JPH0773127B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
Method for manufacturing semiconductor deviceInfo
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- JPH0773127B2 JPH0773127B2 JP61019334A JP1933486A JPH0773127B2 JP H0773127 B2 JPH0773127 B2 JP H0773127B2 JP 61019334 A JP61019334 A JP 61019334A JP 1933486 A JP1933486 A JP 1933486A JP H0773127 B2 JPH0773127 B2 JP H0773127B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、半導体装置の製造方法に係り、特にMOS型半
導体装置の製造方法に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a MOS type semiconductor device.
1970年代以降、特に半導体装置の高集積化への傾向は強
まる一方であり、超大規模集積回路(超LSI)へと進歩
し、1つの半導体チップ上に数百万個以上の素子が集積
せしめられるにいたっている。Since the 1970s, the trend toward higher integration of semiconductor devices has been increasing, and progress has been made to ultra-large scale integrated circuits (VLSI), where millions or more elements can be integrated on one semiconductor chip. I've been to
ところで、集積回路の高集積化は素子の微細化によって
実現される。素子の微細化、高集積化に伴い、配線は細
くかつ薄くなり、配線長は長くなる傾向にある。一方、
PN接合の深さについても浅く形成され、また、ゲート電
極やソース拡散層、ドレイン拡散層等と金属配線層との
間で電気的接続を行なうためのコンタクト面積も縮小化
の傾向にあり、配線抵抗は高くなる一方である。このよ
うな配線抵抗の増加は集積回路の高速化への大きな障害
となっている。By the way, high integration of integrated circuits is realized by miniaturization of elements. With the miniaturization and high integration of elements, the wiring tends to be thin and thin, and the wiring length tends to be long. on the other hand,
The PN junction is also formed to have a shallow depth, and the contact area for making electrical connection between the gate electrode, the source diffusion layer, the drain diffusion layer, etc. and the metal wiring layer tends to be reduced. Resistance is getting higher. Such an increase in wiring resistance is a major obstacle to speeding up integrated circuits.
そこで、最近、低抵抗の金属膜を気相成長法によってゲ
ート電極上やソース・ドレイン拡散層上に選択的に形成
し、配線抵抗を下げる方法が試みられている。Therefore, recently, a method of lowering the wiring resistance by selectively forming a low-resistance metal film on the gate electrode or the source / drain diffusion layer by a vapor phase growth method has been attempted.
この1例として、例えば六弗化タングステン(WF6)ガ
スを用いた気相成長法によりソース・ドレインおよびゲ
ート電極上にタングステン(W)膜を選択的に形成する
試みがなされている。As an example of this, an attempt has been made to selectively form a tungsten (W) film on the source / drain and gate electrodes by a vapor phase growth method using, for example, tungsten hexafluoride (WF 6 ) gas.
この方法では、例えば、まず第3図(a)に示す如く、
P型のシリコン基板51上にフィールド酸化膜52を形成し
た後、ゲート酸化膜53を介して高濃度にリンドープした
多結晶シリコン膜を形成しパターニングすることにより
ゲート電極54を形成し、該ゲート電極とフィールド酸化
膜とをマスクとして、加速電圧40keV、注入量1×1014/
cm2でリンイオン(P+)をイオン注入し、ソース・ドレ
イン領域に浅いn-拡散層55a,55bを形成する。In this method, for example, first, as shown in FIG.
After forming a field oxide film 52 on a P-type silicon substrate 51, a high-concentration phosphorus-doped polycrystalline silicon film is formed through the gate oxide film 53 and patterned to form a gate electrode 54, and the gate electrode 54 is formed. With the field oxide film as a mask and the acceleration voltage of 40 keV, the implantation amount is 1 × 10 14 /
Phosphorus ions (P + ) are ion-implanted at cm 2 to form shallow n − diffusion layers 55a and 55b in the source / drain regions.
次いで、第3図(b)に示す如くCVD法により基板表面
全体に厚さ0.3μmの酸化シリコン膜(絶縁膜)56を堆
積する。Next, as shown in FIG. 3B, a silicon oxide film (insulating film) 56 having a thickness of 0.3 μm is deposited on the entire surface of the substrate by the CVD method.
更に、フレオン系ガスを用いた反応性イオンエッチング
で垂直方向のみ異方的にエッチングし、ゲート電極54の
側壁の酸化シリコン膜56のみを残留せしめる。Further, it is anisotropically etched only in the vertical direction by reactive ion etching using a Freon-based gas to leave only the silicon oxide film 56 on the side wall of the gate electrode 54.
続いて、第3図(c)に示す如く加速電圧50keV、注入
量1×1016/cm2で砒素イオン(As+)をイオン注入し、
ソース・ドレイン領域に深いn+拡散層57a,57bを形成す
る。Subsequently, as shown in FIG. 3 (c), arsenic ions (As + ) were ion-implanted at an acceleration voltage of 50 keV and an implantation dose of 1 × 10 16 / cm 2 .
Deep n + diffusion layers 57a and 57b are formed in the source / drain regions.
この後、第3図(d)に示す如く、WF6ガスとアルゴン
(Ar)ガスまたは、WF6ガスと水素(H2)ガスとを用い
た、選択的気相成長法により、ゲート電極およびソース
・ドレイン領域上にタングステン膜58を成長せしめる。
このとき、タングステンが、フィールド酸化膜又はゲー
ト酸化膜を構成する酸化シリコン膜とゲートおよびソー
ス・ドレインを構成するシリコン層との界面(SiO2/Si
界面)に沿って喰い込むように成長し、拡散層と基板と
の間のPN接合のリーク電流が増大したり、極端な場合に
は短絡を生じる等の問題があり、素子の微細化への適応
ができないという問題があった。Thereafter, as shown in FIG. 3 (d), WF 6 gas and argon (Ar) gas or, WF 6 gas and hydrogen (H 2) was used and the gas, by selective vapor deposition, the gate electrode and A tungsten film 58 is grown on the source / drain regions.
At this time, tungsten causes an interface (SiO 2 / Si) between the silicon oxide film forming the field oxide film or the gate oxide film and the silicon layer forming the gate and the source / drain.
It grows so as to bite along the interface), increasing the leakage current of the PN junction between the diffusion layer and the substrate, and in the extreme case, causing a short circuit. There was a problem that I could not adapt.
また、このようなタングステンのSiO2/Si界面への喰い
込みによる接合特性の劣化を防止するように、タングス
テンの気相成長条件を設定すると、第3図(e)に示す
如くSiO2/SiよりもSiO2上にタングステンがはい上がる
ように成長しソース・ドレインとゲートとが短絡すると
いう問題が生じ、いずれにしても、素子の微細化に際し
ては解決し得ない問題をかかえていた。Also, to prevent deterioration of the junction characteristics due to the embedding of the SiO 2 / Si interface of such tungsten, setting the vapor deposition conditions for the tungsten, SiO 2 / Si, as shown in FIG. 3 (e) However, the problem arises that tungsten grows so as to rise above SiO 2 and the source / drain and the gate are short-circuited. In any case, there is a problem that cannot be solved when the device is miniaturized.
本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、接合特性
を劣化させることなく、高集積化および高速化をはかる
ことができると共に信頼性の高いMOS型半導体装置を提
供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a highly reliable MOS type semiconductor device capable of achieving high integration and high speed without deteriorating the junction characteristics. .
そこで本発明は、MOS型半導体装置において、ソース・
ドレイン領域へのコンタクト抵抗の低減のための高融点
金属膜の形成に先立ち、ゲート電極を被覆するように絶
縁膜を形成しておき、選択CVD法により該高融点金属膜
が、ゲート電極の側壁を被覆する前記絶縁膜上にはい上
がるように形成するもので、この後、更に絶縁膜を形成
し、この絶縁膜にコンタクトホールを形成し、該コンタ
クトホール、上記ゲート電極、ソース・ドレイン領域へ
の配線を形成するようにしている。Therefore, the present invention relates to a MOS type semiconductor device,
Prior to forming the refractory metal film for reducing the contact resistance to the drain region, an insulating film is formed so as to cover the gate electrode, and the refractory metal film is formed on the side wall of the gate electrode by the selective CVD method. Is formed so as to rise above the insulating film that covers the insulating film, and then an insulating film is further formed, and a contact hole is formed in this insulating film, and the contact hole, the gate electrode, and the source / drain regions are formed. Wiring is formed.
すなわち、まず、素子分離を行ない、所定の素子形成領
域を形成した後、ゲート酸化膜、ゲート電極を形成す
る。That is, first, element isolation is performed to form a predetermined element formation region, and then a gate oxide film and a gate electrode are formed.
次いで、該ゲート電極を被覆するように絶縁膜を形成し
た後、これにソース・ドレイン領域形成用の拡散窓を開
孔し、不純物拡散により、ソース・ドレイン領域を形成
する。Next, after forming an insulating film so as to cover the gate electrode, a diffusion window for forming a source / drain region is opened in the insulating film, and a source / drain region is formed by impurity diffusion.
この後、例えば選択CVD法により、周辺の絶縁膜上にま
ではい上がるように、ソース・ドレイン領域上に高融点
金属膜を形成する。After that, a refractory metal film is formed on the source / drain regions by, for example, a selective CVD method so as to rise to the surrounding insulating film.
そして更に、この上層に絶縁膜を形成し、コンタクトホ
ールを穿孔し、夫々ゲート電極と該高融点金属すなわち
ソース・ドレイン領域に接触するように配線を形成す
る。Further, an insulating film is formed on the upper layer, contact holes are bored, and wirings are formed so as to contact the gate electrode and the refractory metal, that is, the source / drain regions, respectively.
この方法では、高融点金属膜の形成に際して、あらかじ
め、ゲート電極を絶縁膜で被覆するようにしているた
め、絶縁膜下すなわちSiO2/Si界面への喰い込みを防止
するような成長条件の設定により、高融点金属膜が絶縁
膜上にはい上がるような形で形成されてもソース・ドレ
インとゲートとの短絡が生じることはない。従って、接
合特性の劣化を生じることなく配線抵抗の低減をはかる
ことができる。すなわち、小形化が可能で、低抵抗かつ
信頼性の高いコンタクト配線を形成することができる。In this method, since the gate electrode is covered with the insulating film in advance when the refractory metal film is formed, the growth condition is set so as to prevent the undercut of the insulating film, that is, the SiO 2 / Si interface. Thus, even if the refractory metal film is formed so as to rise above the insulating film, a short circuit between the source / drain and the gate does not occur. Therefore, it is possible to reduce the wiring resistance without deteriorating the bonding characteristics. That is, it is possible to form a contact wiring which can be miniaturized and has low resistance and high reliability.
また望ましくは、 この選択成長工程を、 WF6を主成分とする反応ガスを用いた第1の選択CVD工程
と、WF6とH2との混合ガスを主成分とする反応ガスを用
いた第2の選択CVD工程とを具備し、W膜を選択的に成
長する工程であることを特徴とする。すなわち、WF6を
主成分とする反応ガスを用い酸化膜上まで這い上がるよ
うな形状のW膜を形成し、酸化膜と基板との界面を保護
するようにしている。次いでH2添加にすることにより膜
厚をかせぐようにしたことを特徴とする。Further, preferably, this selective growth step is performed by a first selective CVD step using a reaction gas containing WF 6 as a main component and a first selective CVD step using a reaction gas containing a mixed gas of WF 6 and H 2 as a main component. It is characterized in that it comprises a selective CVD step of 2 and selectively grows a W film. That is, a reaction gas containing WF 6 as a main component is used to form a W film having a shape that crawls onto the oxide film to protect the interface between the oxide film and the substrate. Then, H 2 is added to increase the film thickness.
また、高融点金属膜が、ソース・ドレイン領域およびそ
の周辺すなわちゲート電極の側壁まで形成されているた
め、配線層形成時のコンタクトホールの形成に際してこ
れがエッチングストッパーとして作用しソース・ドレイ
ン領域のオーバーエチングおよび、位置ずれから生じる
フィールド酸化膜のオーバーエッチングによる接合不良
も防止できる。Further, since the refractory metal film is formed up to the source / drain region and its periphery, that is, the side wall of the gate electrode, this acts as an etching stopper when forming the contact hole at the time of forming the wiring layer, and the source / drain region is over-etched. It is also possible to prevent bonding failure due to over-etching of the field oxide film caused by etching and displacement.
更には、ソース・ドレインへ領域へのコンタクトホール
を、内側すなわち、ゲート電極側壁部までずらして穿孔
することにより、ソース・ドレイン領域を小さくするこ
とができ、素子面積の縮小が可能となる。また、この場
合も該コンタクトホールの穿孔に際して、ゲート電極側
壁部まで延設された高融点金属膜がエッチングストッパ
ーとして作用するため、オーバーエッチングが生じるこ
ともない。Further, the source / drain regions can be made smaller by forming the contact holes to the source / drain regions so that the contact holes to the regions are formed on the inner side, that is, to the side wall portions of the gate electrode, so that the source / drain regions can be made smaller and the device area can be reduced. Also in this case, when the contact hole is formed, the refractory metal film extending to the side wall of the gate electrode acts as an etching stopper, so that overetching does not occur.
以上の如く、本発明の製造方法によれば、高集積化に際
しても、ソース・ドレインとゲートの短絡を防止すると
共に、ソース・ドレインの配線抵抗の低下をはかること
ができ、高速でかつ信頼性の高いMOS型半導体装置を提
供することが可能となる。As described above, according to the manufacturing method of the present invention, it is possible to prevent a short circuit between the source / drain and the gate and reduce the wiring resistance of the source / drain even at the time of high integration. It is possible to provide a high-performance MOS semiconductor device.
以下、本発明の実施例について、図面を参照しつつ詳細
に説明する。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第1図(a)乃至(f)は、本発明実施例のMOSFETの製
造工程を示す図である。FIGS. 1 (a) to 1 (f) are views showing a manufacturing process of a MOSFET according to an embodiment of the present invention.
まず、P型シリコン基板11に、素子分離用のフィールド
酸化膜(絶縁膜)12を形成し素子形成領域を形成した
後、この領域内に形成した薄いゲート酸化膜13上に、高
濃度にリンドープされた多結晶シリコン層からなるゲー
ト電極14を形成する。そして、このゲート電極14および
フィールド酸化膜12をマスクとして、イオン注入法によ
り加速電圧40keV、注入量1×1014/cm2で、リン(P+)
イオンを注入し、ソース・ドレイン領域に浅いn-拡散層
15a,15bを形成する。(第1図(a)) この後、第1図(b)に示す如く、750℃に加熱し水素
燃焼酸化を行ない、ゲート電極14および、ソース・ドレ
イン領域の浅い拡散層の表面に酸化膜(絶縁膜)16を形
成する。ここでは、750℃の低温で水素燃焼酸化を行な
うことにより、酸化速度の不純物濃度依存性を高めるこ
とができ、ゲート電極上にはソース・ドレイン領域上に
比べて厚い酸化膜が形成される。(酸化膜の膜厚は、ゲ
ート電極上で600Å、ソース・ドレイン領域上で100Åで
あった。) 続いて、第1図(c)に示す如く、この表面を、フレオ
ン系ガスを用いた反応性イオンエッチング、または、弗
酸の希釈液を用いたウェットエッチングにより、ソース
・ドレイン領域が露呈するまで酸化膜16をエッチング
し、この後、イオン注入法により、加速電圧50keV、注
入量1×1016/cm2で砒素(As+)イオン注入し、ソース
・ドレイン領域に深いn+拡散層17a,17bを形成する。First, a field oxide film (insulating film) 12 for element isolation is formed on a P-type silicon substrate 11 to form an element formation region, and then a thin phosphorus oxide film 13 formed in this region is heavily doped with phosphorus. A gate electrode 14 made of the polycrystalline silicon layer is formed. Then, the gate electrode 14 and the field oxide film 12 as a mask, an acceleration voltage 40keV by ion implantation at implantation amount 1 × 10 14 / cm 2, phosphorus (P +)
Ion implantation, shallow n - diffusion layer in source / drain regions
Form 15a and 15b. (FIG. 1 (a)) After that, as shown in FIG. 1 (b), hydrogen combustion oxidation is performed by heating to 750 ° C., and an oxide film is formed on the surface of the gate electrode 14 and the shallow diffusion layer in the source / drain regions. (Insulating film) 16 is formed. Here, by performing hydrogen combustion oxidation at a low temperature of 750 ° C., the dependence of the oxidation rate on the impurity concentration can be increased, and a thicker oxide film is formed on the gate electrode than on the source / drain regions. (The film thickness of the oxide film was 600Å on the gate electrode and 100Å on the source / drain regions.) Then, as shown in FIG. 1 (c), this surface was reacted with a Freon-based gas. The oxide film 16 is etched until the source / drain regions are exposed by selective ion etching or wet etching using a diluting solution of hydrofluoric acid. After that, an acceleration voltage is 50 keV and an implantation amount is 1 × 10 5 by an ion implantation method. Arsenic (As + ) ions are implanted at 16 / cm 2 to form deep n + diffusion layers 17a and 17b in the source / drain regions.
次いで、第1図(d)に示す如く減圧CVD法により、該
ソース・ドレイン領域の深いn+拡散層17a,17b上および
その周辺の絶縁膜12,16上にはい上がるようにタングス
テン膜18を選択的に成長せしめる。Then, as shown in FIG. 1 (d), a tungsten film 18 is so formed as to rise above the deep n + diffusion layers 17a, 17b in the source / drain regions and the insulating films 12, 16 around them by a low pressure CVD method. Grow selectively.
ここで、このタングステン膜形成のための減圧CVD工程
は、WF6ガスとArガスとを反応ガスとし、基板温度を550
℃、真空度を0.2Torr、WF6分圧を0.01Torr、堆積時間3
分で、n+拡散層17a,17b上およびその周辺の絶縁膜12,16
上に約200Åの薄いタングステン膜を形成する第1の工
程と、更に、WF6ガスとH2ガス(モル比H2/WF6=20)を
反応ガスとし、基板温度を300〜600℃、反応炉圧力を0.
01〜5Torrで、前記薄いタングステンを所定の膜厚まで
厚くする第2の工程との2工程で構成する。Here, in the low pressure CVD process for forming the tungsten film, WF 6 gas and Ar gas were used as reaction gases, and the substrate temperature was set to 550.
℃, vacuum degree 0.2Torr, WF 6 partial pressure 0.01Torr, deposition time 3
Insulating films 12, 16 on and around n + diffusion layers 17a, 17b
The first step of forming a thin tungsten film of about 200 Å on top, and further, using WF 6 gas and H 2 gas (molar ratio H 2 / WF 6 = 20) as reaction gas, and substrate temperature of 300 to 600 ° C. Reactor pressure 0.
In the range of 01 to 5 Torr, the thin tungsten is formed in two steps including a second step of increasing the thickness to a predetermined film thickness.
ところで、前記第1の工程の成長条件でタングステン膜
を成長させるとタングステンとシリコンの反応生成物が
n+拡散層17a,17bの周辺の絶縁膜12,16上にも吸着し、吸
着した弗化シリコン(SiFx)とWF6との反応によりタン
グステン膜が形成される。この結果、タングステン膜18
は、n+拡散層17a,17bの周辺の絶縁膜12,16上にも延在す
るように形成される。By the way, when a tungsten film is grown under the growth conditions of the first step, a reaction product of tungsten and silicon is generated.
The tungsten film is also adsorbed on the insulating films 12 and 16 around the n + diffusion layers 17a and 17b, and the reaction between the adsorbed silicon fluoride (SiF x ) and WF 6 forms a tungsten film. As a result, the tungsten film 18
Are formed so as to extend also on the insulating films 12 and 16 around the n + diffusion layers 17a and 17b.
そして更に、第1図(e)および(f)に示す如く、シ
ラン(SiH4)ガスと酸化窒素(N2O)ガスとを用いたプ
ラズマCVD法により、酸化シリコン膜(SiO2)からなる
絶縁膜19を堆積した後、フォトリソエッチング法により
形成したレジストパターン(図示せず)をマスクとし
て、フレオン系ガスを用いた反応性イオンエッチング法
により、コンタクトホール20a,20b,20cを穿孔する。ゲ
ート電極上はソース・ドレイン領域(n+拡散層17a,17
b)上と比較して酸化膜が厚い。このためゲート電極へ
のコンタクトを形成する際、通常の工程ではソース・ド
レイン領域はオーバーエッチングされるが、タングステ
ン膜が形成されているため、このエッチング工程では、
タングステン膜18がエッチングストッパーとして働くた
め、n+拡散層17a,17bおよびゲート電極側壁上の絶縁膜1
6がエッチングされることはない。ここで、第1図
(e)は、第1図(f)のA−A断面に相当する。Further, as shown in FIGS. 1 (e) and (f), a silicon oxide film (SiO 2 ) is formed by a plasma CVD method using silane (SiH 4 ) gas and nitrogen oxide (N 2 O) gas. After depositing the insulating film 19, contact holes 20a, 20b, 20c are drilled by a reactive ion etching method using a Freon-based gas using a resist pattern (not shown) formed by a photolithography etching method as a mask. Source / drain regions (n + diffusion layers 17a, 17
b) The oxide film is thicker than above. Therefore, when the contact to the gate electrode is formed, the source / drain regions are over-etched in the usual process, but since the tungsten film is formed, in this etching process,
Since the tungsten film 18 acts as an etching stopper, the insulating film 1 on the sidewalls of the n + diffusion layers 17a and 17b and the gate electrode 1
6 is never etched. Here, FIG. 1 (e) corresponds to the AA cross section of FIG. 1 (f).
続いて、この上層に、第1図(g)に示す如く、膜厚0.
8μmのアルミニウム(Al)膜をストッパ法により堆積
し、これをパターニングし、ソース・ドレインの配線21
a,21bおよびゲートの配線(図示せず)を形成する。Then, on this upper layer, as shown in FIG.
An 8 μm aluminum (Al) film is deposited by the stopper method and patterned to form the source / drain wiring 21.
Wirings (not shown) for a and 21b and the gate are formed.
このようにして形成されたMOSFETは、ソース・ドレイン
の接合特性の劣化およびソース・ドレインとゲートの短
絡もない上、ソース・ドレイン領域の浅い拡散層の表面
に、タングステン膜を介在せしめているため、配線抵抗
およびコンタクト抵抗が小さく、回路動作が高速となっ
ている。In the MOSFET thus formed, the source / drain junction characteristics are not deteriorated, the source / drain and the gate are not short-circuited, and the tungsten film is interposed on the surface of the shallow diffusion layer in the source / drain region. , The wiring resistance and contact resistance are small, and the circuit operation is fast.
また、コンタクトホールの形成に際して、ソース・ドレ
イン領域へのオーバーエッチングおよび合わせずれから
生じるフィールド酸化膜のオーバーエッチングはタング
ステン膜の存在により防止されるため、素子の微細化に
際しても接合特性の劣化を生じることもなく、信頼性の
高いMOSFETを得ることができる。In addition, since the presence of the tungsten film prevents overetching of the source / drain regions and overetching of the field oxide film due to misalignment when forming the contact hole, the junction characteristics are deteriorated even when the element is miniaturized. Without fail, a highly reliable MOSFET can be obtained.
更に、ソース・ドレイン拡散層に対するコンタクトをゲ
ート電極上あるいはフィールド酸化膜上にまで引きまわ
すことができるため、ソース・ドレイン領域を小さくす
ることが可能となり、より高集積化が可能である。Furthermore, since the contact with the source / drain diffusion layer can be extended to the gate electrode or the field oxide film, the source / drain region can be made smaller, and higher integration can be achieved.
次に、本発明の他の実施例のMOSFETの製造工程について
説明する。Next, the manufacturing process of the MOSFET of another embodiment of the present invention will be described.
まず、第2図(a)に示す如くP型のシリコン基板31に
素子分離用のフィールド酸化膜32を形成し素子形成領域
を形成した後、順次、ゲート酸化膜33、高濃度にリンド
ープされた多結晶シリコン膜34′、CVD法による酸化シ
リコン層からなる絶縁膜35を形成する。First, as shown in FIG. 2 (a), a field oxide film 32 for element isolation is formed on a P-type silicon substrate 31 to form an element formation region, and then a gate oxide film 33 and a high concentration of phosphorus are sequentially doped. A polycrystalline silicon film 34 'and an insulating film 35 made of a silicon oxide layer by the CVD method are formed.
続いて、フォトリソエッチング法により前記酸化シリコ
ン膜35を第2図(b)に示す如くパターニングする。Subsequently, the silicon oxide film 35 is patterned by photolithography as shown in FIG. 2 (b).
そして、この酸化シリコン膜35をエッチングマスクとし
て、フレオン系ガスを用いた反応性イオンエッチングに
よりゲート酸化膜33、多結晶シリコン膜34′を選択的に
除去し、ゲート電極34を形成する。Then, using the silicon oxide film 35 as an etching mask, the gate oxide film 33 and the polycrystalline silicon film 34 'are selectively removed by reactive ion etching using a Freon-based gas to form a gate electrode 34.
この後、第2図(c)に示す如く、イオン注入法によ
り、加速電圧40keV、注入量1×1014/cm2でリンイオン
(P+)を注入し、ソース・ドレイン領域に浅いn-拡散層
36a,36bを形成する。After that, as shown in FIG. 2 (c), phosphorus ions (P + ) are implanted by an ion implantation method at an acceleration voltage of 40 keV and an implantation dose of 1 × 10 14 / cm 2 to form shallow n − diffusion in the source / drain regions. layer
36a and 36b are formed.
更に、第2図(d)に示す如く、基板表面全体に、CVD
法により膜厚0.3μmの酸化シリコン膜からなる絶縁膜3
7を堆積する。Furthermore, as shown in FIG. 2 (d), CVD is performed on the entire surface of the substrate.
Film made of silicon oxide film with a thickness of 0.3μm
Deposit 7.
続いて、この表面を、フレオン系ガスを用いた反応性イ
オンエッチング法により、エッチングし、ゲート電極を
被覆するような形状に該絶縁膜35,37を残留せしめる。
この反応性イオンエッチング法では、エッチングは垂直
方向にのみ進行するため、ゲート電極34の側壁部には絶
縁膜37が残留する。一方、ゲート電極上には前工程で形
成した絶縁膜35上に絶縁膜37が積層せしめられているた
め、ソース・ドレイン領域上の絶縁膜37を除去しても絶
縁膜35が残留している。Then, this surface is etched by a reactive ion etching method using a Freon-based gas to leave the insulating films 35 and 37 in a shape that covers the gate electrode.
In this reactive ion etching method, since the etching proceeds only in the vertical direction, the insulating film 37 remains on the side wall of the gate electrode 34. On the other hand, since the insulating film 37 is laminated on the insulating film 35 formed in the previous step on the gate electrode, the insulating film 35 remains even if the insulating film 37 on the source / drain regions is removed. .
このようにして、第2図(e)に示す如く、イオン注入
法により、加速電圧50keV,注入量1×1016/cm2で、砒素
イオン(As+)を注入し、ソース・ドレイン深いn+拡散
層38a,38bを形成する。In this manner, as shown in FIG. 2 (e), arsenic ions (As + ) are implanted by an ion implantation method at an acceleration voltage of 50 keV and an implantation dose of 1 × 10 16 / cm 2 to form a deep source / drain region. + Diffusion layers 38a and 38b are formed.
後は、前記実施例と同様の工程をとればよい。After that, the same steps as those in the above embodiment may be performed.
すなわち、減圧CVD法により、該ソース・ドレイン領域
の深いn+拡散層38a,38b上およびその周辺の絶縁膜32,3
7,35上にはい上がるようにタングステン膜39を選択的に
成長せしめた後、プラズマCVD法により酸化シリコン膜
からなる絶縁膜40を堆積し、反応性イオンエッチングに
よる、コンタクトホール41a,41b等を穿孔する。(第2
図(f))ここでは、コンタクトホールをソース・ドレ
イン領域上よりも外側すなわちフィールド酸化膜上にか
けて形成するようにしているがこの場合も、タングステ
ン膜39がエッチングストッパーとして作用するため、n+
拡散層38a,38bおよびフィールド酸化膜32がエッチング
されることはない。That is, the insulating films 32, 3 on and around the deep n + diffusion layers 38a, 38b in the source / drain regions are formed by the low pressure CVD method.
After selectively growing a tungsten film 39 so as to rise above 7,35, an insulating film 40 made of a silicon oxide film is deposited by a plasma CVD method, and contact holes 41a, 41b and the like are formed by reactive ion etching. Pierce. (Second
(F)) Here, the contact holes are formed outside the source / drain regions, that is, on the field oxide film, but in this case also, since the tungsten film 39 acts as an etching stopper, n +
The diffusion layers 38a and 38b and the field oxide film 32 are not etched.
この後、第2図(g)に示す如く、スパッタ法によりア
ルミニウム膜からなる配線層を形成し、これをパターニ
ングして、ソース・ドレイン配線42a,42bおよびゲート
の配線(図示せず)を形成する。Thereafter, as shown in FIG. 2 (g), a wiring layer made of an aluminum film is formed by a sputtering method, and this is patterned to form source / drain wirings 42a, 42b and gate wirings (not shown). To do.
この工程は、前記実施例に比べて、ゲート電極を被覆す
る絶縁膜の形成工程が異なるが、このようにして形成さ
れたMOSFETは、前記実施例と同様に極めて信頼性の高い
ものとなっている。This step is different from the above-described embodiment in the step of forming the insulating film that covers the gate electrode, but the MOSFET thus formed has extremely high reliability as in the above-described embodiment. There is.
なお、実施例においては、ソース・ドレイン領域および
その周辺の絶縁膜上にタングステン膜を選択的に形成す
るようにしたが、この他、モリブデン(Mo)、タンタル
(Ta)、チタン(Ti)等、他の高融点金属膜でもよいこ
とはいうまでもない。この場合は、反応ガスを変化させ
るようにすればよい。In the embodiment, the tungsten film is selectively formed on the source / drain region and the insulating film around the source / drain region. However, in addition to this, molybdenum (Mo), tantalum (Ta), titanium (Ti), etc. Needless to say, other refractory metal film may be used. In this case, the reaction gas may be changed.
また、本発明の方法は、MOSFETの製造工程に限定される
ことなく、表面に酸化膜の混在する素子領域内の所定の
領域に低抵抗のコンタクトを形成する工程を含む他の半
導体装置の製造方法においても有効である。In addition, the method of the present invention is not limited to the manufacturing process of MOSFET, and the manufacturing of another semiconductor device including a process of forming a low resistance contact in a predetermined region in an element region in which an oxide film is mixed on the surface. The method is also effective.
第1図(a)乃至(g)は、本発明実施例のMOSFETの製
造工程図、第2図(a)乃至(g)は、本発明の他の実
施例のMOSFETの製造工程図、第3図(a)乃至(e)
は、従来のMOSFETの製造工程図である。 11,31,51……P型のシリコン基板、12,32,52……フィー
ルド酸化膜、13,33,53……ゲート酸化膜、14,34,54……
ゲート電極、15a,15b,36a,36b,55a,55b……浅いn拡散
層、16,35,37,56……絶縁膜、17a,17b,38a,38b,57a,57b
……n+拡散層、18,39,58……タングステン膜、19,40…
…絶縁膜、20a,20b,20c,41a,41b……コンタクトホー
ル、21a,21b,42a,42b……配線。1 (a) to 1 (g) are manufacturing process diagrams of a MOSFET according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 (a) to (g) are manufacturing process diagrams of a MOSFET according to another embodiment of the present invention. 3 Figures (a) to (e)
FIG. 4 is a manufacturing process diagram of a conventional MOSFET. 11,31,51 …… P-type silicon substrate, 12,32,52 …… Field oxide film, 13,33,53 …… Gate oxide film, 14,34,54 ……
Gate electrode, 15a, 15b, 36a, 36b, 55a, 55b ... Shallow n diffusion layer, 16,35,37,56 ... Insulating film, 17a, 17b, 38a, 38b, 57a, 57b
...... n + diffusion layer, 18,39,58 …… Tungsten film, 19,40…
… Insulating film, 20a, 20b, 20c, 41a, 41b …… Contact hole, 21a, 21b, 42a, 42b …… Wiring.
Claims (3)
ンタクトを形成するに際し、 前記コンタクト領域の隣接領域を絶縁膜で被覆する第1
の絶縁膜形成工程と、 前記コンタクト領域の表面から、その周辺の前記絶縁膜
にまで這い上がるような成長条件で、選択CVD法によ
り、前記コンタクト領域に、高融点金属膜を選択的に成
長せしめる選択成長工程と、 前記高融点金属表面一部を選択的に露呈せしめるよう
に、この上層を第2の絶縁膜で被覆する工程と、 前記高融点金属膜を介して前記コンタクト領域に接続さ
れる配線層を形成し、コンタクトを得る配線層形成工程
と を含むようにしたことを特徴とする半導体装置の製造方
法。1. When forming a contact in a contact region on one surface of a semiconductor substrate, a first region in which a region adjacent to the contact region is covered with an insulating film.
And an insulating film forming step, wherein a refractory metal film is selectively grown in the contact region by a selective CVD method under growth conditions such that the surface of the contact region climbs up to the insulating film around the contact region. A selective growth step; a step of covering an upper surface of the refractory metal surface with a second insulating film so as to selectively expose a part of the refractory metal surface; and a connection to the contact region via the refractory metal film. And a wiring layer forming step of forming a wiring layer and obtaining a contact.
ス・ドレイン領域を形成した後、前記ソース・ドレイン
領域にコンタクトを形成するに際し、 前記ゲート電極を絶縁膜で被覆する第1の絶縁膜形成工
程と、 前記ソース・ドレイン領域の表面からその周辺の前記絶
縁膜にまで這い上がるような成長条件で、選択CVD法に
より、前記ソース・ドレイン領域上に選択的に高融点金
属膜を成長せしめる選択成長工程と、 表面全体に絶縁膜を形成する第2の絶縁膜形成工程と、 前記高融点金属膜および前記ゲート電極に対してコンタ
クトホールを穿孔し、ソース・ドレインおよびゲートの
配線層を形成する配線層形成工程と を含むようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第
(1)項記載の半導体装置の製造方法。2. A first insulating film for covering the gate electrode with an insulating film when forming a contact on the source / drain region after forming the gate electrode and the source / drain region on one surface of the substrate. A high-melting-point metal film is selectively grown on the source / drain regions by a selective CVD method under a forming step and growth conditions such that the insulating film around the surface of the source / drain regions crawls. Selective growth step, second insulating film forming step of forming an insulating film on the entire surface, contact holes are formed in the refractory metal film and the gate electrode, and source / drain and gate wiring layers are formed. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising a wiring layer forming step.
反応ガスを用いた第1の選択CVD工程と、 WF6とH2との混合ガスを主成分とする反応ガスを用いた
第2の選択CVD工程とを具備し、W膜を選択的に成長す
る工程であることを特徴とする特許請求の範囲第(1)
項記載の半導体装置の製造方法。3. The selective growth step uses a first selective CVD step using a reaction gas containing WF 6 as a main component, and a reaction gas containing a mixed gas of WF 6 and H 2 as a main component. A second selective CVD step, which is a step for selectively growing a W film.
A method of manufacturing a semiconductor device according to the item.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61019334A JPH0773127B2 (en) | 1986-01-31 | 1986-01-31 | Method for manufacturing semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
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---|---|
JPS62177969A JPS62177969A (en) | 1987-08-04 |
JPH0773127B2 true JPH0773127B2 (en) | 1995-08-02 |
Family
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Country Status (1)
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JP (1) | JPH0773127B2 (en) |
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JPS60180169A (en) * | 1984-02-27 | 1985-09-13 | Nec Corp | Insulated gate type field-effect semiconductor device |
-
1986
- 1986-01-31 JP JP61019334A patent/JPH0773127B2/en not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
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JPS62177969A (en) | 1987-08-04 |
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