JP2004031484A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ウエハ上に、モリブデンからなるゲート電極5を形成した後に、400〜500℃の条件で低温常圧CVD法を行い、シリコン酸化膜7を形成する。次に、このイオン注入損傷の保護用のシリコン酸化膜7を介すると共に、ゲート電極5およびサイドウォール6を注入マスクとして、pウェルの全面にイオン注入をし、pウエルにn+ 拡散層12、13を形成する。このように、400〜500℃の低温の常圧CVD法によって、ソース、ドレイン領域形成のためのイオン注入損傷の保護用のシリコン酸化膜7を形成するので、シリコン酸化膜7の形成時にゲート電極5を構成するモリブデンが酸化または昇華せず、ゲート電極5の損傷や剥離を防止できる。
【選択図】 図6
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置に関し、とりわけ金属材料を含むゲート電極を備えたMOSトランジスタの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、MOSトランジスタの微細化と高速化に対応するために、素子の信頼性を向上させるLDD(Lightly Doped Drain)構造を備えたMOSトランジスタが採用されている。
【0003】
以下、このLDD構造を備えたMOSトランジスタについて簡単に説明する。
【0004】
シリコン基板等の半導体基板上にゲート酸化膜を介してゲート電極を形成した後、ゲート電極を注入マスクとしてシリコン基板に低濃度の不純物をイオン注入し、ゲート電極下のソース領域及びドレイン領域に低濃度不純物拡散層を形成する。
【0005】
次に、ゲート電極の側面にサイドウォールを形成した後、高濃度不純物拡散層形成のためのイオン注入によるイオン注入損傷の保護用のシリコン酸化膜として熱酸化工程によってシリコン基板の全面に熱酸化膜を形成する。次いで、ゲート電極及びサイドウォールを注入マスクとしてシリコン基板に高濃度の不純物をイオン注入し、ソース領域及びドレイン領域に高濃度不純物拡散層を形成する。
【0006】
このLDD構造を備えたMOSトランジスタは、ソース領域及びドレイン領域の端部に低濃度不純物拡散層が形成された構造を有している。そして、この低濃度不純物拡散層により、この部分での電場が弱められてホットキャリアの注入が抑制され、素子寿命が向上するという利点を備えている。
【0007】
なお、このようなLDD構造を備えたMOSトランジスタにおいて、高濃度不純物拡散層形成のためのイオン注入損傷の保護用シリコン酸化膜を高温CVD工程によって形成する技術が特許第3260485号公報に示されている。
【0008】
一方、従来の半導体装置では、電極や配線の材質としてポリシリコンが用いられてきたが、これらの電極や配線は導電率が低いという問題があった。そこで、近年、ポリシリコンよりも導電率が高い金属を半導体装置の電極や配線に採用し、電極や配線の導電率を向上させる研究が行われている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ゲート電極の導電率の向上を目的として、従来のMOSトランジスタ、とりわけ特許第3260485号公報等に記載されている従来のLDD構造を備えたMOSトランジスタのゲート電極に金属を採用すると、熱酸化工程や高温CVD工程によってイオン注入損傷の保護用のシリコン酸化膜を形成する際に、ゲート電極を構成する金属が酸化または昇華し、その結果ゲート電極の表面が損傷したりゲート電極自体が剥離したりするので、金属をゲート電極に使用すること障害となっていた。
【0010】
そこで、本発明は、イオン注入損傷の保護用酸化膜の形成時に、金属材料を含むゲート電極の損傷や剥離を防止できる半導体装置の製造方法を提供することを目的とするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に金属材料を含むゲート電極を形成する工程と、上記ゲート電極の形成後に500℃以下の温度でCVD法によって上記半導体基板上にシリコン酸化膜を形成する工程と、上記ゲート電極を注入マスクとして、ソース領域およびドレイン領域に上記シリコン酸化膜を介してイオン注入法によって高濃度不純物拡散層を形成する工程とを備えたことを特徴としている。このような製造方法によれば、500℃以下の低温のCVD法により、半導体基板上にイオン注入損傷の保護用シリコン酸化膜を形成するので、ゲート電極に含まれる金属が酸化または昇華せず、ゲート電極の損傷や剥離を防止でき、かつ高濃度不純物拡散層形成時のイオン注入損傷を防止できる。これにより、ゲート電極に高導電率の金属を使用できるので、半導体装置の高性能化が図れる。
【0012】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に金属材料を含むゲート電極を形成する工程と、上記ゲート電極を注入マスクとしてソース領域およびドレイン領域に低濃度不純物拡散層を形成する工程と、上記低濃度不純物拡散層の形成後に上記ゲート電極の側面にサイドウォールを形成する工程と、上記サイドウォール形成後に500℃以下の温度でCVD法によって上記半導体基板上にシリコン酸化膜を形成する工程と、上記ゲート電極および上記サイドウォールを注入マスクとして上記ソース領域および上記ドレイン領域に上記シリコン酸化膜を介してイオン注入法によって高濃度不純物拡散層を形成する工程とを備えたことを特徴としている。このような製造方法によれば、LDD構造を有するMOSトランジスタを含む半導体装置においても、同様に半導体装置の高性能化が図れる。
【0013】
また、上記サイドウォールは500℃以下の温度でCVD法により形成されることが好ましい。
【0014】
また、上記CVD法は常圧CVD法であることが好ましい。
【0015】
また、上記ゲート電極は高融点金属からなることが好ましい。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を図面に示す実施例に基づき具体的に説明する。
【0017】
図1に示す工程では、半導体基板としてのp型シリコン基板1のn型MOSトランジスタを形成する領域に、ボロン(B)を注入して不図示のpウエルを形成する。次に、LOCOS法によりフィールド酸化膜2を形成し、素子間分離を行う。
【0018】
次いで、図2に示す工程では、図1に示す工程で得たp型シリコン基板1のpウェルに、しきい値電圧の調整用のフッ化ボロン(BF2 )のイオン注入を行い、チャネル領域を形成する。次に、p型シリコン基板1上に、熱酸化工程等によってゲート酸化膜3を形成する。次いで、ゲート酸化膜3上に、ゲート電極形成材料の高融点金属としてのモリブデン(Mo)層4を堆積する。
【0019】
次に、図3に示す工程では、図2に示す工程で得たモリブデン層4を選択的にエッチングして、ゲート電極5を形成する。次いで、ゲート電極5を注入マスクとして、ゲート酸化膜3を介するとともに、pウエルの全面にリン(P)をイオン注入し、低濃度不純物拡散層としてのn− 拡散層10及び11を形成する。
【0020】
次いで、図4に示す工程では、400〜500℃の条件で常圧CVD法を行い、p型シリコン基板1上にシリコン酸化膜を形成する。これをエッチバック法によってゲート電極5の側面に側壁状に残して、ゲート電極5の側面にサイドウォール6を形成するとともに、ゲート酸化膜3を除去してp型シリコン基板1のソース領域及びドレイン領域を露出する。
【0021】
ここで、本実施例において、常圧CVD法は大気圧下で膜形成を行う熱CVD法のことである。また、後述する減圧CVD法は減圧下で膜形成を行う熱CVD法のことであり、プラズマCVD法はプラズマを利用して膜形成を行うCVD法のことを指す。
【0022】
次に、図5に示す工程では、図4に示す工程で得たウエハ上に、例えばモノシラン(SiH4)と酸素(O2)の混合ガスを用いて、400〜500℃の条件で常圧CVD法を行い、膜厚が例えば50〜300Åのシリコン酸化膜7を形成する。
【0023】
次いで、図6に示す工程では、図5に示す工程で得たシリコン酸化膜7を、後述する高濃度不純物拡散層としてのn+ 拡散層を形成するためのイオン注入によるイオン注入損傷の保護用シリコン酸化膜として、このシリコン酸化膜7を介すると共に、ゲート電極5およびサイドウォール6を注入マスクとして、pウェルの全面にヒ素(As)をイオン注入する。このようにして、pウエルにn+ 拡散層12および13を形成し、n− 拡散層10およびn+ 拡散層12からなるソース14と、n− 拡散層11およびn+ 拡散層13からなるドレイン15が形成される。
【0024】
続いて、図示してないが、周知のMOSトランジスタの製造方法と同様に、CVD法等によりシリコン酸化膜等のシリコン絶縁膜を半導体基板全面に堆積させ、金属配線との接続を行うコンタクトホールを開口し、そのコンタクトホールにアルミニウム等の合金を埋め込み、その後金属配線を形成する。このようにして、LDD構造を有するMOSトランジスタを備えた半導体装置が得られる。
【0025】
このように、400〜500℃の低温常圧CVD法によって、p型シリコン基板1上に、n+ 拡散層12、13の形成のためのイオン注入損傷の保護用のシリコン酸化膜7を形成するので、シリコン酸化膜7の形成時にゲート電極5を構成するモリブデンが酸化または昇華することはない。したがって、ゲート電極5の損傷や剥離を防止でき、かつn+ 拡散層12、13の形成時のイオン注入損傷を防止できる。これにより、ゲート電極5に高導電率のモリブデン等の高融点金属を使用できるので、半導体装置の高性能化が図れる。
【0026】
なお、本実施例において、ゲート電極5の構成材料として高融点金属のモリブデンを用いたが、高融点金属はこれに限らず適宜変更可能である。例えば、チタン(Ti)やタングステン(W)を用いても良く、また、高融点金属に限らず、アルミニウム(Al)や銅(Cu)等の金属でも良い。
【0027】
また、本実施例において、サイドウォール6およびシリコン酸化膜7の形成の際に、400〜500℃の低温常圧CVD法を採用したが、常圧CVD法の温度はこれに限るものではなく、400℃以下でも良い。また、ゲート電極5が酸化または昇華しない500℃以下の条件において、プラズマCVD法や減圧CVD法を用いても良い。
【0028】
また、本実施例において、シリコン酸化膜7の膜厚を50〜300Åとしているが、これに限らず適宜変更可能である。
【0029】
また、本実施例において、LDD構造を備えたMOSトランジスタとしてn型MOSトランジスタを使用したが、これに限らず、p型MOSトランジスタを使用しても良い。
【0030】
また、本実施例において、半導体装置としてLDD構造を備えたMOSトランジスタを用いたが、LDD構造を備えていない周知のMOSトランジスタでも本実施例と同様の効果を奏する。
【0031】
【発明の効果】
本発明の半導体装置の製造方法によれば、半導体基板上に金属材料を含むゲート電極を形成する工程と、ゲート電極の形成後に500℃以下の温度でCVD法によって半導体基板上にシリコン酸化膜を形成する工程と、ゲート電極を注入マスクとしてソース領域およびドレイン領域に上記シリコン酸化膜を介してイオン注入法によって高濃度不純物拡散層を形成する工程とを備えているので、500℃以下の低温のCVD法により、半導体基板上にイオン注入損傷の保護用シリコン酸化膜を形成するので、ゲート電極に含まれる金属材料が酸化または昇華せず、ゲート電極の損傷や剥離を防止でき、かつ高濃度不純物拡散層形成時のイオン注入損傷を防止できる。これにより、ゲート電極に高導電率の金属を使用できるので、半導体装置の高性能化が容易となる。
【0032】
また、本発明の半導体装置の製造方法によれば、半導体基板上に金属材料を含むゲート電極を形成する工程と、ゲート電極を注入マスクとしてソース領域およびドレイン領域に低濃度不純物拡散層を形成する工程と、低濃度不純物拡散層の形成後にゲート電極の側面にサイドウォールを形成する工程と、サイドウォール形成後に500℃以下の温度でCVD法によって半導体基板上にシリコン酸化膜を形成する工程と、ゲート電極およびサイドウォールを注入マスクとしてソース領域および上記ドレイン領域にシリコン酸化膜を介してイオン注入法によって高濃度不純物拡散層を形成する工程とを備えているので、LDD構造のMOSトランジスタを含む半導体装置の製造方法にあって、ゲート電極を金属で形成でき、半導体装置の高性能化が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態を示した半導体装置の製造工程の一部を示す部分断面図。
【図2】本発明の実施の一形態を示した半導体装置の製造工程の一部を示す部分断面図。
【図3】本発明の実施の一形態を示した半導体装置の製造工程の一部を示す部分断面図。
【図4】本発明の実施の一形態を示した半導体装置の製造工程の一部を示す部分断面図。
【図5】本発明の実施の一形態を示した半導体装置の製造工程の一部を示す部分断面図。
【図6】本発明の実施の一形態を示した半導体装置の製造工程の一部を示す部分断面図。
【符号の説明】
1 p型シリコン基板(半導体基板)
5 ゲート電極
6 サイドウォール
7 シリコン酸化膜
10、11 n− 拡散層(低濃度不純物拡散層)
12、13 n+ 拡散層(高濃度不純物拡散層)
14 ソース
15 ドレイン
Claims (5)
- 半導体基板上に金属材料を含むゲート電極を形成する工程と、
上記ゲート電極の形成後に、500℃以下の温度でCVD法によって上記半導体基板上にシリコン酸化膜を形成する工程と、
上記ゲート電極を注入マスクとしてソース領域およびドレイン領域に上記シリコン酸化膜を介してイオン注入法によって高濃度不純物拡散層を形成する工程と
を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 半導体基板上に金属材料を含むゲート電極を形成する工程と、
上記ゲート電極を注入マスクとしてソース領域およびドレイン領域に低濃度不純物拡散層を形成する工程と、
上記低濃度不純物拡散層の形成後に上記ゲート電極の側面にサイドウォールを形成する工程と、
上記サイドウォール形成後に500℃以下の温度でCVD法によって上記半導体基板上にシリコン酸化膜を形成する工程と、
上記ゲート電極および上記サイドウォールを注入マスクとして上記ソース領域および上記ドレイン領域に上記シリコン酸化膜を介してイオン注入法によって高濃度不純物拡散層を形成する工程と
を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項2において、上記サイドウォールは500℃以下の温度でCVD法により形成されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
- 請求項1乃至3のいずれかにおいて、上記CVD法は常圧CVD法であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
- 請求項1乃至4のいずれかにおいて、上記ゲート電極は高融点金属からなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
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JP2002182776A JP2004031484A (ja) | 2002-06-24 | 2002-06-24 | 半導体装置の製造方法 |
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JP2002182776A JP2004031484A (ja) | 2002-06-24 | 2002-06-24 | 半導体装置の製造方法 |
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JP2002182776A Pending JP2004031484A (ja) | 2002-06-24 | 2002-06-24 | 半導体装置の製造方法 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US7312140B2 (en) | 2004-09-30 | 2007-12-25 | Tri Chemical Laboratories Inc. | Film forming method |
CN111403314A (zh) * | 2020-02-18 | 2020-07-10 | 北京芯之路企业管理中心(有限合伙) | 一种晶圆背面金属化结构、薄化装置及金属化制程方法 |
-
2002
- 2002-06-24 JP JP2002182776A patent/JP2004031484A/ja active Pending
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US7312140B2 (en) | 2004-09-30 | 2007-12-25 | Tri Chemical Laboratories Inc. | Film forming method |
CN111403314A (zh) * | 2020-02-18 | 2020-07-10 | 北京芯之路企业管理中心(有限合伙) | 一种晶圆背面金属化结构、薄化装置及金属化制程方法 |
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