JPH0237726A - Manufacture of semiconductor element - Google Patents

Manufacture of semiconductor element

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JPH0237726A
JPH0237726A JP18781688A JP18781688A JPH0237726A JP H0237726 A JPH0237726 A JP H0237726A JP 18781688 A JP18781688 A JP 18781688A JP 18781688 A JP18781688 A JP 18781688A JP H0237726 A JPH0237726 A JP H0237726A
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JP
Japan
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gate
gate electrode
forming
diffusion layer
semiconductor substrate
Prior art date
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JP18781688A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Matsui
宏 松井
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To prevent wiring resistance due to oxidation of a gate electrode in the succeeding process from increasing by covering the entire surface of the gate electrode with a gate protection film with improved conductivity. CONSTITUTION:The entire surface of a gate electrode 14a and a wiring layer 14b consisting of a high melt-point metal layer, a high melt-point metal silicide layer, etc., which are easily oxidized is covered by a protection film 16b of a gate protection film 16a such as polysilicon and a protection film 16b of wiring layer, Thus, no oxidation reaction occurs in the gate electrode 14a itself, thus preventing gate insulation withstand voltage from deteriorating. Also. since the gate protection film 16a not only protects the gate electrode 14a but also is an electrically improved conductor itself so that the gate protection film 16a can be regarded as an electrode which is electrically connected to the gate electrode 14a. It eliminate oxidation of the gate electrode 14a and the wiring layer 14b, thus preventing wiring resistance increasing.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は半導体基板上の製造方法、例えば高融点金属、
または高融点金属シリサイド層(シリコン化合物)等を
含むゲート電極を有するt、 D D(Lightly
 Doped Drain ) wt造の半導体素子の
製造方法に関するものである。
Detailed Description of the Invention (Industrial Application Field) The present invention relates to a manufacturing method on a semiconductor substrate, such as a high melting point metal,
Or, it has a gate electrode containing a high melting point metal silicide layer (silicon compound), etc.
(Doped Drain) This relates to a method for manufacturing a wt-based semiconductor element.

(従来の技術) MO8型電界効果トランジスタ(以下、MO8・FE’
l’という)を初めとする半導体素子は、実用上の利点
から高集債化のための微細化が図られ、そのゲート長は
益々短くなる傾向にある。これに伴い、ドレイン近傍で
の高電界により、比較的高いエネルギーをもったキャリ
アがゲート絶縁膜中にトラップ捕獲されてキャリアの移
動度が低下する等の現象が発生し、MOS・F E T
の電気的特性を著しく劣化させている。そこで、ドレイ
ン近傍の電界の集中を緩和し、ドレイン耐圧を向上させ
る手段として、ゲート電極をドレイン領域から離してオ
フセットゲート構造にし、トレイン領域からゲート電極
直下までのオフセット部分に不純′J)11濃度の低い
拡散層を形成するLDD構造の製造方法が試みられてい
る。
(Prior art) MO8 type field effect transistor (hereinafter referred to as MO8・FE'
Semiconductor devices such as semiconductor devices (referred to as 1') are being miniaturized to increase bond collection due to practical advantages, and their gate lengths tend to become shorter and shorter. Along with this, a phenomenon occurs in which carriers with relatively high energy are trapped in the gate insulating film due to the high electric field near the drain, reducing carrier mobility.
The electrical characteristics of the device are significantly deteriorated. Therefore, as a means to alleviate the concentration of the electric field near the drain and improve the drain breakdown voltage, the gate electrode is separated from the drain region to create an offset gate structure, and the offset portion from the train region to just below the gate electrode has an impurity concentration of Attempts have been made to fabricate an LDD structure that forms a diffusion layer with a low diffusion layer.

従来、この種の半厚体崇子の製造方法としては、例えば
アイ・イー・イー・イー トランザクションズ オン 
エレクトロン デバイセス(IE[E丁RANSACT
TONS  ON  ELECTRON  DEVIC
ES  )−529−[4] (1982−4>(米)
P、590596に記載されるものがあった。以下、そ
の製造方法を図を参照しつつ説明する。
Conventionally, this type of semi-thick body Takako has been manufactured by, for example,
Electron Devices (IE)
TONS ON ELECTRON DEVIC
ES)-529-[4] (1982-4>(US)
There was one described in P, 590596. The manufacturing method will be explained below with reference to the drawings.

第2図(a)〜(d)は前記文献に記載された従来のM
OS −FETの製造方法を示す製造工程図である。こ
のMOS −FETは次のような工程を経て製造される
FIGS. 2(a) to 2(d) show the conventional M described in the above-mentioned document.
FIG. 3 is a manufacturing process diagram showing a method for manufacturing an OS-FET. This MOS-FET is manufactured through the following steps.

先ず、第2図(a>に示すように方位(100)のP型
半導体基板1上に選択的にフィールド絶縁v2を形成し
た後、MOS−FET形成領域にゲート絶縁膜3を形成
する。次いで、高融点金属のW(タングステン)または
WSi/ポリシリコン(下地にポリシリコン、上地にW
Siの複合構造を有するものでポリサイドという)等の
被膜を半導体基板1の表面に形成する。さらにその被膜
にエツチングを施して、ゲート絶縁膜3及びフィールド
絶縁膜2上にそれぞれゲート電極4a及び配線層41〕
を形成する。その後、ゲート電極4aをマスクにしてイ
オン注入を行い、半導体基板1に第1の拡散層となるN
−JB5を形成する。
First, as shown in FIG. 2(a), a field insulation v2 is selectively formed on the P-type semiconductor substrate 1 with the orientation (100), and then a gate insulation film 3 is formed in the MOS-FET formation region. , W (tungsten), a high melting point metal, or WSi/polysilicon (polysilicon on the base, W on the top)
A film having a composite structure of Si (called polycide) or the like is formed on the surface of the semiconductor substrate 1. Further, the film is etched to form a gate electrode 4a and a wiring layer 41 on the gate insulating film 3 and field insulating film 2, respectively.
form. Thereafter, ion implantation is performed using the gate electrode 4a as a mask, and N is implanted into the semiconductor substrate 1 to form a first diffusion layer.
- Form JB5.

次に第2図(b)に示すように、サイドウオール用S 
i 02 nりを半導体基板1の全面に形成しな後、R
IE法(反応性イオンエツチング)を用いて、ゲート電
極4a及び配線層4bの側壁部°にだけ選択的にサイド
ウオール膜6a及び6bを形成する。
Next, as shown in Fig. 2(b),
After forming R on the entire surface of the semiconductor substrate 1, R
By using the IE method (reactive ion etching), sidewall films 6a and 6b are selectively formed only on the sidewall portions of the gate electrode 4a and wiring layer 4b.

さらに第2図(C)に示すように、ゲー)へ電極4a及
びサイドウオール膜6aをマスクにして半導体基板1に
高精度のAs(砒素)をイオン注入し、第2の拡散層と
なるN″層7形成する。
Furthermore, as shown in FIG. 2(C), high-precision As (arsenic) ions are implanted into the semiconductor substrate 1 using the electrode 4a and the sidewall film 6a as masks, and N is then ion-implanted to form the second diffusion layer. "Layer 7 is formed.

続いて第2図(d)に示すように、半導体基板1の全面
に中間絶縁膜8を堆積した後、エツチングによって中間
絶縁PA8にコンタクト孔9を開口する。その後、中間
絶縁rIAS上にAI等の配線金属10を堆積しパター
ニングを行えば、高融点金属ゲートを有する1、DD型
のMOS−FE’l’が得られる。
Subsequently, as shown in FIG. 2(d), after an intermediate insulating film 8 is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate 1, a contact hole 9 is formed in the intermediate insulating film PA8 by etching. Thereafter, by depositing and patterning a wiring metal 10 such as AI on the intermediate insulating rIAS, a DD type MOS-FE'l' having a high melting point metal gate is obtained.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上記楊成のM C> S・FETの製造
においCは、次のような課題があった。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in the production of the above-mentioned MC>S FET by Yang Cheng, C had the following problems.

(a)  デー1〜電極4aの抵抗値低減及び耐熱性の
m1点から、ゲート電極4aには、W、Mo(モリブデ
ン)等の高融点を有する金属材料が盛んに用いられる。
(a) Day 1 - Metal materials having a high melting point such as W and Mo (molybdenum) are often used for the gate electrode 4a in view of the resistance value reduction and heat resistance m1 of the electrode 4a.

ところで、ゲート電極4a及び配線層4bを覆う中間絶
縁膜8の材料は、5i02゜PSG([ドープのシリケ
イトグラス)、[38G(硼素ドープのシリケートグラ
ス)、BPSG(隣及び硼素ドープのシリケートグラス
)等のS i 02系のものである。そのため、サイド
ウオール膜6a、6aの形成、第2の拡散層7の形成、
及び中間絶縁膜8の形成等の以後の酸化熱処理工程時に
金属が酸化して配線抵抗が増大し、さらに配線層4bの
薄い箇所では酸化が著しく進行すれば断線するおそれが
ある。
By the way, the materials of the intermediate insulating film 8 covering the gate electrode 4a and the wiring layer 4b are 5i02°PSG (doped silicate glass), 38G (boron-doped silicate glass), and BPSG (adjacent and boron-doped silicate glass). It is of the S i 02 series such as. Therefore, the formation of the sidewall films 6a, 6a, the formation of the second diffusion layer 7,
During the subsequent oxidation heat treatment steps such as formation of the intermediate insulating film 8, the metal is oxidized and the wiring resistance increases, and furthermore, if the oxidation progresses significantly in the thin portions of the wiring layer 4b, there is a risk of disconnection.

(b)  サイドウオール膜6a、6aは電極としての
機能をもたないため、サイドウオール膜6a、6aの下
部で発生したホットキャリアが、サイドウオールWA6
a、6a直下のゲート絶縁膜3に捕獲されやすい。一般
的には、Nチャネル型の1、DD本10貴を有するMO
S −FIETて′は、ポットキャリアとして電子が捕
獲されて、エレクトロン・トラップが生起することが知
られている。そのなめ、LDD構造に特有な現象として
動(七l工(験初期において、N−層5の抵抗成分増大
に伴う相互コンダクタンスgIIlの劣化が起こる。相
互コンダクタンスgmとは、ゲート電圧とチャネル間に
流れるドリフト電流との間の関係を与える曲線の傾斜で
あり、この値が大きい程、素子の電気的特性は向上する
(b) Since the sidewall films 6a, 6a do not function as electrodes, hot carriers generated under the sidewall films 6a, 6a are transferred to the sidewall WA6.
They are likely to be captured by the gate insulating film 3 directly below a and 6a. Generally, an MO having 1 N-channel type and 10 DDs is used.
It is known that in S-FIET', electrons are captured as pot carriers and electron traps occur. Therefore, as a phenomenon peculiar to the LDD structure, deterioration of the mutual conductance gII occurs due to an increase in the resistance component of the N-layer 5 at the initial stage of the experiment. This is the slope of the curve that gives the relationship between the drift current and the flowing drift current, and the larger this value is, the better the electrical characteristics of the device are.

この相互コンダクタンスgmの劣化を軽減させるため、
一般的にN−層5の濃度を高く設定している。そのため
、電界強度の低減及び基板電流の低減化のために、N−
N5は出来るだけ低い濃度範囲でその最適化を図るとい
ったり、 D D横道の木質的な利点から外れたものと
なっている。
In order to reduce this deterioration of mutual conductance gm,
Generally, the concentration of the N- layer 5 is set high. Therefore, in order to reduce electric field strength and substrate current, N-
N5 is optimized in the lowest possible concentration range, and it deviates from the woody advantages of DD Yokomichi.

(C)  サイドウオール膜6b、6bの材料は5jO
2系のものであり、フィールド絶縁膜2と基本的物性は
同じである。そのため、サイドウオール膜6b、6bを
形成するRIE処理時に、オーバ・エッチによってフィ
ールド絶縁膜2の膜減りが起こり、フィード分離特性を
劣化させる。
(C) The material of the sidewall films 6b and 6b is 5jO.
2 series, and has the same basic physical properties as the field insulating film 2. Therefore, during the RIE process for forming the sidewall films 6b, 6b, the field insulating film 2 is reduced due to over-etching, which deteriorates the feed isolation characteristics.

本発明は、01f記従来技術がもっていた課題として、
酸化熱処理工程時にゲート電極に用いる金属が酸化して
配線抵抗が増大する点、動作試験初期段階に第1の拡散
層の抵抗成分増大に伴って相互コンダクタンスが劣化す
る点、及びフィールド絶縁膜の膜減りによってフィード
分離特性が劣化する点について解決した半導体素子の製
造方法を提供するらのである。
The present invention addresses the problems that the prior art described in 01f had.
The metal used for the gate electrode is oxidized during the oxidation heat treatment process, increasing the wiring resistance; the mutual conductance deteriorates as the resistance component of the first diffusion layer increases during the initial stage of the operation test; and the film of the field insulating film. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device that solves the problem that the feed separation characteristics deteriorate due to the decrease in the feed separation characteristics.

(課題を解決するための手段) 前記課題を解決するために、請求項〕の発明では、半導
体基板上の所定領域にゲート電極を形成した後、前記半
導体基板に選択的に第1の拡散層を形成する第1の工程
と、前記半導体基板に前記第1の拡散層より高濃度な第
2の拡散層を形成する第2の工程とを、有する半導体素
子の製造方法において、前記第2の工程を次のように構
成したものである。
(Means for Solving the Problem) In order to solve the problem, in the invention of claim 1, after forming a gate electrode in a predetermined region on a semiconductor substrate, a first diffusion layer is selectively formed on the semiconductor substrate. and a second step of forming a second diffusion layer having a higher concentration than the first diffusion layer on the semiconductor substrate. The process is structured as follows.

即ち、前記第2の工程は、前記ゲート電極の全面に選択
的にゲート保護膜を被着する工程と、前記ゲート保護膜
に不純物を拡散させて導電型のゲート保護膜を形成する
工程と、前記ゲート保護膜及びゲート電極をマスクとし
たイオン注入により前記第2の拡散層を形成する工程と
を、順に施すようにしたものである。
That is, the second step includes a step of selectively depositing a gate protective film on the entire surface of the gate electrode, and a step of diffusing impurities into the gate protective film to form a conductive type gate protective film. The steps of forming the second diffusion layer by ion implantation using the gate protection film and the gate electrode as masks are sequentially performed.

請求項2の発明では、請求項]の発明において、前記ゲ
ート電極を形成する前に前記半導体基板上に選択的にフ
ィート絶縁膜を形成し、さらに前記第2の工程は、導電
性材料にのみ選択的に被膜を成長させる生成条件下で化
学的気相成長法を用い゛ζ前記ゲー1へ電極の全面にゲ
ート保護膜を被着する工程と、前記ゲート保護膜に不純
物を拡散させて導電型のゲート保護膜を形成する工程と
、前記ゲート保護膜及びゲート電極をマスクとしたイオ
ン注入により前記第2の拡散層を形成する工程とを、順
に施すようにしたものである。
In the invention according to claim 2, in the invention according to claim], a foot insulating film is selectively formed on the semiconductor substrate before forming the gate electrode, and further, the second step is performed only on the conductive material. A process of depositing a gate protective film on the entire surface of the electrode on the gate 1 using a chemical vapor deposition method under conditions for selectively growing a film, and diffusing impurities into the gate protective film to make the gate conductive. A process of forming a gate protective film of a mold type and a process of forming the second diffusion layer by ion implantation using the gate protective film and the gate electrode as masks are performed in order.

(作用) 請求項1の発明によれば、以」−のように半導体素子の
製造方法を構成したので、ゲート電極の全面を隠蔽する
ように形成されるゲート保護膜は、その後の酸化熱処理
工程でゲート電極が酸化して配線抵抗が増大するのを防
ぐように働く。また、そのゲート保護膜は、電気の良導
体として形成されているため、ゲート電極直下のゲート
絶縁膜におけるホットキャリアの捕獲を阻止すると共に
、新たなキャリアの発生をも促して相互コンダクタンス
の劣化を著しく抑えるように働く。
(Function) According to the invention of claim 1, since the method for manufacturing a semiconductor device is configured as described below, the gate protective film formed so as to cover the entire surface of the gate electrode can be removed during the subsequent oxidation heat treatment step. It works to prevent the gate electrode from being oxidized and the wiring resistance increasing. In addition, since the gate protective film is formed as a good electrical conductor, it prevents the capture of hot carriers in the gate insulating film directly under the gate electrode, and also promotes the generation of new carriers, significantly deteriorating the mutual conductance. Work to suppress it.

請求項2の発明において、導電性の材料にのみ選択的に
被膜を成長させる選択性の化学的気相成長法は、ゲート
保護膜の形成に際してエツチング処理を必要としないの
で、フィールド絶縁膜は損傷を被ることなく、充分なフ
ィールド分離特性を維持する。
In the invention of claim 2, the selective chemical vapor deposition method that selectively grows a film only on conductive materials does not require an etching process when forming the gate protective film, so the field insulating film is not damaged. Maintain sufficient field separation characteristics without incurring

1足って、前記課題を解決できるのである。One foot can solve the above problem.

(実施例) 第1図(a)〜(d)は本発明の第1の実施例に1系る
MOS・FETの製造方法を示す製造工程図である。以
下、その製造方法を図に従って説明する。
(Embodiment) FIGS. 1(a) to 1(d) are manufacturing process diagrams showing a method of manufacturing a MOS-FET according to a first embodiment of the present invention. The manufacturing method will be explained below with reference to the drawings.

(i>第1図(a)の工程 先ず、例えば面方位−(100)のP型シリコンから成
る半導体基板11上に選択的に、膜ノリ5000八程度
のフィールド絶縁V412を形成した後、MOS −F
ET形成用のアクティブ領域にゲート絶縁膜13を形成
する。
(i>Process shown in FIG. 1(a)) First, a field insulation V412 with a film thickness of approximately 5000 mm is selectively formed on a semiconductor substrate 11 made of P-type silicon with a plane orientation of -(100), for example, and then a MOS -F
A gate insulating film 13 is formed in the active region for ET formation.

次いで、スパッタ蒸着法またはCVD法(化学的気相成
長法)等により、半導体基板11の全表面に膜厚300
0人程度0W膜を被覆した後、バターニング法を用いて
ゲート電極1421及び配線層14bを形成する。
Next, a film with a thickness of 300 mm is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 11 by sputter deposition, CVD (chemical vapor deposition), or the like.
After covering with a 0W film, a gate electrode 1421 and a wiring layer 14b are formed using a buttering method.

その後、ゲート電極14aをマスクにして、半導体基板
11に例えば約40KeV、ドーズ−駁(単位面積当り
注入されたイオンの原子数)1〜2X1013cm’程
度のAsをイオン注入し、第1の拡散層としてN11J
15を形成する9(ii)第1図(b)の工程 半導体基板11の全表面にCVD法等によって膜厚20
00人程度0ポリシリコンを成長させた後、エツチング
を施しゲート電極14aの全面にゲート保護膜16aを
形成すると共に、配線層14bの全面にもその保ffM
16bを形成する。
Thereafter, using the gate electrode 14a as a mask, As ions are implanted into the semiconductor substrate 11 at about 40 KeV and a dose (number of atoms of ions implanted per unit area) of about 1 to 2 x 1013 cm' to form the first diffusion layer. as N11J
9(ii) Step of FIG. 1(b) to form a film 15 with a thickness of 20
After growing polysilicon, etching is performed to form a gate protection film 16a on the entire surface of the gate electrode 14a, and also to protect the entire surface of the wiring layer 14b.
16b.

次いで、例えば温度的900°Cの熱拡散法により、ゲ
ート保護膜16 a及び配線層の保護膜16bに含有濃
度2×1020cm−3程度以上のPを拡散させ、導電
率を向上させる。
Next, P is diffused into the gate protective film 16a and the wiring layer protective film 16b at a concentration of about 2×10 20 cm −3 or more by a thermal diffusion method at a temperature of 900° C., for example, to improve the conductivity.

(市)第1図(C)の工程 ゲート電Kf414 a及びゲート保護膜16aをマス
クにして、半導体基板11に例えば約40Kev、ドー
ズft5 X 1015c m−”程度のAsをイオン
注入し、第2の拡散層としてN−層(第1の拡散層)1
5より不純物濃度の高いN+層15を形成した後、約9
00℃の窒素雰囲気中でドライブイン工程を施す。この
ドライブイン工程とは、熱処理によってN+層15中の
イオンを拡散させ、濃瓜と深さのコントロールを行うも
のである。
(City) Process of FIG. 1(C) Using the gate electrode Kf414a and the gate protective film 16a as masks, As ions are implanted into the semiconductor substrate 11 at a dose of about 40 Kev and a dose of about ft5 x 1015 cm m-''. N-layer (first diffusion layer) 1 as a diffusion layer of
After forming the N+ layer 15 with a higher impurity concentration than 5, approximately 9
A drive-in process is performed in a nitrogen atmosphere at 00°C. This drive-in process is to diffuse ions in the N+ layer 15 by heat treatment and control the thickness and depth.

(1■)第1図(d)の工程 この工程以降は通常のMOS−FETと同様の処理を行
う。
(1) Process shown in FIG. 1(d) From this step onwards, the same processing as for a normal MOS-FET is performed.

即ち、半導体基板11の全面に例えば膜)C1,6゜0
〇八へ度のB P S G膜を中間絶縁膜18として稚
苗した後バターニング法を用いて中間絶縁膜18の所定
箇所にコンタクトホール19をrIH孔する。
That is, the entire surface of the semiconductor substrate 11 is covered with, for example, a film) C1,6°0.
After seeding a BPS G film of 08 degrees as the intermediate insulating film 18, contact holes 19 are formed at predetermined locations in the intermediate insulating film 18 using the buttering method.

その後、例えば膜厚1μm程度のAρSiをスパッタ法
等で蒸着した後、エツチングにより配線層20を形成す
れば、高融点金属から成るゲート電極14aを有するM
OS−FETが得られる。
After that, for example, after depositing AρSi with a film thickness of about 1 μm by sputtering or the like, and forming the wiring layer 20 by etching, the M
An OS-FET is obtained.

以−ヒの説明はNチャネル型MO8−FETについてで
あったが、1〕チャネル型MO3・F E Tについて
も同様で゛ある。
The following explanation has been about the N-channel type MO8-FET, but the same applies to the 1] channel type MO3-FET.

第1の実施例の利点をまとめると、次のようになる。The advantages of the first embodiment can be summarized as follows.

(1) 酸化され易い高融点金属層や高融点金属シリサ
イド層等から成るゲート電;i+?)414 a及び配
線層14bに対して、それらの全面をポリシリコン等の
ゲート保設置模16 a及び配線層の保護J模16bで
覆うため、次のような利点を生じる。
(1) Gate electrode consisting of a high melting point metal layer, high melting point metal silicide layer, etc. that is easily oxidized; i+? ) 414a and the wiring layer 14b are covered with the gate protection pattern 16a made of polysilicon or the like and the wiring layer protection J pattern 16b, resulting in the following advantages.

■ 中間絶縁膜8の形成等の酸化雰囲気熱処理工程にお
いて、ゲート電極14a及び配線層14bに酸化が生じ
ないため、配線抵抗の増大を防止できる。
(2) In the oxidizing atmosphere heat treatment step for forming the intermediate insulating film 8, etc., the gate electrode 14a and the wiring layer 14b are not oxidized, so an increase in wiring resistance can be prevented.

■ 酸化、拡iis’、cV[)、蒸着の前処理等でS
iウェハの洗浄を行う際、ゲート電++ 14 a及び
配線114bはHF(フッ酸)等の薬品に直接接触する
ことがない。そのため、高融点金属系材料が溶解される
ことなく、配線抵抗の増大を防止できる。
■ S is removed by oxidation, expansion iis', cV
When cleaning the i-wafer, the gate electrode ++14a and the wiring 114b do not come into direct contact with chemicals such as HF (hydrofluoric acid). Therefore, the high melting point metal material is not melted, and an increase in wiring resistance can be prevented.

■ ゲート電極1.4 aがポリサイド構造の場合、こ
の構造に特有の問題として、ゲート絶縁耐圧の劣化とい
う問題がある。この問題に係る原因の大部は、酸化雰囲
気中で熱処理を行う際、ゲート電極14aが酸化される
とそれにつれてポリサイドの上層と下層との間で部分的
な界面反応が発生し、この反応によって惹起こされる応
力にあるものと考えられている。
(2) When the gate electrode 1.4a has a polycide structure, a problem unique to this structure is deterioration of the gate dielectric breakdown voltage. Most of the causes of this problem are that when the gate electrode 14a is oxidized during heat treatment in an oxidizing atmosphere, a partial interfacial reaction occurs between the upper and lower layers of polycide, and this reaction causes It is thought that this is due to the stress caused.

本実施例では、ゲート電極14aはその全面をゲート保
護膜16aで覆われていてゲート電極14a自体に酸化
反応が生じないため、このゲート絶縁耐圧の劣化を防ぐ
ことができる。
In this embodiment, the entire surface of the gate electrode 14a is covered with the gate protective film 16a, and no oxidation reaction occurs in the gate electrode 14a itself, so that deterioration of the gate dielectric breakdown voltage can be prevented.

(2) ゲート保護膜16aはゲート電極1tL aを
保護するばかりでなく、それ自体電気の良導体である。
(2) The gate protection film 16a not only protects the gate electrode 1tLa, but also is itself a good electrical conductor.

そのため、ゲート保護膜16aはゲート電極14aと電
気的に接続された電極と見做せるので、次のような利点
を生じる。
Therefore, the gate protective film 16a can be regarded as an electrode electrically connected to the gate electrode 14a, resulting in the following advantages.

(a)  ゲート保護plA16 a直下のゲート絶縁
1模13にホットキャリアが慣旧隻されにくいため、ホ
ットキャリアの捕獲によって生じるN−層15の抵抗成
分増大に起因する相互コンダクタンスgIIlの劣化を
解消できる。
(a) Since hot carriers are less likely to be trapped in the gate insulation 1 13 directly under the gate protection PLA 16 a, it is possible to eliminate the deterioration of the mutual conductance gIIl caused by the increase in the resistance component of the N-layer 15 caused by the capture of hot carriers. .

(b)  前記(a)と同様にボッl−キャリアの捕獲
か殆ど問題とならないので、N−層15における不純物
濃度の分布や接合深さ等の形成条件をL D D構造本
来の目的に適うように条件設定することができる。
(b) As in (a) above, since there is almost no problem with the capture of boll-carriers, the formation conditions such as the impurity concentration distribution and junction depth in the N-layer 15 should be adjusted to suit the original purpose of the LDD structure. Conditions can be set as follows.

(c)  ゲート保護膜16aも電極としての機能を有
するため、素子の動作時においてゲート保護膜16a直
下のN−層15にも新たにキャリアが誘起される。その
ため、N−I何15の抵抗値は実効的に低下し、従来よ
りも高い相互コンダクタンスgIIlを得ることができ
る。
(c) Since the gate protection film 16a also has a function as an electrode, carriers are newly induced in the N- layer 15 directly under the gate protection film 16a during operation of the device. Therefore, the resistance value of the N-I element 15 is effectively reduced, and it is possible to obtain a higher mutual conductance gIIl than in the past.

次に、第2の実施例について第1図を用いてその製造方
法を説明する。
Next, the manufacturing method of the second embodiment will be explained using FIG. 1.

この実施例では、第1図(a)〜(d)の工程中の(C
)の工程において、ゲート保護pA16 a及び配線層
の保護膜16bをCVD選択ポリシリコン成長法によっ
て形成したものである。
In this example, (C
), the gate protection pA 16a and the wiring layer protection film 16b are formed by the CVD selective polysilicon growth method.

この方法の特徴は、導電性材料の上にだけポリシリコン
を成長させ、S i 02等の絶縁系の材料にはポリシ
リコンを成長させないという選択性の被覆成長機能をも
っている点である。この選択ポリシリコン成長を可能と
する生成条件を次表に示す。
A feature of this method is that it has a selective covering growth function in which polysilicon is grown only on conductive materials, and polysilicon is not grown on insulating materials such as SiO2. The following table shows the formation conditions that enable this selective polysilicon growth.

1、Cっで、この方法によって半導体基板11の表面に
膜厚20000程度のポリシリコンを成長させれば、フ
ィールド絶縁膜12及びゲート絶縁膜13にはポリシリ
コンがj成長することなく、ゲート電極14a及び配線
層14bの全面をそれぞれ覆うように、ゲート保訳膜1
6a及び配線層の保護膜16bが形成される。
1. If polysilicon is grown to a thickness of about 20,000 on the surface of the semiconductor substrate 11 using this method, polysilicon will not grow on the field insulating film 12 and the gate insulating film 13, and the gate electrode The gate insulation film 1 is formed so as to cover the entire surface of the wiring layer 14a and the wiring layer 14b, respectively.
6a and a protective film 16b for the wiring layer are formed.

第2の実施例は次のような利点を有する。The second embodiment has the following advantages.

(A>  第1の実施例の利点(1)及び(2)と同様
の利点を有する。
(A> Same advantages as advantages (1) and (2) of the first embodiment.

(B)  ゲート保護膜16a及び配線層の保護膜16
bの形成に際して、エツチング処理が不要であるので、
フィールド絶縁膜の膜厚に変化は起きず、充分なフィー
ルド分離特性を維持することができる。
(B) Gate protective film 16a and wiring layer protective film 16
Since no etching process is required when forming b,
There is no change in the thickness of the field insulating film, and sufficient field isolation characteristics can be maintained.

次に、第3の実施例について説明する。Next, a third example will be described.

第3図は本発明の第3の実施例に係る相補型MO8= 
FET(Complementary MOS −FE
’T”)に於けるPチャネル型MO3−FETの製造方
法を示す図である。第1図中の要素と共通の要素には同
一の符号が付されている。以下、図面を用いて説明する
FIG. 3 shows complementary MO8= according to the third embodiment of the present invention.
FET (Complementary MOS-FE)
1 is a diagram illustrating a method of manufacturing a P-channel MO3-FET in a manufacturing method ('T'').Elements common to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. do.

先ず、面方位(100)のP形シリコンから成る半導体
基板11上にフィールド絶縁膜12を形成すると共に半
導体基板11の表面に選択的にNウェル層21を形成す
る。次に、半導体基板21表面の所定領域に埋め込み型
チャネル用のN−IP7を形成すると共に半導体基板1
1の上にゲート絶縁膜13を形成した後、ゲート電極1
4aを選択的に形成する。さらに、半導体基板]Lhに
例えばポリシリコンを堆積させた後、エツチングを施し
てサイドウオール膜23を形成する。続いて、このサイ
ドウオール膜23の導電性を高めるために不純物を熱拡
散させて、電極としての機能を与える。その後、ゲート
1じ極14a及びサイドウオールM23をマスクにして
イオン注入を行い、P 型のソース・ドレイン領域15
を形成する。
First, a field insulating film 12 is formed on a semiconductor substrate 11 made of P-type silicon with a plane orientation of (100), and an N-well layer 21 is selectively formed on the surface of the semiconductor substrate 11. Next, an N-IP 7 for a buried channel is formed in a predetermined region on the surface of the semiconductor substrate 21, and the semiconductor substrate 21 is
After forming the gate insulating film 13 on the gate electrode 1
4a is selectively formed. Furthermore, after depositing, for example, polysilicon on the semiconductor substrate Lh, etching is performed to form a sidewall film 23. Subsequently, impurities are thermally diffused to increase the conductivity of this sidewall film 23, giving it a function as an electrode. After that, ion implantation is performed using the gate 1 pole 14a and the sidewall M23 as a mask, and P-type source/drain regions 15 are implanted.
form.

この実施例では次のような利点がある。This embodiment has the following advantages.

一般的に、サイドウオール膜23は絶縁系のもので構成
されているため、ゲート電極14aとソース・ドレイン
領域15とがオフセットした4′I!4造になった場合
、大幅な相互コンダクタンスg111の劣化が生じる。
Generally, the sidewall film 23 is made of an insulating material, so that the gate electrode 14a and the source/drain region 15 are offset from each other by 4'I! In the case of four structures, the mutual conductance g111 significantly deteriorates.

本実施例では、サイドウオール膜23の直下にも新たに
キャリア(ホール)が誘起されるので、このようなオフ
セット構造においても相互コンダクタンスgIllの劣
化を低く抑えることが可能である。
In this embodiment, new carriers (holes) are induced directly under the sidewall film 23, so even in such an offset structure, it is possible to suppress the deterioration of the mutual conductance gIll to a low level.

なお、本発明は図示の実施例に限定されず、各製造工程
における条件や、↑M成材料に他の材暫のものを用いる
等の種々の変形が可能である。例えば、ゲート電極4a
をポリサイド横積のT i S i/ポリシリコン、W
Si/ポリシリコン、及びW/ポリシリコン等の高融点
金属または高融点金属シリサイド層を含むもので構成す
ることも可能である。
Note that the present invention is not limited to the illustrated embodiment, and various modifications can be made to the conditions in each manufacturing process, such as using other materials for the ↑M component. For example, the gate electrode 4a
T i S i /polysilicon, W
It is also possible to use a material containing a high melting point metal such as Si/polysilicon and W/polysilicon or a high melting point metal silicide layer.

(発明の効果) 以上、詳細に説明したように、請求項1の発明によtし
ば、ゲート電極の全面を導電性の高いゲート保護膜で覆
うようにしたので、その後の製造工程においてゲート電
極の酸化による配線抵抗の増大を防止でき、さらに素子
の動作試験初期段階に発生ずる第1の拡散層の抵抗成分
増大に伴う相互コンダクタンスの劣1ヒを著しく抑制で
きる。
(Effects of the Invention) As described above in detail, according to the invention of claim 1, the entire surface of the gate electrode is covered with a highly conductive gate protection film, so that the gate electrode can be removed in the subsequent manufacturing process. It is possible to prevent an increase in wiring resistance due to oxidation of the electrodes, and to significantly suppress deterioration in mutual conductance caused by an increase in the resistance component of the first diffusion layer that occurs at the initial stage of an element operation test.

請求項2の発明においては、電気の良導体にのみ選択的
に被膜を成長させるC’VD法によってゲート保護膜を
形成するようにしたので、ゲート保護膜の形成時にエツ
チング処理が不要となり、フィールド絶縁膜が損傷を受
けないなめ充分なフィールド分離特性を保持することが
可能である。
In the invention of claim 2, since the gate protective film is formed by the C'VD method, which selectively grows a film only on good electrical conductors, there is no need for an etching process when forming the gate protective film, and field insulation is improved. It is possible to retain sufficient field separation properties so that the membrane is not damaged.

したがって、信頼性が極めて高く、而も電気特性の優れ
た高品質な半導体素子の製造が期待できる。
Therefore, it is expected that high-quality semiconductor elements with extremely high reliability and excellent electrical characteristics can be manufactured.

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

第1図(a)〜(d)は本発明の第1の実施例に係る半
導体素子の製造方法を示す製造工程図、第2図(a)〜
(d)は従来の半導体素子の製造方法を示す製造工程図
、第3図は本発明の第3の実施例に係る半導体素子の製
造方法を示す製逍二[程図である。 11・・・・・・半導体基板、12・・・・・・フィー
ルド絶縁膜、14計・・・・・グー1〜電極、15・・
・・・・第1の拡散層、16a・・・・・・ゲート保訳
膜、17・・・・・・第2の拡散層。 11:半導体基板 12:フィールド絶8赳具 14a:ゲート竜巻 15;第1r>拡耶噺■ 16a:ゲート保護膜
1(a) to (d) are manufacturing process diagrams showing a method for manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention, and FIGS. 2(a) to 2(d) are
(d) is a manufacturing process diagram showing a conventional method for manufacturing a semiconductor device, and FIG. 3 is a manufacturing process diagram showing a method for manufacturing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention. 11... Semiconductor substrate, 12... Field insulating film, 14 total... Goo 1 to electrode, 15...
...First diffusion layer, 16a... Gate protection film, 17... Second diffusion layer. 11: Semiconductor substrate 12: Field isolation 8 equipment 14a: Gate tornado 15; 1st r > expansion ■ 16a: Gate protective film

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、半導体基板上の所定領域にゲート電極を形成した後
、前記半導体基板に選択的に第1の拡散層を形成する第
1の工程と、前記半導体基板に前記第1の拡散層より高
濃度な第2の拡散層を形成する第2の工程とを、有する
半導体素子の製造方法において、前記第2の工程は、前
記ゲート電極の全面に選択的にゲート保護膜を被着する
工程と、前記ゲート保護膜に不純物を拡散させて導電型
のゲート保護膜を形成する工程と、前記ゲート保護膜及
びゲート電極をマスクとしたイオン注入により前記第2
の拡散層を形成する工程とを、順に施すことを特徴とす
る半導体素子の製造方法。 2、半導体基板上に選択的にフィールド絶縁膜を形成す
ると共に前記半導体基板上の所定領域にゲート電極を形
成した後、前記半導体基板に選択的に第1の拡散層を形
成する第1の工程と、前記半導体基板に前記第1の拡散
層より高濃度な第2の拡散層を形成する第2の工程とを
、有する半導体素子の製造方法において、前記第2の工
程は、導電性材料にのみ選択的に被膜を成長させる生成
条件下で化学的気相成長法を用いて前記ゲート電極の全
面にゲート保護膜を被着する工程と、前記ゲート保護膜
に不純物を拡散させて導電型のゲート保護膜を形成する
工程と、前記ゲート保護膜及びゲート電極をマスクとし
たイオン注入により前記第2の拡散層を形成する工程と
を、順に施すことを特徴とする半導体素子の製造方法。
[Claims] 1. After forming a gate electrode in a predetermined region on a semiconductor substrate, a first step of selectively forming a first diffusion layer on the semiconductor substrate; a second step of forming a second diffusion layer having a higher concentration than the diffusion layer of the method, wherein the second step includes selectively forming a gate protective film over the entire surface of the gate electrode. a step of depositing an impurity into the gate protective film to form a conductive type gate protective film;
1. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising sequentially performing steps of forming a diffusion layer. 2. After selectively forming a field insulating film on the semiconductor substrate and forming a gate electrode in a predetermined region on the semiconductor substrate, a first step of selectively forming a first diffusion layer on the semiconductor substrate. and a second step of forming a second diffusion layer with a higher concentration than the first diffusion layer on the semiconductor substrate, wherein the second step includes forming a second diffusion layer in a conductive material. A process of depositing a gate protective film on the entire surface of the gate electrode using chemical vapor deposition under conditions that selectively grow a film, and a step of diffusing impurities into the gate protective film to form a conductive type. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising sequentially performing a step of forming a gate protective film and a step of forming the second diffusion layer by ion implantation using the gate protective film and the gate electrode as masks.
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