JP2570292B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JP2570292B2 JP62127403A JP12740387A JP2570292B2 JP 2570292 B2 JP2570292 B2 JP 2570292B2 JP 62127403 A JP62127403 A JP 62127403A JP 12740387 A JP12740387 A JP 12740387A JP 2570292 B2 JP2570292 B2 JP 2570292B2
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gate electrode
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体製造におけるシリコン中への不純物
拡散層の形成方法に関し、特にCMOSLSIの製造において
有効である。
The present invention relates to a method for forming an impurity diffusion layer in silicon in the manufacture of a semiconductor, and is particularly effective in the manufacture of a CMOS LSI.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来のTiシリサイドを選択的にシリコン拡散層上に裏
打ちされた構造を製造する場合、シリコンにP,Nそれぞ
れ高濃度不純物層を形成後、Tiを蓄積し、熱処理により
Tiシリサイドを形成していた。しかるに従来技術では、
Tiシリサイドの形成がシリコン中の不純物濃度に依存
し、As注入層ではB注入層よりTiシリサイド形成が遅
く、特に薄い多結晶シリコンゲート電極中に高濃度As注
入後Tiを該高濃度Asを含む多結晶シリコン上に蓄積し熱
処理しても、Tiシリサイドが多結晶シリコン上に形成さ
れない。このため従来の製造方法ではPch領域Nch領域及
び多結晶シリコン領域に安定してTiシリサイドを選択的
に形成することが困難であった。
When manufacturing a structure in which conventional Ti silicide is selectively lined with a silicon diffusion layer, after forming P and N high-concentration impurity layers on silicon, Ti is accumulated, and heat treatment is performed.
Ti silicide was formed. However, in the prior art,
The formation of Ti silicide depends on the impurity concentration in silicon, and the formation of Ti silicide is slower in the As implanted layer than in the B implanted layer. Even if it accumulates on polycrystalline silicon and heat-treats, Ti silicide is not formed on polycrystalline silicon. For this reason, it has been difficult to stably selectively form Ti silicide in the Pch region, the Nch region, and the polycrystalline silicon region by the conventional manufacturing method.

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

本発明はかかる従来技術の欠点をおぎない、Pch領
域、Nch領域及び多結晶シリコン領域に安定して均一なT
iシリサイドを選択的に形成するものである。
The present invention overcomes the disadvantages of the prior art, and provides stable and uniform T
i-silicide is selectively formed.

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

本発明の半導体装置の製造方法は、(a)シリコン基
板上にPチャネルトランジスタ領域及びNチャネルトラ
ンジスタ領域を分離する素子分離絶縁膜と、Pチャネル
トランジスタのゲート絶縁膜、多結晶シリコンからなる
ゲート電極及び前記Pチャネルトランジスタの前記ゲー
ト電極の側壁絶縁物と、Nチャネルトランジスタのゲー
ト絶縁膜、多結晶シリコンからなるゲート電極及び前記
Nチャネルトランジスタの前記ゲート電極の側壁絶縁物
と、を形成する工程、(b)前記Pチャネルトランジス
タ領域に選択的にボロンまたはフッ化ボロンをイオン注
入し熱処理によって前記Pチャネルトランジスタの不純
物層を形成する工程、(c)前記シリコン基板上にチタ
ンを形成する工程、(d)熱処理によって、前記Pチャ
ネル及び前記Nチャネルトランジスタの前記ゲート電極
と前記Pチャネル及び前記Nチャネルトランジスタの前
記側壁絶縁物と前記素子分離絶縁膜とが形成されていな
い前記シリコン基板上と、前記Pチャネル及び前記Nチ
ャネルトランジスタの前記ゲート電極上と、に選択的に
チタンシリサイドを形成する工程、(d)前記素子分離
絶縁膜上、前記Pチャネル及び前記Nチャネルトランジ
スタの前記側壁絶縁物上、の未反応の前記チタンを除去
する工程、(e)前記Nチャネルトランジスタ領域に選
択的にヒ素またはリンをイオン注入する工程、(f)前
記シリコン基板上に絶縁膜を形成する工程、(g)熱処
理によって前記ヒ素またはリンを活性化させ、前記Nチ
ャネルトランジスタの不純物層を形成する工程、を有す
ることを特徴とする。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, there are provided (a) an element isolation insulating film for separating a P-channel transistor region and an N-channel transistor region on a silicon substrate, a gate insulating film of a P-channel transistor, and a gate electrode made of polycrystalline silicon. And forming a sidewall insulator of the gate electrode of the P-channel transistor, a gate insulating film of the N-channel transistor, a gate electrode made of polycrystalline silicon, and a sidewall insulator of the gate electrode of the N-channel transistor; (B) selectively ion-implanting boron or boron fluoride into the P-channel transistor region and forming an impurity layer of the P-channel transistor by heat treatment; (c) forming titanium on the silicon substrate; d) the P channel and the N channel The silicon substrate on which the gate electrode of the P-channel transistor, the sidewall insulator of the P-channel and the N-channel transistor and the element isolation insulating film are not formed, and the gate electrode of the P-channel and the N-channel transistor (D) removing unreacted titanium on the element isolation insulating film, the sidewall insulators of the P-channel and N-channel transistors, and (d) removing titanium silicide. (E) selectively ion-implanting arsenic or phosphorus into the N-channel transistor region; (f) forming an insulating film on the silicon substrate; (g) activating the arsenic or phosphorus by heat treatment; Forming an impurity layer of the N-channel transistor.

〔作用〕[Action]

本発明の作用を述べれば、Tiを蓄積前にBまたはBF2
をPch領域に形成することは、Pchの多結晶シリコンに高
濃度ボロンが含まれるP型シリコンからなるゲート電極
を与える。またTiシリサイド形成は、高濃度ボロン注入
層のPch領域と、高濃度不純物が注入されていないNch領
域とで処理され、ボロンはTiシリサイド形成の妨げにな
らないため、P,N両ch領域に安定して均一なシリサイド
層が形成できる。またリン及びヒ素はTiシリサイド中の
拡散が非常に速く、Nch領域に注入されたリンまたはヒ
素はPch領域のゲート電極シリサイドを伝わりゲート電
極多結晶シリコンに混入する。このためTiシリサイド中
の拡散の少ないBをTiシリサイド形成後にPch領域に注
入した場合、ゲート電極の多結晶シリコンはNchのみな
らずPch領域のゲート電極までN型に変えてしまう。一
方、本発明ではTiシリサイド形成前にPch領域の多結晶
シリコンには高濃度Bが注入されるためPch領域のゲー
ト電極はP型を保ったまま形成できる。さらに本発明で
は、Tiシリサイド形成後リンまたはヒ素をTiシリサイド
とシリコン界面にピークが成るように注入するため、低
温熱処理(例えば1025℃、20秒)でシリコン中に活性化
された浅い不純物層が形成できる。低温熱処理のためPc
hの接合深さも浅く保つことができる。
According to the operation of the present invention, B or BF 2 before Ti is accumulated.
Forming in the Pch region provides a gate electrode made of P-type silicon in which high-concentration boron is contained in Pch polycrystalline silicon. In addition, Ti silicide formation is processed in the Pch region of the high-concentration boron implanted layer and the Nch region in which the high-concentration impurities are not implanted. Thus, a uniform silicide layer can be formed. Phosphorus and arsenic diffuse very quickly in Ti silicide, and phosphorus or arsenic implanted in the Nch region propagates through the gate electrode silicide in the Pch region and mixes with the gate electrode polycrystalline silicon. For this reason, when B with little diffusion in Ti silicide is implanted into the Pch region after the formation of Ti silicide, the polycrystalline silicon of the gate electrode is changed to the N type not only in the Nch but also in the gate electrode in the Pch region. On the other hand, in the present invention, since high concentration B is implanted into the polycrystalline silicon in the Pch region before forming the Ti silicide, the gate electrode in the Pch region can be formed while maintaining the P-type. Furthermore, in the present invention, since phosphorus or arsenic is implanted so that a peak is formed at the interface between Ti silicide and silicon after Ti silicide formation, a shallow impurity layer activated in silicon by low-temperature heat treatment (for example, 1025 ° C., 20 seconds) Can be formed. Pc for low temperature heat treatment
The junction depth of h can also be kept shallow.

〔実施例〕〔Example〕

以下実施例を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples.

第1〜4図は、本発明のCMOSFETの製造工程断面図を
示す。第1図ではシリコン基板1上の素子分離絶縁膜2
で分離された、Pch及びNchTrが示してある。第1図では
ゲート膜4と側壁絶縁物5とPchTrのゲート電極、NchTr
のゲート電極3が形成後、レジストをマスクとして選択
的にPch領域のみなにボロン7を注入している。注入ボ
ロンを熱処理(例えば1000℃、10秒)し活性化した後、
Ti8を基板全面に形成したのが第2図である。このときP
chTrのゲート電極3−1は高濃度ボロンを含んだP型多
結晶シリコンを形成する。その後N2雰囲気中で熱処理
(例えば700℃、30秒)し、シリコン基板上にTiシリサ
イド9を選択的に形成し、RCA液により素子分離絶縁膜
および側壁絶縁物上のTiまたはTiNを除去する。第3図
では、Tiシリサイドを選択的に形成後、レジスト10をマ
スクとしてNch領域に選択的にリン11を注入している。
第4図ではPSG12を全面に形成後熱処理(例えば1025
℃、20秒)リンを活性化させ浅いN型接合11およびN型
多結晶シリコンゲート3−2が形成される。以上によ
り、シリコン基板1上には、絶縁膜2で分離された、Ti
シリサイド9で裏打ちされたP型ゲート電極3−1を持
つPchMOSFETと、N型電極3−2を持つNchMOSFETからな
るCMOSFETが得られる。本発明によればTiシリサイド9
はPch,Nch両領域のゲート電極、ソース・ドレインに安
定して均一に形成される。またPch,Nchのゲート電極は
それぞれP型、N型に制御できる。さらにPch,Nchとも
に浅い接合が形成される。また、PSG12に代えて、SiO2
膜またはBPSG膜等を形成してもよい。
1 to 4 are sectional views showing the steps of manufacturing the CMOSFET of the present invention. In FIG. 1, an element isolation insulating film 2 on a silicon substrate 1 is shown.
Pch and NchTr separated by are shown. In FIG. 1, the gate film 4, the side wall insulator 5, the gate electrode of the PchTr, the NchTr
After the gate electrode 3 is formed, boron 7 is selectively implanted into the entire Pch region using the resist as a mask. After activating the implanted boron by heat treatment (for example, 1000 ° C, 10 seconds),
FIG. 2 shows that Ti8 is formed on the entire surface of the substrate. Then P
The gate electrode 3-1 of the chTr forms P-type polycrystalline silicon containing high-concentration boron. Thereafter, a heat treatment (for example, 700 ° C., 30 seconds) is performed in an N 2 atmosphere to selectively form Ti silicide 9 on the silicon substrate, and Ti or TiN on the element isolation insulating film and the side wall insulator is removed by RCA solution. . In FIG. 3, after selectively forming Ti silicide, phosphorus 11 is selectively implanted into the Nch region using the resist 10 as a mask.
In FIG. 4, after forming PSG12 on the entire surface, heat treatment (for example, 1025
(C, 20 seconds) Phosphorus is activated to form a shallow N-type junction 11 and an N-type polysilicon gate 3-2. As described above, on the silicon substrate 1, Ti separated by the insulating film 2
A CMOSFET composed of a Pch MOSFET having a P-type gate electrode 3-1 lined with silicide 9 and an Nch MOSFET having an N-type electrode 3-2 is obtained. According to the present invention, Ti silicide 9
Are formed stably and uniformly on the gate electrode and the source / drain of both the Pch and Nch regions. The gate electrodes of Pch and Nch can be controlled to P-type and N-type, respectively. Further, a shallow junction is formed for both Pch and Nch. Also, instead of PSG12, SiO 2
A film or a BPSG film may be formed.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上述べたように、本発明によれば、安定して均一な
Tiシリサイドが選択的に裏打ちされ、かつPch,NchTrが
各々P型、N型のゲート電極と浅い接合とを持つCMOSLS
Iの製造が可能になる。
As described above, according to the present invention, a stable and uniform
CMOSLS with Ti silicide selectively backed and Pch and NchTr with P-type and N-type gate electrodes and shallow junctions respectively
I can be manufactured.

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

第1図〜4図は本発明によるCMOSFETの製造工程断面
図。 1……シリコン基板、2……絶縁膜 3……ゲート電極 3−1……P型多結晶シリコン 3−2……N型多結晶シリコン 4……ゲート膜、5……側壁絶縁物 6……レジスト、7……ボロン 8……Ti、9……Tiシリサイド 10……レジスト、11……リン 12……PSG
1 to 4 are cross-sectional views showing a manufacturing process of a CMOSFET according to the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Silicon substrate, 2 ... Insulating film 3 ... Gate electrode 3-1 ... P-type polycrystalline silicon 3-2 ... N-type polycrystalline silicon 4 ... Gate film, 5 ... Side wall insulator 6 ... ... resist, 7 ... boron 8 ... Ti, 9 ... Ti silicide 10 ... resist, 11 ... phosphorus 12 ... PSG

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】(a)シリコン基板上にPチャネルトラン
ジスタ領域及びNチャネルトランジスタ領域を分離する
素子分離絶縁膜と、Pチャネルトランジスタのゲート絶
縁膜、多結晶シリコンからなるゲート電極及び前記Pチ
ャネルトランジスタの前記ゲート電極の側壁絶縁物と、
Nチャネルトランジスタのゲート絶縁膜、多結晶シリコ
ンからなるゲート電極及び前記Nチャネルトランジスタ
の前記ゲート電極の側壁絶縁物と、を形成する工程、 (b)前記Pチャネルトランジスタ領域に選択的にボロ
ンまたはフッ化ボロンをイオン注入し熱処理によって前
記Pチャネルトランジスタの不純物層を形成する工程、 (c)前記シリコン基板上にチタンを形成する工程、 (d)熱処理によって、前記Pチャネル及び前記Nチャ
ネルトランジスタの前記ゲート電極と前記Pチャネル及
び前記Nチャネルトランジスタの前記側壁絶縁物と前記
素子分離絶縁膜とが形成されていない前記シリコン基板
上と、前記Pチャネル及び前記Nチャネルトランジスタ
の前記ゲート電極上と、に選択的にチタンシリサイドを
形成する工程、 (e)前記素子分離絶縁膜上、前記Pチャネル及び前記
Nチャネルトランジスタの前記側壁絶縁物上、の未反応
の前記チタンを除去する工程、 (f)前記Nチャネルトランジスタ領域に選択的にヒ素
またはリンをイオン注入する工程、 (g)前記シリコン基板上に絶縁膜を形成する工程、 (h)熱処理によって前記ヒ素またはリンを活性化さ
せ、前記Nチャネルトランジスタの不純物層を形成する
工程、 を有すること特徴とする半導体装置の製造方法。
(A) An element isolation insulating film for isolating a P-channel transistor region and an N-channel transistor region on a silicon substrate, a gate insulating film of a P-channel transistor, a gate electrode made of polycrystalline silicon, and the P-channel transistor A sidewall insulator of the gate electrode;
Forming a gate insulating film of an N-channel transistor, a gate electrode made of polycrystalline silicon, and a sidewall insulator of the gate electrode of the N-channel transistor; (b) selectively forming boron or fluorine in the P-channel transistor region; (C) forming titanium on the silicon substrate by heat-treating the impurity layer of the P-channel transistor, and (d) forming the impurity layer of the P-channel transistor by heat treatment. A gate electrode, the sidewall insulators of the P-channel and the N-channel transistors, and the silicon substrate on which the element isolation insulating film is not formed; and a gate electrode of the P-channel and the N-channel transistors. Selectively forming titanium silicide; (e) A) removing the unreacted titanium on the element isolation insulating film and on the sidewall insulator of the P-channel and N-channel transistors; and (f) selectively depositing arsenic or phosphorus in the N-channel transistor region. (G) forming an insulating film on the silicon substrate; (h) activating the arsenic or phosphorus by heat treatment to form an impurity layer of the N-channel transistor. Manufacturing method of a semiconductor device.
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