JPH04107830A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH04107830A
JPH04107830A JP22616990A JP22616990A JPH04107830A JP H04107830 A JPH04107830 A JP H04107830A JP 22616990 A JP22616990 A JP 22616990A JP 22616990 A JP22616990 A JP 22616990A JP H04107830 A JPH04107830 A JP H04107830A
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JP
Japan
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gate electrode
electrode layer
film
polycrystalline silicon
layer
Prior art date
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Application number
JP22616990A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroaki Okubo
宏明 大窪
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NEC Corp
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  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

PURPOSE:To be able to control the density profile without inconsistency, reduce the overall resistance of the gate electrode, and achieve high operating speeds even with finer device features by placing a #1 gate electrode layer on a semi conductor substrate, implanting ions into the semiconductor substrate through the #1 gate electrode layer, and forming a low density source-drain diffusion layer. CONSTITUTION:A field oxide film 2 is formed on a p-type silicon substrate 1 and a gate oxide film 3 is formed using the thermal oxidation method. After this, a polycrystalline silicon film 4 is deposited using an SiH4 base gas, doping is performed, and low resistance achieved. Next, a silicon oxide film 5 is formed and etching is used to expose the polycrystalline silicon film 4. A high melting point metal film 6 is formed and this is used as a mask to implant phosphorus ions through the polycrystalline silicon film 4, forming the low density source- drain diffusion layer 7. Since the #1 gate electrode layer is formed through adhesion, film thickness uniformity can be easily controlled.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特にLigh
tly−Doped −Drain(LDD)構造を有
する電界効果トランジスタの製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and in particular to a method for manufacturing a semiconductor device.
The present invention relates to a method of manufacturing a field effect transistor having a try-doped-drain (LDD) structure.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、この種の半導体装置の製造方法としては、例えば
、次の様な製造方法がある(アイ・イー・デイ−・ニム
、テクニカル・ダイジェスト742〜745頁、198
6年(I E D M 、 Tech、Digest。
Conventionally, as a manufacturing method for this type of semiconductor device, there are, for example, the following manufacturing methods (IED, Technical Digest, pp. 742-745, 198
Year 6 (I EDM, Tech, Digest.

l’、742〜745)参照)。1', 742-745)).

まず、第3図(a)に示す様に、P型シリコン基板1上
に選択酸化法により素子分離用のフィールド酸化膜2を
形成した後、ゲート酸化膜3.多結晶シリコン膜4を順
次形成する。
First, as shown in FIG. 3(a), a field oxide film 2 for element isolation is formed on a P-type silicon substrate 1 by selective oxidation, and then a gate oxide film 3. Polycrystalline silicon films 4 are sequentially formed.

次に、フォトレジストパターン13をマスクに多結晶シ
リコン膜4を異方性エツチングによりエツチングする。
Next, polycrystalline silicon film 4 is etched by anisotropic etching using photoresist pattern 13 as a mask.

この時、多結晶シリコン膜4は、全てエツチングするの
ではなく、一定の膜厚分だけを残す。続いて、この残さ
れた多結晶シリコン膜4を通してリンのイオン注入を行
い、低濃度ソース・ドレイン拡散層7を形成する。この
様に多結晶シリコン膜4を一定の膜厚分だけ残しておく
のは、後に逆T字型ゲート電極41 (第3図(b)参
照)を形成したい為である。
At this time, the polycrystalline silicon film 4 is not entirely etched, but only a certain thickness remains. Subsequently, phosphorus ions are implanted through the remaining polycrystalline silicon film 4 to form a low concentration source/drain diffusion layer 7. The reason why a certain thickness of the polycrystalline silicon film 4 is left in this manner is to form an inverted T-shaped gate electrode 41 (see FIG. 3(b)) later.

次に、第3図(b)に示す様に、全面に堆積させた酸化
シリコン膜に対して異方性エツチングによるエッチバッ
クを行い、サイドウオール8を形成する。続いて多結晶
シリコン膜4の残膜分を、サイドウオール8をマスクに
エツチングし、逆T字型ゲート電極土工を形成した後、
逆T字型ゲート電極土1及びサイドウオール8をマスク
にヒ素(As)のイオン注入を行い高濃度ソース・ドレ
イン拡散層9を形成する。この様に逆T字型ゲート電極
41を形成するのは、低濃度ドレイン近傍で発生した高
エネルギーをもつ電子(ホットエレクトロン)がサイド
ウオール中に飛び込み、トラップされることによって低
濃度拡散層が空乏化してしまうことを低濃度拡散層上に
ゲート電極を設けることによって防止し、トランジスタ
のコンダクタンスの低下を防止する為である。
Next, as shown in FIG. 3(b), the silicon oxide film deposited over the entire surface is etched back by anisotropic etching to form sidewalls 8. Next, the remaining portion of the polycrystalline silicon film 4 is etched using the sidewall 8 as a mask to form an inverted T-shaped gate electrode earthwork.
Using the inverted T-shaped gate electrode soil 1 and sidewalls 8 as masks, arsenic (As) ions are implanted to form highly concentrated source/drain diffusion layers 9. The inverted T-shaped gate electrode 41 is formed in this way because high-energy electrons (hot electrons) generated near the low-concentration drain jump into the sidewall and are trapped, causing the low-concentration diffusion layer to become depleted. This is to prevent this from occurring by providing a gate electrode on the low concentration diffusion layer, and to prevent a decrease in the conductance of the transistor.

を開孔し、アルミニウム配線11を形成する。A hole is opened and an aluminum wiring 11 is formed.

この製造方法の中で、サイドウオール8の幅により、逆
T字型ゲート電極土工と低濃度ソース・ドレイン拡散層
7とのオーバーラツプ寸法が制御されている。
In this manufacturing method, the width of the sidewall 8 controls the overlap dimension between the inverted T-shaped gate electrode earthwork and the low concentration source/drain diffusion layer 7.

二発明が解決しようとする課題〕 この従来の半導体装置の製造方法では、第3図(a)に
示す様に、多結晶シリコン膜4が一定の膜厚分だけ残さ
れるようにエツチングされていたが、残膜の厚さをエツ
チングによって制御するのは困難であり、ウェハー面内
及びウェノ・−間で不均一になり易かった。この膜厚の
ばらつきは、次に行われるイオン注入深さに直接影響を
及ぼすため、低濃度ソース・ドレイン拡散層の濃度プロ
ファイルのばらつきを引き起こし、トランジスタ特性の
ばらつきを増大させてしまうという問題点かあつ旭 また、ゲート電極として多結晶シリコンのみを用いると
、素子が微細化されてくるにしたがって抵抗が高くなる
ため、動作速度が遅くなるという問題点があった。
2. Problems to be Solved by the Invention] In this conventional semiconductor device manufacturing method, as shown in FIG. 3(a), the polycrystalline silicon film 4 is etched so that only a certain film thickness remains. However, it is difficult to control the thickness of the remaining film by etching, and it tends to become non-uniform within the wafer surface and between the wafers. This variation in film thickness directly affects the depth of the next ion implantation, causing variation in the concentration profile of the lightly doped source/drain diffusion layer, leading to increased variation in transistor characteristics. Atsu AsahiAlso, if only polycrystalline silicon is used as the gate electrode, there is a problem in that the resistance increases as the device becomes smaller and the operating speed becomes slower.

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

本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板の一主面
上に第1のゲート電極層を被着する工程と、第1の電極
層上に第2のゲート電極層を選択的に形成する工程と、
第2のゲート電極層をマスクとし、第1のゲート電極層
を介して半導体基板の一主面にイオン注入して、低濃度
ソース・ドレイン拡散層を形成する工程と、第2のゲー
ト電極層の側面にサイドウオールを形成する工程と、サ
イドウオールと第2のゲート電極層とをマスクとして半
導体基板の一主面にイオン注入して高濃度ソース・ドレ
イン拡散層を形成する工程とを有している。
The method for manufacturing a semiconductor device of the present invention includes the steps of depositing a first gate electrode layer on one main surface of a semiconductor substrate, and selectively forming a second gate electrode layer on the first electrode layer. process and
A step of forming a low concentration source/drain diffusion layer by implanting ions into one main surface of the semiconductor substrate through the first gate electrode layer using the second gate electrode layer as a mask; a step of forming a sidewall on the side surface of the semiconductor substrate, and a step of implanting ions into one main surface of the semiconductor substrate using the sidewall and the second gate electrode layer as a mask to form a highly concentrated source/drain diffusion layer. ing.

本発明においては、第1のゲート電極層をエツチングで
はなく、被着によって形成しているから、その膜厚の制
御は容易であり、ウェハー面内及びウェハー間で均一に
することができる。従って、第1のゲー)[極層を介し
てイオン注入することによって形成される低濃度ソース
・ドレイン拡散層の不純物濃度及びそのプロファイルは
ウェハー面内及びウェハー間で均一となり、特性のそろ
ったトランジスタを製造できる。なお、この第1のゲー
ト電極層は好ましくは化学気相成長法(CVD法)によ
って形成される。また、第1のゲート電極層としてシリ
コン若しくは高融点金属又は高融点金属のシリサイド等
が用いられるが、ゲート酸化膜の劣化が少ない、加工が
し易い等の理由から、好ましくは多結晶シリコンが用い
られる。
In the present invention, since the first gate electrode layer is formed by deposition rather than etching, the film thickness can be easily controlled and can be made uniform within the wafer surface and between wafers. Therefore, the impurity concentration and its profile of the low-concentration source/drain diffusion layer formed by ion implantation through the electrode layer become uniform within the wafer surface and between wafers, resulting in a transistor with uniform characteristics. can be manufactured. Note that this first gate electrode layer is preferably formed by chemical vapor deposition (CVD). Furthermore, although silicon, a high melting point metal, a silicide of a high melting point metal, etc. are used as the first gate electrode layer, polycrystalline silicon is preferably used because it causes less deterioration of the gate oxide film and is easy to process. It will be done.

また、本発明においては、第1のゲート電極層を被着し
た後に、第2のゲート電極層を選択的に形成している。
Further, in the present invention, the second gate electrode layer is selectively formed after the first gate electrode layer is deposited.

従って、第2のゲート電極層には第1のゲート電極層と
は異なった材料を用いることができる。例えば、第1の
ゲート電極層に多結晶シリコンを用いた場合には、高融
点金属やそのシリサイドが第2のゲート電極層として好
ましくは用いられる。
Therefore, a material different from that of the first gate electrode layer can be used for the second gate electrode layer. For example, when polycrystalline silicon is used for the first gate electrode layer, a high melting point metal or its silicide is preferably used for the second gate electrode layer.

形成される半導体装置が、酸化シリコン膜等のゲート絶
縁膜を用いる絶縁ゲート型電界効果トランジスタ(MI
SFET)の場合は、ゲート絶縁膜を形成してから、そ
の上の第1のゲート電極層を形成する。この絶縁膜は、
後に第1のゲート電極層を除去する際のエツチングスト
ッパとして用いることができる。
The semiconductor device to be formed is an insulated gate field effect transistor (MI) using a gate insulating film such as a silicon oxide film.
SFET), a gate insulating film is formed and then a first gate electrode layer is formed thereon. This insulating film is
It can be used as an etching stopper when removing the first gate electrode layer later.

また、第2のゲート電極層の上面に窒化シリコン膜等の
保護膜を形成し、この保護膜及びサイドウオールで覆わ
れたゲート電極をマスクとして第1のゲート電極層をエ
ツチングすれば、第2のゲート電極層はエツチングされ
ることはなく、その膜厚も減じることはない。さらに、
サイドウオールに酸化シリコン膜や窒化シリコン膜等を
用いれば第2のゲート電極層として高融点金属を用いて
も、この高融点金属はサイドウオール及び保護膜により
覆われているから、第1のゲート電極層をエツチング除
去する際にエツチングされることはない。したがって、
この高融点金属によって、半導体基板表面が汚染される
こともない。
Furthermore, if a protective film such as a silicon nitride film is formed on the upper surface of the second gate electrode layer, and the first gate electrode layer is etched using the protective film and the gate electrode covered with the sidewalls as a mask, the second gate electrode layer can be etched. The gate electrode layer is not etched and its thickness is not reduced. moreover,
If a silicon oxide film, silicon nitride film, etc. is used for the sidewall, even if a high melting point metal is used as the second gate electrode layer, the high melting point metal is covered by the sidewall and protective film, so the first gate The electrode layer is not etched when removed by etching. therefore,
The surface of the semiconductor substrate is not contaminated by this high melting point metal.

〔実施例〕〔Example〕

次に本発明について図面を参照して説明する。 Next, the present invention will be explained with reference to the drawings.

第1図(a)〜(f)は、本発明の一実施例を説明する
ための断面図である。
FIGS. 1(a) to 1(f) are cross-sectional views for explaining one embodiment of the present invention.

第1図(a)に示す様に、P型シリコン基板1の上に、
選択酸化法により、950〜1000℃で膜厚4000
〜8000人のフィールド酸化膜2を形成し、続いて熱
酸化法により、700〜900℃て膜厚50〜300人
のゲート酸化膜3を形成する。その後、例えば、Low
 Pressure  CVD(LPCVD)法により
、SiH,を原料ガスとして600〜650℃で、膜厚
500〜2000人の多結晶シリコン膜4を堆積する。
As shown in FIG. 1(a), on a P-type silicon substrate 1,
By selective oxidation method, the film thickness is 4000℃ at 950~1000℃.
A field oxide film 2 of ~8,000 thick is formed, and then a gate oxide film 3 of 50 to 300 thick is formed at 700 to 900[deg.] C. by thermal oxidation. Then, for example, Low
A polycrystalline silicon film 4 having a thickness of 500 to 2000 wafers is deposited by pressure CVD (LPCVD) at 600 to 650° C. using SiH as a source gas.

多結晶シリコン膜4は、堆積直後にリン(P)又は砒素
(As)のドーピングを行い、層抵抗で10〜5007
口に低抵抗化する。ドーピング方法としては、例えば多
結晶シリコン膜4を突き抜けない程度の加速エネルギー
1(1−40KeVで注入量1o 15〜1016cm
−2のイオン注入を行う方法がある。
The polycrystalline silicon film 4 is doped with phosphorus (P) or arsenic (As) immediately after deposition, and has a layer resistance of 10 to 5007
Reduces resistance to the mouth. As a doping method, for example, an acceleration energy of 1 (1 to 40 KeV and an implantation amount of 10 to 15 to 1016 cm) which does not penetrate the polycrystalline silicon film 4 is used.
There is a method of performing ion implantation of -2.

次にCvD法ニヨリ膜厚2000〜5000人の酸化ノ
リコン膜5を形成し、MOSFETのチャネルとなる領
域部分上にある酸化シリコン膜5を、フォトレジストパ
ターン(図示せず)をマスクにエツチングし、多結晶シ
リコン膜4を露出させる。
Next, a silicon oxide film 5 with a thickness of 2,000 to 5,000 thick is formed using the CvD method, and the silicon oxide film 5 on the region that will become the channel of the MOSFET is etched using a photoresist pattern (not shown) as a mask. Polycrystalline silicon film 4 is exposed.

次に第1図(b)に示す様に、露出した多結晶シリコン
膜4上に、タングステン等の高融点金属膜6を、100
0〜4000人程度の膜厚て選択的に形成する。ここで
、この形成方法としては、例えばシラン還元法により、
6フツ化タンクステン(W F s )とシラン(Si
H4)を用いて、温度200〜300℃でタングステン
の選択成長を行う方法がある。また、全面に高融点金属
膜を堆積させた後、異方性エツチングによるエッチバッ
クを行うことにより、露出した多結晶シリコン膜4上に
のみ高融点金属膜6を残す方法等が挙られる。
Next, as shown in FIG. 1(b), a high melting point metal film 6 such as tungsten is coated on the exposed polycrystalline silicon film 4 with a film thickness of 100%.
It is selectively formed with a film thickness of about 0 to 4,000. Here, as a method for forming this, for example, by a silane reduction method,
Tanksten hexafluoride (WFs) and silane (Si
There is a method of selectively growing tungsten at a temperature of 200 to 300°C using H4). Another method is to deposit a high melting point metal film over the entire surface and then etch back by anisotropic etching, leaving the high melting point metal film 6 only on the exposed polycrystalline silicon film 4.

次に第1図(C)に示す様に、ウェットエツチングによ
り、酸化シリコン膜5を除去した後、高融点金属膜6を
マスクに多結晶シリコン膜4を通して、リン(P)のイ
オン注入を行い、低濃度ソース・ドレイン拡散層7を形
成する。ここでリン(P)のイオン注入は、多結晶シリ
コン膜4の膜厚に応じて、例えば注入エネルギー50〜
250KeV、注入量I Q 12〜l Q Ifcm
−2の条件で行う。
Next, as shown in FIG. 1C, after removing the silicon oxide film 5 by wet etching, phosphorus (P) ions are implanted through the polycrystalline silicon film 4 using the high melting point metal film 6 as a mask. , a low concentration source/drain diffusion layer 7 is formed. Here, the ion implantation of phosphorus (P) is performed with an implantation energy of, for example, 50 to 50, depending on the thickness of the polycrystalline silicon film 4.
250KeV, implantation amount I Q 12~l Q Ifcm
- Perform under the condition of 2.

次に第1図(d)に示すように、全面に1000〜30
00人の酸化シリコン膜4を堆積し、これに異方性エツ
チングを行うことにより、高融点金属膜6の側面にサイ
ドウオール8を形成する。
Next, as shown in Figure 1(d), 1000 to 30
A sidewall 8 is formed on the side surface of the high-melting point metal film 6 by depositing a silicon oxide film 4 of 0.00000000000000000000000000 and performing anisotropic etching thereon.

次に第1図(e)に示す様に、サイドウオール8及び高
融点金属膜6をマスクに多結晶シリコン膜4の異方性エ
ツチングを行い、多結晶シリコン膜4′と高融点金属膜
6から成る2層構造の逆T字型のゲート電極土工を形成
する。続いて、逆T字型ゲート電極土工及びサイドウオ
ール8をマスクとしてヒ素(As)のイオン注入を行い
、高濃度ソース・ドレイン拡散層9を形成する。ここで
ヒ素のイオン注入は、例えば注入エネルギー30〜]、
0OKeV、注入量1015〜1016cIn″″の条
件で行う。
Next, as shown in FIG. 1(e), the polycrystalline silicon film 4 is anisotropically etched using the sidewall 8 and the high melting point metal film 6 as masks, and the polycrystalline silicon film 4' and the high melting point metal film 6 are etched. An inverted T-shaped gate electrode earthwork with a two-layer structure is formed. Subsequently, arsenic (As) ions are implanted using the inverted T-shaped gate electrode earthwork and sidewalls 8 as masks to form highly concentrated source/drain diffusion layers 9. Here, the arsenic ion implantation is performed at, for example, an implantation energy of 30 ~],
This is carried out under the conditions of 0 OKeV and an implantation amount of 1015 to 1016 cIn''''.

最後に第1図(f)に示す様に、全面に層間絶縁膜10
を形成した後、所定の位置にコンタクト孔を開孔し、続
いてアルミニウム配線11を形成して、半導体装置が製
造される。
Finally, as shown in FIG. 1(f), an interlayer insulating film 10 is formed on the entire surface.
After forming contact holes at predetermined positions, aluminum wiring 11 is subsequently formed, and a semiconductor device is manufactured.

本製造方法では、多結晶シリコン膜4をあらかじめ形成
する為、膜厚の制御が容易であり、低濃度ソース・ドレ
イン拡散層7の濃度プルファイルのばらつきを制御でき
る。また、第2のゲート電極層として高融点金属を用い
たため、逆T字型ゲート電極土工は多結晶シリコン膜4
′と高融点の 金属膜6/¥2層構造となり、低抵抗を実現することが
出来る。
In this manufacturing method, since the polycrystalline silicon film 4 is formed in advance, the film thickness can be easily controlled, and variations in the concentration pull file of the low concentration source/drain diffusion layer 7 can be controlled. In addition, since a high melting point metal was used as the second gate electrode layer, the inverted T-shaped gate electrode earthwork was formed using a polycrystalline silicon film 4.
' and a high melting point metal film 6/\2 layer structure, and low resistance can be achieved.

第2図(a)〜(e)は、本発明の他の実施例の半導体
装置の製造方法を説明するための断面図である。
FIGS. 2(a) to 2(e) are cross-sectional views for explaining a method of manufacturing a semiconductor device according to another embodiment of the present invention.

まず第1図(a) 、 (b)を用いて説明した方法に
従って、P型シリコン基板l上に素子分離用のフィール
ド酸化膜2を形成した後、ゲート酸化膜3、多結晶シリ
コン膜4を順次形成する。多結晶シリコン膜をイオン注
入により低抵抗化した後、酸化シリコン膜5を形成し、
フォトレジストパターンをマスクにエツチングしたとこ
ろへ、高融点金属膜6を選択的に形成する。その後、第
2図(a)に示す様に、全面に厚い窒化シリコン膜工2
を堆積形成する。
First, a field oxide film 2 for element isolation is formed on a P-type silicon substrate l according to the method explained using FIGS. 1(a) and 1(b), and then a gate oxide film 3 and a polycrystalline silicon film 4 are formed. Form sequentially. After reducing the resistance of the polycrystalline silicon film by ion implantation, a silicon oxide film 5 is formed,
A high melting point metal film 6 is selectively formed in the areas etched using the photoresist pattern as a mask. After that, as shown in FIG. 2(a), a thick silicon nitride film 2 is applied to the entire surface.
is deposited and formed.

次に第2図(b)に示す様に、異方性エツチングによる
窒化シリコン膜12のエッチバックを行い、高融点金属
膜6の上にのみ窒化シリコン膜12’が残される。
Next, as shown in FIG. 2(b), the silicon nitride film 12 is etched back by anisotropic etching, leaving the silicon nitride film 12' only on the high melting point metal film 6.

次に、第2図(C)に示す様に、ウェットエッチンクに
より、酸化シリコン膜5を除去した後、窒化シリコン膜
12′及び高融点金属膜6をマスクに多結晶シリコン膜
4を通してリン(P)のイオン注入を行い、低濃度ソー
ス・ドレイン拡散層7を形成する。その後第2図(d)
に示すように、酸化シリコンのサイドウオール8を形成
し、窒化シリコン膜12’及びサイドウオール8をマス
クに多結晶シリコン膜4の異方性エツチングを行い、多
結晶シリコン膜4′と高融点金属膜6から成る2層構造
の逆T字型ゲート電極土1を形成する。
Next, as shown in FIG. 2C, after removing the silicon oxide film 5 by wet etching, phosphor ( P) ion implantation is performed to form a low concentration source/drain diffusion layer 7. Then Figure 2(d)
As shown in FIG. 3, a sidewall 8 of silicon oxide is formed, and anisotropic etching is performed on the polycrystalline silicon film 4 using the silicon nitride film 12' and the sidewall 8 as a mask to separate the polycrystalline silicon film 4' and the refractory metal. An inverted T-shaped gate electrode layer 1 having a two-layer structure consisting of a film 6 is formed.

最後に第2図(e)に示す様に、まずヒ素(As)のイ
オン注入によって高濃度ソース・ドレイン拡散層9を形
成した後、一実施例と同様にして層間絶縁膜10.アル
ミニウム配線11を形成する。
Finally, as shown in FIG. 2(e), first, a highly concentrated source/drain diffusion layer 9 is formed by ion implantation of arsenic (As), and then an interlayer insulating film 10 is formed in the same manner as in the first embodiment. Aluminum wiring 11 is formed.

本実施例においては、高融点金属膜6の側面がサイドウ
オール8で覆われているのみならず、その上面も窒化シ
リコン膜12′で覆われているから、多結晶シリコン膜
4を異方性エツチングする際、高融点金属膜6がエツチ
ングされることはない。従って、その膜厚は減じること
はなく、またエツチングされた高融点金属によって低濃
度ソース・ドレイン拡散層7等が汚染されることもない
In this embodiment, not only the sides of the high melting point metal film 6 are covered with the sidewalls 8, but also the top surface thereof is covered with the silicon nitride film 12', so that the polycrystalline silicon film 4 is anisotropically During etching, the high melting point metal film 6 is not etched. Therefore, the film thickness will not be reduced, and the low concentration source/drain diffusion layer 7 etc. will not be contaminated by the etched high melting point metal.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明した様に、本発明は、逆T字型ゲート電極を形
成する為に、最初に第1のゲート電極層を被着し、次に
第2のゲート電極層を選択的に形成したので、第1のゲ
ート電極層の膜厚の制御が容易となり、その徒弟1のゲ
ート電極層を介して半導体基板の一主面上にイオン注入
して低濃度ソース・ドレイン拡散層を形成したので、低
濃度ソース・ドレイン拡散層の注入イオンの濃度プロフ
ァイルをばらつき無く制御できる、という効果を有する
As explained above, in the present invention, in order to form an inverted T-shaped gate electrode, the first gate electrode layer is first deposited, and then the second gate electrode layer is selectively formed. The thickness of the first gate electrode layer can be easily controlled, and ions are implanted onto one main surface of the semiconductor substrate through the gate electrode layer of Apprentice 1 to form a low concentration source/drain diffusion layer. This has the effect that the concentration profile of implanted ions in the low concentration source/drain diffusion layer can be controlled without variation.

また、本発明では、逆T字型ゲート電極を第1のゲート
電極層と第2のゲート電極層に分けて形成しているので
電極を容易に2層構造にすることができ、第2の電極層
には第1のゲート電極層とは異なった材料を用いること
ができる。したがって、例えば第1のゲート電極層に多
結晶シリコンのような比較的高比抵抗の材料を用いた場
合においても、第2のゲート電極に高融点金属等を用い
ることによって、ゲート電極全体としての抵抗を下げる
ことができ、素子が微細化されても、高速動作が可能と
なる。さらに、第1のゲート電極層を第2のゲート電極
層及びサイドウオールをマスクとしてエツチングする前
に、第2のゲート電極層に保護膜を形成することによっ
て、第1のゲート電極層を異方性エツチングする際に、
第2のゲート電極層の膜減りと膜減りの際にエツチング
されたイオンによる拡散層の汚染を防止することが出来
る、という効果を有する。
Further, in the present invention, since the inverted T-shaped gate electrode is formed separately into the first gate electrode layer and the second gate electrode layer, the electrode can easily have a two-layer structure, and the second gate electrode layer can be easily formed into a two-layer structure. A different material from the first gate electrode layer can be used for the electrode layer. Therefore, even if a relatively high resistivity material such as polycrystalline silicon is used for the first gate electrode layer, by using a high melting point metal or the like for the second gate electrode, the gate electrode as a whole can be The resistance can be lowered, and even if the device is miniaturized, high-speed operation is possible. Furthermore, by forming a protective film on the second gate electrode layer before etching the first gate electrode layer using the second gate electrode layer and the sidewall as a mask, the first gate electrode layer can be anisotropically etched. When sexually etching,
This has the effect of preventing the second gate electrode layer from being thinned and contaminating the diffusion layer by ions etched during the thinning.

点金属膜、7・・・・・・低濃度ソース・ドレイン拡散
層、8・・・・・・サイドウオール、9・・・・・・高
濃度ソース・ドレイン拡散層、10・・・・・・層間絶
縁膜、11・・・・・・アルミニウム配線、12.12
’・・・・・・窒化シリコン膜、13・・・・・・フォ
トレジスト、41・・・・・・逆T字型ゲート電極。
Point metal film, 7...Low concentration source/drain diffusion layer, 8...Side wall, 9...High concentration source/drain diffusion layer, 10...・Interlayer insulating film, 11... Aluminum wiring, 12.12
'...Silicon nitride film, 13...Photoresist, 41...Inverted T-shaped gate electrode.

代理人 弁理士  内 原   晋Agent: Patent Attorney Susumu Uchihara

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

第1図(a)〜(「)は本発明の一実施例における各製
造工程を示す断面図、第2図(a)〜(e)は、本発明
の他の実施例における各製造工程を示す断面図、第3図
(a)〜(c)は、従来例における各製造工程を示す断
面図である。 1・・・・・・P型シリコン基板、2・・・・・フィー
ルド酸化膜、3・・・・・・ケート酸化膜、4,4′・
・・・・・多結晶シリコン膜、5・・・・・酸化シリコ
ン膜、6・・・・・・高融第1図 第1図 P1′ね 乙 t5^虫、搏、1シkEル延 ブ 第2図 フ イ氏シ第1刀【ソ ス F”レインJ広収暦 第2図 第2図 第3図 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ Pイオン 41逆丁字型ゲ ト電挨 第3図
Figures 1(a) to (') are cross-sectional views showing each manufacturing process in one embodiment of the present invention, and Figures 2(a) to (e) are sectional views showing each manufacturing process in another embodiment of the present invention. The cross-sectional views shown in FIGS. 3(a) to 3(c) are cross-sectional views showing each manufacturing process in the conventional example. 1... P-type silicon substrate, 2... Field oxide film , 3... Kate oxide film, 4,4'.
... Polycrystalline silicon film, 5 ... Silicon oxide film, 6 .... ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ Pion 41 Inverted T-shaped Geto electric dust Figure 3

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)半導体基板の一主面上に第1のゲート電極層を被
着する工程と、前記第1のゲート電極層上に第2のゲー
ト電極層を選択的に形成する工程と、前記第2のゲート
電極層をマスクとし、前記第1のゲート電極層を介して
前記半導体基板の一主面にイオン注入して、低濃度の第
1のソース・ドレイン拡散層を形成する工程と、前記、
第2の電極層の側面にサイドウォールを形成する工程と
、前記サイドウォールと前記第2のゲート電極層とをマ
スクとして前記半導体基板の一主面にイオン注入して高
濃度の第2のソース・ドレイン拡散層を形成する工程を
有することを特徴する半導体装置の製造方法。
(1) A step of depositing a first gate electrode layer on one main surface of a semiconductor substrate; a step of selectively forming a second gate electrode layer on the first gate electrode layer; using the second gate electrode layer as a mask, implanting ions into one main surface of the semiconductor substrate through the first gate electrode layer to form a low concentration first source/drain diffusion layer; ,
forming a sidewall on the side surface of the second electrode layer; and implanting ions into one main surface of the semiconductor substrate using the sidewall and the second gate electrode layer as a mask to form a highly concentrated second source. - A method for manufacturing a semiconductor device, comprising a step of forming a drain diffusion layer.
(2)前記第1のゲート電極層として多結晶シリコン層
を用い、前記第2のゲート電極層として高融点金属層を
用いることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製
造方法。
(2) The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a polycrystalline silicon layer is used as the first gate electrode layer, and a high melting point metal layer is used as the second gate electrode layer.
(3)前記第2のゲート電極層上に保護膜を形成する工
程と、その後前記第1のゲート電極層を前記保護膜及び
前記サイドウォールをマスクとしてエッチングする工程
とをさらに有することを特徴とする請求項1記載の半導
体装置の製造方法。
(3) The method further comprises the steps of forming a protective film on the second gate electrode layer, and then etching the first gate electrode layer using the protective film and the sidewalls as a mask. 2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1.
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