高濃度不純物層を形成するドーピングを示す概略図である。
【図７】ｐＭＯＳＦＥＴにおける第１層の高濃度不純物層を形成するドーピングを示す概略図である。
【図８】第１の熱処理をしている状態を示す図である。
【図９】ｎＭＯＳＦＥＴに第２層目の高濃度不純物層を形成するための不純物をイオン注入することを示す概略図である。
【図１０】ｐＭＯＳＦＥＴに第２層目の高濃度不純物層を形成するための不純物をイオン注入することを示す概略図である。
【図１１】ＣＭＯＳＦＥＴのｎ／ｐＭＯＳＦＥＴのそれぞれのソース・ドレインの表面にシリサイド化するための金属を堆積させることを示す図である。
【図１２】ソース・ドレイン領域の表面に堆積させた金属を熱処理することを示す概略図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  ＣＭＯＳＦＥＴ
２  シリコン基板
３  レジスト膜
４  Ａ／Ｃ界面
１０  ｎＭＯＳＦＥＴ
１１  ｐ−ウェル
１２  ゲート
１２１  ゲート電極
１２２  酸化膜
１２３  側壁絶縁膜（サイドウォール）
１２４  チャネル領域
１３  ソース
１３１  高濃度不純物領域
１３２  シリサイド電極
１３２′  堆積金属
１３３  第１層目の高濃度不純物領域
１３４  第２層目の高濃度不純物領域
１４  ドレイン
１４１  高濃度不純物領域
１４２  シリサイド電極
１４３  第１層目の高濃度不純物領域
１４４  第２層目の高濃度不純物領域
２０  ｐＭＯＳＦＥＴ
２１  ｎ−ウェル
２２  ゲート
２３  ソース
２４  ドレイン
３０  素子間分離酸化膜（ＳＴＩ）
【図１】
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【図２】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図３】
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【図４】
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