JPH0750411A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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Publication number
JPH0750411A
JPH0750411A JP19594993A JP19594993A JPH0750411A JP H0750411 A JPH0750411 A JP H0750411A JP 19594993 A JP19594993 A JP 19594993A JP 19594993 A JP19594993 A JP 19594993A JP H0750411 A JPH0750411 A JP H0750411A
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JP
Japan
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film
gate electrode
forming
drain
source
Prior art date
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Pending
Application number
JP19594993A
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English (en)
Inventor
Tadayoshi Shiraishi
忠義 白石
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
Application filed by Kawasaki Steel Corp filed Critical Kawasaki Steel Corp
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Publication of JPH0750411A publication Critical patent/JPH0750411A/ja
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  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ソース及びドレインを構成する拡散層と半導
体基板との接合破壊を起こすことなく、また、ゲート電
極の高さを増加することなく、ゲート電極を十分に低抵
抗化することが可能な半導体装置の製造方法を提供す
る。 【構成】 シリコン基板1上にゲート絶縁膜3を介し
て、第1の多結晶シリコン膜4、第1のシリサイド膜
5、第2の多結晶シリコン膜7からなる多層構造のゲー
ト電極20を形成し、ゲート電極20をマスクとしてソ
ース13及びドレイン14を形成した後、全面に、第2
のチタン膜15を形成し、ゲート電極20上、ソース1
3上及びドレイン14上に形成された第2のチタン膜1
5をシリサイド化し、第2のシリサイド膜16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、半導体装置の製造方法
に係り、特に、ゲート電極の最上部、ソース上及びドレ
イン上に金属シリサイド層が形成されたMOS(Metal
Oxide Semiconductor )トランジスタを有する半導体装
置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、半導体装置の高集積化に伴
い、デバイスの微細化が急速に進んでいる。このデバイ
スの微細化(縮小)は、横方向だけでなく、縦方向にも
行われるため、MOSトランジスタのゲート電極、ソー
ス及びドレインの寄生抵抗が急増し、回路の動作速度が
著しく劣化するという問題があった。
【0003】そこで、ゲート電極の最上部、ソース上及
びドレイン上に、低い層抵抗を有する金属シリサイド層
を形成し、ゲート電極、ソース及びドレインの層抵抗
を、従来の数十〜数百Ω/□から、数Ω/□に低減する
ことで、デバイス特性の向上を図る従来例がある。この
金属シリサイド層は、ゲート電極、ソース及びドレイン
が形成されたウエハの全面に、シリサイド層を形成する
ことが可能な金属膜を形成した後、ゲート電極上、ソー
ス上及びドレイン上に形成された金属膜をシリサイド化
することで形成される。従って、前記シリサイド層は、
ゲート電極上、ソース上及びドレイン上に、同じ膜厚で
形成される。ここで、ソース及びドレイン上に形成され
た金属シリサイド層は、ソース及びドレインを構成する
拡散層と半導体基板との接合を破壊しないことが要求さ
れる。このため、例えば、前記拡散層の深さが、0.1
5μm以下である場合には、シリサイド層の厚さを、前
記拡散層の深さの約半分以下とすることが望まれる。
【0004】しかしながら、近年では、デバイスの微細
化が益々進み、前記拡散層の深さがさらに浅くなってき
ている。このため、前記拡散層と半導体基板との接合を
破壊しないように、前記シリサイド層の厚さを薄くする
と、ゲート電極の最上部に形成されるシリサイド層の厚
さも薄くなり、ゲート電極を十分に低抵抗化することが
できないという問題があった。
【0005】そこで、ゲート電極単独でポリサイド構造
とした後、ソース上及びドレイン上のみシリサイド化す
ることで、ゲート電極を十分に低抵抗化し、且つソース
上及びドレイン上には、前記拡散層と半導体基板との接
合を破壊しない程度の薄い膜厚の金属シリサイド層を形
成する従来例がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記ソ
ース上及びドレイン上のみシリサイド化する従来例は、
ポリサイド構造に用いる高融点金属の比抵抗が大きい場
合、ゲート電極の層抵抗を低くするためには、シリサイ
ド層の膜厚を厚くする必要がある。このため、ゲート電
極の高さが高くなるため、その後の工程において、平坦
化が困難になるという問題があった。
【0007】一方、ポリサイド構造に用いる高融点金属
の比抵抗が小さい場合は、その後の工程で、金属薄膜を
形成するための前処理において、全面にHF(フッ酸)
処理を施すために、ゲート電極の最上層に形成したシリ
サイド層が溶出するという問題があった。本発明は、こ
のような従来の問題点を解決することを課題とするもの
であり、ソース及びドレインを構成する拡散層と半導体
基板との接合破壊を起こすことなく、また、ゲート電極
の高さを増加することなく、ゲート電極を十分に低抵抗
化することが可能な半導体装置の製造方法を提供するこ
とを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明は、半導体基板上にゲート絶縁膜を介して、
第1の多結晶シリコン層又は第1の非晶質シリコン膜を
形成する工程と、前記第1の多結晶シリコン層又は第1
の非晶質シリコン膜上に、第1のシリサイド層を形成可
能な第1の金属膜を形成する工程と、前記第1の金属膜
上に、第2の多結晶シリコン層又は第2の非晶質シリコ
ン膜を形成する工程と、前記第1の多結晶シリコン層又
は第1の非晶質シリコン膜、前記第1の金属膜及び前記
第2の多結晶シリコン層又は第2の非晶質シリコン膜か
らなる多層構造を備えたゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極をマスクとしてソース及びドレインを形
成する工程と、前記ソース及びドレインを形成した後、
全面に、第2のシリサイド層を形成可能な第2の金属膜
を形成する工程と、前記ゲート電極上、ソース上及びド
レイン上に形成された第2の金属膜をシリサイド化する
工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法
を提供するものである。
【0009】
【作用】本発明によれば、第1の多結晶シリコン層又は
第1の非晶質シリコン膜、第1の金属膜及び第2の多結
晶シリコン層又は第2の非晶質シリコン膜からなる多層
構造を備えたゲート電極を形成するため、後の工程でゲ
ート電極の最上部、ソース上及びドレイン上に形成する
シリサイド層を、薄い膜厚で形成しても、ゲート電極を
構成するシリサイド層は、厚く形成される。即ち、前記
ゲート電極には、予めシリサイド層が形成されているた
め、このシリサイド層の膜厚と、ソース上及びドレイン
上にシリサイド層を形成する際に、同時にゲート電極の
最上部に形成されるシリサイド層の膜厚との合計が、ゲ
ート電極を構成するシリサイド層の全体膜厚となる。従
って、ソース上及びドレイン上には、薄い膜厚のシリサ
イド層が形成され、ゲート電極を構成するシリサイド層
は、厚く形成される。このため、ゲート電極は、ソース
及びドレインを構成する拡散層と半導体基板との接合破
壊を起こすことなく、また、その高さを増加することな
く、十分に低抵抗化される。
【0010】
【実施例】次に、本発明に係る実施例について、図面を
参照して説明する。図1ないし図7は、本発明の実施例
に係る半導体装置の製造工程の一部を示す部分断面図で
ある。図1に示す工程では、p型シリコン基板1上の素
子分離領域に、フィールド酸化膜2を形成する。次に、
素子形成領域に、ゲート絶縁膜3を形成する。次いで、
このシリコン基板1を、LP−CVD(Low Pressure C
hemical Vapor Deposition)炉内に装入し、ゲート絶縁
膜3上に、膜厚が1500Å程度の第1の多結晶シリコ
ン膜4を形成する。
【0011】次に、図2に示す工程では、図1に示す工
程で得たシリコン基板1を、LP−CVD炉からスパッ
タ装置に移し、第1の多結晶シリコン膜4上に、シリサ
イド層を形成可能な金属膜として、膜厚が200Å程度
の第1のチタン膜5を形成する。次いで、図3に示す工
程では、図2に示す工程で得たシリコン基板1を、スパ
ッタ装置から、Ar(アルゴン)雰囲気のLP−CVD
炉に移し、炉内の温度を均一にする。この時、LP−C
VD炉内に装入したシリコン基板1上の第1のチタン膜
5の全てが、第1の多結晶シリコン膜4と反応し、第1
のシリサイド膜6となる。
【0012】次に、図4に示す工程では、図3に示す工
程で得た第1のシリサイド膜6上に膜厚が1000Å程
度の第2の多結晶シリコン膜7を形成する。次いで、図
5に示す工程では、第1の多結晶シリコン膜4、第1の
シリサイド膜6及び第2の多結晶シリコン膜7にパター
ニングを行い、第1の多結晶シリコン膜4、第1のシリ
サイド膜6及び第2の多結晶シリコン膜7からなるゲー
ト電極20を形成する。
【0013】次に、ゲート電極20をマスクとして、n
型不純物を比較的低濃度でイオン注入し、n- 層9及び
10を形成する。次いで、ゲート電極20の側面に、絶
縁膜からなるサイドウォール8を形成し、ゲート電極2
0及びサイドウォール8をマスクとして、n型不純物を
比較的高濃度でイオン注入し、n+ 層11及び12を形
成する。
【0014】このようにして、n- 層9及びn+ 層11
からなるLDD構造のソース13、n- 層10及びn+
層12からなるLDD構造のドレイン14を形成した。
次に、図6に示す工程では、図5に示す工程で得たシリ
コン基板1及び形成されている素子の全面に、シリサイ
ド層を形成可能な金属膜として、膜厚が300Å程度の
第2のチタン膜15を形成する。
【0015】次いで、図7に示す工程では、図6に示す
工程で得たシリコン基板1に熱処理を行い、ゲート電極
20上、ソース13上及びドレイン14上に形成された
第2のチタン膜15(即ち、シリコン上に形成された第
2のチタン膜15)をシリサイド化し、この部分に第2
のシリサイド膜16を形成する。この時、ゲート電極2
0上に形成された第2のチタン膜15の全てが、第2の
多結晶シリコン膜7の全てと反応する。このため、第1
の多結晶シリコン膜4、第1のシリサイド膜6及び第2
のシリサイド膜16からなるゲート電極20が形成され
る。このため、第2のシリサイド膜16を薄い膜厚で形
成しても、ゲート電極20を構成するシリサイド膜全体
の膜厚を厚くすることができる。従って、ゲート電極2
0の高さを増加することなく、ゲート電極20を十分に
低抵抗化することができる。
【0016】一方、ソース13及びドレイン14上に
は、第2のシリサイド膜16のみが形成されるため、ソ
ース13及びドレイン14とシリコン基板1とが接合破
壊を起こすことがない。その後、所望の工程を行い、M
OSトランジスタを有する半導体装置(発明品)を完成
した。
【0017】次に、比較として、第1のチタン膜5を形
成することなく、多結晶シリコン膜のみで、同様のサイ
ズのゲート電極を形成し、以下前記実施例と同様の工程
を行い、MOSトランジスタを有する半導体装置(従来
品)を製造した。次に、発明品と従来品について、ゲー
ト電極及びソース及びドレインの層抵抗を測定した。こ
の結果を表1に示す。
【0018】
【表1】
【0019】表1から、発明品は、従来品に比べ、ゲー
ト電極の層抵抗が、大幅に低下したことが確認できる。
このため、ゲート配線における信号の遅延時間を著しく
減少することができた。なお、本実施例では、シリサイ
ド層を形成可能な金属膜として、チタン膜を形成した
が、これに限らず、モリブデン、イリジウム、ニオブ、
パラジウム、ニッケル、白金、タングステン等、半導体
材料と反応して、シリサイド層を形成可能な金属であれ
ば、種々の金属を使用してよい。
【0020】また、本実施例では、LDD構造のソース
13及びドレイン14を形成した後に、第2のチタン膜
15を形成し、その後シリサイド化を行ったが、これに
限らず、ソース13及びドレイン14を形成する前に、
第2のチタン膜15を形成してシリサイド化を行い、形
成されたシリサイド層に不純物をイオン注入した後、ソ
ース13及びドレイン14を形成してもよい。
【0021】そしてまた、本実施例では、第1の多結晶
シリコン膜4を、1500Å程度の膜厚で形成したが、
これに限らず、第1の多結晶シリコン膜4の膜厚は、所
望により決定してよい。そして、好ましくは、1000
〜2000Å程度の膜厚で形成することがよい。そし
て、本実施例では、第1のチタン膜5を、200Å程度
の膜厚で形成したが、これに限らず、第1のチタン膜5
の膜厚は、所望により決定してよい。そして、好ましく
は、100〜300Å程度の膜厚で形成することがよ
い。
【0022】また、本実施例では、第2の多結晶シリコ
ン膜7を、1000Å程度の膜厚で形成したが、これに
限らず、第2の多結晶シリコン膜7の膜厚は、所望によ
り決定してよい。そして、好ましくは、1000〜15
00Å程度の膜厚で形成することがよい。さらに、本実
施例では、第2のチタン膜15を、300Å程度の膜厚
で形成したが、これに限らず、第2のチタン膜15の膜
厚は、所望により決定してよい。そして、好ましくは、
100〜400Å程度の膜厚で形成することがよい。
【0023】そしてまた、本実施例では、ゲート電極2
0形成材料の一部として、第1の多結晶シリコン膜4、
第2の多結晶シリコン膜7を形成したが、これに限ら
ず、非晶質シリコン膜を形成した後に、これを多結晶化
してもよい。また、この時、非晶質シリコン膜は、スパ
ッタ法等、いかなる方法で形成してもよい。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る半導
体装置の製造方法は、第1の多結晶シリコン層又は第1
の非晶質シリコン膜、第1の金属膜及び第2の多結晶シ
リコン層又は第2の非晶質シリコン膜からなる多層構造
を備えたゲート電極を形成するため、後の工程でゲート
電極の最上部、ソース上及びドレイン上に形成するシリ
サイド層を、薄い膜厚で形成しても、ゲート電極を構成
するシリサイド層全体の膜厚を厚くすることができる。
さらに、ソース上及びドレイン上には、薄い膜厚のシリ
サイド層を形成することができる。この結果、ソース及
びドレインを構成する拡散層と半導体基板との接合破壊
の発生を抑制することができ、且つゲート電極の高さを
増加することなく、十分に低抵抗化したゲート電極を得
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例にかかる半導体装置の製造工
程の一部を示す部分断面図である。
【図2】本発明の一実施例にかかる半導体装置の製造工
程の一部を示す部分断面図である。
【図3】本発明の一実施例にかかる半導体装置の製造工
程の一部を示す部分断面図である。
【図4】本発明の一実施例にかかる半導体装置の製造工
程の一部を示す部分断面図である。
【図5】本発明の一実施例にかかる半導体装置の製造工
程の一部を示す部分断面図である。
【図6】本発明の一実施例にかかる半導体装置の製造工
程の一部を示す部分断面図である。
【図7】本発明の一実施例にかかる半導体装置の製造工
程の一部を示す部分断面図である。
【符号の説明】
1 シリコン基板 2 フィールド酸化膜 3 ゲート絶縁膜 4 第1の多結晶シリコン膜 5 第1のチタン膜 6 第1のシリサイド膜 7 第2の多結晶シリコン膜 8 サイドウォール 9 n- 層 10 n- 層 11 n+ 層 12 n+ 層 13 ソース 14 ドレイン 15 第2のチタン膜 16 第2のシリサイド膜 20 ゲート電極

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上にゲート絶縁膜を介して、
    第1の多結晶シリコン層又は第1の非晶質シリコン膜を
    形成する工程と、前記第1の多結晶シリコン層又は第1
    の非晶質シリコン膜上に、第1のシリサイド層を形成可
    能な第1の金属膜を形成する工程と、前記第1の金属膜
    上に、第2の多結晶シリコン層又は第2の非晶質シリコ
    ン膜を形成する工程と、前記第1の多結晶シリコン層又
    は第1の非晶質シリコン膜、前記第1の金属膜及び前記
    第2の多結晶シリコン層又は第2の非晶質シリコン膜か
    らなる多層構造を備えたゲート電極を形成する工程と、
    前記ゲート電極をマスクとしてソース及びドレインを形
    成する工程と、前記ソース及びドレインを形成した後、
    全面に、第2のシリサイド層を形成可能な第2の金属膜
    を形成する工程と、前記ゲート電極上、ソース上及びド
    レイン上に形成された第2の金属膜をシリサイド化する
    工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
JP19594993A 1993-08-06 1993-08-06 半導体装置の製造方法 Pending JPH0750411A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100460200B1 (ko) * 2002-08-22 2004-12-08 동부전자 주식회사 반도체 소자 및 그 제조 방법
US7045858B2 (en) 2004-02-26 2006-05-16 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device and method of manufacturing the same
KR100611114B1 (ko) * 2001-01-17 2006-08-09 삼성전자주식회사 반도체 소자의 제조 방법

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