JPH023244A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH023244A
JPH023244A JP15018688A JP15018688A JPH023244A JP H023244 A JPH023244 A JP H023244A JP 15018688 A JP15018688 A JP 15018688A JP 15018688 A JP15018688 A JP 15018688A JP H023244 A JPH023244 A JP H023244A
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JP
Japan
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gate electrode
film
dummy
electrode
melting point
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JP15018688A
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Japanese (ja)
Inventor
Naoyoshi Tamura
直義 田村
Hideyuki Kojima
児嶋 秀之
Shigeyoshi Koike
小池 重好
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66409Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66477Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
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    • HELECTRICITY
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Abstract

PURPOSE:To maintain a gate insulation film in favorable condition by laminating a real electrode and a dummy electrode so as to constitute a gate electrode, and forming a source area and a drain area by a self-alignment method in which those electrodes are used as masks, and then removing the dummy electrode so as to bury high melting point metal in that trace. CONSTITUTION:In the active element formation area on a silicon semiconductor substrate 1 are formed a gate insulation film 6 consisting of SiO2,a gate electrode 7 at the first layer which uses, e.g., polycrystal silicon containing impurity as material, an etching stoppage film 8 consisting of titanium nitride, and a dummy gate electrode 9 Which uses, e.g., polycrystal silicon. After burying the gate electrode 7 at the first layer, the etching stoppage film 8, and the dummy gate electrode 9 using sidewalls 12 R consisting of, e.g., SiO2 and interlayer insulation films 14 consisting of, e.g., SiO2, the dummy electrode 9 is removed. In the trace that the gate electrode 9 is removed, a gate electrode at the second layer consisting of high melting point metal such as tungsten, etc., is formed.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 縮小されたMIS(metal  1nsulator
  semiconductor)電界効果トランジス
タをもつ半導体装置を製造するのに好適な方法に関し、 所謂、ダミー・ゲート・プロセスを採りながら、ゲート
絶縁膜は最初に形成されたままの良好な状態を維持でき
るようにすることを目的とし、半導体基板上にゲート絶
縁膜とゲート電極とダミー・ゲート電極とを形成する工
程と、次いで、それらゲート電極パターンをマスクとす
るセルフ・アライメント方式に依る不純物のイオン注入
及び注入された不純物を活性化する為の熱処理を行って
ソース領域及びドレイン領域を形成する工程と、次いで
、それらゲート電極パターンを埋める絶縁膜を形成して
から前記ダミー・ゲート電極のみを除去する工程と、次
いで、前記ダミー・ゲート電極を除去した跡に高融点金
属を埋め込む工程とを含んでなるよう構成する。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] Reduced MIS (metal 1 insulator)
Regarding a method suitable for manufacturing a semiconductor device having a field effect transistor (semiconductor), a so-called dummy gate process is adopted, while a gate insulating film can be maintained in good condition as originally formed. For the purpose of this, a process of forming a gate insulating film, a gate electrode, and a dummy gate electrode on a semiconductor substrate, and then an impurity ion implantation process using a self-alignment method using the gate electrode pattern as a mask. a step of forming a source region and a drain region by performing heat treatment to activate the impurities; then, a step of forming an insulating film to fill the gate electrode patterns and then removing only the dummy gate electrode; Next, the method includes the step of embedding a high melting point metal in the area where the dummy gate electrode has been removed.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は、縮小されたMIS電界効果トランジスタをも
つ半導体装置を製造するのに好適な方法に関する。
The present invention relates to a method suitable for manufacturing a semiconductor device having a reduced MIS field effect transistor.

半導体装置を高集積化する為には、その構成素子は縮小
されなければならない。例えば、電界効果トランジスタ
に於いては、 ■ ゲート絶縁膜の膜厚 ■ ソース領域及びドレイン領域の深さ■ ゲート電極
の厚さ ■ チャネル長 などの値を小さくすることが必要である。
In order to increase the integration of semiconductor devices, their constituent elements must be reduced in size. For example, in a field effect transistor, it is necessary to reduce the values of (1) the thickness of the gate insulating film, (2) the depth of the source and drain regions, (2) the thickness of the gate electrode, and (2) the channel length.

本発明では、前記■のソース領域及びドレイン領域の深
さ、及び、■のゲート電極の厚さに注目する。
In the present invention, attention is paid to the depths of the source and drain regions (2) and the thickness of the gate electrode (2).

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、ソース領域及びドレイン領域などの導電領域を形
成する不純物導入には、良好な制御性、良好な均一性な
どの点から、不純物をイオン化して半導体基板に注入す
る、所謂、イオン注入法が採用されている。
Conventionally, the so-called ion implantation method, in which impurities are ionized and implanted into a semiconductor substrate, has been used to introduce impurities to form conductive regions such as source and drain regions, from the viewpoint of good controllability and good uniformity. It has been adopted.

この場合、ゲート電極をマスクとするセルフ・アライメ
ント方式を採ることが多い。ところが、ゲート電極が薄
い場合、イオンがゲート電極を突き抜け、その下地のゲ
ート絶縁膜に達して耐圧を劣化させる旨の問題がある。
In this case, a self-alignment method using the gate electrode as a mask is often adopted. However, when the gate electrode is thin, there is a problem in that ions penetrate through the gate electrode and reach the underlying gate insulating film, deteriorating the withstand voltage.

また、ゲート電極を薄くした場合の他の問題として、ゲ
ート電極・配線の抵抗値が増加することが挙げられてい
る。従って、高集積化の為には薄いゲート電極が好まし
いからといって、無闇に薄くすることはできない。この
ような問題に対処するには、ゲート電極に高融点金属、
例えばチタン(Ti)などを用いることで解決する。然
しなから、この場合、セルフ・アライメント方式を採る
ことから、ソース領域及びドレイン領域のイオン注入前
に高融点金属ゲート電極が形成されていることは勿論で
あり、従って、ソース領域及びドレイン領域を構成する
不純物を活性化する為の熱処理を行うと高融点金属ゲー
ト電極が変質し、特にゲート絶縁膜から剥離する現象が
起こる。
Another problem with thinning the gate electrode is that the resistance value of the gate electrode/wiring increases. Therefore, even though a thin gate electrode is preferable for higher integration, it is not possible to make the gate electrode thinner arbitrarily. To address this problem, high melting point metals,
For example, this problem can be solved by using titanium (Ti). However, in this case, since a self-alignment method is adopted, it goes without saying that the refractory metal gate electrode is formed before ion implantation into the source and drain regions. When heat treatment is performed to activate the constituent impurities, the high melting point metal gate electrode changes in quality, and in particular, peels off from the gate insulating film.

本発明者等は、このような問題を解消する為、ダミー・
ゲート・プロセスと呼ばれる技法を開発した。
In order to solve this problem, the present inventors created a dummy
He developed a technique called the gate process.

即ち、MIS電界効果トランジスタのゲート電極を二酸
化シリコン(SiOz)に対して高いエツチング選択比
をもっている多結晶シリコンで形成し、それをマスクと
してイオン注入を行うことに依り、セルフ・アライメン
ト方式でソース領域及びドレイン領域を形成し、注入さ
れた不純物を活性化する為の熱処理を行う。ここまでは
従来技術と変わりないが、この後、例えば化学気相成長
(chemical  vapor  deposit
ion:CVD)法を適用して5io2等を堆積し、そ
れをエッチ・バンクして前記多結晶シリコン・ゲート電
極の頂面を表出させ、次いで、適切なエツチング法を適
用して該多結晶シリコン・ゲート電極を除去し、その跡
に高融点金属を埋め込んでゲート電極とするものである
That is, the gate electrode of the MIS field effect transistor is formed of polycrystalline silicon, which has a high etching selectivity with respect to silicon dioxide (SiOz), and by using this as a mask and performing ion implantation, the source region is formed using a self-alignment method. Then, a drain region is formed, and heat treatment is performed to activate the implanted impurities. Up to this point, there is no difference from the conventional technology, but after this, for example, chemical vapor deposition (chemical vapor deposition)
ion: CVD) method to deposit 5io2, etc., etch and bank it to expose the top surface of the polycrystalline silicon gate electrode, and then apply an appropriate etching method to remove the polycrystalline silicon. The silicon gate electrode is removed and a high-melting point metal is buried in its place to form the gate electrode.

このようにすると、高融点金属ゲート電極は高温の熱処
理に曝されることはないから、下地がら剥がれるなどの
虞は皆無となる。
In this way, the high-melting point metal gate electrode is not exposed to high-temperature heat treatment, so there is no possibility that the underlying layer will peel off.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

前記改良された従来技術に依ると、高融点金属ゲート電
極の変質を抑止する点では、かなりの好成績をおさめる
ことができた。
According to the above-mentioned improved conventional technology, considerable success has been achieved in terms of suppressing deterioration of the high melting point metal gate electrode.

然しなから、その手段には未だ問題が残ることが判った
However, it turns out that there are still problems with that method.

即ち、当初に作成したダミー・ゲート電極を除去する際
、ゲート絶縁膜がかなりのダメージを受けることである
That is, when removing the dummy gate electrode originally created, the gate insulating film is considerably damaged.

本発明は、所謂、ダミー・ゲート・プロセスを採りなが
ら、ゲート絶縁膜は最初に形成されたままの良好な状態
を維持できるようにする。
The present invention makes it possible to maintain the good condition of the gate insulating film as originally formed, while employing a so-called dummy gate process.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

第1図及び第2図は本発明の詳細な説明する為の工程要
所に於ける半導体装置の要部切断側面図を表し、以下、
これ等の図を参照しつつ解説する。
1 and 2 are cross-sectional side views of essential parts of a semiconductor device at key points in the process for detailed explanation of the present invention.
This will be explained with reference to these figures.

第1図参照 (1)  シリコン半導体基板1上の能動素子形成領域
にS i02からなるゲート絶縁膜6、例えば不鈍物含
有多結晶シリコンを材料とする第一層目のゲート電極7
、例えば窒化チタン(T i N)からなるエツチング
停止膜8、例えば多結晶シリコンを材料とするダミー・
ゲート電極9を形成する。
Refer to FIG. 1 (1) A gate insulating film 6 made of Si02 is formed in the active element formation region on the silicon semiconductor substrate 1, and a first layer gate electrode 7 made of polycrystalline silicon containing impurities, for example.
, an etching stop film 8 made of, for example, titanium nitride (T i N), and a dummy film made of, for example, polycrystalline silicon.
A gate electrode 9 is formed.

(2)不純物イオンを注入してソース領域10及びドレ
イン領域11を形成し、熱処理を行って不純物の活性化
をする。
(2) Impurity ions are implanted to form the source region 10 and drain region 11, and heat treatment is performed to activate the impurities.

第2図参照 (3)第一層目のゲート電極7、エツチング停止膜8、
ダミー・ゲート電極9を例えば5i02からなるサイド
・ウオール12、例えば5i02からなる眉間絶縁膜1
4で埋め込んでから、ダミー・ゲート電極9を除去する
See Figure 2 (3) First layer gate electrode 7, etching stop film 8,
The dummy gate electrode 9 is connected to a side wall 12 made of, for example, 5i02, and a glabella insulating film 1 made of, for example, 5i02.
4, and then remove the dummy gate electrode 9.

(4)  ダミー・ゲート電極9を除去した跡にタング
ステン(W)など高融点金属からなる第二層目のゲート
電極15を形成する。尚、13は高融点金属シリサイド
膜であるが、これは必須ではない。
(4) A second layer gate electrode 15 made of a high melting point metal such as tungsten (W) is formed in the area where the dummy gate electrode 9 has been removed. Although 13 is a high melting point metal silicide film, this is not essential.

この後、第二層目のゲート電極15上には、例えばアル
ミニウム(,1M)などからなるゲート電極・配線など
を形成するものである。
Thereafter, on the second layer gate electrode 15, a gate electrode/wiring made of, for example, aluminum (1M) or the like is formed.

このように、本発明では、ゲート絶縁膜6上の第一層目
のゲート電極7は形成したままの状態で残されるので、
ゲート絶縁膜6がダメージを受けることはなく、また、
ダミー・ゲート電極9を除去する際のエツチングはエツ
チング停止膜8に依って自動的に停止されるから、その
制御は必要としない。
In this way, in the present invention, the first layer gate electrode 7 on the gate insulating film 6 is left as it is formed.
The gate insulating film 6 is not damaged, and
Since the etching when removing the dummy gate electrode 9 is automatically stopped by the etching stop film 8, no control is required.

このようなことから、本発明に依る半導体装置の製造方
法に於いては、半導体基板(例えばp型シリコン半導体
基板1)上にゲート絶縁膜(例えばゲート絶縁膜6)と
ゲート電極(例えばゲート電極7)とダミー・ゲート電
極(例えばダミー・ゲート電極9)とを形成する工程と
、次いで、それらゲート電極パターンをマスクとするセ
ルフ・アライメント方式に依る不純物のイオン注入及び
注入された不純物を活性化する為の熱処理を行ってソー
ス領域(例えばn−型ソース領域10)及びドレイン領
域(n−型ドレイン領域11)を形成する工程と、次い
で、それらゲート電極パターンを埋める絶縁膜(例えば
サイド・ウオール12及び層間絶縁膜14)を形成して
から前記ダミー・ゲート電極のみを除去する工程と、次
いで、前記ダミー・ゲート電極を除去した跡に高融点金
属(例えばW膜15)を埋め込む工程とを含んでなるよ
う構成する。
For this reason, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a gate insulating film (for example, gate insulating film 6) and a gate electrode (for example, gate electrode 7) forming a dummy gate electrode (for example, dummy gate electrode 9), and then ion implantation of impurities by a self-alignment method using these gate electrode patterns as a mask and activation of the implanted impurities. There is a step of performing heat treatment to form a source region (for example, n-type source region 10) and a drain region (n-type drain region 11), and then forming an insulating film (for example, side wall and 12 and interlayer insulating film 14) and then removing only the dummy gate electrode, and then burying a high melting point metal (for example, W film 15) in the area where the dummy gate electrode was removed. Construct to include.

〔作用〕[Effect]

前記手段を採ることに依り、ゲート絶縁膜はゲート電極
となるゲート電極膜を積層形成した当初の状態をそのま
ま維持して何等のダメージも受けることがなく、また、
ダミー・ゲート電極の跡に埋め込まれる高融点金属は、
ソース領域及びドレイン領域の不純物を活性化する為の
高温熱処理を行った後に選択成長されるのであるから、
剥離する虞は皆無であり、そして、高融点金属が高温に
曝されないことから、5i02などと反応して抵抗値が
上昇するなどの虞はなく、更にまた、ソース領域及びド
レイン領域を形成するイオン注入時にはダミー・ゲート
電極が存在しているので、不純物イオンがゲート電極を
突き抜ける虞はない。
By adopting the above-mentioned means, the gate insulating film maintains the original state in which the gate electrode film serving as the gate electrode is stacked and is not damaged in any way;
The high melting point metal embedded in the remains of the dummy gate electrode is
It is selectively grown after high-temperature heat treatment to activate impurities in the source and drain regions.
There is no risk of peeling off, and since the high melting point metal is not exposed to high temperatures, there is no risk of the resistance value increasing due to reaction with 5i02 etc. Furthermore, the ions forming the source and drain regions Since a dummy gate electrode is present during implantation, there is no risk of impurity ions penetrating through the gate electrode.

〔実施例〕〔Example〕

第3図乃至第12図は本発明一実施例を解説する為の工
程要所に於ける半導体装置の要部切断側面図を表し、以
下、これ等の図を参照しつつ説明する。尚、第1図及び
第2図に於いて用いた記号と同記号は同部分を示すか或
いは同じ意味を持つものとする。尚、ここでは、サリサ
イド(s e 1f−aligned  5ilici
de:5ALICIDE)構造をもつMis電界効果半
導体装置を対象としたが、これに限定されるものではな
い。
3 to 12 are cross-sectional side views of essential parts of a semiconductor device at key points in the process for explaining one embodiment of the present invention, and the following description will be made with reference to these figures. Note that the same symbols as those used in FIGS. 1 and 2 indicate the same parts or have the same meanings. In addition, here, salicide (se 1f-aligned 5ilici)
Although the present invention is directed to a Mis field effect semiconductor device having a (de:5ALICIDE) structure, it is not limited thereto.

第3図参照 (1)熱酸化法を適用することに依り、p型シリコン半
導体基板1に厚さ例えば200 〔人〕程度のS i 
OZ膜2を形成する。この5i02膜2は、この上に形
成する耐酸化性マスクである窒化シリコン(Si3N4
)膜とシリコン半導体基板1との間に生成される応力を
緩和する。
Refer to FIG. 3. (1) By applying a thermal oxidation method, Si with a thickness of, for example, about 200 [people] is formed on the p-type silicon semiconductor substrate 1.
An OZ film 2 is formed. This 5i02 film 2 is a silicon nitride (Si3N4
) The stress generated between the film and the silicon semiconductor substrate 1 is alleviated.

第4図参照 (21CVD法を適用することに依り、厚さ例えば15
00 (人〕程度のSi3N、膜3を形成し、通常のフ
ォト・リングラフィ技術を適用することに依り、S i
 3 N 4膜3のパターニングを行って能動素子形成
領域を覆うもののみを残して他は除去する。
See Figure 4 (by applying the 21CVD method, the thickness, for example, 15
By forming a Si3N film 3 of about 0.00 (person) and applying ordinary photophosphorography technology, Si
The 3N4 film 3 is patterned to leave only the part covering the active element formation region and remove the rest.

(3)  イオン注入法を適用することに依り、例えば
硼素(B)イオンを高濃度に打ち込み、p++チャネル
・カット95域4を形成する。
(3) By applying an ion implantation method, for example, boron (B) ions are implanted at a high concentration to form the p++ channel cut 95 region 4.

第5図参照 (4)湿性酸化雰囲気中で熱処理を行ってS i02か
らなる素子間分離絶縁膜5を形成する。
Refer to FIG. 5. (4) A heat treatment is performed in a wet oxidizing atmosphere to form an inter-element isolation insulating film 5 made of Si02.

(5)耐酸化性マスクとして使用したSi3N、膜3及
び緩衝膜として使用したS i O2膜2を除去し、シ
リコン半導体基板1の能動素子形成領域を表出させる。
(5) The Si3N film 3 used as an oxidation-resistant mask and the SiO2 film 2 used as a buffer film are removed to expose the active element forming region of the silicon semiconductor substrate 1.

第6図参照 +61CVD法を適用することに依り、厚さ例えば50
0〔人〕程度の不純物含有多結晶シリコンからなるゲー
ト電極膜を形成し、次いで、スパッタリング法を適用す
ることに依り、厚さ例えば300 〔人〕程度のT i
 Nからなるエツチング停止膜8を形成し、次いで、C
VD法を適用することに依り、厚さ例えば2000 C
人〕程度の多結晶シリコンからなるダミー・ゲート電極
膜を形成する。
By applying the +61CVD method as shown in Fig. 6, the thickness of
By forming a gate electrode film made of polycrystalline silicon containing impurities of about 0 [person], and then applying a sputtering method, a Ti film with a thickness of, for example, about 300 [person] is formed.
An etching stop film 8 made of N is formed, and then C
By applying the VD method, the thickness can be reduced to, for example, 2000 C.
A dummy gate electrode film made of polycrystalline silicon having a thickness of about 100 cm is formed.

(7)通常のフォト・リソグラフィ技術を適用すること
に依り、前記ゲート電極膜、エツチング停止膜、ダミー
・ゲート電極膜のパターニングを行ってゲート電極7、
ゲート電極形状のエツチング停止膜8、ダミー・ゲート
電極9を形成する。
(7) By applying ordinary photolithography technology, the gate electrode film, the etching stop film, and the dummy gate electrode film are patterned to form the gate electrode 7,
An etching stop film 8 in the shape of a gate electrode and a dummy gate electrode 9 are formed.

第7図参照 (8)  イオン注入法を適用することに依り、ドーズ
量を例えば4 X I Q10(am−23、加速エネ
ルギを例えば60(KeV)としてR(P )イオンの
打ち込みを行ってn””型ソース領域10並びにn−型
ドレイン領域11をセルフ・アライメント方式で形成す
る。
(8) By applying the ion implantation method, R(P) ions are implanted at a dose of, for example, 4 X I Q10 (am-23) and an acceleration energy of, for example, 60 (KeV). A "" type source region 10 and an n-type drain region 11 are formed using a self-alignment method.

第8図参照 (9)CVD法を適用することに依り、厚さ例えば20
00 (人〕のS i02膜を形成し、次いで、エツチ
ング・ガスをCF、+H2とする反応性イオン・エツチ
ング(reactive  i。
See Figure 8 (9) By applying the CVD method, a thickness of, for example, 20
00 (person) SiO2 film is formed, and then reactive ion etching (reactive i) using CF, +H2 as the etching gas.

n  etching:RIE)法を適用することに依
り、前記S i02膜の異方性エツチングを行ってサイ
ド・ウオール12を形成する。
The side wall 12 is formed by anisotropically etching the Si02 film by applying a method (RIE).

αφ イオン注入法を適用することに依り、ドーズ量を
例えば4 X I Q 15(cm−”) 、加速エネ
ルギを例えば70(KeV)として砒素(As)イオン
の打ち込みを行ってn++ソース領域10′及びn+型
トドレイン領域11’形成する。
By applying the αφ ion implantation method, arsenic (As) ions are implanted at a dose of, for example, 4×IQ 15 (cm−”) and an acceleration energy of, for example, 70 (KeV) to form the n++ source region 10'. and an n+ type drain region 11'.

αυ RTA(rapid  thermal  an
Heal)法を適用することに依り、工程(8)及び0
口でイオン注入されたPイオン及びAsイオンの活性化
を行う。
αυ RTA (rapid thermal an
By applying the Heal method, steps (8) and 0
Activation of P ions and As ions implanted at the mouth is performed.

これに依って、n−型ソース領域IO並びにn++ソー
ス領域10′、n−型ドレイン領域11並びにn+型ト
ドレイン領域11′実際に動作し得るものとなる。
As a result, the n- type source region IO, the n++ source region 10', the n- type drain region 11, and the n+ type drain region 11' can actually operate.

(ロ)スパッタリング法を通用することに依り、厚さ例
えば400 〔人〕のTi膜を形成し、次いで、RTA
法を適用することに依り、熱処理を行ってTiとシリコ
ンとを反応させ、チタン・シリサイド(TiSiz)膜
13を形成する。
(b) By applying a sputtering method, a Ti film with a thickness of, for example, 400 μm is formed, and then RTA
By applying the method, a heat treatment is performed to cause Ti and silicon to react, and a titanium silicide (TiSiz) film 13 is formed.

この場合、’[”1Siz膜13は、サイド・ウオール
12が存在していることから、ダミー・ゲート電極9、
ソース領域10、ドレイン領域11の上のみに生成され
る。
In this case, since the side wall 12 exists in the '['1Siz film 13, the dummy gate electrode 9,
It is generated only on the source region 10 and drain region 11.

第9図参照 031CVD法を通用することに依り、できる限りの低
温で厚さ例えば4000 (人〕のS i O2II!
14を形成する。尚、このようなCVD法に依るS i
 O2膜でなく、スピン・オン・グラス(spin  
on  glass:5OG)膜を利用しても良い。
Refer to Fig. 9.031 By applying the CVD method, SiO2II with a thickness of, for example, 4000 (people) can be formed at the lowest possible temperature!
form 14. Incidentally, Si due to such CVD method
Instead of O2 film, spin-on glass
On glass: 5OG) film may also be used.

ここで形成される5io2膜14等は表面の凹凸が吸収
されて平坦になる程度に厚く形成することが必要である
The 5io2 film 14 and the like formed here need to be formed thick enough to absorb surface irregularities and become flat.

(141エツチング・ガスをCF4千H2とするRIE
法を適用することに依り、5i02膜14のエッチ・バ
ンクを行ってダミー・ゲート電極9の表面を覆っている
T i S i 2膜13を表出させる。
(RIE using 141 etching gas as CF4,000H2)
By applying a method, the 5i02 film 14 is etched and banked to expose the T i S i 2 film 13 covering the surface of the dummy gate electrode 9 .

第10図参照 α9 例えば1〜2〔%〕程度に希釈されたフッ化水素
酸をエンチャントとする浸漬法を通用することに依り、
ダミー・ゲート電極9を覆っているTiSi2膜I3を
除去し、次いで、エツチング・ガスをCF4+02とす
るプラズマ・エツチング法を適用することに依り、ダミ
ー・ゲート電極9をエツチングして除去する。尚、この
エツチングはTiNからなるエツチング停止膜8の表面
で自動的に停止する。
See Figure 10 α9 For example, by applying a dipping method using hydrofluoric acid diluted to about 1 to 2% as an enchantment,
The TiSi2 film I3 covering the dummy gate electrode 9 is removed, and then the dummy gate electrode 9 is etched and removed by applying a plasma etching method using CF4+02 as an etching gas. Note that this etching automatically stops at the surface of the etching stop film 8 made of TiN.

Oe  通常のフォト・リソグラフィ技術に於けるレジ
スト・プロセス及びエツチング・ガスをCF4千H2と
するRIE法を適用することに依り、S i O2PI
J 14の選択的エツチングを行ってソース電極コンタ
クト窓及びドレイン電極コンタクト窓を形成する。尚、
この場合のエツチングはTiSi2膜13で自動的に停
止する。
Oe By applying the RIE method using resist process and etching gas of CF4,000H2 in normal photolithography technology, SiO2PI
A selective etch of J14 is performed to form source and drain electrode contact windows. still,
In this case, etching automatically stops at the TiSi2 film 13.

第11図参照 07)例えばアセトン中に浸漬するなどして電極コンタ
クト窓を形成する為のマスクに用いたフォト・レジスト
膜を除去し、次いで、CVD法を適用することに依り、
各電極コンタクト窓内に厚さ例えば500 (人〕のW
膜15を選択成長させる。
See Figure 11 07) By removing the photoresist film used as a mask for forming the electrode contact window, for example by immersing it in acetone, and then applying the CVD method.
In each electrode contact window, the thickness is e.g. 500 W.
The film 15 is selectively grown.

第12図参照 q81  スパッタリング法及び通常のフォト・リソグ
ラフィ技術を適用することに依り、例えばANからなる
ソース電極・配線16S、ドレイン電極・配vA16D
、ゲート電極・配線16Gを形成する。
Refer to Fig. 12 q81 By applying sputtering method and ordinary photolithography technology, source electrode/wiring 16S, drain electrode/wiring A16D made of AN, for example.
, a gate electrode/wiring 16G is formed.

前記のようにして製造したMIS電界効果半導体装置に
於けるゲート絶縁膜6はゲート電極7となる不純物含有
多結晶シリコンからなるゲート電極膜を形成したときの
状態をそのまま維持していること、また、選択成長され
たW膜15は不純物活性化の高温熱処理は受けないこと
が理解されよう。尚、本発明は、前記実施例に見られる
サリサイド構造のMIS電界効果半導体装置のみならず
、通常構造成いはLDD(lightly  dope
d  drain)構造などのそれに実施できることは
云うまでもない。また、前記実施例では、多結晶シリコ
ンを材料とするダミー・ゲート電極9を用いたが、これ
は、ゲート電極7とのエツチング選択比が充分に高い材
料に代替することができ、そのようにするとエツチング
停止膜8は不要となる。更にまた、前記説明に於ける高
融点金属は、そのシリサイドであっても同様である。
The gate insulating film 6 in the MIS field effect semiconductor device manufactured as described above maintains the state as it was when the gate electrode film made of impurity-containing polycrystalline silicon, which becomes the gate electrode 7, was formed; It will be understood that the selectively grown W film 15 is not subjected to high temperature heat treatment for activating impurities. The present invention applies not only to MIS field effect semiconductor devices having a salicide structure as seen in the above embodiments, but also to ordinary structure or LDD (lightly doped) semiconductor devices.
Needless to say, it can be implemented in other structures such as a d drain structure. Further, in the above embodiment, the dummy gate electrode 9 made of polycrystalline silicon was used, but this can be replaced with a material having a sufficiently high etching selectivity with respect to the gate electrode 7. Then, the etching stop film 8 becomes unnecessary. Furthermore, the same applies even if the high melting point metal in the above description is a silicide thereof.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明に依る半導体装置の製造方法に於いては、ゲート
絶縁膜上に形成するゲート電極パターンを眞の電極とダ
ミーの電極とを積層して構成し、それ等の電極をマスク
とするセルフ・アライメント方式でソース領域及びドレ
イン領域を形成し、その後、ダミーの電極を除去し、そ
の跡に高融点金属を埋め込むようにしている。
In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the gate electrode pattern formed on the gate insulating film is formed by laminating a real electrode and a dummy electrode, and a self-contained electrode pattern is formed by laminating a real electrode and a dummy electrode, and using these electrodes as a mask. A source region and a drain region are formed using an alignment method, and then the dummy electrode is removed and a high-melting point metal is buried in its place.

前記構成を採ることに依り、ゲート絶縁膜はゲート電極
となるゲート電極膜を積層形成した当初の状態をそのま
ま維持して何等のダメージも受けることがなく、また、
ダミー・ゲート電極の跡に埋め込まれる高融点金属は、
ソース領域及びドレイン領域の不純物を活性化する為の
高温熱処理を行った後に選択成長されるのであるから、
剥離する虞は皆無であり、そして、高融点金属が高温に
曝されないことから変質は発生せず、ゲートを全体止し
て薄く構成してもその抵抗値を低く維持することができ
、更にまた、ソース領域及びドレイン領域を形成するイ
オン注入時にはダミー・ゲート電極が存在しているので
、不純物イオンがゲート電極を突き抜ける虞はない。
By adopting the above structure, the gate insulating film maintains the original state in which the gate electrode film serving as the gate electrode is stacked and is not damaged in any way;
The high melting point metal embedded in the remains of the dummy gate electrode is
It is selectively grown after high-temperature heat treatment to activate impurities in the source and drain regions.
There is no risk of peeling, and since the high-melting point metal is not exposed to high temperatures, no deterioration occurs, and even if the gate is made completely thin, its resistance value can be maintained low. Since the dummy gate electrode is present during ion implantation to form the source and drain regions, there is no risk of impurity ions penetrating through the gate electrode.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図並びに第2図は本発明の詳細な説明する為の工程
要所に於ける半導体装置の要部切断側面図、第3図乃至
第12図は本発明一実施例を説明する為の工程要所に於
ける半導体装置の要部切断側面図をそれぞれ表している
。 図に於いて、1はp型シリコン半導体基板、4はp+型
チャネル・カット領域、5はフィールド絶縁膜、6はゲ
ート絶縁膜、7はゲート電極、8はエツチング停止膜、
9はダミー・ゲート電極、10はn−型ソース領域、1
1はn−型ドレイン領域、12はサイド・ウオール、1
3はTiSi2膜、14は層間絶縁膜、15はW膜、1
6Sはソース電極・配線、16Dはドレイン電極・配線
、16Gはゲート電極・配線をそれぞれ示している。 特許出願人   富士通株式会社 代理人弁理士  相 谷 昭 司
1 and 2 are cross-sectional side views of essential parts of a semiconductor device at key points in the process for explaining the present invention in detail, and FIGS. 3 to 12 are cross-sectional side views for explaining one embodiment of the present invention. 2A and 2B are cross-sectional side views of essential parts of a semiconductor device at important points in the process. In the figure, 1 is a p-type silicon semiconductor substrate, 4 is a p+ type channel cut region, 5 is a field insulating film, 6 is a gate insulating film, 7 is a gate electrode, 8 is an etching stop film,
9 is a dummy gate electrode, 10 is an n-type source region, 1
1 is an n-type drain region, 12 is a side wall, 1
3 is a TiSi2 film, 14 is an interlayer insulating film, 15 is a W film, 1
6S indicates a source electrode/wiring, 16D indicates a drain electrode/wiring, and 16G indicates a gate electrode/wiring. Patent applicant: Fujitsu Ltd. Representative Patent Attorney Shoji Aitani

Claims (1)

【特許請求の範囲】 半導体基板上にゲート絶縁膜とゲート電極とダミー・ゲ
ート電極とを形成する工程と、 次いで、それらゲート電極パターンをマスクとするセル
フ・アライメント方式に依る不純物のイオン注入及び注
入された不純物を活性化する為の熱処理を行ってソース
領域及びドレイン領域を形成する工程と、 次いで、それらゲート電極パターンを埋める絶縁膜を形
成してから前記ダミー・ゲート電極のみを除去する工程
と、 次いで、前記ダミー・ゲート電極を除去した跡に高融点
金属を埋め込む工程と を含んでなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
[Claims] A step of forming a gate insulating film, a gate electrode, and a dummy gate electrode on a semiconductor substrate, and then ion implantation and implantation of impurities by a self-alignment method using the gate electrode pattern as a mask. a step of forming a source region and a drain region by performing heat treatment to activate the impurities, and a step of forming an insulating film to fill the gate electrode patterns and then removing only the dummy gate electrode. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of: burying a high melting point metal in the area where the dummy gate electrode has been removed.
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