JPH0810765B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JPH0810765B2
JPH0810765B2 JP5135445A JP13544593A JPH0810765B2 JP H0810765 B2 JPH0810765 B2 JP H0810765B2 JP 5135445 A JP5135445 A JP 5135445A JP 13544593 A JP13544593 A JP 13544593A JP H0810765 B2 JPH0810765 B2 JP H0810765B2
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Japan
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film
heat treatment
doped
phosphorus
silicon film
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JP5135445A
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真 井内
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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、特に、ポリサイド構造のゲート電極を有する半
導体装置の製造方法に関する。
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 method for manufacturing a semiconductor device having a gate electrode having a polycide structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来からMOS型電界効果トランジスタ
のゲート電極としてリン(P)を不純物として導入した
リンドープト・ポリシリコンが用いられてきた。一方、
半導体装置の微細化、高速化の傾向にともないゲート電
極の低抵抗化が要求されるようになってきている。この
ような要求に対処して高融点金属シリサイドをポリシリ
コンの上に積層した高融点金属ポリサイドゲート電極が
実用化されるようになってきている。
2. Description of the Related Art Conventionally, phosphorus-doped polysilicon doped with phosphorus (P) as an impurity has been used as a gate electrode of a MOS field effect transistor. on the other hand,
With the trend toward miniaturization and high speed of semiconductor devices, there has been a demand for lower resistance of gate electrodes. In response to such demands, refractory metal polycide gate electrodes in which refractory metal silicide is laminated on polysilicon have been put into practical use.

【0003】図4は、高融点シリサイドとしてW(タン
グステン)シリサイドを用いたポリサイドゲート電極構
造を有するMOS型電界効果トランジスタの製造工程の
フローチャートであり、図5の(a)〜(d)は、その
製造工程での状態を工程順に示した工程断面図である。
p型シリコン基板1上に通常のLOCOS法等により素
子を分離するためのフィールド酸化膜2を形成し、続い
てフィールド酸化膜2で囲まれた活性領域のシリコン基
板上にドライ熱酸化法により膜厚15nmのゲート酸化
膜3を形成する[図5の(a)]。次に、モノシラン
(SiH4 )またはジシラン(Si26 )を原料ガス
とする減圧CVD法により膜厚100nmのノンドープ
・ポリシリコン膜4bを成長させる[図5の(b)]。
FIG. 4 is a flow chart of a manufacturing process of a MOS type field effect transistor having a polycide gate electrode structure using W (tungsten) silicide as a refractory silicide, and FIGS. FIG. 6 is a process cross-sectional view showing the state of the manufacturing process in the order of processes.
A field oxide film 2 for separating elements is formed on a p-type silicon substrate 1 by a normal LOCOS method or the like, and then a film is formed on a silicon substrate in an active region surrounded by the field oxide film 2 by a dry thermal oxidation method. A gate oxide film 3 having a thickness of 15 nm is formed [(a) of FIG. 5]. Next, a non-doped polysilicon film 4b having a film thickness of 100 nm is grown by a low pressure CVD method using monosilane (SiH 4 ) or disilane (Si 2 H 6 ) as a source gas [(b) of FIG. 5].

【0004】続いて、イオン注入法あるいは熱拡散法に
よりノンドープ・ポリシリコン膜4bにリンを導入して
リンドープト・ポリシリコン膜4を形成する。例えば、
熱拡散法を用いる場合、POCl3 を拡散源として熱処
理を行い、リン濃度が1×1020/cm3 程度となるよ
うにリンを導入する。次に、Wシリサイド膜5をスパッ
タ法あるいはCVD法により150nm程度の厚さに成
長させる[図5の(c)]。
Subsequently, phosphorus is introduced into the non-doped polysilicon film 4b by the ion implantation method or the thermal diffusion method to form the phosphorus-doped polysilicon film 4. For example,
When the thermal diffusion method is used, heat treatment is performed using POCl 3 as a diffusion source, and phosphorus is introduced so that the phosphorus concentration is about 1 × 10 20 / cm 3 . Next, the W silicide film 5 is grown to a thickness of about 150 nm by the sputtering method or the CVD method [(c) of FIG. 5].

【0005】次に、通常のフォトリソグラフィ法および
ドライエッチング法を適用して、Wシリサイド膜5およ
びリンドープト・ポリシリコン膜4をパターニングして
ゲート電極を形成し、これをマスクに砒素(As)をイ
オン注入しドーパント活性化のための熱処理をおこなっ
てソース・ドレイン領域となるn+ 型拡散層6を形成す
る[図5の(d)]。
Next, the W silicide film 5 and the phosphorus-doped polysilicon film 4 are patterned by applying a usual photolithography method and a dry etching method to form a gate electrode, and arsenic (As) is used as a mask. Ions are implanted and a heat treatment for activating the dopant is performed to form the n + type diffusion layers 6 to be the source / drain regions [(d) of FIG. 5].

【0006】また、高融点金属シリサイドとしてTi
(チタン)シリサイドを用いた場合には、ドーパント活
性化の熱処理の際にTiがポリシリコンを通り抜けてゲ
ート酸化膜に達し、ゲート酸化膜の耐圧を低下させ、ゲ
ート電極−シリコン基板間のリーク電流を増加させる。
これを回避するために、図6に示すようにTiシリサイ
ド膜7とリンドープト・ポリシリコン膜4との間にアモ
ルファスカーボン層8を介在させることが特開昭63−
283116号公報において開示されている。
Further, Ti is used as a refractory metal silicide.
When (titanium) silicide is used, Ti passes through polysilicon and reaches the gate oxide film during the heat treatment for dopant activation, lowers the breakdown voltage of the gate oxide film, and causes a leak current between the gate electrode and the silicon substrate. To increase.
In order to avoid this, it is possible to interpose an amorphous carbon layer 8 between the Ti silicide film 7 and the phosphorus-doped polysilicon film 4 as shown in FIG.
It is disclosed in Japanese Patent No. 283116.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】近年、半導体装置が微
細化、高性能化されるにしたがって徐々に製造工程が多
工程化する傾向にあるため、工数削減に対する要求が高
くなってきている。このような背景からポリシリコン成
膜後に不純物を導入する在来の手法に代えて、成膜中に
減圧CVD装置内にフォスフィン(PH3 )等のドーピ
ングガスを流してドープト・ポリシリコン膜を形成する
ことが行われるようになってきている。
In recent years, as semiconductor devices have been miniaturized and their performance has been improved, the number of manufacturing steps tends to gradually increase, so that the demand for reduction in man-hours is increasing. From such a background, instead of the conventional method of introducing impurities after forming a polysilicon film, a doping gas such as phosphine (PH 3 ) is caused to flow in a low pressure CVD apparatus during film formation to form a doped polysilicon film. Things are coming to be done.

【0008】一方、シリコンウェハの大口径化のため
に、従来方法ではウェハ全面に渡って不純物濃度を均一
に形成することが困難になってきており、不純物の面内
均一性の確保のためにシリコンの成長を低温で行うこと
が必要となってきている。而して、シリコンのCVDを
低温域(600℃以下)で行った場合には、成長するシ
リコンの結晶性は多結晶にはならずアモルファス(非晶
質)となる。すなわち、ドーピングガスを流しながら低
温でシリコンを成長させた場合、リンドープト・アモル
ファス・シリコン膜が得られる。
On the other hand, due to the increase in the diameter of silicon wafers, it has become difficult to form a uniform impurity concentration over the entire surface of the wafer by the conventional method, and in order to ensure the in-plane uniformity of the impurities. It has become necessary to grow silicon at low temperatures. Thus, when silicon CVD is performed in a low temperature range (600 ° C. or lower), the crystallinity of growing silicon becomes amorphous rather than polycrystal. That is, when silicon is grown at a low temperature while flowing a doping gas, a phosphorus-doped amorphous silicon film is obtained.

【0009】このリンドープト・アモルファス・シリコ
ン膜を従来のリンドープト・ポリシリコン膜に代え高融
点金属シリサイド電極の下部電極として用いたところゲ
ート酸化膜の耐圧不良が増加するという問題点が発生し
た。本発明者においてこの耐圧不良の原因を詳細に検討
した結果、ソース・ドレイン領域形成のための注入不純
物の活性化熱処理によりゲート酸化膜にダメージが導入
されることが明らかとなった。すなわち、活性化熱処理
時にリンドープト・アモルファス・シリコンがアモルフ
ァス状態から多結晶へと構造が変化するときに応力が発
生し、このとき上層が強固な高融点金属シリサイドで覆
われているためこの応力を緩和することができずにゲー
ト酸化膜中にダメージが導入されることが判明した。
When this phosphorus-doped amorphous silicon film is used as the lower electrode of the refractory metal silicide electrode in place of the conventional phosphorus-doped polysilicon film, the problem that the breakdown voltage of the gate oxide film increases increases. As a result of detailed investigation of the cause of this breakdown voltage failure by the present inventor, it became clear that damage is introduced into the gate oxide film by the activation heat treatment of the implanted impurities for forming the source / drain regions. That is, stress occurs when the structure of phosphorus-doped amorphous silicon changes from an amorphous state to a polycrystal during activation heat treatment, and at this time, this stress is relaxed because the upper layer is covered with a strong refractory metal silicide. However, it was found that damage could be introduced into the gate oxide film.

【0010】従来のTiシリサイドを用いた高融点金属
ポリサイド電極でのゲート酸化膜耐圧不良は先に述べた
ようにシリサイド膜中のTiがポリシリコン中を透過し
てゲート酸化膜に到達してこれを劣化させるというメカ
ニズムで発生しており、特開昭63−283166号公
報にて提案された構造はこの点に対処してTiの拡散を
アモルファス・カーボン層によって阻止しようとするも
のである。しかし、Tiシリサイドの下層にリンドープ
ト・アモルファス・シリコンを配したポリサイド電極構
造のものではその間にアモルファス・カーボン層を設け
てもアモルファス・シリコンが多結晶化するときに発生
する応力は緩和することができないため、これに起因す
る耐圧劣化を抑制することはできない。
As described above, in the breakdown voltage of the gate oxide film in the refractory metal polycide electrode using Ti silicide, as described above, Ti in the silicide film passes through the polysilicon and reaches the gate oxide film. The structure proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-283166 aims to prevent the diffusion of Ti by the amorphous carbon layer in order to cope with this point. However, in the case of a polycide electrode structure in which phosphorus-doped amorphous silicon is arranged under the Ti silicide, even if an amorphous carbon layer is provided between them, the stress generated when the amorphous silicon is polycrystallized cannot be relaxed. Therefore, the breakdown voltage deterioration resulting from this cannot be suppressed.

【0011】したがって、この発明の目的とするところ
は、ポリサイド構造電極のポリシリコンをアモルファス
・シリコンを出発材料として形成するのにその多結晶化
過程においてゲート酸化膜に応力が作用することのない
ようにすることである。そして、このことによりゲート
酸化膜にダメージが導入されるのを防止してその劣化を
抑止しようとするものである。
Therefore, the object of the present invention is to prevent stress from acting on the gate oxide film during the polycrystallization process when forming the polysilicon of the polycide structure electrode using amorphous silicon as a starting material. Is to This prevents damage from being introduced into the gate oxide film and suppresses its deterioration.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によれば、半導体基板上にゲート絶縁膜を介
して不純物がドープされた非単結晶シリコン膜を形成す
る工程と、熱処理を施して前記非単結晶シリコン膜を多
結晶化乃至大粒径化する工程と、形成された多結晶シリ
コン膜上に高融点金属シリサイド膜を形成する工程と、
前記高融点シリサイド膜および前記多結晶シリコン膜を
パターニングして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前記半導体基板の表面領域内に
不純物を導入してソース・ドレイン領域を形成する工程
と、を備える半導体装置の製造方法が提供される。
In order to achieve the above object, according to the present invention, a step of forming a non-single-crystal silicon film doped with impurities through a gate insulating film on a semiconductor substrate and a heat treatment are performed. A step of polycrystallizing or increasing the grain size of the non-single-crystal silicon film, and a step of forming a refractory metal silicide film on the formed polycrystal silicon film;
Patterning the refractory silicide film and the polycrystalline silicon film to form a gate electrode; and introducing impurities into the surface region of the semiconductor substrate using the gate electrode as a mask to form source / drain regions. A method of manufacturing a semiconductor device is provided.

【0013】そして、好ましくは熱処理を施して前記非
単結晶シリコン膜を多結晶化乃至大粒径化する前記工程
は、その後ウェハに施される熱処理工程の最高の温度以
上の温度で行われ、また、不純物がドープされた非単結
晶シリコン膜を形成する前記工程は、比較的低温で行わ
れかつ膜形成時に同時に不純物がドープされるものであ
る。
The step of polycrystallizing or increasing the grain size of the non-single crystal silicon film by heat treatment is preferably performed at a temperature higher than the maximum temperature of the heat treatment step performed on the wafer thereafter. Further, the step of forming a non-single-crystal silicon film doped with impurities is performed at a relatively low temperature, and the impurities are doped at the same time when the film is formed.

【0014】[0014]

【作用】本発明によれば、リンドープト・アモルファス
・シリコン(または小粒径リンドープト・ポリシリコ
ン)膜を成膜した後、直ちに熱処理を行って多結晶化
(または大粒径化)を行っている。このときにはアモル
ファス・シリコン上にはシリサイド膜は形成されていな
いのでゲート酸化膜への応力は抑制され、この結果ゲー
ト酸化膜の耐圧不良の発生は防止される。そして、上記
熱処理がその後施される熱処理の最高温度以上の温度で
行われるため、その後のプロセスにおいて結晶構造に変
化が起きることはなくなる。したがって、上記のように
して形成したリンドープト・ポリシリコン膜を用いてポ
リサイド構造ゲート電極を形成し、砒素のイオン注入後
に熱処理を施してもゲート酸化膜に応力が作用すること
はなく、その耐圧低下は回避される。
According to the present invention, after phosphorus-doped amorphous silicon (or small-grain phosphorus-doped polysilicon) film is formed, heat treatment is immediately performed to polycrystallize (or increase grain size). . At this time, since the silicide film is not formed on the amorphous silicon, the stress on the gate oxide film is suppressed, and as a result, the breakdown voltage of the gate oxide film is prevented from occurring. Since the heat treatment is performed at a temperature higher than the maximum temperature of the heat treatment to be performed thereafter, the crystal structure will not change in the subsequent process. Therefore, even if a polycide-structured gate electrode is formed using the phosphorus-doped polysilicon film formed as described above, and heat treatment is performed after arsenic ion implantation, no stress acts on the gate oxide film and the breakdown voltage thereof is reduced. Is avoided.

【0015】[0015]

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図1は、本発明の一実施例の製造工程を工
程順に示すフローチャートであり、図2の(a)〜
(d)は、その製造工程での状態を工程順に示した工程
断面図である。まず、ボロンを不純物として含む、比抵
抗が10Ω・cmのp型シリコン基板1上に、周知のL
OCOS法を用いて活性領域同士を分離するためのフィ
ールド酸化膜2を形成する。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a flow chart showing a manufacturing process according to an embodiment of the present invention in the order of processes, and FIG.
(D) is a process cross-sectional view showing the state of the manufacturing process in the order of processes. First, a well-known L is formed on a p-type silicon substrate 1 containing boron as an impurity and having a specific resistance of 10 Ω · cm.
A field oxide film 2 for separating active regions from each other is formed by using the OCOS method.

【0016】次に、フィールド酸化膜2によって区画さ
れた活性領域上に、900℃の乾燥酸素雰囲気中におい
て熱酸化を行って、膜厚15nmのゲート酸化膜3を形
成する。続いて、成長温度を550℃、圧力を0.1T
orr、モノシラン(SiH4 )またはジシラン(Si
26 )を原料ガスとし、フォスフィン(PH3 )をド
ーピングガスとする減圧CVD法により膜厚100nm
のリンドープト・アモルファス・シリコン膜4aを成長
させる(600℃以下の成長温度では得られたシリコン
膜はアモルファス状態となる)[図2の(a)]。
Then, thermal oxidation is performed on the active region defined by the field oxide film 2 in a dry oxygen atmosphere at 900 ° C. to form a gate oxide film 3 having a film thickness of 15 nm. Then, the growth temperature is 550 ° C. and the pressure is 0.1T.
orr, monosilane (SiH 4 ) or disilane (Si
The 2 H 6) as a raw material gas, the film thickness 100nm by a low pressure CVD method using phosphine (PH 3) and doping gas
The phosphorus-doped amorphous silicon film 4a is grown (at a growth temperature of 600 ° C. or lower, the obtained silicon film is in an amorphous state) [(a) of FIG. 2].

【0017】次に、電気抵抗炉において、窒素雰囲気中
で熱処理を行う。このときの熱処理は、この半導体装置
が今後受けるプロセスでの最高の温度以上の温度で行
う。現在のMOS型電界効果トランジスタでのゲート電
極形成後の熱処理は通常950℃以下であるので、ここ
では例えば、950℃で30分の熱処理を行う。この熱
処理により、リンドープト・アモルファス・シリコン膜
4aは、リンドープト・ポリシリコン膜4に変換される
[図2の(b)]。
Next, heat treatment is performed in a nitrogen atmosphere in an electric resistance furnace. The heat treatment at this time is performed at a temperature equal to or higher than the highest temperature in the process that the semiconductor device will receive in the future. Since the heat treatment after the gate electrode formation in the current MOS field effect transistor is usually 950 ° C. or lower, here, for example, the heat treatment is performed at 950 ° C. for 30 minutes. By this heat treatment, the phosphorus-doped amorphous silicon film 4a is converted into the phosphorus-doped polysilicon film 4 [(b) of FIG. 2].

【0018】次に、アルゴンガスでの逆スパッタあるい
はフッ酸系の薬品を用いたウェットエッチングにより、
熱処理により形成されたリンドープト・ポリシリコン膜
4上の薄い酸化シリコン膜を除去し、続いて、WとSi
の合金ターゲットを用いたスパッタ法によりWシリサイ
ド(WSix :x=2〜3)膜5を膜厚150nmに成
長させる[図2の(c)]。
Next, by reverse sputtering with argon gas or wet etching using a hydrofluoric acid-based chemical,
The thin silicon oxide film on the phosphorus-doped polysilicon film 4 formed by the heat treatment is removed, followed by W and Si.
W silicide by sputtering using an alloy target of (WSi x: x = 2~3) growing a film 5 to a thickness of 150 nm [in FIG. 2 (c)].

【0019】次に、フォトリソグラフィ法およびドライ
エッチング法により、Wシリサイド膜5およびリンドー
プト・ポリシリコン膜4をパターニングしてゲート電極
を形成する。次いで、形成されたゲート電極をマスクと
して砒素をイオン注入し、窒素雰囲気中、950℃で3
0分の活性化処理を行って、ソース・ドレイン領域とな
るn+ 型拡散層6を形成する[図2の(d)]。これ以
降、層間絶縁膜の形成工程、配線工程、パッシベーショ
ン膜形成工程等を経て本実施例の半導体装置の製造が完
了する。
Next, the W silicide film 5 and the phosphorus-doped polysilicon film 4 are patterned by photolithography and dry etching to form a gate electrode. Then, arsenic is ion-implanted using the formed gate electrode as a mask, and the arsenic is ion-implanted at 950 ° C. for 3 hours in a nitrogen atmosphere.
An activation process for 0 minutes is performed to form the n + type diffusion layers 6 to be the source / drain regions [(d) of FIG. 2]. After that, the manufacturing of the semiconductor device of this embodiment is completed through the steps of forming an interlayer insulating film, wiring, and forming a passivation film.

【0020】図3に、このようにして形成された半導体
装置のゲート耐圧ヒストグラムと、従来法(リンドープ
ト・アモルファス・シリコン膜上にWシリサイド膜を成
膜しAsイオン注入後の活性化処理において多結晶化す
る)による半導体装置の耐圧ヒストグラムとを示す。従
来法では、破壊ゲート電界が〜5MV/cmでの不良が
16%であるのに対し、本実施例の場合には0%となっ
ており、また破壊ゲート電界が8MV/cm以下での不
良は、従来例で約30%であるのに対し、本実施例の場
合には10%となっている。この不良率はポリシリコン
によりゲート電極を形成した場合のそれと同程度であ
る。
FIG. 3 shows a histogram of the gate breakdown voltage of the semiconductor device thus formed and a conventional method (a W silicide film is formed on a phosphorus-doped amorphous silicon film and an activation process after As ion implantation is performed. And a withstand voltage histogram of the semiconductor device by crystallization). In the conventional method, the defect at the breakdown gate electric field of ˜5 MV / cm is 16%, whereas in the case of the present embodiment, it is 0%, and the defect at the breakdown gate electric field is 8 MV / cm or less. Is about 30% in the conventional example, whereas it is 10% in the case of the present embodiment. This defect rate is similar to that when a gate electrode is formed of polysilicon.

【0021】次に、本発明の他の実施例について説明す
る。先の実施例では、リンドープト・アモルファス・シ
リコン膜4aの多結晶化を電気抵抗炉内にて行っていた
が、本実施例では、リンドープト・アモルファス・シリ
コン膜4aを形成した後、引き続き減圧CVD装置内に
おいて熱処理を行う。すなわち、図2の(a)に示すよ
うに、成長温度を550℃、圧力を0.1Torr、モ
ノシラン(SiH4 )またはジシラン(Si26 )を
原料ガスとし、フォスフィン(PH3 )をドーピングガ
スとする減圧CVD法によりリンドープト・アモルファ
ス・シリコン膜4aを膜厚100nmに成長させた後、
原料ガスおよびドーピングガスの供給を停止し、代わり
に減圧CVD装置内に窒素ガスを導入し、10℃/分の
昇温条件で950℃まで昇温し、その状態を30分間保
持して、図2の(b)に示されるように、リンドープト
・アモルファス・シリコン膜4aをリンドープト・ポリ
シリコン膜4に変換する。本実施例によれば、熱処理の
ために特別に電気抵抗炉を準備する必要がなくなり、よ
り少ない設備により半導体装置を製造することが可能と
なる。
Next, another embodiment of the present invention will be described. In the previous embodiment, the phosphorus-doped amorphous silicon film 4a was polycrystallized in the electric resistance furnace, but in this embodiment, after the phosphorus-doped amorphous silicon film 4a is formed, the low pressure CVD apparatus is continued. Heat treatment is performed inside. That is, as shown in FIG. 2A, the growth temperature is 550 ° C., the pressure is 0.1 Torr, monosilane (SiH 4 ) or disilane (Si 2 H 6 ) is used as a source gas, and phosphine (PH 3 ) is doped. After the phosphorus-doped amorphous silicon film 4a is grown to a thickness of 100 nm by the low pressure CVD method using gas,
The supply of the raw material gas and the doping gas is stopped, nitrogen gas is introduced into the low pressure CVD apparatus instead, the temperature is raised to 950 ° C. under the temperature rising condition of 10 ° C./min, and the state is maintained for 30 minutes. As shown in FIG. 2B, the phosphorus-doped amorphous silicon film 4a is converted into the phosphorus-doped polysilicon film 4. According to this embodiment, it is not necessary to prepare an electric resistance furnace for heat treatment, and it is possible to manufacture a semiconductor device with less equipment.

【0022】以上好ましい実施例について説明したが、
本発明はこれら実施例に限定されるものではなく、特許
請求の範囲に記載された本願発明の範囲内において各種
の変更が可能である。例えば、Wシリサイドに代え、M
o(モリブデン)、Pt(白金)、Ti(チタン)等の
他の高融点金属のシリサイドを用いることができ、ま
た、ゲート電極の側壁に酸化物のサイドウォールを形成
し、MOS型トランジスタをいわゆるLDD(Lightly
Doped Drain )構造のものとしてもよい。
The preferred embodiment has been described above.
The present invention is not limited to these embodiments, and various changes can be made within the scope of the present invention described in the claims. For example, instead of W silicide, M
Other refractory metal silicides such as o (molybdenum), Pt (platinum), and Ti (titanium) can be used, and an oxide sidewall is formed on the sidewall of the gate electrode to form a MOS transistor. LDD (Lightly
Doped Drain) structure may be used.

【0023】[0023]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体装
置の製造方法は、リンドープト・アモルファス・シリコ
ンを成長させ、後にこの半導体装置が受ける熱処理の最
高の温度以上の温度にて熱処理を行ってリンドープト・
アモルファス・シリコン膜をリンドープト・ポリシリコ
ン膜に変換した後に、このポリシリコン膜上に高融点金
属シリサイド膜を成膜してポリサイド構造のゲート電極
を形成するものであるので、本発明によれば、アモルフ
ァス・シリコンの多結晶化工程およびその後の熱処理工
程においてゲート酸化膜に応力が加わらないようにする
ことができる。したがって、本発明によれば、ゲート電
極がダメージを受けることがなくなりその耐圧低下を回
避することができる。
As described above, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, phosphorus-doped amorphous silicon is grown, and heat treatment is performed at a temperature higher than the maximum temperature of the heat treatment that the semiconductor device receives later. Phosphorus-doped
Since the amorphous silicon film is converted into the phosphorus-doped polysilicon film and the refractory metal silicide film is formed on the polysilicon film to form the gate electrode of the polycide structure, according to the present invention, It is possible to prevent stress from being applied to the gate oxide film in the step of polycrystallizing the amorphous silicon and the subsequent heat treatment step. Therefore, according to the present invention, the gate electrode is not damaged and the breakdown voltage can be prevented from lowering.

【0024】よって、本発明によれば、不純物導入工程
を1工程削減しなおかつ不純物の面内均一性を確保でき
るシリコン膜の形成方法を採用することができ、そのシ
リコン膜を用いてポリサイド電極を形成することができ
るようになるので、特性にばらつきの少ない、高速性に
優れた、信頼性の高いMOS型半導体装置をより少ない
工程により提供することが可能となる。
Therefore, according to the present invention, it is possible to adopt a method of forming a silicon film which can reduce the impurity introduction step by one step and can secure the in-plane uniformity of the impurity, and the polycide electrode is formed by using the silicon film. Since it can be formed, it is possible to provide a highly reliable MOS type semiconductor device with less variation in characteristics, excellent high speed, and fewer steps.

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

【図1】本発明の一実施例の製造工程を示すフローチャ
ート。
FIG. 1 is a flowchart showing a manufacturing process according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例の製造工程を説明するための工
程断面図。
2A to 2C are process cross-sectional views for explaining a manufacturing process of an example of the present invention.

【図3】本発明の実施例の効果を説明するためのヒスト
グラム。
FIG. 3 is a histogram for explaining the effect of the embodiment of the present invention.

【図4】従来例の製造工程を示すフローチャート。FIG. 4 is a flowchart showing a manufacturing process of a conventional example.

【図5】従来例の工程断面図。FIG. 5 is a process sectional view of a conventional example.

【図6】他の従来例の断面図。FIG. 6 is a sectional view of another conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 p型シリコン基板 2 フィールド酸化膜 3 ゲート酸化膜 4 リンドープト・ポリシリコン膜 4a リンドープト・アモルファス・シリコン膜 4b ノンドープ・ポリシリコン膜 5 Wシリサイド膜 6 n+ 型拡散層 7 Tiシリサイド膜 8 アモルファス・カーボン層1 p-type silicon substrate 2 field oxide film 3 gate oxide film 4 phosphorus-doped polysilicon film 4a phosphorus-doped amorphous silicon film 4b non-doped polysilicon film 5 W silicide film 6 n + type diffusion layer 7 Ti silicide film 8 amorphous carbon layer

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上にゲート絶縁膜を介して不
純物がドープされた非単結晶シリコン膜を形成する工程
と、熱処理を施して前記非単結晶シリコン膜を多結晶化
乃至大粒径化する工程と、形成された多結晶シリコン膜
上に高融点金属シリサイド膜を形成する工程と、前記高
融点シリサイド膜および前記多結晶シリコン膜をパター
ニングしてゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電
極をマスクとして前記半導体基板の表面領域内に不純物
を導入してソース・ドレイン領域を形成する工程と、を
備える半導体装置の製造方法。
1. A step of forming an impurity-doped non-single-crystal silicon film on a semiconductor substrate through a gate insulating film, and a heat treatment to polycrystallize or increase the grain size of the non-single-crystal silicon film. A step of forming a refractory metal silicide film on the formed polycrystalline silicon film, a step of patterning the refractory silicide film and the polycrystalline silicon film to form a gate electrode, and the gate electrode Forming a source / drain region by introducing impurities into the surface region of the semiconductor substrate using the mask as a mask.
【請求項2】 熱処理を施して前記非単結晶シリコン膜
を多結晶化乃至大粒径化する前記工程が、その後ウェハ
に施される熱処理工程の最高温度以上の温度で行われる
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 step of polycrystallizing or increasing the grain size of the non-single-crystal silicon film by heat treatment is performed at a temperature higher than the maximum temperature of the heat treatment step performed on the wafer thereafter. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1.
【請求項3】 不純物がドープされた非単結晶シリコン
膜を形成する前記工程が、比較的低温で行われかつ膜形
成時に同時に不純物がドープされる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。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the step of forming an impurity-doped non-single-crystal silicon film is performed at a relatively low temperature, and the impurities are doped at the same time when the film is formed. Manufacturing method.
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