JPH06104425A - 半導体集積回路装置の製造方法 - Google Patents

半導体集積回路装置の製造方法

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JPH06104425A
JPH06104425A JP24841392A JP24841392A JPH06104425A JP H06104425 A JPH06104425 A JP H06104425A JP 24841392 A JP24841392 A JP 24841392A JP 24841392 A JP24841392 A JP 24841392A JP H06104425 A JPH06104425 A JP H06104425A
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JP
Japan
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film
silicide film
semiconductor substrate
metal silicide
gate
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JP24841392A
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English (en)
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Shinya Ichikawa
晋也 市川
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Hitachi Ltd
Renesas Semiconductor Package and Test Solutions Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Hokkai Semiconductor Ltd
Hitachi Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • H01L21/28008Making conductor-insulator-semiconductor electrodes
    • H01L21/28017Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon
    • H01L21/28026Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon characterised by the conductor
    • H01L21/28035Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon characterised by the conductor the final conductor layer next to the insulator being silicon, e.g. polysilicon, with or without impurities
    • H01L21/28044Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon characterised by the conductor the final conductor layer next to the insulator being silicon, e.g. polysilicon, with or without impurities the conductor comprising at least another non-silicon conductive layer
    • H01L21/28061Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon characterised by the conductor the final conductor layer next to the insulator being silicon, e.g. polysilicon, with or without impurities the conductor comprising at least another non-silicon conductive layer the conductor comprising a metal or metal silicide formed by deposition, e.g. sputter deposition, i.e. without a silicidation reaction

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 MISFETのポリサイドゲートを構成する
高融点金属シリサイド膜が多結晶シリコン膜に侵入して
ゲート耐圧が低下したり、高融点金属シリサイド膜と多
結晶シリコン膜との界面にはがれが生じたりする問題を
解消する。 【構成】 半導体基板1上に多結晶シリコン膜6とタン
グステンシリサイド膜7とを順次堆積した後、タングス
テンシリサイド膜7の表面にシリコンをイオン注入し、
その後、多結晶シリコン膜6とタングステンシリサイド
膜7とをパターニングしてポリサイドゲートを形成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路装置の
製造技術に関し、特に、多結晶シリコン膜と高融点金属
シリサイド膜との複合膜からなるポリサイド構造のゲー
トを有するMISFETに適用して有効な技術に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来より、シリコン基板上に形成される
MISFETのゲート材料としては、多結晶シリコン膜
とタングステンシリサイドに代表される高融点金属シリ
サイド膜との複合膜からなる、いわゆるポリサイドが一
般的に使用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明者の検討による
と、ポリサイド構造のゲートを有するMISFETは、
高融点金属シリサイド膜が多結晶シリコン膜に侵入して
ゲート耐圧が低下したり、高融点金属シリサイド膜と多
結晶シリコン膜との界面にはがれが生じたりするという
ポリサイドゲート特有の問題点がある。
【0004】すなわち、MISFETの製造工程では、
ゲート形成後、種々の酸化、アニール処理が行われる
が、ゲートの表面が酸化されると高融点金属シリサイド
膜中のシリコン原子が表面に移行し、高融点金属シリサ
イド膜内部がシリコン不足となる。このとき、多結晶シ
リコン膜中のシリコンが高融点金属シリサイドに移行
し、これに伴って高融点金属シリサイドの一部が多結晶
シリコン膜中に侵入するため、これによってゲート耐圧
の低下が引き起こされる。
【0005】さらに、多結晶シリコン膜から高融点金属
シリサイド膜へのシリコンの供給が間に合わなくなる
と、高融点金属シリサイド膜内のシリコンが急激に不足
して膜質が変化し、高融点金属シリサイド膜と多結晶シ
リコン膜との界面にはがれが生じてしまう。
【0006】そこで、本発明の目的は、上記した原因に
よるポリサイドゲートの耐圧低下や高融点金属シリサイ
ド膜と多結晶シリコン膜の界面はがれを有効に防止する
ことのできる技術を提供することにある。
【0007】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
【0008】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。
【0009】(1) 本発明による半導体集積回路装置の製
造方法は、半導体基板上に多結晶シリコン膜と高融点金
属シリサイド膜とを順次堆積した後、前記高融点金属シ
リサイド膜の表面にシリコンをイオン注入し、その後、
前記多結晶シリコン膜と高融点金属シリサイド膜とをパ
ターニングしてポリサイド構造のゲートを形成する工程
を有する。
【0010】(2) 本発明による半導体集積回路装置の製
造方法は、半導体基板上に多結晶シリコン膜と高融点金
属シリサイド膜とを順次堆積した後、前記多結晶シリコ
ン膜と高融点金属シリサイド膜とをパターニングしてポ
リサイド構造のゲートを形成し、その後、前記ゲートの
表面を含む半導体基板の表面にシリコンをイオン注入す
る工程を有する。
【0011】
【作用】上記した手段によれば、高融点金属シリサイド
膜の表面にシリコンをイオン注入することにより、ゲー
トの表面酸化時に高融点金属シリサイド膜中のシリコン
がその表面に移行して高融点金属シリサイド膜内部がシ
リコン不足となることに起因するポリサイドゲートの耐
圧低下や、高融点金属シリサイド膜と多結晶シリコン膜
の界面はがれを防止することができる。
【0012】また、ポリサイドゲート形成後、このゲー
トの表面を含む半導体基板の表面にシリコンをイオン注
入する製造方法によれば、このシリコンによって半導体
基板の表面がアモルファス化されるため、その後の工程
でソース、ドレイン形成用の不純物(リン、ホウ素な
ど)を半導体基板にイオン注入した際、この不純物が半
導体基板の浅い位置で停止するので、ソース、ドレイン
を浅く形成することができる。
【0013】
【実施例1】本発明の一実施例である半導体集積回路装
置の製造方法を図1〜図6を用いて説明する。
【0014】まず、図1に示すように、例えばp- 形の
シリコン単結晶からなる半導体基板1の主面のnチャネ
ル形MISFET形成領域(図の左半分)にBF2 を、
また、pチャネル形MISFET形成領域(図の右半
分)にヒ素をそれぞれイオン注入してpウエル2aおよ
びnウエル2bを形成した後、BF2 のイオン注入と選
択酸化法(LOCOS法)とによって厚い酸化シリコン
膜からなるフィールド絶縁膜3およびチャネルストッパ
領域4をそれぞれ形成する。
【0015】次に、半導体基板1を熱酸化してアクティ
ブ領域の表面に薄い酸化シリコン膜からなるゲート絶縁
膜5を形成した後、図2に示すように、例えばCVD法
を用いて半導体基板1上に多結晶シリコン膜6およびタ
ングステンシリサイド膜7を順次堆積する。なお、上記
多結晶シリコン膜6には、リンなどの不純物がドープさ
れるが、この不純物のドープは、多結晶シリコン膜6の
堆積中に行うか、堆積後のリン処理により行う。
【0016】次に、図3に示すように、タングステンシ
リサイド膜7の表面にシリコンをイオン注入した後、図
4に示すように、多結晶シリコン膜6およびタングステ
ンシリサイド膜7をエッチングしてポリサイド構造のゲ
ート電極8を形成する。
【0017】次に、図5に示すように、半導体基板1を
熱酸化してゲート電極8の側壁および上面に絶縁膜9を
形成した後、pチャネル形MISFET形成領域の半導
体基板1上にフォトレジスト(図示せず)を堆積し、こ
れをマスクにして半導体基板1にリンをイオン注入する
ことによりn- 半導体領域10aを形成する。
【0018】続いて、上記フォトレジストを除去した
後、nチャネル形MISFET形成領域の半導体基板1
上にフォトレジスト(図示せず)を堆積し、これをマス
クにして半導体基板1にBF2 をイオン注入することに
よりp- 半導体領域11aを形成する。
【0019】次に、図6に示すように、CVD法を用い
て半導体基板1上に酸化シリコン膜(図示せず)を堆積
した後、この酸化シリコン膜を反応性イオンエッチング
法でエッチングすることによりゲート電極8の側壁にサ
イドウォールスペーサ12を形成した後、pチャネル形
MISFET形成領域の半導体基板1上にフォトレジス
ト(図示せず)を堆積し、これをマスクにして半導体基
板1にヒ素をイオン注入することによりn+ 半導体領域
10bを形成する。
【0020】続いて、上記フォトレジストを除去した
後、nチャネル形MISFET形成領域の半導体基板1
上にフォトレジスト(図示せず)を堆積し、これをマス
クにしてpチャネル形MISFET形成領域の半導体基
板1にBF2 をイオン注入することによりp+ 半導体領
域11bを形成する。
【0021】その後、半導体基板1を熱酸化して上記半
導体領域10a、10b、11a、11bを活性化する
ことにより、nチャネル形MISFET(Qn)および
pチャネル形MISFET(Qp)が完成する。
【0022】このように、本実施例の製造方法によれ
ば、タングステンシリサイド膜7の表面にシリコンをイ
オン注入することにより、ゲート8の表面酸化時にタン
グステンシリサイド膜7中のシリコンが表面に移行して
タングステンシリサイド膜7内部がシリコン不足となる
ことに起因するゲート8の耐圧低下や、タングステンシ
リサイド膜7と多結晶シリコン膜6の界面はがれを防止
することができるので、ポリサイド構造のゲート電極8
を備えたnチャネル形MISFET(Qn)およびpチ
ャネル形MISFET(Qp)を有する半導体集積回路
装置の製造歩留りおよび信頼性を向上させることができ
る。
【0023】
【実施例2】前記実施例では、タングステンシリサイド
膜7の表面にシリコンをイオン注入してからゲート電極
8を形成したが、本実施例では、図7に示すように、多
結晶シリコン膜6およびタングステンシリサイド膜7を
エッチングしてポリサイド構造のゲート電極8を形成し
た後、このゲート電極8の表面を含む半導体基板1の表
面にシリコンをイオン注入する。
【0024】本実施例の製造方法によれば、前記実施例
と同様の効果が得られる他、上記シリコンのイオン注入
によって半導体基板1の表面がアモルファス化され、そ
の後の工程でソース、ドレイン形成用の不純物(リン、
ホウ素など)を半導体基板1にイオン注入する際、これ
らの不純物を半導体基板1の浅い位置で停止させること
ができるので、浅いソース、ドレインを形成することが
でき、nチャネル形MISFET(Qn)およびpチャ
ネル形MISFET(Qp)を微細化することができ
る。
【0025】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能であることはいうまでもない。
【0026】例えばポリサイドゲートの一部を構成する
高融点金属シリサイドとして、前記タングステンシリサ
イドの他、モリブデンシリサイドやチタンシリサイドな
どを使用してもよい。
【0027】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
【0028】本発明によれば、高融点金属シリサイド膜
の表面にシリコンをイオン注入することにより、ゲート
の表面酸化時に高融点金属シリサイド膜中のシリコンが
表面に移行して高融点金属シリサイド膜内部がシリコン
不足となることに起因するポリサイドゲートの耐圧低下
や、高融点金属シリサイド膜と多結晶シリコン膜の界面
はがれを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である半導体集積回路装置の
製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図2】本発明の一実施例である半導体集積回路装置の
製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図3】本発明の一実施例である半導体集積回路装置の
製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図4】本発明の一実施例である半導体集積回路装置の
製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図5】本発明の一実施例である半導体集積回路装置の
製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図6】本発明の一実施例である半導体集積回路装置の
製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図7】本発明の他の実施例である半導体集積回路装置
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【符号の説明】
1 半導体基板 2a pウエル 2b nウエル 3 フィールド絶縁膜 4 チャネルストッパ領域 5 ゲート絶縁膜 6 多結晶シリコン膜 7 タングステンシリサイド膜 8 ゲート電極 9 絶縁膜 10a n- 半導体領域 10b n+ 半導体領域 11a p- 半導体領域 11b p+ 半導体領域 12 サイドウォールスペーサ Qn nチャネル形MISFET Qp pチャネル形MISFET
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/784

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に多結晶シリコン膜と高融
    点金属シリサイド膜とを順次堆積した後、前記高融点金
    属シリサイド膜の表面にシリコンをイオン注入し、その
    後、前記多結晶シリコン膜と高融点金属シリサイド膜と
    をパターニングしてポリサイド構造のゲートを形成する
    工程を有することを特徴とする半導体集積回路装置の製
    造方法。
  2. 【請求項2】 半導体基板上に多結晶シリコン膜と高融
    点金属シリサイド膜とを順次堆積した後、前記多結晶シ
    リコン膜と高融点金属シリサイド膜とをパターニングし
    てポリサイド構造のゲートを形成し、その後、前記ゲー
    トの表面を含む半導体基板の表面にシリコンをイオン注
    入する工程を有することを特徴とする半導体集積回路装
    置の製造方法。
JP24841392A 1992-09-18 1992-09-18 半導体集積回路装置の製造方法 Pending JPH06104425A (ja)

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