JPH05129606A - Manufacture of semiconductor element - Google Patents
Manufacture of semiconductor elementInfo
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- JPH05129606A JPH05129606A JP28999291A JP28999291A JPH05129606A JP H05129606 A JPH05129606 A JP H05129606A JP 28999291 A JP28999291 A JP 28999291A JP 28999291 A JP28999291 A JP 28999291A JP H05129606 A JPH05129606 A JP H05129606A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明はMOS型電界効果トラ
ンジスタの製造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a MOS field effect transistor.
【0002】[0002]
【従来の技術】図2は従来行なわれてきたMOS型電界
効果トランジスタの製造方法を示す工程断面図である。
この方法は、MOSトランジスタのゲート電極上と、ソ
ース・ドレイン領域上を、自己整合的にシリサイド化す
ることによって配線の抵抗を下げることを目的としてお
り、通常サリサイド・プロセスと略称される。以下にそ
の工程の概略を、図2を用いて説明する。2. Description of the Related Art FIGS. 2A to 2C are sectional views showing steps in a conventional method of manufacturing a MOS field effect transistor.
This method is intended to reduce the resistance of the wiring by siliciding the gate electrode of the MOS transistor and the source / drain regions in a self-aligned manner, and is generally called the salicide process. The outline of the process will be described below with reference to FIG.
【0003】まずシリコン基板99上にゲート酸化膜1
00を熱酸化により形成し次いでポリシリコン膜を15
00〜3000Å程度形成した後、ポリシリコン膜をパ
ターニングしてゲート電極200を形成する。(図2−
a)次いでイオン注入により低濃度ソース・ドレイン領
域を形成する。(図2−b)次にCVD法等により酸化
膜400を形成し、(図2−c)、異方性のドライエッ
チングにより酸化膜400をエッチングしてゲート電極
側壁にサイドウォール500を形成する。(図2−d)
次いで、露出したSi表面を、800〜1000℃の温
度で熱酸化し300〜500Å程度の酸化膜600を形
成する。そしてイオン注入により高濃度ソース・ドレイ
ン領域700を形成する。(図2−e)次いで800〜
1000℃の熱処理を施し注入された不純物の活性化を
行う。(図2−f)その後、熱酸化膜600をフッ酸溶
液を用いてエッチング除去し高融点金属膜800を推積
させる。(図2−g)次いで600〜1000℃の熱処
理を施すことにより、シリサイド化反応が起り、自己整
合的にゲート電極上及びソース・ドレイン領域上に高融
点金属シリサイド900が形成される。(図2−h)そ
の後未反応の高融点金属1000を、エッチング除去す
ることによりサリサイド・プロセスが終了する。(図2
−i)First, the gate oxide film 1 is formed on the silicon substrate 99.
00 by thermal oxidation and then a polysilicon film 15
After forming about 00 to 3000 Å, the polysilicon film is patterned to form the gate electrode 200. (Fig. 2-
a) Next, low concentration source / drain regions are formed by ion implantation. (FIG. 2-b) Next, an oxide film 400 is formed by a CVD method or the like (FIG. 2-c), and the oxide film 400 is etched by anisotropic dry etching to form a sidewall 500 on the side wall of the gate electrode. .. (Fig.2-d)
Next, the exposed Si surface is thermally oxidized at a temperature of 800 to 1000 ° C. to form an oxide film 600 of about 300 to 500 Å. Then, a high concentration source / drain region 700 is formed by ion implantation. (Fig.2-e) Next 800 ~
Heat treatment is performed at 1000 ° C. to activate the implanted impurities. (FIG. 2F) After that, the thermal oxide film 600 is removed by etching using a hydrofluoric acid solution to deposit a refractory metal film 800. (FIG. 2-g) Then, by performing heat treatment at 600 to 1000 ° C., a silicidation reaction occurs and the refractory metal silicide 900 is formed on the gate electrode and the source / drain regions in a self-aligned manner. (FIG. 2-h) The salicide process is then completed by etching away the unreacted refractory metal 1000. (Fig. 2
-I)
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上述
べた製造方法では、ゲート電極部において、高融点金属
とポリシリコンとの間で起こるシリサイド化反応の際に
必要とされるシリコンはポリシリコンから供給すること
になる。その結果、シリサイド化反応後でゲート電極部
のポリシリコンの膜厚が薄くなりゲート耐圧が劣化する
という問題点があった。この発明は、前記従来技術の持
っていた問題点のうち、シリサイド化反応によりゲート
電極部のポリシリコンの膜厚が薄くなりゲート耐圧が劣
化するという点を解決した製造方法を提供するものであ
る。However, in the manufacturing method described above, the silicon required in the silicidation reaction between the refractory metal and the polysilicon is supplied from the polysilicon in the gate electrode portion. Will be done. As a result, there has been a problem that the film thickness of the polysilicon in the gate electrode portion becomes thin after the silicidation reaction and the gate breakdown voltage deteriorates. The present invention provides a manufacturing method which solves the problem that the conventional technique has, that is, the film thickness of the polysilicon in the gate electrode portion becomes thin and the gate breakdown voltage deteriorates due to the silicidation reaction. ..
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】この発明は、前記課題を
解決するため、シリコン基板上に絶縁膜を介してポリシ
リコン、シリコンリッチな高融点金属シリサイドを順次
形成した後、パターニングして所望の位置にゲート電極
を残置させ、次に前記ゲート電極の側壁に絶縁膜を選択
的に残置させ、次にゲート電極上に高融点金属膜を形成
し、次に熱処理により前記高融点金属膜を高融点金属シ
リサイドに変化させることにより、シリサイド化反応に
必要なシリコンを、ポリシリコンからではなくシリコン
リッチな高融点金属シリサイドから供給させるようにし
て、ポリシリコンの膜厚が薄くなりゲート耐圧が劣化す
ることを防ぐようにしたものである。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention sequentially forms polysilicon and silicon-rich refractory metal silicide on a silicon substrate through an insulating film and then patterns the desired polysilicon. The gate electrode is left at the position, then the insulating film is selectively left on the side wall of the gate electrode, the refractory metal film is formed on the gate electrode, and then the refractory metal film is heated to a high temperature. By changing to the melting point metal silicide, the silicon required for the silicidation reaction is supplied from the silicon-rich high melting point metal silicide instead of polysilicon, and the thickness of the polysilicon becomes thin and the gate breakdown voltage deteriorates. This is to prevent this.
【0006】[0006]
【作用】本発明によれば、以上のような製造方法を導入
したので、ゲート電極のポリシリコン膜厚が薄くなるの
を防ぐことができ、従って前記問題点を除去できるので
ある。According to the present invention, since the manufacturing method as described above is introduced, it is possible to prevent the polysilicon film of the gate electrode from being thinned, and therefore the above problems can be eliminated.
【0007】[0007]
【実施例】図1は本発明の実施例を示す工程断面図であ
る。以下に、その工程の概略を、図1を用いて説明す
る。FIG. 1 is a process sectional view showing an embodiment of the present invention. The outline of the process will be described below with reference to FIG.
【0008】まず、シリコン基板1に、ゲート酸化膜2
を熱酸化により形成し、次いで不純物をドープしたポリ
シリコン膜3、シリコンリッチな高融点金属シリサイド
膜4を順次推積させた後に、ホトリソ及びエッチングに
より高融点金属シリサイド膜4、ポリシリコン膜3を順
次パターニングしてゲート電極を形成する。(図1−
a)この時シリコンリッチな高融点金属シリサイド膜4
は、W、Mo、Ta等の高融点金属1に対し、シリコン
が2.3〜2.8となるような組成とする。シリコンが
3程度以上になると膜の剥がれの問題が生じる。First, a gate oxide film 2 is formed on a silicon substrate 1.
Is formed by thermal oxidation, and then an impurity-doped polysilicon film 3 and a silicon-rich refractory metal silicide film 4 are sequentially deposited, and then the refractory metal silicide film 4 and the polysilicon film 3 are formed by photolithography and etching. The gate electrode is formed by sequentially patterning. (Fig. 1-
a) At this time, the silicon-rich refractory metal silicide film 4
Has a composition such that silicon is 2.3 to 2.8 with respect to the refractory metal 1 such as W, Mo or Ta. If the amount of silicon is about 3 or more, the problem of film peeling occurs.
【0009】次に、低濃度ソース・ドレイン領域を形成
する為の不純物5をイオン注入により基板に打ち込む。
(図1−b) 次に、CVD法等によりノンドープのシリコン酸化膜も
しくはB、P等の不純物を含んだシリコン酸化膜6を1
000〜4000Å程度推積させる。(図1−c) 次に、異方性のエッチング例えばリアクティブ・イオン
エッチング法(R.I.E法)により前記ノンドープの
シリコン酸化膜もしくは不純物を含んだシリコン酸化膜
6をエッチングして、ゲート電極側壁にサイドウォール
7を選択的に残置させる。(図1−d) 次にチャネリング防止の為の酸化膜8を800〜100
0℃の熱酸化により形成する。続いて高濃度ソース・ド
レイン領域を形成する為の不純物9をイオン注入により
基板に打ち込む。(図1−e) 次に、800〜1000℃の熱処理を施すことによりイ
オン注入された不純物の活性化を行ない低濃度拡散層1
0及び高濃度拡散層11を形成する。(図1−f) 次に、熱酸化膜8を弗酸溶液等により除去した後、高融
点金属12を100〜500Å程度推積させる。(図1
−g)その後、600〜1000℃の熱処理を施すこと
により高融点金属とシリコンリッチな高融点金属シリサ
イド及び高融点金属とシリコン基板との間にシリサイド
化反応が生じ自己整合的にゲート電極上部及びソース・
ドレイン上部に高融点金属シリサイド13が形成され
る。(図1−h)その後、未反応の高融点金属14を除
去することにより自己整合型シリサイド構造が完成す
る。(図1−i)図から明らかなようにゲート電極は3
層構造となる。Next, an impurity 5 for forming low-concentration source / drain regions is implanted into the substrate by ion implantation.
(FIG. 1-b) Next, a non-doped silicon oxide film 6 or a silicon oxide film 6 containing impurities such as B and P is formed by a CVD method or the like.
Accumulate about 000 to 4000Å. (FIG. 1-c) Next, the non-doped silicon oxide film or the silicon oxide film 6 containing impurities is anisotropically etched, for example, by reactive ion etching (RIE), The side wall 7 is selectively left on the side wall of the gate electrode. (FIG. 1-d) Next, an oxide film 8 for preventing channeling is formed in a thickness of 800-100.
It is formed by thermal oxidation at 0 ° C. Then, an impurity 9 for forming high-concentration source / drain regions is implanted into the substrate by ion implantation. (FIG. 1-e) Next, heat treatment at 800 to 1000 ° C. is performed to activate the ion-implanted impurities, and the low-concentration diffusion layer 1 is activated.
0 and the high concentration diffusion layer 11 are formed. (FIG. 1-f) Next, after removing the thermal oxide film 8 with a hydrofluoric acid solution or the like, the refractory metal 12 is deposited to about 100 to 500 Å. (Fig. 1
-G) Then, by performing heat treatment at 600 to 1000 ° C., a silicidation reaction occurs between the refractory metal and the silicon-rich refractory metal silicide, and between the refractory metal and the silicon substrate. Source·
Refractory metal silicide 13 is formed on the drain. (FIG. 1-h) Then, the unreacted refractory metal 14 is removed to complete the self-aligned silicide structure. As is clear from the figure (Fig. 1-i), the gate electrode is 3
It has a layered structure.
【0010】[0010]
【発明の効果】以上のようにこの発明によればゲート電
極を従来のポリシリコン単層ではなく、ポリシリコン上
層にシリコンリッチな高融点金属シリサイドを積層して
形成するようにしたので、更にその上層に高融点金属を
積層させ、熱処理して自己整合的にシリサイド化反応を
起こさせる際に必要なシリコンを、ゲート電極のポリシ
リコンからではなく、その上層のシリコンリッチな高融
点金属シリサイドから供給させることが可能となる。こ
れによって、ゲート電極部のポリシリコンの膜厚は薄く
ならずゲート耐圧の劣化を抑制することができ、より高
性能なトランジスタの形成が可能となる。As described above, according to the present invention, the gate electrode is formed not by the conventional polysilicon single layer but by laminating the silicon rich refractory metal silicide on the polysilicon upper layer. Silicon required for stacking a refractory metal in the upper layer and causing a silicidation reaction by heat treatment is supplied not from the polysilicon of the gate electrode but from the silicon-rich refractory metal silicide of the upper layer. It becomes possible. As a result, the film thickness of the polysilicon of the gate electrode portion is not reduced, and the deterioration of the gate breakdown voltage can be suppressed, so that a transistor with higher performance can be formed.
【図1】本発明による製造工程断面図FIG. 1 is a sectional view of a manufacturing process according to the present invention.
【図2】従来の製造工程断面図FIG. 2 is a sectional view of a conventional manufacturing process.
1 半導体基板 2 ゲート酸化膜 3 ポリシリコン 4 シリコンリッチな高融点金属シリサイド 5 低濃度不純物 6 酸化膜 7 サイドウォール 8 熱酸化膜 9 高濃度不純物 10 低濃度拡散層 11 高濃度拡散層 12 高融点金属 13 高融点金属シリサイド 14 未反応高融点金属 99 半導体基板 100 ゲート酸化膜 200 ポリシリコン 300 低濃度不純物 400 酸化膜 500 サイドウォール 600 熱酸化膜 700 高濃度不純物 800 高融点金属 900 高融点金属シリサイド 1000 未反応高融点金属 1 semiconductor substrate 2 gate oxide film 3 polysilicon 4 silicon rich refractory metal silicide 5 low concentration impurity 6 oxide film 7 sidewall 8 thermal oxide film 9 high concentration impurity 10 low concentration diffusion layer 11 high concentration diffusion layer 12 high melting point metal 13 refractory metal silicide 14 unreacted refractory metal 99 semiconductor substrate 100 gate oxide film 200 polysilicon 300 low concentration impurity 400 oxide film 500 sidewall 600 thermal oxide film 700 high concentration impurity 800 refractory metal 900 refractory metal silicide 1000 not Reaction refractory metal
Claims (2)
んだポリシリコン、シリコンリッチな高融点金属シリサ
イドを順次形成した後、パターニングして所望の位置に
ゲート電極を残置させる工程と、 前記ゲート電極の側壁に絶縁膜を選択的に残置させる工
程と、 前記ゲート電極上に高融点金属膜を形成する工程と、熱
処理により前記高融点金属膜を、前記シリコンリッチな
高融点金属シリサイドと接する領域で高融点金属シリサ
イドに変化させる工程とを順次施すことを特徴とする半
導体素子の製造方法。1. A step of sequentially forming polysilicon containing impurities and a silicon-rich refractory metal silicide on an Si substrate through an insulating film, and then patterning the gate electrode to leave the gate electrode at a desired position, A step of selectively leaving an insulating film on the side wall of the gate electrode; a step of forming a refractory metal film on the gate electrode; and a step of heat treatment to contact the refractory metal film with the silicon-rich refractory metal silicide. A method of manufacturing a semiconductor device, which comprises sequentially performing a step of changing to a refractory metal silicide in a region.
イドの組成が、高融点金属1に対してシリコンが2.3
乃至2.8であることを特徴とする請求項1記載の半導
体素子の製造方法。2. The composition of the silicon-rich refractory metal silicide is such that silicon is 2.3 with respect to refractory metal 1.
2. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device has a thickness of 1 to 2.8.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28999291A JPH05129606A (en) | 1991-11-06 | 1991-11-06 | Manufacture of semiconductor element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28999291A JPH05129606A (en) | 1991-11-06 | 1991-11-06 | Manufacture of semiconductor element |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05129606A true JPH05129606A (en) | 1993-05-25 |
Family
ID=17750381
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP28999291A Pending JPH05129606A (en) | 1991-11-06 | 1991-11-06 | Manufacture of semiconductor element |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05129606A (en) |
-
1991
- 1991-11-06 JP JP28999291A patent/JPH05129606A/en active Pending
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