JP2001007220A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JP2001007220A
JP2001007220A JP2000108914A JP2000108914A JP2001007220A JP 2001007220 A JP2001007220 A JP 2001007220A JP 2000108914 A JP2000108914 A JP 2000108914A JP 2000108914 A JP2000108914 A JP 2000108914A JP 2001007220 A JP2001007220 A JP 2001007220A
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瑞樹 瀬川
Michiichi Matsumoto
道一 松元
Masahiro Yasumi
正博 安見
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a semiconductor device having a gate electrode, a resistor film and the like exhibiting no variations in resistance. SOLUTION: A first RTA process is performed after phosphorus ions are implanted into part of a polysilicon film. After boron ions are implanted into another part of the polysilicon film, the resulting polysilicon film is patterned to form a gate electrode 8 and a resistor film 13. After a TEOS film is deposited, the TEOS film is patterned to form a silicidizing mask 10a having an opening for a silicidizing region Rsi. Then, annealing is performed to activate boron in an oxygen-containing atmosphere, thereby forming an oxide film 31 on the gate electrode 8 in the region Rsi and a highly doped source/drain region 6. The film 31 suppresses the outward diffusion of impurities, and hence suppresses impurity ions breaking through the electrode 8 when ion implantation for promoting silicidization is subsequently performed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ポリシリコン膜を
パターニングして形成されるポリシリコン部材を有する
半導体装置の製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device having a polysilicon member formed by patterning a polysilicon film.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、MOSトランジスタのゲート
電極や容量素子の電極のごとく、シリサイド化が必要な
ポリシリコン部材を有する素子と、抵抗素子の抵抗体膜
や絶縁破壊保護機能のある高耐圧トランジスタのゲート
電極のごとく、シリサイド化が不要なポリシリコン部材
を有する半導体装置がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, a device having a polysilicon member which needs to be silicided, such as a gate electrode of a MOS transistor or an electrode of a capacitor, and a high withstand voltage transistor having a resistive film of a resistive element and a dielectric breakdown protection function. There is a semiconductor device having a polysilicon member that does not need to be silicided as in the case of the gate electrode described above.

【0003】ここで、従来の半導体装置として、シリサ
イド化が必要なゲート電極を有するMOSトランジスタ
と、シリサイド化が不要な高耐圧MOSトランジスタと
を有する半導体装置の従来の製造工程について説明す
る。
Here, a description will be given of a conventional manufacturing process of a semiconductor device having a MOS transistor having a gate electrode requiring silicidation and a high breakdown voltage MOS transistor not requiring silicidation as a conventional semiconductor device.

【0004】まず、基板上にノンドープポリシリコン膜
を形成し、ノンドープポリシリコン膜の各部に、n型不
純物であるリンとp型不純物であるボロンとを、それぞ
れ注入領域を分けたイオン注入によりドーピングする。
このドーピングは、各トランジスタのゲート電極を形成
してからでもよいし、ゲート電極を形成する前でもよ
い。また、特に高濃度の不純物をドープして抵抗を小さ
くしたい場合には、ポリシリコン膜のパターニング前と
パターニング後との双方で行なってもよい。
First, a non-doped polysilicon film is formed on a substrate, and portions of the non-doped polysilicon film are doped with phosphorus, which is an n-type impurity, and boron, which is a p-type impurity, by ion implantation in separate implantation regions. I do.
This doping may be performed after forming the gate electrode of each transistor or before forming the gate electrode. In particular, when it is desired to reduce the resistance by doping with a high-concentration impurity, it may be performed both before and after patterning the polysilicon film.

【0005】次に、注入した不純物の活性化のためのア
ニール(RTA)を行なう。そして、基板の全面にプラ
ズマ処理により、選択エッチングマスク形成用のTEO
S膜を堆積し、これをウエットエッチング等によってパ
ターニングして、非シリサイド化領域を覆いシリサイド
化領域を開口した選択エッチング用マスクを形成する。
Next, annealing (RTA) for activating the implanted impurities is performed. Then, the entire surface of the substrate is subjected to plasma processing to form a TEO for forming a selective etching mask.
An S film is deposited and patterned by wet etching or the like to form a selective etching mask covering the non-silicided region and opening the silicided region.

【0006】次に、選択エッチング用マスクの上方から
シリサイド化領域のポリシリコン部材であるゲート電極
内に、シリサイド化促進用(プリアモルファス化用)の
不純物のイオン注入を行なう。なお、サリサイドプロセ
スの場合には、ソース・ドレイン領域内にもシリサイド
化促進用の不純物のイオン注入が行なわれる。
Next, ion implantation of impurities for promoting silicidation (for pre-amorphization) is performed from above the selective etching mask into the gate electrode which is a polysilicon member in the silicidation region. In the case of the salicide process, ion implantation of impurities for promoting silicidation is also performed in the source / drain regions.

【0007】その後、基板上に高融点金属膜を堆積し、
高融点金属膜を構成する金属と、ゲート電極を構成する
ポリシリコン(サリサイドプロセスでは、ゲート電極を
構成するポリシリコン及びソース・ドレイン領域を構成
するシリコン)とを反応させて、シリサイド膜を形成す
る。このとき、非シリサイド化領域においては、高融点
金属膜とゲート電極やソース・ドレイン領域との間には
選択エッチング用マスクが介在しているので、シリサイ
ド膜は形成されない。さらに、高融点金属膜のうち未反
応部分をエッチングにより除去した後、シリサイド膜の
相転移のための熱処理を行なう。
Then, a high melting point metal film is deposited on the substrate,
The silicide film is formed by reacting the metal constituting the high melting point metal film with the polysilicon constituting the gate electrode (in the salicide process, the polysilicon constituting the gate electrode and the silicon constituting the source / drain regions). . At this time, in the non-silicided region, a silicide film is not formed because a selective etching mask is interposed between the high melting point metal film and the gate electrode or the source / drain region. Further, after the unreacted portion of the high melting point metal film is removed by etching, heat treatment for phase transition of the silicide film is performed.

【0008】以上の工程により、上部がシリサイド化さ
れたポリシリコン電極を有するMOSトランジスタと、
シリサイド化されていないゲート電極を有する高耐圧ト
ランジスタとを共通の基板上に設けた半導体装置が形成
される。
By the above steps, a MOS transistor having a polysilicon electrode whose upper part is silicided,
A semiconductor device is formed in which a high-breakdown-voltage transistor having a gate electrode that is not silicided is provided over a common substrate.

【0009】なお、抵抗素子のポリシリコン抵抗体膜は
非シリサイド化領域で素子分離用絶縁膜の上に形成され
ることが多い。その場合には、上述の構成において、選
択エッチング用マスクがポリシリコン抵抗体膜の上を覆
っていることになる。
Incidentally, the polysilicon resistor film of the resistance element is often formed on the element isolation insulating film in the non-silicidized region. In that case, in the above configuration, the selective etching mask covers the polysilicon resistor film.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の製造工程によって形成された半導体装置には、以下
のような不具合があった。
However, the semiconductor device formed by the conventional manufacturing process has the following disadvantages.

【0011】第1に、ポリシリコン膜の抵抗値、例えば
MOSトランジスタにおいてはゲート電極のゲート抵
抗、抵抗素子においては抵抗体の抵抗値がばらつくこと
があるという不具合があった。これは、ゲート電極にド
ープされた不純物が、活性化のための熱処理の際に雰囲
気中に拡散(アウトディフュージョン)してしまうから
である。その結果、不純物がドープされたポリシリコン
膜中の不純物濃度が低減するので、抵抗値が設定値より
も大きくなるのである。
First, there is a problem that the resistance value of the polysilicon film, for example, the gate resistance of the gate electrode in a MOS transistor and the resistance value of a resistor in a resistance element may vary. This is because the impurity doped into the gate electrode diffuses (out diffusion) into the atmosphere during the heat treatment for activation. As a result, the impurity concentration in the doped polysilicon film decreases, so that the resistance value becomes larger than the set value.

【0012】第2に、特にシリサイド化領域に形成され
るMOSトランジスタにおいては、シリサイド化促進用
に注入された不純物がゲート電極を突き抜けて基板内に
達することにより、MOSトランジスタのしきい値電圧
がばらつくという不具合があった。
Second, especially in a MOS transistor formed in a silicidation region, an impurity implanted for promoting silicidation penetrates a gate electrode and reaches the inside of a substrate, so that the threshold voltage of the MOS transistor is reduced. There was a problem of dispersion.

【0013】第3に、ポリシリコン部材内の不純物が活
性化アニールの際に抜けた後に空孔が形成されることに
より、抵抗値がばらつくという問題があった。さらに、
このポリシリコン部材の上部をシリサイド化する場合
に、シリサイド膜中にも空孔が生じ、シリサイド膜の抵
抗値を十分低減することができない。
Thirdly, there is a problem that the resistance value varies due to the formation of holes after impurities in the polysilicon member escape during activation annealing. further,
When the upper portion of the polysilicon member is silicided, vacancies are generated in the silicide film, and the resistance value of the silicide film cannot be sufficiently reduced.

【0014】本発明の第1の目的は、シリサイド化領域
及び非シリサイド化領域にそれぞれポリシリコン部材を
配置してなる半導体装置において、ポリシリコン部材の
抵抗値のばらつきやMOSトランジスタのしきい値電圧
のばらつきの小さい半導体装置の製造方法を提供するこ
とにある。
A first object of the present invention is to provide a semiconductor device in which a polysilicon member is disposed in each of a silicidized region and a non-silicidized region, and in which a variation in resistance of the polysilicon member and a threshold voltage of a MOS transistor are provided. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor device having a small variation in the thickness.

【0015】本発明の第2の目的は、ポリシリコン部材
を有する半導体装置において、不純物のアウトディフュ
ージョンに起因するポリシリコン部材における空孔の発
生を抑制する手段を講ずることにより、シリサイド膜の
抵抗値の増大を抑制することにある。
A second object of the present invention is to provide a semiconductor device having a polysilicon member, in which a means for suppressing the generation of vacancies in the polysilicon member due to outdiffusion of impurities is provided, thereby reducing the resistance value of the silicide film. Is to suppress the increase in

【0016】[0016]

【課題を達成するための手段】本発明の第1の半導体装
置の製造方法は、ゲート電極及び高濃度ソース・ドレイ
ン領域の上部がシリサイド化されているMOSトランジ
スタが配置されるシリサイド化領域と、上部がシリサイ
ド化されていないポリシリコン部材を有する素子が配置
される非シリサイド化領域とを有する半導体装置の製造
方法であって、半導体基板の上にゲート絶縁膜及びポリ
シリコン膜を形成する工程(a)と、n型不純物注入領
域を開口したマスクを用いて、上記ポリシリコン膜の一
部に抵抗値低減用のn型不純物イオンを注入する工程
(b)と、上記n型不純物を活性化するための第1回目
の熱処理を行なう工程(c)と、上記工程(c)の後
に、p型不純物注入領域を開口したマスクを用いて、上
記ポリシリコン膜の他部に抵抗値低減用のp型不純物イ
オンを注入する工程(d)と、上記工程(d)の後に、
上記ポリシリコン膜をパターニングして、シリサイド化
領域には上記MOSトランジスタのゲート電極を、上記
非シリサイド化領域には上記ポリシリコン部材を形成す
る工程(e)と、上記MOSトランジスタの高濃度ソー
ス・ドレイン領域形成のための不純物イオンの注入を行
なう工程(f)と、上記工程(f)の後に、基板上に絶
縁膜を形成する工程(g)と、上記絶縁膜の上に選択エ
ッチ用マスクを形成する工程(h)と、上記選択エッチ
用マスクを用いて上記絶縁膜をパターニングすることに
より、上記非シリサイド化領域を覆い上記シリサイド化
領域の上を開口したシリサイド用マスクを形成する工程
(i)と、上記工程(i)の後に、上記p型不純物を活
性化するための第2回目の熱処理を行なう工程(j)
と、上記工程(j)の後に、上記シリサイド化領域のM
OSトランジスタのゲート電極及び高濃度ソース・ドレ
イン領域にシリサイド化促進用の不純物イオンを注入す
る工程(k)と、上記工程(k)の後に、上記シリサイ
ド化領域のMOSトランジスタのゲート電極及び高濃度
ソース・ドレイン領域の上部をシリサイド化する工程
(l)とを備えている。
According to a first method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, there is provided a silicidation region in which a MOS transistor in which the upper portions of a gate electrode and a high-concentration source / drain region are silicided is arranged; A method of manufacturing a semiconductor device having a non-silicided region in which an element having a polysilicon member whose upper portion is not silicided is disposed, wherein a gate insulating film and a polysilicon film are formed on a semiconductor substrate ( a), a step (b) of implanting n-type impurity ions for reducing the resistance value into a part of the polysilicon film using a mask having an opening in the n-type impurity implantation region, and activating the n-type impurity. (C) of performing a first heat treatment for performing the first heat treatment, and after the step (c), using a mask having an opening in the p-type impurity implantation region, forming the other portions of the polysilicon film. The p-type impurity ions for resistance reduction step of injecting the (d), after the step (d) to,
Patterning the polysilicon film to form a gate electrode of the MOS transistor in the silicided region and forming the polysilicon member in the non-silicided region; A step (f) of implanting impurity ions for forming a drain region, a step (g) of forming an insulating film on the substrate after the step (f), and a selective etching mask on the insulating film. (H) and a step of forming a silicide mask that covers the non-silicided region and is opened above the silicided region by patterning the insulating film using the selective etching mask ( i) and, after the step (i), a step (j) of performing a second heat treatment for activating the p-type impurity.
And after the step (j), the M
A step (k) of implanting impurity ions for promoting silicidation into the gate electrode and the high-concentration source / drain regions of the OS transistor; and after the step (k), the gate electrode and the high-concentration MOS transistor in the silicidation region (L) converting the upper portion of the source / drain region into a silicide.

【0017】この方法により、第1回目の熱処理によっ
てn型不純物の高濃度領域を解消し、かつ、第2回目の
熱処理の際には、非シリサイド化領域におけるポリシリ
コン部材にドープされた不純物のアウトディフュージョ
ンを防止することができる。したがって、非シリサイド
化領域に配置されるポリシリコン部材(例えば抵抗素子
の抵抗体膜)の抵抗値がばらつくのを確実に防止するこ
とができる。しかも、工程数は増えないので、製造コス
トの増大を回避することができる。
According to this method, the high-concentration region of the n-type impurity is eliminated by the first heat treatment, and at the time of the second heat treatment, the impurity doped in the polysilicon member in the non-silicidized region is removed. Out diffusion can be prevented. Therefore, it is possible to reliably prevent the resistance value of the polysilicon member (for example, the resistor film of the resistance element) disposed in the non-silicidation region from varying. In addition, since the number of steps does not increase, an increase in manufacturing cost can be avoided.

【0018】上記第1の半導体装置の製造方法におい
て、上記第1回目の熱処理を酸素を含む雰囲気下におい
て行なうことにより、ポリシリコン膜のうちn型不純物
が注入された領域の上に酸化膜が形成されるので、熱処
理中におけるn型不純物のアウトディフュージョンが抑
制される。すなわち、n型不純物のアウトディフュージ
ョンによるポリシリコン膜の抵抗値のばらつきや、n型
不純物のアウトディフュージョンの結果残された空孔に
起因するポリシリコン膜の抵抗値のばらつきを抑制する
ことができる。
In the first method of manufacturing a semiconductor device, the first heat treatment is performed in an atmosphere containing oxygen, so that an oxide film is formed on the region of the polysilicon film into which the n-type impurity has been implanted. As a result, out diffusion of the n-type impurity during the heat treatment is suppressed. That is, it is possible to suppress the variation in the resistance value of the polysilicon film due to the out-diffusion of the n-type impurity, and the variation in the resistance value of the polysilicon film due to the holes left as a result of the out-diffusion of the n-type impurity.

【0019】上記第1回目の熱処理における酸素を含む
雰囲気中における酸素の分圧は、5〜30%であること
が好ましい。
The partial pressure of oxygen in the atmosphere containing oxygen in the first heat treatment is preferably 5 to 30%.

【0020】上記第1の半導体装置の製造方法におい
て、上記第2回目の熱処理を酸素を含む雰囲気下におい
て行なうことにより、シリサイド化領域において露出し
ているゲート電極及び高濃度ソース・ドレイン領域の上
に酸化膜が形成されるので、これらの領域におけるn型
不純物のアウトディフュージョンが抑制される。すなわ
ち、これらの領域の抵抗値のばらつきを抑制することが
できる。また、酸化膜の存在により、後の工程(k)に
おけるシリサイド化促進用の不純物イオンがシリサイド
化領域のゲート電極を突き抜けて半導体基板に達するこ
とに起因するMOSトランジスタのしきい値電圧のばら
つきを抑制することができる。
In the first method of manufacturing a semiconductor device, the second heat treatment is performed in an atmosphere containing oxygen, so that the gate electrode and the high-concentration source / drain regions exposed in the silicidation region are exposed. Since an oxide film is formed on the substrate, out diffusion of n-type impurities in these regions is suppressed. That is, it is possible to suppress variations in the resistance values of these regions. In addition, due to the presence of the oxide film, variation in the threshold voltage of the MOS transistor caused by impurity ions for promoting silicidation in the subsequent step (k) penetrating through the gate electrode in the silicidation region and reaching the semiconductor substrate is reduced. Can be suppressed.

【0021】上記第2回目の熱処理における酸素を含む
雰囲気中における酸素の分圧も、5〜30%であること
が好ましい。
The partial pressure of oxygen in the atmosphere containing oxygen in the second heat treatment is preferably 5 to 30%.

【0022】上記第1の半導体装置の製造方法におい
て、上記工程(h)においては、上記選択エッチ用マス
クをレジスト膜により形成しておき、上記工程(i)の
後で上記工程(j)の前に、酸素プラズマによるアッシ
ングにより上記レジスト膜を除去する工程をさらに備え
ることにより、レジスト膜の除去を兼ねてゲート電極及
び高濃度ソース・ドレイン領域の上に酸化膜を形成する
ことができるしたがって、上述のようなゲート電極及び
高濃度ソース・ドレイン領域の抵抗値のばらつきを抑制
し、シリサイド化領域におけるMOSトランジスタのし
きい値電圧のばらつきを抑制することができる。
In the first method of manufacturing a semiconductor device, in the step (h), the selective etching mask is formed of a resist film, and after the step (i), the step (j) is performed. Before, by further comprising a step of removing the resist film by ashing with oxygen plasma, an oxide film can be formed on the gate electrode and the high-concentration source / drain regions while also removing the resist film. Variations in the resistance values of the gate electrode and the high-concentration source / drain regions as described above can be suppressed, and variations in the threshold voltage of the MOS transistor in the silicidation region can be suppressed.

【0023】上記第1の半導体装置の製造方法におい
て、上記工程(h)においては、上記選択エッチ用マス
クをレジスト膜により形成しておき、上記工程(i)の
後で上記工程(j)の前に、硫酸及び過酸化水素の水溶
液によって上記レジスト膜を除去した後、上記シリサイ
ド化領域のゲート電極及び高濃度ソース・ドレイン領域
の表面部をプラズマ酸化する工程をさらに備えることに
よっても、ゲート電極及び高濃度ソース・ドレイン領域
の上に酸化膜を形成することができるしたがって、上述
のようなゲート電極及び高濃度ソース・ドレイン領域の
抵抗値のばらつきを抑制し、シリサイド化領域における
MOSトランジスタのしきい値電圧のばらつきを抑制す
ることができる。
In the first method for manufacturing a semiconductor device, in the step (h), the selective etching mask is formed of a resist film, and after the step (i), the selective etching mask is formed in the step (j). Before removing the resist film with an aqueous solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide, the method further comprises the step of plasma oxidizing the surface of the gate electrode and the high-concentration source / drain region in the silicidation region. And an oxide film can be formed on the high-concentration source / drain regions. Therefore, it is possible to suppress the variation in the resistance values of the gate electrode and the high-concentration source / drain regions as described above and to reduce the MOS transistor in the silicidation region. Variations in the threshold voltage can be suppressed.

【0024】上記第1の半導体装置の製造方法におい
て、上記工程(b)では、非シリサイド化領域の素子の
ポリシリコン部材として、抵抗素子の抵抗体膜及び高耐
圧トランジスタのゲート電極のうち少なくともいずれか
一方を形成することができる。
In the first method of manufacturing a semiconductor device, in the step (b), at least one of a resistor film of a resistance element and a gate electrode of a high breakdown voltage transistor may be used as a polysilicon member of the element in the non-silicided region. Either can be formed.

【0025】本発明の第2の半導体装置の製造方法は、
半導体基板上のポリシリコン層に抵抗値低減用の不純物
のイオン注入を行なう工程(a)と、酸素を含む雰囲気
中で基板の熱処理を行なう工程(b)とを備えている。
According to a second method of manufacturing a semiconductor device of the present invention,
The method includes a step (a) of ion-implanting an impurity for reducing a resistance value into a polysilicon layer on a semiconductor substrate, and a step (b) of heat-treating the substrate in an atmosphere containing oxygen.

【0026】この方法により、ポリシリコン層の上に酸
化膜が形成されるので、熱処理中における不純物のアウ
トディフュージョンが抑制される。すなわち、不純物の
アウトディフュージョンによるポリシリコン層の抵抗値
のばらつきや、不純物のアウトディフュージョンの結果
残された空孔に起因するポリシリコン層の抵抗値のばら
つきを抑制することができる。
According to this method, an oxide film is formed on the polysilicon layer, so that out-diffusion of impurities during the heat treatment is suppressed. That is, it is possible to suppress the variation in the resistance value of the polysilicon layer due to the out-diffusion of the impurity and the variation in the resistance value of the polysilicon layer due to the holes left as a result of the out-diffusion of the impurity.

【0027】上記第2の半導体装置の製造方法におい
て、上記ポリシリコン層がMOSトランジスタのゲート
電極の場合には、上記工程(b)の後に、上記ポリシリ
コン層内にシリサイド化促進用の不純物を導入する工程
(c)と、上記工程(c)の後に、ポリシリコン層の上
部をシリサイド化する工程(d)とをさらに備えること
により、上記効果に加えて、その後にシリサイド化工程
を行なう場合のプリアモルファス化用イオン注入時に不
純物がゲート電極を突き抜けるのを抑制することができ
る。すなわち、MOSトランジスタのしきい値電圧のば
らつきを抑制することができる。
In the second method of manufacturing a semiconductor device, when the polysilicon layer is a gate electrode of a MOS transistor, after the step (b), an impurity for promoting silicidation is introduced into the polysilicon layer. In the case where the method further comprises a step (c) of introducing and a step (d) of silicidizing the upper portion of the polysilicon layer after the step (c), a silicidation step is performed after that in addition to the above-mentioned effects. Can be suppressed from penetrating the gate electrode during the pre-amorphization ion implantation. That is, variation in the threshold voltage of the MOS transistor can be suppressed.

【0028】上記第2の半導体装置の製造方法におい
て、上記ポリシリコン層が抵抗素子の抵抗体である場合
には、不純物のアウトディフュージョンを抑制すること
によって、抵抗体膜の抵抗値を精度よく許容範囲内に収
めることができる。
In the second method for fabricating a semiconductor device, when the polysilicon layer is a resistor of a resistance element, the resistance value of the resistor film is accurately allowed by suppressing out diffusion of impurities. It can be within the range.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】(第1の実施形態)図1(a)〜
(c)は、本実施形態の半導体装置の製造工程を示す断
面図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) FIGS.
FIG. 4C is a cross-sectional view illustrating a step of manufacturing the semiconductor device of the present embodiment.

【0030】図1(a)に示す工程に至るまでに、以下
の手順で処理を行なう。まず、Si基板1上に、各トラ
ンジスタ形成領域を取り囲むトレンチ型の素子分離用絶
縁膜2を形成する。この素子分離用絶縁膜2は、例えば
以下の工程によって形成される。基板上に保護酸化膜,
シリコン窒化膜を形成した後、保護酸化膜,シリコン窒
化膜のうちトレンチ形成領域を選択的に除去する。そし
て、シリコン窒化膜の残存部分をエッチングマスクとし
て用いてSi基板1をエッチングすることにより、トレ
ンチを形成する。その後、基板上にシリコン酸化膜を堆
積した後、シリコン窒化膜が露出するまでCMPを行な
うことにより、シリコン酸化膜をトレンチ内に埋め込ん
で、素子分離用絶縁膜2を形成する。これにより、素子
分離用絶縁膜2によって、Si基板1が、シリサイド化
領域Rsiと非シリサイド化領域Rnsi とに大きく区画さ
れる。非シリサイド化領域Rnsi 内には、入力回路に配
置される高耐圧nチャネル型MOSトランジスタを形成
するための高耐圧nMOSFET形成領域Rnnが設けら
れている。シリサイド化領域Rsiは、nチャネル型MO
Sトランジスタを形成するためのnMOSFET形成領
域Rsnと、pチャネル型MOSトランジスタを形成する
ためのpMOSFET形成領域Rspとにさらに区画され
る。その後、各領域Rnn,Rsn,Rspに不純物イオンを
注入して、各領域に形成されるトランジスタに応じたウ
エル領域3a,3b,3cを形成する。すなわち、高耐
圧nMOSFET形成領域Rnnにはp型のウエル領域3
aを、nMOSFET形成領域Rsnにはp型のウエル領
域3bを、pMOSFET形成領域Rspにはn型のウエ
ル領域3cをそれぞれ形成する。
Before the process shown in FIG. 1A, the processing is performed according to the following procedure. First, a trench type element isolation insulating film 2 surrounding each transistor formation region is formed on a Si substrate 1. This element isolation insulating film 2 is formed, for example, by the following steps. A protective oxide film on the substrate,
After the formation of the silicon nitride film, the trench formation region of the protective oxide film and the silicon nitride film is selectively removed. Then, the trench is formed by etching the Si substrate 1 using the remaining portion of the silicon nitride film as an etching mask. After that, after depositing a silicon oxide film on the substrate, the silicon oxide film is buried in the trench by performing CMP until the silicon nitride film is exposed, thereby forming the isolation insulating film 2. Thus, the Si substrate 1 is largely divided into the silicided region Rsi and the non-silicided region Rnsi by the element isolation insulating film 2. In the non-silicided region Rnsi, a high-breakdown-voltage nMOSFET forming region Rnn for forming a high-breakdown-voltage n-channel MOS transistor arranged in the input circuit is provided. The silicidation region Rsi is an n-channel type MO.
It is further divided into an nMOSFET formation region Rsn for forming an S transistor and a pMOSFET formation region Rsp for forming a p-channel MOS transistor. Thereafter, impurity ions are implanted into the regions Rnn, Rsn, and Rsp to form well regions 3a, 3b, and 3c corresponding to the transistors formed in the regions. That is, the p-type well region 3 is formed in the high breakdown voltage nMOSFET formation region Rnn.
a, a p-type well region 3b is formed in the nMOSFET formation region Rsn, and an n-type well region 3c is formed in the pMOSFET formation region Rsp.

【0031】なお、一般的には、入力回路に配置される
高耐圧MOSトランジスタは、nチャネル型MOSトラ
ンジスタのみであることが多いが、nチャネル型MOS
トランジスタ及びpチャネル型MOSトランジスタの双
方を設ける場合もある。
In general, the high-breakdown-voltage MOS transistor arranged in the input circuit is often only an n-channel MOS transistor.
In some cases, both a transistor and a p-channel MOS transistor are provided.

【0032】次に、Si基板1の素子分離用絶縁膜2で
囲まれる領域に、シリコン酸化膜(熱酸化膜)からなる
ゲート酸化膜7a,7bと、ポリシリコン膜とを順に形
成する。この状態ではポリシリコンはドーピングされて
いない。なお、非シリサイド化領域Rnsi に形成される
高耐圧トランジスタのゲート酸化膜7aは、シリサイド
化領域Rsiに形成される通常のMOSFETのゲート酸
化膜7bよりも厚いのが一般的である。例えば通常のM
OSトランジスタのゲート酸化膜7aの厚みが5nm程
度であるのに対し、高耐圧MOSトランジスタのゲート
酸化膜7bの厚みは、約10nmである。
Next, gate oxide films 7a and 7b made of a silicon oxide film (thermal oxide film) and a polysilicon film are sequentially formed in a region of the Si substrate 1 surrounded by the isolation insulating film 2. In this state, the polysilicon is not doped. The gate oxide film 7a of the high breakdown voltage transistor formed in the non-silicided region Rnsi is generally thicker than the gate oxide film 7b of the normal MOSFET formed in the silicided region Rsi. For example, normal M
The thickness of the gate oxide film 7a of the OS transistor is about 5 nm, while the thickness of the gate oxide film 7b of the high breakdown voltage MOS transistor is about 10 nm.

【0033】次に、ポリシリコン膜のうちpMOSFE
T形成領域Rspに位置する部分をレジストマスクで覆っ
た状態で、ポリシリコン膜内にn型不純物であるリンを
イオン注入によりドーピングする。このとき、非シリサ
イド化領域Rnsi 内の高耐圧nMOSFET形成領域R
nnにもリンのイオン注入によるドーピングを行なう。そ
の後、リンを活性化するためのアニール(第1回目のR
TA)を行う。
Next, of the polysilicon film, pMOSFE
With the portion located in the T formation region Rsp covered with a resist mask, phosphorus as an n-type impurity is doped into the polysilicon film by ion implantation. At this time, the high breakdown voltage nMOSFET formation region R in the non-silicidation region Rnsi
nn is also doped by phosphorus ion implantation. After that, annealing for activating phosphorus (the first R
TA).

【0034】次に、ポリシリコン膜のうちnMOSFE
T形成領域Rsn及び高耐圧nMOSFET形成領域Rnn
に位置する部分をレジストマスクで覆った状態で、ポリ
シリコン膜内にp型不純物であるボロンをイオン注入に
よりドーピングする。ここではボロンを活性化のための
アニール(第2回目のRTA)は行わない。
Next, of the polysilicon film, nMOSFE
T forming region Rsn and high withstand voltage nMOSFET forming region Rnn
Is covered with a resist mask, boron as a p-type impurity is doped into the polysilicon film by ion implantation. Here, annealing (second RTA) for activating boron is not performed.

【0035】その後、ポリシリコン膜をパターニングす
ることにより、nチャネル型及びpチャネル型MOSト
ランジスタと、高耐圧MOSトランジスタとのゲート電
極8を形成する。その後、LDD領域5を形成するため
の不純物のイオン注入、シリコン酸化膜からなるサイド
ウォール9の形成、高濃度ソース・ドレイン領域6を形
成するための不純物のイオン注入を行なう。
Thereafter, the gate electrodes 8 of the n-channel and p-channel MOS transistors and the high-breakdown-voltage MOS transistor are formed by patterning the polysilicon film. Thereafter, ion implantation of impurities for forming the LDD region 5, formation of a side wall 9 made of a silicon oxide film, and ion implantation of impurities for forming the high-concentration source / drain regions 6 are performed.

【0036】そして、図1(a)に示すように、プラズ
マCVDを行なって、基板の全面上にTEOS膜10を
堆積する。これにより、非シリサイド化領域Rnsi 及び
シリサイド化領域Rsiの全体がTEOS膜10によって
覆われる。
Then, as shown in FIG. 1A, a TEOS film 10 is deposited on the entire surface of the substrate by plasma CVD. Thereby, the entire non-silicided region Rnsi and the silicided region Rsi are covered with the TEOS film 10.

【0037】その後、pチャネル型MOSトランジスタ
のゲート電極内のボロンを活性するためのアニール(R
TA処理)を、温度750℃,5秒間の条件で行なう。
Thereafter, annealing (R) for activating boron in the gate electrode of the p-channel type MOS transistor is performed.
TA treatment) at 750 ° C. for 5 seconds.

【0038】つぎに、図1(b)に示す工程で、フォト
リソグラフィー工程により、基板上に、非シリサイド化
領域Rnsi を覆うレジストマスク20を形成する。そし
て、このレジストマスク20をエッチングマスクとして
用いてTEOS膜10をウエットエッチングすることに
より、TEOS膜10のうち非シリサイド化領域Rnsi
に位置する部分を残してこれをTEOSマスク10aと
し、他部を除去する。その結果、シリサイド化領域Rsi
内のMOSFETのゲート電極8、高濃度ソース・ドレ
イン領域6の表面が露出する。なお、ウエットエッチン
グ液には、フッ酸を用いている。
Next, in a step shown in FIG. 1B, a resist mask 20 covering the non-silicidation region Rnsi is formed on the substrate by a photolithography step. Then, the TEOS film 10 is wet-etched using the resist mask 20 as an etching mask, so that the non-silicided region Rnsi of the TEOS film 10 is formed.
This is used as the TEOS mask 10a except for the portion located at the position, and the other portion is removed. As a result, the silicidation region Rsi
The surfaces of the MOSFET gate electrode 8 and the high-concentration source / drain regions 6 are exposed. Note that hydrofluoric acid is used for the wet etching solution.

【0039】次に、ゲート電極8及び高濃度ソース・ド
レイン領域6の表面部をシリサイド化しやすくするた
め、これらの領域の表面部のプリアモルファス化を行
う。すなわち、レジストマスク20を除去した状態で、
TEOSマスク10aの上方からゲート電極8及び高濃
度ソース・ドレイン領域6にヒ素イオン(As+ )を、
ドーズ量が約1×1014cm12,注入エネルギーが約2
0keVの条件で注入する。これにより、ゲート電極8
及び高濃度ソース・ドレイン領域6の表面付近の領域が
アモルファス化されてシリサイドが形成されやすくな
る。
Next, in order to easily silicify the surface portions of the gate electrode 8 and the high-concentration source / drain regions 6, the surface portions of these regions are pre-amorphized. That is, with the resist mask 20 removed,
Arsenic ions (As + ) are applied to the gate electrode 8 and the high-concentration source / drain region 6 from above the TEOS mask 10a.
The dose amount is about 1 × 10 14 cm 12 and the implantation energy is about 2
The injection is performed under the condition of 0 keV. Thereby, the gate electrode 8
In addition, a region near the surface of the high-concentration source / drain region 6 is made amorphous, so that silicide is easily formed.

【0040】次に、図1(c)に示す工程で、基板の全
面上に厚みが50nmのチタン(又はコバルト膜)から
なる金属膜を堆積する。このとき、チタン(又はコバル
ト)をターゲットに用いたスパッタリング法を用いてい
る。
Next, in the step shown in FIG. 1C, a metal film made of titanium (or cobalt film) having a thickness of 50 nm is deposited on the entire surface of the substrate. At this time, a sputtering method using titanium (or cobalt) as a target is used.

【0041】次に、650℃,30分間の条件で熱処理
を行なって、チタン(またはコバルト)と、ゲート電極
8を構成するポリシリコン及び高濃度ソース・ドレイン
領域6を構成する単結晶シリコンとを反応させることに
より、ゲート電極8及び高濃度ソース・ドレイン領域6
のうちの表面部分をシリサイド化してチタンシリサイド
膜11a,11bを形成する。
Next, heat treatment is performed at 650 ° C. for 30 minutes to convert titanium (or cobalt), polysilicon forming the gate electrode 8 and single crystal silicon forming the high concentration source / drain region 6. By reacting, the gate electrode 8 and the high concentration source / drain region 6
Are silicided to form titanium silicide films 11a and 11b.

【0042】その後、TEOSマスク10aを除去する
と、非シリサイド化領域Rnsi には高耐圧nMOSFE
Tを、シリサイド化領域Rsiには通常のnMOSFET
及びpMOSFETをそれぞれ配置した半導体装置が得
られる。
Thereafter, when the TEOS mask 10a is removed, the non-silicidized region Rnsi has a high breakdown voltage nMOSFE.
T is a normal nMOSFET in the silicidation region Rsi.
And a semiconductor device in which pMOSFETs are arranged.

【0043】本実施形態によると、ゲート用ポリシリコ
ン膜のうち通常のpチャネル型MOSトランジスタのゲ
ート電極となる部分における不純物活性化のためのアニ
ール工程(第2回目のRTA)と、TEOS膜10の形
成工程との順序を従来とは変えている。つまり、ゲート
用ポリシリコン膜のうち通常のnMOSFET及び高耐
圧nMOSFETのゲート電極となる部分におけるリン
活性化のためのアニール(第1回目のRTA)は、TE
OS膜10の堆積前に行なっている。つまり、n型不純
物イオン(リンイオン)の注入によって、ポリシリコン
膜のうちnMOSFET形成領域Rnnの表面部には極端
に高濃度にn型不純物を含む部分が存在している。この
状態で、ポリシリコン膜をエッチングしてゲート電極な
どを形成すると、極端に高濃度にn型不純物を含む部分
においては他の部分よりもエッチング作用が促進されて
異方性が損なわれ、ゲート電極などの上端部にサイドエ
ッチ部が生じるおそれがある。それに対し、本実施形態
においては、この第1回目のRTAにより、ポリシリコ
ン膜12の表面付近の極めて高濃度にn型不純物(リ
ン)を含む部分からn型不純物がポリシリコン膜の内部
に拡散する。したがって、ポリシリコン膜の表面部にお
けるn型不純物の濃度が低減するので、後にポリシリコ
ン膜をエッチングしてゲート電極などを形成する際に、
ゲート電極などの上端部におけるサイドエッチを防止す
ることができる。
According to the present embodiment, an annealing step (second RTA) for activating impurities in a portion of a gate polysilicon film which is to be a gate electrode of a normal p-channel MOS transistor, and the TEOS film 10 Is changed from the conventional process. In other words, annealing (first RTA) for phosphorus activation in a portion of the polysilicon film for a gate which is to be a gate electrode of a normal nMOSFET and a high withstand voltage nMOSFET is performed by TE
This is performed before the OS film 10 is deposited. That is, due to the implantation of the n-type impurity ions (phosphorus ions), a portion of the polysilicon film including the n-type impurity at an extremely high concentration exists in the surface portion of the nMOSFET formation region Rnn. In this state, if the polysilicon film is etched to form a gate electrode or the like, a portion containing an n-type impurity at an extremely high concentration promotes an etching action more than other portions, and anisotropy is impaired. There is a possibility that a side-etched portion is formed at the upper end of the electrode or the like. On the other hand, in the present embodiment, the first RTA causes the n-type impurity to diffuse into the polysilicon film from a portion containing the n-type impurity (phosphorus) at a very high concentration near the surface of the polysilicon film 12. I do. Therefore, since the concentration of the n-type impurity in the surface portion of the polysilicon film is reduced, when the polysilicon film is later etched to form a gate electrode or the like,
Side etching at the upper end of the gate electrode or the like can be prevented.

【0044】一方、ポリシリコン膜にp型不純物である
ボロンを注入した直後は不純物拡散のためのアニール
(第2回目のRTA)を行なわずに、TEOS膜10に
よって基板の全面を覆った状態でアニールを行なってい
る。したがって、第2回目のRTAにおける不純物のア
ウトディフュージョンに起因する通常のpチャネル型M
OSトランジスタのゲート抵抗のばらつきを抑制するこ
とができる。よって、安定した電気的特性を有する半導
体装置が得られることになる。
On the other hand, immediately after boron, which is a p-type impurity, is implanted into the polysilicon film, the TEOS film 10 covers the entire surface of the substrate without performing annealing (second RTA) for impurity diffusion. Annealing is performed. Therefore, a normal p-channel type M caused by out diffusion of impurities in the second RTA is used.
Variation in gate resistance of the OS transistor can be suppressed. Therefore, a semiconductor device having stable electric characteristics can be obtained.

【0045】(第2の実施形態)図2(a)〜(c),
図3(a),(b)及び図4(a)〜(c)は、本発明
の第2の実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す断
面図である。
(Second Embodiment) FIGS. 2A to 2C,
FIGS. 3A and 3B and FIGS. 4A to 4C are cross-sectional views illustrating the steps of manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.

【0046】まず、図2(a)に示す工程に至るまで
に、以下の手順で処理を行なう。まず、Si基板1上
に、各トランジスタ形成領域を取り囲むトレンチ型の素
子分離用絶縁膜2を形成する。この素子分離用絶縁膜2
は、上記第1の実施形態で説明したと同様の手順により
形成される。そして、Si基板1が、素子分離用絶縁膜
2によって、非シリサイド化領域Rnsi とシリサイド化
領域Rsiとに大きく区画される。ここで、本実施形態に
おいては、非シリサイド化領域Rnsi は、それぞれ入力
回路に配置される高耐圧nチャネル型MOSトランジス
タが設けられる高耐圧nMOSFET形成領域Rnnと、
高耐圧pチャネル型MOSトランジスタが設けられる高
耐圧pMOSFET形成領域Rnpと、素子分離用絶縁膜
2の上の領域で抵抗素子が設けられる抵抗素子形成領域
Rnrとに区画される。また、シリサイド化領域Rsiは、
nチャネル型MOSトランジスタを形成するためのnM
OSFET形成領域Rsnと、pチャネル型MOSトラン
ジスタを形成するためのpMOSFET形成領域Rspと
にさらに区画される。その後、各領域Rsn,Rsp,Rn
n,Rnpに不純物イオンを注入して、各領域に形成され
るトランジスタに応じたウエル領域3x,3y,3z,
3wを形成する。すなわち、nMOSFET形成領域R
sn,高耐圧nMOSFET形成領域Rnnには、それぞれ
p型のウエル領域3x,3zを、pMOSFET形成領
域Rsp,高耐圧pMOSFET形成領域Rnpにはn型の
ウエル領域3y,3wをそれぞれ形成する。
First, processing is performed according to the following procedure before reaching the step shown in FIG. First, a trench type element isolation insulating film 2 surrounding each transistor formation region is formed on a Si substrate 1. This element isolation insulating film 2
Are formed by the same procedure as that described in the first embodiment. Then, the Si substrate 1 is largely divided into a non-silicided region Rnsi and a silicided region Rsi by the element isolation insulating film 2. Here, in the present embodiment, the non-silicided region Rnsi is a high-breakdown-voltage nMOSFET forming region Rnn in which a high-breakdown-voltage n-channel MOS transistor provided in the input circuit is provided.
It is divided into a high-breakdown-voltage pMOSFET formation region Rnp in which a high-breakdown-voltage p-channel MOS transistor is provided, and a resistance-element formation region Rnr in which a resistance element is provided in a region above the isolation insulating film 2. Further, the silicidation region Rsi is
nM for forming an n-channel MOS transistor
It is further divided into an OSFET formation region Rsn and a pMOSFET formation region Rsp for forming a p-channel MOS transistor. Thereafter, each region Rsn, Rsp, Rn
n, Rnp are implanted with impurity ions to form well regions 3x, 3y, 3z,
3w is formed. That is, the nMOSFET formation region R
In the sn and high breakdown voltage nMOSFET formation region Rnn, p-type well regions 3x and 3z are formed, and in the pMOSFET formation region Rsp and the high breakdown voltage pMOSFET formation region Rnp, n-type well regions 3y and 3w are formed, respectively.

【0047】次に、Si基板1の素子分離用絶縁膜2で
囲まれる領域にシリコン酸化膜(熱酸化膜)からなるゲ
ート酸化膜7a,7bと、ポリシリコン膜12とを順に
形成する。非シリサイド化領域Rnsi に形成される高耐
圧トランジスタのゲート酸化膜7aは、シリサイド化領
域Rsiに形成される通常のMOSFETのゲート酸化膜
7bよりも厚いのが一般的である。例えば通常のMOS
トランジスタのゲート酸化膜7aの厚みが5nm程度で
あるのに対し、高耐圧MOSトランジスタのゲート酸化
膜7bの厚みは、約10nmである。
Next, gate oxide films 7a and 7b made of a silicon oxide film (thermal oxide film) and a polysilicon film 12 are sequentially formed in a region of the Si substrate 1 surrounded by the isolation insulating film 2. The gate oxide film 7a of the high breakdown voltage transistor formed in the non-silicided region Rnsi is generally thicker than the gate oxide film 7b of the normal MOSFET formed in the silicided region Rsi. For example, normal MOS
The thickness of the gate oxide film 7a of the transistor is about 5 nm, while the thickness of the gate oxide film 7b of the high breakdown voltage MOS transistor is about 10 nm.

【0048】次に、ポリシリコン膜12の上に、ポリシ
リコン膜のうちpMOSFET形成領域Rsp,高耐圧p
MOSFET形成領域Rnp及び抵抗素子形成領域Rnrに
位置する部分を覆い、nMOSFET形成領域Rsn,高
耐圧nMOSFET形成領域Rnnに位置する部分の上を
開口したレジストマスク21を形成する。そして、レジ
ストマスク21を注入マスクとして用いて、ポリシリコ
ン膜12内にn型不純物イオンであるリンイオン(P
+ )の注入を行なう。すなわち、ポリシリコン膜12の
うちnMOSFET形成領域Rsn及び高耐圧nMOSF
ET形成領域Rnnに含まれる領域にリンをドープする。
Next, on the polysilicon film 12, the pMOSFET formation region Rsp of the polysilicon film and the high breakdown voltage p
A resist mask 21 is formed to cover the portions located in the MOSFET formation region Rnp and the resistance element formation region Rnr and to open above the portions located in the nMOSFET formation region Rsn and the high breakdown voltage nMOSFET formation region Rnn. Then, using the resist mask 21 as an implantation mask, phosphorus ions (P
+ ) Injection. That is, in the polysilicon film 12, the nMOSFET formation region Rsn and the high withstand voltage nMOSF
A region included in the ET formation region Rnn is doped with phosphorus.

【0049】そして、レジストマスク21を除去した状
態で、活性化のためのアニール(第1回目のRTA)を
行う。このとき、温度750℃〜850℃の範囲で、酸
素(O2 )と窒素(N2 )を含む雰囲気下でRTA処理
を行なう。酸素分圧は例えば5〜20%である。具体的
には、例えば窒素と酸素との流量比によって酸素の分圧
を調整することができる。このとき、ポリシリコン膜1
2のうち露出している部分の上には、厚みが3〜4nm
の極薄の酸化膜30(シリコン酸化膜)が形成される。
この酸化膜30が形成されることにより、第1回目のR
TA中におけるポリシリコン膜12中にドープしたリン
のアウトディフュージョンが抑制される。
Then, with the resist mask 21 removed, annealing for activation (first RTA) is performed. At this time, the RTA process is performed in a temperature range of 750 ° C. to 850 ° C. in an atmosphere containing oxygen (O 2 ) and nitrogen (N 2 ). The oxygen partial pressure is, for example, 5 to 20%. Specifically, for example, the partial pressure of oxygen can be adjusted by the flow ratio of nitrogen and oxygen. At this time, the polysilicon film 1
2 has a thickness of 3 to 4 nm on the exposed portion.
An ultra-thin oxide film 30 (silicon oxide film) is formed.
The formation of this oxide film 30 allows the first R
Out diffusion of phosphorus doped in the polysilicon film 12 during TA is suppressed.

【0050】また、n型不純物イオン(リンイオン)の
注入によって、各領域Rsn,Rnnの表面部には極端に高
濃度にn型不純物を含む部分が存在している。この状態
で、ポリシリコン膜をエッチングしてゲート電極などを
形成すると、極端に高濃度にn型不純物を含む部分にお
いては他の部分よりもエッチング作用が促進されて異方
性が損なわれ、ゲート電極などの上端部にサイドエッチ
部が生じるおそれがある。それに対し、本実施形態にお
いては、この第1回目のRTAにより、各領域Rsn,R
nnにおいてポリシリコン膜12の表面付近の極めて高濃
度にn型不純物(リン)を含む部分からn型不純物がポ
リシリコン膜12の内部に拡散する。したがって、ポリ
シリコン膜12の表面部におけるn型不純物の濃度が低
減するので、後にポリシリコン膜をエッチングしてゲー
ト電極などを形成する際に、ゲート電極などの上端部に
おけるサイドエッチを防止することができる。
Also, due to the implantation of n-type impurity ions (phosphorus ions), a portion containing an extremely high concentration of n-type impurities is present on the surface of each of the regions Rsn and Rnn. In this state, if the polysilicon film is etched to form a gate electrode or the like, a portion containing an n-type impurity at an extremely high concentration promotes an etching action more than other portions, and anisotropy is impaired. There is a possibility that a side-etched portion is formed at the upper end of the electrode or the like. On the other hand, in the present embodiment, each region Rsn, R
At nn, the n-type impurity diffuses into the polysilicon film 12 from a portion containing the n-type impurity (phosphorus) at a very high concentration near the surface of the polysilicon film 12. Therefore, since the concentration of the n-type impurity in the surface portion of the polysilicon film 12 is reduced, it is possible to prevent side etching at the upper end portion of the gate electrode and the like when the polysilicon film is etched later to form a gate electrode and the like. Can be.

【0051】次に、図2(b)に示す工程において、ポ
リシリコン膜12の上に、ポリシリコン膜12のうちn
MOSFET形成領域Rsn及び高耐圧nMOSFET形
成領域Rnnに位置する部分を覆い、pMOSFET形成
領域Rsp,高耐圧pMOSFET形成領域Rnp及び抵抗
素子形成領域Rnrに位置する部分の上を開口したレジス
トマスク22を形成する。そして、レジストマスク22
を注入マスクとして用いて、ポリシリコン膜12内にp
型不純物イオンであるフッ化ボロンイオン(BF2 +)の
注入を行なう。すなわち、ポリシリコン膜12のうちp
MOSFET形成領域Rsp,高耐圧pMOSFET形成
領域Rnp及び抵抗素子形成領域Rnrに含まれる領域にボ
ロンをドープする。ここでは、ボロンを活性化のための
アニール(第2回目のRTA)は行わない。
Next, in the step shown in FIG. 2B, the n
A resist mask 22 is formed to cover the portions located in the MOSFET formation region Rsn and the high breakdown voltage nMOSFET formation region Rnn, and to open above the portions located in the pMOSFET formation region Rsp, the high breakdown voltage pMOSFET formation region Rnp, and the resistance element formation region Rnr. . Then, the resist mask 22
Using p as an implantation mask, p
Implantation of boron fluoride ion (BF 2 + ), which is a type impurity ion. That is, p of the polysilicon film 12
The regions included in the MOSFET formation region Rsp, the high breakdown voltage pMOSFET formation region Rnp, and the resistance element formation region Rnr are doped with boron. Here, annealing (second RTA) for activating boron is not performed.

【0052】なお、ポリシリコン膜12のうち抵抗素子
形成領域Rnrに位置する部分に、p型不純物に代えてn
型不純物のイオン注入を行なってもよい。その場合に
は、図2(a)に示す状態で、レジストマスク21のう
ち抵抗素子形成領域Rnrに位置する部分が開口されてい
る。そして、レジストマスク21を除去した後、酸素を
含む雰囲気下における第1回目のRTAによって、ポリ
シリコン膜12の上に酸化膜が形成されるので、n型不
純物のアウトディフュージョンが抑制され、抵抗素子の
抵抗値を許容範囲内に精度よく収めることが可能にな
る。
The portion of the polysilicon film 12 located in the resistance element formation region Rnr is replaced with n-type impurities instead of p-type impurities.
Ion implantation of type impurities may be performed. In that case, in the state shown in FIG. 2A, a portion of the resist mask 21 located in the resistance element formation region Rnr is opened. Then, after the resist mask 21 is removed, an oxide film is formed on the polysilicon film 12 by the first RTA in an atmosphere containing oxygen, so that the out-diffusion of the n-type impurity is suppressed, and the resistance element is removed. Can be accurately set within an allowable range.

【0053】次に、図2(c)に示す工程において、レ
ジストマスク22を除去した後、ゲート電極及び抵抗体
膜の形成用マスク(図示せず)を形成し、この形成用マ
スクをエッチングマスクとして用いてポリシリコン膜を
パターニングすることにより、各MOSFETのゲート
電極8と、抵抗素子の抵抗体膜13とを形成する。その
後、形成用マスクを除去した後、LDD領域5を形成す
るための不純物のイオン注入、ゲート電極8の側面上へ
のシリコン酸化膜からなるサイドウォール9の形成、高
濃度ソース・ドレイン領域6を形成するための不純物の
イオン注入を行なう。その際、通常のプロセスにおいて
は、ポリシリコン膜12の上に形成されていた酸化膜3
0は例えばサイドウォール形成のためのエッチバックに
よって除去される。
Next, in the step shown in FIG. 2C, after removing the resist mask 22, a mask (not shown) for forming a gate electrode and a resistor film is formed, and this forming mask is used as an etching mask. The gate electrode 8 of each MOSFET and the resistive film 13 of the resistive element are formed by patterning the polysilicon film by using the above. Thereafter, after removing the formation mask, ion implantation of impurities for forming the LDD region 5, formation of a sidewall 9 made of a silicon oxide film on the side surface of the gate electrode 8, and removal of the high-concentration source / drain region 6 are performed. Ion implantation of impurities for formation is performed. At this time, in the normal process, the oxide film 3 formed on the polysilicon film 12 is
0 is removed by, for example, etch back for forming a sidewall.

【0054】次に、図3(a)に示す工程において、基
板の全面上にプラズマCVDによりTEOS10を堆積
する。第1の実施形態においては、この直後にアニール
をしていたが、この実施形態ではアニールを行なわな
い。
Next, in the step shown in FIG. 3A, TEOS 10 is deposited on the entire surface of the substrate by plasma CVD. In the first embodiment, annealing is performed immediately after this, but in this embodiment, annealing is not performed.

【0055】次に、図3(b)に示す工程において、T
EOS膜10の上に、非シリサイド化領域Rnsi を覆
い、シリサイド化領域Rsiの上を開口したレジストマス
ク23を形成する。そして、このレジストマスク23を
エッチングマスクとして用いてウエットエッチングを行
なって、TEOS膜10のうちシリサイド化領域Rsiに
含まれる部分を除去する。これにより、シリサイド化領
域Rsiを開口したTEOSマスク10aが形成され、シ
リサイド形成領域Rsi内の各MOSトランジスタのソー
ス・ドレイン領域6及びゲート電極の表面が露出した状
態になる。
Next, in the step shown in FIG.
A resist mask 23 is formed on the EOS film 10 so as to cover the non-silicided region Rnsi and open the silicided region Rsi. Then, wet etching is performed using the resist mask 23 as an etching mask to remove a portion of the TEOS film 10 included in the silicidation region Rsi. As a result, a TEOS mask 10a having an opening in the silicidation region Rsi is formed, and the source / drain region 6 and the surface of the gate electrode of each MOS transistor in the silicide formation region Rsi are exposed.

【0056】次に、図4(a)に示す工程において、レ
ジストマスク23を硫酸過水(硫酸+過酸化水素+水)
によって洗浄することにより除去した後、温度750℃
〜850℃の範囲で、酸素(O2 )と窒素(N2 )を含
む雰囲気下で第2回目のRTA処理を行なう。酸素分圧
(O2 /(O2 +N2 ))は例えば5〜20%であり、
具体的には窒素と酸素とをN2 :O2 =5:1の流量比
で流す。このとき、TEOSマスク10aによって覆わ
れていない部分、つまりシリサイド形成領域Rsi内にお
けるMOSトランジスタのゲート電極8及びソース・ド
レイン領域6の上には酸化膜31が形成される。この酸
化膜31によって、第2回目のRTA処理時におけるn
チャネル型,pチャネル型MOSトランジスタのゲート
電極8中のn型不純物(リン),p型不純物(ボロン)
のアウトディフュージョンが抑制されるとともに、この
後のプリアモルファス形成時のヒ素イオン(As+ )の
注入の際にもAs+ の突き抜けが抑制される。
Next, in the step shown in FIG. 4A, the resist mask 23 is made of sulfuric acid / hydrogen peroxide (sulfuric acid + hydrogen peroxide + water).
750 ° C. after removal by washing with
The second RTA process is performed in a temperature range of from about 850 ° C. to an atmosphere containing oxygen (O 2 ) and nitrogen (N 2 ). The oxygen partial pressure (O 2 / (O 2 + N 2 )) is, for example, 5 to 20%,
Specifically, nitrogen and oxygen are flowed at a flow ratio of N 2 : O 2 = 5: 1. At this time, an oxide film 31 is formed on a portion not covered by the TEOS mask 10a, that is, on the gate electrode 8 and the source / drain region 6 of the MOS transistor in the silicide formation region Rsi. By this oxide film 31, n during the second RTA process is reduced.
N-type impurity (phosphorus) and p-type impurity (boron) in gate electrode 8 of channel-type and p-channel-type MOS transistors
Out diffusion is suppressed, and penetration of As + is also suppressed at the time of arsenic ion (As + ) implantation during the subsequent preamorphous formation.

【0057】次に、図4(b)に示す工程において、ゲ
ート電極8及び高濃度ソース・ドレイン領域6の表面部
をシリサイド化しやすくするために、シリサイド化領域
Rsiにおけるゲート電極8及び高濃度ソース・ドレイン
領域6の表面部のプリアモルファス化のためのイオン注
入を行う。すなわち、TEOSマスク10aを注入マス
クとして用いて、ゲート電極8及び高濃度ソース・ドレ
イン領域6にAs+ イオンを、ドーズ量が約1×1014
cm-2,注入エネルギーが約20keVの条件で注入す
る。これにより、ゲート電極8及び高濃度ソース・ドレ
イン領域6の表面付近の領域がアモルファス化されてシ
リサイドが形成されやすくなる。なお、この時のイオン
注入におけるドーズ量はポリシリコン膜やソース・ドレ
イン領域にイオン注入する際のドーズ量に比べて極めて
小さいので、ポリシリコン膜やソース・ドレイン領域に
注入された不純物による導電性を損なわせることはな
い。
Next, in the step shown in FIG. 4B, the gate electrode 8 and the high-concentration source in the silicidation region Rsi are formed in order to facilitate silicidation of the surface of the gate electrode 8 and the high-concentration source / drain region 6. Perform ion implantation for pre-amorphizing the surface of the drain region 6. That, TEOS mask 10a is used as an implantation mask, an As + ion to the gate electrode 8 and the heavily doped source and drain regions 6 and a dose of about 1 × 10 14
The implantation is performed under the conditions of cm −2 and implantation energy of about 20 keV. As a result, the regions near the surfaces of the gate electrode 8 and the high-concentration source / drain regions 6 are made amorphous, so that silicide is easily formed. Since the dose in the ion implantation at this time is extremely smaller than the dose in the ion implantation into the polysilicon film and the source / drain regions, the conductivity due to impurities implanted into the polysilicon film and the source / drain regions is reduced. Will not be compromised.

【0058】また、この時注入されるイオン種はシリサ
イド化しようとする領域をアモルファス化する機能を有
するものであれば十分なので、As+ だけでなく例えば
Ge + などの比較的大きな原子のイオンを用いてイオン
注入を行なってもよい。
The ion species implanted at this time is silicon
It has a function to make the area to be made amorphous
As long as it is enough,+ Not only for example
Ge + Ions using ions of relatively large atoms such as
An injection may be performed.

【0059】次に、図4(c)に示す工程で、基板の全
面上に厚みが40nmのチタン(又はコバルト膜)から
なる金属膜を堆積する。このとき、チタン(又はコバル
ト)をターゲットに用いたスパッタリング法を用いてい
る。なお、その際、酸化膜31は自然に除去されること
が多いが、スパッタリングを行なう前に酸化膜31をエ
ッチングや真空中における高温保持等によって除去する
工程を付加することもできる。
Next, in the step shown in FIG. 4C, a metal film made of titanium (or cobalt film) having a thickness of 40 nm is deposited on the entire surface of the substrate. At this time, a sputtering method using titanium (or cobalt) as a target is used. At this time, the oxide film 31 is often removed spontaneously, but a step of removing the oxide film 31 by etching or holding at a high temperature in a vacuum before sputtering can be added.

【0060】次に、650℃,30分間の条件で熱処理
を行なって、金属膜を構成するチタン(またはコバル
ト)と、ゲート電極8を構成するポリシリコン,高濃度
ソース・ドレイン領域6を構成する単結晶シリコンとを
反応させることにより、ゲート電極8及び高濃度ソース
・ドレイン領域6のうちの表面部分をシリサイド化して
チタンシリサイド膜11a,11bを形成する。そし
て、未反応の金属膜を除去する。
Next, heat treatment is performed at 650 ° C. for 30 minutes to form titanium (or cobalt) forming the metal film, polysilicon forming the gate electrode 8, and high-concentration source / drain regions 6. By reacting with single crystal silicon, the surface portions of the gate electrode 8 and the high concentration source / drain regions 6 are silicided to form titanium silicide films 11a and 11b. Then, the unreacted metal film is removed.

【0061】この後の工程は第1の実施形態において説
明したとおりであり、TEOSマスク10aを除去する
と、シリサイド化領域Rsiにおいては、表面部がシリサ
イド化されたゲート電極8及び高濃度ソース・ドレイン
領域6を有するnチャネル型MOSトランジスタ及びp
チャネル型MOSトランジスタが形成され、非シリサイ
ド化領域Rnsi においては、シリサイド化されていない
ゲート電極8及び高濃度ソース・ドレイン領域6を有す
る高耐圧nチャネル型MOSトランジスタ及び高耐圧p
チャネル型MOSトランジスタと、シリサイド化されて
いない抵抗体膜13を有する抵抗素子とが形成される。
Subsequent steps are as described in the first embodiment. When the TEOS mask 10a is removed, in the silicidation region Rsi, the gate electrode 8 and the high-concentration source / drain whose surfaces are silicided are formed. N-channel MOS transistor having region 6 and p
A channel type MOS transistor is formed. In the non-silicided region Rnsi, a high-breakdown-voltage n-channel MOS transistor having a non-silicided gate electrode 8 and a high-concentration source / drain region 6 and a high-breakdown-voltage p
A channel type MOS transistor and a resistance element having a resistance film 13 that is not silicided are formed.

【0062】本実施形態は、上記第1の実施形態と比較
して、第1回及び第2回のRTA処理を酸素を含む雰囲
気中で行なう点と、TEOS膜10をパターニングして
TEOSマスク10aを形成してからプリアモルファス
化のためのイオン注入を行なう点とが特徴である。その
結果、以下の効果を発揮することができる。
The present embodiment is different from the first embodiment in that the first and second RTA processes are performed in an atmosphere containing oxygen, and that the TEOS film 10 is patterned to form a TEOS mask 10a. Is formed, and then ion implantation for pre-amorphization is performed. As a result, the following effects can be obtained.

【0063】まず、第1回目のRTA処理を酸素を含む
雰囲気下において行なうことにより、ポリシリコン膜1
2の上に酸化膜30が形成される。したがって、第1回
目のRTA処理中において、n型不純物のアウトディフ
ュージョンを抑制することができる。その結果、ポリシ
リコン膜内にドープしたn型不純物の低減による導電性
の悪化を有効に防止することができる。加えて、ポリシ
リコン膜12からn型不純物が抜けることによりポリシ
リコン膜に空孔が形成されると、ポリシリコン膜の抵抗
値が増大することになる。また、その空孔の部分は後に
シリサイド化されないので、シリサイド層の抵抗値も増
大する。すなわち、全体として、ポリシリコン膜の抵抗
値にばらつきが生じるという不具合を招くおそれがある
が、酸化膜30の存在によってn型不純物のアウトディ
フュージョンが抑制されることにより、かかる不具合を
も解消することができる。
First, the first RTA process is performed in an atmosphere containing oxygen, so that the polysilicon film 1 is formed.
Oxide film 30 is formed on 2. Therefore, during the first RTA process, out diffusion of the n-type impurity can be suppressed. As a result, it is possible to effectively prevent the conductivity from deteriorating due to the reduction of the n-type impurity doped in the polysilicon film. In addition, if holes are formed in the polysilicon film due to the n-type impurities coming out of the polysilicon film 12, the resistance value of the polysilicon film increases. In addition, since the holes are not silicided later, the resistance of the silicide layer also increases. That is, as a whole, there is a possibility of causing a problem that the resistance value of the polysilicon film varies, but such a problem can be solved by suppressing out diffusion of the n-type impurity by the presence of the oxide film 30. Can be.

【0064】次に、第2回目のRTA処理を酸素を含む
雰囲気下において行なうことにより、n型及びp型不純
物のアウトディフュージョンの抑制によるゲート電極及
び高濃度ソース・ドレイン領域6の抵抗値のばらつき抑
制効果に加えて、以下の効果が得られる。すなわち、も
ともとMOSトランジスタのしきい値制御のために各ウ
エル領域3x,3y,3z,3wにドープされている不
純物の濃度はソース・ドレイン領域6内の不純物濃度に
比べて極めて小さい。そのために、プリアモルファス化
のためのイオン注入の際にAs+ がゲート電極8を突き
抜けてSi基板1内のチャネル領域に達すると、MOS
トランジスタのしきい値電圧が変動することがわかっ
た。そこで、本実施形態のごとく、第2回目のRTA処
理によってゲート電極8の上に酸化膜31を形成するこ
とにより、プリアモルファス化のために注入されるイオ
ン(As+ )がゲート電極8を突き抜けて(チャネリン
グによる)チャネル領域に達するのを抑制することがで
きる。すなわち、シリサイド化領域Rsi内に形成される
nチャネル型MOSトランジスタの不純物の突き抜けに
起因するしきい値電圧の変動を防止することができる。
Next, by performing the second RTA process in an atmosphere containing oxygen, the variation in the resistance value of the gate electrode and the high-concentration source / drain region 6 due to the suppression of the out diffusion of the n-type and p-type impurities. The following effects are obtained in addition to the suppression effect. That is, the impurity concentration originally doped in each of the well regions 3x, 3y, 3z, 3w for controlling the threshold value of the MOS transistor is extremely lower than the impurity concentration in the source / drain region 6. Therefore, when As + penetrates through the gate electrode 8 and reaches the channel region in the Si substrate 1 during ion implantation for pre-amorphization, the MOS
It was found that the threshold voltage of the transistor fluctuated. Therefore, as in the present embodiment, by forming the oxide film 31 on the gate electrode 8 by the second RTA process, ions (As + ) implanted for pre-amorphization penetrate the gate electrode 8. Reaching the channel region (due to channeling). That is, it is possible to prevent the threshold voltage from fluctuating due to the penetration of impurities of the n-channel MOS transistor formed in the silicidation region Rsi.

【0065】一方、非シリサイド化領域Rnsi において
は、TEOS膜マスク10aによって覆われた状態で熱
処理が行なわれるので、n型及びp型不純物のアウトデ
ィフュージョンを確実に抑制できる。
On the other hand, in the non-silicidation region Rnsi, the heat treatment is performed while being covered with the TEOS film mask 10a, so that the out diffusion of the n-type and p-type impurities can be surely suppressed.

【0066】また、第1回目のRTA処理によってポリ
シリコン膜12内にドープした不純物のうちn型不純物
の活性化のみを行い、ポリシリコン膜12内にドープさ
れたp型不純物の活性化は行なわないので、p型不純物
が拡散してゲート酸化膜7a,7bやSi基板1内に侵
入するのを抑制することができる。すなわち、pチャネ
ル型MOSトランジスタ及び高耐圧pチャネル型MOS
トランジスタのゲート電極8の導電性の悪化や、ゲート
酸化膜7a,7bの絶縁特性の劣化,しきい値電圧の変
動などを防止することができる。
Further, only the activation of the n-type impurity among the impurities doped in the polysilicon film 12 by the first RTA process is performed, and the activation of the p-type impurity doped in the polysilicon film 12 is performed. Therefore, it is possible to suppress the p-type impurity from diffusing and entering the gate oxide films 7a and 7b and the Si substrate 1. That is, a p-channel MOS transistor and a high-breakdown-voltage p-channel MOS transistor
It is possible to prevent deterioration of the conductivity of the gate electrode 8 of the transistor, deterioration of the insulating properties of the gate oxide films 7a and 7b, fluctuation of the threshold voltage, and the like.

【0067】ここで、酸素を含む雰囲気下でRTA処理
を行なうことの効果に関するデータについて説明する。
Here, data on the effect of performing the RTA process in an atmosphere containing oxygen will be described.

【0068】図5(a)〜(c)は、酸素を含む雰囲気
下におけるRTA処理の効果を確認するために、3種類
の条件でRTA処理が施されたサンプルの上面のSEM
像を複写した図である。図5(a)〜(c)に示すサン
プルの上面には、ポリシリコンからなるゲート電極と、
ゲート電極の周囲を囲む酸化膜からなるサイドウォール
と、高濃度ソース・ドレイン領域が形成されているシリ
コン基板の表面とが現れている。
FIGS. 5A to 5C show SEM images of the upper surface of a sample subjected to RTA processing under three conditions to confirm the effect of RTA processing in an atmosphere containing oxygen.
It is the figure which copied the image. A gate electrode made of polysilicon is provided on the upper surface of the sample shown in FIGS.
A sidewall made of an oxide film surrounding the periphery of the gate electrode and a surface of the silicon substrate on which the high-concentration source / drain regions are formed appear.

【0069】図5(a)は、N2 のみを流量5.0sl
cmで流しながらRTA処理を行なった時のサンプルの
上面状態を示している。図5(b)は、N2 /02 の流
量を5.0/0.3slcmとして流しながらRTA処
理を行なった時のサンプルの上面状態を示している。図
5(c)は、N2 /02 の流量を5.0/20.0sl
cmとして流しながらRTA処理を行なった時のサンプ
ルの上面状態を示している。図5(a)に示すように、
2 のみを流しながらRTA処理を行なった場合には、
ポリシリコン層からなるゲート電極内に不純物が抜けて
形成された空孔が存在していることがわかる。それに対
し、図5(b),(c)に示すように、N2 とO2 とを
流しながらRTA処理を行なった場合には、ポリシリコ
ン層からなるゲート電極内に空孔が存在していない。す
なわち、酸素を含む雰囲気下において熱処理(本実施形
態においてはRTA処理)を行なうことにより、ポリシ
リコン層内の不純物のアウトディフュージョンを確実に
抑制しうることが確認された。
FIG. 5A shows that only N 2 is supplied at a flow rate of 5.0 sl.
The upper surface state of the sample when the RTA process is performed while flowing at cm. FIG. 5 (b) shows a top state of the sample when subjected to RTA process while flowing the flow rate of N 2/0 2 as 5.0 / 0.3slcm. FIG. 5 (c), the flow rate of the N 2/0 2 5.0 / 20.0sl
2 shows the state of the upper surface of the sample when the RTA process was performed while flowing the sample as cm. As shown in FIG.
When the RTA process is performed while flowing only N 2 ,
It can be seen that holes are formed in the gate electrode made of the polysilicon layer due to the removal of impurities. On the other hand, as shown in FIGS. 5B and 5C, when the RTA process is performed while flowing N 2 and O 2 , holes exist in the gate electrode made of the polysilicon layer. Absent. That is, it was confirmed that by performing the heat treatment (RTA treatment in the present embodiment) in an atmosphere containing oxygen, the out-diffusion of impurities in the polysilicon layer can be surely suppressed.

【0070】図6は、RTA処理の際のO2 分圧に対す
るnチャネル型MOSトランジスタのしきい値電圧の変
化と、pチャネル型MOSトランジスタのソース・ドレ
イン領域の不純物濃度の低下に起因するドレイン電流の
低下とを示す図である。同図において、横軸はO2 分圧
((O2 /(N2 +O2 ))を表し、縦軸はnチャネル
型MOSトランジスタのしきい値電圧(V)と、pチャ
ネル型MOSトランジスタの飽和ドレイン電流(μA/
μm)とを表している。同図に示すように、O 2 分圧が
2.5%以下になるとnチャネル型MOSトランジスタ
のしきい値電圧のシフトが発生しており、O2 分圧が約
40%を越えるとpチャネル型MOSトランジスタの飽
和ドレイン電流の低下が著しくなる。つまり、O2 分圧
を増大させると、基板上に酸化膜がより厚く形成され、
同時にソース・ドレイン領域のp型不純物であるボロン
もより多く酸化膜中に吸い出されてしまうことから、ソ
ース・ドレイン領域の電気的抵抗が増大して飽和ドレイ
ン電流が低下する。
FIG. 6 is a diagram showing O in the RTA process.Two Against partial pressure
Of threshold voltage of n-channel MOS transistor
And source / drain of p-channel MOS transistor
Of drain current due to lower impurity concentration in the
It is a figure which shows a fall. In the figure, the horizontal axis is OTwo Partial pressure
((OTwo / (NTwo + OTwo )), And the vertical axis is n-channel
Voltage (V) of p-type MOS transistor and p-channel
Saturation drain current (μA /
μm). As shown in FIG. Two Partial pressure
2.5% or less, n-channel MOS transistor
Shift of the threshold voltage ofTwo About partial pressure
If it exceeds 40%, the p-channel MOS transistor becomes saturated.
The sum drain current is significantly reduced. That is, OTwo Partial pressure
Increases, an oxide film is formed thicker on the substrate,
At the same time, boron which is a p-type impurity in the source / drain regions
Is absorbed into the oxide film,
Source and drain regions increase in electrical resistance
Current decreases.

【0071】図7は、RTA処理の際のO2 分圧に対す
るポリシリコン層の空孔の発生による抵抗値のばらつき
とポリシリコン層上の酸化膜の除去不足に起因する抵抗
値のばらつきとを示す図である。同図において、横軸は
2 分圧((O2 /(N2 +O2 ))を表し、縦軸はシ
リサイド層及びポリシリコン層のシート抵抗値(Ω/s
q.)を表している。同図に示すように、O2 分圧が
2.5%以下になると空孔の発生に起因するシリサイド
層及びポリシリコン層のシート抵抗値のばらつきが大き
くなり、O2 分圧が約40%を越えるとポリシリコン層
上の酸化膜が厚くなってその後の工程において酸化膜の
除去不足に起因するシリサイド層及びポリシリコン層の
シート抵抗値のばらつきが大きくなる。なお、酸化膜の
除去工程を別途追加することは工程を複雑化するので、
できれば酸化膜の除去工程を設けないことが好ましい。
FIG. 7 shows the variation in resistance due to the generation of vacancies in the polysilicon layer and the variation in resistance due to insufficient removal of the oxide film on the polysilicon layer with respect to the O 2 partial pressure during the RTA process. FIG. In the figure, the horizontal axis represents the O 2 partial pressure ((O 2 / (N 2 + O 2 )), and the vertical axis represents the sheet resistance (Ω / s) of the silicide layer and the polysilicon layer.
q. ). As shown in the figure, when the O 2 partial pressure becomes 2.5% or less, the variation in sheet resistance of the silicide layer and the polysilicon layer due to the generation of vacancies increases, and the O 2 partial pressure becomes about 40%. Is exceeded, the oxide film on the polysilicon layer becomes thicker, and the sheet resistance of the silicide layer and the polysilicon layer due to insufficient removal of the oxide film in the subsequent process becomes large. Note that adding an additional oxide film removing step complicates the process,
If possible, it is preferable not to provide an oxide film removing step.

【0072】図6及び図7のデータから、O2 分圧は
2.5〜40%であることが好ましく、5〜30%であ
ることがより好ましい。
From the data shown in FIGS. 6 and 7, the O 2 partial pressure is preferably from 2.5 to 40%, more preferably from 5 to 30%.

【0073】(第3の実施形態)図8(a),(b)及
び図9(a)〜(c)は、本発明の第3の実施形態に係
る半導体装置の製造工程を示す断面図である。
(Third Embodiment) FIGS. 8A and 8B and FIGS. 9A to 9C are cross-sectional views showing steps of manufacturing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention. It is.

【0074】まず、図8(a)に示す工程に至るまで
に、上記第2の実施形態における図2(a)〜(c)に
示す工程と同じ処理を行なう。
First, up to the step shown in FIG. 8A, the same processing as the steps shown in FIGS. 2A to 2C in the second embodiment is performed.

【0075】そして、図8(a)に示す工程において、
基板の全面上にプラズマCVDによりTEOS膜10を
堆積する。第1の実施形態においては、この直後にアニ
ールをしていたが、本実施形態ではアニールを行なわな
い。
Then, in the step shown in FIG.
A TEOS film 10 is deposited on the entire surface of the substrate by plasma CVD. In the first embodiment, annealing is performed immediately after this, but in this embodiment, annealing is not performed.

【0076】次に、図8(b)に示す工程において、T
EOS膜10の上に、非シリサイド化領域Rnsi を覆
い、シリサイド化領域Rsiの上を開口したレジストマス
ク24を形成する。そして、このレジストマスク24を
エッチングマスクとして用いてウエットエッチングを行
なって、TEOS膜10のうちシリサイド化領域Rsiに
含まれる部分を除去する。これにより、非シリサイド化
領域Rnsi を覆うTEOSマスク10aが形成され、シ
リサイド形成領域Rsi内の各MOSトランジスタのソー
ス・ドレイン領域6及びゲート電極8の表面が露出した
状態になる。
Next, in the step shown in FIG.
A resist mask 24 is formed on the EOS film 10 so as to cover the non-silicided region Rnsi and open the silicided region Rsi. Then, wet etching is performed using the resist mask 24 as an etching mask to remove a portion of the TEOS film 10 included in the silicidation region Rsi. As a result, a TEOS mask 10a covering the non-silicided region Rnsi is formed, and the surface of the source / drain region 6 and the gate electrode 8 of each MOS transistor in the silicide formation region Rsi is exposed.

【0077】ここで、上記第2の実施形態においては、
レジストマスク23を硫酸過水(硫酸+過酸化水素+
水)によって洗浄することにより除去した。
Here, in the second embodiment,
The resist mask 23 is made of sulfuric acid / hydrogen peroxide (sulfuric acid + hydrogen peroxide +
(Water).

【0078】それに対し、本実施形態においては、図9
(a)に示す工程において、O2 プラズマによるアッシ
ングを行なった後、さらに硫酸過水(硫酸+過酸化水素
+水)によって洗浄することによりレジストマスク24
を除去する。その際、O2 プラズマによるアッシングを
行なうことにより、TEOSマスク10aによって覆わ
れていない部分、つまりシリサイド形成領域Rsi内にお
けるMOSトランジスタのゲート電極8及びソース・ド
レイン領域6の上には酸化膜32が形成される。つま
り、pMOSFET形成領域Rspのゲート電極8の上に
も酸化膜32が形成される。その結果、RTA処理時に
おけるpMOSトランジスタのゲート電極8中のp型不
純物(ボロン)のアウトディフュージョンを抑制すると
ともに、この後のプリアモルファス形成時のイオン注入
によってもAsの突き抜けが生じないという第2の実施
形態と同様の効果が得られる。
On the other hand, in the present embodiment, FIG.
In the step shown in (a), after performing ashing with O 2 plasma, the resist mask 24 is further washed with sulfuric acid / hydrogen peroxide (sulfuric acid + hydrogen peroxide + water).
Is removed. At this time, by performing ashing with O 2 plasma, an oxide film 32 is formed on a portion not covered by the TEOS mask 10a, that is, on the gate electrode 8 and the source / drain region 6 of the MOS transistor in the silicide formation region Rsi. It is formed. That is, the oxide film 32 is also formed on the gate electrode 8 in the pMOSFET formation region Rsp. As a result, the out diffusion of the p-type impurity (boron) in the gate electrode 8 of the pMOS transistor during the RTA process is suppressed, and the penetration of As does not occur even by the subsequent ion implantation during the pre-amorphous formation. The same effect as that of the embodiment can be obtained.

【0079】その際、アッシングの温度は150〜30
0℃の範囲である。
At this time, the ashing temperature is 150 to 30.
It is in the range of 0 ° C.

【0080】次に、図9(b)に示す工程において、ゲ
ート電極8及び高濃度ソース・ドレイン領域6の表面部
をシリサイド化しやすくするために、シリサイド化領域
Rsiにおけるゲート電極8及び高濃度ソース・ドレイン
領域6の表面部のプリアモルファス化のためのイオン注
入を行う。すなわち、TEOSマスク10aを注入マス
クとして用いて、ゲート電極8及び高濃度ソース・ドレ
イン領域6にヒ素イオン(As+ )を、ドーズ量が約5
×1015cm-2,注入エネルギーが約20keVの条件
で注入する。これにより、ゲート電極8及び高濃度ソー
ス・ドレイン領域6の表面付近の領域がアモルファス化
されてシリサイドが形成されやすくなる。なお、この時
のイオン注入におけるドーズ量はポリシリコン膜やソー
ス・ドレイン領域にイオン注入する際のドーズ量に比べ
て極めて小さいので、ポリシリコン膜やソース・ドレイ
ン領域に注入された不純物による導電性を損なわせるこ
とはない。
Next, in the step shown in FIG. 9B, in order to facilitate silicidation of the surface of the gate electrode 8 and the high concentration source / drain region 6, the gate electrode 8 and the high concentration source Perform ion implantation for pre-amorphizing the surface of the drain region 6. That is, using the TEOS mask 10a as an implantation mask, arsenic ions (As + ) are applied to the gate electrode 8 and the high-concentration source / drain regions 6 at a dose of about 5
The implantation is performed under conditions of × 10 15 cm -2 and an implantation energy of about 20 keV. As a result, the regions near the surfaces of the gate electrode 8 and the high-concentration source / drain regions 6 are made amorphous, so that silicide is easily formed. Since the dose in the ion implantation at this time is extremely smaller than the dose in the ion implantation into the polysilicon film and the source / drain regions, the conductivity due to impurities implanted into the polysilicon film and the source / drain regions is reduced. Will not be compromised.

【0081】また、この時注入されるイオン種はシリサ
イド化しようとする領域をアモルファス化する機能を有
するものであれば十分なので、As+ だけでなく例えば
Ge + などの比較的大きな原子のイオンを用いてイオン
注入を行なってもよい。
The ion species implanted at this time is
It has a function to make the area to be made amorphous
As long as it is enough,+ Not only for example
Ge + Ions using ions of relatively large atoms such as
An injection may be performed.

【0082】次に、図9(c)に示す工程で、基板の全
面上に厚みが50nmのチタン(又はコバルト膜)から
なる金属膜を堆積する。このとき、チタン(又はコバル
ト)をターゲットに用いたスパッタリング法を用いてい
る。
Next, in the step shown in FIG. 9C, a metal film made of titanium (or cobalt film) having a thickness of 50 nm is deposited on the entire surface of the substrate. At this time, a sputtering method using titanium (or cobalt) as a target is used.

【0083】次に、650℃,30分間の条件で熱処理
を行なって、チタン(またはコバルト)とゲート電極8
を構成するポリシリコン及び高濃度ソース・ドレイン領
域6を構成する単結晶シリコンとを反応させることによ
り、ゲート電極8及び高濃度ソース・ドレイン領域6の
うちの表面部分をシリサイド化してチタンシリサイド膜
11a,11bを形成する。そして、未反応の金属膜を
除去する。
Next, heat treatment is performed at 650 ° C. for 30 minutes to form titanium (or cobalt) and the gate electrode 8.
Of the gate electrode 8 and the high-concentration source / drain regions 6 are silicided by reacting the polysilicon constituting the silicon nitride and the single-crystal silicon forming the high-concentration source / drain regions 6 to form a titanium silicide film 11a. , 11b. Then, the unreacted metal film is removed.

【0084】この後の工程は第1の実施形態において説
明したとおりであり、TEOSマスク10aを除去する
と、シリサイド化領域Rsiにおいては、表面部がシリサ
イド化されたゲート電極8及び高濃度ソース・ドレイン
領域6を有するnチャネル型MOSトランジスタ及びp
チャネル型MOSトランジスタが形成され、非シリサイ
ド化領域Rnsi においては、シリサイド化されていない
ゲート電極8及び高濃度ソース・ドレイン領域6を有す
る高耐圧nチャネル型MOSトランジスタ及び高耐圧p
チャネル型MOSトランジスタと、シリサイド化されて
いない抵抗体膜13を有する抵抗素子とが形成される。
The subsequent steps are the same as those described in the first embodiment. When the TEOS mask 10a is removed, in the silicidation region Rsi, the gate electrode 8 and the high-concentration source / drain whose surfaces are silicided are formed. N-channel MOS transistor having region 6 and p
A channel type MOS transistor is formed. In the non-silicided region Rnsi, a high-breakdown-voltage n-channel MOS transistor having a non-silicided gate electrode 8 and a high-concentration source / drain region 6 and a high-breakdown-voltage p
A channel type MOS transistor and a resistance element having a resistance film 13 that is not silicided are formed.

【0085】本実施形態においても、第1回目のRTA
処理と第2回目のRTA処理とを酸素を含む雰囲気下で
行なうことにより、第2の実施形態と同様の効果を発揮
することができる。加えて、本実施形態においては、レ
ジストマスク24をO2 プラズマによるアッシングによ
って除去する際に、ゲート電極8上に酸化膜32を形成
しているので、RTA処理のような高温処理を行なわず
に済み、MOSトランジスタの特性に対する悪影響を確
実に回避できるという利点がある。
Also in this embodiment, the first RTA
By performing the treatment and the second RTA treatment in an atmosphere containing oxygen, the same effect as in the second embodiment can be exhibited. In addition, in the present embodiment, when the resist mask 24 is removed by ashing using O 2 plasma, the oxide film 32 is formed on the gate electrode 8, so that high-temperature processing such as RTA processing is not performed. This has the advantage that adverse effects on the characteristics of the MOS transistor can be reliably avoided.

【0086】なお、抵抗体膜13及びp型MOSトラン
ジスタのゲート電極8に注入されたp型不純物を活性化
するために、図9(a)に示す酸化膜32が形成されて
から第2回目のRTA処理を行なう。その場合にも、本
実施形態においては、このRTA処理の条件とは無関係
の条件で最適な厚みを有する酸化膜32を形成できると
いう利点がある。
Note that, in order to activate the p-type impurities implanted in the resistor film 13 and the gate electrode 8 of the p-type MOS transistor, the oxide film 32 shown in FIG. RTA process is performed. Also in this case, in the present embodiment, there is an advantage that the oxide film 32 having an optimum thickness can be formed under conditions unrelated to the conditions of the RTA process.

【0087】なお、ソース・ドレインの不純物を活性化
するためのRTAは、層間絶縁膜を形成してからでもよ
い。
The RTA for activating the source / drain impurities may be performed after forming the interlayer insulating film.

【0088】(第3の実施形態の変形形態)上記第3の
実施形態においては、レジストマスク24を除去しなが
ら酸化膜を形成するために、まず、O2 プラズマによる
アッシング(プラズマ酸化)を行なってから硫酸過水
(硫酸+過酸化水素+水)による洗浄を行なったが、こ
の手順を逆にしてもよい。すなわち、硫酸過水(硫酸+
過酸化水素+水)による洗浄を行なうことにより、レジ
ストマスク24を除去した後、O2 プラズマ処理によっ
てゲート電極8や高濃度ソース・ドレイン領域6の上に
酸化膜32を形成する(プラズマ酸化)ことができる。
その後、第2回目のRTAを行なえば不純物のアウトデ
ィフュージョンやプリアモルファス化のためのイオンの
突き抜けを抑制することができ、上記第3の実施形態と
同様の効果を発揮することができる。
(Modification of Third Embodiment) In the third embodiment, in order to form an oxide film while removing the resist mask 24, first, ashing (plasma oxidation) using O 2 plasma is performed. After that, washing with sulfuric acid / hydrogen peroxide (sulfuric acid + hydrogen peroxide + water) was performed, but this procedure may be reversed. That is, sulfuric acid-hydrogen peroxide (sulfuric acid +
After removing the resist mask 24 by washing with hydrogen peroxide + water), an oxide film 32 is formed on the gate electrode 8 and the high-concentration source / drain regions 6 by O 2 plasma treatment (plasma oxidation). be able to.
Thereafter, by performing a second RTA, it is possible to suppress out diffusion of impurities and penetration of ions for pre-amorphization, and the same effects as in the third embodiment can be exhibited.

【0089】(その他の実施形態)上記各実施形態にお
いては、非シリサイド化領域Rnsi には、高耐圧MOS
トランジスタが設けられているが、本発明はかかる実施
形態に限定されるものではない。すなわち、非シリサイ
ド化領域に抵抗素子のみが配置されている場合にも適用
することができる。また、本発明は、シリサイド化領域
Rsi又は非シリサイド化領域Rnsi に容量素子の電極
(上部電極)が配置されるものにも適用することができ
る。
(Other Embodiments) In each of the above embodiments, the non-silicidized region Rnsi is provided with a high withstand voltage MOS.
Although a transistor is provided, the present invention is not limited to such an embodiment. That is, the present invention can be applied to a case where only the resistance element is arranged in the non-silicidation region. The present invention can also be applied to an arrangement in which an electrode (upper electrode) of a capacitor is disposed in the silicided region Rsi or the non-silicided region Rnsi.

【0090】[0090]

【発明の効果】本発明の第1の半導体装置の製造方法に
よると、シリサイド化領域と非シリサイド化領域とを有
する半導体装置の製造方法において、ポリシリコン膜の
一部に抵抗値低減用のn型不純物イオンを注入した後、
第1回目の熱処理を行なった後、ポリシリコン膜の他部
に抵抗値低減用のp型不純物イオンを注入し、その後、
ポリシリコン膜をパターニングしてから、非シリサイド
化領域をシリサイド化用マスクで覆った状態で、第2回
目の熱処理を行なって、シリサイド化促進用の不純物イ
オンの注入,シリサイド化を行なうようにしているの
で、工程を増やすことなく、ゲート電極などの部材の上
端部におけるサイドエッチのない、非シリサイド化領域
に配置されるポリシリコン部材の抵抗値のばらつきの小
さい半導体装置を形成することができる。
According to the first method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device having a silicided region and a non-silicided region, a part of the polysilicon film has an n for reducing a resistance value. After implanting the type impurity ions,
After performing the first heat treatment, p-type impurity ions for reducing the resistance value are implanted into the other part of the polysilicon film, and thereafter,
After the polysilicon film is patterned, a second heat treatment is performed in a state where the non-silicided region is covered with the silicidation mask so that impurity ions for promoting silicidation are implanted and silicidation is performed. Therefore, without increasing the number of steps, it is possible to form a semiconductor device having no side etch at the upper end of a member such as a gate electrode and having a small variation in the resistance value of a polysilicon member disposed in a non-silicidation region.

【0091】特に、第1回目,第2回目の熱処理を酸素
を含む雰囲気下において行なうことにより、ポリシリコ
ン膜やゲート電極などの上に酸化膜を形成し、熱処理中
における不純物のアウトディフュージョンを抑制するこ
とができる。
In particular, by performing the first and second heat treatments in an atmosphere containing oxygen, an oxide film is formed on a polysilicon film, a gate electrode, or the like, and out diffusion of impurities during the heat treatment is suppressed. can do.

【0092】本発明の第2の半導体装置の製造方法によ
ると、半導体基板上のポリシリコン層に抵抗値低減用の
不純物のイオン注入を行なった後、酸素を含む雰囲気中
で基板の熱処理を行なうようにしているので、抵抗体膜
やゲート電極などとなるポリシリコン層の上に酸化膜を
形成し、熱処理中における不純物のアウトディフュージ
ョンを抑制することができる。
According to the second method for fabricating a semiconductor device of the present invention, after the impurity ions for reducing the resistance value are implanted into the polysilicon layer on the semiconductor substrate, the substrate is heat-treated in an atmosphere containing oxygen. As a result, an oxide film is formed on the polysilicon layer serving as a resistor film, a gate electrode, and the like, so that out-diffusion of impurities during heat treatment can be suppressed.

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

【図1】(a)〜(c)は、本発明の第1の実施形態の
半導体装置の製造工程を示す断面図である。
FIGS. 1A to 1C are cross-sectional views illustrating manufacturing steps of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】(a)〜(c)は、本発明の第2の実施形態に
係る半導体装置の製造工程のうち前半部分を示す断面図
である。
FIGS. 2A to 2C are cross-sectional views illustrating a first half of a manufacturing process of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図3】(a),(b)は、本発明の第2の実施形態に
係る半導体装置の製造工程のうち中間部分を示す断面図
である。及び
FIGS. 3A and 3B are cross-sectional views illustrating an intermediate portion in a manufacturing process of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention. as well as

【図4】(a)〜(c)は、本発明の第2の実施形態に
係る半導体装置の製造工程のうち後半部分を示す断面図
である。
FIGS. 4A to 4C are cross-sectional views illustrating a latter half of a manufacturing process of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図5】(a)〜(c)は、酸素を含む雰囲気下におけ
るRTA処理の効果を確認するために、3種類の条件で
RTA処理が施されたサンプルの上面のSEM像を複写
した図である。
FIGS. 5A to 5C are diagrams in which SEM images of the upper surface of a sample subjected to RTA processing under three kinds of conditions are copied in order to confirm the effect of RTA processing in an atmosphere containing oxygen. It is.

【図6】RTA処理の際のO2 分圧に対するnチャネル
型MOSトランジスタのしきい値電圧の変化と、pチャ
ネル型MOSトランジスタのソース・ドレイン領域の不
純物濃度の低下に起因するドレイン電流の低下とを示す
図である。
FIG. 6 shows a change in threshold voltage of an n-channel MOS transistor with respect to a partial pressure of O 2 during RTA processing, and a decrease in drain current due to a decrease in impurity concentration in source / drain regions of a p-channel MOS transistor FIG.

【図7】RTA処理の際のO2 分圧に対するポリシリコ
ン層の空孔の発生による抵抗値のばらつきとポリシリコ
ン層上の酸化膜の除去不足に起因する抵抗値のばらつき
とを示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a variation in resistance due to the generation of holes in the polysilicon layer and a variation in resistance due to insufficient removal of an oxide film on the polysilicon layer with respect to a partial pressure of O 2 during the RTA process. is there.

【図8】(a),(b)は、本発明の第3の実施形態に
係る半導体装置の製造工程のうち中間部分を示す断面図
である。
FIGS. 8A and 8B are cross-sectional views illustrating an intermediate portion in a manufacturing process of a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【図9】(a)〜(c)は、本発明の第3の実施形態に
係る半導体装置の製造工程のうち後半部分を示す断面図
である。
FIGS. 9A to 9C are cross-sectional views illustrating the latter half of the manufacturing process of the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 Si基板 2 素子分離用絶縁膜 3 ウエル領域 5 LDD領域 6 高濃度ソース・ドレイン領域 7 ゲート酸化膜 8 ゲート電極 9 サイドウォール 10 TEOS膜 11 シリサイド層 12 ポリシリコン膜 13 抵抗体膜 Rsi シリサイド化領域 Rnsi 非シリサイド化領域 Rsn nMOSFET形成領域 Rsp pMOSFET形成領域 Rnn 高耐圧nMOSFET形成領域 Rnp 高耐圧pMOSFET形成領域 REFERENCE SIGNS LIST 1 Si substrate 2 element isolation insulating film 3 well region 5 LDD region 6 high-concentration source / drain region 7 gate oxide film 8 gate electrode 9 sidewall 10 TEOS film 11 silicide layer 12 polysilicon film 13 resistor film Rsi silicidation region Rnsi Non-silicided region Rsn nMOSFET formation region Rsp pMOSFET formation region Rnn High withstand voltage nMOSFET formation region Rnp High withstand voltage pMOSFET formation region

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 27/04 H01L 27/08 102C 21/822 29/78 301P 27/088 301K 29/78 21/336 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI theme coat ゛ (Reference) H01L 27/04 H01L 27/08 102C 21/822 29/78 301P 27/088 301K 29/78 21/336

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ゲート電極及び高濃度ソース・ドレイン
領域の上部がシリサイド化されているMOSトランジス
タが配置されるシリサイド化領域と、上部がシリサイド
化されていないポリシリコン部材を有する素子が配置さ
れる非シリサイド化領域とを有する半導体装置の製造方
法であって、 半導体基板の上にゲート絶縁膜及びポリシリコン膜を形
成する工程(a)と、n型不純物注入領域を開口したマ
スクを用いて、上記ポリシリコン膜の一部に抵抗値低減
用のn型不純物イオンを注入する工程(b)と、 上記n型不純物を活性化するための第1回目の熱処理を
行なう工程(c)と、上記工程(c)の後に、p型不純
物注入領域を開口したマスクを用いて、上記ポリシリコ
ン膜の他部に抵抗値低減用のp型不純物イオンを注入す
る工程(d)と、 上記工程(d)の後に、上記ポリシリコン膜をパターニ
ングして、シリサイド化領域には上記MOSトランジス
タのゲート電極を、上記非シリサイド化領域には上記ポ
リシリコン部材を形成する工程(e)と、 上記MOSトランジスタの高濃度ソース・ドレイン領域
形成のための不純物イオンの注入を行なう工程(f)
と、 上記工程(f)の後に、基板上に絶縁膜を形成する工程
(g)と、 上記絶縁膜の上に選択エッチ用マスクを形成する工程
(h)と、 上記選択エッチ用マスクを用いて上記絶縁膜をパターニ
ングすることにより、上記非シリサイド化領域を覆い上
記シリサイド化領域の上を開口したシリサイド用マスク
を形成する工程(i)と、 上記工程(i)の後に、上記p型不純物を活性化するた
めの第2回目の熱処理を行なう工程(j)と、 上記工程(j)の後に、上記シリサイド化領域のMOS
トランジスタのゲート電極及び高濃度ソース・ドレイン
領域にシリサイド化促進用の不純物イオンを注入する工
程(k)と、 上記工程(k)の後に、上記シリサイド化領域のMOS
トランジスタのゲート電極及び高濃度ソース・ドレイン
領域の上部をシリサイド化する工程(l)とを備えてい
ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
1. A silicidation region in which a MOS transistor in which the upper portions of a gate electrode and a high-concentration source / drain region are silicided is arranged, and an element in which an upper portion has a non-silicided polysilicon member is arranged. A method for manufacturing a semiconductor device having a non-silicided region, comprising: a step (a) of forming a gate insulating film and a polysilicon film on a semiconductor substrate; and a mask having an opening in an n-type impurity implantation region. A step (b) of implanting n-type impurity ions for reducing a resistance value into a part of the polysilicon film, a step (c) of performing a first heat treatment for activating the n-type impurity, After the step (c), a step of implanting p-type impurity ions for reducing the resistance value into the other portion of the polysilicon film using a mask having an opening in the p-type impurity implantation region (d) Patterning the polysilicon film after the step (d) to form the gate electrode of the MOS transistor in the silicidation region and the polysilicon member in the non-silicidation region (e). And (f) implanting impurity ions for forming a high-concentration source / drain region of the MOS transistor.
A step (g) of forming an insulating film on the substrate after the step (f); a step (h) of forming a mask for selective etching on the insulating film; and using the mask for selective etching. (I) forming a silicide mask covering the non-silicided region and opening the silicidized region by patterning the insulating film by using the p-type impurity. (J) performing a second heat treatment for activating the MOS, and after the step (j), the MOS in the silicidation region is formed.
A step (k) of implanting impurity ions for promoting silicidation into the gate electrode and the high-concentration source / drain regions of the transistor; and, after the step (k), a MOS of the silicidized region.
A step (l) of silicidizing the upper part of the gate electrode and the high-concentration source / drain region of the transistor.
【請求項2】 請求項1記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 上記第1回目の熱処理は酸素を含む雰囲気下において行
なわれることを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the first heat treatment is performed in an atmosphere containing oxygen.
【請求項3】 請求項2記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 上記第1回目の熱処理における酸素を含む雰囲気中にお
ける酸素の分圧は、5〜30%であることを特徴とする
半導体装置の製造方法。
3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the partial pressure of oxygen in the atmosphere containing oxygen in the first heat treatment is 5 to 30%. Production method.
【請求項4】 請求項1記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 上記第2回目の熱処理は酸素を含む雰囲気下において行
なわれることを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the second heat treatment is performed in an atmosphere containing oxygen.
【請求項5】 請求項4記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 上記第2回目の熱処理における酸素を含む雰囲気中にお
ける酸素の分圧は、5〜30%であることを特徴とする
半導体装置の製造方法。
5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein the partial pressure of oxygen in the atmosphere containing oxygen in the second heat treatment is 5 to 30%. Production method.
【請求項6】 請求項1記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 上記工程(h)においては、上記選択エッチ用マスクを
レジスト膜により形成しておき、 上記工程(i)の後で上記工程(j)の前に、酸素プラ
ズマによるアッシングにより上記レジスト膜を除去する
工程をさらに備えていることを特徴とする半導体装置の
製造方法。
6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein in the step (h), the selective etching mask is formed of a resist film, and the step (i) is performed after the step (i). A method of manufacturing a semiconductor device, further comprising a step of removing the resist film by ashing with oxygen plasma before j).
【請求項7】 請求項1記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 上記工程(h)においては、上記選択エッチ用マスクを
レジスト膜により形成しておき、 上記工程(i)の後で上記工程(j)の前に、硫酸及び
過酸化水素の水溶液によって上記レジスト膜を除去した
後、上記シリサイド化領域のゲート電極及び高濃度ソー
ス・ドレイン領域の表面部をプラズマ酸化する工程をさ
らに備えていることを特徴とする半導体装置の製造方
法。
7. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein in the step (h), the selective etching mask is formed of a resist film, and the step (i) is performed after the step (i). Before j), after the resist film is removed with an aqueous solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide, a step of plasma oxidizing the gate electrode in the silicidation region and the surface portion of the high-concentration source / drain region is further provided. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項8】 請求項1〜7のうちいずれか1つに記載
の半導体装置の製造方法において、 上記工程(b)では、非シリサイド化領域の素子のポリ
シリコン部材として、抵抗素子の抵抗体膜及び高耐圧ト
ランジスタのゲート電極のうち少なくともいずれか一方
を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
8. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein, in the step (b), the resistive element of the resistive element is used as the polysilicon member of the element in the non-silicided region. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising forming at least one of a film and a gate electrode of a high breakdown voltage transistor.
【請求項9】 半導体基板上のポリシリコン層に抵抗値
低減用の不純物のイオン注入を行なう工程(a)と、 酸素を含む雰囲気中で基板の熱処理を行なう工程(b)
とを備えていることを特徴とする半導体装置の製造方
法。
9. A step (a) of implanting an impurity for reducing a resistance value into a polysilicon layer on a semiconductor substrate, and a step (b) of heat-treating the substrate in an atmosphere containing oxygen.
And a method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項10】 請求項9記載の半導体装置の製造方法
において、 上記ポリシリコン層は、MOSトランジスタのゲート電
極であり、 上記工程(b)の後に、上記ポリシリコン層内にシリサ
イド化促進用の不純物を導入する工程(c)と、 上記工程(c)の後に、ポリシリコン層の上部をシリサ
イド化する工程(d)とをさらに備えていることを特徴
とする半導体装置の製造方法。
10. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein the polysilicon layer is a gate electrode of a MOS transistor, and after the step (b), the polysilicon layer is formed in the polysilicon layer to promote silicidation. A method of manufacturing a semiconductor device, further comprising: a step (c) of introducing an impurity; and a step (d) of silicidizing an upper portion of the polysilicon layer after the step (c).
【請求項11】 請求項9記載の半導体装置の製造方法
において、 上記ポリシリコン層は、抵抗素子の抵抗体であることを
特徴とする半導体装置の製造方法。
11. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein said polysilicon layer is a resistor of a resistance element.
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