JPH07254703A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH07254703A
JPH07254703A JP4455594A JP4455594A JPH07254703A JP H07254703 A JPH07254703 A JP H07254703A JP 4455594 A JP4455594 A JP 4455594A JP 4455594 A JP4455594 A JP 4455594A JP H07254703 A JPH07254703 A JP H07254703A
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JP
Japan
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film
gate electrode
refractory metal
polycide
poly
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Withdrawn
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JP4455594A
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Japanese (ja)
Inventor
Koji Tani
孝治 谷
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
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Abstract

PURPOSE:To suppress sucking up of a poly Si film below a W silicide film by, relating to crystallization of a WSi film of gate electrode material made of a W polycide electrode and production of thin mask SiO2 film an Si substrate at ion implantation, increasing thickness ratio of the WSi film against the W polycide film and making the poly Si film thinner as much as possible, so that the W polycide film is not oxidized. CONSTITUTION:Crystallization of a high melting point metal silicide film 4 of high melting point metal polycide gate electrode 5 on a semiconductar substrate 1 is performed by heat treatment in decompressed inert gas atmosphere, and an insulation film 6, to be used as a mask far ion implanting, is formed by CVD method. Further, reflowing of a reflow insulation film is done in decompressed inert gas atmosphere.

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、特に高融点金属ポリサイド構造を用いたゲート電極
材料の高融点金属シリサイド膜の結晶化処理とその表面
の絶縁化処理に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a crystallization treatment of a refractory metal silicide film of a gate electrode material using a refractory metal polycide structure and an insulation treatment of its surface.

【0002】近年の半導体デバイスの高集積化、微細化
に伴い、ゲート電極配線の低抵抗化や薄膜化が要求さ
れ、また、ゲート配線の高信頼性も必要になってくる。
With the recent trend toward higher integration and miniaturization of semiconductor devices, it is required to reduce the resistance and thickness of the gate electrode wiring and also to improve the reliability of the gate wiring.

【0003】[0003]

【従来の技術】図7は従来例の説明図である。図におい
て、40はSi基板、41はゲートSiO2膜、42はポリSi膜、43
はWSi膜、43’はWSi膜(結晶化)、44はWポリサイド
ゲート電極、45はSiO2膜、46は不純物イオン、47はソー
ス・ドレイン拡散層である。
2. Description of the Related Art FIG. 7 is an explanatory view of a conventional example. In the figure, 40 is a Si substrate, 41 is a gate SiO 2 film, 42 is a poly-Si film, 43
Is a WSi film, 43 'is a WSi film (crystallized), 44 is a W polycide gate electrode, 45 is a SiO 2 film, 46 is an impurity ion, and 47 is a source / drain diffusion layer.

【0004】ゲート電極材料の低抵抗化のため、近年は
多結晶シリコン(ポリSi)ゲート電極の代わりに、図7
(a)に示すように、主に、タングステン(W)ポリサ
イドゲート電極44が使われるようになってきた。ポリSi
膜42とWシリサイド(WSi)膜43からなるWポリサイド
ゲート電極44にすることで、ポリSiゲート電極と同等の
抵抗値を得ようとすると、ゲート二酸化シリコン(SiO2)
膜41の薄膜化ができ、平坦化にもなる。
In order to reduce the resistance of the gate electrode material, in recent years, instead of the polycrystalline silicon (poly Si) gate electrode, the structure shown in FIG.
As shown in (a), a tungsten (W) polycide gate electrode 44 has been mainly used. Poly Si
If an attempt is made to obtain a resistance value equivalent to that of the poly-Si gate electrode by using the W polycide gate electrode 44 composed of the film 42 and the W silicide (WSi) film 43, the gate silicon dioxide (SiO 2 )
The film 41 can be thinned and can be flattened.

【0005】しかし、図4(c)に示すように、Wポリ
サイドゲート電極44の形成後にソース・ドレイン拡散層
47の形成領域に不純物イオン46をシリコン(Si)基板40に
イオン注入するが、直接イオン注入するとSi基板40への
ダメージ等の問題があり、図4(b)に示すように、Si
基板40上に比較的薄いイオン注入用のマスクとして、Si
O2膜45を熱酸化法等により形成してから不純物イオン46
を注入するため、WSi膜43も酸化されるが、このときに
WSi膜43下のポリSi膜42が吸い上げられて薄くなってし
まう。
However, as shown in FIG. 4C, after forming the W polycide gate electrode 44, the source / drain diffusion layer is formed.
Impurity ions 46 are ion-implanted into the silicon (Si) substrate 40 in the region where 47 is formed. However, direct ion-implantation has a problem such as damage to the Si substrate 40. As shown in FIG.
Si as a mask for ion implantation on the substrate 40
Impurity ions 46 are formed after the O 2 film 45 is formed by a thermal oxidation method or the like.
However, the poly-Si film 42 under the WSi film 43 is sucked up and becomes thin.

【0006】このため、Wポリサイドゲート電極44のポ
リSi膜42をあまり薄くすると、WSi膜43が直接ゲートSi
O2膜27と接してしまうこともあり得る。また、WSi膜43
は結晶化しないと抵抗が下がらないため、図4(b)に
示すように、WSi膜43の結晶化をイオン注入用のマスク
としてのSiO2膜45形成処理と同時に行ない、結晶化した
WSi膜43' を形成していた。
For this reason, if the poly-Si film 42 of the W polycide gate electrode 44 is made too thin, the WSi film 43 will directly form the gate Si film.
It may come into contact with the O 2 film 27. Also, the WSi film 43
Since the resistance does not decrease unless it is crystallized, as shown in FIG. 4B, the WSi film 43 is crystallized simultaneously with the formation process of the SiO 2 film 45 as a mask for ion implantation, and the crystallized WSi film is formed. Had formed a 43 '.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】従って、前述のよう
に、WSi膜43' がゲートSiO2膜41に直接接することによ
って、Wのコンタミネーション(汚染)やゲート耐圧の
劣化、ゲート電極材料の密着性が悪くなるといった問題
を生じる。
Therefore, as described above, the WSi film 43 ′ is in direct contact with the gate SiO 2 film 41, so that W contamination (contamination), deterioration of the gate breakdown voltage, and adhesion of the gate electrode material are caused. It causes problems such as poor sex.

【0008】このため、ゲート電極材料の薄膜化、低抵
抗化が困難であった。本発明は、以上の点を鑑み、Wポ
リサイドゲート電極44中のWSi膜43の占める厚さの割合
を多くし、ポリSi膜42を出来るだけ薄くするため、Wポ
リサイドゲート電極44表面を酸化しないようにし、WSi
膜43下のポリSi膜42の吸い上げを抑えることを目的とし
て提供されるものである。
Therefore, it has been difficult to reduce the thickness of the gate electrode material and reduce its resistance. In view of the above points, the present invention increases the ratio of the thickness of the WSi film 43 in the W polycide gate electrode 44 and makes the polySi film 42 as thin as possible. Do not oxidize, WSi
It is provided for the purpose of suppressing the siphoning of the poly-Si film 42 under the film 43.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】図1〜図2は本発明の原
理説明図である。図において、1は半導体基板、2はゲ
ート絶縁膜、3はポリSi膜またはα−Si膜、4は高融点
金属シリサイド膜、4’は高融点金属シリサイド膜(結
晶化)、5は高融点金属ポリサイドゲート電極、6は絶
縁膜、7は不純物イオン、8はソース・ドレイン拡散
層、9は層間絶縁膜、10はソース・ドレイン電極、11は
リフロー絶縁膜である。
1 and 2 are explanatory views of the principle of the present invention. In the figure, 1 is a semiconductor substrate, 2 is a gate insulating film, 3 is a poly-Si film or α-Si film, 4 is a refractory metal silicide film, 4'is a refractory metal silicide film (crystallization), and 5 is a refractory metal. A metal polycide gate electrode, 6 is an insulating film, 7 is an impurity ion, 8 is a source / drain diffusion layer, 9 is an interlayer insulating film, 10 is a source / drain electrode, and 11 is a reflow insulating film.

【0010】上記問題点は、真空中での窒素(N2)等の不
活性ガスアニールと、CVD法による絶縁膜の形成によ
り解決出来る。即ち、本発明の目的は、高融点金属ポリ
サイド電極をゲート電極として用いた半導体装置におい
て、ゲート絶縁膜2を被着した半導体基板1上に、ポリ
Si膜またはアモルファスシリコン(α−Si)膜3と高融
点金属シリサイド膜4とを順次積層し、パターニングし
て高融点金属ポリサイドゲート電極5を形成する工程
と、該半導体基板1を減圧での不活性ガス雰囲気中で熱
処理して、該高融点金属シリサイド膜4を結晶化する工
程と、続いて、該高融点金属ポリサイドゲート電極5を
覆って、CVD法により絶縁膜6を形成する工程と該高
融点金属ポリサイドゲート電極5をマスクとして、該半
導体基板1中に該絶縁膜6を通して、不純物イオン7を
注入し、ソース・ドレイン拡散層8を形成する工程とを
含むことにより、また、リフロー可能な絶縁膜を層間絶
縁膜上の平坦化膜として用いた前記半導体装置におい
て、該リフロー絶縁膜11のリフロー加熱を減圧での不活
性ガス雰囲気中で行うことにより達成される。
The above problems can be solved by annealing an inert gas such as nitrogen (N 2 ) in a vacuum and forming an insulating film by a CVD method. That is, an object of the present invention is to provide a semiconductor device using a refractory metal polycide electrode as a gate electrode on a semiconductor substrate 1 having a gate insulating film 2 deposited thereon.
A step of forming a refractory metal polycide gate electrode 5 by sequentially laminating a Si film or an amorphous silicon (α-Si) film 3 and a refractory metal silicide film 4 and patterning the semiconductor substrate 1 under reduced pressure. A step of crystallizing the refractory metal silicide film 4 by heat treatment in an inert gas atmosphere, and a step of subsequently forming an insulating film 6 by a CVD method so as to cover the refractory metal polycide gate electrode 5; And a step of implanting impurity ions 7 through the insulating film 6 into the semiconductor substrate 1 using the refractory metal polycide gate electrode 5 as a mask to form a source / drain diffusion layer 8. In the semiconductor device using the reflowable insulating film as a flattening film on the interlayer insulating film, the reflow heating of the reflow insulating film 11 should be performed in an inert gas atmosphere under reduced pressure. It is achieved by.

【0011】[0011]

【作用】本発明では、高融点金属ポリサイド電極の高融
点金属シリサイド膜の抵抗を下げる為に熱処理して結晶
化を行うが、本発明ではこの熱処理を減圧での不活性ガ
ス雰囲気中の加熱により行い、また、イオン注入前の酸
化膜形成はCVD法で比較的低温で形成することによ
り、金属シリサイド膜の酸化やそれに伴うポリSi膜の吸
い上げを抑えることができる。
In the present invention, the refractory metal silicide film of the refractory metal polycide electrode is heat-treated in order to reduce the resistance and is crystallized. In the present invention, this heat treatment is performed by heating in an inert gas atmosphere under reduced pressure. The formation of the oxide film before the ion implantation is performed by the CVD method at a relatively low temperature, so that the oxidation of the metal silicide film and the accompanying siphoning of the poly-Si film can be suppressed.

【0012】更に、電極形成後の層間絶縁膜のリフロー
処理も減圧での不活性ガス雰囲気中の加熱により行うた
め、上述と同様に高融点金属シリサイド膜の酸化やそれ
に伴うポリSi膜の吸い上げを抑えることができ、本発明
のリフロー雰囲気により高融点金属シリサイド膜の酸化
を心配せずに比較的高温で加熱することができ、半導体
装置の平坦化が平坦化膜の完全なリフローにより可能と
なる。
Further, since the reflow treatment of the interlayer insulating film after the electrode formation is also carried out by heating in an inert gas atmosphere under reduced pressure, the refractory metal silicide film is oxidized and the poly-Si film is sucked up in the same manner as described above. The refractory metal silicide film according to the present invention can be heated at a relatively high temperature without worrying about oxidation of the refractory metal silicide film, and the semiconductor device can be planarized by complete reflow of the planarization film. .

【0013】[0013]

【実施例】図3〜図6は本発明の実施例の説明図であ
る。図において、12はSi基板、13はフィールドSiO2膜、
14はゲートSiO2膜、15はポリSi膜、16はWSi膜、16’は
WSi膜(結晶化)、17はWポリサイドゲート電極、18は
SiO2膜、19は不純物イオン、20はソース・ドレイン拡散
層、21はPSG膜、22はポリSi電極、23はSiO2膜、24は
BPSG膜、25はSi基板、 26はフィールドSiO2膜、27
はゲートSiO2膜、28はα−Si膜、29はSiO2/ Si3N4/Si
O2膜、 30はα−Si膜、31はWSi膜、31' はWSi膜(結
晶化)、32はWポリサイドゲート電極、33はSiO2膜、34
は不純物イオン、35はソース・ドレイン拡散層、36はP
SG膜、37はポリSi電極、38はSiO2膜、39はBPSG膜
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIGS. 3 to 6 are explanatory views of an embodiment of the present invention. In the figure, 12 is a Si substrate, 13 is a field SiO 2 film,
14 is a gate SiO 2 film, 15 is a poly Si film, 16 is a WSi film, 16 'is a WSi film (crystallized), 17 is a W polycide gate electrode, and 18 is
SiO 2 film, 19 is impurity ion, 20 is source / drain diffusion layer, 21 is PSG film, 22 is poly-Si electrode, 23 is SiO 2 film, 24 is BPSG film, 25 is Si substrate, 26 is field SiO 2 film , 27
Is a gate SiO 2 film, 28 is an α-Si film, 29 is SiO 2 / Si 3 N 4 / Si
O 2 film, 30 α-Si film, 31 WSi film, 31 ′ WSi film (crystallized), 32 W polycide gate electrode, 33 SiO 2 film, 34
Is impurity ions, 35 is a source / drain diffusion layer, and 36 is P
SG film, 37 is a poly-Si electrode, 38 is a SiO 2 film, and 39 is a BPSG film.

【0014】本発明の実施例では、高融点金属シリサイ
ド膜として、密着性や成膜性が良いために最もポピュラ
ーに用いられているWSi膜を用い、また平坦化膜として
は、リフロー特性の良いBPSG膜を用いている。
In the embodiment of the present invention, the high melting point metal silicide film is the WSi film which is most popular because of its good adhesion and film forming property, and the flattening film has good reflow characteristics. A BPSG film is used.

【0015】本発明をWポリサイドゲート電極を有する
MOS型半導体装置のD−RAMに応用した第1の実施
例を図3〜図4により説明する。先ず、図3(a)に示
すように、Si基板12上のフィールドSiO2膜13で画定され
た素子形成領域に1,050 ℃の塩酸酸化によりゲートSiO2
膜14を150 Åの厚さに形成する。
A first embodiment in which the present invention is applied to a D-RAM of a MOS type semiconductor device having a W polycide gate electrode will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 3 (a), a gate SiO 2 film is formed on a device formation region defined by a field SiO 2 film 13 on a Si substrate 12 by hydrochloric acid oxidation at 1,050 ° C.
The film 14 is formed to a thickness of 150 Å.

【0016】次に、CVD法により 650℃で 200Åの厚
さにポリSi膜15を形成する。この場合にポリSi膜15の代
わりに成膜温度を450 ℃に変えてα−Si膜を形成しても
良い。
Then, a poly-Si film 15 is formed at a thickness of 200 Å at 650 ° C. by the CVD method. In this case, instead of the poly-Si film 15, the film formation temperature may be changed to 450 ° C. to form the α-Si film.

【0017】続いて、WSi膜16を基板温度 400℃で 1,0
00Åの厚さに積層し、Wポリサイド膜を形成する。次
に、図3(b)に示すように、 400℃位の温度で、0.1
〜1Torrに減圧して、窒素(N2)ガスのみを1l/min の割
合で流しなしがら、非酸化性ガス雰囲気中で800 ℃で30
分の熱アニールを行い、WSi膜16の結晶化を進める。こ
の場合酸素が存在しないので、WSi膜16の酸化は起こら
ず、ポリSi膜15のSiが喰われることもなくなる。
Then, the WSi film 16 is formed at a substrate temperature of 400.degree.
Laminate to a thickness of 00Å to form a W polycide film. Next, as shown in FIG. 3B, at a temperature of about 400 ° C., 0.1
While reducing the pressure to -1 Torr and flowing only nitrogen (N 2 ) gas at a rate of 1 l / min, at 30 ° C at 800 ° C in a non-oxidizing gas atmosphere.
Thermal annealing is performed for a minute to promote crystallization of the WSi film 16. In this case, since oxygen does not exist, the WSi film 16 is not oxidized and the Si of the poly-Si film 15 is not eaten.

【0018】次に、図示しないレジスト膜をマスクとし
て、WSi膜16、ポリSi膜15、およびゲートSiO2膜14をパ
ターニングしてWポリサイドゲート電極17を形成する。
その後、図3(c)に示すように、CVD法により、基
板温度400 ℃でIIマスク用のSiO2膜18を被覆する。
Next, the WSi film 16, the poly-Si film 15 and the gate SiO 2 film 14 are patterned using the resist film (not shown) as a mask to form a W polycide gate electrode 17.
Then, as shown in FIG. 3C, the SiO 2 film 18 for the II mask is coated by the CVD method at a substrate temperature of 400 ° C.

【0019】そして、図3(d)に示すように、このSi
O2膜18を通して、ソース・ドレイン形成領域にイオン注
入により、不純物イオン19としてボロン(B)を注入
し、ソース・ドレイン拡散層20を形成する。
Then, as shown in FIG.
Boron (B) is implanted as impurity ions 19 by ion implantation into the source / drain formation region through the O 2 film 18 to form the source / drain diffusion layer 20.

【0020】真空アニールはゲートのパターニング後に
行っても良い。またこの真空アニールとCVD法による
酸化膜の成長を連続シーケンスで行っても良い。その
後、図4(e)に示すように、Si基板上に保護膜として
PSG膜21を、3,000 Åの厚さに堆積し、スルーホール
開口後、ソース・ドレイン用のポリSi電極22としてポリ
Si膜を1,000 Åの厚さにCVD法で形成し、パターニン
グする。
The vacuum annealing may be performed after patterning the gate. Further, the vacuum annealing and the growth of the oxide film by the CVD method may be performed in a continuous sequence. After that, as shown in FIG. 4 (e), a PSG film 21 is deposited on the Si substrate as a protective film to a thickness of 3,000 Å, and after opening a through hole, a poly-Si electrode 22 for source / drain is formed as a poly-Si electrode 22.
A Si film is formed to a thickness of 1,000 Å by the CVD method and patterned.

【0021】続いて、図4(f)に示すように、層間絶
縁膜としてCVD法によりSiO2膜23を 1,000Å程度成長
し、更に、BPSG膜24を3,000 Åの厚さに被覆し、リ
フローのため加熱処理して、表面を平坦化する。
Then, as shown in FIG. 4 (f), an SiO 2 film 23 is grown as an interlayer insulating film by the CVD method to a thickness of about 1,000 Å, and a BPSG film 24 is further coated to a thickness of 3,000 Å, followed by reflow. Therefore, heat treatment is performed to flatten the surface.

【0022】この際、平坦化膜としてのリフロー用のB
PSG膜24の吸湿防止、焼き締めの目的で 700℃前後の
熱処理や、リフローの目的で 900℃前後の熱処理を用い
るが、この工程の熱処理時もWSi膜16の酸化を防ぐた
め、減圧下でのN2等の不活性ガス中における熱処理を用
いると良い。
At this time, B for reflow as a flattening film
A heat treatment of about 700 ° C. is used for the purpose of preventing moisture absorption of the PSG film 24 and baking, and a heat treatment of about 900 ° C. is used for the purpose of reflow. It is preferable to use a heat treatment in an inert gas such as N 2 .

【0023】最後に、図示しないが、スパッタ法により
Al膜を蒸着し、レジストをマスクとしてパターニング
し、MOS型半導体装置のDRAMのチップを完成す
る。本発明をフローテングゲート電極とコントロールゲ
ート電極が絶縁膜を介して積み重ねられたMOS型半導
体装置のスタックゲート(ダブルゲート)型のEPRO
Mに応用した第2の実施例を図5〜図6により説明す
る。
Finally, although not shown, the sputtering method is used.
An Al film is vapor-deposited and patterned using a resist as a mask to complete a DRAM chip of a MOS semiconductor device. The present invention relates to a stack gate (double gate) type EPRO of a MOS type semiconductor device in which a floating gate electrode and a control gate electrode are stacked with an insulating film interposed therebetween.
A second embodiment applied to M will be described with reference to FIGS.

【0024】先ず、図5(a)に示すように、Si基板25
上のフィールドSiO2膜26で画定された素子形成領域に1,
050 ℃の塩酸酸化によりゲートSiO2膜27を150 Åの厚さ
に形成し、次に、CVD法により 500℃で 1,000Åの厚
さにα−Si膜28を形成する。この場合にα−Si膜28の代
わりに成膜温度を 600℃に変えてポリSi膜を形成しても
良い。
First, as shown in FIG. 5A, the Si substrate 25
In the element formation region defined by the upper field SiO 2 film 26,
A gate SiO 2 film 27 is formed to a thickness of 150 Å by hydrochloric acid oxidation at 050 ° C., and then an α-Si film 28 is formed to a thickness of 1,000 Å at 500 ° C. by a CVD method. In this case, the poly-Si film may be formed by changing the film forming temperature to 600 ° C. instead of the α-Si film 28.

【0025】続いて、塩酸酸化により1,050 ℃でSiO2
100 Åの厚さに、その上にCVD法により Si3N4膜を10
0 Åの厚さに、更にその上にウエット酸化でSiO2膜を10
0 Åの厚さに形成してSiO2/ Si3N4/SiO2膜29からなる
三層の絶縁膜を形成する。
Then, a SiO 2 film was formed at 1,050 ° C. by hydrochloric acid oxidation.
The thickness of 100 Å and the Si 3 N 4 film 10 on it by CVD method.
The thickness of 0 Å and the SiO 2 film 10
A three-layer insulating film composed of the SiO 2 / Si 3 N 4 / SiO 2 film 29 is formed with a thickness of 0 Å.

【0026】再び、CVD法により 500℃で 1,000Åの
厚さにα−Si膜30を 500Åの厚さに被覆し、続いてWSi
膜31を基板温度 400℃で 1,000Åの厚さに積層する。こ
の後、図示しないレジスト膜をマスクとして、上記積層
膜をパターニングしてα−Si膜28からなるフローティン
グゲート電極とWポリサイドゲート電極32からなるコン
トロール電極をSiO2/ Si3N4/SiO2膜29からなる三層の
絶縁膜を介してスタックゲートに形成する。
Again, the α-Si film 30 is coated at a thickness of 1,000Å at 500 ° C. by the CVD method to a thickness of 500Å, and then WSi is applied.
The film 31 is laminated at a substrate temperature of 400 ° C. to a thickness of 1,000 Å. Then, using the resist film (not shown) as a mask, the laminated film is patterned to form a floating gate electrode composed of the α-Si film 28 and a control electrode composed of the W polycide gate electrode 32 as SiO 2 / Si 3 N 4 / SiO 2. Formed on the stack gate through a three-layer insulating film made of the film 29.

【0027】次に、図5(b)に示すように、 400℃位
の温度で、0.1 〜1Torrに減圧して、N2ガスのみを1l/
min の割合で流しながら、非酸化性ガス雰囲気中で800
℃で30分の熱アニールを行い、WSi膜31の結晶化を進め
る。この場合酸素が存在しないので、WSi膜31の酸化は
起こらず、α−Si膜30のSiが喰われることもなくなる。
Next, as shown in FIG. 5 (b), the pressure is reduced to 0.1 to 1 Torr at a temperature of about 400 ° C., and only 1 N / g of N 2 gas is added.
800 min in a non-oxidizing gas atmosphere while flowing at a rate of min.
Thermal annealing is performed at 30 ° C. for 30 minutes to promote crystallization of the WSi film 31. In this case, since oxygen does not exist, the WSi film 31 is not oxidized and Si of the α-Si film 30 is not eaten.

【0028】続いて、図5(c)に示すように、CVD
法により、基板温度400 ℃でイオン注入用のマスクとし
てSiO2膜33を被覆する。そして、図5(d)に示すよう
に、このSiO2膜33を通して、ソース・ドレイン形成領域
にイオン注入により、不純物イオン34としてボロン
(B)を注入し、ソース・ドレイン拡散層20を形成す
る。
Then, as shown in FIG. 5C, CVD is performed.
Method is used to cover the SiO 2 film 33 as a mask for ion implantation at a substrate temperature of 400 ° C. Then, as shown in FIG. 5D, boron (B) is implanted as impurity ions 34 by ion implantation into the source / drain formation region through the SiO 2 film 33 to form the source / drain diffusion layer 20. .

【0029】その後、図6(e)に示すように、Si基板
25上に保護膜としてPSG膜36を、3,000 Åの厚さに堆
積し、スルーホール開口後、ソース・ドレイン用のポリ
Si電極37としてポリSi膜を1,000 Åの厚さにCVD法で
形成し、パターニングする。
Then, as shown in FIG. 6 (e), the Si substrate
A PSG film 36 is deposited on the 25 as a protective film to a thickness of 3,000 Å. After opening a through hole, a polysilicon for source / drain is formed.
A poly-Si film is formed as the Si electrode 37 to a thickness of 1,000 Å by the CVD method and patterned.

【0030】続いて、図6(f)に示すように、層間絶
縁膜としてCVD法によりSiO2膜38を 1,000Å程度成長
し、更に、層間絶縁膜の平坦化膜として、BPSG膜39
を3,000 Åの厚さに被覆し、リフローのため加熱処理し
て、表面を平坦化する。
Subsequently, as shown in FIG. 6F, an SiO 2 film 38 is grown as an interlayer insulating film by the CVD method to a thickness of about 1,000 Å, and a BPSG film 39 is further used as a flattening film for the interlayer insulating film.
To a thickness of 3,000 Å and heat treated for reflow to flatten the surface.

【0031】この際、BPSG膜39の吸湿防止、焼き締
めの目的で 700℃前後の熱処理や、リフローの目的で 9
00℃前後の熱処理を用いるが、この工程の熱処理時もW
Si膜31の酸化を防ぐため、減圧下でのN2等の不活性ガス
中における熱処理を用いると良い。
At this time, for the purpose of preventing moisture absorption of the BPSG film 39, heat treatment at around 700 ° C., and reflow,
Heat treatment at around 00 ℃ is used, but W
In order to prevent the oxidation of the Si film 31, heat treatment in an inert gas such as N 2 under reduced pressure may be used.

【0032】最後に、図示しないが、スパッタ法により
Al膜を蒸着し、レジストをマスクとしてパターニング
し、MOS型半導体装置のEPROMチップを完成す
る。この他にEEPROMやフラッシュメモリ等のスタ
ックゲート型の半導体装置にも本発明が有効に利用出来
る。
Finally, although not shown, the sputtering method is used.
An Al film is vapor-deposited and patterned using a resist as a mask to complete an EPROM chip of a MOS type semiconductor device. In addition, the present invention can be effectively used for a stack gate type semiconductor device such as an EEPROM or a flash memory.

【0033】上記実施例では高融点金属としてWを選ん
だが、この他にコバルト(Co)、チタン(Ti)、タンタル(T
a)等、他の高融点金属を用いることも可能である。
In the above embodiment, W is selected as the refractory metal, but in addition to this, cobalt (Co), titanium (Ti), tantalum (T
It is also possible to use other refractory metals such as a).

【0034】[0034]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
WSi膜上をSiO2膜で被覆してからWSi膜の結晶化を行う
ために、Wポリサイドゲート電極のWSi膜が酸化され
ず、WSi膜下のポリSi膜、あるいはα−Si膜からのSiの
吸い上げがなくなる。
As described above, according to the present invention,
In order to crystallize the WSi film after coating the WSi film with the SiO 2 film, the WSi film of the W polycide gate electrode is not oxidized, and the polySi film under the WSi film or the α-Si film is removed. Si sucks up.

【0035】よって、Wポリサイドゲート電極のポリSi
膜、あるいはα−Si膜の厚さを極限まで薄くすることが
でき、その分、WSi膜を厚くしてゲート電極の抵抗を下
げたり、或いはWSi膜の膜厚はそのままにして、ゲート
電極自体の薄膜化が達成出来る。
Therefore, the poly-Si of the W polycide gate electrode is
The thickness of the film or the α-Si film can be made as thin as possible. To that extent, the WSi film can be made thicker to reduce the resistance of the gate electrode, or the film thickness of the WSi film can be left as it is, and the gate electrode itself. Can be thinned.

【0036】また、層間絶縁膜の平坦化のためのリフロ
ー用BPSG膜等も本発明のリフロー雰囲気によりWSi
膜の酸化を心配せずに比較的高温で加熱することがで
き、半導体装置の平坦化がより可能となり、半導体装置
の性能向上、高集積化に寄与するところが大きい。
Also, a reflow BPSG film for flattening the interlayer insulating film, etc. is formed by WSi in the reflow atmosphere of the present invention.
The film can be heated at a relatively high temperature without worrying about the oxidation of the film, the semiconductor device can be flattened more, and it greatly contributes to the performance improvement and the high integration of the semiconductor device.

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

【図1】 本発明の原理説明図(その1)FIG. 1 is an explanatory diagram of the principle of the present invention (No. 1)

【図2】 本発明の原理説明図(その2)FIG. 2 is an explanatory diagram of the principle of the present invention (No. 2)

【図3】 本発明の第1の実施例の工程順模式断面図
(その1)
3A to 3D are schematic cross-sectional views in order of the processes of the first embodiment of the present invention (No. 1)

【図4】 本発明の第1の実施例の工程順模式断面図
(その2)
4A to 4C are schematic cross-sectional views in order of the processes of the first embodiment of the present invention (No. 2)

【図5】 本発明の第2の実施例の工程順模式断面図
(その1)
5A to 5C are schematic cross-sectional views in order of the steps of the second embodiment of the present invention (No. 1)

【図6】 本発明の第2の実施例の工程順模式断面図
(その2)
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view in order of the steps of the second embodiment of the present invention (No. 2)

【図7】 従来例の説明図FIG. 7 is an explanatory diagram of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板 2 ゲート絶縁膜 3 ポリSi膜またはα−Si膜 4 高融点金属シリサイド膜 4’高融点金属シリサイド膜(結晶化) 5 高融点金属ポリサイドゲート電極 6 絶縁膜 7 不純物イオン 8 ソース・ドレイン拡散層 9 層間絶縁膜 10 ソース・ドレイン電極 11 リフロー絶縁膜 12 Si基板 13 フィールドSiO2膜 14 ゲートSiO2膜 15 ポリSi膜 16 WSi膜 16’WSi膜(結晶化) 17 Wポリサイドゲート電極 18 SiO2膜 19 不純物イオン 20 ソース・ドレイン拡散層 21 PSG膜 22 ポリSi電極 23 SiO2膜 24 BPSG膜 25 Si基板 26 フィールドSiO2膜 27 ゲートSiO2膜 28 α−Si膜 29 SiO2/ Si3N4/SiO2膜 30 α−Si膜 31 WSi膜 31' WSi膜(結晶化) 32 Wポリサイドゲート電極 33 SiO2膜 34 不純物イオン 35 ソース・ドレイン拡散層 36 PSG膜 37 ポリSi電極 38 SiO2膜 39 BPSG膜1 semiconductor substrate 2 gate insulating film 3 poly Si film or α-Si film 4 refractory metal silicide film 4 ′ refractory metal silicide film (crystallization) 5 refractory metal polycide gate electrode 6 insulating film 7 impurity ion 8 source Drain diffusion layer 9 Interlayer insulation film 10 Source / drain electrode 11 Reflow insulation film 12 Si substrate 13 Field SiO 2 film 14 Gate SiO 2 film 15 Poly Si film 16 WSi film 16 'WSi film (crystallization) 17 W Polycide gate electrode 18 SiO 2 film 19 Impurity ion 20 Source / drain diffusion layer 21 PSG film 22 Poly Si electrode 23 SiO 2 film 24 BPSG film 25 Si substrate 26 Field SiO 2 film 27 Gate SiO 2 film 28 α-Si film 29 SiO 2 / Si 3 N 4 / SiO 2 film 30 α-Si film 31 WSi film 31 ′ WSi film (crystallization) 32 W polycide gate electrode 33 SiO 2 film 34 impurity ion 35 source / drain diffusion layer 36 PSG film 37 poly Si electrode 38 SiO 2 film 39 BPSG 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 29/43 H01L 29/62 G ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Office reference number FI technical display location H01L 29/43 H01L 29/62 G

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 高融点金属ポリサイド電極をゲート電極
として用いた半導体装置において、 半導体基板(1) のゲート絶縁膜(2) 上に、多結晶シリコ
ン(ポリSi)膜またはアモルファスシリコン(α−Si)
膜(3) と高融点金属シリサイド膜(4) とを順次積層し、
パターニングして高融点金属ポリサイドゲート電極(5)
を形成する工程と、 該半導体基板(1) を減圧での不活性ガス雰囲気中で熱処
理して、該高融点金属シリサイド膜(4) を結晶化する工
程と、 続いて、該高融点金属ポリサイドゲート電極(5) を覆っ
て、CVD法により絶縁膜(6) を形成する工程と該高融
点金属ポリサイドゲート電極(5) をマスクとして、該半
導体基板(1) 中に該絶縁膜(6) を通して、不純物イオン
(7) を注入し、ソース・ドレイン拡散層(8) を形成する
工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
1. A semiconductor device using a refractory metal polycide electrode as a gate electrode, comprising: a polycrystalline silicon (poly Si) film or an amorphous silicon (α-Si) film on a gate insulating film (2) of a semiconductor substrate (1). )
The film (3) and the refractory metal silicide film (4) are sequentially laminated,
Patterned refractory metal polycide gate electrode (5)
And a step of crystallizing the refractory metal silicide film (4) by heat-treating the semiconductor substrate (1) in an inert gas atmosphere under reduced pressure, and subsequently, refractory metal poly The insulating film (6) is formed in the semiconductor substrate (1) using the step of forming the insulating film (6) by a CVD method so as to cover the side gate electrode (5) and the refractory metal polyside gate electrode (5) as a mask. 6) through the impurity ions
(7) is injected to form a source / drain diffusion layer (8).
【請求項2】 リフロー可能な絶縁膜を層間絶縁膜上の
平坦化膜として用いた前記半導体装置において、 該リフロー絶縁膜(11)のリフロー加熱を減圧での不活性
ガス雰囲気中で行う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 semiconductor device using a reflowable insulating film as a flattening film on an interlayer insulating film, wherein the reflow heating of the reflow insulating film (11) is performed in an inert gas atmosphere under reduced pressure. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is manufactured.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010059735A (en) * 1999-12-30 2001-07-06 박종섭 Mehtod of forming MOS transistor with metal gate electrode

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