JPH10275864A - Semiconductor device manufacturing method - Google Patents

Semiconductor device manufacturing method

Info

Publication number
JPH10275864A
JPH10275864A JP9079334A JP7933497A JPH10275864A JP H10275864 A JPH10275864 A JP H10275864A JP 9079334 A JP9079334 A JP 9079334A JP 7933497 A JP7933497 A JP 7933497A JP H10275864 A JPH10275864 A JP H10275864A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
material layer
impurity
region
semiconductor material
polysilicon
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9079334A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masanori Tsukamoto
雅則 塚本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP9079334A priority Critical patent/JPH10275864A/en
Publication of JPH10275864A publication Critical patent/JPH10275864A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a semiconductor device having layers of a semiconductor material such as poly-Si containing impurities of different conductivity types and a metallic material such as solicited, without causing mutual diffusion of impurities and without decreasing the throughput. SOLUTION: A method for manufacturing a semiconductor device, having a wiring structure in which a semiconductor material layer 6 containing first and second impurities for imparting mutually different conductivities to semiconductor materials in the first and second regions and a metallic material layer 8 are provided, has (1) a step of introducing the first impurity into the semiconductor material layer 6 from above the semiconductor material layer 6 is the first region and introducing the second impurity into the semiconductor material layer 6 from above the metallic material 8 in the second region, and (2) a step of introducing the first impurity into the semiconductor material layer 6 from above the semiconductor material layer 6 is the first region and S introducing the second impurity into the semiconductor material layer 6, from above the metallic material layer 8 is the entire region.

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、半導体基板上に、
半導体材料層と金属系材料層とを積層してなり、かつ該
半導体材料層には互いに異なる導電型を与える第1、第
2の不純物の両方が含まれる配線構造を備える半導体装
置の製造方法に関する。たとえば、ポリシリコンと金属
シリサイドとを積層した配線構造いわゆるポリサイド構
造や、ポリシリコンと金属とを積層した配線構造、ある
いは、ポリシリコンと金属化合物とを積層した配線構造
において、ポリシリコンにN型不純物とP型不純物との
両方が含まれる半導体装置について、両不純物が互いに
配線層中を拡散することにより生じる不都合を防止する
ようにした製造方法を提供するものである。本発明は、
たとえば、上記積層配線構造をMOSFETのゲート電
極として用いるデュアルゲート(Dual Gate)
CMOSの形成方法として好適に利用することができ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a semiconductor device comprising:
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device including a wiring structure in which a semiconductor material layer and a metal-based material layer are stacked, and the semiconductor material layer includes both first and second impurities having different conductivity types. . For example, in a wiring structure in which polysilicon and metal silicide are stacked, a so-called polycide structure, a wiring structure in which polysilicon and metal are stacked, or a wiring structure in which polysilicon and a metal compound are stacked, N-type impurities are added to polysilicon. It is an object of the present invention to provide a manufacturing method for a semiconductor device containing both a P-type impurity and a P-type impurity, which prevents inconvenience caused by both impurities diffusing into each other in a wiring layer. The present invention
For example, a dual gate using the stacked wiring structure as a gate electrode of a MOSFET (Dual Gate)
It can be suitably used as a method for forming a CMOS.

【0002】[0002]

【従来の技術】上記異なる導電型を与える第1、第2の
不純物の両方がたとえばポリシリコン中に含まれる構造
を有するたとえばMOSFETにあっては、第1、第2
の不純物の相互拡散によるMOSFET特性の変動、ま
たボロン等の不純物の突き抜けによるMOSFET特性
の変動が生じることがあるという問題点がある。以下、
従来技術の問題点について、詳しく説明する。
2. Description of the Related Art For example, in a MOSFET having a structure in which both first and second impurities imparting different conductivity types are contained in, for example, polysilicon, first and second impurities are provided.
However, there is a problem that the MOSFET characteristics may fluctuate due to mutual diffusion of impurities, and the MOSFET characteristics may fluctuate due to penetration of impurities such as boron. Less than,
The problems of the prior art will be described in detail.

【0003】近年、半導体装置について、そのさらなる
微細化と、高性能化が要求されている。たとえば、NM
OSFETとPMOSFET両者で形成するCMOS
は、低消費電力であり、かつ高速であるという特長を有
するため、メモリ・ロジックをはじめ、多くのLSI構
成デバイスとして広く用いられているが、このようなC
MOSについて、今後も、高集積化とともに、FETゲ
ート長の微細化が行われている。
In recent years, further miniaturization and higher performance of semiconductor devices have been demanded. For example, NM
CMOS formed by both OSFET and PMOSFET
Is characterized by low power consumption and high speed, and is widely used as many LSI components such as memory logic.
With respect to MOS, the gate length of the FET is being miniaturized with higher integration in the future.

【0004】ところで、従来、PMOSFETのゲート
電極は、プロセスの簡略化、埋め込みチャネル型である
が故の高性能、等の理由から、NMOSFETと同じ
く、N+ 型が用いられてきた。しかし、ディープサブミ
クロン世代以降は、埋め込みチャネル型では、短チャネ
ル効果の抑制が困難であり、よって表面チャネル型とな
るP+ 型ゲートの適用が有効である。
Heretofore, an N + type gate electrode has been used for a PMOSFET gate electrode in the same manner as an NMOSFET for reasons such as simplification of the process and high performance due to the buried channel type. However, from the deep submicron generation onward, it is difficult to suppress the short channel effect in the buried channel type, and therefore, the application of a P + type gate which is a surface channel type is effective.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】NMOSをN+ ゲート
とし、PMOSをP+ ゲートとした異極性のゲートを作
るには、ゲート電極を構成するたとえばポリシリコン
に、N型には砒素やリンをイオン注入し、P型にはボロ
ンやBF2 をイオン注入するといったように、イオン注
入を打ち分けてこれを形成する場合が多い。しかし、ゲ
ート電極にポリシリコンと金属シリサイドとを積層した
配線構造いわゆるポリサイド構造や、ポリシリコンと金
属とを積層した配線構造を用いた場合、金属シリサイド
中の不純物の拡散速度がSiやSiO2 に比較して非常
に速いため(拡散係数で約4桁速い)、P+ とN+ の不
純物が相互拡散してしまい、ポリシリコン中の不純物を
補償してしまうことになる。この現象によって、ポリシ
リコン中のフェルミレベルが変動したり、ゲート電圧印
加時にゲート電極が空乏化することによって、しきい値
電圧Vthが変動し、デバイス特性の低下を生じること
がある。
In order to form a gate of a different polarity in which an NMOS is an N + gate and a PMOS is a P + gate, for example, polysilicon constituting a gate electrode and arsenic or phosphorus for an N type are used. In many cases, ion implantation is performed separately by ion implantation, such as ion implantation of boron or BF 2 for the P-type. However, when a wiring structure in which polysilicon and metal silicide are stacked on a gate electrode, a so-called polycide structure or a wiring structure in which polysilicon and metal are stacked, the diffusion rate of impurities in metal silicide is reduced to Si or SiO 2 . Since it is much faster (diffusion coefficient is about four orders of magnitude faster), the P + and N + impurities interdiffuse, compensating for the impurities in the polysilicon. Due to this phenomenon, the Fermi level in the polysilicon fluctuates, or the gate electrode is depleted when a gate voltage is applied, so that the threshold voltage Vth fluctuates and the device characteristics may deteriorate.

【0006】図14を参照して、従来技術によるデュア
ルゲート(Dual Gate)CMOSの形成方法に
ついて述べる。高融点金属シリサイドであるタングステ
ンシリサイド(WSix)膜8とポリシリコン層6とか
らなるWポリサイド構造において、NMOSとPMOS
のタングステンシリサイドには、それぞれN型(たとえ
ばリン)と、P型(たとえばボロン)の不純物がドーピ
ングされている。高温熱処理(たとえば活性化アニー
ル)を行うと、リンは矢印Iで示すようにタングステン
シリサイド8を拡散し、P型ゲート領域7Bのポリシリ
コンへ拡散し、ボロンは矢印IIで示すようにタングス
テンシリサイド8を拡散し、N型ゲート領域7Aのポリ
シリコンへ拡散する。したがって、ゲート電極中のフェ
ルミレベルが変動したり、ゲート電圧印加時にゲート電
極が空乏化することによって、しきい値電圧Vthが変
動し、デバイス特性の低下させる傾向を生じる。また、
タングステンシリサイド中にフッ素が含まれている場合
には、フッ素がポリシリコンの結晶粒界を拡散してゲー
ト酸化膜に達し、ボロンの突き抜けが生じる。
Referring to FIG. 14, a method of forming a conventional dual gate CMOS will be described. In a W polycide structure including a tungsten silicide (WSix) film 8 as a refractory metal silicide and a polysilicon layer 6, an NMOS and a PMOS are used.
Are doped with N-type (for example, phosphorus) and P-type (for example, boron) impurities. When a high-temperature heat treatment (for example, activation annealing) is performed, phosphorus diffuses into tungsten silicide 8 as shown by arrow I, diffuses into polysilicon in P-type gate region 7B, and boron diffuses into tungsten silicide 8 as shown by arrow II. To the polysilicon of the N-type gate region 7A. Therefore, when the Fermi level in the gate electrode fluctuates, or when the gate electrode is depleted when a gate voltage is applied, the threshold voltage Vth fluctuates, and the device characteristics tend to deteriorate. Also,
If the tungsten silicide contains fluorine, the fluorine diffuses through the crystal grain boundaries of the polysilicon to reach the gate oxide film, and boron penetrates.

【0007】P+ とN+ の不純物の相互拡散を抑制する
ために、タングステンシリサイド中の拡散速度を減少さ
せる目的で、タングステンシリサイド(WSix)の組
成をSi過剰とする技術が報告されている。このメカニ
ズムは、WSixの組成をシリコンリッチとすること
で、タングステンの鎖状構造を崩し、拡散パスを無くす
というものである(T.Fjii,et.al.,“D
ual(n+ /P+ )Polycide Gate T
echnology using Si−Rich W
Six to Exterminate Latera
l DopantDiffusion”in VLSI
Symp.Tech.Dig.,p.117,(19
94))。しかし、シリコンの組成比を増加させると、
タングステンシリサイドの抵抗値が増加し、これによっ
て、配線抵抗の増大、回路動作の遅延等を生じさせるこ
とになるので、必ずしも得策ではない。
A technique has been reported in which the composition of tungsten silicide (WSix) is excessively Si in order to reduce the diffusion rate in tungsten silicide in order to suppress the interdiffusion of P + and N + impurities. This mechanism breaks the chain structure of tungsten by making the WSix composition silicon-rich and eliminates diffusion paths (T. Fjii, et. Al., "D.
ual (n + / P + ) Polycide Gate T
technology using Si-Rich W
Six to Exterminate Latera
l DopantDiffusion "in VLSI
Symp. Tech. Dig. , P. 117, (19
94)). However, when the composition ratio of silicon is increased,
This is not always advantageous because the resistance value of tungsten silicide increases, which causes an increase in wiring resistance and a delay in circuit operation.

【0008】また、WSixへ高濃度の不純物が拡散す
ることを防止するために、ポリシリコンへボロンやリン
をイオン注入した後、アニールによって不純物をポリシ
リコン中に拡散し、その後WSixを堆積する技術が、
本発明者により提案されている。しかしこの場合は、ポ
リシリコンへのイオン注入をN+ 領域、P+ 領域とで別
々に行ったり、P+ の不純物にボロンを用いる場合には
低加速エネルギーのイオン注入を行う等、スループット
を低下させるという傾向が生じ、さらなる改良が望まれ
る。
Further, in order to prevent high-concentration impurities from diffusing into WSix, boron or phosphorus is ion-implanted into polysilicon, the impurities are diffused into polysilicon by annealing, and then WSix is deposited. But,
Proposed by the inventor. However, in this case, the throughput is lowered, for example, ion implantation into the polysilicon is performed separately in the N + region and the P + region, and when boron is used as the P + impurity, ion implantation with low acceleration energy is performed. And further improvement is desired.

【0009】また、従来技術においては、ゲートパター
ニングの際にはポリシリコン中の、N+ 、P+ の不純物
が活性化されているため、エッチングの際にN+ /P+
のエッチングレートが異なり、Si基板が掘れたり、残
渣が生じる問題が生じる。すなわち、図15に示すの
は、シート抵抗に対するエッチング速度の変化を示す図
であるが、この図から、ポリシリコン中の不純物が活性
化されている場合、N+、P+ の不純物の導電型によ
り、エッチング速度が変わることがわかる。この図は、
SiH4 を用いるLPCVDにより形成したポリシリコ
ンに、リンまたはボロンをイオン注入し、その後、10
00℃で、熱処理時間を変えて、シート抵抗の異なる試
料を作成して、それらのエッチング速度を調べたもので
ある。すなわち、試料を容器内に入れ、Cl2 ガスを導
入し、Hg−Xeランプの紫外線を照射して、エッチン
グを行ったところ、伝導帯中の電子密度が高いほど、エ
ッチング速度が速いことがわかった。加工形状をSEM
により観察すると、n型では、アンダーカットが生じ、
p型では、光照射された部分のみ、エッチングされると
いう現象も起き、いずれにしても、不純物の導電型によ
り、エッチング加工の挙動が異なってしまうことがわか
る。
In the prior art, since N + and P + impurities in polysilicon are activated during gate patterning, N + / P + is used during etching.
Have different etching rates, and a problem arises in that the Si substrate is dug or residues are generated. That is, FIG. 15 shows a change in the etching rate with respect to the sheet resistance. From this figure, when the impurity in the polysilicon is activated, the conductivity types of the N + and P + impurities are shown. Shows that the etching rate changes. This figure is
Phosphorus or boron is ion-implanted into polysilicon formed by LPCVD using SiH 4 , and then
Samples having different sheet resistances were prepared at 00 ° C. with different heat treatment times, and their etching rates were examined. That is, the sample was placed in a container, Cl 2 gas was introduced, and the sample was etched by irradiating ultraviolet rays of a Hg-Xe lamp. As a result, it was found that the higher the electron density in the conduction band, the higher the etching rate. Was. Processing shape is SEM
According to the observation, undercut occurs in the n-type,
In the case of the p-type, a phenomenon occurs in which only the light-irradiated portion is etched, and in any case, the behavior of the etching process differs depending on the conductivity type of the impurity.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は前述の問題点に
鑑みて提案されたものであり、ポリシリコン等の半導体
材料と金属系材料(金属シリサイドや金属、金属化合物
等)を積層した構造で、互いに異なる導電型の不純物
(N+ 不純物とP+ 不純物)の両方がポリシリコン等の
半導体材料中に含まれる配線構造において、いずれかの
導電型の不純物、たとえばN+ 不純物、もしくはP+
純物のどちらか一方を金属系材料(金属シリサイドや金
属、金属化合物等)上から導入する構成をとることによ
り、不純物の相互拡散による問題を、スループットを低
下させることなく解決するようにしたものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed in view of the above problems, and has a structure in which a semiconductor material such as polysilicon and a metal material (metal silicide, metal, metal compound, etc.) are laminated. Therefore, in a wiring structure in which both impurities of different conductivity types (N + impurity and P + impurity) are included in a semiconductor material such as polysilicon, an impurity of any conductivity type, for example, N + impurity or P + By adopting a configuration in which either one of the impurities is introduced from a metal-based material (metal silicide, metal, metal compound, etc.), the problem due to the mutual diffusion of impurities is solved without lowering the throughput. is there.

【0011】本発明の半導体装置の製造方法に係る第1
の発明は、半導体基板上に、半導体材料層と、金属系材
料層とを積層した配線構造であって、かつ該半導体材料
層にはその第1の領域に第1の不純物が含まれ、その第
2の領域に第2の不純物が含まれ、該第1、第2の不純
物は互いに異なる導電型を半導体材料に付与するもので
ある配線構造を備えた半導体装置の製造方法において、
第1の不純物を第1の領域の半導体材料層上から半導体
材料層に導入する工程と、第2の不純物を第2の領域の
金属系材料層上から半導体材料層に導入する工程とを有
することを特徴とするものである。
A first method according to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.
The invention has a wiring structure in which a semiconductor material layer and a metal-based material layer are stacked on a semiconductor substrate, and the semiconductor material layer includes a first impurity in a first region thereof. In a method for manufacturing a semiconductor device having a wiring structure in which a second region contains a second impurity, and the first and second impurities impart different conductivity types to the semiconductor material,
A step of introducing a first impurity into the semiconductor material layer from above the semiconductor material layer in the first region; and a step of introducing a second impurity into the semiconductor material layer from above the metal-based material layer in the second region. It is characterized by the following.

【0012】本発明の半導体装置の製造方法に係る第2
の発明は、半導体基板上に、半導体材料層と、金属系材
料層とを積層した配線構造であって、かつ該半導体材料
層にはその第1の領域に第1の不純物が含まれ、その第
2の領域に第2の不純物が含まれ、該第1、第2の不純
物は互いに異なる導電型を半導体材料に付与するもので
ある配線構造を備えた半導体装置の製造方法において、
第1の不純物を第1の領域の半導体材料層上から半導体
材料層に導入する工程と、第2の不純物を全領域の金属
系材料層上から半導体材料層に導入する工程とを有する
ことを特徴とするものである。
The second aspect of the present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device.
The invention has a wiring structure in which a semiconductor material layer and a metal-based material layer are stacked on a semiconductor substrate, and the semiconductor material layer includes a first impurity in a first region thereof. In a method for manufacturing a semiconductor device having a wiring structure in which a second region contains a second impurity, and the first and second impurities impart different conductivity types to the semiconductor material,
A step of introducing the first impurity into the semiconductor material layer from above the semiconductor material layer in the first region; and a step of introducing the second impurity into the semiconductor material layer from above the metal-based material layer in all regions. It is a feature.

【0013】上記第1の発明に係る製造方法は、第1の
不純物を第1の領域のポリシリコン上からドーピングす
る工程と、第2の不純物を第2の領域の金属シリサイド
や金属、金属化合物上からドーピングする工程とを備え
る態様で実施することができる。
[0013] In the manufacturing method according to the first aspect of the present invention, the step of doping the first impurity from the polysilicon in the first region and the step of doping the second impurity with the metal silicide, metal, or metal compound in the second region. And a step of doping from above.

【0014】上記第1の発明に係る製造方法は、第1の
不純物を第1の領域のポリシリコン上からドーピングす
る工程と、第2の不純物を全領域の金属シリサイドや金
属、金属化合物上からドーピングする工程とを備える態
様で実施することができる。
In the manufacturing method according to the first invention, the step of doping the first impurity from the polysilicon in the first region and the step of doping the second impurity from the metal silicide, metal or metal compound in the entire region are performed. And a doping step.

【0015】本発明の実施において、第1の不純物を第
1の領域のポリシリコン等の半導体材料上からドーピン
グする工程と、アニールによってこの第1の不純物をポ
リシリコン等中に拡散する工程とを有する態様をとるこ
とができる。
In the embodiment of the present invention, a step of doping a first impurity from a semiconductor material such as polysilicon in a first region and a step of diffusing the first impurity into the polysilicon or the like by annealing are described. Can be employed.

【0016】上記第1の不純物がN型であり、第2の不
純物がP型である態様で実施することができる。
The present invention can be implemented in a mode in which the first impurity is N-type and the second impurity is P-type.

【0017】この場合に、第2の不純物がボロンである
態様で実施することができる。
In this case, it is possible to carry out the embodiment in which the second impurity is boron.

【0018】第1の発明に係る半導体装置の製造方法に
よれば、ポリシリコン等の半導体材料と金属系材料を積
層した構造で、たとえばN+ 不純物とP+ 不純物の両方
がポリシリコン等の半導体材料中に含まれる配線構造に
おいて、第1の不純物を第1の領域の半導体材料層であ
るポリシリコン等上から導入(たとえばドーピング)す
る工程と、第2の不純物を第2の領域の金属系材料層上
(第2の領域の金属シリサイドや金属、金属化合物上)
から半導体材料層に導入(たとえばドーピング)する工
程とを有することで、不純物相互拡散によるしきい値V
th変動を抑制しながら、第2の不純物をイオン注入す
る際には加速エネルギーを増加させることが可能であ
る。従って、イオン注入時間を削減でき、スループット
を向上することができる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the first aspect of the present invention, a semiconductor material such as polysilicon and a metal-based material are laminated, and for example, both N + and P + impurities are formed of a semiconductor such as polysilicon. In a wiring structure included in the material, a step of introducing (for example, doping) a first impurity from above a polysilicon or the like which is a semiconductor material layer of the first region, and a step of introducing a second impurity into a metal-based material of the second region. On the material layer (on the metal silicide, metal, or metal compound in the second region)
(For example, doping) into the semiconductor material layer from the semiconductor substrate, so that the threshold V
The acceleration energy can be increased when the second impurity is ion-implanted while suppressing the variation in th. Therefore, the ion implantation time can be reduced, and the throughput can be improved.

【0019】第2の発明に係る半導体装置の製造方法に
よれば、ポリシリコン等の半導体材料と金属系材料を積
層した構造で、かつポリシリコン等の半導体材料層が2
層以上で形成されている構造において、第1の不純物を
第1の領域のポリシリコン等の半導体材料上から導入
(たとえばドーピング)する工程と、第2の不純物を全
領域の金属系材料上(全領域の金属シリサイドや金属、
金属化合物上)からドーピングする工程とを有すること
で、不純物相互拡散によるしきい値Vth変動を抑制し
ながら、第2の不純物をイオン注入する際には加速エネ
ルギーを増加させることが可能である。かつイオン注入
や他の方法によって不純物をドーピングする場合に、フ
ォトリソグラフィ工程を削減することが可能である。し
たがって、イオン注入時間・工程数を削減でき、スルー
プットを向上することができる
According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the second aspect of the invention, the semiconductor device has a structure in which a semiconductor material such as polysilicon and a metal material are stacked, and the semiconductor material layer such as polysilicon has two layers.
In a structure formed of a plurality of layers or more, a step of introducing (for example, doping) a first impurity from a semiconductor material such as polysilicon in the first region and a step of introducing a second impurity to a metal-based material in the entire region ( Metal silicide and metal in all areas,
By doping from the metal compound), it is possible to increase the acceleration energy when ion-implanting the second impurity while suppressing the variation of the threshold value Vth due to impurity interdiffusion. In addition, when impurities are doped by ion implantation or another method, the number of photolithography steps can be reduced. Therefore, the ion implantation time and the number of steps can be reduced, and the throughput can be improved.

【0020】第1の不純物を第1の領域のポリシリコン
上からドーピングする工程と、アニールによって第1の
不純物をポリシリコン中に拡散する工程とを有する態様
をとった場合、第1の不純物が金属系材料上へ拡散する
ことを抑制することが可能であり、不純物相互拡散によ
るしきい値Vth変動を抑制することができる。
In a case where the method has a step of doping the first impurity from above the polysilicon in the first region and a step of diffusing the first impurity into the polysilicon by annealing, the first impurity is It is possible to suppress diffusion on the metal-based material, and it is possible to suppress fluctuation in threshold voltage Vth due to mutual diffusion of impurities.

【0021】第1の不純物がN型であり、第2の不純物
がP型である構成によれば、不純物相互拡散によるしき
い値Vth変動を抑制することができるとともに、高キ
ャリア濃度のN+ /P+ ポリシリコン等の半導体材料層
を形成することが可能であり、高性能なデュアルゲート
(Dual Gate)CMOSFETを形成すること
ができる。
According to the structure in which the first impurity is N-type and the second impurity is P-type, variation in threshold voltage Vth due to impurity interdiffusion can be suppressed, and N + A semiconductor material layer such as / P + polysilicon can be formed, and a high-performance dual gate (Dual Gate) CMOSFET can be formed.

【0022】第2の不純物(P型不純物)をボロンとす
ると、P+ ゲートにフッ素が含まれないので、ボロンの
ゲート酸化膜突き抜けを防止でき、しきい値Vth変動
を抑制することができる。また、ボロンをイオン注入す
る際には加速エネルギーを増加させることが可能であ
り、イオン注入時間を削減でき、スループットを向上す
ることができる。
When boron is used as the second impurity (P-type impurity), fluorine is not contained in the P + gate, so that it is possible to prevent boron from penetrating through the gate oxide film and suppress a variation in threshold voltage Vth. In addition, when boron ions are implanted, the acceleration energy can be increased, the ion implantation time can be reduced, and the throughput can be improved.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下本発明の好ましい実施の形態
について説明し、また、図面を参照して具体的な実施の
形態例を説明する。なお当然のことではあるが、本発明
は以下述べる具体的実施の形態例により限定を受けるも
のではない。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below, and specific embodiments will be described with reference to the drawings. Needless to say, the present invention is not limited by the specific embodiments described below.

【0024】実施の形態例1 以下に、図1〜図5を用いて、本発明の第1の実施の形
態例について説明する。この実施の形態例は、本発明
を、ポリシリコンと金属シリサイドとを積層したポリサ
イド構造、特にタングステンポリサイド構造のデュアル
ゲート(DualGate)CMOSの形成方法として
具体化したものである。
First Embodiment Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, the present invention is embodied as a method for forming a dual gate (DualGate) CMOS having a polycide structure in which polysilicon and metal silicide are stacked, in particular, a tungsten polycide structure.

【0025】以下、工程順に、図面を参照して、説明す
る。 (a)フィールド酸化、及びウェル形成の工程 図1を参照する。半導体基板、ここではSi基板1上
に、LOCOS法(例えば950℃におけるウェット酸
化による酸化領域形成法)によって、フィールド酸化膜
2を形成する。
The process will be described below in the order of steps with reference to the drawings. (A) Steps of Field Oxidation and Well Formation Referring to FIG. A field oxide film 2 is formed on a semiconductor substrate, here, a Si substrate 1 by a LOCOS method (eg, an oxidized region forming method by wet oxidation at 950 ° C.).

【0026】次に、NMOSFETを形成する領域に、
PWELL領域形成やトランジスタのパンチスルー阻止
を目的とした埋め込み層形成のためのイオン注入やしき
い値Vth調整のためのイオン注入を行う。これにより
NMOSチャンネル領域3が形成される。同様に、PM
OSFETを形成する領域にNWELL領域形成やトラ
ンジスタのパンチスルー阻止を目的とした埋め込み層形
成のためのイオン注入やしきい値Vth調整のためのイ
オン注入を行う。これによりPMOSチャンネル領域4
が形成される。
Next, in the region where the NMOSFET is to be formed,
Ion implantation for forming a PWELL region and for forming a buried layer for preventing punch-through of a transistor and ion implantation for adjusting a threshold value Vth are performed. Thus, an NMOS channel region 3 is formed. Similarly, PM
In the region where the OSFET is to be formed, ion implantation for forming a NWELL region and forming a buried layer for preventing punch-through of the transistor and ion implantation for adjusting the threshold value Vth are performed. Thereby, the PMOS channel region 4
Is formed.

【0027】(b)ゲート酸化、ポリシリコン堆積、及
びP+ 領域の形成工程 図2を参照する。熱酸化、ここではピロジェニック酸化
(H2 /O2 雰囲気、850℃)により、ゲート酸化膜
5を、本例では6nm厚に形成する。
(B) Gate Oxidation, Polysilicon Deposition, and Step of Forming P + Region Referring to FIG. The gate oxide film 5 is formed to a thickness of 6 nm in this example by thermal oxidation, here, pyrogenic oxidation (H 2 / O 2 atmosphere, 850 ° C.).

【0028】ゲート材とするポリシリコンを、ここでは
減圧CVD(たとえばSiH4 を原料ガスとし、堆積温
度を580〜620℃とした減圧CVD)により、本例
では50〜200nm堆積する。これによりポリシリコ
ン膜6を形成する。なおポリシリコンは、a−Si(ア
モルファスシリコン)で形成することもできる。
In this example, polysilicon as a gate material is deposited by low-pressure CVD (for example, low-pressure CVD using SiH 4 as a raw material gas at a deposition temperature of 580 to 620 ° C.) to have a thickness of 50 to 200 nm. Thus, a polysilicon film 6 is formed. Note that the polysilicon can also be formed of a-Si (amorphous silicon).

【0029】次に、フォトリソグラフィにより、パター
ニングを行ったレジストマスク(図示せず)により、P
MOSFETを形成する領域にのみ、B+ を、1〜10
E15/cm2 の条件でイオン注入する。これにより、
+ ゲート領域7を形成する。続いて、N2 中で800
℃、10分のアニールを行い、ボロンをポリシリコン中
に拡散する。アニールはRTAで行うこともできる。
Next, P is applied by a resist mask (not shown) which has been patterned by photolithography.
B + is set to 1 to 10 only in the region where the MOSFET is formed.
Ion implantation is performed under the condition of E15 / cm 2 . This allows
A P + gate region 7 is formed. Subsequently, 800 in N 2
Anneal at 10 ° C. for 10 minutes to diffuse boron into the polysilicon. Annealing can also be performed by RTA.

【0030】(c)シリサイド(WSix)堆積、N+
領域形成、及びオフセット酸化膜形成の工程 図3を参照する。減圧CVD(例えばWF6 /SiCl
2 2 を原料ガスとし、堆積温度を580とした減圧C
VD)によって、シリサイド、本例ではWSixを、こ
こでは100nm堆積する。これによりシリサイド膜8
を形成する。
(C) Silicide (WSix) deposition, N +
Steps for Forming Region and Forming Offset Oxide Film Referring to FIG. Low pressure CVD (for example, WF 6 / SiCl
Decompression C using 2 H 2 as source gas and deposition temperature at 580
VD), silicide, in this case WSix, is deposited here to 100 nm. Thereby, the silicide film 8 is formed.
To form

【0031】次に、シリサイド膜8(本例ではWSi
x)上から、全面にPhos+ を、1〜10E15/c
2 の条件でイオン注入する。符号9で、N+ 領域(一
方の領域において、最終的に必要なリンの導入領域)を
示す。しかしここで、イオン注入は全面に行っているの
である。
Next, the silicide film 8 (WSi in this example)
x) From the top, Phos + is applied to the entire surface from 1 to 10E15 / c.
Ions are implanted under the condition of m 2 . Reference numeral 9 denotes an N + region (in one region, a finally necessary phosphorus introduction region). However, here, ion implantation is performed on the entire surface.

【0032】さらにその上に、CVD(たとえばSiH
4 /O2 を原料ガスとし、堆積温度を420℃としたC
VD)により、SiO2 をここでは150nm堆積し、
オフセット酸化膜付きのWポリサイド配線層を形成す
る。符号10により、オフセット酸化膜をなすSiO2
膜を示す。
Further, a CVD (for example, SiH
4 / O 2 as a source gas and a deposition temperature of 420 ° C.
VD), 150 nm of SiO 2 is deposited here,
A W polycide wiring layer with an offset oxide film is formed. Reference numeral 10 indicates SiO 2 forming an offset oxide film.
3 shows a membrane.

【0033】(d)ゲート電極形成工程 図4を参照する。フォトリソグラフィ法によってレジス
トパターニングを行った後、該レジストパターンをマス
クとして異方性エッチングによって、ゲート電極パター
ン11を形成する。このときの異方性エッチングの手法
としては、たとえば、SiO2 に対してはフロロカーボ
ン系のガス、Wポリサイドに対してはCl2 /O2 をエ
ッチングガスとしたエッチングを採用することができ
る。
(D) Step of Forming Gate Electrode Referring to FIG. After resist patterning is performed by photolithography, a gate electrode pattern 11 is formed by anisotropic etching using the resist pattern as a mask. As the anisotropic etching method at this time, for example, etching using a fluorocarbon-based gas for SiO 2 and Cl 2 / O 2 for W polycide can be employed.

【0034】このとき、リンの拡散は行っていないの
で、N+ 領域のエッチングレートが特に速くなることは
ない。したがって、Wポリサイドのエッチングの際に、
+ /P+ のエッチングレートの差が大きくなることは
ないので、Si基板1が掘れたり、ポリシリコンの残渣
が生じることはない。
At this time, since the diffusion of phosphorus is not performed, the etching rate of the N + region does not become particularly high. Therefore, when etching W polycide,
Since the difference in the etching rate of N + / P + does not increase, the Si substrate 1 is not dug or the residue of polysilicon does not occur.

【0035】(e)MOSFET形成工程 図5を参照する。上記ののち、As+ を、たとえば20
keV、5E13/cm2 の条件でイオン注入し、NL
DD領域12を形成する。BF2 + を、たとえば20k
eV、2E13/cm2 の条件でイオン注入し、PLD
D領域13を形成する。次いで、たとえば減圧CVDに
より、SiO2 を150nm堆積した後、異方性エッチ
ングを行うことによって、サイドウォール14を形成す
る。
(E) Step of Forming MOSFET Referring to FIG. After the above, As +
ion implantation under the conditions of keV, 5E13 / cm 2 , NL
The DD region 12 is formed. BF 2 + , for example 20k
ion implantation under the conditions of eV, 2E13 / cm 2 , and PLD
A D region 13 is formed. Then, after depositing 150 nm of SiO 2 by, for example, low-pressure CVD, the sidewalls 14 are formed by performing anisotropic etching.

【0036】次にNMOSにイオン注入を行い(たとえ
ばAs+ を、20keV、3E15/cm2 の条件でイ
オン注入する)、N型のソース/ドレイン領域15を形
成し、PMOSにイオン注入を行い(たとえばBF2 +
を、20keV、3E15/cm2 の条件でイオン注入
する)、P型のソース/ドレイン領域16を形成する。
Next, ions are implanted into the NMOS (for example, As + is implanted under the conditions of 20 keV and 3E15 / cm 2 ), an N-type source / drain region 15 is formed, and ions are implanted into the PMOS ( For example, BF 2 +
Is implanted under the conditions of 20 keV and 3E15 / cm 2 ) to form P-type source / drain regions 16.

【0037】次いで、RTA(Rapid Therm
al Aneal)により、1000℃、10秒の条件
で不純物の活性化を行い、CMOSFETを形成する。
このRTAの際に、シリサイド膜(ここではWSix)
8中のリンが、ポリシリコン中に拡散して、NMOSF
ET領域には、N+ ゲートが形成される。
Next, RTA (Rapid Therm)
(Anal), the impurities are activated at 1000 ° C. for 10 seconds to form a CMOSFET.
At the time of this RTA, a silicide film (here, WSix)
8 diffuses into the polysilicon to form the NMOSF.
An N + gate is formed in the ET region.

【0038】本実施の形態例では、P+ 領域でのボロン
は、シリサイド(WSix)堆積前にポリシリコン中に
拡散しているので、ボロンのシリサイド(WSix)を
介しての拡散は抑制できる。また、シリサイド(WSi
x)膜8中のリンが、ポリシリコン中に拡散して行く
が、ボロン濃度を高く設定しておけば、拡散による補償
でN+ 化することはない。よって、不純物の相互拡散に
よるしきい値Vthの変動は抑制できる。
In the present embodiment, boron in the P + region is diffused into polysilicon before silicide (WSix) is deposited, so that diffusion of boron through silicide (WSix) can be suppressed. In addition, silicide (WSi
x) Phosphorus in the film 8 diffuses into the polysilicon, but if the boron concentration is set high, it does not become N + due to diffusion compensation. Therefore, variation in threshold value Vth due to mutual diffusion of impurities can be suppressed.

【0039】さらに、リンのイオン注入は全面に行って
いるので、従来技術に比較して、フォトリソグラフィ工
程を削減することが可能である。
Further, since the phosphorus ion implantation is performed on the entire surface, the number of photolithography steps can be reduced as compared with the prior art.

【0040】なお、上記実施の形態例ではリンのドーピ
ングをイオン注入によって行ったが、他の手段、たとえ
ば、PSG等からの固相拡散や、あるいは、気相拡散に
よって、リンの導入を行うことも可能である。その他、
各構成を、適宜の他の手段を用いて実施してよいこと
は、当然である。
In the above embodiment, phosphorus is doped by ion implantation. However, phosphorus may be introduced by other means, for example, solid phase diffusion from PSG or the like or vapor phase diffusion. Is also possible. Others
It goes without saying that each configuration may be implemented using other appropriate means.

【0041】実施の形態例2 上記実施の形態例1では、PMOS領域のポリシリコン
にのみ、B+ をイオン注入し、タングステンシリサイド
上からリンのドーピングを行ったが、逆に、NMOS領
域のポリシリコンにのみ、Phos+ をイオン注入し、
タングステンシリサイド上からボロンのドーピングを行
うようにすることも可能であり、この実施の形態例2
は、そのような形態を採用したものである。以下に、図
6〜図9を用いて、本発明の第2の実施の形態例につい
て説明する。この実施の形態例も、基本的に本発明を、
ポリシリコンと金属シリサイドとを積層したポリサイド
構造、特にタングステンポリサイド構造のデュアルゲー
ト(Dual Gate)CMOSの形成方法として具
体化したものである。
Second Embodiment In the first embodiment, B + ions are implanted only into the polysilicon in the PMOS region and phosphorus is doped from above the tungsten silicide. Phos + is ion-implanted only in silicon,
It is also possible to dope boron from above the tungsten silicide.
Adopts such a form. Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment also basically describes the present invention,
The present invention is embodied as a method for forming a polycide structure in which polysilicon and metal silicide are stacked, particularly a dual gate (Dual Gate) CMOS having a tungsten polycide structure.

【0042】以下、工程順に、図面を参照して、説明す
る。 (a)フィールド酸化、及びウェル形成の工程 この工程については、実施の形態例1と同様である(図
1参照)。
The steps will be described below in order of steps with reference to the drawings. (A) Step of Field Oxidation and Well Formation This step is the same as that of the first embodiment (see FIG. 1).

【0043】(b)ゲート酸化、ポリシリコン堆積、及
びN+ 領域の形成工程 図6を参照する。熱酸化、ここではピロジェニック酸化
(H2 /O2 雰囲気、850℃)により、ゲート酸化膜
5を、本例では6nm厚に形成する。
(B) Step of Gate Oxidation, Deposition of Polysilicon, and Step of Forming N + Region Referring to FIG. The gate oxide film 5 is formed to a thickness of 6 nm in this example by thermal oxidation, here, pyrogenic oxidation (H 2 / O 2 atmosphere, 850 ° C.).

【0044】ゲート材とするポリシリコンを、ここでは
減圧CVD(たとえばSiH4 を原料ガスとし、堆積温
度を580〜620℃とした減圧CVD)により、本例
では50〜200nm堆積する。これによりポリシリコ
ン膜6を形成する。なおポリシリコンは、a−Si(ア
モルファスシリコン)で形成することもできる。
In this example, polysilicon as a gate material is deposited by low-pressure CVD (for example, low-pressure CVD using SiH 4 as a raw material gas at a deposition temperature of 580 to 620 ° C.) to have a thickness of 50 to 200 nm. Thus, a polysilicon film 6 is formed. Note that the polysilicon can also be formed of a-Si (amorphous silicon).

【0045】次に、フォトリソグラフィにより、パター
ニングを行ったレジストマスク(図示せず)により、本
例ではここで、NMOSFETを形成する領域にのみ、
Phos+ を、1〜10E15/cm2 の条件でイオン
注入する。これにより、N+ゲート領域7aを形成す
る。続いて、N2 中で800℃、10分のアニールを行
い、リンをポリシリコン中に拡散する。アニールは、R
TAで行うこともできる。
Next, in this example, only a region where an NMOSFET is to be formed is formed using a resist mask (not shown) patterned by photolithography.
Phos + is ion-implanted under the condition of 1 to 10E15 / cm 2 . As a result, an N + gate region 7a is formed. Subsequently, annealing is performed at 800 ° C. for 10 minutes in N 2 to diffuse phosphorus into the polysilicon. The annealing is R
TA can also be performed.

【0046】(c)シリサイド(WSix)堆積、P+
領域形成、及びオフセット酸化膜形成の工程 図7を参照する。減圧CVD(例えばWF6 /SiCl
2 2 を原料ガスとし、堆積温度を580とした減圧C
VD)によって、シリサイド、本例ではWSixを、こ
こでは100nm堆積する。これによりシリサイド膜8
を形成する。
(C) Silicide (WSix) deposition, P +
Steps of Forming Region and Forming Offset Oxide Film Referring to FIG. Low pressure CVD (for example, WF 6 / SiCl
Decompression C using 2 H 2 as source gas and deposition temperature at 580
VD), silicide, in this case WSix, is deposited here to 100 nm. Thereby, the silicide film 8 is formed.
To form

【0047】その上に、CVD(たとえばSiH4 /O
2 /B2 6 を原料ガスとし、堆積温度を420℃とし
たCVD)により、BSGをここでは150nm堆積
し、オフセット酸化膜(特に本例では、不純物含有酸化
膜)付きのWポリサイド配線層を形成する。符号10a
により、不純物拡散源を兼ねたオフセット酸化膜をなす
BSG膜を示す。
On top of that, CVD (eg, SiH 4 / O
Here, BSG is deposited to a thickness of 150 nm by CVD using 2 / B 2 H 6 as a source gas and a deposition temperature of 420 ° C., and a W polycide wiring layer with an offset oxide film (in this example, an impurity-containing oxide film in particular). To form Symbol 10a
Indicates a BSG film that forms an offset oxide film also serving as an impurity diffusion source.

【0048】(d)ゲート電極形成工程 図8を参照する。フォトリソグラフィ法によってレジス
トパターニングを行った後、該レジストパターンをマス
クとして異方性エッチングによって、ゲート電極パター
ン11を形成する。このときの異方性エッチングの手法
としては、たとえば、SiO2 に対してはフロロカーボ
ン系のガス、Wポリサイドに対してはCl2 /O2 をエ
ッチングガスとしたエッチングを採用することができ
る。
(D) Step of Forming Gate Electrode Referring to FIG. After resist patterning is performed by photolithography, a gate electrode pattern 11 is formed by anisotropic etching using the resist pattern as a mask. As the anisotropic etching method at this time, for example, etching using a fluorocarbon-based gas for SiO 2 and Cl 2 / O 2 for W polycide can be employed.

【0049】このとき、ボロンの拡散は行っていないの
で、P+ 領域のエッチングレートが特に遅くなることは
ない。したがって、Wポリサイドのエッチングの際に、
+/P+ のエッチングレートの差が大きくなることはな
いので、Si基板1が掘れたり、ポリシリコンの残渣が
生じることはない。
At this time, since boron is not diffused, the etching rate of the P + region does not become particularly slow. Therefore, when etching W polycide,
Since the difference in the etching rate of N + / P + does not increase, the Si substrate 1 is not dug or the residue of polysilicon does not occur.

【0050】(e)MOSFET形成工程 図9を参照する。上記ののち、As+ を、たとえば20
keV、5E13/cm2 の条件でイオン注入し、NL
DD領域12を形成する。BF2 + を、たとえば20k
eV、2E13/cm2 の条件でイオン注入し、PLD
D領域13を形成する。次いで、たとえば減圧CVDに
より、SiO2 を150nm堆積した後、異方性エッチ
ングを行うことによって、サイドウォール14を形成す
る。
(E) Step of forming MOSFET Referring to FIG. After the above, As +
ion implantation under the conditions of keV, 5E13 / cm 2 , NL
The DD region 12 is formed. BF 2 + , for example 20k
ion implantation under the conditions of eV, 2E13 / cm 2 , and PLD
A D region 13 is formed. Then, after depositing 150 nm of SiO 2 by, for example, low-pressure CVD, the sidewalls 14 are formed by performing anisotropic etching.

【0051】次にNMOSにイオン注入を行い(たとえ
ばAs+ を、20keV、3E15/cm2 の条件でイ
オン注入する)、N型のソース/ドレイン領域15を形
成し、PMOSにイオン注入を行い(たとえばBF2 +
を、20keV、3E15/cm2 の条件でイオン注入
する)、P型のソース/ドレイン領域16を形成する。
Next, ions are implanted into the NMOS (for example, As + is implanted under the conditions of 20 keV and 3E15 / cm 2 ), an N-type source / drain region 15 is formed, and ions are implanted into the PMOS ( For example, BF 2 +
Is implanted under the conditions of 20 keV and 3E15 / cm 2 ) to form P-type source / drain regions 16.

【0052】次いで、RTA(Rapid Therm
al Aneal)により、1000℃、10秒の条件
で不純物の活性化を行い、CMOSFETを形成する。
このRTAの際に、不純物拡散源を兼ねたオフセット酸
化膜10aであるBSG中のボロンが、ポリシリコン膜
6中に拡散して、PMOSFET領域にはP+ ゲートが
形成される。
Next, RTA (Rapid Therm)
(Anal), the impurities are activated at 1000 ° C. for 10 seconds to form a CMOSFET.
During this RTA, boron in the BSG, which is the offset oxide film 10a also serving as an impurity diffusion source, diffuses into the polysilicon film 6, and a P + gate is formed in the PMOSFET region.

【0053】本実施の形態例では、N+ 領域のリンは、
シリサイド(WSix)堆積前にポリシリコン中に拡散
しているので、リンのシリサイド(WSix)を介して
のP+ 領域への拡散は抑制できる。また、BSG中のボ
ロンがポリシリコン中に拡散して行くが、リンの濃度を
高く設定しておけば、拡散による補償でP+ 化すること
はない。よって、不純物の相互拡散によるしきい値Vt
hの変動は抑制できる。
In this embodiment, phosphorus in the N + region is
Since phosphorus is diffused into polysilicon before silicide (WSix) is deposited, diffusion of phosphorus into the P + region through silicide (WSix) can be suppressed. Further, boron in BSG diffuses into polysilicon, but if the concentration of phosphorus is set high, it does not become P + due to diffusion compensation. Therefore, the threshold voltage Vt due to mutual diffusion of impurities
The fluctuation of h can be suppressed.

【0054】そのほか、本実施の形態例では、上述した
実施の形態例1と同様の具体的効果を得ることができ
る。
In addition, in this embodiment, the same specific effects as those of the first embodiment can be obtained.

【0055】実施の形態例3 上記実施の形態例2では、ボロンのドーピングを、不純
物含有膜特に不純物含有酸化膜(具体的にはBSG)か
らの固相拡散によって行った。これに対し、この実施の
形態例3では、シリサイド特にタングステンシリサイド
上から、ボロンの全面イオン注入を行う形態をとる。以
下に、図10〜図13を用いて、本発明の第3の実施の
形態例について説明する。この実施の形態例も、基本的
に本発明を、ポリシリコンと金属シリサイドとを積層し
たポリサイド構造、特にタングステンポリサイド構造の
デュアルゲート(Dual Gate)CMOSの形成
方法として具体化したものである。
Third Embodiment In the second embodiment, boron is doped by solid-phase diffusion from an impurity-containing film, particularly an impurity-containing oxide film (specifically, BSG). On the other hand, in the third embodiment, boron is entirely implanted from above silicide, particularly tungsten silicide. Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment also basically embodies the present invention as a method of forming a polycide structure in which polysilicon and metal silicide are stacked, particularly a dual gate (Dual Gate) CMOS having a tungsten polycide structure.

【0056】以下、工程順に、図面を参照して、説明す
る。 (a)フィールド酸化、及びウェル形成の工程 この工程については、実施の形態例1と同様である(図
1参照)。
The steps will be described below in the order of steps with reference to the drawings. (A) Step of Field Oxidation and Well Formation This step is the same as that of the first embodiment (see FIG. 1).

【0057】(b)ゲート酸化、ポリシリコン堆積、及
びN+ 領域の形成工程 図10を参照する。熱酸化、ここではピロジェニック酸
化(H2 /O2 雰囲気、850℃)により、ゲート酸化
膜5を、本例では6nm厚に形成する。
(B) Step of Gate Oxidation, Deposition of Polysilicon, and Step of Forming N + Region Referring to FIG. The gate oxide film 5 is formed to a thickness of 6 nm in this example by thermal oxidation, here, pyrogenic oxidation (H 2 / O 2 atmosphere, 850 ° C.).

【0058】ゲート材とするポリシリコンを、ここでは
減圧CVD(たとえばSiH4 を原料ガスとし、堆積温
度を580〜620℃とした減圧CVD)により、本例
では50〜200nm堆積する。これによりポリシリコ
ン膜6を形成する。なおポリシリコンは、a−Si(ア
モルファスシリコン)で形成することもできる。
In this example, polysilicon as a gate material is deposited by low-pressure CVD (for example, low-pressure CVD using SiH 4 as a raw material gas at a deposition temperature of 580 to 620 ° C.) to have a thickness of 50 to 200 nm. Thus, a polysilicon film 6 is formed. Note that the polysilicon can also be formed of a-Si (amorphous silicon).

【0059】次に、フォトリソグラフィにより、パター
ニングを行ったレジストマスク(図示せず)により、N
MOSFETを形成する領域にのみ、Phos+ を、1
〜10E15/cm2 の条件でイオン注入する。これに
より、N+ ゲート領域7bを形成する。続いて、N2
で800℃、10分のアニールを行い、リンをポリシリ
コン中に拡散する。アニールはRTAで行うこともでき
る。
Next, N is applied by a resist mask (not shown) patterned by photolithography.
Phos + is set to 1 only in the region where the MOSFET is formed.
Ions are implanted under the conditions of E10E15 / cm 2 . As a result, an N + gate region 7b is formed. Subsequently, annealing is performed at 800 ° C. for 10 minutes in N 2 to diffuse phosphorus into the polysilicon. Annealing can also be performed by RTA.

【0060】(c)シリサイド(WSix)堆積、及び
オフセット酸化膜形成の工程 図11を参照する。減圧CVD(例えばWF6 /SiC
2 2 を原料ガスとし、堆積温度を580とした減圧
CVD)によって、シリサイド、本例ではWSixを、
ここでは100nm厚に堆積する。これによりシリサイ
ド膜8を形成する。
(C) Step of Depositing Silicide (WSix) and Forming Offset Oxide Film Referring to FIG. Low pressure CVD (for example, WF 6 / SiC
Silicide, WSix in this example, is formed by low-pressure CVD using l 2 H 2 as a source gas and a deposition temperature of 580.
Here, it is deposited to a thickness of 100 nm. Thus, a silicide film 8 is formed.

【0061】次に、シリサイド膜8(本例ではWSi
x)上から、全面にB+ を、1〜10E15/cm2
条件でイオン注入する。このイオン注入によるP+ 領域
を、符号9bで示す。
Next, the silicide film 8 (WSi in this example)
over x), the entire surface of B +, ions are implanted under conditions of 1~10E15 / cm 2. The P + region formed by the ion implantation is indicated by reference numeral 9b.

【0062】さらにその上に、CVD(たとえばSiH
4 /O2 を原料ガスとし、堆積温度を420℃としたC
VD)により、SiO2 をここでは150nm堆積し、
オフセット酸化膜付きのWポリサイド配線層を形成す
る。符号10により、オフセット酸化膜をなすSiO2
膜を示す。
Further, a CVD (for example, SiH
4 / O 2 as a source gas and a deposition temperature of 420 ° C.
VD), 150 nm of SiO 2 is deposited here,
A W polycide wiring layer with an offset oxide film is formed. Reference numeral 10 indicates SiO 2 forming an offset oxide film.
3 shows a membrane.

【0063】(d)ゲート電極形成工程 図12を参照する。フォトリソグラフィ法によってレジ
ストパターニングを行った後、該レジストパターンをマ
スクとして異方性エッチングによって、ゲート電極パタ
ーン11を形成する。このときの異方性エッチングの手
法としては、たとえば、SiO2 に対してはフロロカー
ボン系のガス、Wポリサイドに対してはCl2 /O2
エッチングガスとしたエッチングを採用することができ
る。
(D) Step of Forming Gate Electrode Referring to FIG. After resist patterning is performed by photolithography, a gate electrode pattern 11 is formed by anisotropic etching using the resist pattern as a mask. As the anisotropic etching method at this time, for example, etching using a fluorocarbon-based gas for SiO 2 and Cl 2 / O 2 for W polycide can be employed.

【0064】このとき、ボロンの拡散は行っていないの
で、P+ 領域のエッチングレートが特に遅くなることは
ない。したがって、Wポリサイドのエッチングの際に、
+/P+ のエッチングレートの差が大きくなることは
ないので、Si基板1が掘れたり、ポリシリコンの残渣
が生じることはない。
At this time, since boron is not diffused, the etching rate of the P + region does not become particularly slow. Therefore, when etching W polycide,
Since the difference in the etching rate of N + / P + does not increase, the Si substrate 1 is not dug or the residue of polysilicon does not occur.

【0065】(e)MOSFET形成工程 図13を参照する。上記ののち、As+ を、たとえば2
0keV、5E13/cm2 の条件でイオン注入し、N
LDD領域12を形成する。BF2 + を、たとえば20
keV、2E13/cm2 の条件でイオン注入し、PL
DD領域13を形成する。次いで、たとえば減圧CVD
により、SiO2 を150nm堆積した後、異方性エッ
チングを行うことによって、サイドウォール14を形成
する。
(E) Step of Forming MOSFET Referring to FIG. After the above, As +
Ion implantation under the conditions of 0 keV and 5E13 / cm 2 ,
An LDD region 12 is formed. BF 2 + for example 20
ion implantation under the conditions of keV, 2E13 / cm 2 , and PL
The DD region 13 is formed. Then, for example, low pressure CVD
After depositing 150 nm of SiO 2 , the sidewalls 14 are formed by performing anisotropic etching.

【0066】次にNMOSにイオン注入を行い(たとえ
ばAs+ を、20keV、3E15/cm2 の条件でイ
オン注入する)、N型のソース/ドレイン領域15を形
成し、PMOSにイオン注入を行い(たとえばBF2 +
を、20keV、3E15/cm2 の条件でイオン注入
する)、P型のソース/ドレイン領域16を形成する。
Next, ions are implanted into the NMOS (for example, As + is implanted under the conditions of 20 keV and 3E15 / cm 2 ), an N-type source / drain region 15 is formed, and ions are implanted into the PMOS ( For example, BF 2 +
Is implanted under the conditions of 20 keV and 3E15 / cm 2 ) to form P-type source / drain regions 16.

【0067】次いで、RTA(Rapid Therm
al Aneal)により、1000℃、10秒の条件
で不純物の活性化を行い、CMOSFETを形成する。
このRTAの際に、シリサイド膜(ここではWSix)
中のP+ 領域9b(図11参照)中のボロンが、ポリシ
リコン中に拡散して、PMOSFET領域には、P+
ートが形成される。
Next, RTA (Rapid Therm)
(Anal), the impurities are activated at 1000 ° C. for 10 seconds to form a CMOSFET.
At the time of this RTA, a silicide film (here, WSix)
Boron in the P + region 9b (see FIG. 11) diffuses into the polysilicon, and a P + gate is formed in the PMOSFET region.

【0068】本実施の形態例では、N+ 領域のリンは、
シリサイド(WSix)堆積前にポリシリコン中に拡散
しているので、リンのシリサイド(WSix)を介して
のP+ 領域への拡散は抑制できる。また、シリサイド
(WSix)中のボロンがポリシリコン中に拡散して行
くが、リンの濃度を高く設定しておけば、拡散による補
償でP+ 化することはない。よって、不純物の相互拡散
によるしきい値Vthの変動は抑制できる。
In this embodiment, phosphorus in the N + region is
Since phosphorus is diffused into polysilicon before silicide (WSix) is deposited, diffusion of phosphorus into the P + region through silicide (WSix) can be suppressed. Although boron in silicide (WSix) diffuses into polysilicon, if the concentration of phosphorus is set to be high, P + does not occur due to diffusion compensation. Therefore, variation in threshold value Vth due to mutual diffusion of impurities can be suppressed.

【0069】さらに、ボロンのドーピンブをイオン注入
によって行う際、シリサイド(WSix)上からイオン
注入できるので、ポリシリコン上からイオン注入する場
合に比較して、高加速エネルギ化を行うことが可能であ
り、イオン注入時間を短縮できる。
Further, when boron is doped by ion implantation, ions can be implanted from above silicide (WSix), so that higher acceleration energy can be achieved compared to the case where ions are implanted from above polysilicon. In addition, the ion implantation time can be reduced.

【0070】実施の形態例4 ここでは、金属系材料として、シリサイドに代えて、金
属であるタングステン(W)を用いて、その他は、上記
実施の形態例と同様に実施した。これにより、上記各実
施の形態例と同様の効果が得られた。また、モリブデン
(Mo)を用いて同様に実施したところ、同様の効果が
得られた。
Fourth Embodiment In this embodiment, the metal-based material was replaced with silicide, and tungsten (W) was used as a metal. As a result, the same effects as those of the above embodiments can be obtained. In addition, when the same operation was performed using molybdenum (Mo), the same effect was obtained.

【0071】実施の形態例5 ここでは、金属系材料として、シリサイドに代えて、金
属化合物であるチタンナイトライド(TiN)を用い
て、その他は、上記実施の形態例と同様に実施した。こ
れにより、上記各実施の形態例と同様の効果が得られ
た。
Embodiment 5 In this embodiment, the metal-based material was replaced with silicide, and a metal compound, titanium nitride (TiN), was used. As a result, the same effects as those of the above embodiments can be obtained.

【0072】[0072]

【発明の効果】本発明に係る半導体装置の製造方法によ
れば、ポリシリコンと、金属シリサイドや、金属、金属
化合物を積層した構造であり、かつ互いに異なる導電型
の不純物(たとえばN+ 不純物とP+ 不純物)の両方が
ポリシリコンに含まれる構造を有する半導体装置を形成
する際に、不純物導入の際の(たとえばN+ もしくはP
+ ドーピングの際の)、フォトリソグラフィ工程やイオ
ン注入工程などの時間を削減しながら、しかも、不純物
の相互拡散を抑制できる。また、エッチングの際に、互
いに異なる導電型の不純物が導入されたポリシリコン
(N+ /P+ ポリシリコン)が同時には存在しないの
で、エッチングレートの差による基板の掘れや、ポリシ
リコン残差が生じることが防止できる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the semiconductor device has a structure in which polysilicon, metal silicide, a metal, and a metal compound are laminated and has different conductivity types (for example, N + impurity and N + impurity). When forming a semiconductor device having a structure in which both of the P + impurities are included in polysilicon, when forming an impurity (for example, N + or P +
+ During the photolithography step and the ion implantation step, the interdiffusion of impurities can be suppressed. Also, at the time of etching, since polysilicon (N + / P + polysilicon) into which impurities of different conductivity types are introduced does not exist at the same time, digging of the substrate due to a difference in the etching rate and residual polysilicon are reduced. This can be prevented.

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

【図1】 本発明の実施の形態例1の工程を順に断面図
で示すものである(1)。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing steps of a first embodiment of the present invention in order (1).

【図2】 本発明の実施の形態例1の工程を順に断面図
で示すものである(2)。
FIG. 2 is a sectional view showing the steps of the first embodiment of the present invention in order (2).

【図3】 本発明の実施の形態例1の工程を順に断面図
で示すものである(3)。
FIG. 3 is a cross-sectional view sequentially showing the steps of Embodiment 1 of the present invention (3).

【図4】 本発明の実施の形態例1の工程を順に断面図
で示すものである(4)。
FIG. 4 is a cross-sectional view sequentially showing the steps of the first embodiment of the present invention (4).

【図5】 本発明の実施の形態例1の工程を順に断面図
で示すものである(5)。
FIG. 5 is a sectional view showing a step of the first embodiment of the present invention in order (5).

【図6】 本発明の実施の形態例2の工程を順に断面図
で示すものである(1)。
FIG. 6 is a sectional view showing the steps of Embodiment 2 of the present invention in order (1).

【図7】 本発明の実施の形態例2の工程を順に断面図
で示すものである(2)。
FIG. 7 is a cross-sectional view sequentially showing the steps of Embodiment 2 of the present invention (2).

【図8】 本発明の実施の形態例2の工程を順に断面図
で示すものである(3)。
FIG. 8 is a cross-sectional view sequentially showing the steps of Embodiment 2 of the present invention (3).

【図9】 本発明の実施の形態例2の工程を順に断面図
で示すものである(4)。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing the steps of Embodiment 2 of the present invention in order (4).

【図10】 本発明の実施の形態例3の工程を順に断面
図で示すものである(1)。
FIG. 10 is a cross-sectional view sequentially showing the steps of Embodiment 3 of the present invention (1).

【図11】 本発明の実施の形態例3の工程を順に断面
図で示すものである(2)。
FIG. 11 is a cross-sectional view sequentially showing the steps of Embodiment 3 of the present invention (2).

【図12】 本発明の実施の形態例3の工程を順に断面
図で示すものである(3)。
FIG. 12 is a cross-sectional view sequentially showing the steps of Embodiment 3 of the present invention (3).

【図13】 本発明の実施の形態例3の工程を順に断面
図で示すものである(4)。
FIG. 13 is a sectional view showing a step of the third embodiment of the present invention in order (4).

【図14】 従来技術の工程を断面図で示すものであ
る。
FIG. 14 is a sectional view showing a process of the related art.

【図15】 従来技術の問題点を説明するための図であ
り、シート抵抗に対するエッチング速度の変化を示す図
である。
FIG. 15 is a diagram for explaining a problem of the related art, and is a diagram illustrating a change in an etching rate with respect to a sheet resistance.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・半導体基体(シリコン等の基板)、2・・・素
子分離領域(LOCOS SiO2 )、3・・・N型M
OSFET領域、4・・・P型MOSFET領域、5・
・・ゲート絶縁膜(SiO2 )、6・・・半導体材料層
(ポリシリコン膜)、7・・・P+ ゲート領域、7a,
7b・・・N+ ゲート領域、8・・・金属系材料層(シ
リサイド層、WSix膜)、9・・・N+ 領域、9b・
・・P+領域、10・・・オフセット酸化膜(Si
2 )、10a・・・(不純物拡散源を兼ねる)オフセ
ット酸化膜(BSG)、11・・・ゲート電極パター
ン、12,13・・・LDD、14・・・サイドウォー
ル(SiO2 )、15,16・・・ソース/ドレイン。
1 ... semiconductor substrate (substrate such as silicon), 2 ... isolation region (LOCOS SiO 2), 3... N-type M
OSFET area, 4 ... P-type MOSFET area, 5
..Gate insulating film (SiO 2 ), 6... Semiconductor material layer (polysilicon film), 7... P + gate region, 7 a,
7b ··· N + gate region, 8 ··· metal material layer (silicide layer, WSix film), 9 ··· N + region, 9b ·
..P + region, 10 ... offset oxide film (Si
O 2 ), 10a (offset oxide film (also serving as impurity diffusion source)) (BSG), 11 gate electrode pattern, 12, 13 LDD, 14 sidewall (SiO 2 ), 15 , 16... Source / drain.

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体基板上に、半導体材料層と、金属系
材料層とを積層した配線構造であって、かつ該半導体材
料層にはその第1の領域に第1の不純物が含まれ、その
第2の領域に第2の不純物が含まれ、該第1、第2の不
純物は互いに異なる導電型を半導体材料に付与するもの
である配線構造を備えた半導体装置の製造方法におい
て、 第1の不純物を第1の領域の半導体材料層上から半導体
材料層に導入する工程と、 第2の不純物を第2の領域の金属系材料層上から半導体
材料層に導入する工程とを有することを特徴とする半導
体装置の製造方法。
A wiring structure in which a semiconductor material layer and a metal-based material layer are stacked on a semiconductor substrate, wherein the semiconductor material layer includes a first impurity in a first region thereof; In the method for manufacturing a semiconductor device having a wiring structure in which a second impurity is contained in the second region, the first and second impurities impart different conductivity types to the semiconductor material. Introducing a second impurity into the semiconductor material layer from above the semiconductor material layer in the first region; and introducing a second impurity into the semiconductor material layer from above the metal-based material layer in the second region. A method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項2】金属系材料層は、金属シリサイド、金属、
または金属化合物から形成される層であることを特徴と
する請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
2. The metal-based material layer includes metal silicide, metal,
The method according to claim 1, wherein the layer is formed of a metal compound.
【請求項3】半導体材料層は、ポリシリコン層であるこ
とを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方
法。
3. The method according to claim 1, wherein the semiconductor material layer is a polysilicon layer.
【請求項4】第1の領域の半導体材料層上から半導体材
料層に導入した第1の不純物を、熱処理により半導体材
料層中に拡散する工程を有することを特徴とする請求項
1に記載の半導体装置の製造方法。
4. The method according to claim 1, further comprising the step of diffusing the first impurity introduced into the semiconductor material layer from above the semiconductor material layer in the first region into the semiconductor material layer by heat treatment. A method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項5】第1の不純物は半導体材料にN+ 型の導電
型を付与するものであり、 第2の不純物は半導体材料にP+ 型の導電型を付与する
ものであることを特徴とする請求項1に記載の半導体装
置の製造方法。
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first impurity imparts an N.sup. + Conductivity type to the semiconductor material, and the second impurity imparts a P.sup. + Conductivity type to the semiconductor material. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1.
【請求項6】第2の不純物がボロンであることを特徴と
する請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
6. The method according to claim 1, wherein the second impurity is boron.
【請求項7】半導体基板上に、半導体材料層と、金属系
材料層とを積層した配線構造であって、かつ該半導体材
料層にはその第1の領域に第1の不純物が含まれ、その
第2の領域に第2の不純物が含まれ、該第1、第2の不
純物は互いに異なる導電型を半導体材料に付与するもの
である配線構造を備えた半導体装置の製造方法におい
て、 第1の不純物を第1の領域の半導体材料層上から半導体
材料層に導入する工程と、 第2の不純物を全領域の金属系材料層上から半導体材料
層に導入する工程とを有することを特徴とする半導体装
置の製造方法。
7. A wiring structure in which a semiconductor material layer and a metal-based material layer are stacked on a semiconductor substrate, and the semiconductor material layer includes a first impurity in a first region thereof. In the method for manufacturing a semiconductor device having a wiring structure in which a second impurity is contained in the second region, the first and second impurities impart different conductivity types to the semiconductor material. Introducing a second impurity into the semiconductor material layer from above the semiconductor material layer in the first region, and introducing a second impurity into the semiconductor material layer from above the metal-based material layer in all regions. Semiconductor device manufacturing method.
【請求項8】金属系材料層は、金属シリサイド、金属、
または金属化合物から形成される層であることを特徴と
する請求項7に記載の半導体装置の製造方法。
8. The metal-based material layer includes metal silicide, metal,
8. The method according to claim 7, wherein the layer is formed of a metal compound.
【請求項9】半導体材料層は、ポリシリコン層であるこ
とを特徴とする請求項7に記載の半導体装置の製造方
法。
9. The method according to claim 7, wherein the semiconductor material layer is a polysilicon layer.
【請求項10】第1の領域の半導体材料層上から半導体
材料層に導入した第1の不純物を、熱処理により半導体
材料層中に拡散する工程を有することを特徴とする請求
項7に記載の半導体装置の製造方法。
10. The method according to claim 7, further comprising the step of diffusing the first impurity introduced into the semiconductor material layer from above the semiconductor material layer in the first region into the semiconductor material layer by heat treatment. A method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項11】第1の不純物は半導体材料にN型の導電
型を付与するものであり、 第2の不純物は半導体材料にP型の導電型を付与するも
のであることを特徴とする請求項7に記載の半導体装置
の製造方法。
11. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first impurity imparts N-type conductivity to the semiconductor material, and the second impurity imparts P-type conductivity to the semiconductor material. Item 8. A method for manufacturing a semiconductor device according to item 7.
【請求項12】第2の不純物がボロンであることを特徴
とする請求項7に記載の半導体装置の製造方法。
12. The method according to claim 7, wherein the second impurity is boron.
JP9079334A 1997-03-31 1997-03-31 Semiconductor device manufacturing method Pending JPH10275864A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9079334A JPH10275864A (en) 1997-03-31 1997-03-31 Semiconductor device manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9079334A JPH10275864A (en) 1997-03-31 1997-03-31 Semiconductor device manufacturing method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH10275864A true JPH10275864A (en) 1998-10-13

Family

ID=13687007

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9079334A Pending JPH10275864A (en) 1997-03-31 1997-03-31 Semiconductor device manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH10275864A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001297995A (en) * 2000-04-13 2001-10-26 Nec Corp Manufacturing method of circuit and manufacturing device of circuit
JP2004311585A (en) * 2003-04-03 2004-11-04 Toshiba Corp Method of manufacturing semiconductor device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001297995A (en) * 2000-04-13 2001-10-26 Nec Corp Manufacturing method of circuit and manufacturing device of circuit
JP2004311585A (en) * 2003-04-03 2004-11-04 Toshiba Corp Method of manufacturing semiconductor device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7348636B2 (en) CMOS transistor having different PMOS and NMOS gate electrode structures and method of fabrication thereof
US7132322B1 (en) Method for forming a SiGe or SiGeC gate selectively in a complementary MIS/MOS FET device
US6969870B2 (en) Semiconductor device having an amorphous silicon-germanium gate electrode
JPH11297852A (en) Semiconductor device and manufacture thereof
US6743704B2 (en) Method of manufacturing a semiconductor device
US6096614A (en) Method to fabricate deep sub-μm CMOSFETS
JPH0992728A (en) Complementary mosfet transistor and fabrication thereof
JP3440698B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
US7659154B2 (en) Dual gate CMOS fabrication
US5723356A (en) Fabrication method for semiconductor device
JP2009164200A (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2000114395A (en) Semiconductor device and its manufacture
JP2008047586A (en) Semiconductor device, and its fabrication process
JPH10275864A (en) Semiconductor device manufacturing method
JP3339361B2 (en) Semiconductor device
JPH1012748A (en) Manufacture of semiconductor device
JPH0982812A (en) Manufacture of semiconductor device
JP3589136B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2001196469A (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP3371631B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JPH0661482A (en) Mos-type transistor and its manufacture
JPH11340424A (en) Manufacture of semiconductor device
JPH08330441A (en) Manufacture of mos transistor
JP3327109B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
US20070200151A1 (en) Semiconductor device and method of fabricating the same