JPH07130707A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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Publication number
JPH07130707A
JPH07130707A JP27236693A JP27236693A JPH07130707A JP H07130707 A JPH07130707 A JP H07130707A JP 27236693 A JP27236693 A JP 27236693A JP 27236693 A JP27236693 A JP 27236693A JP H07130707 A JPH07130707 A JP H07130707A
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JP
Japan
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film
etching
layer
gate electrode
silicon oxide
Prior art date
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Application number
JP27236693A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Eiichi Mitsusaka
栄一 三坂
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH07130707A publication Critical patent/JPH07130707A/en
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Abstract

PURPOSE:To prevent damage to a diffusion layer, by stopping etching when a luminous intensity of carbon monoxide, which is generated by etching reaction, begins rising again after the luminous intensity increases to an equilibrium state and decreases abruptly. CONSTITUTION:An SiN region layer 28 is formed on a gate electrode 27. An impurity is implanted with a mask of the gate electrode 27 to form a first impurity diffusion layer 30A on both sides of the gate electrode 27, and a silicon oxide film 29 is all etched. During the etching, a luminous intensity of carbon monoxide generated in etching reaction is detected, and the etching is stopped when the intensity begins rising again after the intensity increases to an equilibrium state and decreases abruptly. A silicon oxide film 29 remaining at the side of the gate electrode 27 is formed as a side wall 31. In this way, the end- point of etching can be detected promptly and surely, and damage to the diffusion layer can be reduced.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【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、更に詳しく言えば、LDD(LightlyDoped Drain
)構造のMOS型トランジスタにおいて、ゲート電極
側部に形成するサイドウオールの形成工程の改善に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more specifically, an LDD (Lightly Doped Drain).
) Structure MOS transistor, it relates to the improvement of the formation process of the side wall formed on the side of the gate electrode.

【0002】[0002]

【従来の技術】まず、図7に示すように、p型シリコン
などからなる半導体基板(1)上にゲート絶縁膜
(2)、ポリシリコン層(3)、タングステンシリサイ
ド層〔以下WSix層と称する〕(4)を順次形成し、レジ
スト膜(5)を選択形成する。次に、レジスト膜(5)
をマスクにしてポリシリコン層(3)、WSix層(4)を
エッチングして除去し、レジスト膜(5)の下に残存し
たポリシリコン層(6A)、WSix層(6B)をゲート電
極(6)とする(図8)。
2. Description of the Related Art First, as shown in FIG. 7, a gate insulating film (2), a polysilicon layer (3), a tungsten silicide layer [hereinafter referred to as a WSix layer] on a semiconductor substrate (1) made of p-type silicon or the like. ] (4) is sequentially formed, and a resist film (5) is selectively formed. Next, a resist film (5)
The polysilicon layer (3) and the WSix layer (4) are removed by etching using the mask as a mask, and the polysilicon layer (6A) and WSix layer (6B) remaining under the resist film (5) are replaced with the gate electrode (6). ) (FIG. 8).

【0003】次いで、レジスト膜(5)、ゲート電極
(6)をマスクにしてP+ イオンを注入してn- 型不純
物拡散層(7A)を形成したのちに、レジスト膜(5)
を除去して、全面にCVD法で膜厚4000Å程度のSiO2
(8)を形成する(図9)。次に、図10に示すよう
に、ナローギャップRIEエッチャー(不図示)を用い
てSiO2膜(8)の全面をCF4 ,CHF3 、Arガスな
どを用いてドライエッチングしてSiO2膜(8)及びゲー
ト絶縁膜(2)を除去し、ゲート電極(6)側部に残存
するSiO2膜(8)をサイドウオール(9)とする。この
エッチング工程では、最終的にはn- 型不純物拡散層
(7A)とゲート電極(6)を構成するWSix層(4)と
が露出するが、これらは同時に露出されず、WSix層
(4)の方が先に露出することが確認されている。
Next, P + ions are implanted by using the resist film (5) and the gate electrode (6) as a mask to form an n type impurity diffusion layer (7A), and then the resist film (5).
Then, a SiO 2 film (8) having a film thickness of about 4000 Å is formed on the entire surface by the CVD method (FIG. 9). Next, as shown in FIG. 10, the entire surface of the SiO 2 film (8) is dry-etched using a narrow gap RIE etcher (not shown) using CF 4 , CHF 3 , Ar gas or the like to form the SiO 2 film ( 8) and the gate insulating film (2) are removed, and the SiO 2 film (8) remaining on the side of the gate electrode (6) is used as a side wall (9). In this etching step, the n -type impurity diffusion layer (7A) and the WSix layer (4) constituting the gate electrode (6) are finally exposed, but they are not exposed at the same time, and the WSix layer (4) is exposed. Is confirmed to be exposed first.

【0004】このエッチング工程では、WSix層(4)が
露出したのちにもn- 型不純物拡散層(7A)上のSiO2
膜が除去されるまではエッチングが続行され、その終点
検出が難しいので、n- 型不純物拡散層(7A)上はオ
ーバーエッチングされ、エッチングの際のプラズマなど
により、ダメージ層(10)が形成されてしまう。上記
エッチング工程の終点検出は、CO(一酸化炭素)発光
強度を検出して行っている。すなわち、エッチングによ
ってCF4 やCHF3 などのエッチングガスに含まれる
C(炭素)と、SiO2膜(8)に含まれるO(酸素)とが
化合してCOが生成される。このCO発光強度の検出
は、実際にはCOの発光スペクトルの強度を検出して行
っている。このCOの発光スペクトル強度は、図13に
示すように、徐々に増加してある一定レベルで平衡状態
に達して一定強度を保ち、その後SiO2膜がエッチングさ
れ下地が露出し始めると減少しはじめて最終的には0に
なる。
In this etching process, even after the WSix layer (4) is exposed, the SiO 2 on the n -- type impurity diffusion layer (7A) is removed.
Etching is continued until the film is removed, and it is difficult to detect the end point of the film. Therefore, the n -type impurity diffusion layer (7A) is overetched, and the damage layer (10) is formed by plasma during etching. Will end up. The end point of the etching process is detected by detecting the CO (carbon monoxide) emission intensity. That is, by etching, C (carbon) contained in the etching gas such as CF 4 or CHF 3 and O (oxygen) contained in the SiO 2 film (8) are combined to generate CO. The CO emission intensity is actually detected by detecting the intensity of the CO emission spectrum. As shown in FIG. 13, the emission spectrum intensity of CO starts to decrease when the SiO 2 film is etched and the underlayer starts to be exposed after reaching an equilibrium state at a certain level, which gradually increases, and reaches a certain level. Eventually it will be zero.

【0005】よって、図13に示すように、発光スペク
トルがあるレベル以下に達した時点でエッチングが終了
したとみなして、エッチングを終了していた。このとき
SiO2膜(8)は全ての領域で完全に除去され、さらにオ
ーバーエッチングも行われているので、図10に示すよ
うに、シリコンからなる半導体基板(1)上のn- 型不
純物拡散層(7A)や、WSix層(4)が露出して、エッ
チングのプラズマによってダメージが入り、それぞれの
上層にダメージ層(10)が形成される。
Therefore, as shown in FIG. 13, when the emission spectrum reaches a certain level or lower, it is considered that the etching is completed, and the etching is completed. At this time
Since the SiO 2 film (8) has been completely removed in all regions and over-etching has been performed, as shown in FIG. 10, the n -type impurity diffusion layer (on the semiconductor substrate (1) made of silicon ( 7A) and the WSix layer (4) are exposed and damaged by etching plasma, and a damage layer (10) is formed on each of them.

【0006】次いで、図11に示すように、ダメージ層
(10)をドライエッチングにより除去した後に、全面
を再び酸化して後のイオン注入工程の保護膜(12)を
形成する。この酸化工程でサイドウオール(9)から露
出するWSix層(6B)の上層は酸化され、酸化タングス
テン層〔以下Wox 層と称する〕(11)となる。次に、
図12に示すように、ゲート電極(6)及びサイドウオ
ール(9)をマスクにしてAs+ をイオン注入してn+
型不純物拡散層(7B)を形成し、n-型不純物拡散層
(7A)とn+ 型不純物拡散層(7B)とをソース/ド
レイン領域層(7)とする。
Next, as shown in FIG. 11, after the damage layer (10) is removed by dry etching, the entire surface is re-oxidized to form a protective film (12) for the subsequent ion implantation process. In this oxidation step, the upper layer of the WSix layer (6B) exposed from the side wall (9) is oxidized and becomes a tungsten oxide layer [hereinafter referred to as Wox layer] (11). next,
As shown in FIG. 12, using the gate electrode (6) and the sidewalls (9) as a mask, As + ions are implanted to n +
A type impurity diffusion layer (7B) is formed, and the n type impurity diffusion layer (7A) and the n + type impurity diffusion layer (7B) are used as the source / drain region layer (7).

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の方法によると、CO発光のスペクトル強度に基づい
てエッチングを終了しているので、SiO2膜が完全に除去
されたのちにエッチングが終了される。このため、実際
には必要以上にエッチングがなされることになり、n-
型不純物拡散層(7A)が露出してプラズマによってダ
メージ層(10)が形成され、これを除去するのは容易
ではない。さらに、WSix層(6B)の上層にもプラズマ
によってダメージ層(10)が形成されることで、その
後の保護膜形成時の酸化によって絶縁性のWox 層(1
1)が形成されてしまうので、その分ゲート電極(6)
の導電層が減り、ゲート抵抗〔Rs〕が大きくなってし
まうという問題が生じていた。
However, according to the above-mentioned conventional method, since the etching is completed based on the CO emission spectrum intensity, the etching is completed after the SiO 2 film is completely removed. . Therefore, etching is actually performed more than necessary, and n
The type impurity diffusion layer (7A) is exposed and a damage layer (10) is formed by plasma, and it is not easy to remove it. Furthermore, the damage layer (10) is also formed on the upper layer of the WSix layer (6B) by the plasma, so that the insulating Wox layer (1) is formed by oxidation during the subsequent formation of the protective film.
Since 1) will be formed, the gate electrode (6) is correspondingly formed.
However, there is a problem that the number of conductive layers decreases and the gate resistance [Rs] increases.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は上記従来の欠点
に鑑み成されたもので、半導体基板上に膜を形成し、該
膜上にSiN 膜を形成して膜及びSiN 膜をパターニング
し、全面にシリコン酸化膜を形成し、シリコン酸化膜の
全面をドライエッチングし、エッチング反応によって生
成される一酸化炭素の発光強度を検出し、該一酸化炭素
の発光強度が上昇して平衡状態に達したのちに急激に下
降し、再び上昇するときにエッチングを終了し、パター
ニングされたSiN 膜の上表面を露出しており、例えばL
DD構造のMOS型トランジスタにおいて、ゲート電極
(27)上にSiN 領域層(28)を形成し、ゲート電極
(27)をマスクにして不純物を注入し、ゲート電極
(27)の両側に第1の不純物拡散層(30A)を形成
したのちにシリコン酸化膜(29)を形成し、シリコン
酸化膜(29)を全面エッチングし、エッチング反応に
よって生成される一酸化炭素の発光強度を検出し、該一
酸化炭素の発光強度が上昇して平衡状態に達した後に急
激に下降し、再び上昇しはじめる時点でエッチングを終
了してゲート電極(27)の側部に残存するシリコン酸
化膜(29)をサイドウオール(31)とすることによ
り、シリコン酸化膜(29)のエッチング工程で半導体
基板に入るダメージを減少し、かつゲート抵抗が増大す
ることを抑止することが可能になる半導体装置の製造方
法を提供するものである。
The present invention has been made in view of the above conventional drawbacks. A film is formed on a semiconductor substrate, a SiN film is formed on the film, and the film and the SiN film are patterned. , A silicon oxide film is formed on the entire surface, the entire surface of the silicon oxide film is dry-etched, the emission intensity of carbon monoxide generated by the etching reaction is detected, and the emission intensity of carbon monoxide increases to reach an equilibrium state. After reaching the level, it drops sharply, and when it rises again, the etching is terminated and the upper surface of the patterned SiN film is exposed.
In the DD-type MOS transistor, a SiN region layer (28) is formed on the gate electrode (27), impurities are implanted using the gate electrode (27) as a mask, and the first electrode is formed on both sides of the gate electrode (27). After forming the impurity diffusion layer (30A), a silicon oxide film (29) is formed, the silicon oxide film (29) is entirely etched, and the emission intensity of carbon monoxide generated by the etching reaction is detected. When the emission intensity of carbon oxide rises and reaches an equilibrium state, it drops sharply, and when it begins to rise again, etching is terminated and the silicon oxide film (29) remaining on the side of the gate electrode (27) is removed from the side. Use of the wall (31) reduces damage to the semiconductor substrate during the etching process of the silicon oxide film (29) and prevents the gate resistance from increasing. The present invention provides a method for manufacturing a semiconductor device that enables the above.

【0009】[0009]

【作 用】本発明に係る半導体装置の製造方法によれ
ば、半導体基板上に膜を形成し、該膜上にSiN 膜を形成
して膜及びSiN 膜をパターニングし、全面にシリコン酸
化膜を形成し、シリコン酸化膜の全面をドライエッチン
グし、エッチング反応によって生成される一酸化炭素の
発光強度を検出し、該一酸化炭素の発光強度が上昇して
平衡状態に達したのちに急激に下降し、再び上昇すると
きにエッチングを終了し、パターニングされたSiN 膜の
上表面を露出しており、例えばLDD構造のMOS型ト
ランジスタにおいて、ゲート電極(27)上にSiN 領域
層(28)を形成し、ゲート電極(27)をマスクにし
て不純物を注入し、ゲート電極(27)の両側に第1の
不純物拡散層(30A)を形成したのちにシリコン酸化
膜(29)を形成し、シリコン酸化膜(29)を全面エ
ッチングし、エッチング反応によって生成される一酸化
炭素の発光強度を検出し、該一酸化炭素の発光強度が上
昇して平衡状態に達した後に急激に下降し、再び上昇し
はじめる時点でエッチングを終了してゲート電極(2
7)の側部に残存するシリコン酸化膜(29)をサイド
ウオール(31)としている。
[Operation] According to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a film is formed on a semiconductor substrate, a SiN film is formed on the film, the film and the SiN film are patterned, and a silicon oxide film is formed on the entire surface. Formed and dry-etched the entire surface of the silicon oxide film to detect the emission intensity of carbon monoxide generated by the etching reaction. The emission intensity of carbon monoxide rises, reaches an equilibrium state, and then drops rapidly. Then, when it rises again, etching is completed, and the upper surface of the patterned SiN film is exposed. For example, in a MOS transistor of LDD structure, a SiN region layer (28) is formed on the gate electrode (27). Then, impurities are implanted using the gate electrode (27) as a mask to form a first impurity diffusion layer (30A) on both sides of the gate electrode (27), and then a silicon oxide film (29) is formed. The entire surface of the oxide film (29) is etched, the emission intensity of carbon monoxide generated by the etching reaction is detected, and the emission intensity of the carbon monoxide rises to reach an equilibrium state and then sharply falls, and again. Etching is completed at the point when the gate electrode (2
The silicon oxide film (29) remaining on the side of (7) is used as the side wall (31).

【0010】このため、ゲート電極(27)上にSiN 領
域層(28)を形成していることにより、エッチングに
よってSiN 領域層(28)が露出すると雰囲気中の一酸
化炭素の発光強度が急激な低下を呈する。これにより、
一酸化炭素の発行強度が急激に低下したのちに再び上昇
しはじめる時点ではサイドウオールが事実上形成され、
エッチングを続行する必要がなくなるので、この時点で
エッチングを終了させることにより、全てのSiO2膜が除
去されるまでエッチングを続行していた従来に比して、
エッチングの終点検出を従来よりも速く、確実に行うこ
とが可能になる。
Therefore, since the SiN region layer (28) is formed on the gate electrode (27), when the SiN region layer (28) is exposed by etching, the emission intensity of carbon monoxide in the atmosphere becomes abrupt. Exhibit a decline. This allows
When the carbon monoxide issuance intensity drops sharply and then begins to rise again, sidewalls are virtually formed,
Since it is no longer necessary to continue etching, by ending etching at this point, compared to the conventional method in which etching was continued until all SiO 2 films were removed,
The end point of etching can be detected faster and more reliably than ever before.

【0011】従って、第1の不純物拡散層(30A)が
露出されないようにエッチングすることもできるので、
第1の不純物拡散層(30A)に入るプラズマによるダ
メージを大幅に減少させることが可能となる。また、同
時にゲート電極(27)の上層もSiN 領域層(28)に
よってダメージから保護され、SiN 領域層(28)がゲ
ート電極(27)の酸化防止膜として作用するので、従
来ゲート電極の上層のWSix層が酸化されることによって
生じていたゲート抵抗の増大を抑止することが可能にな
る。
Therefore, the first impurity diffusion layer (30A) can be etched so as not to be exposed.
It is possible to significantly reduce the damage due to the plasma entering the first impurity diffusion layer (30A). At the same time, the upper layer of the gate electrode (27) is protected from damage by the SiN region layer (28), and the SiN region layer (28) acts as an antioxidant film for the gate electrode (27). It is possible to suppress the increase in the gate resistance caused by the oxidation of the WSix layer.

【0012】[0012]

【実施例】以下で、本発明の実施例に係る半導体装置の
製造方法について図面を参照しながら説明する。本実施
例に係る半導体装置の製造方法は、LDD(Lightly Do
ped Drain )構造のMOS型トランジスタの製造方法で
ある。まず、図1に示すように、例えばp型シリコンか
らなる半導体基板(21)上に、膜厚200 Åのゲート絶
縁膜(22)、膜厚1000〜1500Åのポリシリコン層(2
3)、膜厚1000〜1500ÅのWSix層(24)を順次形成
し、その上に減圧CVD法で200 〜300 ÅのSiN 膜(2
5)を形成し、その上に1μm程度フォトレジストを塗
布し、所望のパターンにパターニングして、のちにゲー
ト電極を形成する領域にレジスト膜(26)を選択形成
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. The method of manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment is an LDD (Lightly Do).
This is a method for manufacturing a MOS transistor having a ped drain structure. First, as shown in FIG. 1, for example, on a semiconductor substrate (21) made of p-type silicon, a gate insulating film (22) having a film thickness of 200 Å and a polysilicon layer (2
3), a WSix layer (24) having a film thickness of 1000 to 1500Å is sequentially formed, and a 200 to 300Å SiN film (2) is formed thereon by a low pressure CVD method.
5) is formed, a photoresist of about 1 μm is applied thereon, patterning is performed in a desired pattern, and then a resist film (26) is selectively formed in a region where a gate electrode is formed.

【0013】次に、図2に示すように、レジスト膜(2
6)をマスクにして、SiN 膜(25),WSix層(2
4),ポリシリコン層(23)をエッチングして除去
し、レジスト膜(26)の下に残存したポリシリコン層
(27A)、WSix層(27B)をゲート電極(27)と
して、同時にSiN 領域層(28)を該ゲート電極(2
7)上に形成する。
Next, as shown in FIG. 2, a resist film (2
Using 6) as a mask, SiN film (25), WSix layer (2
4), the polysilicon layer (23) is removed by etching, and the polysilicon layer (27A) and WSix layer (27B) remaining under the resist film (26) are used as the gate electrode (27) at the same time as the SiN region layer. (28) the gate electrode (2
7) Form on top.

【0014】次いで、レジスト膜(26)、ゲート電極
(27)をマスクにしてP+ 〔燐イオン〕をドーズ量3
×1013cm-2, 加速電圧40keVの条件でイオン注入
してn- 型不純物拡散層(30A)を形成したのちに、
レジスト膜(26)を除去して、全面にCVD法で膜厚
3000Å〜4000ÅのSiO2膜(29)を形成する(図3)。
Then, with the resist film (26) and the gate electrode (27) used as masks, P + [phosphorus ion] is dosed at 3
After ion implantation under conditions of × 10 13 cm -2 and accelerating voltage of 40 keV to form an n - type impurity diffusion layer (30A),
The resist film (26) is removed, and a film thickness is formed on the entire surface by the CVD method.
A SiO 2 film (29) of 3000 Å to 4000 Å is formed (FIG. 3).

【0015】次に、ナローギャップRIEエッチャー
(不図示)を用いて全面をドライエッチングしてSiO2
(8)及びゲート絶縁膜(22)を除去し、ゲート電極
(27)の側部に残存するSiO2膜(29)をサイドウオ
ール(31)とする(図4)。このとき、多少のダメー
ジ(30C)がn- 型不純物拡散層(30A)内に入
る。
Next, the entire surface is dry-etched by using a narrow gap RIE etcher (not shown) to remove the SiO 2 film (8) and the gate insulating film (22) and remain on the sides of the gate electrode (27). The SiO 2 film (29) is used as the side wall (31) (FIG. 4). At this time, some damage (30C) enters the n type impurity diffusion layer (30A).

【0016】上記のエッチングの条件としては、例えば
CF4 、CHF3 、Arをそれぞれ50sccm、30scc
m、800sccmずつエッチングチャンバに導入し、その
雰囲気の圧力を1.3Torr程度にし、電極間隔を0.8
cm、電極間の放電電力を200wとしてエッチングす
る。このエッチング工程では、n- 型不純物拡散層(3
0A)上のSiO2膜(29)よりも、ゲート電極(27)
上に形成されたSiN 領域層(28)上のSiO2膜(29)
の方が速くエッチングされることが確認されている。
The etching conditions are, for example, CF 4 , CHF 3 , and Ar of 50 sccm and 30 scc, respectively.
Introduce m and 800sccm into the etching chamber, set the pressure of the atmosphere to 1.3 Torr, and set the electrode interval to 0.8.
Etching is performed with a discharge power of 200 cm between the electrodes. In this etching process, the n -type impurity diffusion layer (3
0A) on the gate electrode (27) rather than the SiO 2 film (29)
SiO 2 film (29) on the SiN region layer (28) formed on it
Has been confirmed to etch faster.

【0017】上記エッチング工程の終点検出は、CO
(一酸化炭素)発光強度を検出して行っている。すなわ
ち、エッチングによってCF4 やCHF3 などのエッチ
ングガスに含まれるC(炭素)と、SiO2膜(8)に含ま
れるO(酸素)とが化合してCOが生成される。このC
O発光強度の検出は、実際にはCOの発光スペクトルの
強度を検出して行っている。このCOの発光スペクトル
強度は、図6に示すように、徐々に増加してある一定レ
ベルで平衡状態に達して一定強度を保ち、その後急激に
落ち込んで再び上昇し、再び減少する。
The end point of the etching process is detected by CO
(Carbon monoxide) The emission intensity is detected. That is, by etching, C (carbon) contained in the etching gas such as CF 4 or CHF 3 and O (oxygen) contained in the SiO 2 film (8) are combined to generate CO. This C
The O emission intensity is actually detected by detecting the intensity of the CO emission spectrum. As shown in FIG. 6, the emission spectrum intensity of CO reaches an equilibrium state at a certain level, which gradually increases, maintains a certain intensity, then sharply falls, rises again, and decreases again.

【0018】すなわち、エッチングの進行とともにCO
発光強度は以下に示すように変化する。 1)当初〔エッチング開始から図6のA点までの範囲〕 エッチングとともにエッチングガスのCHF3 やCF4
などに含まれるC(炭素)と、SiO2膜に含まれるO(酸
素)とが反応してCO(一酸化炭素)が生成される。エ
ッチングの進行とともにそのCOの発光スペクトル強度
〔以下CO発光強度と称する〕は増加し、のちに平衡状
態に達して一定になる。
That is, as the etching progresses, CO
The emission intensity changes as shown below. 1) Initially [range from start of etching to point A in FIG. 6] CHF 3 or CF 4 as etching gas with etching
C (carbon) contained in the SiO 2 film reacts with O (oxygen) contained in the SiO 2 film to generate CO (carbon monoxide). The emission spectrum intensity of CO (hereinafter referred to as CO emission intensity) increases with the progress of etching, and then reaches an equilibrium state and becomes constant.

【0019】2)A点からB点までの範囲 上記の通り、n- 型不純物拡散層(30A)上のSiO2
(29)よりも、ゲート電極(27)上に形成されたSi
N 領域層(28)上のSiO2膜(29)の方が速くエッチ
ングされて、SiN 領域層(28)が露出すると、COの
生成反応に寄与するSiO2膜の総面積が減少し、かつSiN
領域層(28)から供給されるN(窒素)の作用によ
り、COの生成量が急激に減少し、従ってCO発光強度
も急激に減少する。なお、このエッチングの際にはSiN
領域層(28)も同時にエッチングされているので、C
Oの生成量が急激に減少したのちに、SiN 領域層(2
8)から供給されるNの供給量が減少し、それにつれて
COの生成量も再び増加しはじめる。
2) Range from point A to point B As described above, Si formed on the gate electrode (27) rather than the SiO 2 film (29) on the n type impurity diffusion layer (30A).
When the SiO 2 film (29) on the N 2 region layer (28) is etched faster and the SiN region layer (28) is exposed, the total area of the SiO 2 film that contributes to the CO production reaction decreases, and SiN
Due to the action of N (nitrogen) supplied from the region layer (28), the amount of CO produced is drastically reduced, and thus the CO emission intensity is drastically reduced. During this etching, SiN
Since the area layer (28) is also etched at the same time, C
After the amount of O produced decreased sharply, the SiN region layer (2
The supply amount of N supplied from 8) decreases, and the production amount of CO also starts to increase accordingly.

【0020】3)B点以降の範囲 こうしてSiN 領域層(28)がエッチングされ、完全に
除去されると、SiN領域層(28)からNが供給されな
くなり、従来と同様にSiO2膜の減少とともにCOの生成
が再び減少しはじめ、いずれはSiO2膜が完全に除去され
るのでCO発光強度は0へと近づいていく。
3) Area after point B When the SiN region layer (28) is etched and completely removed in this manner, N is no longer supplied from the SiN region layer (28), and the SiO 2 film is reduced as in the conventional case. At the same time, the production of CO starts to decrease again, and eventually the SiO 2 film is completely removed, so that the CO emission intensity approaches 0.

【0021】このような過程でエッチングの進行ととも
にCO発光強度は変化する。実際にエッチングを終了さ
せるには、SiN 領域層(28)が残存している範囲であ
る図6のA点からB点までの範囲に行えばよく、理想的
には、図6のグラフの微分すなわち発光強度の時間的変
化率〔以下微分係数と称する〕を随時検出し、微分係数
が負から正に反転するところでエッチングを終了するの
がのぞましい。おというのは、このときにはSiN 領域層
(28)が露出されて、いまだ残存している状態である
からである。このとき何故SiN 領域層(28)が残存し
ているのが望ましいかは後述する。
In such a process, the CO emission intensity changes with the progress of etching. In order to actually finish the etching, the SiN region layer (28) may be left in the range from point A to point B in FIG. 6, which is ideally the derivative of the graph in FIG. That is, it is desirable to detect the change rate of the emission intensity with time (hereinafter referred to as a differential coefficient) at any time and terminate the etching when the differential coefficient is inverted from negative to positive. The reason is that, at this time, the SiN region layer (28) is exposed and still remains. The reason why it is desirable that the SiN region layer (28) remains at this time will be described later.

【0022】次いで、図5に示すように、ダメージ(3
0C)をドライエッチングにより除去した後に、全面を
再び酸化してイオン注入の際の保護膜(32)を形成す
る。このドライエッチング工程では、拡散層に入ってい
るダメージは少なくなっているので、ダメージ除去のた
めのエッチングも軽くて済み、容易である。また、本実
施例においてWSix層(27B)の表面にSiN 領域層(2
8)が残存している場合には、これがWSix層(27B)
の酸化防止膜として作用し、従来のようにサイドウオー
ル(31)から露出するWSix層(27B)の上層が酸化
されないので、ゲート電極の上層が酸化されてゲート抵
抗が増大することを抑止できる。従って、SiN 領域層
(28)が残存するようにエッチングを終了することが
望ましいわけである。
Then, as shown in FIG. 5, damage (3
0C) is removed by dry etching, and then the entire surface is oxidized again to form a protective film (32) for ion implantation. In this dry etching process, since the damage in the diffusion layer is small, the etching for removing the damage can be light and easy. Further, in this embodiment, the SiN region layer (2) is formed on the surface of the WSix layer (27B).
If 8) remains, this is the WSix layer (27B).
Since the upper layer of the WSix layer (27B) exposed from the sidewall (31) is not oxidized unlike the conventional case, it is possible to prevent the upper layer of the gate electrode from being oxidized and increasing the gate resistance. Therefore, it is desirable to finish the etching so that the SiN region layer (28) remains.

【0023】次に、図12に示すように、ゲート電極
(27)及びサイドウオール(31)をマスクにしてA
+ 〔砒素〕イオンをドーズ量5×1015cm-2 ,加速電
圧50keVの条件でイオン注入してn+ 型不純物拡散
層(30B)を形成し、n- 型不純物拡散層(30A)
とn+ 型不純物拡散層(30B)とをソース/ドレイン
領域層(30)とする。
Next, as shown in FIG. 12, the gate electrode (27) and the side wall (31) are used as a mask to form A.
S + [arsenic] ions are ion-implanted under the conditions of a dose amount of 5 × 10 15 cm -2 and an acceleration voltage of 50 keV to form an n + -type impurity diffusion layer (30B), and an n -type impurity diffusion layer (30A).
And the n + -type impurity diffusion layer (30B) are used as the source / drain region layer (30).

【0024】以上説明したように、本発明の実施例に係
る半導体装置の製造方法によれば、ゲート電極(27)
上にSiN 領域層(28)を形成し、シリコン酸化膜(2
9)を全面エッチングする際に、エッチング反応によっ
て生成されるCOの発光スペクトル強度を検出し、CO
発光強度が上昇して平衡状態に達した後に急激に下降
し、再び上昇しはじめる時点すなわち図6のA点からB
点の範囲でエッチングを終了している。
As described above, according to the method of manufacturing the semiconductor device of the embodiment of the present invention, the gate electrode (27)
A SiN region layer (28) is formed on the silicon oxide film (2)
When the entire surface of 9) is etched, the emission spectrum intensity of CO produced by the etching reaction is detected to
When the emission intensity rises, reaches an equilibrium state, then drops sharply, and begins to rise again, that is, from point A to point B in FIG.
Etching is completed within the range of points.

【0025】これは、ゲート電極(27)上にSiN 領域
層(28)を形成していることにより、エッチングによ
ってSiN 領域層(28)が露出すると雰囲気中のCO発
光強度が急激な低下を呈する。これにより、CO発光強
度が急激に低下したのちに再び上昇する時点にはSiN領
域層(28)が露出して、サイドウオール(31)が事
実上形成され、エッチングを続行する必要がなくなるの
で、この時点でエッチングを終了させることにより、全
てのSiO2膜が除去されるまでエッチングを続行していた
従来に比して、エッチングの終点検出を従来よりも速
く、確実に行うことが可能になる。
This is because the SiN region layer (28) is formed on the gate electrode (27), so that when the SiN region layer (28) is exposed by etching, the CO emission intensity in the atmosphere shows a sharp decrease. . As a result, the SiN region layer (28) is exposed and the sidewalls (31) are practically formed at the time when the CO emission intensity sharply decreases and then rises again, and it is not necessary to continue etching. By ending the etching at this point, it becomes possible to detect the end point of the etching faster and more reliably than in the conventional case where the etching is continued until all the SiO 2 film is removed. .

【0026】従って、n- 型不純物拡散層(30A)が
露出されないようにエッチングすることも可能なので、
- 型不純物拡散層(30A)に入るプラズマによるダ
メージを大幅に減少させることが可能となる。また、同
時にゲート電極(27)の上層にSiN 領域層(28)を
残存させることもできるので、SiN 領域層(28)がゲ
ート電極(27)の酸化防止膜として作用するので、従
来ゲート電極の上層のWSix層が酸化されることによって
生じていたゲート抵抗の増大を抑止することが可能にな
る。
Therefore, since it is possible to perform etching so that the n -- type impurity diffusion layer (30A) is not exposed,
It is possible to greatly reduce the damage due to the plasma entering the n type impurity diffusion layer (30A). At the same time, since the SiN region layer (28) can be left on the upper layer of the gate electrode (27), the SiN region layer (28) acts as an anti-oxidation film for the gate electrode (27). It becomes possible to suppress the increase in the gate resistance caused by the oxidation of the upper WSix layer.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る半導
体装置の製造方法によれば、例えばLDD構造のMOS
型トランジスタにおいて、ゲート電極(27)上にSiN
領域層(28)を形成し、ゲート電極(27)をマスク
にして不純物を注入し、ゲート電極(27)の両側に第
1の不純物拡散層(30A)を形成したのちに、シリコ
ン酸化膜(29)を形成し、シリコン酸化膜(29)を
全面エッチングしてゲート電極(27)の側部に残存す
るシリコン酸化膜(29)をサイドウオール(31)と
し、シリコン酸化膜(29)を全面エッチングする際
に、エッチング反応によって生成される一酸化炭素の発
光強度を検出し、該一酸化炭素の発光強度が上昇して平
衡状態に達した後に急激に下降し、再び上昇しはじめる
時点でエッチングを終了しているので、拡散層のダメー
ジを大幅に減少させることが可能となり、また、同時に
従来ゲート電極の上層のWSix層が、その後の保護膜形成
時に酸化されることによって生じていたゲート抵抗の増
大を抑止することが可能になる。
As described above, according to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, for example, a MOS having an LDD structure is used.
Type transistor, SiN on the gate electrode (27)
After forming the region layer (28), implanting impurities using the gate electrode (27) as a mask, and forming the first impurity diffusion layers (30A) on both sides of the gate electrode (27), the silicon oxide film ( 29) is formed, the silicon oxide film (29) is entirely etched, and the silicon oxide film (29) remaining on the side of the gate electrode (27) is used as a side wall (31). During etching, the emission intensity of carbon monoxide generated by the etching reaction is detected, and the emission intensity of the carbon monoxide rises, reaches an equilibrium state, then drops sharply, and begins to rise again. Since it has been completed, it is possible to significantly reduce the damage of the diffusion layer, and at the same time, the WSix layer above the conventional gate electrode is oxidized during the subsequent protective film formation. Therefore, it is possible to suppress the increase in the gate resistance that has occurred.

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

【図1】本発明の実施例に係る半導体装置の製造方法を
説明する第1の断面図である。
FIG. 1 is a first cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the invention.

【図2】本発明の実施例に係る半導体装置の製造方法を
説明する第2の断面図である。
FIG. 2 is a second cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the embodiment of the invention.

【図3】本発明の実施例に係る半導体装置の製造方法を
説明する第3の断面図である。
FIG. 3 is a third cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the embodiment of the invention.

【図4】本発明の実施例に係る半導体装置の製造方法を
説明する第4の断面図である。
FIG. 4 is a fourth sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the embodiment of the invention.

【図5】本発明の実施例に係る半導体装置の製造方法を
説明する第5の断面図である。
FIG. 5 is a fifth cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the embodiment of the invention.

【図6】本発明の実施例に係る半導体装置の製造方法を
説明するグラフである。
FIG. 6 is a graph illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to an example of the present invention.

【図7】従来例に係る半導体装置の製造方法を説明する
第1の断面図である。
FIG. 7 is a first cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the conventional example.

【図8】従来例に係る半導体装置の製造方法を説明する
第2の断面図である。
FIG. 8 is a second cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the conventional example.

【図9】従来例に係る半導体装置の製造方法を説明する
第3の断面図である。
FIG. 9 is a third cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the conventional example.

【図10】従来例に係る半導体装置の製造方法を説明す
る第4の断面図である。
FIG. 10 is a fourth cross-sectional view explaining the method for manufacturing the semiconductor device according to the conventional example.

【図11】従来例に係る半導体装置の製造方法を説明す
る第5の断面図である。
FIG. 11 is a fifth cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the conventional example.

【図12】従来例に係る半導体装置の製造方法を説明す
る第6の断面図である。
FIG. 12 is a sixth cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the conventional example.

【図13】従来例に係る半導体装置の製造方法を説明す
るグラフである。
FIG. 13 is a graph illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

(21) 半導体基板 (22) ゲート絶縁膜 (23) ポリシリコン層 (24) WSix層 (25) SiN 膜 (26) レジスト膜 (27) ゲート電極 (28) SiN 領域層 (29) シリコン酸化膜 (30) ソース/ドレイン領域層 (30A) n- 型不純物拡散層 (30B) n+ 型不純物拡散層 (30C) ダメージ (31) サイドウオール (32) 保護膜(21) Semiconductor substrate (22) Gate insulating film (23) Polysilicon layer (24) WSix layer (25) SiN film (26) Resist film (27) Gate electrode (28) SiN region layer (29) Silicon oxide film ( 30) Source / drain region layer (30A) n type impurity diffusion layer (30B) n + type impurity diffusion layer (30C) Damage (31) Side wall (32) Protective film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/78 21/336 7514−4M H01L 29/78 301 L ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical indication H01L 29/78 21/336 7514-4M H01L 29/78 301 L

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に膜を形成し、該膜上にSi
N 膜を形成して前記膜及びSiN 膜をパターニングする工
程と、 全面にシリコン酸化膜を形成する工程と、 前記シリコン酸化膜の全面をドライエッチングし、エッ
チング反応によって生成される一酸化炭素の発光強度を
検出し、該一酸化炭素の発光強度が上昇して平衡状態に
達したのちに急激に下降し、再び上昇するときにエッチ
ングを終了し、前記パターニングされたSiN 膜の上表面
を露出する工程とを有することを特徴とする半導体装置
の製造方法。
1. A film is formed on a semiconductor substrate, and Si is formed on the film.
Forming an N film and patterning the film and SiN film, forming a silicon oxide film on the entire surface, dry etching the entire surface of the silicon oxide film, and emitting carbon monoxide generated by an etching reaction. Intensity is detected, the emission intensity of the carbon monoxide rises, reaches an equilibrium state, then drops sharply, and when it rises again, etching is terminated and the upper surface of the patterned SiN film is exposed. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項2】 半導体基板(21)上にゲート絶縁膜
(22),ポリシリコン層(23),タングステンシリ
サイド層(24)及びSiN 膜(25)を順次形成したの
ちに、レジスト膜(26)を選択形成する工程と、 前記レジスト膜(26)をマスクにして前記ポリシリコ
ン層(23),前記タングステンシリサイド層(24)
及び前記SiN 膜(25)をエッチングして前記レジスト
膜(26)の下に残存するポリシリコン領域層(27
A)及びタングステンシリサイド領域層(27B)をゲ
ート電極(27)とし、同時に該ゲート電極(27)上
にSiN 領域層(28)を形成する工程と、 前記ゲート電極(27)をマスクにして不純物を注入
し、前記ゲート電極(27)の両側に第1の不純物拡散
層(30A)を形成したのちに、シリコン酸化膜(2
9)を形成する工程と、 前記シリコン酸化膜(29)を全面エッチングし、エッ
チング反応によって生成される一酸化炭素の発光強度を
検出し、該一酸化炭素の発光強度が上昇して平衡状態に
達した後に急激に下降し、再び上昇しはじめる時点でエ
ッチングを終了して前記ゲート電極(27)の側部に残
存する前記シリコン酸化膜(29)をサイドウオール
(31)とする工程と、 前記ゲート電極(27)及び前記サイドウオール(3
1)をマスクにして、第2の不純物拡散層(30B)を
形成し、前記第1の不純物拡散層(30A)とともにソ
ース/ドレイン領域層(30)とする工程とを有するこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. A resist film (26) after a gate insulating film (22), a polysilicon layer (23), a tungsten silicide layer (24) and a SiN film (25) are sequentially formed on a semiconductor substrate (21). Selectively forming, and using the resist film (26) as a mask, the polysilicon layer (23) and the tungsten silicide layer (24)
And the polysilicon region layer (27) remaining under the resist film (26) by etching the SiN film (25).
A) and the tungsten silicide region layer (27B) are used as the gate electrode (27), and at the same time, a SiN region layer (28) is formed on the gate electrode (27), and impurities are formed by using the gate electrode (27) as a mask. To form a first impurity diffusion layer (30A) on both sides of the gate electrode (27).
9), and the silicon oxide film (29) is entirely etched, and the emission intensity of carbon monoxide generated by the etching reaction is detected to increase the emission intensity of carbon monoxide to reach an equilibrium state. When the silicon oxide film (29) which has reached the side of the gate electrode (27) is turned into a sidewall (31), the etching is completed at the time when the silicon oxide film (29) rapidly descends and then rises again. The gate electrode (27) and the side wall (3
1) is used as a mask to form a second impurity diffusion layer (30B), which is used as a source / drain region layer (30) together with the first impurity diffusion layer (30A). Manufacturing method of semiconductor device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6750149B2 (en) 1998-06-12 2004-06-15 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method of manufacturing electronic device
US6960531B2 (en) 1998-06-12 2005-11-01 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method of manufacturing electronic device

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