JPH08330441A - Manufacture of mos transistor - Google Patents

Manufacture of mos transistor

Info

Publication number
JPH08330441A
JPH08330441A JP7134423A JP13442395A JPH08330441A JP H08330441 A JPH08330441 A JP H08330441A JP 7134423 A JP7134423 A JP 7134423A JP 13442395 A JP13442395 A JP 13442395A JP H08330441 A JPH08330441 A JP H08330441A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
gate electrode
ion implantation
pmos
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP7134423A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masanori Tsukamoto
雅則 塚本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP7134423A priority Critical patent/JPH08330441A/en
Publication of JPH08330441A publication Critical patent/JPH08330441A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

PURPOSE: To prevent the enhanced diffusion of B in the p<+> type gate electrode of a PMOS and provide a shallow junction. CONSTITUTION: The F incorporated into the active area in an Si substrate is useful for attainment of a shallow junction depth xj of a B diffusion layer, but the F in a p<+> type gate electrode is harmful against the diffusion promotion of B which is an impurity. Therefore, F<+> ion implantation is performed by using the resist mask 8, which used for patterning gate electrodes 7n and 7p, without modification. At that time, F<+> is introduced not to the gate electrode 7p but to the active area. Then, the resist mask 8 is removed, and ion implantation of not BF2 <+> but B<+> is performed in the PMOS forming area. A shallow LDD area 10 is formed in the active area by the present F<+> , and in the gate electrode 7p, fluctuation of B concentration in the gate electrode 7p is suppressed. Thus, fluctuation of the threshold voltage Vth and the subthreshold swing increase of the PMOS are suppressed.

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p型MOSトランジスタ(PMO
S)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しながら、ソース/
ドレイン領域の浅い接合も同時に達成する方法に関す
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 (PMO).
While suppressing the diffusion of boron (B) from the p-type gate electrode of S) or the penetration of B of the gate oxide film,
The present invention also relates to a method of simultaneously achieving a shallow junction in the drain region.

【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)
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M
OS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
けることは確実視されている。
2. Description of the Related Art A complementary MOS transistor (CMOS) in which an n-type MOS transistor (NMOS) and a p-type MOS transistor (PMOS) coexist on the same substrate.
Has an advantage that power consumption is low because current flows only when both transistors are turned on, and high-speed operation is possible because miniaturization and high integration are easy. Widely used as an LSI component device. In recent years, M with a gate length of 0.1 μm or less
Since the room temperature operation of the OS transistor has been confirmed, it is surely expected that the high integration and miniaturization of the CMOS circuit will continue to progress in the future.

【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V
th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、閾値電圧Vth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Vthを対称化することができる。このことは、C
MOS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 the conventional CMOS using the n + -type polysilicon film for any of the MOS gate electrodes, there is a work function difference between the NMOS and the PMOS, and this difference causes a threshold voltage V
th is asymmetric. 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 voltage V th, the carrier mobility near the substrate surface is lowered, which is disadvantageous for speeding up the operation. It is essential to lower it. 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
When the basic gate is formed as the MOS inverter, the input / output characteristics of the transistor are made symmetrical, which leads to improvement of the symmetry of the signal transfer characteristics.

【0005】ところで、MOSトランジスタの製造工程
では、工程数を最小限に抑える必要から、ゲート電極へ
の不純物の導入とソース/ドレイン領域への不純物の導
入とを共通プロセスにて行う場合がある。このプロセス
について、LDD型のCMOSの製造工程を例にとり、
図11ないし図14を参照しながら説明する。
By the way, in the manufacturing process of a MOS transistor, it is necessary to minimize the number of processes, so that the introduction of impurities into the gate electrode and the introduction of impurities into the source / drain regions may be performed in a common process. Regarding this process, taking the manufacturing process of LDD type CMOS as an example,
Description will be made with reference to FIGS. 11 to 14.

【0006】まず、p型のSi基板(p−Sub)21
上に公知の手順にしたがってフィールド酸化膜22、n
型ウェル(n−Well)23およびゲート酸化膜24
を順次形成する。続いて、基体の全面にタングステン
(W)−ポリサイド膜を堆積させ、この膜を図示されな
いレジスト・マスクを介して異方性エッチングすること
により、NMOS形成領域とPMOS形成領域の各々に
おいてゲート電極27n,27pを形成する。ここで、
上記ゲート電極27n,27pは、それぞれ下層側から
順にノンドープの(不純物を含有しない)ポリシリコン
膜25n,25pとタングステン・シリサイド膜(WS
ix)膜26n,26pとが積層されたものである。た
だし、添字nはNMOSの構成要素、添字pはPMOS
の構成要素であることを表す。さらに、エッチングに用
いた上記レジスト・マスクを除去した後、NMOS形成
領域全体をレジスト・マスク28で被覆し、PMOS形
成領域にBF2 +の低濃度イオン注入を行う。この低濃度
イオン注入により、ポリシリコン膜25pをp- 型化す
ると共に、Si基板21内にp- 型LDD領域29を形
成する。図11は、ここまでの工程を終了した状態を示
している。
First, a p-type Si substrate (p-Sub) 21
Field oxides 22, n according to the procedure known above.
Type well (n-Well) 23 and gate oxide film 24
Are sequentially formed. Subsequently, a tungsten (W) -polycide film is deposited on the entire surface of the substrate, and this film is anisotropically etched through a resist mask (not shown) to form a gate electrode 27n in each of the NMOS formation region and the PMOS formation region. , 27p are formed. here,
The gate electrodes 27n and 27p are composed of non-doped (non-impurity-containing) polysilicon films 25n and 25p and a tungsten silicide film (WS) in order from the lower layer side.
ix) films 26n and 26p are laminated. However, the subscript n is the constituent element of the NMOS and the subscript p is the PMOS
It is a component of. Further, after removing the resist mask used for etching, the entire NMOS formation region is covered with a resist mask 28, and low concentration ion implantation of BF 2 + is performed in the PMOS formation region. By this low-concentration ion implantation, the polysilicon film 25p is made p -type and the p -type LDD region 29 is formed in the Si substrate 21. FIG. 11 shows a state in which the steps up to this point have been completed.

【0007】ところで、上述のPMOS形成領域に対す
る低濃度イオン注入においてイオン種としてBF2 +を用
いているのは、このイオン種の解離特性や大きな質量ゆ
えに、B+ に比べて飛程を小さく制御して浅い接合を
達成したり、あるいはチャネリングを防止する上で有利
であること、さらに、Fにゲート酸化膜24内部のトラ
ップ密度を低下させる効果があることによる。
By the way, the reason why BF 2 + is used as the ion species in the above-mentioned low-concentration ion implantation for the PMOS formation region is that the range is controlled to be smaller than that of B + because of the dissociation characteristics and large mass of the ion species. Is advantageous in achieving a shallow junction or preventing channeling, and F has the effect of reducing the trap density inside the gate oxide film 24.

【0008】上述のようにPMOS形成領域への低濃度
イオン注入が終了したら、レジスト・マスク28を除去
し、PMOS形成領域を被覆するレジスト・マスク30
を新たに形成し、NMOS形成領域に対してAs+ の低
濃度イオン注入を行う。この低濃度イオン注入により、
ポリシリコン膜25nをn- 型化すると共に、Si基板
21内にn- 型LDD領域31を形成する。図12は、
ここまでの工程を終了した状態を示している。
After the low-concentration ion implantation into the PMOS formation region is completed as described above, the resist mask 28 is removed and the resist mask 30 covering the PMOS formation region is removed.
Are newly formed, and low-concentration As + ion implantation is performed on the NMOS formation region. By this low concentration ion implantation,
The polysilicon film 25n is made n -type, and the n -type LDD region 31 is formed in the Si substrate 21. Figure 12
It shows a state in which the steps up to this point have been completed.

【0009】次に、レジスト・マスク30を除去して基
体の全面にたとえばSiOx膜等の絶縁膜を堆積させ、
これを異方的にエッチバックしてゲート電極27n,2
7pの側壁面上にサイドウォール32を形成する。さら
に、NMOS形成領域をレジスト・マスク33で被覆し
てBF2 +の高濃度イオン注入を行う。この高濃度イオン
注入により、ポリシリコン膜25pをp+ 型化すると共
に、Si基板21内にp+ 型ソース/ドレイン領域34
を形成する。図13は、ここまでの工程を終了した状態
を示している。
Next, the resist mask 30 is removed and an insulating film such as a SiOx film is deposited on the entire surface of the substrate.
This is anisotropically etched back to form gate electrodes 27n, 2
The sidewall 32 is formed on the sidewall surface of 7p. Further, the NMOS formation region is covered with a resist mask 33, and high-concentration ion implantation of BF 2 + is performed. By this high-concentration ion implantation, the polysilicon film 25p is made p + -type, and the p + -type source / drain region 34 is formed in the Si substrate 21.
To form. FIG. 13 shows a state in which the steps up to this point have been completed.

【0010】さらに、レジスト・マスク33の除去、P
MOS形成領域を被覆するレジスト・マスク35の形
成、NMOS形成領域へのAs+ の高濃度イオン注入を
同様に順次行う。この高濃度イオン注入により、ポリシ
リコン膜25nをn+ 型化すると共に、Si基板21内
にn+ 型ソース/ドレイン領域36を形成する。図14
は、ここまでの工程を終了した状態を示している。
Further, the resist mask 33 is removed, P
Similarly, the formation of a resist mask 35 covering the MOS formation region and the high-concentration As + ion implantation into the NMOS formation region are sequentially performed. By this high-concentration ion implantation, the polysilicon film 25n is made n + -type, and the n + -type source / drain regions 36 are formed in the Si substrate 21. 14
Indicates the state in which the steps up to this point have been completed.

【0011】以上のようなプロセスによれば、ゲート電
極27n,27pを構成するポリシリコン膜25n,2
5pへの不純物導入とLDD型のソース/ドレイン領域
を形成するための不純物導入が同時に行えるため、たと
えばパターニング前のポリシリコン膜に不純物をイオン
注入するようなプロセスに比べ、工程数削減による多大
な経済効果を得ることができる。
According to the process described above, the polysilicon films 25n, 2 forming the gate electrodes 27n, 27p are formed.
Since impurity introduction into 5p and impurity introduction for forming LDD type source / drain regions can be carried out simultaneously, a large number of steps are required due to a reduction in the number of steps as compared with, for example, a process of ion-implanting impurities into a polysilicon film before patterning. Economic effect can be obtained.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】ところで、PMOSに
おいては、デザイン・ルールの微細化に伴ってp+ 型ゲ
ート電極からのBの拡散による様々な弊害が指摘されて
いる。すなわち、MOSトランジスタの製造工程ではソ
ース/ドレインの活性化,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、
色々な段階で熱処理が行われるが、この熱負荷によりp
+ 型ゲート電極内のBが拡散してゲート酸化膜中に取り
込まれたり、あるいはゲート酸化膜を突き抜けてSi基
板中へ拡散したりすると、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
ゲート酸化膜の信頼性低下を招くのである。しかも、F
はBの拡散を促進し、かかる不都合を助長することが知
られている。したがって、Bと同時にFも導入されてし
まうBF2 +のイオン注入は、基板中に浅い接合を形成す
る上では有利であるものの、ゲート電極からのB拡散防
止の観点からは不利と言わざるを得ない。
Incidentally, in the PMOS, various adverse effects due to diffusion of B from the p + type gate electrode have been pointed out as the design rule becomes finer. That is, in the manufacturing process of a MOS transistor, source / drain activation, SALICE (self-aligned silicidation) process, reflow of interlayer insulating film, etc.
Heat treatment is performed at various stages, but due to this heat load, p
If B in the + type gate electrode diffuses and is taken into the gate oxide film, or penetrates the gate oxide film and diffuses into the Si substrate, the threshold voltage V th of the PMOS increases and the subthreshold swing of This causes an increase or a decrease in reliability of the gate oxide film. Moreover, F
Is known to promote the diffusion of B and promote such inconvenience. Therefore, although BF 2 + ion implantation in which F is introduced at the same time as B is advantageous in forming a shallow junction in the substrate, it must be said that it is disadvantageous from the viewpoint of preventing B diffusion from the gate electrode. I don't get it.

【0013】BF2 +の代わりにB+ を用いたイオン注入
であれば、ゲート電極中にFがBと同時に取り込まれる
ことはないため、B拡散防止に効果がありそうである。
実際、B+ のイオン注入により形成されたp+ 型ゲート
電極からは、Bの拡散が生じたとしてもゲート酸化膜を
突き抜けるには至らず、概ねゲート酸化膜中で安定化さ
れる。
Ion implantation using B + instead of BF 2 + is likely to be effective in preventing B diffusion because F is not taken into the gate electrode at the same time as B.
In fact, from the p + type gate electrode formed by the ion implantation of B + , even if the diffusion of B occurs, it does not penetrate through the gate oxide film, and is stabilized in the gate oxide film.

【0014】しかし、近年の高度に微細化されたMOS
トランジスタでは、ポリシリコン膜単層からなるゲート
電極が採用されることは少なく、多くの場合はゲート遅
延を抑制するために、上述のようなW−ポリサイド膜を
加工したゲート電極が採用されている。ところが、この
W−ポリサイド膜の上層側を構成するWSix膜には通
常、その成膜原料ガスに由来するFが相当量含まれてお
り、下層側のポリシリコン膜にFを容易に供給してしま
う。特に、WF6 をSiH4 (モノシラン:MS)で還
元するMS還元減圧CVD法で成膜されたWSix膜に
は、1020/cm3 ものオーダーでFが残留しており、
Fを供給する虞れが大きい。したがって、ポリサイド・
ゲート電極においては、たとえp型不純物の導入がB+
のイオン注入で行われたとしても、B拡散を有効に防止
することは困難である。無論、B + イオン注入では、S
i基板内に浅い接合を形成することも不可能である。
However, in recent years highly miniaturized MOS
In a transistor, a gate composed of a single layer of polysilicon film
Electrodes are rarely used and often gate delay
In order to suppress the elongation, the W-polycide film as described above is used.
The processed gate electrode is adopted. However, this
The WSix film forming the upper layer side of the W-polycide film does not pass through.
Usually, a considerable amount of F derived from the film-forming source gas is contained.
Easily supplies F to the lower polysilicon film.
U Especially WF6 SiHFour Return with (Monosilane: MS)
The original MS reduction low pressure CVD method was used to form the WSix film.
Is 1020/ Cm3 F is left on the order,
There is a great risk of supplying F. Therefore, polycide
In the gate electrode, even if the introduction of p-type impurities is B+ 
Effectively prevents B diffusion even if ion implantation is performed
Is difficult to do. Of course, B + In ion implantation, S
It is also impossible to form a shallow junction in the i substrate.

【0015】同様の問題は、ポリシリコン膜の上にWF
6 を原料ガスとして低温成長されたW膜を積層したW−
ポリメタル膜においても発生する。ゲート電極からのB
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 similar problem is that WF is formed on the polysilicon film.
W- laminated with W films grown at low temperature using 6 as the source gas
It also occurs in the polymetal film. B from the gate electrode
A method considered to be effective in suppressing diffusion is to lower the heat treatment temperature or shorten the heat treatment time. But,
In the former case, the recovery of crystal defects caused by ion implantation or dry etching may be insufficient, which may lead to an increase in leak current. In the latter case, the activation of impurities may be insufficient and the resistance of the diffusion layer or wiring layer may be reduced. May increase.

【0016】また、Bの突き抜けを抑制するために、N
3 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, N
A method of performing rapid thermal nitridation (RTN) of a gate oxide film in a nitriding atmosphere of H 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.

【0017】さらに、ポリシリコン膜の結晶粒径を増大
させることで結晶粒界を減少させ、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VLSIテクノロジー(1990 Symposium o
n VLSI Technology, IEEE)抄録集 p.111-112に発表され
ている。この方法では、アモルファス・シリコン膜をパ
ターニングしてゲート電極を形成した後、該ゲート電極
とソース/ドレイン領域への不純物導入を同時に行い、
その後の不純物活性化アニールや層間絶縁膜のリフロー
を900℃,15分間の条件で行うことにより、アモル
ファス・シリコンを通常よりも大きな結晶粒径を有する
ポリシリコン膜に変化させている。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行
具合は、アモルファス・シリコン膜が成膜後に経るアニ
ール条件に大きく依存するため、この方法のみでは信頼
性、再現性に優れた結晶粒成長を達成することは困難で
ある。
Further, a method of reducing the crystal grain boundaries by increasing the crystal grain size of the polysilicon film and thereby suppressing the diffusion of B is described in the 1990 IEEE Symposium on VLSI Technology (1990 Symposium o
n VLSI Technology, IEEE) Published in Abstracts p.111-112. In this method, after patterning an amorphous silicon film to form a gate electrode, impurities are introduced into the gate electrode and the source / drain regions at the same time,
The subsequent impurity activation annealing and reflow of the interlayer insulating film are performed at 900 ° C. for 15 minutes to change the amorphous silicon into a polysilicon film having a larger crystal grain size than usual. However, since the progress of crystallization from amorphous silicon to polysilicon largely depends on the annealing conditions after the amorphous silicon film is formed, only this method can achieve crystal grain growth excellent in reliability and reproducibility. It is difficult to achieve.

【0018】このように、p+ 型ゲート電極からのB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、浅い接合深
さx j を達成しながら、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。
Thus, p+ B expansion from the gate electrode
All of the conventional measures to prevent
The reality is that Therefore, the present invention provides a shallow junction depth.
X j Achievement of
Method of manufacturing MOS transistor capable of preventing dispersion
The purpose is to provide the law.

【0019】[0019]

【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、半導体基板上に半導体層を含むゲート電
極材料膜を成膜する工程と、エッチング・マスクを介し
て前記ゲート電極材料膜をエッチングすることによりゲ
ート電極を形成する工程と、前記エッチング・マスクを
残したまま、前記半導体基板に特定の導電型を付与しな
いイオンを該半導体基板にイオン注入する工程と、前記
エッチング・マスクを除去した後、前記半導体基板と前
記ゲート電極にB+ をイオン注入する工程とを有する。
A method of manufacturing a MOS transistor according to the present invention is proposed to achieve the above-mentioned object, and a step of forming a gate electrode material film including a semiconductor layer on a semiconductor substrate. And a step of forming a gate electrode by etching the gate electrode material film through an etching mask, and an ion that does not impart a specific conductivity type to the semiconductor substrate while leaving the etching mask. Ion implantation is performed on the substrate, and after the etching mask is removed, B + ions are implanted on the semiconductor substrate and the gate electrode.

【0020】上記エッチング・マスクとしては、後で除
去可能であることが要件となるため、レジスト・マスク
を用いるのが良い。ゲート電極の形成に限って考えれ
ば、ゲート電極上にこれと同一パターンをもって形成さ
れたオフセット酸化膜をエッチング・マスクとして用い
ることも可能である。しかし、これでは後工程でエッチ
ング・マスクを除去することが事実上不可能なので、こ
れを残したままイオン注入を行うことになる。ところ
が、ゲート電極上にオフセット酸化膜を残したままで
は、該ゲート電極にB+ をイオン注入する際の飛程を大
きく設定する必要が生じてしまい、これと同時に形成さ
れるソース/ドレイン領域の接合深さxj も増大してし
まう。したがって、本発明で用いるエッチング・マスク
としては、やはりアッシングにより容易に除去可能なレ
ジスト・マスクを用いることが好適である。
Since the etching mask must be removable later, it is preferable to use a resist mask. Considering only the formation of the gate electrode, it is possible to use an offset oxide film formed on the gate electrode in the same pattern as the etching mask. However, in this case, it is practically impossible to remove the etching mask in a later step, so that the ion implantation is performed with the etching mask left. However, if the offset oxide film is left on the gate electrode, it is necessary to set a large range when ion-implanting B + into the gate electrode, and at the same time, the source / drain regions formed at the same time. The junction depth x j also increases. Therefore, it is preferable to use a resist mask that can be easily removed by ashing as the etching mask used in the present invention.

【0021】なお、上記エッチング・マスクは、後工程
において半導体基板に特定の導電型を付与しないイオン
をゲート電極に導入させないためのイオン注入マスクと
しても機能するものであるから、かかるイオンの飛程よ
り十分に大きい膜厚を有していることが必要である。通
常の半導体プロセスで採用されるレジスト膜厚であれ
ば、まず問題はない。
Since the etching mask also functions as an ion implantation mask for preventing ions that do not impart a specific conductivity type to the semiconductor substrate in the subsequent process from being introduced into the gate electrode, the range of such ions is limited. It is necessary to have a sufficiently large film thickness. If the resist film thickness is adopted in a normal semiconductor process, there will be no problem.

【0022】上記半導体基板としてSi基板を用いる場
合、この半導体基板に特定の導電型を付与しない前記イ
オンとしては、たとえばC+ ,N+ ,F+ を用いること
ができる。中でもF+ は、従来公知の共イオン注入でも
効果が確認されているとおり、B+ とは別々にイオン注
入された場合でもSi基板内におけるBの拡散を抑制す
る働きを示すため、特に好適である。
When a Si substrate is used as the semiconductor substrate, for example, C + , N + , F + can be used as the ions that do not impart a specific conductivity type to the semiconductor substrate. Among them, F + is particularly preferable because it has a function of suppressing the diffusion of B in the Si substrate even when it is separately ion-implanted from B + , as confirmed by the conventionally known co-ion implantation. is there.

【0023】前記ゲート電極材料膜は、単層のポリシリ
コン膜であってももちろん構わないが、高融点金属シリ
サイド膜もしくは高融点金属膜を含む複合膜であっても
良い。この複合膜の典型例としては、ポリシリコン膜と
高融点金属シリサイド膜がこの順に積層されたポリサイ
ド膜、およびポリシリコン膜と高融点金属膜がこの順に
積層されたポリメタル膜を挙げることができる。
The gate electrode material film may of course be a single-layer polysilicon film, but may be a high melting point metal silicide film or a composite film including a high melting point metal film. Typical examples of this composite film include a polycide film in which a polysilicon film and a refractory metal silicide film are laminated in this order, and a polymetal film in which a polysilicon film and a refractory metal film are laminated in this order.

【0024】上記高融点金属シリサイド膜としては、W
Six膜,TiSix膜,MoSix膜,TaSix
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膜で
ある。WSix膜は、一般にWF6 をSiH4 (モノシ
ラン:MS)またはSiCl22 (ジクロロシラン:
DCS)で還元する減圧CVDにより成膜される。ただ
し、月刊セミコンダクターワールド1992年12月号
p.216(プレスジャーナル社刊)にも記載されてい
るように、DCS還元法の方が膜中の残留Fを1017
cm3 のオーダーまで低減できることから、本発明では
特にDCS還元法を適用すること好適である。DCS還
元法がMS還元法に比べて3桁程度も残留Fを低減でき
る理由は必ずも明らかではないが、MS還元法における
成膜温度(360℃付近)に比べてDCS還元法におけ
る成膜温度(650℃付近)が高いことが一因であると
も考えられている。
As the refractory metal silicide film, W
Six film, TiSix film, MoSix film, TaSix
Conventionally known films such as a film, a PtSix film, and a NiSix film can be used, but a typical film among them is the WSix film. The WSix film is generally formed by converting WF 6 into SiH 4 (monosilane: MS) or SiCl 2 H 2 (dichlorosilane:
The film is formed by low pressure CVD that reduces with DCS). However, the monthly Semiconductor World December 1992 p. As described in 216 (published by Press Journal), the DCS reduction method produces 10 17 / F of residual F in the film.
In the present invention, the DCS reduction method is particularly suitable because it can be reduced to the order of cm 3 . It is not always clear why the DCS reduction method can reduce the residual F by about three orders of magnitude compared to the MS reduction method, but the film formation temperature in the DCS reduction method is higher than that in the MS reduction method (around 360 ° C.). It is also considered that one of the reasons is that the temperature is high (around 650 ° C).

【0025】一方、上記高融点金属膜としては、W膜,
Ti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
り成膜することができる。
On the other hand, as the refractory metal film, a W film,
Conventionally known films such as Ti film, Mo film, Ta film, Pt film, and Ni film can be used. These films are low pressure CVD
The film can be formed by the method, plasma CVD method, or sputtering method.

【0026】[0026]

【作用】上述したように、Si基板中のFは浅い接合を
達成する上で有益であるが、不純物としてBを含むp+
型ゲート電極中のFはBの拡散を促進するために有害で
ある。本発明では、ゲート電極のパターニングを終了
後、該パターニングに用いたエッチング・マスクをその
ままイオン注入マスクとして用いてF+ をイオン注入す
ることにより、Si基板のみにFを含有させることがで
きる。また、この後に上記エッチング・マスクを除去し
てB+ のイオン注入を行うので、Si基板中では小さい
接合深さxj を有するソース/ドレイン領域を形成し、
その一方で、ゲート電極中ではB濃度の変化を抑制する
ことができる。したがって、PMOSの高速性を向上さ
せると共に、閾値電圧Vthの変動やサブスレッショルド
・スウィングの増大、ゲート酸化膜の信頼性低下をいず
れも防止することが可能となる。
As described above, F in Si substrate is useful for achieving a shallow junction, but p + containing B as an impurity is used.
F in the mold gate electrode is harmful because it promotes the diffusion of B. In the present invention, after the patterning of the gate electrode is completed, the etching mask used for the patterning is used as it is as an ion implantation mask for ion implantation of F + , whereby F can be contained only in the Si substrate. Further, after this, the etching mask is removed and B + ion implantation is performed, so that source / drain regions having a small junction depth x j are formed in the Si substrate.
On the other hand, it is possible to suppress the change in B concentration in the gate electrode. Therefore, it is possible to improve the high speed of the PMOS and prevent the fluctuation of the threshold voltage V th , the increase of the subthreshold swing, and the deterioration of the reliability of the gate oxide film.

【0027】また、上記ゲート電極に高融点金属シリサ
イド膜が含まれる場合、この膜をWF6 のDCS還元法
により成膜すれば、残留FによるBの増速拡散を効果的
に抑制することができる。したがって、本発明はポリサ
イド・ゲート電極を有するPMOSの製造についても極
めて有効である。
When the gate electrode contains a refractory metal silicide film, if this film is formed by the DCS reduction method of WF 6 , the enhanced diffusion of B due to the residual F can be effectively suppressed. it can. Therefore, the present invention is also extremely effective for manufacturing a PMOS having a polycide gate electrode.

【0028】[0028]

【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について説明
する。本実施例は、本発明をポリサイド・ゲート電極を
持つCMOSの製造に適用したものである。本実施例の
プロセスを、図1ないし図9を参照しながら説明する。
EXAMPLES Specific examples of the present invention will be described below. This embodiment applies the present invention to the manufacture of a CMOS having a polycide gate electrode. The process of this embodiment will be described with reference to FIGS.

【0029】まず、p型Si基板(p−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PMOS形成領域にP+ をイオ
ン注入してn型ウェル(n−Well)3を形成した。
こ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、図示は省略するが、パンチスルー防止用のイオン
注入(いわゆるポケット・インプラ)を行ってn型ウェ
ル3の深層部に埋め込み層を形成し、また閾値電圧Vth
調整用のイオン注入(いわゆるチャネル・インプラ)を
行ってn型ウェル3の表層部にチャネル領域を形成し
た。
First, a field oxide film 2 is formed on a p-type Si substrate (p-Sub) 1 by a known LOCOS method to perform element isolation, and then P + is ion-implanted into a PMOS formation region to form an n-type. Well (n-Well) 3 was formed.
The ion implantation conditions are, for example, an ion acceleration energy of 330 keV and a dose amount of 8 × 10 12 / cm 2 . Further, although not shown, ion implantation for preventing punch-through (so-called pocket implantation) is performed to form a buried layer in the deep portion of the n-type well 3, and the threshold voltage V th is also used.
Ion implantation for adjustment (so-called channel implantation) was performed to form a channel region in the surface layer portion of the n-type well 3.

【0030】さらに、850℃でパイロジェニック酸化
を行い、活性領域の表面に厚さ約8nmのゲート酸化膜
4を形成した。図1には、ここまでの工程を終了した状
態を示した。次に、基体の全面にポリシリコン膜5とW
Six膜6とが順次積層されたW−ポリサイド膜7を成
膜した。ここで、上記ポリシリコン膜5は最初から多結
晶体として成膜しても良いが、ここでは粒径制御の観点
からまずアモルファス体として成膜し、これをWSix
膜6の成膜や不純物活性化といった後工程における様々
な熱負荷により結晶化させる方法で成膜した。初期のア
モルファス体は、SiH4 を原料ガスとし、550℃で
減圧CVDを行うことにより、約70nmの厚さに成膜
した。
Further, pyrogenic oxidation was performed at 850 ° C. to form a gate oxide film 4 having a thickness of about 8 nm on the surface of the active region. FIG. 1 shows a state in which the steps up to this point have been completed. Next, the polysilicon film 5 and W are formed on the entire surface of the substrate.
A W-polycide film 7 in which the Six film 6 was sequentially laminated was formed. Here, the polysilicon film 5 may be formed as a polycrystalline body from the beginning, but here, from the viewpoint of grain size control, it is first formed as an amorphous body and this is formed as WSix.
The film 6 was formed by a method of crystallizing the film 6 by various heat loads in the subsequent steps such as film formation and impurity activation. The initial amorphous body was formed into a film having a thickness of about 70 nm by performing low pressure CVD at 550 ° C. using SiH 4 as a raw material gas.

【0031】一方のWSix膜6は、WF6 /SiCl
22 混合ガスを原料ガスとし、680℃で減圧CVD
法を行うことにより、約70nmの厚さに成膜した。か
かるDCS還元法では、WSix膜6中の残留Fを1×
1017/cm3 のオーダーに抑えることができた。この
ことは、後述のイオン注入によりポリシリコン膜5pに
導入されるBの拡散を抑制する上で、極めて重要であっ
た。
One of the WSix films 6 is WF 6 / SiCl
Using 2 H 2 mixed gas as raw material gas, low pressure CVD at 680 ° C.
By performing the method, a film having a thickness of about 70 nm was formed. In this DCS reduction method, the residual F in the WSix film 6 is reduced to 1 ×
It could be suppressed to the order of 10 17 / cm 3 . This was extremely important in suppressing the diffusion of B introduced into the polysilicon film 5p by ion implantation described later.

【0032】さらに、NMOS形成領域とPMOS形成
領域の双方において、ゲート電極をパターニングするた
めのレジスト・マスク8を形成した。このレジスト・マ
スク8は、たとえば化学増幅系フォトレジスト材料とK
rFエキシマ・レーザ・ステッパを用いることにより、
約1μmの厚さおよび約0.25μmの幅に形成した。
図2には、ここまでの工程を終了した状態を示した。
Further, a resist mask 8 for patterning the gate electrode was formed in both the NMOS formation region and the PMOS formation region. The resist mask 8 is made of, for example, a chemically amplified photoresist material and K.
By using the rF excimer laser stepper,
It was formed to a thickness of about 1 μm and a width of about 0.25 μm.
FIG. 2 shows a state in which the steps up to this point have been completed.

【0033】次に、図3に示されるように、上記レジス
ト・マスクを介してポリサイド膜7をドライエッチング
することにより、ゲート電極7n,7pを形成した。こ
こで、添字nはNMOSの構成要素、添字pはPMOS
の構成要素であることをそれぞれ表す。上記ドライエッ
チングは、一例として有磁場マイクロ波プラズマ・エッ
チング装置とCl2 /O2 混合ガスを用いて行った。こ
こで、O2 はWSix膜6をWClxOyの形で速やか
に除去し、またパターン側壁面上にSiOx系の側壁保
護膜を形成して異方性加工を実現するために添加した。
Next, as shown in FIG. 3, the polycide film 7 was dry-etched through the resist mask to form gate electrodes 7n and 7p. Here, the subscript n is a component of NMOS, and the subscript p is PMOS.
Represents a component of each. As an example, the dry etching was performed using a magnetic field microwave plasma etching apparatus and a Cl 2 / O 2 mixed gas. Here, O 2 was added in order to quickly remove the WSix film 6 in the form of WClxOy, and to form a SiOx-based sidewall protection film on the pattern sidewall surface to realize anisotropic processing.

【0034】次に、図4に示されるように、レジスト・
マスク8を残したまま、基体の全面にF+ のイオン注入
を行った。このときのイオン注入条件は、一例としてイ
オン加速エネルギー25keV,ドース量4×1015
cm2 とした。上記イオン注入におけるF+ の飛程は、
約55nmである。この値は、後述するソース/ドレイ
ン領域形成用のB+ のイオン注入におけるB原子の深さ
方向分布の裾位置(たとえば、標準偏差σの位置)に合
わせて設定されている。これにより、F+ は活性領域に
は導入されたが、厚いレジスト・マスク8に遮蔽された
ゲート電極7n,7pには導入されなかった。
Next, as shown in FIG.
With the mask 8 left, F + ion implantation was performed on the entire surface of the substrate. The ion implantation conditions at this time are, for example, an ion acceleration energy of 25 keV and a dose of 4 × 10 15 /
It was set to cm 2 . F + in the above ion implantation The range of
It is about 55 nm. This value is set according to the skirt position (for example, the position of standard deviation σ) of the distribution of B atoms in the depth direction in the ion implantation of B + for forming the source / drain regions described later. As a result, F + was introduced into the active region, but was not introduced into the gate electrodes 7n and 7p shielded by the thick resist mask 8.

【0035】次に、図5に示されるように、上記レジス
ト・マスク8をアッシングにより除去し、NMOS形成
領域を新たにレジスト・マスク9で被覆し、PMOS形
成領域にB+ の低濃度イオン注入を行った。このときの
イオン注入条件は、一例としてイオン加速エネルギー5
keV,ドース量2×1013/cm2 とした。これによ
り、PMOS形成領域の活性領域にp- 型のLDD領域
10が形成されると同時に、ゲート電極7pがp型化さ
れた。
Next, as shown in FIG. 5, the resist mask 8 is removed by ashing, the NMOS formation region is newly covered with the resist mask 9, and low concentration B + ion implantation of B + is performed in the PMOS formation region. I went. The ion implantation condition at this time is, for example, an ion acceleration energy of 5
The keV and dose amount were set to 2 × 10 13 / cm 2 . As a result, the p -type LDD region 10 was formed in the active region of the PMOS formation region, and at the same time, the gate electrode 7p was made p-type.

【0036】続いて、図6に示されるように、今度はP
MOS形成領域をレジスト・マスク11で被覆し、NM
OS形成領域にAs+ の低濃度イオン注入を行った。こ
のときのイオン注入条件は、一例としてイオン加速エネ
ルギー5keV,ドース量2×1013/cm2 とした。
これにより、NMOS形成領域の活性領域にn- 型のL
DD領域12が形成されると共に、ゲート電極7nがn
型化された。
Then, as shown in FIG. 6, this time P
The MOS formation region is covered with a resist mask 11, and NM
As + low-concentration ion implantation was performed in the OS formation region. The ion implantation conditions at this time are, for example, an ion acceleration energy of 5 keV and a dose amount of 2 × 10 13 / cm 2 .
As a result, an n -type L is formed in the active region of the NMOS formation region.
While the DD region 12 is formed, the gate electrode 7n is n
Stylized.

【0037】次に、上記レジスト・マスク11を除去
し、基体の全面にたとえば減圧CVD法によりSiOx
膜を約150nmの厚さに堆積させ、さらにこの膜を異
方的にエッチバックすることにより、ゲート電極7n,
7pの側壁面上にLDDサイドウォール13を形成し
た。図7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 resist mask 11 is removed, and SiOx is formed on the entire surface of the substrate by, for example, the low pressure CVD method.
By depositing a film to a thickness of about 150 nm and then anisotropically etching back this film, the gate electrode 7n,
The LDD sidewall 13 was formed on the sidewall surface of 7p. FIG. 7 shows a state in which the steps up to this point have been completed.

【0038】次に、図8に示されるように、NMOS形
成領域をレジスト・マスク14で被覆し、PMOS形成
領域にB+ の高濃度イオン注入を行った。このときのイ
オン注入条件は、一例としてイオン加速エネルギー10
keV,ドース量3×1015/cm2 とした。これによ
り、PMOS形成領域の活性領域にLDD構造を有する
ソース/ドレイン領域15が形成されると同時に、ゲー
ト電極7pがp+ 型化された。
Next, as shown in FIG. 8, the NMOS formation region was covered with a resist mask 14, and high concentration B + ion implantation was performed on the PMOS formation region. The ion implantation condition at this time is, for example, an ion acceleration energy of 10
The keV and the dose amount were 3 × 10 15 / cm 2 . As a result, the source / drain region 15 having the LDD structure was formed in the active region of the PMOS formation region, and at the same time, the gate electrode 7p was made p + -type.

【0039】次に、図9に示されるように、PMOS形
成領域をレジスト・マスク16で被覆し、NMOS形成
領域にAs+ の高濃度イオン注入を行った。このときの
イオン注入条件は、一例としてイオン加速エネルギー1
0keV,ドース量3×10 15/cm2 とした。これに
より、NMOS形成領域の活性領域にLDD構造を有す
るソース/ドレイン領域17が形成されると同時に、ゲ
ート電極7nがn+ 型化された。
Next, as shown in FIG. 9, a PMOS type
Forming area is covered with resist mask 16 to form NMOS
As in the area+ High-concentration ion implantation was performed. At this time
The ion implantation condition is, for example, an ion acceleration energy of 1
0 keV, dose 3 × 10 Fifteen/ Cm2 And to this
Has an LDD structure in the active region of the NMOS formation region.
The source / drain region 17 is formed at the same time as the gate
The gate electrode 7n is n+ Stylized.

【0040】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、ソース/ドレイン領域15,17の不純物
を活性化させた。さらに、常法にしたがって層間絶縁膜
の堆積、コンタクトホールの開口、上層配線の形成を行
い、CMOSを完成させた。
Thereafter, rapid thermal annealing (RTA) is performed, for example, at 1050 ° C. for 10 seconds to activate the impurities in the source / drain regions 15 and 17. Further, an interlayer insulating film was deposited, a contact hole was opened, and an upper layer wiring was formed according to a conventional method to complete a CMOS.

【0041】ここで、上記PMOSにおけるBの深さ方
向プロファイルを、図10に示す。比較のために、Bの
ゲート酸化膜突き抜けが生じた場合を一点鎖線で示し
た。ゲート電極中のBは、本来はゲート酸化膜を突き抜
けるものではない。しかし、大量のFの残留下ではBx
y (酸化ホウ素)の形成を妨げてSi基板まで達する
と考えられており、この結果、一点鎖線で示されるよう
にSi基板の表層部が高濃度となり、チャネル不純物濃
度が設計値から外れてしまう。しかし、本発明ではゲー
ト電極を避けてF+ をイオン注入しているため、実線で
示されるように、Bはゲート電極中ではゲート酸化膜と
の界面付近まで高濃度に維持されるが、ゲート酸化膜を
突き抜けることはなかった。したがって、チャネル不純
物濃度を設計値(ここでは1016/cm3 )どおりに維
持することができた。また、本発明では活性領域に予め
+ をイオン注入しているため、PMOSにおいてBの
増速拡散を抑制することができ、接合深さxj の十分に
小さいソース/ドレイン領域15を形成することができ
た。
Here, FIG. 10 shows a profile of B in the PMOS in the depth direction. For comparison, the case where the gate oxide film of B penetrates is shown by a dashed line. B in the gate electrode originally does not penetrate through the gate oxide film. However, when a large amount of F remains, B x
It is believed that the formation of O y (boron oxide) is hindered and reaches the Si substrate. As a result, the surface layer portion of the Si substrate has a high concentration as shown by the chain line, and the channel impurity concentration deviates from the designed value. I will end up. However, in the present invention, since F + is ion-implanted while avoiding the gate electrode, as shown by the solid line, B is kept at a high concentration in the gate electrode up to the vicinity of the interface with the gate oxide film. It did not penetrate through the oxide film. Therefore, the channel impurity concentration could be maintained at the designed value (here, 10 16 / cm 3 ). Further, in the present invention, since F + is ion-implanted in the active region in advance, accelerated diffusion of B can be suppressed in the PMOS, and the source / drain region 15 having a sufficiently small junction depth x j is formed. I was able to.

【0042】なお、本実施例ではF+ のイオン注入をN
MOS形成領域についても同様に行っているが、これは
As+ の拡散プロファイルに何ら影響を与えるものでは
なかった。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。
In this embodiment, the ion implantation of F + is performed by N
The same was done for the MOS formation region, but this had no effect on the diffusion profile of As + . After that, an interlayer insulating film was deposited, a connection hole was opened, and an upper layer wiring was formed by a conventional method to complete a CMOS. The CMOS manufactured in this example exhibited stable high-speed operation without causing an increase in resistance, a change in threshold voltage Vth, and an increase in interface state.

【0043】以上、本発明の具体的な実施例について説
明したが、本発明はこの実施例に何ら限定されるもので
はない。たとえば、上述の実施例ではゲート電極の構成
材料としてW−ポリサイド膜を例示したが、これ以外に
ポリシリコン膜、ポリメタル膜、あるいはWSix以外
の高融点金属シリサイド膜を含むポリサイド膜を用いて
も良い。また、CMOSの構築基板としては、上述のよ
うなn型ウェルを有するp型Si基板のみならず、p型
ウェルを形成したn型Si基板、あるいはp型とn型の
両方のウェルを形成したν型(低濃度n型)Si基板を
用いても良い。さらに、NMOSとPMOSに対するイ
オン注入の実施順序も、上述の逆として構わない。この
他、デザイン・ルール、基板構成の細部、イオン注入条
件、CVD条件、ドライエッチング条件等についても適
宜変更可能である。
The specific embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to this embodiment. For example, although the W-polycide film is illustrated as the constituent material of the gate electrode in the above-described embodiments, a polycide film including a polysilicon film, a polymetal film, or a refractory metal silicide film other than WSix may be used. . As the CMOS construction substrate, not only the p-type Si substrate having the n-type well as described above, but also an n-type Si substrate having a p-type well formed, or both p-type and n-type wells are formed. A ν type (low concentration n type) Si substrate may be used. Furthermore, the order of performing the ion implantation for the NMOS and the PMOS may be the reverse of the above. In addition, design rules, details of the substrate structure, ion implantation conditions, CVD conditions, dry etching conditions and the like can be changed as appropriate.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明によればF+ をSi基板中には存在させ、ゲート電極
中には存在させないため、Si基板中に浅い接合を形成
できると同時に、PMOSのp型ゲート電極からのBの
増速拡散を抑制することができる。したがって、短チャ
ネル効果を抑制した高性能な表面チャネル型のPMOS
を製造することが可能となる。しかも本発明は、従来プ
ロセスと比べても工程増を伴わず、また新規な設備投資
や装置改造も不要であるため、経済性にも極めて優れて
いる。
As is clear from the above description, according to the present invention, since F + is present in the Si substrate and is not present in the gate electrode, a shallow junction can be formed in the Si substrate. At the same time, accelerated diffusion of B from the p-type gate electrode of the PMOS can be suppressed. Therefore, a high performance surface channel type PMOS with suppressed short channel effect
Can be manufactured. Moreover, the present invention is extremely economical because it does not involve any additional steps compared with the conventional process and does not require new capital investment or device modification.

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

【図1】本発明を適用したCMOSの製造プロセスにお
いて、p型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 p-type Si substrate in a CMOS manufacturing process to which the present invention is applied.

【図2】図1の基体の全面にW−ポリサイド膜、および
ゲート電極のパターニング用のレジスト・マスクを形成
し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 a W-polycide film and a resist mask for patterning a gate electrode are formed on the entire surface of the substrate of FIG.

【図3】図2のレジスト・マスクをエッチング・マスク
としてW−ポリサイド膜をドライエッチングし、ゲート
電極を形成し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 a gate electrode is formed by dry etching the W-polycide film using the resist mask of FIG. 2 as an etching mask.

【図4】図3のレジスト・マスクをイオン注入マスクと
して基体の全面にF+ のイオン注入を行っている状態を
示す模式的断面図である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a state where F + ions are implanted on the entire surface of the substrate using the resist mask of FIG. 3 as an ion implantation mask.

【図5】図4の基体のNMOS形成領域をレジスト・マ
スクで被覆し、PMOS形成領域にB+ の低濃度イオン
注入を行ってLDD領域を形成した状態を示す模式的断
面図である。
5 is a schematic cross-sectional view showing a state in which an NMOS formation region of the base body of FIG. 4 is covered with a resist mask, and low concentration B + ion implantation is performed in a PMOS formation region to form an LDD region.

【図6】図5の基体のPMOS形成領域をレジスト・マ
スクで被覆し、NMOS形成領域にAs+ の低濃度イオ
ン注入を行ってLDD領域を形成した状態を示す模式的
断面図である。
6 is a schematic cross-sectional view showing a state in which the PMOS formation region of the substrate of FIG. 5 is covered with a resist mask, and low concentration As + ion implantation is performed in the NMOS formation region to form an LDD region.

【図7】図6のゲート電極の側壁面上にLDDサイドウ
ォールを形成した状態を示す模式的断面図である。
7 is a schematic cross-sectional view showing a state in which an LDD sidewall is formed on the sidewall surface of the gate electrode of FIG.

【図8】図7の基体のNMOS形成領域をレジスト・マ
スクで被覆し、PMOS形成領域にB+ の高濃度イオン
注入を行ってソース/ドレイン領域を形成した状態を示
す模式的断面図である。
8 is a schematic cross-sectional view showing a state in which the NMOS formation region of the base body of FIG. 7 is covered with a resist mask, and high concentration B + ion implantation is performed in the PMOS formation region to form source / drain regions. .

【図9】図8の基体のPMOS形成領域をレジスト・マ
スクで被覆し、NMOS形成領域にAs+ の高濃度イオ
ン注入を行ってソース/ドレイン領域を形成した状態を
示す模式的断面図である。
9 is a schematic cross-sectional view showing a state where the PMOS formation region of the substrate of FIG. 8 is covered with a resist mask, and high concentration As + ion implantation is performed in the NMOS formation region to form source / drain regions. .

【図10】ホウ素(B)の深さ方向プロファイルを、本
発明とゲート酸化膜突き抜けが生じた場合とで比較して
示すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing the profile of boron (B) in the depth direction in comparison with the case of the present invention and the case where a gate oxide film penetration occurs.

【図11】従来のCMOSの製造プロセスにおいて、P
MOS形成領域にBF2 +の低濃度イオン注入を行ってL
DD領域を形成した状態を示す模式的断面図である。
FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a conventional CMOS manufacturing process in which P
BF 2 + low concentration ion implantation is performed in the MOS formation region
It is a typical sectional view showing the state where the DD field was formed.

【図12】図11の基体のNMOS形成領域にAs+
低濃度イオン注入を行ってLDD領域を形成した状態を
示す模式的断面図である。
12 is a schematic cross-sectional view showing a state in which an LDD region is formed by performing low-concentration ion implantation of As + into the NMOS formation region of the base body of FIG. 11. FIG.

【図13】図12の基体のPMOS形成領域にBF2 +
高濃度イオン注入を行ってソース/ドレイン領域を形成
した状態を示す模式的断面図である。
13 is a schematic cross-sectional view showing a state where source / drain regions are formed by performing high-concentration ion implantation of BF 2 + into the PMOS formation region of the base body of FIG.

【図14】図13の基体のNMOS形成領域にAs+
高濃度イオン注入を行ってソース/ドレイン領域を形成
した状態を示す模式的断面図である。
14 is a schematic cross-sectional view showing a state where As + high-concentration ion implantation is performed in the NMOS formation region of the base body of FIG. 13 to form source / drain regions.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 p型Si基板 5n,5p ポリシリコン膜 6n,6p WSix膜 7n,7p ゲート電極 8 (ゲート電極のパターニング用の)レジスト・マス
ク 13 サイドウォール 15 (PMOSの)ソース/ドレイン領域 17 (NMOSの)ソース/ドレイン領域
1 p-type Si substrate 5n, 5p polysilicon film 6n, 6p WSix film 7n, 7p gate electrode 8 resist mask (for patterning the gate electrode) 13 sidewall 15 (PMOS) source / drain region 17 (NMOS) Source / drain region

───────────────────────────────────────────────────── 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 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display location H01L 21/336

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に半導体層を含むゲート電
極材料膜を成膜する工程と、 エッチング・マスクを介して前記ゲート電極材料膜をエ
ッチングすることによりゲート電極を形成する工程と、 前記エッチング・マスクを残したまま、前記半導体基板
に特定の導電型を付与しないイオンを該半導体基板にイ
オン注入する工程と、 前記エッチング・マスクを除去した後、前記半導体基板
と前記ゲート電極にホウ素イオンをイオン注入する工程
とを有するMOSトランジスタの製造方法。
1. A step of forming a gate electrode material film including a semiconductor layer on a semiconductor substrate, a step of forming a gate electrode by etching the gate electrode material film through an etching mask, and the etching. A step of ion-implanting into the semiconductor substrate ions that do not impart a specific conductivity type to the semiconductor substrate while leaving the mask, and boron ions are added to the semiconductor substrate and the gate electrode after removing the etching mask. A method of manufacturing a MOS transistor including a step of implanting ions.
【請求項2】 上記半導体基板としてシリコン基板、該
半導体基板に特定の導電型を付与しない前記イオンとし
てフッ素イオンを用いる請求項1記載のMOSトランジ
スタの製造方法。
2. The method of manufacturing a MOS transistor according to claim 1, wherein a silicon substrate is used as the semiconductor substrate, and fluorine ions are used as the ions that do not impart a specific conductivity type to the semiconductor substrate.
【請求項3】 前記ゲート電極材料膜が高融点金属シリ
サイド膜もしくは高融点金属膜を含み、該高融点金属シ
リサイド膜もしくは高融点金属膜が膜中残留フッ素を最
小限に抑え得る成膜方法で成膜される請求項1記載のM
OSトランジスタの製造方法。
3. The film forming method, wherein the gate electrode material film includes a refractory metal silicide film or a refractory metal film, and the refractory metal silicide film or the refractory metal film can minimize residual fluorine in the film. The M according to claim 1, which is formed into a film.
Manufacturing method of OS transistor.
【請求項4】 前記高融点金属シリサイド膜がタングス
テン・シリサイド膜であり、この膜をWF6 とSiCl
22 とを含む原料ガスを用いるCVDにより成膜する
請求項3記載のMOSトランジスタの製造方法。
4. The refractory metal silicide film is a tungsten silicide film, and the film is formed of WF 6 and SiCl.
The method of manufacturing a MOS transistor according to claim 3, wherein the film is formed by CVD using a source gas containing 2 H 2 .
JP7134423A 1995-05-31 1995-05-31 Manufacture of mos transistor Withdrawn JPH08330441A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7134423A JPH08330441A (en) 1995-05-31 1995-05-31 Manufacture of mos transistor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7134423A JPH08330441A (en) 1995-05-31 1995-05-31 Manufacture of mos transistor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH08330441A true JPH08330441A (en) 1996-12-13

Family

ID=15128044

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7134423A Withdrawn JPH08330441A (en) 1995-05-31 1995-05-31 Manufacture of mos transistor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH08330441A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001177092A (en) * 1999-12-14 2001-06-29 Asahi Kasei Microsystems Kk Method for manufacturing semiconductor device
US6261889B1 (en) 1999-03-16 2001-07-17 Nec Corporation Manufacturing method of semiconductor device
US6300239B1 (en) 1998-11-06 2001-10-09 Nec Corporation Method of manufacturing semiconductor device
JP2004289125A (en) * 2003-03-04 2004-10-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor device and manufacturing method therefor
US7666736B2 (en) 2004-11-08 2010-02-23 Panasonic Corporation Method for fabricating semiconductor device comprising P-type MISFET, including step of implanting fluorine

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6300239B1 (en) 1998-11-06 2001-10-09 Nec Corporation Method of manufacturing semiconductor device
US6261889B1 (en) 1999-03-16 2001-07-17 Nec Corporation Manufacturing method of semiconductor device
JP2001177092A (en) * 1999-12-14 2001-06-29 Asahi Kasei Microsystems Kk Method for manufacturing semiconductor device
JP2004289125A (en) * 2003-03-04 2004-10-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor device and manufacturing method therefor
US7666736B2 (en) 2004-11-08 2010-02-23 Panasonic Corporation Method for fabricating semiconductor device comprising P-type MISFET, including step of implanting fluorine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6500720B2 (en) Method of manufacturing semiconductor device
US7064040B2 (en) Method of fabricating semiconductor device
JP4271920B2 (en) Semiconductor device CMOS and method of manufacturing the same
US20060258073A1 (en) Method for forming a sige or sigec gate selectively in a complementary mis/mos fet device
US6747316B2 (en) Surface-channel metal-oxide semiconductor transistors, their complementary field-effect transistors and method of producing the same
US7473607B2 (en) Method of manufacturing a multi-workfunction gates for a CMOS circuit
US6417565B1 (en) Semiconductor device and method for producing same
JP3440698B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
US7015107B2 (en) Method of manufacturing semiconductor device
JP4846167B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
US5973370A (en) Preventing boron penetration through thin gate oxide of P-channel devices in advanced CMOS technology
JPH0951040A (en) Production of semiconductor device
US6444532B2 (en) Process for fabricating MOS semiconductor transistor
US7786537B2 (en) Semiconductor device and method for manufacturing same
US5882962A (en) Method of fabricating MOS transistor having a P+ -polysilicon gate
JPH0917998A (en) Mos transistor manufacturing method
JPH08330255A (en) Manufacture of semiconductor device
JPH08330441A (en) Manufacture of mos transistor
US6057185A (en) Method of manufacturing semiconductor device
JP2746100B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP3371631B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
US6110810A (en) Process for forming N-channel through amorphous silicon (αSi) implantation MOS process
JPH08107153A (en) Manufacture of semiconductor device
JPH09213655A (en) Semiconductor device and manufacture thereof
JPH10247730A (en) Mis semiconductor device and manufacture thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20020806