JPH09199717A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH09199717A
JPH09199717A JP575296A JP575296A JPH09199717A JP H09199717 A JPH09199717 A JP H09199717A JP 575296 A JP575296 A JP 575296A JP 575296 A JP575296 A JP 575296A JP H09199717 A JPH09199717 A JP H09199717A
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JP
Japan
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polysilicon layer
forming
semiconductor substrate
gate electrode
conductivity type
Prior art date
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Application number
JP575296A
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Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Asamura
武志 浅村
Barasubaramanian Anando Minakushisundaran
バラスバラマニアン アナンド ミナクシスンダラン
Kazuya Ouchi
和也 大内
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress time fine-line effect of a silicide and to optimize the concentrations of impurities implanted into a gate and a diffusion layer by implanting impurities of specific concentrations selectively into a one conductivity type semiconductor substrate and a second polysilicon layer silicide and forming diffusion layers as a source and a drain, along with a gate electrode. SOLUTION: In an ion implanting process for forming a first shallow diffusion layer, impurities are implanted into portions 180 and 185 to be a source and a drain, and impurities are also implanted into a nondoped polysilicon 108 simultaneously. On this occasion, the doped quality of the implanted impurotoes is about 3.0 E14cm<2> , so the impurity concentrations of the undoped polysilicon 108 and the parts 180 and 185 to be a source and a drain after the implantation do not exceed 1.0 E18cm<-3> , so a fine-line effect is not produced even if a silicide is formed. Besides, it becomes possible to suppress the fine-line effect which increases the sheet resistance of a silicide, since a silicde is formed on the nondoped polysilicon layer 108.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、シリサイド形成技
術を用いた半導体装置の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device using a silicide formation technique.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置のゲート、ソース、ドレイン
電極等の電極材料には、一般的にポリシリコンが用いら
れている。しかし、近年の半導体装置の省電力化、高速
化に伴いポリシリコンよりも低抵抗率の高融点金属シリ
サイド(以下、単にシリサイドと言う)とポリシリコン
との積層構造が用いられようになっている。従来のシリ
サイド形成技術を用いたLDD構造の半導体装置の製造
工程を図2の(a)乃至(e)に示した。
2. Description of the Related Art Polysilicon is generally used as an electrode material for gate, source and drain electrodes of semiconductor devices. However, as power consumption and speed of semiconductor devices have increased in recent years, a laminated structure of a refractory metal silicide having a lower resistivity than polysilicon (hereinafter simply referred to as silicide) and polysilicon has come to be used. . FIG. 2A to FIG. 2E show a manufacturing process of a semiconductor device having an LDD structure using a conventional silicide formation technique.

【0003】図2の(a)に示すように、P型シリコン
基板200上に通常のLOCOS法により素子間分離絶
縁膜201を形成し、P型シリコン基板200上に熱酸
化法によりゲート絶縁膜202を形成し、不純物を含ん
でいないポリシリコン(以下ノンドープドポリシリコン
と言う)層203を形成する。
As shown in FIG. 2A, an element isolation insulating film 201 is formed on a P-type silicon substrate 200 by a normal LOCOS method, and a gate insulating film is formed on the P-type silicon substrate 200 by a thermal oxidation method. Then, 202 is formed, and a polysilicon layer 203 containing no impurities (hereinafter referred to as non-doped polysilicon) is formed.

【0004】次に、図2の(b)に示すように、図2の
(a)の状態におけるノンドープドポリシリコン層20
3の上にレジストを塗布し、該レジストの上にマスクを
乗せ、露光、パターニングした後にノンドープドポリシ
リコン層203を選択的にエッチングする。
Next, as shown in FIG. 2B, the non-doped polysilicon layer 20 in the state of FIG.
3 is coated with a resist, a mask is placed on the resist, exposed and patterned, and then the non-doped polysilicon layer 203 is selectively etched.

【0005】次に、図2の(c)に示すように、図2の
(b)の状態において、ノンドープドポリシリコン層2
03及び素子間分離絶縁膜201をマスクにしてヒ素を
注入し、ソース及びドレインとして使用する浅い第一の
拡散層204を自己整合的に形成した後に窒化シリコン
を該素子の表面全体に堆積し、該窒化シリコンを異方エ
ッチングする事により側壁205を形成する。
Next, as shown in FIG. 2C, in the state of FIG. 2B, the non-doped polysilicon layer 2 is formed.
03 and inter-element isolation insulating film 201 as a mask, arsenic is implanted to form a shallow first diffusion layer 204 used as a source and a drain in a self-aligned manner, and then silicon nitride is deposited on the entire surface of the element, The sidewall 205 is formed by anisotropically etching the silicon nitride.

【0006】次に、図2の(d)に示すように、図2の
(c)の状態で、ソース及びドレイン領域となる部分2
80及び285のゲート絶縁膜を除去し、その部分のP
型半導体基板を露出させ、該半導体素子の表面全体に高
融点金属を堆積し、熱処理を行う事によりノンドープド
ポリシリコン層203の表面と露出したP型シリコン基
板のソース及びドレイン領域となる部分280及び28
5に選択的にシリサイド206及び216を形成した
後、未反応の高融点金属をエッチング除去する。
Next, as shown in FIG. 2 (d), in the state of FIG. 2 (c), the portion 2 to be the source and drain regions is formed.
The gate insulating film of 80 and 285 is removed, and P of that part is removed.
The type semiconductor substrate is exposed, a refractory metal is deposited on the entire surface of the semiconductor element, and heat treatment is performed to form the surface 280 of the non-doped polysilicon layer 203 and the exposed portions 280 to be the source and drain regions of the P type silicon substrate. And 28
After the silicides 206 and 216 are selectively formed at 5, the unreacted refractory metal is removed by etching.

【0007】次に、図2の(e)に示すように、素子間
分離絶縁膜201及び側壁205をマスクにして、シリ
サイドを形成したポリシリコン層203にリンを注入
し、同時に、露出したP型シリコン基板のソース及びド
レイン領域となる部分280及び285にもリンを注入
してソース及びドレインとなる第二の拡散層207を自
己整合的に形成する。以上のようにして、シリサイド技
術を用いた半導体素子が形成される。
Next, as shown in FIG. 2E, phosphorus is implanted into the polysilicon layer 203 in which silicide is formed by using the element isolation insulating film 201 and the sidewall 205 as a mask, and at the same time, the exposed P is exposed. Phosphorus is also implanted into the portions 280 and 285 that will be the source and drain regions of the silicon substrate to form the second diffusion layer 207 that will be the source and drain in a self-aligned manner. As described above, the semiconductor element using the silicide technique is formed.

【0008】通常、不純物濃度が1.0E18cm-3以
上の高濃度の不純物を含んだポリシリコン表面にシリサ
イドを形成した場合、シリサイドのシート抵抗が増加す
る細線効果が発生する。しかし、本製造方法ではノンド
ープドポリシリコン層203上にシリサイドを形成して
いるので、細線効果を抑制する事ができる。
Usually, when a silicide is formed on a polysilicon surface containing a high concentration of impurities having an impurity concentration of 1.0E18 cm -3 or more, a thin line effect occurs in which the sheet resistance of the silicide increases. However, since the silicide is formed on the non-doped polysilicon layer 203 in this manufacturing method, the thin line effect can be suppressed.

【0009】しかしながら、該ポリシリコン203をゲ
ート電極として使用し、電圧を印可した場合、該ポリシ
リコン203のゲート絶縁膜側に空乏層が形成される空
乏化現象を抑制するため、表面にシリサイドが形成され
たポリシリコン203に不純物を注入する必要がある。
図2の(e)において、通常、この空乏化現象を抑制す
るために必要な不純物の濃度は、第二の拡散層207を
形成するために必要な不純物濃度よりも、通常100倍
程度高い。従って、第二の拡散層207を形成するため
に最適な不純物注入を行った場合、ポリシリコン層20
3の空乏化現象を抑制するのに必要な濃度の不純物がポ
リシリコン203に注入されない。逆に、空乏化現象を
抑制するのに必要な濃度の不純物をポリシリコン203
に注入した場合、第二の拡散層207を形成するために
は濃度が濃すぎるため第二の拡散層207が深くなって
しまい、半導体素子のしきい電圧の低下を招いてしま
う。
However, when the polysilicon 203 is used as a gate electrode and a voltage is applied, silicide is formed on the surface of the polysilicon 203 in order to suppress a depletion phenomenon in which a depletion layer is formed on the gate insulating film side. It is necessary to implant impurities into the formed polysilicon 203.
In FIG. 2 (e), the concentration of the impurity required to suppress the depletion phenomenon is usually about 100 times higher than the concentration of the impurity required to form the second diffusion layer 207. Therefore, when the optimum impurity implantation is performed to form the second diffusion layer 207, the polysilicon layer 20
Impurities having a concentration necessary to suppress the depletion phenomenon of No. 3 are not implanted into the polysilicon 203. On the contrary, an impurity having a concentration necessary for suppressing the depletion phenomenon is added to the polysilicon 203.
In the case of being implanted into the second diffusion layer 207, the concentration is too high for forming the second diffusion layer 207, so that the second diffusion layer 207 becomes deep, resulting in a decrease in the threshold voltage of the semiconductor element.

【0010】上記のように製造された半導体素子ではシ
リサイドのシート抵抗が増加する細線効果を抑制できる
が、ポリシリコン203と第二の拡散層207の不純物
濃度の最適化が困難である。
In the semiconductor device manufactured as described above, the thin line effect of increasing the sheet resistance of silicide can be suppressed, but it is difficult to optimize the impurity concentrations of the polysilicon 203 and the second diffusion layer 207.

【0011】また、本製造方法ではポリシリコン層20
3には不純物が含まれていないが、ポリシリコン層20
3に含まれる不純物濃度が0.0以上1.0E18cm
-3未満の場合も上記と同様に、細線効果を抑制できる
が、ポリシリコンシリコン層203と第二の拡散層20
7の不純物濃度の最適化が困難である。
Further, in this manufacturing method, the polysilicon layer 20 is used.
3 contains no impurities, the polysilicon layer 20
The impurity concentration contained in 3 is 0.0 or more and 1.0E18 cm
If it is less than -3, the thin line effect can be suppressed in the same manner as described above, but the polysilicon layer 203 and the second diffusion layer 20 can be suppressed.
It is difficult to optimize the impurity concentration of No. 7.

【0012】次に、上記製造方法とは別のシリサイド形
成技術を用いたLDD構造の半導体装置の製造工程を図
3の(a)乃至(e)に示した。図3の(a)に示すよ
うに、P型シリコン基板300上に通常のLOCOS法
により素子間分離絶縁膜301を形成し、P型シリコン
基板300上に熱酸化法によりゲート絶縁膜302を形
成し、半導体素子表面に不純物濃度が1.0E18cm
-3の高濃度に不純物を含んだポリシリコン(以下ドープ
ドポリシリコンと言う)層303を形成する。
Next, FIGS. 3A to 3E show steps of manufacturing a semiconductor device having an LDD structure using a silicide forming technique different from the above manufacturing method. As shown in FIG. 3A, an element isolation insulating film 301 is formed on a P-type silicon substrate 300 by a normal LOCOS method, and a gate insulating film 302 is formed on the P-type silicon substrate 300 by a thermal oxidation method. However, the impurity concentration on the semiconductor element surface is 1.0E18 cm.
A polysilicon (hereinafter referred to as doped polysilicon) layer 303 containing impurities at a high concentration of −3 is formed.

【0013】図3の(b)乃至(e)の工程は、図2の
(b)乃至(e)の工程と全く同様である。図3の
(e)において、ソース及びドレインとして使用する拡
散層307の不純物濃度が最適となるように、不純物を
注入する。この際、表面にシリサイドが形成されたドー
プドポリシリコン303には既に不純物が含まれている
ので、ドープドポリシリコン303への不純物注入は補
助的注入となる。この為、本製造工程を用いれば、ポリ
シリコン303と第二の拡散層307の不純物濃度の最
適化が可能となる。
Steps (b) to (e) of FIG. 3 are exactly the same as the steps (b) to (e) of FIG. In FIG. 3E, impurities are implanted so that the impurity concentration of the diffusion layer 307 used as the source and the drain is optimum. At this time, since the doped polysilicon 303 having silicide formed on its surface already contains impurities, the impurity implantation into the doped polysilicon 303 is auxiliary implantation. Therefore, by using this manufacturing process, the impurity concentrations of the polysilicon 303 and the second diffusion layer 307 can be optimized.

【0014】しかし、本製造方法は高濃度の不純物を含
んだポリシリコン303の上面に、シリサイドを形成す
るので、シリサイドのシート抵抗が増加する細線効果が
発生してしまう。
However, in this manufacturing method, since silicide is formed on the upper surface of the polysilicon 303 containing a high concentration of impurities, a thin line effect that increases the sheet resistance of the silicide occurs.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】上述のように、ゲート
電極となるノンドープドポリシリコン表面にシリサイド
を形成した場合、シリサイドのシート抵抗が増加する細
線効果は抑制できるが、ゲートとなるポリシリコン及び
拡散層となる基板の双方に最適な濃度の不純物注入を行
う事が困難である。
As described above, when the silicide is formed on the surface of the undoped polysilicon which becomes the gate electrode, the thin line effect which increases the sheet resistance of the silicide can be suppressed, but the polysilicon which becomes the gate and It is difficult to perform the impurity implantation with the optimum concentration on both the substrate to be the diffusion layer.

【0016】一方、ゲート電極となる高濃度ドープドポ
リシリコン表面にシリサイドを形成した場合、ゲートと
なるポリシリコン及び拡散層となる基板の双方に最適な
濃度の不純物注入を行う事が可能となるが、ドープドポ
リシリコンの上面にシリサイドを形成するとシリサイド
のシート抵抗が増加する細線効果を抑制する事が困難と
なる。
On the other hand, when silicide is formed on the surface of the heavily doped polysilicon that becomes the gate electrode, it becomes possible to perform the impurity implantation with the optimum concentration in both the polysilicon that becomes the gate and the substrate that becomes the diffusion layer. However, if silicide is formed on the upper surface of the doped polysilicon, it becomes difficult to suppress the thin line effect that increases the sheet resistance of the silicide.

【0017】本発明は、以上のようなシリサイドの細線
効果を抑制し、ゲートとなるポリシリコン及び拡散層と
なる基板の双方へ注入する不純物濃度の最適化を可能に
するための半導体装置の製造方法を提供する事を目的と
する。
The present invention suppresses the thin line effect of silicide as described above, and manufactures a semiconductor device for optimizing the concentration of impurities to be implanted into both polysilicon to be a gate and a substrate to be a diffusion layer. The purpose is to provide a method.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、一導電型半導体基板上に形成されたゲー
ト絶縁膜の上に不純物を含んだ第一のポリシリコン層を
形成し、第一のポリシリコン層の上に不純物を含んでい
ない第二のポリシリコン層を形成する工程と、前記第二
のポリシリコン層の上にレジストを塗布し、該レジスト
の上にマスクを乗せ、露光、パターニングを行い、前記
第一及び第二のポリシリコン層及び前記ゲート絶縁膜を
選択的に除去する工程と、前記第二のポリシリコン層の
全部及び露出した部分の一導電型半導体基板表面に選択
的にシリサイドを形成する工程と、前記シリサイド化し
た第二のポリシリコン層と前記露出された部分の一導電
型半導体基板に選択的に不純物を注入する事によりゲー
ト電極と同時に、ソース及びドレインとして使用する拡
散層を形成工程とを有する事を特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention forms a first polysilicon layer containing impurities on a gate insulating film formed on a semiconductor substrate of one conductivity type. Forming a second polysilicon layer containing no impurities on the first polysilicon layer, applying a resist on the second polysilicon layer, and placing a mask on the resist. A step of exposing, patterning, and selectively removing the first and second polysilicon layers and the gate insulating film, and one conductivity type semiconductor substrate of all and exposed portions of the second polysilicon layer. At the same time as the gate electrode by selectively forming impurities on the surface, and selectively implanting impurities into the silicided second polysilicon layer and the exposed one-conductivity-type semiconductor substrate, Characterized in that it has a forming step diffusion layer used as the over scan and drain.

【0019】本発明は、第一のドープドポリシリコン層
の上に、第二のノンドープドポリシリコン層が形成され
ているので、第二のノンドープドポリシリコン層にシリ
サイドを形成してもシリサイドのシート抵抗が増加する
細線効果は発生しない。
According to the present invention, since the second non-doped polysilicon layer is formed on the first doped polysilicon layer, even if a silicide is formed on the second non-doped polysilicon layer, the silicide is formed. The thin line effect that increases the sheet resistance of does not occur.

【0020】また、ソース及びドレインとして使用する
拡散層の不純物濃度が最適となるように、反対導電型不
純物を注入する。この際、ゲート電極となるポリシリコ
ンには既に不純物が含まれているので、ソース及びドレ
インとして使用する拡散層とゲートとして使用するポリ
シリコンの双方において、最適な濃度の不純物注入が可
能となる。
Impurities of opposite conductivity type are implanted so that the impurity concentration of the diffusion layers used as the source and the drain is optimized. At this time, since the polysilicon that will be the gate electrode already contains impurities, it is possible to inject the impurity with an optimum concentration in both the diffusion layer used as the source and drain and the polysilicon used as the gate.

【0021】また、ゲート電極となるポリシリコン層は
二層である必要はなく、少なくとも一層の高濃度の不純
物を含んだポリシリコン層を含んだ多層からなり、か
つ、その最上層が不純物を含んでいないポリシリコン層
でも上述と同様の効果が得られる。また、最上層のポリ
シリコンは1.0E18cm-3未満の不純物を含んでい
る場合でも、細線効果を抑制できるので、上述と同様の
効果が得られる。
Further, the polysilicon layer serving as the gate electrode does not have to be two layers, and is composed of a multilayer including at least one polysilicon layer containing high-concentration impurities, and the uppermost layer thereof contains impurities. Even if the polysilicon layer is not formed, the same effect as described above can be obtained. Further, even when the uppermost polysilicon layer contains impurities of less than 1.0E18 cm −3, the thin line effect can be suppressed, so that the same effect as described above can be obtained.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】本発明の半導体装置製造工程の実
施形態を図1の(a)乃至(e)に示した。図1の
(a)に示すように、P型半導体基板100上に通常の
LOCOS法により素子間分離絶縁膜101を形成し、
P型半導体基板上に熱酸化法により厚さ6nmのゲート
絶縁膜102を形成する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a semiconductor device manufacturing process of the present invention is shown in FIGS. As shown in FIG. 1A, an element isolation insulating film 101 is formed on a P-type semiconductor substrate 100 by a normal LOCOS method,
A gate insulating film 102 having a thickness of 6 nm is formed on the P-type semiconductor substrate by a thermal oxidation method.

【0023】次に、図1の(b)に示すように、図1の
(a)の状態で該素子表面に不純物濃度が1.0E18
cm-3以上の不純物を含んだポリシリコン層103を厚
さ200nm堆積する。また、この不純物を含んだポリ
シリコン層103は、不純物を含んでいないポリシリコ
ン層を堆積した後、リン拡散法により該不純物を含んで
いないポリシリコン層に不純物であるリンを導入する事
によって形成される。また、この不純物の導入はイオン
注入、気層拡散、固層拡散、in−situ−dope
d堆積等により行っても良い。また、ドープドポリシリ
コン層103は単層ではなく多層でも良い。
Next, as shown in FIG. 1B, in the state of FIG. 1A, the impurity concentration on the surface of the device is 1.0E18.
A polysilicon layer 103 containing impurities of cm −3 or more is deposited to a thickness of 200 nm. The impurity-containing polysilicon layer 103 is formed by depositing an impurity-free polysilicon layer and then introducing phosphorus, which is an impurity, into the impurity-free polysilicon layer by a phosphorus diffusion method. To be done. Further, the introduction of the impurities is performed by ion implantation, vapor layer diffusion, solid layer diffusion, in-situ-dope.
It may also be performed by d deposition or the like. Also, the doped polysilicon layer 103 may be a multilayer instead of a single layer.

【0024】次に、図1の(c)に示すように、図1の
(b)の状態でドープドポリシリコン層103の上に、
ノンドープドポリシリコン層108を厚さ100nm形
成する。該ノンドープドポリシリコン層103は0.0
cm-3以上1.0E18cm-3未満の不純物を含くんで
いても良い。
Next, as shown in FIG. 1C, on the doped polysilicon layer 103 in the state of FIG. 1B,
The non-doped polysilicon layer 108 is formed to a thickness of 100 nm. The non-doped polysilicon layer 103 is 0.0
It may contain impurities of cm-3 or more and less than 1.0E18 cm-3.

【0025】次に、図1の(d)に示すように、ノンド
ープドポリシリコン層108の上にレジストを塗布し、
その上にマスクを乗せ、露光、パターニングした後に、
当該レジストをマスクにノンドープドポリシリコン層1
08及びドープドポリシリコン層103を選択的にエッ
チングした後、レジストを剥離し、ゲート電極を形成す
る。
Next, as shown in FIG. 1D, a resist is applied on the undoped polysilicon layer 108,
After placing a mask on it, exposing and patterning,
Non-doped polysilicon layer 1 using the resist as a mask
After the 08 and the doped polysilicon layer 103 are selectively etched, the resist is peeled off to form a gate electrode.

【0026】次に、図1の(e)に示したように、図1
の(d)の状態からゲート部分190及び素子間分離絶
縁膜101をマスクにして、ヒ素を注入エネルギー50
Kev、ドーズ量3.0E14cm-2の条件でイオン注
入法によりゲート絶縁膜102を介して不純物を注入
し、ソース及びドレインとして使用する浅い第一の拡散
層104を自己整合的に形成した後、窒化シリコンを該
素子の表面全体に堆積し、該窒化シリコンを等方エッチ
ングする事により側壁105を形成する。
Next, as shown in FIG.
From the state of (d) of FIG. 3, arsenic is implanted with an energy of 50 with the gate portion 190 and the element isolation insulating film 101 as a mask.
After the impurity is implanted through the gate insulating film 102 by the ion implantation method under the conditions of Kev and the dose amount of 3.0E14 cm −2, the shallow first diffusion layer 104 used as the source and the drain is formed in a self-aligned manner. Sidewalls 105 are formed by depositing silicon nitride over the entire surface of the device and isotropically etching the silicon nitride.

【0027】次に、図1の(f)に示したように、図1
の(e)の状態において、ソース及びドレインとなる部
分180及び185のゲート絶縁膜を、HF系のエッチ
ング溶液に該半導体素子を浸す事により選択的に除去
し、該半導体素子の表面全体に高融点金属Tiをスパッ
タ法により50nm堆積し、熱処理を行う事によりノン
ドープドポリシリコン層108の全部とP型半導体基板
が露出したソース及びドレインとなる部分180及び1
85に選択的にシリサイド106および116を形成し
た後、未反応のTiを除去する。また、高融点金属はC
o,Ni,Mo,Zr,Hf,Ta,Pd,Pt,W等
でも良い。
Next, as shown in FIG.
In the state (e), the gate insulating films of the portions 180 and 185 to be the source and the drain are selectively removed by immersing the semiconductor element in an HF-based etching solution, so that the entire surface of the semiconductor element is highly etched. The melting point metal Ti is deposited to a thickness of 50 nm by a sputtering method, and a heat treatment is performed to expose the entire non-doped polysilicon layer 108 and the P-type semiconductor substrate.
After selectively forming silicides 106 and 116 at 85, unreacted Ti is removed. The refractory metal is C
It may be o, Ni, Mo, Zr, Hf, Ta, Pd, Pt, W or the like.

【0028】次に、図2の(g)に示したように、図1
の(f)の状態において、ゲート部分190及び側壁1
05及び素子間分離絶縁膜101をマスクに不純物を注
入し、ソース及びドレインとなる第二の拡散層107を
形成する。この不純物注入はイオン注入法により、注入
不純物はリン、注入エネルギーは60Kev、ドーズ量
は7.0E15cm-2の条件で行う。この場合、ポリシ
リコン層103は予め不純物を含んでいるので、ポリシ
リコン層103では補助的な注入となる。以上のように
して、本発明の製造方法を用いて半導体素子が形成され
る。
Next, as shown in FIG.
In the state (f) of FIG.
05 and the element isolation insulating film 101 are used as a mask to implant impurities to form a second diffusion layer 107 serving as a source and a drain. This impurity implantation is carried out by the ion implantation method under the conditions of phosphorus as the implantation impurity, implantation energy of 60 Kev, and dose amount of 7.0E15 cm −2. In this case, since the polysilicon layer 103 contains impurities in advance, the polysilicon layer 103 is an auxiliary implant. As described above, the semiconductor element is formed by using the manufacturing method of the present invention.

【0029】図1の(e)における第一の浅い拡散層を
形成するためのイオン注入工程において、ソース及びド
レインとなる部分180及び185に不純物が注入され
る同時に、ノンドープドポリシリコン108にも不純物
が注入される。この場合、注入不純物のドーズ量が3.
0E14cm-2程度なので、注入後のノンドープドポリ
シリコン180と、ソース及びドレインとなる部分18
0及び185の不純物濃度は1.0E18cm-3を越え
ないため、当該部分にシリサイドを形成しても細線効果
は発生しない。
In the ion implantation process for forming the first shallow diffusion layer in FIG. 1E, impurities are implanted into the portions 180 and 185 to be the source and drain, and at the same time, the undoped polysilicon 108 is also implanted. Impurities are injected. In this case, the dose of implanted impurities is 3.
Since it is about 0E14 cm −2, the non-doped polysilicon 180 after implantation and the portion 18 to be the source and drain
Since the impurity concentrations of 0 and 185 do not exceed 1.0E18 cm −3, the thin line effect does not occur even if silicide is formed in the relevant portion.

【0030】図1の(f)の工程において、ノンドープ
ドポリシリコン層108の全てがシリサイド化する場合
を示したが、ノンドープドポリシリコン層108の上面
のみシリサイド化する場合、またはその全てがシリサイ
ド化し、かつ、その下層のドープドポリシリコン層10
3の上面までシリサイド化する場合が考えられる。ノン
ドープドポリシリコン層108の上面のみがシリサイド
化する場合、この工程後の熱処理によって、ドープドポ
リシリコン層103に含まれる不純物と、シリサイド部
分116に含まれるTiが未反応のノンドープドポリシ
リコン層に拡散し、未反応のノンドープドポリシリコン
層はシリサイド化またはドープドポリシリコン化する。
従って、上記いずれの場合にしろ本製造工程終了後、未
反応のノンドープドポリシリコン層は完全にシリサイド
化またはドープドポリシリコン化する。また、本実施形
態ではLDD構造の半導体素子の製造工程を想定してい
るが、半導体素子は、CMOSまたは不揮発性半導体素
子等製造工程でも良い。
In the step of FIG. 1F, the case where all of the non-doped polysilicon layer 108 is silicidized is shown. However, when only the upper surface of the non-doped polysilicon layer 108 is silicidized, or all of it is silicided. And underlying doped polysilicon layer 10
It is possible that the upper surface of 3 is silicided. When only the upper surface of the non-doped polysilicon layer 108 is silicidized, the heat treatment after this step causes the impurities contained in the doped polysilicon layer 103 and the Ti contained in the silicide portion 116 to react with the non-doped polysilicon layer. And the unreacted undoped polysilicon layer is silicided or doped polysilicon.
Therefore, in any of the above cases, the unreacted non-doped polysilicon layer is completely silicified or doped polysilicon after the completion of this manufacturing process. Further, although the manufacturing process of the semiconductor device having the LDD structure is assumed in the present embodiment, the semiconductor device may be a manufacturing process such as a CMOS or a non-volatile semiconductor device.

【0031】本製造方法ではノンドープドポリシリコン
層108上にシリサイドを形成しているので、シリサイ
ドのシート抵抗が増加する細線効果を抑制できる。ま
た、第二の拡散層107を形成する前にゲートとなるポ
リシリコンは予め不純物を含んでいるので、ゲート電極
の空乏化を抑制でき、かつ、第二の拡散層107及びポ
リシリコンからなるゲート電極の不純物濃度を同時に最
適化できる。
In this manufacturing method, since the silicide is formed on the non-doped polysilicon layer 108, the thin line effect of increasing the sheet resistance of the silicide can be suppressed. Further, since the polysilicon to be the gate before forming the second diffusion layer 107 contains impurities in advance, depletion of the gate electrode can be suppressed, and the gate made of the second diffusion layer 107 and the polysilicon. The impurity concentration of the electrodes can be optimized at the same time.

【0032】また、ゲート電極となるポリシリコン層は
二層である必要はなく、三層構造でもよい。例えば、最
下層となる第一層が不純物を含まないポリシリコン層、
その上の第二層が高濃度の不純物を含んだポリシリコン
層、その上の最上層が不純物を含まないポリシリコン層
でも良い。つまり、ゲート電極となるポリシリコン層は
少なくとも一層の高濃度の不純物を含んだポリシリコン
層を含んだ多層からなり、かつ、その最上層が不純物を
含んでいないポリシリコン層でも上述と同様の効果が得
られる。また、最上層のポリシリコンは1.0E18c
m-3未満の不純物を含んでいる場合でも、細線効果を抑
制できるので、上述と同様の効果が得られる。
The polysilicon layer serving as the gate electrode does not have to have two layers, and may have a three-layer structure. For example, the lowermost first layer is a polysilicon layer containing no impurities,
The second layer thereover may be a polysilicon layer containing a high concentration of impurities, and the uppermost layer thereover may be a polysilicon layer containing no impurities. That is, the same effect as described above is obtained even if the polysilicon layer to be the gate electrode is a multilayer including at least one polysilicon layer containing high-concentration impurities and the topmost polysilicon layer does not contain impurities. Is obtained. In addition, the uppermost polysilicon is 1.0E18c
Even if it contains impurities less than m-3, the thin line effect can be suppressed, and the same effect as described above can be obtained.

【0033】[0033]

【発明の効果】本発明は以上のように構成されているの
で、シリサイドの細線効果を抑制し、ゲートとなるポリ
シリコン及び拡散層となる基板の双方へ注入する不純物
濃度の最適化を可能にする事がでる。
Since the present invention is configured as described above, it is possible to suppress the thin line effect of silicide and optimize the concentration of impurities to be implanted into both polysilicon to be a gate and a substrate to be a diffusion layer. You can do it.

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

【図1】本発明の製造方法を用いた実施形態工程図。FIG. 1 is a process drawing of an embodiment using the manufacturing method of the present invention.

【図2】従来の製造方法を用いた実施形態工程図。FIG. 2 is a process chart of an embodiment using a conventional manufacturing method.

【図3】従来の製造方法を用いた実施形態工程図。FIG. 3 is a process chart of an embodiment using a conventional manufacturing method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100、200、300 P型半導体基板 101、201、301 素子間分離絶縁膜 102、202、302 ゲート絶縁膜 103、203、303 不純物を含まないポリシリコ
ン層 104、204、304 浅い第一の拡散層 105、205、305 側壁 106、116、206、216、306、316 シ
リサイド部分 107、207、307 ソース及びドレインとなる拡
散層 180、185、280、285、380、385 ソ
ース及びドレインとなる部分 108 不純物を含んだポリシリコン層 190 ゲート部分
100, 200, 300 P-type semiconductor substrate 101, 201, 301 Element isolation insulating film 102, 202, 302 Gate insulating film 103, 203, 303 Polysilicon layer containing no impurities 104, 204, 304 Shallow first diffusion layer 105, 205, 305 Sidewalls 106, 116, 206, 216, 306, 316 Silicide portions 107, 207, 307 Diffusion layers 180 and 185, 280, 285, 380, 385 Source and drain portions 108 Impurities Polysilicon layer including gate 190 Gate part

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】一導電型半導体基板上に形成された絶縁膜
上に不純物濃度が1.0E18cm-3以上の不純物を含
む第一のポリシリコン層を形成し、前記第一のポリシリ
コン層の上に不純物を含んでいない第二のポリシリコン
層を形成する工程と、前記第二のポリシリコン層の上に
レジストを塗布し、リソグラフィー法によりパターニン
グを行い、このパターニングされたレジストをマスクと
して、前記第一及び第二のポリシリコン層を選択的に除
去した後、前記第一及び第二のポリシリコン層からなる
ゲート電極を形成する工程と、前記レジストを剥離し、
前記ゲート電極の両側に側壁を形成する工程と、前記側
壁及び前記ゲート電極の乗っていない部分の絶縁膜を除
去し、一導伝型半導体基板表面を露出させる工程と、前
記露出させた一導電型半導体基板表面及び、前記ゲート
電極の上面及び側面に高融点金属膜を形成し、熱処理を
行う事により、前記第二のポリシリコン層の少なくとも
表面及び露出された一導電型半導体基板表面に高融点金
属シリサイドを選択的に形成し、その後に未反応の高融
点金属を除去する工程と、少なくとも前記露出した一導
電型半導体基板表面に選択的に反対導電型不純物を注入
し、ソース及びドレインとして使用する拡散層を形成す
る工程とを具備する事を特徴とする半導体装置の製造方
法。
1. A first polysilicon layer containing an impurity having an impurity concentration of 1.0E18 cm −3 or more is formed on an insulating film formed on a semiconductor substrate of one conductivity type, and the first polysilicon layer is formed. A step of forming a second polysilicon layer containing no impurities on the top, applying a resist on the second polysilicon layer, patterning by a lithography method, using the patterned resist as a mask, After selectively removing the first and second polysilicon layers, a step of forming a gate electrode composed of the first and second polysilicon layers, and peeling the resist,
Forming sidewalls on both sides of the gate electrode; removing an insulating film on a portion where the sidewalls and the gate electrode are not formed to expose a surface of the first conductivity type semiconductor substrate; A high melting point metal film is formed on the upper surface and side surfaces of the gate electrode and on the upper surface and side surfaces of the gate electrode, and heat treatment is performed, thereby forming a high temperature on at least the surface of the second polysilicon layer and the surface of the exposed one conductivity type semiconductor substrate. A step of selectively forming a melting point metal silicide and then removing an unreacted refractory metal, and selectively implanting an impurity of opposite conductivity type into at least the exposed surface of the one conductivity type semiconductor substrate to form a source and a drain. And a step of forming a diffusion layer to be used, the method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項2】一導電型半導体基板上に形成された絶縁膜
上に不純物濃度が1.0E18cm-3以上の不純物を含
む第一のポリシリコン層を形成し、前記第一のポリシリ
コン層の上に不純物濃度が0.0cm-3超1.0E18
cm-3未満の不純物を含む第二のポリシリコン層を形成
する工程と、前記第二のポリシリコン層の上にレジスト
を塗布し、リソグラフィー法によりパターニングを行
い、このパターニングされたレジストをマスクとして、
前記第一及び第二のポリシリコン層を選択的に除去した
後、前記第一及び第二のポリシリコン層からなるゲート
電極を形成する工程と、前記レジストを剥離し、前記ゲ
ート電極の両側に側壁を形成する工程と、前記側壁及び
前記ゲート電極の乗っていない部分の絶縁膜を除去し、
一導伝型半導体基板表面を露出させる工程と、前記露出
させた一導電型半導体基板表面及び、前記ゲート電極の
上面及び側面に高融点金属膜を形成し、熱処理を行う事
により、前記第二のポリシリコン層の少なくとも表面及
び露出した一導電型半導体基板表面に高融点金属シリサ
イドを選択的に形成した後に未反応の高融点金属を除去
する工程と、少なくとも前記露出された一導電型半導体
基板に選択的に反対導電型不純物を注入し、ソース及び
ドレインとして使用する拡散層を形成する工程とを具備
する事を特徴とする半導体装置の製造方法。
2. A first polysilicon layer containing an impurity having an impurity concentration of 1.0E18 cm −3 or more is formed on an insulating film formed on a semiconductor substrate of one conductivity type, and the first polysilicon layer of the first polysilicon layer is formed. Impurity concentration above 0.0 cm-3 1.0E18
a step of forming a second polysilicon layer containing impurities of less than cm −3, applying a resist on the second polysilicon layer, patterning by a lithography method, and using the patterned resist as a mask ,
After selectively removing the first and second polysilicon layers, a step of forming a gate electrode composed of the first and second polysilicon layers, and removing the resist, on both sides of the gate electrode A step of forming a side wall, removing the insulating film on the side wall and a portion where the gate electrode is not formed,
Exposing the surface of the first conductivity type semiconductor substrate, and forming a refractory metal film on the exposed surface of the first conductivity type semiconductor substrate and on the upper surface and the side surface of the gate electrode, and performing a heat treatment, Removing at least the unreacted refractory metal after selectively forming a refractory metal silicide on at least the surface of the polysilicon layer and the exposed surface of the one conductivity type semiconductor substrate, and at least the exposed one conductivity type semiconductor substrate. And a step of selectively implanting impurities of opposite conductivity type to form a diffusion layer used as a source and a drain.
【請求項3】一導電型半導体基板上に形成されたゲート
絶縁膜上に、不純物濃度が1.0E18cm-3以上の不
純物を含んだポリシリコン層を少なくとも一層含んだ複
数の層からなる第一のポリシリコン層を設け、かつ、前
記複数の層からなるポリシリコン層の上に不純物を含ん
でいない第二のポリシリコン層を形成する工程と、前記
第二のポリシリコン層の上にレジストを塗布し、パター
ニングを行い、このパターニングされたレジストをマス
クとして、前記第二のポリシリコン層及び前記複数の層
からなる第一のポリシリコン層を選択的に除去した後、
前記複数の層からなるポリシリコン層及び前記最上層の
不純物を含んでいないポリシリコン層からなるゲート電
極を形成する工程と、前記レジストを剥離し、前記ゲー
ト電極の両側に側壁を形成する工程と、前記側壁及び前
記ゲート電極の乗っていない部分の絶縁膜を除去し、一
導伝型半導体基板表面を露出させる工程と、前記露出さ
れた一導電型半導体基板及び、ゲート電極の上面及び側
面に高融点金属膜を形成し、熱処理を行う事により前記
第二のポリシリコン層の少なくとも表面及び露出した一
導電型半導体基板表面に高融点金属シリサイドを選択的
に形成した後に未反応の高融点金属を除去する工程と、
少なくとも前記露出された一導電型半導体基板表面に選
択的に反対導電型不純物を注入し、ソース及びドレイン
として使用する拡散層を形成する工程とを具備する事を
特徴とする半導体装置の製造方法。
3. A first layer comprising a plurality of layers including at least one polysilicon layer containing an impurity having an impurity concentration of 1.0E18 cm −3 or more on a gate insulating film formed on a semiconductor substrate of one conductivity type. And a step of forming a second polysilicon layer containing no impurities on the polysilicon layer composed of the plurality of layers, and a resist on the second polysilicon layer. After coating and patterning, using the patterned resist as a mask, after selectively removing the first polysilicon layer composed of the second polysilicon layer and the plurality of layers,
Forming a gate electrode composed of a polysilicon layer composed of the plurality of layers and a polysilicon layer containing no impurities in the uppermost layer; and removing the resist to form sidewalls on both sides of the gate electrode. A step of removing the insulating film on the side wall and the portion where the gate electrode is not placed to expose the surface of the one-conduction-type semiconductor substrate; and the exposed one-conduction-type semiconductor substrate and the top and side surfaces of the gate electrode. An unreacted refractory metal is formed after a refractory metal silicide is selectively formed on at least the surface of the second polysilicon layer and the exposed one-conductivity-type semiconductor substrate surface by forming a refractory metal film and performing heat treatment. The step of removing
And a step of selectively implanting an impurity of opposite conductivity type into at least the exposed surface of the semiconductor substrate of one conductivity type to form a diffusion layer used as a source and a drain.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005236203A (en) * 2004-02-23 2005-09-02 Seiko Epson Corp Semiconductor device and its manufacturing method
JP2007306016A (en) * 2007-06-19 2007-11-22 Texas Instr Japan Ltd Method for manufacturing semiconductor device
JP2010267991A (en) * 2010-07-20 2010-11-25 Toshiba Corp Semiconductor device and wiring
US8497205B2 (en) 2004-12-28 2013-07-30 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device manufacturing method, wiring and semiconductor device

Cited By (4)

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JP2007306016A (en) * 2007-06-19 2007-11-22 Texas Instr Japan Ltd Method for manufacturing semiconductor device
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