JPH08274185A - Manufacture of mos transistor - Google Patents

Manufacture of mos transistor

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JPH08274185A
JPH08274185A JP7073694A JP7369495A JPH08274185A JP H08274185 A JPH08274185 A JP H08274185A JP 7073694 A JP7073694 A JP 7073694A JP 7369495 A JP7369495 A JP 7369495A JP H08274185 A JPH08274185 A JP H08274185A
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JP
Japan
Prior art keywords
film
gate electrode
amorphous silicon
type
mos transistor
Prior art date
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Application number
JP7073694A
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Japanese (ja)
Inventor
Masanori Tsukamoto
雅則 塚本
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Publication of JPH08274185A publication Critical patent/JPH08274185A/en
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Abstract

PURPOSE: To prevent the diffusion of boron from the p-type gate electrode of a MOS transistor while using means of high reproducibility, by forming an amorphous silicon film on the gate insulation film of the MOS transistor to change it into a polysilicon film through annealing it under specific conditions, and thereafter, by forming the gate electrode of the MOS transistor through patterning the polysilicon film, etc. CONSTITUTION: A MOS transistor with a gate electrode G1 at least one portion of which comprises a p-type semiconductor film is manufactured. In that case, an amorphous silicon film is formed on a gate insulation film 5, and the amorphous silicon film is annealed for an hour or more at 550-700 deg.C to change it into a polysilicon film 6p. Thereafter, patterning at least the polysilicon film 6p, the gate electrode G1 is formed, and using the gate electrode G1 as a mask, the injection of p-type impurity ions is performed. Thereby, concurrently with the formations of the source/drain regions of the MOS transistor, the conduction type of the gate electrode G1 is made to be p-type.

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MOSトランジスタの製
造方法に関し、特にCMOS(相補型MOSトランジス
タ)回路中のp型MOSトランジスタ(PMOS)のp
型ゲート電極からのホウ素(B)拡散、あるいはBのゲ
ート酸化膜突き抜けを抑制する方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a MOS transistor, and more particularly to a p-type MOS transistor (PMOS) p-type in a CMOS (complementary MOS transistor) circuit.
The present invention relates to a method of suppressing boron (B) diffusion from a gate electrode of a mold, or suppressing penetration of B into a gate oxide film.

【0002】[0002]

【従来の技術】同一基板上にn型MOSトランジスタ
(NMOS)とp型MOSトランジスタ(PMOS)と
を共存させた相補型MOSトランジスタ(CMOS)回
路は、両トランジスタのオン時のみ電流が流れるため消
費電力が低く、また微細化や高集積化が容易であるため
高速動作が可能であるといった利点を有し、メモリ素子
や論理素子をはじめ多くのLSI構成デバイスとして広
く用いられている。近年ではゲート長0.1μm以下の
MOSトランジスタの室温動作も確認されていることか
ら、CMOS回路の高集積化と微細化が今後も進展し続
けることは確実である。
2. Description of the Related Art A complementary MOS transistor (CMOS) circuit in which an n-type MOS transistor (NMOS) and a p-type MOS transistor (PMOS) coexist on the same substrate is consumed because a current flows only when both transistors are turned on. It has the advantages of low power consumption and high-speed operation due to easy miniaturization and high integration, and is widely used as many LSI constituent devices including memory elements and logic elements. Since room temperature operation of MOS transistors having a gate length of 0.1 μm or less has been confirmed in recent years, it is certain that CMOS circuits will continue to be highly integrated and miniaturized.

【0003】ところで、従来からPMOSのゲート電極
の構成材料としては、NMOSのゲート電極と同様、n
+ 型ポリシリコン膜、あるいはこの上に高融点金属シリ
サイド膜や高融点金属膜を積層したポリサイド膜、ポリ
メタル膜といった材料が用いられてきた。これは、n+
型ポリシリコン膜が高温プロセスに良く耐え、またチャ
ネル・プロファイルが埋込み型となるために高いバルク
移動度を利用して動作を高速化することができたからで
ある。しかし、埋込みチャネル型のMOSトランジスタ
では、ソース/ドレイン領域から迫り出している空乏層
の先端がゲート電界の影響により基板の深い部分で互い
に接近するため、パンチスルーが生じ易い問題がある。
したがって、デザイン・ルールがディープ・サブミクロ
ン以下に縮小される世代においては、埋込みチャネル型
では短チャネル効果の抑制が困難となり、ゆえに表面チ
ャネル型の採用が望まれている。PMOSのゲート電極
をp+ 型ポリシリコン膜を用いて構成すれば、表面チャ
ネル型のプロファイルを実現することができる。
By the way, conventionally, as the constituent material of the gate electrode of the PMOS, n is the same as that of the gate electrode of the NMOS.
Materials such as a + type polysilicon film, or a polycide film or a polymetal film in which a refractory metal silicide film or a refractory metal film is stacked on the + type polysilicon film have been used. This is n +
This is because the type polysilicon film can withstand a high temperature process well, and since the channel profile is a buried type, the high bulk mobility can be utilized to accelerate the operation. However, in the buried channel type MOS transistor, there is a problem that punch-through easily occurs because the tips of the depletion layers protruding from the source / drain regions approach each other in the deep portion of the substrate due to the influence of the gate electric field.
Therefore, in the generation in which the design rule is reduced to deep submicron or less, it is difficult to suppress the short channel effect in the buried channel type, and therefore the adoption of the surface channel type is desired. If the gate electrode of the PMOS is formed by using the p + type polysilicon film, a surface channel type profile can be realized.

【0004】PMOSのゲート電極材料にp+ 型ポリシ
リコン膜が望まれる理由は、他にもある。NMOS,P
MOSのいずれのゲート電極にもn+ 型ポリシリコン膜
を用いる従来のCMOS回路では、NMOSとPMOS
との間に仕事関数差が存在し、この差に起因して閾値電
圧Vthが非対称となっている。このため、PMOSのチ
ャネル領域に浅くホウ素をイオン注入して両トランジス
タの閾値電圧Vthをほぼ等しく(通常は1V以下)設定
していた。しかし、閾値調整用のイオン注入により基板
表面の不純物濃度を上昇させると、基板表面付近のキャ
リア移動度が低下して動作高速化に不利となるため、将
来的にはチャネル不純物濃度を低下させることが必須で
ある。そこで、仕事関数の大きいp+ 型ポリシリコン膜
をPMOSのゲート電極として用いれば、チャネル不純
物濃度を上げずにNMOSとPMOSとの間で閾値電圧
thを対称化することができる。このことは、CMOS
インバータとして基本ゲートを構成した場合のトランジ
スタの入出力特性を対称化し、信号伝達特性の対称性を
改善することにつながる。
There are other reasons why the p + type polysilicon film is desired as the gate electrode material of the PMOS. NMOS, P
In a conventional CMOS circuit using an n + -type polysilicon film for any of the MOS gate electrodes, an NMOS and a PMOS are used.
And a work function difference exists, and the threshold voltage V th is asymmetric due to this difference. Therefore, the threshold voltage V th of both transistors is set to be almost equal (usually 1 V or less) by shallowly ion-implanting boron into the channel region of the PMOS. However, if the impurity concentration on the substrate surface is increased by ion implantation for adjusting the threshold value, the carrier mobility near the substrate surface decreases, which is disadvantageous for speeding up the operation. Therefore, it is necessary to reduce the channel impurity concentration in the future. Is mandatory. Therefore, if the p + -type polysilicon film having a large work function is used as the gate electrode of the PMOS, the threshold voltage V th can be made symmetrical between the NMOS and the PMOS without increasing the channel impurity concentration. This means that CMOS
When the basic gate is configured as an inverter, the input / output characteristics of the transistor are made symmetrical, which leads to improvement in the symmetry of the signal transfer characteristics.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、CMOS回
路の製造工程では一般に、NMOSのゲート電極もPM
OSのゲート電極も共通のポリシリコン膜のパターニン
グにより形成されるので、両者に互いに異なる導電型を
付与するためには、それぞれのゲート電極となるべき領
域にマスクを介してイオンを打ち分けることが多い。す
なわち、n+ 型ゲート電極となる領域にはAs+ やP+
をイオン注入し、一方、p+ 型ゲート電極となる領域に
はB+ やBF2 + をイオン注入するか、もしくはB+
+ の共イオン注入を行う。
By the way, in the manufacturing process of a CMOS circuit, the gate electrode of the NMOS is generally PM.
Since the gate electrode of the OS is also formed by patterning a common polysilicon film, in order to give different conductivity types to each other, it is necessary to implant ions into regions to be the respective gate electrodes through a mask. Many. That is, As + and P + are formed in the region that becomes the n + type gate electrode.
Is ion-implanted, while B + and BF 2 + are ion-implanted in the region to be the p + -type gate electrode, or co-ion implantation of B + and F + is performed.

【0006】ここで、BF2 + はその解離特性や比較的
大きな質量ゆえに、B+ に比べて飛程を小さく制御した
りチャネリングを防止する上で有利である。また、B+
とF+ の共イオン注入にも同様の効果がある。さらに、
Fにはゲート酸化膜(SiO2 )の界面トラップ密度を
低下させるという優れた効果がある。しかしその反面、
FにはBの拡散を促進し、場合によってはBをゲート酸
化膜を突き抜けて基板(Si)まで到達させてしまうと
いう問題がある。この拡散は、後工程におけるソース/
ドレインの活性化アニール、SALICIDE(自己整
合的シリサイド化)プロセス、層間絶縁膜のリフロー
等、様々な熱処理の時点で生じ得る。
Here, BF 2 + is advantageous in controlling the range smaller than B + and preventing channeling because of its dissociation property and relatively large mass. Also, B +
The same effect can be obtained by co-ion implantation of F + and F + . further,
F has an excellent effect of reducing the interface trap density of the gate oxide film (SiO 2 ). However, on the other hand,
F has a problem that it promotes the diffusion of B, and in some cases B penetrates the gate oxide film and reaches the substrate (Si). This diffusion is the source /
It may occur during various heat treatments such as drain activation anneal, SALICIDE (self-aligned silicidation) process, interlayer dielectric reflow, and the like.

【0007】B+ のイオン注入では、ポリシリコン膜中
にFが取り込まれることはないため、このポリシリコン
膜を単独でゲート電極材料とする限りはBの拡散は促進
されない。仮に若干の拡散が生じたとしても、Bがゲー
ト酸化膜を突き抜けるには至らず、ゲート酸化膜中で安
定化される。しかし、このポリシリコン膜上にゲート抵
抗の低減を目的として高融点金属シリサイド膜や高融点
金属膜が積層されていると、これらの膜中に残留してい
るFがポリシリコン膜中へ取り込まれる。このような場
合には、たとえイオン注入がB+ を用いて行われていて
もやはりFによりBの拡散や突き抜けが促進されてしま
う。たとえば、WF6 をSiH4 で還元する減圧CVD
法で成膜されたWSix 膜は、残留Fを比較的多く含
み、上述のような問題を起こす虞れが大きい。このよう
なBの拡散や突き抜けは、PMOSの閾値電圧Vthの上
昇、サブスレッショルド・スウィングの増大、あるいは
ゲート絶縁膜の信頼性低下の原因となるので、できる限
り防止しなければならない。
In the ion implantation of B + , since F is not taken into the polysilicon film, diffusion of B is not promoted as long as this polysilicon film is used alone as a gate electrode material. Even if some diffusion occurs, B does not penetrate through the gate oxide film and is stabilized in the gate oxide film. However, when a refractory metal silicide film or a refractory metal film is laminated on the polysilicon film for the purpose of reducing the gate resistance, F remaining in these films is taken into the polysilicon film. . In such a case, even if the ion implantation is performed using B + , F still promotes the diffusion and penetration of B. For example, low pressure CVD for reducing WF 6 with SiH 4.
The WSi x film formed by the method contains a relatively large amount of residual F, and has a high possibility of causing the above-mentioned problems. Such diffusion or penetration of B causes increase of the threshold voltage V th of the PMOS, increase of subthreshold swing, or deterioration of reliability of the gate insulating film, and therefore must be prevented as much as possible.

【0008】Bの拡散を抑制する上で有効と考えられる
方法は、熱処理温度の低下あるいは熱処理時間の短縮で
ある。しかし、前者ではイオン注入やドライエッチング
で生じた結晶欠陥の回復が不十分となるためリーク電流
の増大を招く虞れがあり、後者では不純物の活性化が不
十分となるため拡散層や配線層の抵抗の上昇を招く虞れ
がある。
A method considered effective in suppressing the diffusion of B is to lower the heat treatment temperature or shorten the heat treatment time. However, in the former case, recovery of crystal defects caused by ion implantation or dry etching may be insufficient, which may lead to increase in leak current. In the latter case, insufficient activation of impurities may result in insufficient diffusion layer or wiring layer. There is a possibility that this may lead to an increase in resistance.

【0009】また、Bの突き抜けを抑制するためには、
NH3 やN2 O等の窒化雰囲気中でゲート酸化膜の急速
熱窒化(RTN)を行う方法が提案されている。しかし
これらの方法は、ゲート絶縁膜の膜厚増大やキャリア移
動度の低下によるトランジスタ特性の低下、あるいは固
定電荷や界面準位の増加によるゲート絶縁膜の信頼性低
下といった問題を招き、必ずしも得策ではない。
Further, in order to suppress the penetration of B,
A method of performing rapid thermal nitridation (RTN) of a gate oxide film in a nitriding atmosphere such as NH 3 or N 2 O has been proposed. However, these methods lead to problems such as deterioration in transistor characteristics due to increase in film thickness of the gate insulating film and decrease in carrier mobility, and decrease in reliability of the gate insulating film due to increase in fixed charges and interface states, and are not necessarily a good measure. Absent.

【0010】そこで、これらに代わる手法として、ポリ
シリコン膜の結晶粒径を増大させることで拡散経路たる
粒界を減少させ、これによりBの拡散を抑制しようとす
る方法が1990年IEEEシンポジウム・オンVLS
Iテクノロジー(1990 Symposium on VLSI Technology,
IEEE)抄録集 p.111-112に発表されている。この方法に
よると、まずゲート酸化膜上にアモルファス・シリコン
膜を堆積させ、NMOSのn+ 型ゲート電極とソース/
ドレイン領域、およびPMOSのp+ 型ゲート電極とソ
ース/ドレイン領域とをそれぞれ同時に形成している。
この後、ソース/ドレイン領域やゲート電極中の不純物
の活性化アニールと、層間絶縁膜(プラズマCVDによ
るSiO2 膜+BPSG)のリフローをいずれも900
℃,15分間の条件で行っており、これらの熱処理時に
アモルファス・シリコン膜の結晶粒径を初めから多結晶
膜として成膜されたポリシリコン膜に比べて2倍以上に
増大させている。これにより、ゲート酸化膜中へのBや
Fの拡散が減少し、Si基板へのBの突き抜けを抑制
し、ゲート酸化膜中の電子トラップ密度を低減させるこ
とに成功している。なお、上記方法ではアニール温度は
明示されていないものの、ゲート電極のパターニング後
にSALICIDE法によりTiSix 膜を形成してい
る旨の記載があり、この段階でも結晶粒の成長が起こっ
ている。
Therefore, as an alternative method, there is a method of increasing the crystal grain size of the polysilicon film to reduce the grain boundaries which are diffusion paths, thereby suppressing the diffusion of B, at the 1990 IEEE Symposium on. VLS
I Technology (1990 Symposium on VLSI Technology,
(IEEE) Abstracts, p.111-112. According to this method, first, an amorphous silicon film is deposited on the gate oxide film, and the n + type gate electrode of the NMOS and the source / source are formed.
The drain region, the p + type gate electrode of the PMOS, and the source / drain region are simultaneously formed.
After that, the activation annealing of impurities in the source / drain regions and the gate electrode and the reflow of the interlayer insulating film (SiO 2 film by plasma CVD + BPSG) are both performed 900 times.
It is performed under the condition of 15 ° C. for 15 minutes, and the grain size of the amorphous silicon film at the time of these heat treatments is more than doubled as compared with the polysilicon film formed as a polycrystalline film from the beginning. As a result, the diffusion of B and F into the gate oxide film is reduced, the penetration of B into the Si substrate is suppressed, and the electron trap density in the gate oxide film is successfully reduced. Although the annealing temperature is not specified in the above method, it is described that the TiSi x film is formed by the SALICIDE method after the patterning of the gate electrode, and the growth of crystal grains also occurs at this stage.

【0011】しかしながら、アモルファス・シリコンか
らポリシリコンへの結晶化の進み具合は、アモルファス
・シリコン膜が成膜後に経る熱処理条件により大きく変
化するため、上述の方法によっても必ずしも十分な大粒
径化が起こっているとは言えず、また粒径に再現性があ
るとも言えない。
However, since the progress of crystallization from amorphous silicon to polysilicon varies greatly depending on the heat treatment conditions after the amorphous silicon film is formed, the above method does not necessarily lead to a sufficiently large grain size. It cannot be said that this is happening, and that the particle size is not reproducible.

【0012】このように、p型ゲート電極からのBの拡
散を防止するための従来の対策は、いずれも決め手を欠
いているのが実情である。そこで本発明は、ゲート絶縁
膜の信頼性を損なうことなく、再現性の高い手法により
Bの拡散を防止することが可能なMOSトランジスタの
製造方法を提供することを目的とする。
As described above, all the conventional measures for preventing the diffusion of B from the p-type gate electrode lack the decisive factor. Therefore, it is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a MOS transistor capable of preventing the diffusion of B by a highly reproducible method without impairing the reliability of the gate insulating film.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明のMOSトランジ
スタの製造方法は、上述の目的を達するために提案され
るものであり、少なくとも一部がp型半導体膜より構成
されるゲート電極を有するMOSトランジスタを製造す
る際に、ゲート絶縁膜上にアモルファス・シリコン膜を
成膜する第1工程と、前記アモルファス・シリコン膜を
550〜700℃で1時間以上アニールしてポリシリコ
ン膜に変化させる第2工程と、少なくとも前記ポリシリ
コン膜をパターニングしてゲート電極を形成する第3工
程と、前記ゲート電極をマスクとしてp型不純物のイオ
ン注入を行うことによりソース/ドレイン領域を形成す
ると共に該ゲート電極の導電型をp型とする第4工程と
を経るものである。
A method for manufacturing a MOS transistor according to the present invention is proposed in order to achieve the above-mentioned object, and a MOS having a gate electrode at least a part of which is formed of a p-type semiconductor film. When manufacturing a transistor, a first step of forming an amorphous silicon film on a gate insulating film and a second step of annealing the amorphous silicon film at 550 to 700 ° C. for 1 hour or more to change it into a polysilicon film A third step of patterning at least the polysilicon film to form a gate electrode, and ion-implanting p-type impurities using the gate electrode as a mask to form source / drain regions and to form the gate electrode. The fourth step is to make the conductivity type p-type.

【0014】上記ゲート絶縁膜の典型例はシリコン化合
物膜である。MOSトランジスタのゲート絶縁膜として
用いられるシリコン化合物膜には、窒化シリコン膜,酸
化シリコン膜,あるいは酸化シリコン膜で窒化シリコン
膜を挟んだONO膜などが知られているが、本発明では
特に酸化シリコン膜(SiOx )を用いることが有効で
ある。
A typical example of the gate insulating film is a silicon compound film. As a silicon compound film used as a gate insulating film of a MOS transistor, a silicon nitride film, a silicon oxide film, an ONO film in which a silicon nitride film is sandwiched by silicon oxide films, or the like is known. It is effective to use a film (SiO x ).

【0015】上記のアニール条件は、通常の不純物活性
化アニールに比べるとかなり低温で、かつ長時間の条件
である。すなわち本発明は、従来のようにアモルファス
・シリコン膜の大粒径化をその後の熱処理時に同時に行
うのではなく、成膜直後に緩やかに行うことにより、十
分な大粒径化を高い制御性と再現性をもって実現するも
のである。アニール温度が550℃未満の温度域では結
晶核をなかなか発生させることができず、また700℃
より高い温度域では核発生速度が速すぎて十分な大粒径
化を起こすことができない。より好ましい温度範囲は6
00〜650℃である。また、アニール時間が1時間未
満であっても、十分な大粒径化を起こすことができな
い。より好ましいアニール時間は5〜10時間である。
The above-mentioned annealing conditions are conditions at a considerably low temperature and for a long time as compared with the usual impurity activation annealing. That is, according to the present invention, the grain size of the amorphous silicon film is not increased simultaneously with the subsequent heat treatment as in the prior art, but is gradually performed immediately after the film formation, whereby sufficient grain size increase and high controllability are achieved. It is realized with reproducibility. It is difficult to generate crystal nuclei in the temperature range where the annealing temperature is lower than 550 ° C, and 700 ° C.
In the higher temperature region, the rate of nucleation is too fast to cause sufficient grain size increase. A more preferable temperature range is 6
It is 00-650 degreeC. Further, even if the annealing time is less than 1 hour, the grain size cannot be sufficiently increased. A more preferable annealing time is 5 to 10 hours.

【0016】ここで、前記第1工程でアモルファス・シ
リコン膜を成膜した後には、該アモルファス・シリコン
膜のゲート形成部以外の領域にシリコンもしくはアルゴ
ンの少なくとも一方をイオン注入し、アモルファス化を
一層徹底させても良い。
Here, after the amorphous silicon film is formed in the first step, at least one of silicon and argon is ion-implanted into a region of the amorphous silicon film other than the gate formation portion to further amorphize it. You may make it thorough.

【0017】前記ゲート電極は、ポリシリコン膜単独に
より構成されても良いが、第2工程でポリシリコン膜を
形成した後、この上に高融点金属シリサイド膜もしくは
高融点金属膜を積層して複合膜を構成し、前記第3工程
ではこの複合膜をパターニングしてゲート電極を形成す
ることで、低抵抗化を図っても良い。ポリシリコン膜と
高融点金属シリサイド膜との複合膜はポリサイド膜、高
融点金属膜との複合膜はポリメタル膜として知られるも
のである。
The gate electrode may be composed of a polysilicon film alone, but after the polysilicon film is formed in the second step, a refractory metal silicide film or a refractory metal film is laminated thereon to form a composite. The resistance may be reduced by forming a film and patterning the composite film in the third step to form a gate electrode. A composite film of a polysilicon film and a refractory metal silicide film is known as a polycide film, and a composite film of a refractory metal film is known as a polymetal film.

【0018】上記高融点金属シリサイド膜としては、W
Six 膜,TiSix 膜,MoSix 膜,TaSi
x 膜,PtSix 膜,NiSix 膜など従来公知の膜を
用いることができるが、中でも代表的な膜はWSix
である。WSix 膜は、一般にWF6 をSiH4 または
SiCl2 2 (ジクロロシラン)で還元する減圧CV
Dにより成膜され、SiCl2 2 還元法の方が膜中の
残留Fを低減できることが知られている。なお、高融点
金属シリサイド膜はSALICIDE法により形成する
こともできる。この場合は、ポリシリコン膜をパターニ
ングした後に基体の全面を高融点金属膜で被覆し、アニ
ールを行うことによりゲート電極の上面や基板の活性領
域(ソース/ドレイン領域など)の表面を自己整合的に
シリサイド化させ、しかる後に未反応の高融点金属膜を
除去する。一方、上記高融点金属膜としては、W膜,T
i膜,Mo膜,Ta膜,Pt膜,Ni膜等の従来公知の
膜を用いることができる。これらの膜は、減圧CVD
法,プラズマCVD法,あるいはスパッタリング法によ
り成膜する。
As the refractory metal silicide film, W
Si x film, TiSi x film, MoSi x film, TaSi
Conventionally known films such as an x film, a PtSi x film, and a NiSi x film can be used, but a typical film among them is the WSi x film. The WSi x film is generally a low pressure CV for reducing WF 6 with SiH 4 or SiCl 2 H 2 (dichlorosilane).
It is known that a SiCl 2 H 2 reduction method for forming a film by D can reduce the residual F in the film. The refractory metal silicide film can also be formed by the SALICIDE method. In this case, after patterning the polysilicon film, the entire surface of the substrate is covered with a refractory metal film and annealed to make the upper surface of the gate electrode and the surface of the active region (source / drain region, etc.) of the substrate self-aligned. Then, the unreacted refractory metal film is removed. On the other hand, as the refractory metal film, W film, T film
Conventionally known films such as i film, Mo film, Ta film, Pt film, and Ni film can be used. These films are low pressure CVD
Method, plasma CVD method, or sputtering method.

【0019】本発明ではポリシリコン膜の大粒径化によ
りp型不純物の拡散を抑制するので、このp型不純物と
してBを含むと共に、製造工程において必然的にフッ素
を含有してしまうようなゲート電極を用いても、信頼性
の高いMOSトランジスタを製造することができる。こ
のフッ素は、アモルファス・シリコン膜をp型化するた
めにBF2 + のイオン注入もしくはB+ とF+ の共イオ
ン注入を行う際に取り込まれたり、あるいはポリシリコ
ン膜の上に積層される前記高融点金属シリサイド膜や高
融点金属膜からの残留Fの拡散により取り込まれる。
In the present invention, since the diffusion of the p-type impurity is suppressed by increasing the grain size of the polysilicon film, the gate which contains B as the p-type impurity and inevitably contains fluorine in the manufacturing process. A highly reliable MOS transistor can be manufactured even by using the electrode. This fluorine is taken in during the ion implantation of BF 2 + or the co-ion implantation of B + and F + to make the amorphous silicon film p-type, or is laminated on the polysilicon film. It is taken in by diffusion of residual F from the refractory metal silicide film or refractory metal film.

【0020】[0020]

【作用】アモルファス・シリコンをポリシリコンに変化
させる場合、結晶核の発生を遅らせると結晶粒を大粒径
化することができる。本発明では、この核発生の遅延を
低温・長時間アニールにより達成する。しかも、本発明
ではこのアニールをアモルファス・シリコン膜の成膜に
引き続いて行うため、後工程の熱処理条件に影響される
ことなく、十分かつ再現性の高い大粒径化を行うことが
できる。
When the amorphous silicon is changed to polysilicon, the generation of crystal nuclei can be delayed to increase the crystal grain size. In the present invention, this delay of nucleation is achieved by low temperature and long time annealing. Moreover, in the present invention, since this annealing is performed subsequent to the formation of the amorphous silicon film, the grain size can be increased sufficiently and with high reproducibility without being affected by the heat treatment conditions of the subsequent steps.

【0021】核発生の遅延は、イオン注入による徹底ア
モルファス化を併用することで、より顕著となる。すな
わち、本発明ではアモルファス・シリコン膜中、ゲート
電極形成部以外の領域における核発生速度を極端に低下
させるため、ゲート電極形成部では相対的に核発生速度
が速くなり、結晶粒の成長はこの領域から外側へ向かっ
て進行する。この結果、ゲート電極内の粒界、すなわち
拡散経路が減少し、たとえポリシリコン膜に不純物Bと
共にFが含有されていても、Bの拡散や突き抜けが効果
的に抑制される。したがって、p型不純物の導入にBF
2 + のイオン注入、あるいはB+ とF+ の共イオン注入
を採用したり、ポリシリコン膜の上に残留Fを含む高融
点金属シリサイド膜や高融点金属膜を積層することも、
何ら支障が無くなる。
The delay in the generation of nuclei becomes more remarkable by using the complete amorphization by ion implantation together. That is, in the present invention, the nucleation rate in the region other than the gate electrode formation portion in the amorphous silicon film is extremely reduced, so that the nucleation rate is relatively increased in the gate electrode formation portion, and the growth of crystal grains is Proceed outward from the area. As a result, the grain boundaries in the gate electrode, that is, the diffusion paths are reduced, and even if the polysilicon film contains the impurity B as well as F, the diffusion and penetration of B are effectively suppressed. Therefore, for introducing the p-type impurity, BF
2 + ion implantation, or B + and F + or adopting a co-ion implantation, also laminating the refractory metal silicide film or a refractory metal film containing residual F on the polysilicon film,
There will be no hindrance.

【0022】[0022]

【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について説明
する。
EXAMPLES Specific examples of the present invention will be described below.

【0023】実施例1 本実施例は、本発明をポリサイド・ゲート電極を持つC
MOSの製造に適用した例である。本実施例のプロセス
を、図1ないし図5を参照しながら説明する。
Example 1 This example illustrates the present invention with a C having a polycide gate electrode.
This is an example applied to the manufacture of MOS. The process of this embodiment will be described with reference to FIGS.

【0024】まず、ν型(低濃度n型)Si基板(ν−
Sub)1上に公知のLOCOS法によりフィールド酸
化膜2を形成して素子分離を行い、次にNMOS部には
+、PMOS部にはP+ をそれぞれ図示されないレジ
スト・マスクを介してイオン注入し、p型ウェル(p−
Well)3とn型ウェル(n−Well)4を形成し
た。ここで、上記B+ のイオン注入条件は、たとえばイ
オン加速エネルギー280keV,ドース量1.6×1
13/cm2 とした。また、上記P+ のイオン注入条件
は、たとえばイオン加速エネルギー330keV,ドー
ス量8×1012/cm2 とした。さらに、活性領域の表
層部に閾値電圧Vth調整のためのイオン注入を行った
後、パイロジェニック酸化により活性領域の表面に厚さ
約8nmのゲート酸化膜5を形成した。図1には、ここ
までの工程を終了した状態が示されている。
First, a ν type (low concentration n type) Si substrate (ν−
A field oxide film 2 is formed on the Sub 1 by a well-known LOCOS method to perform element isolation, and then B + is ion-implanted into the NMOS portion and P + is ion-implanted into the PMOS portion through a resist mask (not shown). The p-type well (p-
Well 3 and n-type well (n-Well) 4 were formed. Here, the B + ion implantation conditions are, for example, an ion acceleration energy of 280 keV and a dose of 1.6 × 1.
It was set to 0 13 / cm 2 . The P + ion implantation conditions are, for example, an ion acceleration energy of 330 keV and a dose amount of 8 × 10 12 / cm 2 . Further, after ion implantation for adjusting the threshold voltage V th in the surface layer of the active region, a gate oxide film 5 having a thickness of about 8 nm was formed on the surface of the active region by pyrogenic oxidation. FIG. 1 shows a state in which the steps up to this point have been completed.

【0025】次に、図2に示されるように、基体の全面
に減圧CVDによりアモルファス・シリコン膜6a(添
字aはアモルファス状態であることを表す。)を堆積さ
せた。この減圧CVDは、一例としてSiH4 を原料ガ
スとし、堆積温度550℃にて行った。
Next, as shown in FIG. 2, an amorphous silicon film 6a (subscript a indicates an amorphous state) was deposited on the entire surface of the substrate by low pressure CVD. This low pressure CVD was carried out at a deposition temperature of 550 ° C. using SiH 4 as a source gas as an example.

【0026】続いて、本発明の最大の特色であるアモル
ファス・シリコン膜の低温・長時間アニールを行った。
このアニールは、たとえばN2 雰囲気中,600℃,5
〜10時間の条件で行った。このときの固相成長によ
り、アモルファス・シリコン膜6aは図3に示されるよ
うに、最大粒径1μm程度のポリシリコン膜6p(添字
pは多結晶状態であることを表す。)に変化した。
Subsequently, the amorphous silicon film, which is the greatest feature of the present invention, is annealed at a low temperature for a long time.
This annealing is performed, for example, in an N 2 atmosphere at 600 ° C. for 5 hours.
It was carried out under the condition of 10 hours. By the solid phase growth at this time, the amorphous silicon film 6a was changed to a polysilicon film 6p (subscript p represents a polycrystalline state) having a maximum grain size of about 1 μm, as shown in FIG.

【0027】次に、基体の全面に減圧CVDによりWS
x 膜7を堆積させた。この減圧CVDは、一例として
WF6 /SiCl2 2 混合ガスを用い、堆積温度68
0℃にて行った。これにより、ゲート電極はW−ポリサ
イド膜により構成されることになる。このWSix 膜の
成膜過程では上述のように700℃近い加熱が行われる
ため、従来の方法ではこの間にもアモルファス・シリコ
ン膜の結晶成長が若干進行し、結晶粒が小粒径化する一
因となっていた。しかし、本発明ではアモルファス・シ
リコン膜6aは既にポリシリコン膜6pに変化している
ので、このような懸念はない。
Then, the entire surface of the base body is subjected to WS by low pressure CVD.
The i x film 7 was deposited. This low pressure CVD uses a WF 6 / SiCl 2 H 2 mixed gas as an example, and a deposition temperature of 68
Performed at 0 ° C. As a result, the gate electrode is composed of the W-polycide film. Since heating at about 700 ° C. is performed in the process of forming the WSi x film as described above, in the conventional method, the crystal growth of the amorphous silicon film slightly progresses during this period, and the crystal grains become smaller. It was a cause. However, in the present invention, since the amorphous silicon film 6a has already been changed to the polysilicon film 6p, there is no such concern.

【0028】次に、図示されないレジスト・マスクを介
して上記W−ポリサイド膜をドライエッチングにより異
方性加工し、ゲート電極G1 を形成した。このドライエ
ッチングは、たとえばCl2 /O2 混合ガスと有磁場マ
イクロ波プラズマ・エッチング装置を用い、ゲート酸化
膜5に対する選択比を十分に大きく確保しながら行っ
た。さらに、PMOS部を図示されないレジスト・パタ
ーンで被覆し、上記ゲート電極G1 をマスクとしてNM
OS部にAs+ の低濃度イオン注入を行うことにより、
- 型LDD領域8を形成した。続いて、今度はNMO
S部を図示されないレジスト・パターンで被覆し、上記
ゲート電極G1 をマスクとしてPMOS部にBF2 +
低濃度イオン注入を行うことにより、p- 型LDD領域
9を形成した。図4には、ここまでの工程が終了した状
態が示されている。
Next, the W-polycide film was anisotropically processed by dry etching through a resist mask (not shown) to form a gate electrode G 1 . This dry etching was performed by using, for example, a Cl 2 / O 2 mixed gas and a microwave plasma etching apparatus with a magnetic field while ensuring a sufficiently large selection ratio for the gate oxide film 5. Further, the PMOS portion is covered with a resist pattern (not shown), and the gate electrode G 1 is used as a mask for NM.
By implanting As + low-concentration ions into the OS part,
An n type LDD region 8 was formed. Then, this time NMO
A p - type LDD region 9 was formed by covering the S portion with a resist pattern (not shown) and performing low concentration ion implantation of BF 2 + into the PMOS portion using the gate electrode G 1 as a mask. FIG. 4 shows a state in which the steps up to here are completed.

【0029】次に、基体の全面に減圧CVDにより厚さ
約150nmのSiO2 膜を堆積させ、これを異方的に
エッチバックしてゲート電極G1 の側壁面上にサイドウ
ォール10を形成した。続いて、上記ゲート電極G1
サイドウォール10および図示されないレジスト・パタ
ーンをマスクとして用い、NMOS部にはAs+ 、PM
OS部にはBF2 + をそれぞれ高濃度イオン注入にて導
入し、n+ 型ソース/ドレイン領域11およびp+ 型ソ
ース/ドレイン領域12をそれぞれ形成した。ここで、
As+ およびBF2 + のイオン注入条件はいずれも、た
とえばイオン加速エネルギー20keV,ドース量3×
1015/cm2 とした。なお、このイオン注入の際に
は、ゲート電極G1 にも同時にイオンが注入されるた
め、NMOS部のゲート電極G1 の導電型はn+ 型、P
MOS部のゲート電極G1 の導電型はp+ 型となる。
Next, a SiO 2 film having a thickness of about 150 nm is deposited on the entire surface of the substrate by low pressure CVD, and this is anisotropically etched back to form a sidewall 10 on the sidewall surface of the gate electrode G 1 . . Then, the gate electrodes G 1 ,
Using the sidewall 10 and a resist pattern (not shown) as a mask, As + , PM
BF 2 + was introduced into the OS portion by high-concentration ion implantation to form the n + type source / drain regions 11 and the p + type source / drain regions 12, respectively. here,
The ion implantation conditions of As + and BF 2 + are, for example, an ion acceleration energy of 20 keV and a dose of 3 ×.
It was set to 10 15 / cm 2 . During this ion implantation, since the ions are also implanted into the gate electrode G 1 at the same time, the conductivity type of the gate electrode G 1 in the NMOS section is n + type, P type.
The conductivity type of the gate electrode G 1 of the MOS portion is p + type.

【0030】この後、たとえば1050℃,10秒間の
条件でラピッド・サーマル・アニール(RTA)を行う
ことにより、n+ 型ソース/ドレイン領域11およびp
+ 型ソース/ドレイン領域12の不純物を活性化させ
た。本発明では上述のようにアモルファス・シリコン膜
6aが既にポリシリコン膜6pに変化し、Bの拡散経路
となり得る粒界が減少している。このため、PMOS部
のゲート電極G1 にはイオン注入やWSix 膜7との積
層に起因してFが混入しているにもかかわらず、RTA
のような急速高温熱処理を経てもBがゲート酸化膜5中
へ拡散したり、あるいはこれを突き抜けて活性領域へ拡
散することはなかった。
After that, rapid thermal annealing (RTA) is performed under the conditions of, for example, 1050 ° C. for 10 seconds, whereby n + type source / drain regions 11 and p are formed.
The impurities in the + type source / drain region 12 were activated. In the present invention, the amorphous silicon film 6a has already been changed to the polysilicon film 6p as described above, and the number of grain boundaries that can serve as a B diffusion path is reduced. Therefore, even though F is mixed in the gate electrode G 1 of the PMOS portion due to ion implantation or lamination with the WSi x film 7, RTA
Even after the rapid high temperature heat treatment as described above, B did not diffuse into the gate oxide film 5 or penetrate through it and diffuse into the active region.

【0031】この後、常法にしたがって層間絶縁膜の堆
積、接続孔の開口、上層配線の形成を行い、CMOSを
完成させた。本実施例で作成されたCMOSは、抵抗の
上昇、閾値電圧Vthの変動、界面準位の増加を招くこと
なく、安定した高速動作を示した。
After that, an interlayer insulating film was deposited, connection holes were opened, and upper layer wirings were formed by a conventional method to complete the CMOS. The CMOS manufactured in this example exhibited stable high-speed operation without causing an increase in resistance, a change in threshold voltage V th , and an increase in interface state.

【0032】実施例2 本実施例では、低温・長時間アニールを行う前に、アモ
ルファス・シリコン膜のゲート電極形成部以外の領域を
イオン注入により徹底アモルファス化することにより、
ゲート電極を構成するポリシリコン膜の一層の大粒径化
を図った。本実施例のプロセスを、図6ないし図11を
参照しながら説明する。
Example 2 In this example, the regions other than the gate electrode forming portion of the amorphous silicon film were thoroughly amorphized by ion implantation before annealing at low temperature for a long time.
The grain size of the polysilicon film forming the gate electrode was further increased. The process of this embodiment will be described with reference to FIGS.

【0033】まず、アモルファス・シリコン膜6aの形
成(図2参照。)までを実施例1と同様に行った後、図
6に示されるようにゲート電極形成部をレジスト・パタ
ーン13で被覆し、Si+ のイオン注入を行った。この
ときのイオン注入条件は、たとえばイオン加速エネルギ
ー10〜30keV,ドース量1×1016/cm2 とし
た。これにより、ゲート電極形成部以外の領域は徹底ア
モルファス化シリコン膜6aaに変化した。
First, the steps up to the formation of the amorphous silicon film 6a (see FIG. 2) are performed in the same manner as in Example 1, and then the gate electrode forming portion is covered with the resist pattern 13 as shown in FIG. Ion implantation of Si + was performed. The ion implantation conditions at this time were, for example, an ion acceleration energy of 10 to 30 keV and a dose amount of 1 × 10 16 / cm 2 . As a result, the region other than the gate electrode forming portion was changed to the thoroughly amorphized silicon film 6aa.

【0034】上記レジスト・パターン13をO2 プラズ
マ・アッシングにより除去した後、実施例1と同じ条件
で低温・長時間アニールを行った。このアニールによ
り、図7に示されるように、上記アモルファス・シリコ
ン膜6aは、レジスト・パターン13で被覆されていた
ゲート電極形成領域において巨大粒径ポリシリコン膜6
pl(添字lは相対的に大粒径であることを表す。)、
それ以外の領域において小粒径ポリシリコン膜6ps
(添字sは相対的に小粒径であることを表す。)にそれ
ぞれ変化した。ただし、上記小粒径ポリシリコン膜6p
sは、巨大粒径と比較する都合で便宜的に小粒径と称す
るものの、実施例1で述べたポリシリコン膜6pと同様
に大きな粒径を有するものである。
After removing the resist pattern 13 by O 2 plasma ashing, low temperature and long time annealing was performed under the same conditions as in Example 1. As a result of this annealing, as shown in FIG. 7, the amorphous silicon film 6 a is formed into a large grain size polysilicon film 6 in the gate electrode formation region covered with the resist pattern 13.
pl (subscript l indicates that the particle size is relatively large),
Small-sized polysilicon film 6ps in other regions
(The subscript s indicates that the particle size is relatively small.). However, the above-mentioned small grain polysilicon film 6p
Although s is referred to as a small grain size for convenience of comparison with the giant grain size, it has a large grain size similarly to the polysilicon film 6p described in the first embodiment.

【0035】かかる部分的な粒径の差は、次のような機
構により発生すると考えられる。図9ないし図11は、
PMOS部の部分拡大断面図である。まず、図9におい
てゲート電極形成部をレジスト・パターン13で被覆さ
れたアモルファス・シリコン膜6aにSi+ をイオン注
入すると、ゲート電極形成部以外の領域が徹底アモルフ
ァス化シリコン膜6aaに変化し、核形成速度が著しく
低下する。レジスト・パターン13を除去した後に低温
・長時間アニールを行うと、図10に示されるように、
核14はまずゲート形成領域に発生し、これを起点とし
て結晶粒成長が開始される。この結果、図11に示され
るように、ゲート形成領域の結晶粒の粒径はそれ以外の
領域におけるよりも大きくなり、巨大粒径ポリシリコン
膜6plが形成される。
It is considered that such a partial difference in particle size occurs due to the following mechanism. 9 to 11 are
It is a partial expanded sectional view of a PMOS part. First, in FIG. 9, when Si + is ion-implanted into the amorphous silicon film 6a covered with the resist pattern 13 at the gate electrode forming portion, the region other than the gate electrode forming portion is changed to the thoroughly amorphized silicon film 6aa, and the nucleus The formation rate is significantly reduced. When low temperature and long time annealing is performed after removing the resist pattern 13, as shown in FIG.
The nuclei 14 are first generated in the gate formation region, and the crystal grain growth is started from this as a starting point. As a result, as shown in FIG. 11, the grain size of the crystal grains in the gate formation region becomes larger than that in the other regions, and a large grain size polysilicon film 6pl is formed.

【0036】この後、図8に示されるように、W−ポリ
サイド膜の形成、そのパターニングによるゲート電極G
2 の形成、LDD領域の形成、サイドウォール10の形
成、ソース/ドレイン領域12の形成と巨大粒径ポリシ
リコン膜6plへの不純物導入、不純物活性化アニール
を実施例1と同様に行った。さらに、層間絶縁膜の堆
積、接続孔の開口、上層配線の形成を経てCMOSを完
成させた。本実施例のCMOSにおいては、PMOSの
動作特性が実施例1に比べて一層改善されていた。
Thereafter, as shown in FIG. 8, a gate electrode G is formed by forming a W-polycide film and patterning the W-polycide film.
2, the formation of LDD regions, the formation of sidewalls 10, the formation of source / drain regions 12, the introduction of impurities into the large-grain polysilicon film 6pl, and the impurity activation anneal were performed. Further, the CMOS is completed through the deposition of the interlayer insulating film, the opening of the connection hole, and the formation of the upper layer wiring. In the CMOS of this embodiment, the operating characteristics of the PMOS are further improved as compared with the first embodiment.

【0037】以上、本発明を2例の実施例にもとづいて
説明したが、本発明はこれらの実施例に何ら限定される
ものではない。たとえば上記実施例では、アモルファス
・シリコン膜6aへのp型不純物の導入をBF2 + のイ
オン注入により行ったが、これはB+ とF+ の共イオン
注入、あるいはもとよりF混入の虞れの無いB+ のイオ
ン注入に替えても良い。また、上記実施例ではゲート電
極の上層側を構成する膜を減圧CVDにより堆積された
WSix 膜としたが、このWSix 膜はSALICID
Eにより形成されてもよい。さらにあるいは、ゲート電
極の上層側を高融点金属膜としてもよい。また、上記実
施例2において、徹底アモルファス化を図るために注入
されるイオンはSi+ に替えてAr+ としても良い。
The present invention has been described above based on the two embodiments, but the present invention is not limited to these embodiments. For example, in the above-described embodiment, the p-type impurity is introduced into the amorphous silicon film 6a by the ion implantation of BF 2 + , but this may be the co-ion implantation of B + and F + , or there is a possibility that F is mixed. It is also possible to replace it with the non-existent B + ion implantation. Further, in the above embodiment, the film forming the upper layer side of the gate electrode is the WSi x film deposited by the low pressure CVD, but this WSi x film is a SALICID.
It may be formed of E. Further alternatively, the upper layer side of the gate electrode may be a refractory metal film. Further, in the second embodiment, the ions to be completely amorphized may be Ar + instead of Si + .

【0038】その他、CMOS回路の構成、各膜の膜
厚、堆積方法および条件、アニール条件、イオン注入条
件の細部については、適宜変更が可能である。
In addition, the details of the structure of the CMOS circuit, the film thickness of each film, the deposition method and conditions, the annealing conditions, and the ion implantation conditions can be changed as appropriate.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明を適用すればPMOSのp型ポリシリコン・ゲート電
極中にBと共にFが含まれていても、Bの拡散を効果的
に抑制することができるため、Fによる界面トラップ密
度の低減効果はそのままに、閾値電圧Vthの上昇やサブ
スレッショルド・スウィングの増大を防止することがで
きる。このことにより、動作速度と信頼性に優れた微細
なPMOSを構成することができ、さらにはこれを用い
て信号伝達特性の改善されたCMOSを構成することが
可能となる。
As is apparent from the above description, the application of the present invention effectively suppresses the diffusion of B even if F is contained together with B in the p-type polysilicon gate electrode of the PMOS. Therefore, it is possible to prevent the increase of the threshold voltage V th and the increase of the subthreshold swing while maintaining the effect of reducing the interface trap density by F. As a result, it is possible to configure a fine PMOS that is excellent in operation speed and reliability, and further to use it to configure a CMOS with improved signal transfer characteristics.

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

【図1】本発明をCMOSの製造に適用したプロセス例
において、Si基板上で素子分離、ウェル形成、ゲート
酸化を行った状態を示す模式的断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a state in which element isolation, well formation, and gate oxidation are performed on a Si substrate in a process example in which the present invention is applied to manufacturing a CMOS.

【図2】図1の基体の全面にアモルファス・シリコン膜
を堆積させた状態を示す模式的断面図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a state in which an amorphous silicon film is deposited on the entire surface of the base body of FIG.

【図3】低温・長時間アニールを行い、図2のアモルフ
ァス・シリコン膜をポリシリコン膜に変化させた状態を
示す模式的断面図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a state in which the amorphous silicon film of FIG. 2 is changed to a polysilicon film by performing low temperature / long time annealing.

【図4】図3のポリシリコン膜上にWSix 膜を堆積さ
せてW−ポリサイド膜を構成し、これをパターニングし
てゲート電極を形成し、低濃度イオン注入によりLDD
領域を形成した状態を示す模式的断面図である。
4 is a WSi x film deposited on the polysilicon film of FIG. 3 to form a W-polycide film, which is patterned to form a gate electrode, and LDD is formed by low-concentration ion implantation.
It is a typical sectional view showing the state where a field was formed.

【図5】図4のゲート電極の側壁面上にサイドウォール
を形成し、高濃度イオン注入によりソース/ドレイン領
域を形成すると共に、ポリシリコン膜にも不純物を導入
している状態を示す模式的断面図である。
5 is a schematic view showing a state in which a side wall is formed on the side wall surface of the gate electrode in FIG. 4, source / drain regions are formed by high-concentration ion implantation, and impurities are also introduced into the polysilicon film. FIG.

【図6】本発明のCMOSの製造に適用した他のプロセ
ス例において、アモルファス・シリコン膜にイオン注入
を施すことにより、ゲート電極形成部以外の領域を徹底
アモルファス化させた状態を示す模式的断面図である。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a state in which a region other than a gate electrode formation portion is thoroughly amorphized by performing ion implantation on an amorphous silicon film in another process example applied to manufacture of the CMOS of the present invention. It is a figure.

【図7】低温・長時間アニールを行い、図6のアモルフ
ァス・シリコン膜をゲート電極形成部において特に粒径
の大きいポリシリコン膜に変化させた状態を示す模式的
断面図である。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a state in which the amorphous silicon film of FIG. 6 is changed to a polysilicon film having a particularly large grain size in the gate electrode formation portion by performing low temperature / long time annealing.

【図8】W−ポリサイド膜の形成、そのパターニングに
よるゲート電極の形成、LDD領域の形成、サイドウォ
ールの形成、ソース/ドレイン領域の形成とポリシリコ
ン膜への不純物導入を行った状態を示す模式的断面図で
ある。
FIG. 8 is a schematic view showing a state in which a W-polycide film is formed, a gate electrode is formed by patterning the LDD region, a sidewall is formed, a source / drain region is formed, and impurities are introduced into the polysilicon film. FIG.

【図9】図6のPMOS部の部分拡大断面図であり、ア
モルファス・シリコン膜のゲート電極形成部以外の領域
にイオン注入を施して徹底アモルファス化させた状態を
示す。
9 is a partially enlarged cross-sectional view of the PMOS portion of FIG. 6, showing a state in which ion implantation is performed to a region of the amorphous silicon film other than the gate electrode formation portion to make it completely amorphous.

【図10】低温・長時間アニールにより、図9のアモル
ファス・シリコン膜のゲート電極形成部に優先的に核を
発生させた状態を示す模式的断面図である。
10 is a schematic cross-sectional view showing a state in which nuclei are preferentially generated in the gate electrode formation portion of the amorphous silicon film of FIG. 9 by low temperature / long time annealing.

【図11】ゲート電極形成部の粒径がそれ以外の領域に
比べて大きいポリシリコン膜が形成された状態を示す模
式的断面図である。
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing a state in which a polysilicon film in which the grain size of the gate electrode formation portion is larger than that in other regions is formed.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3 p型ウェル 4 n型ウェル 5 ゲート酸化膜 6a アモルファス・シリコン膜 6p ポリシリコン膜 6pl 巨大粒径ポリシリコン膜 6ps 小粒径ポリシリコン膜 11 n+ 型ソース/ドレイン領域 G1 ゲート電極 G2 (巨大粒径ポリシリコン膜により構成される)ゲ
ート電極 12 ソース/ドレイ領域 13 レジスト・パターン 14 核
3 p-type well 4 n-type well 5 gate oxide film 6a amorphous silicon film 6p polysilicon film 6pl huge grain size polysilicon film 6ps small grain size polysilicon film 11 n + type source / drain region G 1 gate electrode G 2 ( Gate electrode 12 Source / drain region 13 Resist pattern 14 Nucleus

───────────────────────────────────────────────────── 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 21/336 H01L 29/78 301P ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical indication H01L 21/336 H01L 29/78 301P

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも一部がp型半導体膜より構成
されるゲート電極を有するMOSトランジスタの製造方
法において、 ゲート絶縁膜上にアモルファス・シリコン膜を成膜する
第1工程と、 前記アモルファス・シリコン膜を550〜700℃で1
時間以上アニールしてポリシリコン膜に変化させる第2
工程と、 少なくとも前記ポリシリコン膜をパターニングしてゲー
ト電極を形成する第3工程と、 前記ゲート電極をマスクとしてp型不純物のイオン注入
を行うことによりソース/ドレイン領域を形成すると共
に該ゲート電極の導電型をp型とする第4工程とを有す
るMOSトランジスタの製造方法。
1. A method of manufacturing a MOS transistor having a gate electrode, at least a part of which is composed of a p-type semiconductor film, comprising: a first step of forming an amorphous silicon film on a gate insulating film; and the amorphous silicon. Membrane 1 at 550-700 ℃
Second annealing for more than 2 hours to change into polysilicon film
A step of patterning at least the polysilicon film to form a gate electrode, and ion-implanting a p-type impurity using the gate electrode as a mask to form a source / drain region and to form a gate electrode of the gate electrode. And a fourth step of setting the conductivity type to p-type.
【請求項2】 前記第1工程でアモルファス・シリコン
膜を成膜した後、該アモルファス・シリコン膜のゲート
電極形成部以外の領域にシリコンもしくはアルゴンの少
なくとも一方をイオン注入する請求項1記載のMOSト
ランジスタの製造方法。
2. The MOS according to claim 1, wherein after forming the amorphous silicon film in the first step, at least one of silicon and argon is ion-implanted into a region of the amorphous silicon film other than a gate electrode forming portion. Manufacturing method of transistor.
【請求項3】 前記第2工程でポリシリコン膜を形成し
た後、この上に高融点金属シリサイド膜もしくは高融点
金属膜を積層して複合膜を構成し、前記第3工程ではこ
の複合膜をパターニングしてゲート電極を形成する請求
項1記載のMOSトランジスタの製造方法。
3. A polysilicon film is formed in the second step, and a refractory metal silicide film or a refractory metal film is laminated thereon to form a composite film. In the third step, the composite film is formed. The method of manufacturing a MOS transistor according to claim 1, wherein the gate electrode is formed by patterning.
【請求項4】 前記ゲート電極がp型不純物としてホウ
素を含むと共に、フッ素を取り込んでなる請求項1ない
し請求項3のいずれか1項に記載のMOSトランジスタ
の製造方法。
4. The method of manufacturing a MOS transistor according to claim 1, wherein the gate electrode contains boron as a p-type impurity and incorporates fluorine.
【請求項5】 前記フッ素は、前記第1の工程における
前記アモルファス・シリコン膜へのBF2 + のイオン注
入、もしくはB+ とF+ の共イオン注入に伴って前記ゲ
ート電極へ取り込まれる請求項4記載のMOSトランジ
スタの製造方法。
5. The fluorine is taken into the gate electrode in accordance with the BF 2 + ion implantation or the B + and F + co-ion implantation into the amorphous silicon film in the first step. 4. The method for manufacturing a MOS transistor according to 4.
【請求項6】 前記フッ素は、前記ポリシリコン膜の上
に積層される前記高融点金属シリサイド膜もしくは前記
高融点金属膜から前記ゲート電極へ取り込まれる請求項
4記載のMOSトランジスタの製造方法。
6. The method of manufacturing a MOS transistor according to claim 4, wherein the fluorine is taken into the gate electrode from the refractory metal silicide film or the refractory metal film laminated on the polysilicon film.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11163345A (en) * 1997-09-29 1999-06-18 Matsushita Electron Corp Manufacture of semiconductor device
JP2000357666A (en) * 1999-04-15 2000-12-26 Sharp Corp Semiconductor device and manufacture thereof
US6884672B1 (en) 2003-11-04 2005-04-26 International Business Machines Corporation Method for forming an electronic device
JP2007294496A (en) * 2006-04-21 2007-11-08 Renesas Technology Corp Semiconductor device and its fabrication process
WO2008099499A1 (en) * 2007-02-16 2008-08-21 Fujitsu Limited P-type mos transistor manufacturing method, method for manufacturing cmos-type semiconductor device using the p-type mos transistor, and cmos-type semiconductor device manufactured by the manufacturing method

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11163345A (en) * 1997-09-29 1999-06-18 Matsushita Electron Corp Manufacture of semiconductor device
JP2000357666A (en) * 1999-04-15 2000-12-26 Sharp Corp Semiconductor device and manufacture thereof
US6884672B1 (en) 2003-11-04 2005-04-26 International Business Machines Corporation Method for forming an electronic device
JP2007294496A (en) * 2006-04-21 2007-11-08 Renesas Technology Corp Semiconductor device and its fabrication process
WO2008099499A1 (en) * 2007-02-16 2008-08-21 Fujitsu Limited P-type mos transistor manufacturing method, method for manufacturing cmos-type semiconductor device using the p-type mos transistor, and cmos-type semiconductor device manufactured by the manufacturing method
JP5146326B2 (en) * 2007-02-16 2013-02-20 富士通株式会社 P-type MOS transistor manufacturing method, CMOS-type semiconductor device manufacturing method including the P-type MOS transistor, and CMOS-type semiconductor device manufactured by the manufacturing method
US8470653B2 (en) 2007-02-16 2013-06-25 Fujitsu Limited Method for manufacturing a P-type MOS transistor, method for manufacturing a CMOS-type semiconductor apparatus having the P-type MOS transistor, and CMOS-type semiconductor apparatus manufactured using the manufacturing method

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