JP2774019B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
Method for manufacturing semiconductor deviceInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置の製造方
法に関する。さらに詳しくは、結晶欠陥の少いソース・
ドレインでMOS形トランジスタを形成することからな
る半導体装置の製造方法に関する。ことにMOS形メモ
リ装置の製造に用いられる。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device. More specifically, the source with few crystal defects
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device including forming a MOS transistor with a drain. Particularly, it is used for manufacturing a MOS type memory device.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の半導体装置は、図2に示すように
a)ゲート酸化膜12を介してゲート電極13が形成さ
れたシリコン基板11上に、CVD法によってSiO2
膜をRIEとHF水溶液を用いて処理することによって
ゲート電極の両側にSiO2 の側壁を形成すると共にソ
ース・ドレインを形成する領域に膜厚約100〜400
ÅのSiO2 膜を残す工程と、b)ソース・ドレインを
形成する領域に、Asイオンの注入を行い800℃で約
1時間熱処理しAsを拡散させる工程と、c)ソース・
ドレインを形成する領域のAsを基板外へ拡散するのを
防ぐために、この上にNSG(ノンドープシリケートガ
ラス)膜を堆積し、更にNSG膜の段差を小さくするた
めにBPSG膜を堆積しこの基板を950℃で30分間
熱処理をして拡散領域のソース・ドレインを形成する工
程と、d)BPSG膜とNSG膜の所定領域にコンタク
ト穴を開孔、タングステン層を埋設しこの上に配線層を
形成して製造されている。2. Description of the Related Art As shown in FIG. 2, a conventional semiconductor device is composed of a) SiO 2 formed on a silicon substrate 11 on which a gate electrode 13 is formed via a gate oxide film 12 by CVD.
By processing the film using RIE and HF aqueous solution, SiO 2 side walls are formed on both sides of the gate electrode, and a film thickness of about 100 to 400 is formed in a region where a source / drain is formed.
(B) a step of leaving an SiO 2 film; b) a step of implanting As ions into a region where a source / drain is to be formed and heat-treating at 800 ° C. for about 1 hour to diffuse As;
An NSG (non-doped silicate glass) film is deposited thereon in order to prevent As in a region where a drain is formed from diffusing out of the substrate, and a BPSG film is further deposited to reduce a step of the NSG film. Forming a source / drain in the diffusion region by heat treatment at 950 ° C. for 30 minutes; and d) forming a contact hole in a predetermined region of the BPSG film and the NSG film, burying a tungsten layer, and forming a wiring layer thereon. It is manufactured.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上記従来の半導体装置
の製造方法は、イオン注入時にSiO2 膜中の酸素がイ
オンとともにシリコン基板に打ち込まれるため、シリコ
ン基板(ソース・ドレイン領域)に結晶欠陥が発生し、
この欠陥は、その後の熱処理でも消失しないため半導体
装置の電気的リークの原因となり、製造歩留まりが低下
するという問題がある。In the above-described conventional method for manufacturing a semiconductor device, oxygen in the SiO 2 film is implanted into the silicon substrate together with the ions during ion implantation, so that a crystal defect occurs in the silicon substrate (source / drain region). Occurs
Since this defect does not disappear even in the subsequent heat treatment, it causes an electric leak of the semiconductor device, and there is a problem that the manufacturing yield is reduced.
【0004】この発明は、上記問題を解決するためにな
されたものであって、ソース・ドレインに結晶欠陥の発
生がなく、電気的リークが少なく製造歩留の高い半導体
装置の製造方法を提供しようとするものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problem, and it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor device which has no crystal defects in its source and drain, has low electric leakage, and has a high manufacturing yield. It is assumed that.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】この発明によれば、a)
ゲート酸化膜を介してゲート電極が形成されたシリコン
基板上に、SiO2 膜を積層し、エッチバックを行うこ
とによってゲート電極に隣接する側壁を形成すると共に
ソース・ドレインを形成する領域のシリコン基板を露出
させる工程と、b)全面にポリシリコン層を積層し、こ
の上からポリシリコン層とソース・ドレインを形成する
領域に不純物を注入する工程と、c)この基板を窒素系
ガス雰囲気中で加熱する工程とd)上記加熱によって形
成されたポリシリコン層上部のSiN層を除去した後ポ
リシリコン層を所定パターンにエッチングする工程と、
e)全面に層間絶縁膜を積層し、ポリシリコン層に達す
るコンタクト穴を開孔し、コンタクト穴に配線材料を埋
設しこの上に配線層を形成する工程、とからなる半導体
装置の製造方法が提供される。According to the present invention, a)
An SiO 2 film is stacked on a silicon substrate on which a gate electrode is formed via a gate oxide film, and a silicon substrate in a region where a side wall adjacent to the gate electrode is formed and a source / drain is formed by performing etch back B) laminating a polysilicon layer over the entire surface and injecting impurities into regions where the polysilicon layer and the source / drain are to be formed, and c) placing the substrate in a nitrogen-based gas atmosphere. Heating; and d) removing the SiN layer on the polysilicon layer formed by the heating and then etching the polysilicon layer into a predetermined pattern;
e) laminating an interlayer insulating film over the entire surface, opening a contact hole reaching the polysilicon layer, burying a wiring material in the contact hole, and forming a wiring layer thereon. Provided.
【0006】この発明においては、a)ゲート酸化膜を
介してゲート電極が形成されたシリコン基板上に、Si
O2 膜を積層し、エッチバックを行うことによってゲー
ト電極に隣接する側壁を形成すると共にソース・ドレイ
ンを形成する領域のシリコン基板のシリコン基板を露出
させる。SiO2 膜は、通常CVD法によって形成され
る。According to the present invention, a) forming a silicon oxide film on a silicon substrate on which a gate electrode is formed via a gate oxide film;
By stacking an O 2 film and performing etch back, a sidewall adjacent to the gate electrode is formed, and a silicon substrate of a region where a source / drain is to be formed is exposed. The SiO 2 film is usually formed by a CVD method.
【0007】上記エッチバックは、公知の方法を用いる
ことができ、例えばRIE法、RIE法とHF溶液処理
法とを組合せる方法等を挙げることができる。上記側壁
は、LDD(ligutly doped drain)を形成するためのも
のであって、上記エッチバックによって形成される。上
記シリコン基板の露出は、この上に積層するポリシリコ
ン層とシリコン基板中のソース・ドレインとを電気的に
接続するためのものである。A known method can be used for the etch back, and examples thereof include a RIE method and a method combining the RIE method and the HF solution processing method. The side wall is for forming an LDD (ligutly doped drain), and is formed by the etch back. The exposure of the silicon substrate is for electrically connecting the polysilicon layer laminated thereon to the source / drain in the silicon substrate.
【0008】この発明においては、b)全面にポリシリ
コン層を積層し、この上からポリシリコン層とソース・
ドレインを形成する領域に不純物を注入し拡散する。上
記ポリシリコン層は、この上方から不純物イオンを照射
してポリシリコン層とシリコン基板内へイオン注入する
際に、ソース・ドレインを形成する領域に汚染物が導入
されないようにシリコン基板を保護すると共にイオン注
入によって発生したソース・ドレイン領域の結晶欠陥を
解消するためのものであり、公知の方法によって通常2
00〜400Åの膜厚になるように積層される。In the present invention, b) a polysilicon layer is laminated on the entire surface, and the polysilicon layer and the source
Impurities are implanted and diffused into a region where a drain is formed. When the polysilicon layer is irradiated with impurity ions from above to implant ions into the polysilicon layer and the silicon substrate, the polysilicon layer protects the silicon substrate so that contaminants are not introduced into a region where a source / drain is formed. The purpose is to eliminate crystal defects in the source / drain regions caused by ion implantation.
The layers are laminated so as to have a thickness of 100 to 400 °.
【0009】上記不純物は、ソース・ドレインを形成す
る領域及びこの上のポリシリコン層を導電性にするため
のものであって、n形の導電性にする場合は通常P、A
s又はSbが用いられp形の導電性にする場合は通常
B、BF2 又はInが用いられる。この不純物の注入に
よって、ソース・ドレインを形成する領域及びポリシリ
コン層に結晶欠陥が発生する。The above-mentioned impurities are used to make the region for forming the source / drain and the polysilicon layer thereover conductive. To make the region n-type conductive, P and A are usually used.
When s or Sb is used and p-type conductivity is used, B, BF 2 or In is usually used. Due to the implantation of the impurities, crystal defects occur in the region where the source / drain is formed and the polysilicon layer.
【0010】この発明においては、c)この基板を窒素
系ガス雰囲気中で加熱する。上記窒素系ガスは、ポリシ
リコン層の上部を窒化してSiN膜に変換するためのも
のであって、例えばNH3 ガス等を用いることができ
る。上記加熱は、この窒化を促進するためのものであ
る。この窒化によって、ポリシリコン層及びシリコン基
板中のSi原子がSiN層の方向に移動してソース・ド
レインの結晶欠陥が解消される。In the present invention, c) the substrate is heated in a nitrogen-based gas atmosphere. The nitrogen-based gas is used for nitriding the upper portion of the polysilicon layer to convert it into a SiN film, and for example, NH 3 gas or the like can be used. The heating is for promoting this nitriding. By this nitridation, Si atoms in the polysilicon layer and the silicon substrate move in the direction of the SiN layer, and crystal defects at the source and drain are eliminated.
【0011】この発明においては、d)上記加熱によっ
て形成されたポリシリコン層上部のSiN層を除去した
後ポリシリコン層を所定パターンにエッチングする。S
iNの除去は、公知の方法によって行うことができる。
所定パターンは、ソース・ドレインと後工程で形成され
る配線層とを電気的に接続するようにコンタクトを形成
する領域にポリシリコン層を残して形成される。In the present invention, d) the polysilicon layer is etched into a predetermined pattern after removing the SiN layer on the polysilicon layer formed by the heating. S
The removal of iN can be performed by a known method.
The predetermined pattern is formed leaving a polysilicon layer in a region where a contact is formed so as to electrically connect the source / drain and a wiring layer formed in a later step.
【0012】この発明においては、e)全面に層間絶縁
膜を積層し、ポリシリコン層に達するコンタクト穴を開
孔し、コンタクト穴に配線材料を埋設しこの上に配線層
を形成して半導体装置が製造される。配線材料として
は、例えばタングステン等が用いられる。In the present invention, e) an interlayer insulating film is laminated on the entire surface, a contact hole reaching the polysilicon layer is opened, a wiring material is buried in the contact hole, and a wiring layer is formed thereon to form a semiconductor device. Is manufactured. As the wiring material, for example, tungsten or the like is used.
【0013】[0013]
【作用】ポリシリコン層の上部を加熱下で窒化すること
により窒化領域(SiN層)の結晶構造に空位を生じ、
この空位にポリシリコン層及びソース・ドレイン領域の
Si原子が移動してポリシリコン層及びソース・ドレイ
ン領域の結晶欠陥が解消される。The vacancy is generated in the crystal structure of the nitrided region (SiN layer) by nitriding the upper portion of the polysilicon layer under heating,
Si atoms in the polysilicon layer and the source / drain regions move to the vacancies, and crystal defects in the polysilicon layer and the source / drain regions are eliminated.
【0014】[0014]
【実施例】シリコン基板1上に、常法によってゲート酸
化膜2を介してゲート電極3を形成しこの上にNSG層
(ノンドープトシリケートガラス)を形成してゲート電
極の段差を緩和する。更にこの上にCVD法によってS
iO2 膜を積層しゲート電極上とゲート電極側面上を残
すようにRIE法及びフッ酸溶液処理によってエッチン
グする。このエッチングによってゲート電極の側壁5が
形成されシリコン基板の所定の表面が露出される。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A gate electrode 3 is formed on a silicon substrate 1 via a gate oxide film 2 by a conventional method, and an NSG layer (non-doped silicate glass) is formed thereon to reduce a step of the gate electrode. Further, S is deposited thereon by CVD.
An iO 2 film is laminated and etched by RIE and hydrofluoric acid solution treatment so as to leave the gate electrode and the side surface of the gate electrode. By this etching, the side wall 5 of the gate electrode is formed, and a predetermined surface of the silicon substrate is exposed.
【0015】次にこの上に膜厚300Åのポリシリコン
層4を積層し、この上からシリコン基板中に80KeV
のAsイオンを3×1015ions/cm2の濃度となるように
ソース・ドレインのイオン注入を行う。次にNH3 ガス
雰囲気中で基板を加熱してポリシリコン層を窒化させる
と共にソース・ドレインの結晶欠陥を解消させる。Next, a polysilicon layer 4 having a thickness of 300.degree. Is laminated thereon, and 80 KeV
Is implanted into the source / drain so that the As ion has a concentration of 3 × 10 15 ions / cm 2 . Next, the substrate is heated in an NH 3 gas atmosphere to nitride the polysilicon layer and eliminate crystal defects at the source and drain.
【0016】この後上記窒化によって形成されたSiN
膜6を除去し、ポリシリコン層MRコンタクト領域を残
してエッチングし、層間絶縁膜7を形成後コンタクト穴
を開孔して選択W法のタングステン層8で導通を取りエ
ッチバック後、MR配線9を形成する。この配線形成で
は、アスペクト比の高いコンタクトでもポリシリコン層
のバリヤとタングステン層8によって、特性のよいコン
タクトとMR配線の形成が可能となる。Thereafter, the SiN formed by the above nitridation is formed.
The film 6 is removed, the polysilicon layer is etched leaving an MR contact region, an interlayer insulating film 7 is formed, a contact hole is opened, conduction is established with the tungsten layer 8 of the selective W method, and etch back is performed. To form In this wiring formation, even with a contact having a high aspect ratio, a contact having good characteristics and an MR wiring can be formed by the barrier of the polysilicon layer and the tungsten layer 8.
【0017】[0017]
【発明の効果】この発明によれば、不純物注入時のコン
タミが押えられ、ソース・ドレイン領域に結晶欠陥がな
く、リーク電流が低く、歩留まりが向上し、アスペクト
比の高いコンタクトでも特性が高い半導体装置の製造方
法を提供することが可能である。According to the present invention, contamination during impurity implantation is suppressed, there is no crystal defect in the source / drain regions, the leak current is low, the yield is improved, and the characteristics are high even in a contact having a high aspect ratio. It is possible to provide a method of manufacturing the device.
【図1】この発明の実施例で作製した半導体装置の製造
工程説明図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a manufacturing process of a semiconductor device manufactured according to an embodiment of the present invention.
【図2】従来の半導体装置の製造工程説明図である。FIG. 2 is an explanatory view of a manufacturing process of a conventional semiconductor device.
1 シリコン基板 2 ゲート酸化膜 3 ゲート電極 4 ポリシリコン層 5 側壁 6 SiN膜 7 層間絶縁膜 8 タングステン層 9 MR配線 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Silicon substrate 2 Gate oxide film 3 Gate electrode 4 Polysilicon layer 5 Side wall 6 SiN film 7 Interlayer insulating film 8 Tungsten layer 9 MR wiring
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 21/768 Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI H01L 21/768
Claims (1)
形成されたシリコン基板上に、SiO2 膜を積層し、エ
ッチバックを行うことによってゲート電極に隣接する側
壁を形成すると共にソース・ドレインを形成する領域の
シリコン基板を露出させる工程と、 b)全面にポリシリコン層を積層し、この上からポリシ
リコン層とソース・ドレインを形成する領域に不純物を
注入する工程と、 c)この基板を窒素系ガス雰囲気中で加熱する工程と、 d)上記加熱によって形成されたポリシリコン層上部の
SiN層を除去した後ポリシリコン層を所定パターンに
エッチングする工程と、 e)全面に層間絶縁膜を積層し、ポリシリコン層に達す
るコンタクト穴を開孔し、コンタクト穴に配線材料を埋
設しこの上に配線層を形成する工程、 とからなる半導体装置の製造方法。1. a) A SiO 2 film is stacked on a silicon substrate on which a gate electrode is formed via a gate oxide film, and a sidewall adjacent to the gate electrode is formed by performing an etch back, and a source / drain is formed. Exposing a silicon substrate in a region where a is to be formed; b) laminating a polysilicon layer over the entire surface and implanting impurities from above onto a region where a polysilicon layer and a source / drain are to be formed; Heating in a nitrogen-based gas atmosphere, d) removing the SiN layer on the polysilicon layer formed by the heating, and then etching the polysilicon layer into a predetermined pattern; e) an interlayer insulating film on the entire surface Forming a contact hole reaching the polysilicon layer, burying a wiring material in the contact hole, and forming a wiring layer thereon. Method of manufacturing a conductor arrangement.
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---|---|---|---|
JP14768292A JP2774019B2 (en) | 1992-06-08 | 1992-06-08 | Method for manufacturing semiconductor device |
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JP14768292A JP2774019B2 (en) | 1992-06-08 | 1992-06-08 | Method for manufacturing semiconductor device |
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JPH05343420A JPH05343420A (en) | 1993-12-24 |
JP2774019B2 true JP2774019B2 (en) | 1998-07-09 |
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JP6266258B2 (en) * | 2013-08-05 | 2018-01-24 | 新日本無線株式会社 | Manufacturing method of semiconductor device |
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1992
- 1992-06-08 JP JP14768292A patent/JP2774019B2/en not_active Expired - Fee Related
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