JPH10209075A - Semiconductor device and manufacturing method of the same - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method of the same

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JPH10209075A
JPH10209075A JP1172397A JP1172397A JPH10209075A JP H10209075 A JPH10209075 A JP H10209075A JP 1172397 A JP1172397 A JP 1172397A JP 1172397 A JP1172397 A JP 1172397A JP H10209075 A JPH10209075 A JP H10209075A
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JP
Japan
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film
semiconductor device
manufacturing
metal
diffusion layer
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Withdrawn
Application number
JP1172397A
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Japanese (ja)
Inventor
Yuji Kosaka
雄二 小坂
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize low resistance of the source/drain section of a MOS transistor. SOLUTION: A silicon oxide film 103 for element isolation, a gate oxide film 104, a gate electrode 105, a side wall spacer 106 and a source/drain 107 are formed on a silicon substrate 101. Subsequently, a metal film or metal silicide film or stacked film 108 of them are deposited to the entire part. Here, the chemical mechanical polishing is conducted in such a manner that the gate electrode 105 does not disappear and the metal film or metal silicide film or stacked layer film 108 of these are left only on the source/drain 107. More specifically, using the polishing solution where grinding particle of alumina is dispersed in the chemicals which is adjusted to pH 4 or so with an organic acid and a polishing cloth consisting of foamed polyulethane, the wafer is rotated at 50rpm under the condition that the wafer surface is pressurized by about 400 to 500g per unit square cm. As a result, the source/drain is formed in the low resistance condition.

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】本発明は半導体装置の製造方
法および製造装置に関し、特に、化学的機械研磨法を用
い、MOSトランジスタのソース・ドレイン上に金属膜
・金属シリサイド膜あるいはそれらの積層膜を形成する
ことにより、ソース・ドレイン部分の低抵抗化を実現す
るための製造方法およびその装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method for forming a metal film, a metal silicide film, or a laminated film thereof on a source / drain of a MOS transistor by using a chemical mechanical polishing method. The present invention relates to a manufacturing method and an apparatus for realizing low resistance of a source / drain portion by forming the device.

【0002】[0002]

【従来の技術】MOSトランジスタのソース・ドレイン
上に金属膜・金属シリサイド膜あるいはそれらの積層膜
を形成することにより、ソース・ドレイン部分の低抵抗
化を実現する手段としては2種類の方法があげられる。
2. Description of the Related Art There are two methods for reducing the resistance of a source / drain portion by forming a metal film / metal silicide film or a laminated film thereof on the source / drain of a MOS transistor. Can be

【0003】一つは、例えば、C.K.Lau et.
al.IEDM.Tech.Dig.,1982.p7
14等にみられる、いわゆるサリサイド法である。
One is, for example, C.I. K. Lau et.
al. IEDM. Tech. Dig. , 1982. p7
This is the so-called salicide method found in 14th grade.

【0004】もう一つは、例えばR.S.Blewer
et.al. Proc.1stIEEE VLSI
Multilevel Interconnecti
onConf.,1984.p153等にみられる、ソ
ース・ドレイン上への金属膜・金属シリサイド膜の選択
成長である。
The other is, for example, R. S. Blewer
et. al. Proc. 1st IEEE VLSI
Multilevel Interconnection
onConf. 1984. This is selective growth of a metal film and a metal silicide film on the source / drain, which are observed in p153 and the like.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】前項前者に示した方法
(サリサイド法)では、J.P.Gambino e
t.al.Abstract of ECS fall
meeting.1991.P312にて報告されて
いるように、線幅が微細になった場合、特にNチャネル
のシート抵抗が上昇する、いわゆる細線効果の問題が発
生する。また、本質的にシリコン基板と金属との反応を
利用した方法であるため、微細化に伴い拡散層が浅くな
ってくると、低抵抗化と接合リークとがトレードオフの
関係となり、プロセスマージンが著しく減少する。
According to the former method (salicide method) described in the former section, the method described in J.I. P. Gambino e
t. al. Abstract of ECS fall
meeting. 1991. As reported in P312, when the line width becomes fine, the problem of the so-called fine line effect occurs, in particular, the sheet resistance of the N-channel increases. In addition, since the method essentially uses the reaction between the silicon substrate and the metal, if the diffusion layer becomes shallower with miniaturization, there is a trade-off relationship between low resistance and junction leakage, and the process margin is reduced. It decreases significantly.

【0006】一方前項後者に示した選択成長法において
は、パーティクル等結晶成長の核となるものが存在した
場合、いわゆる選択破れが発生し歩留まりが安定しない
という問題を有する。
On the other hand, the latter selective growth method has a problem that when there is a particle or the like which serves as a nucleus for crystal growth, so-called selective breaking occurs and the yield is not stable.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】以上のような問題点を解
決するため、本発明の製造方法では、高濃度拡散層形成
後に金属膜・金属シリサイド膜あるいはそれらの積層膜
を全面に付着させ、その後化学的機械研磨法により高濃
度拡散層部分以外の金属膜・金属シリサイド膜あるいは
それらの積層膜を削り取ることにより、ソース・ドレイ
ン部分が低抵抗化した構造を形成することを特徴として
いる。
In order to solve the above problems, in the manufacturing method of the present invention, a metal film, a metal silicide film, or a laminated film thereof is adhered to the entire surface after forming a high concentration diffusion layer. Thereafter, the metal film / metal silicide film other than the high-concentration diffusion layer portion or the laminated film thereof is removed by a chemical mechanical polishing method to form a structure in which the source / drain portions have low resistance.

【0008】また、本発明の製造方法は、拡散層抵抗を
下げる必要のない部分のみ、あらかじめ付着させた金属
膜・金属シリサイド膜あるいはそれらの積層膜をフォト
リソグラフィーを用いて除去した後化学的機械研磨を行
うことを特徴とする。
Further, according to the manufacturing method of the present invention, after removing a metal film / metal silicide film or a laminated film thereof deposited in advance only in a portion where the resistance of the diffusion layer does not need to be lowered by using photolithography, Polishing is performed.

【0009】また、本発明の製造方法は、化学的機械研
磨法により研磨を行う際、あらかじめ段差の高い部分の
金属膜・金属シリサイド膜あるいはそれらの積層膜をフ
ォトリソグラフィーを用いて除去した後化学的機械研磨
を行うことを特徴とする。
Further, in the manufacturing method of the present invention, when polishing is performed by a chemical mechanical polishing method, after removing a metal film, a metal silicide film or a laminated film of a high step portion in advance using photolithography, the polishing is performed. It is characterized by performing mechanical polishing.

【0010】また、本発明の製造方法は、ゲート電極上
に絶縁膜を残すようにサイドウオールスペーサを形成す
ることを特徴とする。
Further, the manufacturing method of the present invention is characterized in that a sidewall spacer is formed so as to leave an insulating film on the gate electrode.

【0011】また、本発明の製造方法は、化学的機械研
磨時にゲート電極上に絶縁膜を残し、かつ必要な部分に
のみ金属膜・金属シリサイド膜あるいはそれらの積層膜
が残るように研磨を行うことを特徴とする。
Further, in the manufacturing method of the present invention, polishing is performed so that an insulating film is left on the gate electrode during chemical mechanical polishing and a metal film, a metal silicide film, or a laminated film thereof is left only in a necessary portion. It is characterized by the following.

【0012】また、本発明の製造方法は、前記金属膜・
前記シリサイド膜あるいはそれらの前記積層膜が、高融
点金属膜あるいはそのシリサイド膜であることを特徴と
する。
Further, the manufacturing method of the present invention is characterized in that the metal film
The silicide film or the laminated film thereof is a refractory metal film or a silicide film thereof.

【0013】また、本発明の製造方法は、金属膜を付着
させ熱処理を施すことによりシリコン基板との接触部分
に金属シリサイド膜を形成し、金属膜・金属シリサイド
膜の積層膜を高濃度拡散層上に形成したことを特徴とす
る。
Further, according to the manufacturing method of the present invention, a metal silicide film is formed in a contact portion with a silicon substrate by depositing a metal film and performing a heat treatment, and a stacked film of the metal film and the metal silicide film is formed as a high concentration diffusion layer. It is characterized by being formed above.

【0014】また、本発明の半導体装置は、MOSトラ
ンジスタを構成要素とする半導体装置において、サイド
ウオールスペーサの下部に低濃度拡散層と、その外側に
金属膜・金属シリサイド膜あるいはそれらの積層膜を有
する高濃度拡散層とからなることを特徴とする。
Further, in the semiconductor device of the present invention, in a semiconductor device having a MOS transistor as a constituent element, a low concentration diffusion layer is provided below a sidewall spacer, and a metal film / metal silicide film or a laminated film thereof is provided outside the low concentration diffusion layer. And a high-concentration diffusion layer.

【0015】また、本発明の半導体装置は、高濃度拡散
層の面積よりも研磨後の金属膜・金属シリサイド膜ある
いはそれらの積層膜の面積を大きくすることを特徴とす
る。
Further, the semiconductor device according to the present invention is characterized in that the area of the polished metal film / metal silicide film or the laminated film thereof is larger than the area of the high concentration diffusion layer.

【0016】[0016]

【作用】本発明はソース・ドレイン上に金属膜・金属シ
リサイド膜あるいはそれらの積層膜を積み上げる構造を
用いるため、金属とシリコン基板との反応に起因する細
線効果の問題や接合リークの問題は発生しない。
Since the present invention uses a structure in which a metal film, a metal silicide film, or a laminated film thereof is stacked on a source / drain, a problem of a fine wire effect and a problem of a junction leak caused by a reaction between a metal and a silicon substrate occur. do not do.

【0017】同時に本発明は選択成長法を用いておら
ず、いわゆる選択破れの問題は生じえない。
At the same time, the present invention does not use the selective growth method, so that the problem of so-called selective breaking cannot occur.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】本発明の特徴をなす、MOSトラ
ンジスタのソース・ドレイン部分に化学的機械研磨法に
より金属膜・金属シリサイド膜あるいはそれらの積層膜
を積み上げる構造の実施例を図面を用いて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Referring to the drawings, an embodiment of a structure of the present invention, in which a metal film, a metal silicide film, or a laminated film thereof is stacked on a source / drain portion of a MOS transistor by a chemical mechanical polishing method. explain.

【0019】はじめに図1を用いて、手段1に示す構造
及び手段2に示す製造方法の実施例について説明する。
シリコン基板101に、不純物を深く拡散したWELL
102、素子分離用のシリコン酸化膜103を形成す
る。その後、ゲート酸化・ゲート電極用の膜堆積・ゲー
ト加工・絶縁膜堆積・異方性エッチング・種々のイオン
注入工程等を経て、ゲート酸化膜104、ゲート電極1
05、サイドウオールスペーサ106、ソース・ドレイ
ン107を形成したのが図1の(a)である。引き続い
て金属膜もしくは金属シリサイド膜あるいはそれらの積
層膜108を全面に堆積すると図1の(b)となる。こ
の積層膜に用いられる金属膜は、好ましくは、チタン
(Ti)、コバルト(Co)、バナジウム(V)、ニオ
ブ(Nb)、タンタル(Ta)、クロム(Cr)、モリ
ブデン(Mo)、タングステン(W)等の高融点金属、
更に好ましくは、チタン(Ti)、タングステン
(W)、モリブデン(Mo)、コバルト(Co)であ
る。金属シリサイド膜としては、好ましくは高融点金属
シリサイド膜、更に好ましくは、TiSi2、WSi2
MoSi2、CoSi2である。積層膜の厚さは、特に限
定されないが、1000Å〜2500Å、より好ましく
は1700Å〜2200Åである。抵抗を下げるという
点を考慮すると厚い程良いのであるが、微細化を考えて
いくと薄いほうが望ましい。この積層膜は、要するにゲ
ートとソース・ドレイン間のショートを防止できるので
あれば1000Å以下であっても十分対応できる。つぎ
に、有機酸等でpH4前後に調整された薬液に、例えば
アルミナからなる砥粒を分散させた研磨液と、例えば発
泡ポリウレタンからなる研磨布を用い、ウェハー表面を
単位平方センチメートルあたり400〜500グラム程
度に加圧した状態で毎分50回転程度回転させることに
より、堆積した金属膜もしくは金属シリサイド膜あるい
はそれらの積層膜108を、ゲート電極105が消失せ
ず、かつ堆積した金属膜もしくは金属シリサイド膜ある
いはそれらの積層膜108がソース・ドレイン107上
にのみ残るような範囲で化学的機械研磨を行ったの結果
が図1の(c)である。化学的機械研磨の終了の目安と
して、研磨後の成分を分析すること等が考えられる。例
えば、ポリシリコン等で形成されているゲート電極の場
合には、ポリシリコンを検出できれば、ゲート電極を消
失させずに研磨できる。また、SiO2を検出できれ
ば、シリコン酸化膜を消失させずに研磨できる。図1の
(c)から明らかな通り、素子分離用のシリコン酸化膜
103、ゲート電極105、サイドウオールスペーサ1
06、及び金属膜もしくは金属シリサイド膜あるいはそ
れらの積層膜108はほぼ同一の高さとなり、ゲート電
極105と金属膜もしくは金属シリサイド膜あるいはそ
れらの積層膜108がサイドウオールスペーサ106に
より分離された構造となる。この金属膜もしくは金属シ
リサイド膜あるいはそれらの積層膜108により、ソー
ス・ドレイン107の低抵抗化が図れる。さらに図1の
(d)に示すように、酸化膜、窒化膜、TEOS、BP
SG、PSG等の層間絶縁膜109を堆積し、接続孔加
工後にアルミ配線110を堆積・加工することで、本発
明の一実施例であるソース・ドレイン部分に金属膜・金
属シリサイド膜あるいはそれらの積層膜を積み上げた構
造の半導体装置ができあがる。
First, an embodiment of the structure shown in the means 1 and the manufacturing method shown in the means 2 will be described with reference to FIG.
WELL in which impurities are deeply diffused in a silicon substrate 101
102, a silicon oxide film 103 for element isolation is formed. Thereafter, through gate oxidation, film deposition for gate electrode, gate processing, insulating film deposition, anisotropic etching, various ion implantation processes, etc., the gate oxide film 104 and the gate electrode 1
FIG. 1A shows the formation of the sidewall spacers 106 and the source / drain 107. Subsequently, when a metal film, a metal silicide film, or a laminated film 108 thereof is deposited on the entire surface, the result is shown in FIG. The metal film used for this laminated film is preferably titanium (Ti), cobalt (Co), vanadium (V), niobium (Nb), tantalum (Ta), chromium (Cr), molybdenum (Mo), tungsten ( High melting point metals such as W)
More preferably, titanium (Ti), tungsten (W), molybdenum (Mo), and cobalt (Co) are used. The metal silicide film is preferably a high melting point metal silicide film, more preferably TiSi 2 , WSi 2 ,
MoSi 2 and CoSi 2 . Although the thickness of the laminated film is not particularly limited, it is 1000 ° to 2500 °, more preferably 1700 ° to 2200 °. It is better to be thicker in consideration of lowering the resistance, but thinner is more desirable in view of miniaturization. In short, this laminated film can sufficiently cope with a temperature of 1000 ° or less as long as a short circuit between the gate and the source / drain can be prevented. Next, in a chemical solution adjusted to around pH 4 with an organic acid or the like, a polishing liquid in which abrasive grains made of, for example, alumina are dispersed, and a polishing cloth made of foamed polyurethane, for example, are used. By rotating the deposited metal film or metal silicide film or their laminated film 108 by rotating the deposited metal film or metal silicide film or their laminated film 108 while the gate electrode 105 is not lost and the deposited metal film or metal silicide film Alternatively, FIG. 1C shows the result of performing the chemical mechanical polishing in such a range that the laminated film 108 remains only on the source / drain 107. As an indication of the end of the chemical mechanical polishing, it is conceivable to analyze the components after the polishing. For example, in the case of a gate electrode formed of polysilicon or the like, if polysilicon can be detected, polishing can be performed without erasing the gate electrode. If SiO 2 can be detected, polishing can be performed without losing the silicon oxide film. As is clear from FIG. 1C, the silicon oxide film 103 for element isolation, the gate electrode 105, the sidewall spacer 1
06 and the metal film or the metal silicide film or their laminated film 108 have substantially the same height, and have a structure in which the gate electrode 105 and the metal film or the metal silicide film or their laminated film 108 are separated by the sidewall spacer 106. Become. The resistance of the source / drain 107 can be reduced by the metal film, the metal silicide film, or the laminated film 108 thereof. Further, as shown in FIG. 1D, an oxide film, a nitride film, TEOS, BP
An interlayer insulating film 109 of SG, PSG or the like is deposited, and an aluminum wiring 110 is deposited and processed after forming a connection hole. A semiconductor device having a structure in which stacked films are stacked is completed.

【0020】次に図2を用いて、手段4に代表される構
造とその製造方法の実施例について説明する。シリコン
基板201に、不純物を深く拡散したWELL202、
素子分離用のシリコン酸化膜203を形成する。その
後、ゲート酸化・ゲート電極用の膜堆積・ゲート加工・
絶縁膜堆積・異方性エッチング・種々のイオン注入工程
等を経て、ゲート酸化膜204、ゲート電極205、サ
イドウオールスペーサ206、ソース・ドレイン207
を形成したのが図2の(a)である。引き続いて金属膜
もしくは金属シリサイド膜あるいはそれらの積層膜20
8を全面に堆積すると図2の(b)となる。ここで、段
差の高い所にあるゲート電極205を消失させずに、堆
積した金属膜もしくは金属シリサイド膜あるいはそれら
の積層膜208をソース・ドレイン207上にのみ残る
ように化学的機械研磨を行うことが構造的に困難な場
合、フォトレジスト209を残したい金属膜もしくは金
属シリサイド膜あるいはそれらの積層膜208上にのみ
残るように露光し、エッチングを行ったのが図2の
(c)である。その後、段差の高い部分のゲート電極2
05が消失せず、かつ堆積した金属膜もしくは金属シリ
サイド膜あるいはそれらの積層膜208がソース・ドレ
イン207上にのみ残るように化学的機械研磨を行うこ
とにより、ソース・ドレイン207の低抵抗化を図った
のが図2の(d)である。図には示していないがこの場
合においても、後述する実施例のように、ゲート電極上
に絶縁膜を残し、ゴミ等の不純物が付着してもゲート電
極を保護することもできる。すなわち、ゲート電極上の
絶縁膜を窒化膜、アモルファスシリコン等を用いれば、
シリコン酸化膜と区別でき、上述した研磨後の成分を分
析することにより、ゲート電極上に絶縁膜を残す構造を
作ることができる。さらに図2の(e)に示すように、
層間絶縁膜210を堆積し、接続孔加工後にアルミ配線
211を堆積・加工することで、本発明の一実施例であ
るソース・ドレイン部分に金属膜・金属シリサイド膜あ
るいはそれらの積層膜を積み上げた構造の半導体装置が
できあがる。
Next, a structure represented by the means 4 and an embodiment of a manufacturing method thereof will be described with reference to FIG. WELL 202 in which impurities are deeply diffused in a silicon substrate 201,
A silicon oxide film 203 for element isolation is formed. After that, gate oxidation, film deposition for gate electrode, gate processing,
The gate oxide film 204, the gate electrode 205, the sidewall spacers 206, the source / drain 207 are formed through insulating film deposition, anisotropic etching, various ion implantation processes, and the like.
Is formed in FIG. 2A. Subsequently, a metal film, a metal silicide film, or a stacked film 20 thereof is formed.
When 8 is deposited on the entire surface, the result is shown in FIG. Here, chemical mechanical polishing is performed so that the deposited metal film or metal silicide film or their laminated film 208 remains only on the source / drain 207 without losing the gate electrode 205 located at a high step. FIG. 2C shows that the photoresist 209 is exposed and etched so as to remain only on the metal film or the metal silicide film or the laminated film 208 where the photoresist 209 is to be left. After that, the gate electrode 2 in the high step portion
The resistance of the source / drain 207 is reduced by performing chemical mechanical polishing so that 05 does not disappear and the deposited metal film or metal silicide film or their laminated film 208 remains only on the source / drain 207. FIG. 2 (d) shows the result. Although not shown in the figure, even in this case, as in the embodiment described later, an insulating film is left on the gate electrode, and the gate electrode can be protected even if impurities such as dust adhere. That is, if a nitride film, amorphous silicon, or the like is used for the insulating film on the gate electrode,
By analyzing the above-mentioned polished components that can be distinguished from the silicon oxide film, a structure in which an insulating film is left on the gate electrode can be formed. Further, as shown in FIG.
By depositing an interlayer insulating film 210 and depositing and processing an aluminum wiring 211 after forming a connection hole, a metal film, a metal silicide film, or a laminated film thereof is stacked on a source / drain portion according to an embodiment of the present invention. A semiconductor device having a structure is completed.

【0021】次に図3を用いて、手段5に代表される構
造とその製造方法の実施例について説明する。シリコン
基板301に、不純物を深く拡散したWELL302、
素子分離用のシリコン酸化膜303を形成する。その
後、ゲート酸化・ゲート電極用の膜堆積・ゲート加工・
絶縁膜堆積・異方性エッチング・種々のイオン注入工程
等を経て、ゲート酸化膜304、ゲート電極305、ゲ
ート電極上に絶縁膜を残すように加工したサイドウオー
ルスペーサ306、ソース・ドレイン307を形成した
のが図3の(a)である。引き続いて金属膜もしくは金
属シリサイド膜あるいはそれらの積層膜308を全面に
堆積すると図3の(b)となる。ここで、ゲート電極3
05が消失せず、かつ堆積した金属膜もしくは金属シリ
サイド膜あるいはそれらの積層膜308がソース・ドレ
イン307上にのみ残るように化学的機械研磨を行った
のが図3の(c)である。ゲート電極上に絶縁膜を残す
ようにサイドウオールスペーサを加工したため、化学的
機械研磨時のゲート電極305消失に対するマージンが
向上している。さらに図3の(d)に示すように、層間
絶縁膜309を堆積し、接続孔加工後にアルミ配線31
0を堆積・加工することで、本発明の一実施例であるソ
ース・ドレイン部分に金属膜・金属シリサイド膜あるい
はそれらの積層膜を積み上げた構造の半導体装置ができ
あがる。
Next, a structure represented by the means 5 and an embodiment of a manufacturing method thereof will be described with reference to FIG. WELL 302 in which impurities are deeply diffused in a silicon substrate 301,
A silicon oxide film 303 for element isolation is formed. After that, gate oxidation, film deposition for gate electrode, gate processing,
Through deposition of an insulating film, anisotropic etching, various ion implantation processes, etc., a gate oxide film 304, a gate electrode 305, a sidewall spacer 306 processed so as to leave an insulating film on the gate electrode, and a source / drain 307 are formed. This is shown in FIG. Subsequently, when a metal film, a metal silicide film, or a laminated film 308 thereof is deposited on the entire surface, the structure shown in FIG. 3B is obtained. Here, the gate electrode 3
FIG. 3C shows that chemical mechanical polishing is performed so that the metal film 05 does not disappear and the deposited metal film or metal silicide film or their laminated film 308 remains only on the source / drain 307. Since the sidewall spacer is processed so as to leave the insulating film on the gate electrode, a margin for disappearance of the gate electrode 305 during chemical mechanical polishing is improved. Further, as shown in FIG. 3D, an interlayer insulating film 309 is deposited, and after forming the connection holes, the aluminum wiring 31 is formed.
By depositing and processing 0, a semiconductor device having a structure in which a metal film, a metal silicide film, or a laminated film thereof is stacked on a source / drain portion according to an embodiment of the present invention is completed.

【0022】次に図4を用いて、手段6に代表される構
造とその製造方法の実施例について説明する。シリコン
基板401に、不純物を深く拡散したWELL402、
素子分離用のシリコン酸化膜403を形成する。その
後、ゲート酸化・ゲート電極用の膜堆積・ゲート加工・
絶縁膜堆積・異方性エッチング・種々のイオン注入工程
等を経て、ゲート酸化膜404、ゲート電極405、ゲ
ート電極上に絶縁膜を残すように加工したサイドウオー
ルスペーサ406、ソース・ドレイン407を形成す
る。引き続いて金属膜もしくは金属シリサイド膜あるい
はそれらの積層膜408を全面に堆積し、ゲート電極上
に絶縁膜を残し、かつ必要な部分にのみ金属膜・金属シ
リサイド膜あるいはそれらの積層膜408が残るように
化学的機械研磨を行ったのが図4の(a)である。化学
的機械研磨の終了の目安として、例えば、研磨後の成分
を分析すること等が考えられる。この場合、シリコン酸
化膜とゲート電極上の絶縁膜を区別し易くするため、好
ましくは、異なる成分の膜を用意した方がよりよい。例
えばゲート電極上の絶縁膜を窒化膜、アモルファスシリ
コン等を用いれば、シリコン酸化膜と区別できる。その
後層間絶縁膜409を堆積し、接続孔加工後にアルミ配
線410を堆積・加工することにより、図4の(b)に
示すように、本発明の一実施例である構造の半導体装置
ができあがる。ゲート電極上に絶縁膜を残すことで、研
磨した金属膜もしくは金属シリサイド膜あるいはそれら
の積層膜408とゲート電極405がショートすること
なく、かつ高濃度拡散層の面積よりも研磨後の金属膜・
金属シリサイド膜あるいはそれらの積層膜の面積を大き
くすることができる。このため、ソース・ドレイン40
7に対するアルミ配線410の接続孔の合わせ余裕が増
加することとなる。
Next, a structure represented by the means 6 and an embodiment of a manufacturing method thereof will be described with reference to FIG. WELL 402 in which impurities are deeply diffused in a silicon substrate 401;
A silicon oxide film 403 for element isolation is formed. After that, gate oxidation, film deposition for gate electrode, gate processing,
Through deposition of an insulating film, anisotropic etching, various ion implantation steps, etc., a gate oxide film 404, a gate electrode 405, a sidewall spacer 406 processed so as to leave an insulating film on the gate electrode, and a source / drain 407 are formed. I do. Subsequently, a metal film, a metal silicide film, or a laminated film 408 thereof is deposited on the entire surface, an insulating film is left on the gate electrode, and the metal film / metal silicide film or the laminated film 408 thereof is left only in necessary portions. FIG. 4A shows the result of chemical mechanical polishing. As an indication of the end of the chemical mechanical polishing, for example, it is conceivable to analyze components after polishing. In this case, in order to easily distinguish the silicon oxide film from the insulating film on the gate electrode, it is preferable to prepare films having different components. For example, when a nitride film, amorphous silicon, or the like is used for an insulating film on a gate electrode, the insulating film can be distinguished from a silicon oxide film. Thereafter, an interlayer insulating film 409 is deposited, and an aluminum wiring 410 is deposited and processed after forming a connection hole, thereby completing a semiconductor device having a structure according to one embodiment of the present invention as shown in FIG. 4B. By leaving the insulating film on the gate electrode, the polished metal film or metal silicide film or their laminated film 408 and the gate electrode 405 are not short-circuited, and the metal film or the polished metal film is smaller than the area of the high concentration diffusion layer.
The area of the metal silicide film or a stacked film thereof can be increased. Therefore, the source / drain 40
7, the allowance for the connection hole of the aluminum wiring 410 to be increased.

【0023】次に図5を用いて、手段8に代表される構
造とその製造方法の実施例について説明する。シリコン
基板501に、不純物を深く拡散したWELL502、
素子分離用のシリコン酸化膜503を形成する。その
後、ゲート酸化・ゲート電極用の膜堆積・ゲート加工・
絶縁膜堆積・異方性エッチング・種々のイオン注入工程
等を経て、ゲート酸化膜504、ゲート電極505、サ
イドウオールスペーサ506、ソース・ドレイン507
を形成したのが図5の(a)である。引き続いて金属膜
508を全面に堆積すると図5の(b)となる。ここ
で、ゲート電極505が消失せず、かつ堆積した金属膜
508がソース・ドレイン507上にのみ残るように化
学的機械研磨を行う。その後、熱処理を行い金属膜50
8とシリコン基板を反応させ、金属シリサイド膜509
を形成する。この時、研磨で残った金属膜をすべて反応
させず、金属膜508・金属シリサイド膜509の積層
膜を形成したのが図1の(c)である。金属シリサイド
膜509を形成することにより、高濃度拡散層との接触
抵抗が低減する。一方拡散層の大きさによっては、前述
した細線効果により金属シリサイド膜509のシート抵
抗が上昇する場合がある。しかし、金属膜508との積
層構造であるため、全体としてのシート抵抗は低く保つ
ことが可能である。このため、前述したサリサイドのよ
うに、抵抗を下げるため金属シリサイド膜を厚く形成す
る必要はなくなる。従って、シリサイド化による高濃度
拡散層の消失に起因する接合リークに対してはサリサイ
ドと比較して十分なマージンを有する。さらに図5の
(d)に示すように、その後層間絶縁膜510を堆積
し、接続孔加工後にアルミ配線511を堆積・加工する
ことにより、本発明の一実施例である構造の半導体装置
ができあがる。
Next, a structure represented by the means 8 and an embodiment of a manufacturing method thereof will be described with reference to FIG. WELL 502 in which impurities are diffused deeply in a silicon substrate 501;
A silicon oxide film 503 for element isolation is formed. After that, gate oxidation, film deposition for gate electrode, gate processing,
The gate oxide film 504, the gate electrode 505, the sidewall spacer 506, the source / drain 507 are formed through insulating film deposition, anisotropic etching, various ion implantation processes, and the like.
Is formed in FIG. 5A. Subsequently, when a metal film 508 is deposited on the entire surface, the result is as shown in FIG. Here, chemical mechanical polishing is performed so that the gate electrode 505 does not disappear and the deposited metal film 508 remains only on the source / drain 507. After that, heat treatment is performed to form the metal film 50.
8 react with the silicon substrate to form a metal silicide film 509.
To form At this time, FIG. 1C shows that a stacked film of the metal film 508 and the metal silicide film 509 was formed without reacting all the metal films remaining after the polishing. By forming the metal silicide film 509, the contact resistance with the high concentration diffusion layer is reduced. On the other hand, depending on the size of the diffusion layer, the sheet resistance of the metal silicide film 509 may increase due to the thin line effect described above. However, since it has a laminated structure with the metal film 508, the overall sheet resistance can be kept low. Therefore, unlike the salicide described above, it is not necessary to form the metal silicide film thickly to lower the resistance. Therefore, there is a sufficient margin for junction leakage caused by disappearance of the high concentration diffusion layer due to silicidation as compared with salicide. Further, as shown in FIG. 5D, a semiconductor device having a structure according to an embodiment of the present invention is completed by depositing an interlayer insulating film 510 and then depositing and processing an aluminum wiring 511 after forming a connection hole. .

【0024】以上図1・図2・図3を用い本発明の半導
体装置及びその製造方法の実施例を、それぞれ具体的に
説明した。いうまでもなく本発明は前記実施例に限定さ
れるものではなく、例えば半導体装置の製造方法におい
てトランジスタ構造がより複雑な場合等、その要旨を逸
脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論で
ある。
The embodiments of the semiconductor device of the present invention and the method of manufacturing the same have been specifically described above with reference to FIGS. 1, 2, and 3. Needless to say, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various changes can be made without departing from the gist thereof, for example, when the transistor structure is more complicated in the method of manufacturing a semiconductor device. is there.

【0025】[0025]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記
のとおりである。
The effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

【0026】1.ウェハー全面に付着させた金属膜・金
属シリサイド膜あるいはそれらの積層膜を、化学的機械
研磨法により高濃度拡散層上以外の部分から削り取るこ
とにより、いわゆるサリサイド構造において顕著な微細
パターンでの抵抗上昇の問題や接合リークの問題を引き
起こすことなく、また選択成長における選択破れの問題
を生ずることなくソース・ドレインの低抵抗化が可能に
なる。
1. By removing the metal film, metal silicide film or their lamination film deposited on the entire surface of the wafer from parts other than the high concentration diffusion layer by chemical mechanical polishing, the resistance rise in a remarkable fine pattern in the so-called salicide structure The resistance of the source / drain can be reduced without causing the problem of the junction and the problem of the junction leak and without causing the problem of the selection breaking in the selective growth.

【0027】2.ウェハー全面に付着させた金属膜・金
属シリサイド膜あるいはそれらの積層膜を、化学的機械
研磨法により高濃度拡散層上以外の部分から削り取り、
かつ高濃度拡散層の面積よりも研磨後の金属膜・金属シ
リサイド膜あるいはそれらの積層膜の面積を大きくする
ことにより、ソース・ドレインに対するアルミ配線の接
続孔の合わせ余裕を小さくすることが可能となる。
2. The metal film, metal silicide film, or their laminated film attached to the entire surface of the wafer is scraped off from parts other than the high concentration diffusion layer by chemical mechanical polishing.
In addition, by making the area of the polished metal film, metal silicide film, or their laminated film larger than the area of the high concentration diffusion layer, it is possible to reduce the margin for aligning the aluminum wiring connection hole with the source / drain. Become.

【0028】3.ウェハー全面に付着させた金属膜を、
化学的機械研磨法により高濃度拡散層上以外の部分から
削り取り、残った金属膜の一部を熱処理によりごくわず
かにシリサイド化し金属膜・金属シリサイド膜の積層膜
を形成することにより、いわゆるサリサイド構造におい
て顕著な微細パターンでの抵抗上昇の問題や接合リーク
の問題を引き起こすことなく、また選択成長における選
択破れの問題を生ずることなくソース・ドレインの低抵
抗化が可能になる。
3. The metal film attached to the entire surface of the wafer
The so-called salicide structure is formed by shaving off parts other than on the high concentration diffusion layer by chemical mechanical polishing and converting a part of the remaining metal film into a very small amount of silicide by heat treatment to form a laminated film of metal film and metal silicide film. In this case, the resistance of the source / drain can be reduced without causing the problem of remarkable increase in resistance in a fine pattern or the problem of junction leakage, and without causing the problem of selection breakage in selective growth.

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

【図1】本発明の実施例における、手段1・手段2に代
表される半導体装置の構造例と製造フローを説明する
図。
FIG. 1 is a diagram illustrating a structural example and a manufacturing flow of a semiconductor device represented by means 1 and means 2 in an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例における、手段4に代表される
半導体装置の構造例と製造フローを説明する図。
FIG. 2 is a diagram illustrating a structural example and a manufacturing flow of a semiconductor device represented by a means 4 according to the embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例における、手段5に代表される
半導体装置の構造例と製造フローを説明する図。
FIG. 3 is a diagram illustrating a structural example and a manufacturing flow of a semiconductor device represented by a means 5 according to the embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施例における、手段6に代表される
半導体装置の構造例と製造フローを説明する図。
FIG. 4 is a diagram illustrating a structural example and a manufacturing flow of a semiconductor device represented by a means 6 according to the embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施例における、手段8に代表される
半導体装置の構造例と製造フローを説明する図。
FIG. 5 is a diagram illustrating a structural example and a manufacturing flow of a semiconductor device represented by a means 8 in the embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101,201,301,401,501・・・シリコ
ン基板 102,202,302,402,502・・・WEL
L 103,203,303,403,503・・・素子分
離用シリコン酸化膜 104,204,304,404,504・・・ゲート
酸化膜 105,205,305,405,505・・・ゲート
電極 106,206,506・・・サイドウオールスペーサ 306,406・・・ゲート電極上に絶縁膜を残したサ
イドウオールスペーサ 107,207,307,407,507・・・ソース
・ドレイン 108,208,308,408・・・金属膜・金属シ
リサイド膜あるいはそれらの積層膜 109,210,309,409,510・・・層間絶
縁膜 110,211,310,410,511・・・アルミ
配線 209・・・フォトレジスト 508・・・金属膜 509・・・金属シリサイド膜
101, 201, 301, 401, 501 ... silicon substrate 102, 202, 302, 402, 502 ... WEL
L 103, 203, 303, 403, 503: Silicon oxide film for element isolation 104, 204, 304, 404, 504: Gate oxide film 105, 205, 305, 405, 505: Gate electrode 106, 206, 506... Sidewall spacers 306, 406... Sidewall spacers 107, 207, 307, 407, 507... Source / drain 108, 208, 308, 408. ..Metal films, metal silicide films or their laminated films 109, 210, 309, 409, 510: interlayer insulating films 110, 211, 310, 410, 511: aluminum wiring 209: photoresist 508 ..Metal film 509 ... Metal silicide film

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】MOSトランジスタを構成要素とする半導
体装置の製造方法において、サイドウオールスペーサの
下部に低濃度拡散層と、その外側に高濃度拡散層を形成
した後に、金属膜・金属シリサイド膜あるいはそれらの
積層膜を全面に付着させた後、化学的機械研磨法により
高濃度拡散層部以外の金属膜・金属シリサイド膜あるい
はそれらの積層膜を削り取ることを特徴とする半導体装
置の製造方法。
In a method of manufacturing a semiconductor device including a MOS transistor as a constituent element, a low concentration diffusion layer is formed below a sidewall spacer and a high concentration diffusion layer is formed outside the low concentration diffusion layer. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: attaching a stacked film to the entire surface; and removing a metal film, a metal silicide film, or a stacked film thereof other than the high-concentration diffusion layer portion by a chemical mechanical polishing method.
【請求項2】請求項1記載の半導体装置の製造方法にお
いて、拡散層抵抗を下げる必要のない部分のみ、あらか
じめ付着させた金属膜・金属シリサイド膜あるいはそれ
らの積層膜をフォトリソグラフィーを用いて除去した後
化学的機械研磨を行うことを特徴とする半導体装置の製
造方法。
2. A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein only a portion of the diffusion layer which does not need to have a reduced resistance is removed by a photolithography method. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: performing chemical mechanical polishing after the etching.
【請求項3】請求項1又は請求項2記載の半導体装置の
製造方法において、化学的機械研磨法により研磨を行う
際、あらかじめ段差の高い部分の金属膜・金属シリサイ
ド膜あるいはそれらの積層膜をフォトリソグラフィーを
用いて除去した後化学的機械研磨を行うことを特徴とす
る半導体装置の製造方法。
3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein when polishing is performed by a chemical mechanical polishing method, a metal film, a metal silicide film, or a laminated film of a high step portion is previously formed. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising performing chemical mechanical polishing after removing using photolithography.
【請求項4】請求項1乃至請求項3記載の半導体装置の
製造方法において、ゲート電極上に絶縁膜を残すように
サイドウオールスペーサを形成することを特徴とする半
導体装置の製造方法。
4. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a sidewall spacer is formed so as to leave an insulating film on the gate electrode.
【請求項5】請求項4記載の半導体装置において、化学
的機械研磨時にゲート電極上に絶縁膜を残し、かつ必要
な部分にのみ金属膜・金属シリサイド膜あるいはそれら
の積層膜が残るように研磨を行うことを特徴とする半導
体装置の製造方法。
5. A semiconductor device according to claim 4, wherein an insulating film is left on the gate electrode during chemical mechanical polishing, and a metal film, a metal silicide film, or a laminated film thereof is left only in a necessary portion. A method of manufacturing a semiconductor device.
【請求項6】請求項1乃至請求項5記載の半導体装置の
製造方法において、前記金属膜・前記シリサイド膜ある
いはそれらの前記積層膜が、高融点金属膜あるいはその
シリサイド膜であることを特徴とする半導体装置の製造
方法。
6. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein said metal film / silicide film or said laminated film is a refractory metal film or a silicide film thereof. Semiconductor device manufacturing method.
【請求項7】請求項1乃至請求項6記載の半導体装置の
製造方法において、金属膜を付着させ熱処理を施すこと
によりシリコン基板との接触部分に金属シリサイド膜を
形成し、金属膜・金属シリサイド膜の積層膜を高濃度拡
散層上に形成したことを特徴とする半導体装置の製造方
法。
7. A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a metal silicide film is formed at a contact portion with a silicon substrate by applying a metal film and performing a heat treatment. A method for manufacturing a semiconductor device, wherein a stacked film of films is formed on a high concentration diffusion layer.
【請求項8】請求項1乃至請求項7記載の半導体装置の
製造方法により製造された半導体装置。
8. A semiconductor device manufactured by the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1.
【請求項9】MOSトランジスタを構成要素とする半導
体装置において、サイドウオールスペーサの下部に低濃
度拡散層と、その外側に金属膜・金属シリサイド膜ある
いはそれらの積層膜を有する高濃度拡散層とからなるこ
とを特徴とする半導体装置。
9. A semiconductor device comprising a MOS transistor as a constituent element, comprising a low-concentration diffusion layer below a sidewall spacer and a high-concentration diffusion layer having a metal film, a metal silicide film, or a laminated film thereof outside thereof. A semiconductor device, comprising:
【請求項10】高濃度拡散層の面積よりも研磨後の金属
膜・金属シリサイド膜あるいはそれらの積層膜の面積を
大きくすることを特徴とする請求項9記載の半導体装
置。
10. The semiconductor device according to claim 9, wherein the area of the polished metal film / metal silicide film or the laminated film thereof is larger than the area of the high concentration diffusion layer.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2017041644A (en) * 2011-11-30 2017-02-23 株式会社半導体エネルギー研究所 Semiconductor device and manufacturing method for the same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017041644A (en) * 2011-11-30 2017-02-23 株式会社半導体エネルギー研究所 Semiconductor device and manufacturing method for the same
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