JPH0917996A - Mos semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Mos semiconductor device and manufacturing method thereof

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JPH0917996A
JPH0917996A JP16031795A JP16031795A JPH0917996A JP H0917996 A JPH0917996 A JP H0917996A JP 16031795 A JP16031795 A JP 16031795A JP 16031795 A JP16031795 A JP 16031795A JP H0917996 A JPH0917996 A JP H0917996A
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JP
Japan
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gate electrode
film
gate
impurity blocking
semiconductor substrate
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Application number
JP16031795A
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Japanese (ja)
Inventor
Masahiko Kubo
昌彦 久保
Kazuhiro Kinoshita
和弘 木下
Yoshiko Tsuji
佳子 辻
Mitsushi Ikeda
光志 池田
Yoshifumi Ogawa
吉文 小川
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

PURPOSE: To reduce the resistance of the gate electrode of a MOS semiconductor device, thereby reducing the noise. CONSTITUTION: A gate electrode 13 formed on a semiconductor substrate 10 through a gate oxide film 11 uses a MoW alloy film which has a lower resistivity than that of the conventional Mo or W layer, thereby enabling the reduction of the noise. By setting the W content in the MoW alloy film to 20-80atom%, pref. 30-70-atom% the resistivity of the gate electrode 13 can be more reduced to more enhance the noise reduction.

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 (Metal Oxide
Semiconductor )型半導体装置とその製造方法に関
し、特に高周波で動作するMOS 型電界効果トランジスタ
(FET)のゲート構造に関する。
The present invention relates to a MOS (Metal Oxide)
Semiconductor) type semiconductor device and its manufacturing method, and more particularly to a gate structure of a MOS type field effect transistor (FET) operating at high frequency.

【0002】[0002]

【従来の技術】高周波で動作するMOS 型FETは、電力
特性を向上させるために、ゲート長を短くすることが要
求され、現在そのオーダーは1 μmを割った。このた
め、従来のMOS 型FET は、半導体基板表面にゲート酸化
膜を介してゲート電極を形成した後、ゲート電極をマス
クとして不純物イオンを注入し、不純物イオン注入層の
アニールを行いソース及びドレイン領域を形成するセル
フアラインによって製造されている。そしてこのゲート
電極としては、アニール時に800〜1000℃の熱処理を行
うため高融点金属膜が好ましく、またMOS 型FETの雑
音指数はゲート電極の抵抗率と比例関係にあり、低雑音
化を図るには抵抗率の低い金属膜が望ましい。この為、
ゲート電極としては、高融点かつ低抵抗のモリブデン
(Mo)、又は、タングステン(W )などの単膜が用いら
れている。
2. Description of the Related Art A MOS type FET operating at a high frequency is required to have a short gate length in order to improve power characteristics, and the order is currently below 1 μm. Therefore, in the conventional MOS FET, after forming the gate electrode on the surface of the semiconductor substrate via the gate oxide film, impurity ions are implanted using the gate electrode as a mask and the impurity ion-implanted layer is annealed to form the source and drain regions. Are manufactured by self-alignment. As the gate electrode, a high melting point metal film is preferable because it is subjected to heat treatment at 800 to 1000 ° C. during annealing, and the noise figure of the MOS type FET is proportional to the resistivity of the gate electrode, which is effective in reducing noise. Is preferably a metal film having a low resistivity. Because of this,
As the gate electrode, a single film of high melting point and low resistance molybdenum (Mo) or tungsten (W) is used.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、例えばゲート
フィンガー数が2本のヂュアルゲートMOS 型FET におい
て、有効ゲート長1 μm 、ゲート幅600 μmで、ゲート
電極が400nm の厚さのMoの単層からなる場合、ゲート電
極の抵抗は約188 Ωで、高周波数領域800MHzでの雑音指
数は約 3.5dBであり、また400nm の厚さのW の単層から
なる場合、抵抗は約300 Ωで、雑音指数は約 4.2dBであ
り、いずれの場合も雑音指数がまだ高いという問題があ
る。そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
で、低雑音のMOS 型半導体装置及びその製造方法を提供
することを目的とする。
However, for example, in a dual-gate MOS type FET with two gate fingers, an effective gate length of 1 μm, a gate width of 600 μm, and a gate electrode of a single layer of Mo with a thickness of 400 nm. , The resistance of the gate electrode is about 188 Ω, the noise figure in the high frequency region 800 MHz is about 3.5 dB, and the resistance of the single layer of W with a thickness of 400 nm is about 300 Ω. The noise figure is about 4.2 dB, and in each case there is a problem that the noise figure is still high. Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a low-noise MOS semiconductor device and a method for manufacturing the same.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のMOS 型半導体装置は、第一導電型の半導体
基板上にゲート絶縁膜を介して配置され且つMoW を主成
分とする合金膜よりなるゲート電極と、前記ゲート電極
の一方側に形成された第二導電型のソース領域と、前記
ゲート電極の他方側に形成された第二導電型のドレイン
領域とを有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a MOS type semiconductor device of the present invention is arranged on a first conductivity type semiconductor substrate via a gate insulating film and contains MoW as a main component. It has a gate electrode made of an alloy film, a source region of the second conductivity type formed on one side of the gate electrode, and a drain region of the second conductivity type formed on the other side of the gate electrode. And

【0005】又、上記目的を達成するために、本発明の
MOS 型半導体装置は、第一導電型の半導体基板上にゲー
ト絶縁膜を介して配置され且つMoW を主成分とする合金
膜よりなるゲート電極と、前記ゲート電極の上面及び下
面の少なくとも一方を覆う不純物阻止膜と、前記ゲート
電極をマスクとする不純物導入により形成されたソース
及びドレイン領域とを有することを特徴とする。
Further, in order to achieve the above object, the present invention
The MOS semiconductor device covers a gate electrode made of an alloy film containing MoW as a main component, which is disposed on a semiconductor substrate of the first conductivity type with a gate insulating film interposed between the gate electrode and at least one of an upper surface and a lower surface of the gate electrode. It is characterized in that it has an impurity blocking film and source and drain regions formed by introducing impurities using the gate electrode as a mask.

【0006】又、上記目的を達成するために、本発明の
MOS 型半導体装置は、第一導電型の半導体基板上にゲー
ト絶縁膜を介して配置され且つMoW を主成分とする合金
膜よりなるゲート電極と、前記ゲート電極の上下面及び
側面を覆う不純物阻止膜と、前記ゲート電極をマスクと
する不純物導入により形成されたソース及びドレイン領
域と、前記ゲート電極を含む半導体基板を覆うCVD Si
酸化膜とを有することを特徴とする。
Further, in order to achieve the above object, the present invention
The MOS type semiconductor device includes a gate electrode made of an alloy film containing MoW as a main component, which is arranged on a semiconductor substrate of the first conductivity type with a gate insulating film interposed therebetween, and an impurity blocking layer covering the upper and lower surfaces and side surfaces of the gate electrode. CVD Si covering the film, the source and drain regions formed by introducing impurities using the gate electrode as a mask, and the semiconductor substrate including the gate electrode
And an oxide film.

【0007】尚、上記ゲート電極が、W含有率20乃至
80原子%のMoW 合金膜からなることを特徴とする。
尚、上記不純物阻止膜のうち、ゲート電極下面の不純物
阻止膜は導電性アモルファスからなり、その他の不純物
阻止膜は絶縁性アモルファス又は窒化Si膜からなること
を特徴とする。
The gate electrode is made of a MoW alloy film having a W content of 20 to 80 atomic%.
Among the above impurity blocking films, the impurity blocking film on the lower surface of the gate electrode is made of conductive amorphous, and the other impurity blocking films are made of insulating amorphous or Si nitride film.

【0008】又、上記目的を達成するために、本発明の
MOS 型半導体装置の製造方法は、第一導電型半導体基板
上にゲート酸化膜を形成する工程と、前記ゲート酸化膜
上にW 含有率30乃至50原子% のMoW 合金膜を0.3 乃至0.
5Pa のアルゴン圧で堆積する工程と、前記MoW 合金膜を
パターニングしてゲート電極を形成する工程と、前記ゲ
ート電極をマスクにして前記半導体基板に第二導電型不
純物を導入した後、熱処理を行いソース及びドレイン領
域を形成する工程とを有することを特徴とする。 又、
上記目的を達成するために、本発明のMOS 型半導体装置
の製造方法は、第一導電型半導体基板上にゲート酸化膜
を形成する工程と、前記ゲート酸化膜上に不純物阻止膜
を形成する工程と、前記不純物阻止膜上にMoW 合金膜を
形成する工程と、前記MoW 合金膜をパターニングしてゲ
ート電極を形成する工程と、前記ゲート電極をマスクに
して前記不純物阻止膜を除去する工程と、前記ゲート電
極をマスクにして前記半導体基板に第二導電型不純物を
導入した後、熱処理を行いソース及びドレイン領域を形
成する工程とを有することを特徴とする。
Further, in order to achieve the above object, the present invention
The method of manufacturing a MOS type semiconductor device includes a step of forming a gate oxide film on a semiconductor substrate of the first conductivity type, and a MoW alloy film having a W content of 30 to 50 atomic% on the gate oxide film of 0.3 to 0.
A step of depositing with an argon pressure of 5 Pa, a step of patterning the MoW alloy film to form a gate electrode, and a step of introducing a second conductivity type impurity into the semiconductor substrate using the gate electrode as a mask and then performing a heat treatment. And a step of forming source and drain regions. or,
In order to achieve the above object, a method of manufacturing a MOS semiconductor device according to the present invention comprises a step of forming a gate oxide film on a first conductivity type semiconductor substrate and a step of forming an impurity blocking film on the gate oxide film. A step of forming a MoW alloy film on the impurity blocking film, a step of patterning the MoW alloy film to form a gate electrode, and a step of removing the impurity blocking film using the gate electrode as a mask, After introducing a second conductivity type impurity into the semiconductor substrate using the gate electrode as a mask, heat treatment is performed to form source and drain regions.

【0009】尚、上記第二導電型不純物を導入する前
に、前記ゲート電極の上面を不純物阻止膜で覆っておく
ことを特徴とする。尚、上記ゲート電極上面を不純物阻
止膜で覆った後、前記ゲート電極を含む前記半導体基板
上に更に不純物阻止膜を堆積し、この不純物阻止膜を異
方性エッチングしてゲート電極の側面に不純物阻止膜を
堆積し、この不純物阻止膜を残留させる工程と、この工
程後前記不純物を導入する工程を行なうことを特徴とす
る。
The upper surface of the gate electrode is covered with an impurity blocking film before the second conductivity type impurity is introduced. After covering the upper surface of the gate electrode with an impurity blocking film, an impurity blocking film is further deposited on the semiconductor substrate including the gate electrode, and the impurity blocking film is anisotropically etched to remove impurities on the side surface of the gate electrode. The method is characterized by performing a step of depositing a blocking film and leaving the impurity blocking film, and a step of introducing the impurities after this step.

【0010】尚、上記ゲート電極の少なくとも一面を前
記不純物阻止膜で覆い、前記不純物を導入する工程後、
前記ゲート電極を含む前記半導体基板上にCVD Si膜を形
成する工程と、この工程後に前記半導体基板を熱処理し
てソース及びドレイン領域を形成する工程を行なうこと
を特徴とする。
After the step of covering at least one surface of the gate electrode with the impurity blocking film and introducing the impurities,
It is characterized in that a step of forming a CVD Si film on the semiconductor substrate including the gate electrode and a step of heat treating the semiconductor substrate to form source and drain regions are performed after this step.

【0011】尚、上記MoW 合金膜のW含有率が、30乃
至70原子%であることを特徴とする。尚、上記不純物
阻止膜のうち、ゲート電極下面の不純物阻止膜に導電性
アモルファス膜を使用し、その他の不純物阻止膜に絶縁
性アモルファス膜またはSi窒化膜を使用することを特徴
とする。
The W content of the MoW alloy film is 30 to 70 atomic%. Among the above impurity blocking films, a conductive amorphous film is used for the impurity blocking film on the lower surface of the gate electrode, and an insulating amorphous film or a Si nitride film is used for the other impurity blocking films.

【0012】[0012]

【作用】本発明のMOS 型半導体装置及びその製造方法で
は、ゲート電極にMoW 合金膜を使用する。これにより、
ゲート電極の抵抗を低くでき低雑音化が図れる。特にW
含有率を20乃至80原子% 好ましくは30乃至70原子% に
することにより、抵雑音化を一層改善することができ
る。
In the MOS type semiconductor device and the manufacturing method thereof according to the present invention, the MoW alloy film is used for the gate electrode. This allows
The resistance of the gate electrode can be lowered and the noise can be reduced. Especially W
By setting the content to 20 to 80 atomic%, preferably 30 to 70 atomic%, the noise reduction can be further improved.

【0013】また、MoW 合金膜からなるゲート電極の上
面、及び下面の少なくとも一面をアモルファス膜のよう
な不純物阻止膜で覆う。この下面または上面のアモルフ
ァス膜は、ゲート電極をマスクとしたソース及びドレイ
ン領域形成用不純物イオン注入時に、不純物イオンがゲ
ート電極下に突抜けるのを防止でき、そのため不純物の
突抜けによるリーク電流の発生を防止できる。
At least one of the upper surface and the lower surface of the gate electrode made of the MoW alloy film is covered with an impurity blocking film such as an amorphous film. The amorphous film on the lower surface or the upper surface can prevent the impurity ions from penetrating below the gate electrode at the time of implanting the impurity ions for forming the source and drain regions using the gate electrode as a mask. Can be prevented.

【0014】更に、不純物を拡散させるアニール時に、
下面のアモルファス膜は、ゲート酸化膜から、酸素分子
がゲート電極へ混入することを抑制でき、又上面のアモ
ルファス膜はCVD Si 酸化膜から、酸素分子がゲート電
極へ混入することを抑制できる。そのためゲート電極の
酸化によるゲート電極の抵抗率の増加がおさえられる。
特にゲート電極の上、下面に加え、両側面をアモルファ
ス膜で覆うことにより、リーク電流の発生は勿論のこ
と、ゲート電極及びCVD Si 酸化膜からの酸素分子のゲ
ート電極への混入がほぼ完全に抑制でき、ゲート電極の
抵抗はMoW 合金膜本来の低い抵抗に保つことができる。
Further, during annealing for diffusing impurities,
The lower amorphous film can prevent oxygen molecules from mixing into the gate electrode from the gate oxide film, and the upper amorphous film can suppress oxygen molecules from mixing into the gate electrode from the CVD Si oxide film. Therefore, the increase in the resistivity of the gate electrode due to the oxidation of the gate electrode can be suppressed.
In particular, by covering both sides of the gate electrode with the amorphous film in addition to the upper and lower surfaces, not only leakage current is generated, but also oxygen molecules from the gate electrode and the CVD Si oxide film are almost completely mixed into the gate electrode. It can be suppressed and the resistance of the gate electrode can be maintained at the original low resistance of the MoW alloy film.

【0015】[0015]

【実施例】以下、図面を参照して本発明のMOS 型半導体
装置及びその製造方法を説明する。 図1は本発明の第
一の実施例のMOS 型FET 概略断面図を示す。このMOS 型
FET は、P導電型Si基板10上にゲート酸化膜11を介し
てMoW合金膜からなるゲート電極13を形成している。
そして、このゲート電極13をマスクとしてリン
31+)イオンを導入し且つアニールし、N 導電型の
ソース領域14とドレイン領域15を形成している。そし
て、このゲート電極13を含むSi基板10上には層間絶縁
膜または表面安定化膜としてCVD Si 酸化膜16を形成
し、図示してないが、このCVD Si 酸化膜16に設けたコ
ンタクトホールを介してソース及びドレイン領域にそれ
ぞれソース及びドレイン電極を形成している。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A MOS type semiconductor device and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic sectional view of a MOS type FET according to the first embodiment of the present invention. This MOS type
In the FET, a gate electrode 13 made of a MoW alloy film is formed on a P conductivity type Si substrate 10 with a gate oxide film 11 interposed therebetween.
Then, using the gate electrode 13 as a mask, phosphorus ( 31 P + ) ions are introduced and annealed to form a source region 14 and a drain region 15 of N 2 conductivity type. Then, a CVD Si oxide film 16 is formed on the Si substrate 10 including the gate electrode 13 as an interlayer insulating film or a surface stabilizing film, and although not shown, a contact hole provided in the CVD Si oxide film 16 is formed. Source and drain electrodes are formed in the source and drain regions, respectively.

【0016】図2(a) 乃至(d) は、上述した第一の実施
例のMOS 型FET の製造工程を示す。P導電型Si基板20
上に、熱酸化法によりゲート酸化膜21を数10nm形成する
(図2(a) 図示)。このゲート酸化膜21上にスパッタ法
でMoとWの混合材料を400nm まで堆積し、その表面に
レジスト膜28を塗布し、蝕刻工程(PEP)により所定
の形状にパターニングする(図2(b) 図示)。このレジ
スト膜28をマスクにし、反応性イオンエッチング(RI
E)によりMoW合金膜をエッチングし、ゲート電極23
を形成した後、レジスト膜28を除去する(図2(c) 図
示)。次に、このゲート電極23をマスクとして、31+
イオンを注入し、層間絶縁膜また表面安定化膜として、
この全面にCVD 法により約200 〜300nm の酸化膜26を堆
積する。そして、半導体基板20を約800 〜900 ℃に加熱
し活性化アニールを行い、N 導電型のソース領域24とド
レイン領域25を形成する(図2( d) 図示)。最後に、
図示してないが、この酸化膜26にコンタクトホールを形
成し、ソース領域24及びドレイン領域25にそれぞれソー
ス及びドレイン電極を形成する。
2 (a) to 2 (d) show the manufacturing process of the MOS type FET of the first embodiment described above. P conductive type Si substrate 20
A gate oxide film 21 having a thickness of several tens of nm is formed thereon by a thermal oxidation method (shown in FIG. 2A). A mixed material of Mo and W is deposited up to 400 nm on the gate oxide film 21 by the sputtering method, a resist film 28 is applied on the surface, and patterned into a predetermined shape by an etching process (PEP) (FIG. 2 (b)). (Shown). Using this resist film 28 as a mask, reactive ion etching (RI
The MoW alloy film is etched by E), and the gate electrode 23
After forming, the resist film 28 is removed (shown in FIG. 2 (c)). Next, using this gate electrode 23 as a mask, 31 P +
By implanting ions, as an interlayer insulating film or surface stabilizing film,
An oxide film 26 of about 200 to 300 nm is deposited on the entire surface by the CVD method. Then, the semiconductor substrate 20 is heated to about 800 to 900 [deg.] C. and activation annealing is performed to form a source region 24 and a drain region 25 of N conductivity type (shown in FIG. 2D). Finally,
Although not shown, contact holes are formed in the oxide film 26, and source and drain electrodes are formed in the source region 24 and the drain region 25, respectively.

【0017】上記実施例のMOS 型FET では、ゲート電極
をMoW 合金膜で形成しているため、図7の活性化アニー
ル後のMoW 合金の抵抗とその組成の関係図から明らかな
ように、MoまたはWの単体に比べ、抵抗は小さく、そ
のため従来MOS 型FET に比べて雑音指数を低減できる。
In the MOS type FET of the above-mentioned embodiment, since the gate electrode is formed of the MoW alloy film, the MoW alloy after activation annealing shown in FIG. Alternatively, the resistance is smaller than that of the single W element, so that the noise figure can be reduced as compared with the conventional MOS FET.

【0018】図3は本発明の第二の実施例のMOS 型FET
の概略断面図を示す。このMOS 型FET は、P 導電型Si
基板30上にゲート酸化膜31を介して、その表面にMoW 合
金膜からなるゲート電極33を形成している。そしてこの
ゲート電極33の全表面を不純物阻止膜、例えばアモルフ
ァス膜37で覆っている。また、このゲート電極33をマス
クとして31+イオンを導入し且つアニールしてN 導電
型のソース領域34とゲート領域35を形成している。そし
て、ゲート電極33を含むSi基板30上には層間絶縁膜ま
たは表面安定化膜の役割をもつCVD Si酸化膜36を形成
し、図示しないが、このCVD Si 酸化膜36に設けたコン
タクトホールを介してソース領域34及びドレイン領域35
にそれぞれソース及びドレイン電極を形成している。
FIG. 3 shows a MOS type FET according to the second embodiment of the present invention.
FIG. This MOS type FET is P conductivity type Si
A gate electrode 33 made of a MoW alloy film is formed on the surface of a substrate 30 via a gate oxide film 31. Then, the entire surface of the gate electrode 33 is covered with an impurity blocking film, for example, an amorphous film 37. Further, using the gate electrode 33 as a mask, 31 P + ions are introduced and annealed to form an N 2 conductivity type source region 34 and a gate region 35. Then, a CVD Si oxide film 36 having a role of an interlayer insulating film or a surface stabilizing film is formed on the Si substrate 30 including the gate electrode 33, and a contact hole provided in the CVD Si oxide film 36 (not shown) is formed. Source region 34 and drain region 35
A source electrode and a drain electrode are formed on each of.

【0019】図4 は、上述した第二の実施例のMOS 型FE
T の製造工程を示す。P 導電型Siを材料とする半導体基
板40上に、熱酸化法によりゲート酸化膜41を数10nm形成
する。このゲート酸化膜41上に導電性アモルファス膜47
a を100nm 程度堆積しその表面にスパッタ法でMoW
合金膜を400nm まで堆積した後、絶縁性アモルファス膜
47b を100nm 程度堆積する。その表面にレジスト膜を塗
布し、PEPにより所定の形状にパターニングする。こ
のレジスト膜をマスクにし、RIEによりアモルファス
膜47b及びMoW合金膜をエッチングし、ゲート電極43
を形成した後、レジスト膜を除去する(図4(a) 図
示)。次に、この全面に絶縁性アモルファス膜47c を堆
積する(図4(b) 図示)。この絶縁性アモルファス膜47
c をRIEで除去し、ゲート電極43の両側面にアモルフ
ァス膜47c を残留させる(図4(c) 図示)。この絶縁性
アモルファス膜47c 及びゲート電極43をマスクとして、
31+イオンを注入し、層間絶縁膜または表面安定化膜
として、この全面にCVD 法により約200 〜300nm のCVD
Si酸化膜46を堆積する。そして、半導体基板40を約800
〜900 ℃に加熱し活性化アニールを行い、ソース領域44
とドレイン領域45を形成する(図4(d) )。
FIG. 4 shows the MOS type FE of the second embodiment described above.
The manufacturing process of T is shown. A gate oxide film 41 of several tens nm is formed on a semiconductor substrate 40 made of P-conductivity type Si by a thermal oxidation method. A conductive amorphous film 47 is formed on the gate oxide film 41.
a is deposited to a thickness of about 100 nm and the surface is sputtered with MoW.
Insulating amorphous film after depositing alloy film up to 400 nm
47b is deposited to a thickness of about 100 nm. A resist film is applied on the surface and patterned into a predetermined shape by PEP. Using this resist film as a mask, the amorphous film 47b and the MoW alloy film are etched by RIE to remove the gate electrode 43.
After forming, the resist film is removed (shown in FIG. 4 (a)). Next, an insulating amorphous film 47c is deposited on the entire surface (shown in FIG. 4 (b)). This insulating amorphous film 47
C is removed by RIE, and the amorphous film 47c is left on both side surfaces of the gate electrode 43 (shown in FIG. 4C). Using the insulating amorphous film 47c and the gate electrode 43 as a mask,
31 P + ions are implanted to form an interlayer insulating film or a surface stabilizing film, and a CVD method of about 200 to 300 nm is applied to the entire surface by CVD.
A Si oxide film 46 is deposited. And the semiconductor substrate 40 is about 800
The source region 44 is heated by heating to ~ 900 ° C for activation annealing.
And a drain region 45 are formed (FIG. 4 (d)).

【0020】上記、第二の実施例のMOS 型FET 及びその
製造方法における特有の効果として、以下のものがあ
る。 ( 1) MoW 合金膜は、MoまたはW の単膜と同様に原子
が柱状に配置されており、ゲート電極をマスクとしてソ
ース及びドレイン領域形成用不純物イオンを注入する
際、不純物はゲート電極を突き抜ける。そして、不純物
はゲート酸化膜内部に入り、ゲート電極とゲート酸化膜
間、又はゲート酸化膜と下地基板間に素子特性を阻害す
るサーフェス・ステートを誘起する。さらに深く入った
不純物は、アニール時に拡散領域を広げ、ソース・ドレ
イン間を導通させ抵抗体を形成する。又、不純物は、注
入時にゲート酸化膜に結晶欠陥を生じさせた場合リーク
電流を流す原因となる。
The effects peculiar to the MOS type FET and the manufacturing method thereof according to the second embodiment are as follows. (1) In the MoW alloy film, the atoms are arranged in columns like the single film of Mo or W, and when the impurity ions for forming the source and drain regions are implanted using the gate electrode as a mask, the impurities penetrate through the gate electrode. . Then, the impurities enter the inside of the gate oxide film and induce a surface state between the gate electrode and the gate oxide film or between the gate oxide film and the base substrate, which obstructs device characteristics. Impurities that have entered deeper spread the diffusion region during annealing and conduct between the source and drain to form a resistor. Further, the impurities cause a leak current to flow when crystal defects are generated in the gate oxide film during implantation.

【0021】しかし、この実施例では、ゲート電極の全
面をアモルファス膜のような不純物阻止膜で覆っている
ため、不純物イオンの注入時に不純物がゲート電極及び
ゲート酸化膜に導入されるのを防ぐことができる。
However, in this embodiment, since the entire surface of the gate electrode is covered with an impurity blocking film such as an amorphous film, it is possible to prevent impurities from being introduced into the gate electrode and the gate oxide film during the implantation of impurity ions. You can

【0022】従って、このような方法によって得られた
MOS 型FET では、ほとんどリーク電流は発生しない。 ( 2) 従来または上記第一実施例のように、ゲート電
極がCVD Si酸化膜及びゲート酸化膜と直接接触している
場合には、ソース及びドレイン領域形成時のアニールの
際、CVD Si 酸化膜及びゲート酸化膜より膜中の酸素分
子がゲート電極に侵入し、ゲート電極の酸化を引き起こ
し、ゲート電極の抵抗を増加させてしまう。しかし、こ
の実施例では、ゲート電極の全面をアモルファス膜のよ
うな不純物阻止膜で覆っているため、CVD Si 酸化膜及
びゲート酸化膜からの酸素分子のゲート電極への拡散が
抑制され、ゲート電極を構成するMoW 合金膜本来の低い
抵抗を有する。 ( 3) 従来及び上記第一の実施例のように、ゲート電
極をマスクとして不純物イオンを注入した後、アニール
を行い不純物を拡散させて、ソース及びドレイン領域を
形成する場合、アニール時に、不純物イオンは横方向へ
も拡散し、ソース・ドレイン領域はゲート下へ広がり、
ゲート電極と重なる。このような、重なり領域が形成さ
れると、結合容量が大きくなり、ゲート電位の立ち上が
りが遅くなり、回路の動作特性が遅くなる。
Therefore, it was obtained by such a method.
In MOS type FET, almost no leakage current occurs. (2) When the gate electrode is in direct contact with the CVD Si oxide film and the gate oxide film as in the prior art or the above-mentioned first embodiment, the CVD Si oxide film is annealed during the annealing for forming the source and drain regions. In addition, oxygen molecules in the film penetrate into the gate electrode from the gate oxide film, causing oxidation of the gate electrode and increasing the resistance of the gate electrode. However, in this embodiment, since the entire surface of the gate electrode is covered with an impurity blocking film such as an amorphous film, diffusion of oxygen molecules from the CVD Si oxide film and the gate oxide film to the gate electrode is suppressed, and the gate electrode is suppressed. The original low resistance of the MoW alloy film that constitutes (3) As in the prior art and the first embodiment, when impurity ions are implanted using the gate electrode as a mask and then annealed to diffuse the impurities to form the source and drain regions, the impurity ions are annealed. Diffuses laterally, and the source / drain regions spread below the gate,
Overlaps with the gate electrode. When such an overlapping region is formed, the coupling capacitance is increased, the rise of the gate potential is delayed, and the operation characteristics of the circuit are delayed.

【0023】しかし、この第二の実施例のように、ゲー
ト電極両側面の絶縁性アモルファス膜によるセルフアラ
インでは、ソース及びドレイン領域とゲート電極との重
なり領域が減少し、結合容量は従来及び第一の実施例よ
り小さく、回路の動作特性は速くなる。
However, as in the second embodiment, in the self-alignment by the insulating amorphous film on both side surfaces of the gate electrode, the overlapping region between the source and drain regions and the gate electrode is decreased, and the coupling capacitance is the same as that of the conventional one. Smaller than in one embodiment, the operating characteristics of the circuit are faster.

【0024】図5は本発明の第三の実施例のMOS 型FET
の概略断面図を示す。このMOS 型FET は、P 導電型Si
基板50上にゲート酸化膜51及び不純物阻止膜例えば導電
性アモルファスSi膜57a を介して、MoW合金膜からな
るゲート電極53を形成している。更にこのゲート電極53
の上面にアモルファス膜57b を形成している。そして、
このゲート電極53をマスクとして31+イオンを導入し
且つアニールし、N 導電型のソース領域54とゲート領域
55を形成している。そして、このゲート電極53を含むSi
基板50上に層間絶縁膜または表面安定化膜のようなCVD
Si 酸化膜56を形成し、図示しないが、このCVD Si酸化
膜56に設けたコンタクトホールを介してソース及びドレ
イン領域にそれぞれソース及びドレイン電極を形成して
いる。
FIG. 5 shows a MOS type FET according to the third embodiment of the present invention.
FIG. This MOS type FET is P conductivity type Si
A gate electrode 53 made of a MoW alloy film is formed on a substrate 50 with a gate oxide film 51 and an impurity blocking film such as a conductive amorphous Si film 57a interposed therebetween. Furthermore, this gate electrode 53
An amorphous film 57b is formed on the upper surface of the. And
Using this gate electrode 53 as a mask, 31 P + ions are introduced and annealed to form an N 2 conductivity type source region 54 and a gate region.
Form 55. And Si containing this gate electrode 53
CVD such as interlayer insulation film or surface stabilization film on the substrate 50
A Si oxide film 56 is formed, and although not shown, source and drain electrodes are formed in the source and drain regions through the contact holes provided in the CVD Si oxide film 56, respectively.

【0025】以下、第三の実施例のMOS 型FET の製造方
法を記す。P 導電型のSiを材料とする半導体基板50上
に、熱酸化法によりゲート酸化膜51を数10nm形成する。
このゲート酸化膜51上に導電性アモルファス膜57a を10
0nm 程度堆積し、その表面にスパッタ法でMoW合金膜
を400nm まで堆積し、その表面にアモルファス膜57bを1
00nm 程度堆積する。その表面にレジスト膜を塗布し、
PEPにより所定の形状にパターニングを行う。このレ
ジスト膜をマスクにし、RIEによりアモルファス膜57
a 57b 及びMoW合金膜をエッチングしゲート電極53
を形成する。ゲート電極53を形成した後、レジスト膜を
除去する。
The method of manufacturing the MOS type FET of the third embodiment will be described below. A gate oxide film 51 of several tens nm is formed on a semiconductor substrate 50 made of P-conductivity type Si by a thermal oxidation method.
A conductive amorphous film 57a 10 is formed on the gate oxide film 51.
Deposit a MoW alloy film up to 400 nm on the surface by sputtering, and deposit an amorphous film 57b on the surface.
Deposit about 00 nm. Apply a resist film on the surface,
Patterning is performed by PEP into a predetermined shape. Using this resist film as a mask, an amorphous film 57 is formed by RIE.
Gate electrode 53 by etching a , 57b and MoW alloy film
To form After forming the gate electrode 53, the resist film is removed.

【0026】この状態で31+イオンを注入し、層間絶
縁膜または表面安定化膜として、この全面にCVD 法によ
り約200 〜300nm のCVD Si酸化膜56を堆積する。そし
て、半導体基板50を約800 〜900 ℃に加熱し活性化アニ
ールを行い、N 導電型のソース領域54とドレイン領域55
を形成する。最後に図示しないが、このCVD Si酸化膜
56にコンタクトホールを形成し、ソース領域54及びドレ
イン領域55にそれぞれソース及びドレイン電極を形成す
る。
In this state, 31 P + ions are implanted, and a CVD Si oxide film 56 of about 200 to 300 nm is deposited on the entire surface as an interlayer insulating film or a surface stabilizing film by the CVD method. Then, the semiconductor substrate 50 is heated to about 800 to 900 ° C. to perform activation annealing, and the N conductivity type source region 54 and drain region 55 are formed.
To form Finally, although not shown, this CVD Si oxide film
Contact holes are formed in 56, and source and drain electrodes are formed in the source region 54 and the drain region 55, respectively.

【0027】この実施例においても、ゲート電極の上面
及び下面をアモルファス膜で覆っているため、上述した
第二の実施例と同様の効果をもつ。すなわち、不純物の
注入時に、ゲート電極上面のアモルファス膜によって、
不純物がゲート電極に導入されるのを防ぐことができ、
得られたMOS 型FET においては、ほとんどリーク電流は
起こらない。また、この実施例ではゲート電極の側面は
CVD Si酸化膜と直接接触しているが、この側面はゲート
電極の上、下面に比べて極めて小面積であり、CVD Si酸
化膜及びゲート酸化膜より酸素分子がゲート電極に侵入
することはほとんどなく、ゲート電極の酸化によるゲー
ト電極の抵抗の増加はほとんどない。 図6は本発明の
第四の実施例のMOS 型FET の概略断面図を示す。このMO
S 型FET は、P 導電型Si基板60上にゲート酸化膜61を
介してMoW合金膜からなるゲート電極63を形成してい
る。更にこのゲート電極63の上面に、不純物阻止膜例え
ばアモルファス膜67を形成している。そして、このゲー
ト電極63をマスクに31+イオンを導入しかつアニール
して、ソース領域64とゲート領域65を形成している。そ
して、このゲート電極63を含むSi基板60上に層間絶縁膜
または表面安定化膜としてCVD Si 酸化膜66を形成し、
図示しないが、このCVD Si 酸化膜66に設けたコンタク
トホールを介してソース及びドレイン領域にそれぞれソ
ース及びドレイン電極を形成している。
Also in this embodiment, since the upper surface and the lower surface of the gate electrode are covered with the amorphous film, the same effect as that of the second embodiment described above can be obtained. That is, at the time of implanting impurities, the amorphous film on the upper surface of the gate electrode
It is possible to prevent impurities from being introduced into the gate electrode,
In the obtained MOS FET, almost no leakage current occurs. Also, in this embodiment, the side surface of the gate electrode is
Although it is in direct contact with the CVD Si oxide film, this side surface has an extremely small area compared to the top and bottom surfaces of the gate electrode, and it is almost impossible for oxygen molecules to enter the gate electrode from the CVD Si oxide film and the gate oxide film. In addition, the resistance of the gate electrode hardly increases due to the oxidation of the gate electrode. FIG. 6 is a schematic sectional view of a MOS type FET according to the fourth embodiment of the present invention. This MO
In the S-type FET, a gate electrode 63 made of a MoW alloy film is formed on a P-type conductivity Si substrate 60 via a gate oxide film 61. Further, an impurity blocking film such as an amorphous film 67 is formed on the upper surface of the gate electrode 63. Then, using the gate electrode 63 as a mask, 31 P + ions are introduced and annealed to form a source region 64 and a gate region 65. Then, a CVD Si oxide film 66 is formed as an interlayer insulating film or a surface stabilizing film on the Si substrate 60 including the gate electrode 63,
Although not shown, the source and drain electrodes are formed in the source and drain regions via the contact holes provided in the CVD Si oxide film 66, respectively.

【0028】以下、第四の実施例のMOS 型FET の製造方
法を記す。P 導電型のSiを材料とする半導体基板60上
に、熱酸化法によりゲート酸化膜61を数10nm形成する。
このゲート酸化膜61上に、スパッタ法でMoW合金膜を
400nm まで堆積し、その表面にアモルファス膜67を100n
m 程度堆積する。その表面にレジスト膜を塗布し、PE
Pにより所定の形状にパターニングを行う。このレジス
ト膜をマスクにし、RIEによりアモルファス膜67及び
MoW合金膜をエッチングしゲート電極63を形成する。
ゲート電極63を形成した後、レジスト膜を除去する。
The manufacturing method of the MOS type FET of the fourth embodiment will be described below. A gate oxide film 61 having a thickness of several tens of nm is formed on a semiconductor substrate 60 made of P conductivity type Si by a thermal oxidation method.
A MoW alloy film is sputtered on the gate oxide film 61.
Amorphous film 67 of 100n is deposited on the surface up to 400nm.
Deposit about m. A resist film is applied on the surface and PE
P is used to perform patterning into a predetermined shape. Using this resist film as a mask, the amorphous film 67 and the MoW alloy film are etched by RIE to form the gate electrode 63.
After forming the gate electrode 63, the resist film is removed.

【0029】この状態で31+イオンを注入し、この全
面にCVD 法により約200 〜300nm のCVD Si酸化膜66を堆
積する。そして、半導体基板60を約800 〜900 ℃に加熱
し活性化アニールを行い、ソース領域64とドレイン領域
65を形成する。最後に図示しないが、このSi酸化膜66に
コンタクトホールを形成し、ソース領域64及びドレイン
領域65にそれぞれソース及びドレイン電極を形成する。
In this state, 31 P + ions are implanted, and a CVD Si oxide film 66 of about 200 to 300 nm is deposited on the entire surface by the CVD method. Then, the semiconductor substrate 60 is heated to about 800 to 900 ° C. to perform activation annealing, and the source region 64 and the drain region are
Forming 65. Finally, although not shown, contact holes are formed in the Si oxide film 66, and source and drain electrodes are formed in the source region 64 and the drain region 65, respectively.

【0030】この実施例においても、ゲート電極上面を
アモルファス膜で覆っているため、上述した第二及び第
三の実施例と同様に、不純物イオンの注入時に、ゲート
電極上面のアモルファス膜によって、不純物がゲート電
極に導入されるのを防ぐことができ、得られたMOS 型FE
T においては、ほとんどリーク電流は起こらない。ま
た、ゲート電極の側面はCVD Si酸化膜と直接接触してい
るが、この側面はゲート電極の上面に比べて極めて小面
積であり、CVD Si 酸化膜中の酸素分子のゲート電極へ
の侵入によるゲート電極の酸化がもたらすゲート電極の
抵抗の増加を抑制することができる。
Also in this embodiment, since the upper surface of the gate electrode is covered with the amorphous film, similar to the second and third embodiments described above, when the impurity ions are implanted, the amorphous film on the upper surface of the gate electrode prevents impurities from being introduced. Can be prevented from being introduced into the gate electrode, and the obtained MOS type FE
At T, almost no leakage current occurs. Also, the side surface of the gate electrode is in direct contact with the CVD Si oxide film, but this side surface has an extremely small area compared to the upper surface of the gate electrode, and oxygen molecules in the CVD Si oxide film may enter the gate electrode. An increase in the resistance of the gate electrode caused by the oxidation of the gate electrode can be suppressed.

【0031】次に本発明の第五の実施例のMOS 型FET に
ついて説明する。ここでは上記実施例と同一構成部分に
ついては説明を省略し、異なる構成部分についてのみ説
明する。すなわち、この実施例では、上記第一乃至第四
の実施例のMOS 型FET において、ゲート電極をW 含有率
20乃至80原子%、好ましくは30乃至70原子%のMoW 合金
膜で形成する。
Next, a MOS type FET according to the fifth embodiment of the present invention will be described. Here, description of the same components as those of the above-described embodiment will be omitted, and only different components will be described. That is, in this embodiment, in the MOS type FETs of the first to fourth embodiments, the gate electrode contains W
It is formed of a MoW alloy film of 20 to 80 atomic%, preferably 30 to 70 atomic%.

【0032】この実施例のMOS 型FET では、各実施例に
よる効果に加え、図7から明らかなように、ゲートフィ
ンガー数が2本のヂュアルゲートMOS 型FET において、
有効ゲート長1 μm 、ゲート幅600 μm、ゲート電極の
厚さ400nm のサイズで、W 含有率が20乃至80原子%の場
合には、ゲート抵抗は約90乃至110 Ωで、その時の周波
数800MHzでの雑音指数は約3.1 乃至3.3dB で、ゲート電
極がMoの場合と比較して、ゲート抵抗は約48乃至59%低
減でき、かつ雑音指数を約84乃至94%低減できる。また
W の場合と比較して、ゲート抵抗は約30乃至37%低減で
き、かつ雑音指数を約74乃至79%低減できる。
In the MOS type FET of this embodiment, in addition to the effects of each embodiment, as is clear from FIG. 7, in the dual gate MOS type FET having two gate fingers,
When the effective gate length is 1 μm, the gate width is 600 μm, and the thickness of the gate electrode is 400 nm, and the W content is 20 to 80 atomic%, the gate resistance is about 90 to 110 Ω at the frequency of 800 MHz. Has a noise figure of about 3.1 to 3.3 dB, the gate resistance can be reduced by about 48 to 59%, and the noise figure can be reduced by about 84 to 94% as compared with the case where the gate electrode is Mo. Also
Compared to the case of W, the gate resistance can be reduced by about 30 to 37% and the noise figure can be reduced by about 74 to 79%.

【0033】特にW 含有率を30乃至70原子%の場合に
は、ゲート抵抗は約60乃至83Ω、雑音指数は約2.8 乃至
3.0 dBとなり、Moの場合と比較してゲート抵抗は約32乃
至44%、雑音指数は約80乃至86%低減でき、またW の場
合と比較してゲート抵抗は約20乃至28%低減でき、かつ
雑音指数を約67乃至71%低減できる。
Particularly, when the W content is 30 to 70 atomic%, the gate resistance is about 60 to 83Ω and the noise figure is about 2.8 to.
3.0 dB, the gate resistance can be reduced by about 32 to 44%, the noise figure can be reduced by about 80 to 86% compared to the case of Mo, and the gate resistance can be reduced by about 20 to 28% compared to the case of W. Moreover, the noise figure can be reduced by about 67 to 71%.

【0034】また本発明の第六の実施例のMOS 型FET 及
びその製造方法について説明する。ここでは上記実施例
と同一構成部分については説明を省略し、異なる構成部
分についてのみ説明する。すなわち、この実施例では、
上記第一乃至第五の実施例のMOS 型FET の製造方法にお
いて、MoW 合金膜をスパッタ法により堆積させる際、W
含有率を30乃至50原子%の範囲になるように選び、かつ
アルゴン圧を約0.3 乃至0.5Pa の範囲、好ましくはアル
ゴン圧を約0.4Pa に選ぶことにある。
A MOS type FET according to a sixth embodiment of the present invention and a method for manufacturing the same will be described. Here, description of the same components as those of the above-described embodiment will be omitted, and only different components will be described. That is, in this embodiment,
In the method for manufacturing the MOS-type FET of the first to fifth embodiments, when the MoW alloy film is deposited by the sputtering method, the W
The content is chosen to be in the range of 30 to 50 atomic%, and the argon pressure is chosen to be in the range of about 0.3 to 0.5 Pa, preferably the argon pressure is to be about 0.4 Pa.

【0035】この実施例のMOS 型FET の製造方法によれ
ば、上記各実施例の効果に加え、次のような特有の効果
がある。図9はアルゴン(Ar)圧とMoW 合金膜の応力と
の関係を、MoとW の混合比を変えて示す。この図から明
らかなように、MoW 合金膜のW 含有率を30乃至50原子%
の範囲になるように選び、かつアルゴン圧を0.3 乃至0.
5Pa の範囲に選び、MoW合金膜をスパッタ法で形成した
場合には、MoまたはW の単層による場合より応力を緩和
することができる。例えば、MoまたはW の単層ではアル
ゴン圧を変えても応力を零にすることはできないが、W
含有率を30乃至50原子%の範囲で、アルゴン圧を約0.4P
a に選ぶことによりMoW 膜の応力を零にすることができ
る。従ってこのような方法により製造されたMOS 型FET
では、ゲート電極とゲート酸化膜との密着性が良く、安
定した素子特性を有する。
According to the method of manufacturing the MOS type FET of this embodiment, in addition to the effects of the above respective embodiments, there are the following unique effects. FIG. 9 shows the relationship between the argon (Ar) pressure and the stress of the MoW alloy film by changing the mixing ratio of Mo and W. As is clear from this figure, the W content of the MoW alloy film is 30 to 50 atom%.
The argon pressure is 0.3 to 0.
When the MoW alloy film is formed by the sputtering method in the range of 5 Pa, the stress can be relaxed as compared with the case of using a single layer of Mo or W. For example, in a monolayer of Mo or W, the stress cannot be made zero by changing the argon pressure.
The content is in the range of 30 to 50 atom%, and the argon pressure is about 0.4P.
The stress of the MoW film can be made zero by selecting a. Therefore, a MOS type FET manufactured by such a method
In the case, the adhesion between the gate electrode and the gate oxide film is good, and stable device characteristics are obtained.

【0036】尚、本発明は上記第1乃至第6の実施例に
限定されず、例えば以下のように変更しても良い。ま
ず、上記第二及び第三の実施例においてゲート電極下面
は導電性のアモルファス膜、例えばMoSi、TiSiであるこ
とが条件となるが、上記第二乃至第四の実施例において
ゲート電極の上面または側面は絶縁性アモルファス膜
例えばSiN でも良い。
The present invention is not limited to the above first to sixth embodiments, but may be modified as follows, for example. First, in the second and third embodiments, the lower surface of the gate electrode is required to be a conductive amorphous film, for example, MoSi, TiSi, but in the second to fourth embodiments, the upper surface of the gate electrode or Insulating amorphous film on the side ,
For example, SiN may be used.

【0037】又、ゲート酸化膜上に堆積するMoW合金
膜厚、及びアモルファス膜厚又は窒化膜厚、層間絶縁膜
厚は上記実施例に限らない。さらに、高周波数特性のMO
S 型FETとしてNチャネルFETを実施例にあげた
が、本発明はP チャンネルFET にも適用できることは勿
論である。
The MoW alloy film thickness, the amorphous film thickness or the nitride film thickness, and the interlayer insulating film thickness deposited on the gate oxide film are not limited to those in the above embodiment. Furthermore, MO with high frequency characteristics
Although the N-channel FET is given as an example of the S-type FET, the present invention can be applied to the P-channel FET as a matter of course.

【0038】[0038]

【発明の効果】本発明によれば、低雑音のMOS 型半導体
装置が得られる。
According to the present invention, a low noise MOS type semiconductor device can be obtained.

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

【図1】本発明の第一の実施例のMOS 型FET の概略断面
図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view of a MOS type FET according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第一の実施例のMOS 型FET の製造工程
を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a MOS type FET according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第二の実施例のMOS 型FET の概略断面
図である。
FIG. 3 is a schematic sectional view of a MOS type FET according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第二の実施例のMOS 型FET の製造工程
を示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a MOS type FET according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第三の実施例のMOS 型FET の概略断面
図である。
FIG. 5 is a schematic sectional view of a MOS type FET according to a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第四の実施例のMOS 型FET の概略断面
図である。
FIG. 6 is a schematic sectional view of a MOS type FET according to a fourth embodiment of the present invention.

【図7】MoとWの混合材料における抵抗率を示すグラ
フである.
FIG. 7 is a graph showing the resistivity of a mixed material of Mo and W.

【図8】Ar圧にたいするMoとWの混合材料の応力を
示すグラフである.
FIG. 8 is a graph showing stress of a mixed material of Mo and W against Ar pressure.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10、20、30、40、50、60 Si基板 11、21、31、41、51、61 ゲート酸化膜 13、23、33、43、53、63 ゲート電極 14、24、34、44、54、64 ソース領域 15、25、35、45、55、65 ドレイン領域 16、26、36、46、56、66 Si酸化膜 28、48 レジスト膜 47、57、67 アモルファス膜 10, 20, 30, 40, 50, 60 Si substrate 11, 21, 31, 41, 51, 61 Gate oxide film 13, 23, 33, 43, 53, 63 Gate electrode 14, 24, 34, 44, 54, 64 Source region 15, 25, 35, 45, 55, 65 Drain region 16, 26, 36, 46, 56, 66 Si oxide film 28, 48 Resist film 47, 57, 67 Amorphous film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 光志 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術研究所内 (72)発明者 小川 吉文 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Mitsushi Ikeda 33 Shin-Isoko-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Inside the Toshiba Industrial Technology Institute, Inc. No. 1 Incorporated company Toshiba Research & Development Center

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第一導電型の半導体基板上にゲート絶縁
膜を介して配置され且つMoW を主成分とする合金膜より
なるゲート電極と、前記ゲート電極の一方側に形成され
た第二導電型のソース領域と、前記ゲート電極の他方側
に形成された第二導電型のドレイン領域とを有すること
を特徴とするMOS 型半導体装置。
1. A gate electrode made of an alloy film containing MoW as a main component, which is arranged on a semiconductor substrate of the first conductivity type via a gate insulating film, and a second conductivity formed on one side of the gate electrode. Type semiconductor region, and a second conductivity type drain region formed on the other side of the gate electrode.
【請求項2】 第一導電型の半導体基板上にゲート絶縁
膜を介して配置され且つMoW を主成分とする合金膜より
なるゲート電極と、前記ゲート電極の上面及び下面の少
なくとも一方を覆う不純物阻止膜と、前記ゲート電極を
マスクとする不純物導入により形成されたソース及びド
レイン領域とを有することを特徴とするMOS 型半導体装
置。
2. A gate electrode made of an alloy film containing MoW as a main component, which is disposed on a semiconductor substrate of the first conductivity type via a gate insulating film, and impurities covering at least one of an upper surface and a lower surface of the gate electrode. A MOS-type semiconductor device comprising: a blocking film; and a source and drain region formed by introducing an impurity using the gate electrode as a mask.
【請求項3】 第一導電型の半導体基板上にゲート絶縁
膜を介して配置され且つMoW を主成分とする合金膜より
なるゲート電極と、前記ゲート電極の上下面及び側面を
覆う不純物阻止膜と、前記ゲート電極をマスクとする不
純物導入により形成されたソース及びドレイン領域と、
前記ゲート電極を含む半導体基板を覆うCVD Si酸化膜と
を有することを特徴とするMOS 型半導体装置。
3. A gate electrode made of an alloy film containing MoW as a main component, which is disposed on a semiconductor substrate of the first conductivity type via a gate insulating film, and an impurity blocking film covering the upper and lower surfaces and side surfaces of the gate electrode. And a source and drain region formed by introducing impurities using the gate electrode as a mask,
And a CVD Si oxide film covering a semiconductor substrate including the gate electrode.
【請求項4】 上記ゲート電極が、W含有率20乃至8
0原子%のMoW 合金膜からなることを特徴とする請求項
1乃至3記載のMOS 型半導体装置。
4. The W content of the gate electrode is 20 to 8
4. The MOS type semiconductor device according to claim 1, wherein the MOS type semiconductor device comprises a MoW alloy film of 0 atomic%.
【請求項5】 上記不純物阻止膜のうち、ゲート電極下
面の不純物阻止膜は導電性アモルファスからなり、その
他の不純物阻止膜は絶縁性アモルファス又は窒化Si膜か
らなることを特徴とする請求項2及び3記載のMOS 型半
導体装置。
5. The impurity blocking film on the lower surface of the gate electrode of the impurity blocking film is made of conductive amorphous, and the other impurity blocking films are made of insulating amorphous or Si nitride film. 3. A MOS type semiconductor device according to item 3.
【請求項6】 第一導電型半導体基板上にゲート酸化膜
を形成する工程と、前記ゲート酸化膜上にW 含有率30乃
至50原子% のMoW 合金膜を0.3 乃至0.5Pa のアルゴン圧
で堆積する工程と、前記MoW 合金膜をパターニングして
ゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極をマスク
にして前記半導体基板に第二導電型不純物を導入した
後、熱処理を行いソース及びドレイン領域を形成する工
程とを有することを特徴とするMOS 型半導体装置の製造
方法。
6. A step of forming a gate oxide film on a first conductivity type semiconductor substrate, and a MoW alloy film having a W content of 30 to 50 atomic% is deposited on the gate oxide film at an argon pressure of 0.3 to 0.5 Pa. And a step of patterning the MoW alloy film to form a gate electrode, and using the gate electrode as a mask to introduce a second conductivity type impurity into the semiconductor substrate, followed by heat treatment to form a source and drain region. A method of manufacturing a MOS type semiconductor device, comprising:
【請求項7】 第一導電型半導体基板上にゲート酸化膜
を形成する工程と、前記ゲート酸化膜上に不純物阻止膜
を形成する工程と、前記不純物阻止膜上にMoW合金膜を
形成する工程と、前記MoW 合金膜をパターニングしてゲ
ート電極を形成する工程と、前記ゲート電極をマスクに
して前記不純物阻止膜を除去する工程と、前記ゲート電
極をマスクにして前記半導体基板に第二導電型不純物を
導入した後、熱処理を行いソース及びドレイン領域を形
成する工程とを有することを特徴とするMOS 型半導体装
置の製造方法。
7. A step of forming a gate oxide film on a first conductivity type semiconductor substrate, a step of forming an impurity blocking film on the gate oxide film, and a step of forming a MoW alloy film on the impurity blocking film. A step of forming a gate electrode by patterning the MoW alloy film, a step of removing the impurity blocking film using the gate electrode as a mask, and a second conductivity type on the semiconductor substrate using the gate electrode as a mask. And a step of forming a source and drain regions by heat treatment after introducing impurities.
【請求項8】 上記第二導電型不純物を導入する前に、
前記ゲート電極の上面を不純物阻止膜で覆っておくこと
を特徴とする請求項7記載のMOS 型半導体装置の製造方
法。
8. Before introducing the second conductivity type impurity,
8. The method of manufacturing a MOS semiconductor device according to claim 7, wherein an upper surface of the gate electrode is covered with an impurity blocking film.
【請求項9】 上記ゲート電極上面を不純物阻止膜で覆
った後、前記ゲート電極を含む前記半導体基板上に更に
不純物阻止膜を堆積し、この不純物阻止膜を異方性エッ
チングしてゲート電極の側面に不純物阻止膜を堆積し、
この不純物阻止膜を残留させる工程と、この工程後前記
不純物を導入する工程を行なうことを特徴とする請求項
8記載のMOS 型半導体装置の製造方法。
9. After covering the upper surface of the gate electrode with an impurity blocking film, an impurity blocking film is further deposited on the semiconductor substrate including the gate electrode, and the impurity blocking film is anisotropically etched to form the gate electrode. Deposit an impurity blocking film on the side surface,
9. The method for manufacturing a MOS type semiconductor device according to claim 8, wherein a step of leaving the impurity blocking film and a step of introducing the impurities are performed after this step.
【請求項10】 上記ゲート電極の少なくとも一面を前
記不純物阻止膜で覆い、前記不純物を導入する工程後、
前記ゲート電極を含む前記半導体基板上にCVDSi膜を形
成する工程と、この工程後に前記半導体基板を熱処理し
てソース及びドレイン領域を形成する工程を行なうこと
を特徴とする請求項6乃至9記載のMOS型半導体装置の
製造方法。
10. After the step of covering at least one surface of the gate electrode with the impurity blocking film and introducing the impurities,
10. The step of forming a CVD Si film on the semiconductor substrate including the gate electrode, and the step of heat treating the semiconductor substrate to form source and drain regions after this step. Manufacturing method of MOS type semiconductor device.
【請求項11】 上記MoW 合金膜のW含有率が、30乃
至70原子%であることを特徴とする請求項7乃至9記
載のMOS 型半導体装置の製造方法。
11. The method for manufacturing a MOS semiconductor device according to claim 7, wherein the W content of the MoW alloy film is 30 to 70 atomic%.
【請求項12】 上記不純物阻止膜のうち、ゲート電極
下面の不純物阻止膜に導電性アモルファス膜を使用し、
その他の不純物阻止膜に絶縁性アモルファス膜またはSi
窒化膜を使用することを特徴とする請求項7乃至9記載
のMOS 型半導体装置の製造方法。
12. A conductive amorphous film is used as an impurity blocking film on a lower surface of a gate electrode among the impurity blocking films,
Insulating amorphous film or Si for other impurity blocking film
10. The method for manufacturing a MOS semiconductor device according to claim 7, wherein a nitride film is used.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6512270B2 (en) 2001-03-09 2003-01-28 Hitachi, Ltd. Thin film transistor substrate and process for producing the same
CN104716172A (en) * 2013-12-12 2015-06-17 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 Semiconductor device and manufacturing method thereof
US10971592B2 (en) 2018-08-27 2021-04-06 Toshiba Memory Corporation Semiconductor device with gate electrode having side surfaces doped with carbon

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