JPH11135780A - Mis type semiconductor device and its manufacture - Google Patents

Mis type semiconductor device and its manufacture

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JPH11135780A
JPH11135780A JP29663597A JP29663597A JPH11135780A JP H11135780 A JPH11135780 A JP H11135780A JP 29663597 A JP29663597 A JP 29663597A JP 29663597 A JP29663597 A JP 29663597A JP H11135780 A JPH11135780 A JP H11135780A
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JP
Japan
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silicon
silicon layer
layer
semiconductor device
depositing
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JP29663597A
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Akira Mizuguchi
彰 水口
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Seiko Epson Corp
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Seiko Epson Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress diffusion of an impurity from polycrystalline silicon to a silicide and constitute a stable gate electrode, by a method wherein a silicon layer resides between a first silicon layer and a second silicon layer. SOLUTION: A gate oxide film 202 is formed by oxidizing initially and a first polycrystal silicon layer 215 containing, for example, phosphorous ions as a P type impurity are deposited thereon. Next, a second polycrystalline silicon layer 215 containing, for example, phosphorus ions as a P type impurity is deposited. Next, a tungsten silicide layer 205 is vapor-deposited and a silicon oxide layer 206 is deposited. Next, a first polycrystalline silicon layer 204, the tungsten silicide layer 205 and the silicon oxide layer 206 are etched to form a gate electrode layer 203. Further, a silicon oxide layer 207 is formed surrounding the gate electrode layer 203. Following that, after boron ions 212 are implanted and an interlayer silicon oxide film 213 is deposited, an aluminum layer 214 is vapor-deposited.

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、MIS型半導体装
置及び、その製造方法に関するものである。特にゲート
電極の構造を改良した半導体装置に関する。
The present invention relates to a MIS type semiconductor device and a method for manufacturing the same. In particular, the present invention relates to a semiconductor device having an improved gate electrode structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、MIS型半導体装置のゲート
電極及び配線の構造として、ゲート酸化膜上にポリサイ
ド構造を有するゲート電極が知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a gate electrode having a polycide structure on a gate oxide film is known as a structure of a gate electrode and a wiring of a MIS type semiconductor device.

【0003】図4に、従来のMIS型半導体装置の製造
方法及び構造をゲート酸化以降について概略を示す。
FIG. 4 schematically shows a method and a structure of a conventional MIS type semiconductor device after the gate oxidation.

【0004】N型、比抵抗10〜20Ωcmのシリコン
基板101上に、ゲート酸化膜102を1000℃O
雰囲気中で、20nm形成させた後、ゲート電極層10
3として、例えば、燐イオン10cm−3を含んだ第
1多結晶シリコン層104をCVD(Chemical
Vapour Deposition)法によって2
00nm堆積させた後、タングステンシリサイド層10
5をスパッタリング法によって200nm蒸着させ、酸
化シリコン層106をCVD法によって200nm堆積
させる。
A gate oxide film 102 is formed on an N-type silicon substrate 101 having a specific resistance of 10 to 20 Ωcm at a temperature of 1000 ° C. O 2.
After being formed to 20 nm in the atmosphere, the gate electrode layer 10 is formed.
For example, the first polycrystalline silicon layer 104 containing phosphorus ions of 10 2 cm −3 is formed by CVD (Chemical
Vapor Deposition) method
After depositing a thickness of 00 nm, the tungsten silicide layer 10
5 is deposited to a thickness of 200 nm by a sputtering method, and a silicon oxide layer 106 is deposited to a thickness of 200 nm by a CVD method.

【0005】ついで、ポジレジストを用いたフォトリソ
グラフィ−によって所望のパターニングを行い、ドライ
エッチングによって、第1多結晶シリコン層104及び
タングステンシリサイド層105及び酸化シリコン層1
06をエッチングして、ゲート電極層103を形成す
る。ドライエッチングはCFガスを用い、圧力0.8
mTorr雰囲気中、150Wのパワーで60秒行う。
Then, desired patterning is performed by photolithography using a positive resist, and the first polysilicon layer 104, the tungsten silicide layer 105, and the silicon oxide layer 1 are formed by dry etching.
06 is etched to form the gate electrode layer 103. Dry etching uses CF 4 gas, pressure 0.8
This is performed for 60 seconds at a power of 150 W in an mTorr atmosphere.

【0006】更に、900℃水蒸気雰囲気中で30分間
酸化し、ゲート電極層103の周囲に約100nmの酸
化シリコン層107を形成する。
Further, oxidation is performed in a steam atmosphere at 900 ° C. for 30 minutes to form a silicon oxide layer 107 of about 100 nm around the gate electrode layer 103.

【0007】この後、MOSトランジスタのソース、ド
レインとなる部分111をポジレジストを用いたフォト
リソグラフィ−によって開孔した後、イオン化砒素11
2を9×1015個cm−2イオン注入する。
After that, the source and drain portions 111 of the MOS transistor are opened by photolithography using a positive resist, and then the ionized arsenic 11 is removed.
2 ions are implanted at 9 × 10 15 cm −2 .

【0008】この後、層間酸化シリコン膜113を、例
えばCVD法によって堆積させた後、接合コンタクト孔
をフォトリソグラフィ−、及び、ドライエッチングによ
って開孔し、配線金属例えば、アルミニウム層114を
スパッタリング法によって蒸着させ、配線金属をフォト
リソグラフィ−、及び、ドライエッチしてパターニング
する。
After that, an interlayer silicon oxide film 113 is deposited by, for example, a CVD method, and then a junction contact hole is opened by photolithography and dry etching, and a wiring metal, for example, an aluminum layer 114 is formed by a sputtering method. Then, the wiring metal is patterned by photolithography and dry etching.

【0009】以上従来のMIS型半導体装置の製造方法
の概略を示した。
The outline of the conventional method of manufacturing a MIS type semiconductor device has been described above.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】従来の半導体技術で
は、ゲート電極層として、多結晶シリコンと高融点金属
とシリコンの化合物の2層構造からなるいわゆるポリサ
イド電極構造を用いた場合、多結晶シリコンとシリサイ
ド間の編析係数はシリサイドの方が3倍程度大きいた
め、高融点金属とシリコンの化合物形成後の熱工程に於
いて、多結晶シリコン中の不純物はシリサイド中により
多く取り込まれることになる。これにより多結晶シリコ
ンは体積収縮を起こし、極小的に多結晶シリコンに膜厚
差が生じ、ゲート電極層のドライエッチによるパターニ
ングにおいて、厚い部分でのエッチング残りを引き起こ
し、半導体装置の歩留まりを低下させる原因になってい
た。また、パターニングに於いて残るゲート電極層に於
いては、膜厚のむらによる外観異常を引き起こし、プロ
セス中欠陥検査として行っているパターン欠陥検査工程
において、数万個以上の欠陥として現れ、ゲート電極形
成後に於ける本質的な欠陥検査を行うにあたり傷害とな
っていた。
In the conventional semiconductor technology, when a so-called polycide electrode structure comprising a two-layer structure of polycrystalline silicon, a compound of a refractory metal and silicon is used as a gate electrode layer, the polycrystalline silicon and Since the knitting coefficient between silicides is about three times as large as that of silicide, impurities in the polycrystalline silicon are taken into silicide more in the heat step after the formation of the compound of the high melting point metal and silicon. As a result, the volume of the polycrystalline silicon is shrunk, and the thickness of the polycrystalline silicon is minimally reduced. In the patterning of the gate electrode layer by dry etching, etching remains in a thick portion, and the yield of the semiconductor device is reduced. Was causing it. In addition, in the gate electrode layer remaining in patterning, an abnormal appearance due to uneven film thickness is caused, and in a pattern defect inspection process performed as a defect inspection during a process, it appears as tens of thousands of defects, and the gate electrode is formed. It was an injury when performing the essential defect inspection later.

【0011】そこで、本発明はこのような課題を解決し
ようとするもので、その目的とするところは、安定した
ゲート電極を構成する技術を提供するものである。
Therefore, the present invention is to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a technique for forming a stable gate electrode.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

(手段1)主に導電体−絶縁膜−半導体基板が半導体素
子の主要構成要素としてなっており、前記半導体として
構成される素材は、前記絶縁膜上から少なくとも順にシ
リコンを主成分として不純物イオンを含む第1のシリコ
ン層とシリコンを高融点金属を含みシリコンを主成分と
する第2のシリコン層とから構成されてなるMIS半導
体素子に於いて、前記第1のシリコン層と第2のシリコ
ン層間にはシリコン層が介在していることを特徴とす
る。
(Means 1) A conductor-insulating film-semiconductor substrate is mainly a main component of a semiconductor element, and a material constituted as the semiconductor is formed by removing impurity ions containing silicon as a main component at least in order from the insulating film. In a MIS semiconductor device composed of a first silicon layer containing silicon and a second silicon layer containing silicon as a main component and containing a high melting point metal, the first silicon layer and the second silicon layer Is characterized in that a silicon layer is interposed.

【0013】(手段2)主に導電体−絶縁膜−半導体基
板が半導体素子の主要構成要素としてなっており、前記
導電体として構成される素材は、前記絶縁膜上から少な
くとも順にシリコンを主成分として不純物イオンを含む
第1のシリコン層とシリコンを高融点金属を含みシリコ
ンを主成分とする第2のシリコン層とから構成されてな
るMIS半導体素子に於いて、前記第1のシリコン層と
第2のシリコン層間には、III族やV族の不純物元素が
1020cm−3以下のシリコン層が介在していること
を特徴とする。
(Means 2) A conductor-insulating film-semiconductor substrate is mainly a main component of the semiconductor element, and the material constituted as the conductor is silicon as a main component at least in order from the insulating film. In a MIS semiconductor device comprising a first silicon layer containing impurity ions and a second silicon layer containing silicon as a main component and containing silicon as a high melting point metal, the first silicon layer and the second silicon layer The semiconductor device is characterized in that a silicon layer having a group III or group V impurity element of 10 20 cm −3 or less is interposed between the two silicon layers.

【0014】(手段3)前記、請求項1記載のMIS型
半導体装置に於いて、第1のシリコン層と第2のシリコ
ン層間のシリコン層は、少なくとも20nm以上である
ことを特徴とする。
(Means 3) In the MIS type semiconductor device according to the first aspect, the silicon layer between the first silicon layer and the second silicon layer is at least 20 nm or more.

【0015】(手段4)MIS型半導体装置の製造方法
に於いて、少なくともシリコン基板上にシリコン酸化膜
を形成する工程と、III族やV族の不純物元素が含まれ
る第1の多結晶シリコン層あるいは第1のアモルファス
シリコン層を堆積する工程と、III族やV族の不純物元
素が含まれる第2の多結晶シリコン層あるいは第2のア
モルファスシリコン層を堆積する工程と、高融点金属を
含むシリコンを主成分とする第3のシリコン層を堆積す
る工程と、該第3のシリコン層上に絶縁層として酸化シ
リコンまたは、窒化シリコンを堆積する工程からなるこ
とを特徴とする。
(Means 4) In a method of manufacturing a MIS type semiconductor device, a step of forming a silicon oxide film on at least a silicon substrate and a first polycrystalline silicon layer containing a group III or V group impurity element Alternatively, a step of depositing a first amorphous silicon layer, a step of depositing a second polycrystalline silicon layer or a second amorphous silicon layer containing a group III or group V impurity element, and a step of depositing silicon containing a high melting point metal And a step of depositing silicon oxide or silicon nitride as an insulating layer on the third silicon layer.

【0016】(手段5)MIS型半導体装置の製造方法
に於いて、少なくともシリコン基板上にシリコン酸化膜
を形成する工程と、III族やV族の不純物元素が含まれ
る第1の多結晶シリコン層あるいは第1のアモルファス
シリコン層を堆積する工程と、第2の多結晶シリコン層
あるいは第2のアモルファスシリコン層を堆積する工程
と、高融点金属を含むシリコンを主成分とする第3のシ
リコン層を堆積する工程と、該第3のシリコン層上に絶
縁層として酸化シリコンまたは、窒化シリコンを堆積す
る工程からなることを特徴とする。
(Means 5) In the method of manufacturing a MIS type semiconductor device, a step of forming a silicon oxide film on at least a silicon substrate, and a first polycrystalline silicon layer containing a group III or V group impurity element Alternatively, a step of depositing a first amorphous silicon layer, a step of depositing a second polycrystalline silicon layer or a second amorphous silicon layer, and a step of depositing a third silicon layer mainly containing silicon containing a refractory metal. A deposition step and a step of depositing silicon oxide or silicon nitride as an insulating layer on the third silicon layer.

【0017】(手段6)MIS型半導体装置の製造方法
に於いて、少なくともシリコン基板上にシリコン酸化膜
を形成する工程と、III族やV族の不純物元素が含まれ
る第1の多結晶シリコン層あるいは第1のアモルファス
シリコン層を堆積する工程と、第1のシリコン層形成直
後に熱処理を行う工程と、高融点金属を含むシリコンを
主成分とする第3のシリコン層を堆積する工程と、該第
3のシリコン層上に絶縁層として酸化シリコンまたは、
窒化シリコンを堆積する工程からなることを特徴とす
る。
(Means 6) In the method of manufacturing a MIS type semiconductor device, a step of forming a silicon oxide film on at least a silicon substrate and a first polycrystalline silicon layer containing a group III or V group impurity element Alternatively, a step of depositing a first amorphous silicon layer, a step of performing a heat treatment immediately after the formation of the first silicon layer, a step of depositing a third silicon layer containing silicon containing a high melting point metal as a main component, Silicon oxide or an insulating layer on the third silicon layer,
A step of depositing silicon nitride.

【0018】(手段7)前記、請求項6記載のMIS型
半導体装置に於いて、熱処理の温度を少なくとも870
℃以上とする事を特徴とする。
(7) In the MIS type semiconductor device according to the above (6), the temperature of the heat treatment is at least 870.
It is characterized by a temperature of at least ° C.

【0019】[0019]

【作用】ポリサイド構造を有するゲート電極及び配線構
造に於いて、多結晶シリコン層と高融点金属を含むシリ
コン層との間に低濃度の不純物元素を含む多結晶シリコ
ン層または、不純物元素を含まない多結晶あるいはアモ
ルファスシリコン層を介在させることで、多結晶シリコ
ンからシリサイドへの不純物の拡散をおさえることがで
きる。
In a gate electrode and a wiring structure having a polycide structure, a polycrystalline silicon layer containing a low-concentration impurity element or no impurity element is contained between a polycrystalline silicon layer and a silicon layer containing a refractory metal. By interposing a polycrystalline or amorphous silicon layer, diffusion of impurities from polycrystalline silicon to silicide can be suppressed.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

(実施例1)図1は、本発明によるMIS型半導体装置
の製造方法の一実施例であり、特にP型MOSトランジ
スタの場合について工程順を追って説明を行う。
(Embodiment 1) FIG. 1 shows an embodiment of a method of manufacturing a MIS type semiconductor device according to the present invention. In particular, a case of a P-type MOS transistor will be described step by step.

【0021】P型シリコン基板201上に、N型のウェ
ル拡散層210を形成させた後、素子の活性領域209
と厚い酸化膜で覆われた素子の分離領域208を形成す
る。はじめに、1000℃乾燥酸化中で40分酸化し
て、40nmのゲート酸化膜202を形成させた。この
ゲート酸化膜202上にP型の不純物元素として、例え
ば燐イオン8×1020cm−3を含んだ第1多結晶シ
リコン層204を620℃の雰囲気中でシランの熱分解
によって400nm堆積させた。
After an N-type well diffusion layer 210 is formed on a P-type silicon substrate 201, an active region 209 of the element is formed.
Then, an isolation region 208 of the element covered with a thick oxide film is formed. First, oxidation was performed for 40 minutes in dry oxidation at 1000 ° C. to form a gate oxide film 202 of 40 nm. On the gate oxide film 202, a first polycrystalline silicon layer 204 containing, for example, phosphorus ions of 8 × 10 20 cm −3 as a P-type impurity element was deposited to a thickness of 400 nm by thermal decomposition of silane in an atmosphere of 620 ° C. .

【0022】次に、P型不純物元素として、例えば燐イ
オン1×1020cm−3を含んだ第2多結晶シリコン
層215を620℃の雰囲気中でシランの熱分解によっ
て50nm堆積させた。次にタングステンシリサイド層
205をスパッタリング法によって200nm蒸着さ
せ、酸化シリコン層206をCVD法によって200n
m堆積させる。
Next, a second polycrystalline silicon layer 215 containing, for example, phosphorus ions of 1 × 10 20 cm −3 as a P-type impurity element was deposited to a thickness of 50 nm by thermal decomposition of silane in a 620 ° C. atmosphere. Next, a tungsten silicide layer 205 is deposited to a thickness of 200 nm by a sputtering method, and a silicon oxide layer 206 is deposited to a thickness of 200 nm by a CVD method.
m.

【0023】ついで、ポジレジストを用いたフォトリソ
グラフィ−によって所望のパターニングを行い、ドライ
エッチングによって、第1多結晶シリコン層204及び
タングステンシリサイド層205及び酸化シリコン層2
06をエッチングして、ゲート電極層203を形成す
る。ドライエッチングはCFガスを用い、圧力0.8
mTorr雰囲気中、150Wのパワーで60秒行う。
Next, desired patterning is performed by photolithography using a positive resist, and the first polysilicon layer 204, the tungsten silicide layer 205, and the silicon oxide layer 2 are formed by dry etching.
06 is etched to form the gate electrode layer 203. Dry etching uses CF 4 gas, pressure 0.8
This is performed for 60 seconds at a power of 150 W in an mTorr atmosphere.

【0024】更に、900℃水蒸気雰囲気中で30分間
酸化し、ゲート電極層203の周囲に約100nmの酸
化シリコン層207を形成する。
Further, oxidation is performed for 30 minutes in a steam atmosphere at 900 ° C. to form a silicon oxide layer 207 of about 100 nm around the gate electrode layer 203.

【0025】この後、MOSトランジスタのソース、ド
レインとなる部分211をポジレジストを用いたフォト
リソグラフィ−によって開孔した後、イオン化硼素21
2を9×1015個cm−2イオン注入する。
Thereafter, the source and drain portions 211 of the MOS transistor are opened by photolithography using a positive resist.
2 ions are implanted at 9 × 10 15 cm −2 .

【0026】この後、層間酸化シリコン膜213を、例
えばCVD法によって堆積させた後、接合コンタクト孔
をフォトリソグラフィ−、及び、ドライエッチングによ
って開孔し、配線金属例えば、アルミニウム層214を
スパッタリング法によって蒸着させ、配線金属をフォト
リソグラフィ−、及び、ドライエッチしてパターニング
する。
After that, an interlayer silicon oxide film 213 is deposited by, for example, a CVD method, a junction contact hole is opened by photolithography and dry etching, and a wiring metal, for example, an aluminum layer 214 is formed by a sputtering method. Then, the wiring metal is patterned by photolithography and dry etching.

【0027】上記の方法に於いては、P型MOSトラン
ジスタで説明を行ったが、N型MOSトランジスタにつ
いても同様である。
In the above method, description has been made for a P-type MOS transistor, but the same applies to an N-type MOS transistor.

【0028】(実施例2)図2は、本発明によるMIS
型半導体装置の製造方法の一実施例であり、特にP型M
OSトランジスタの場合について工程順を追って説明を
行う。
(Embodiment 2) FIG. 2 shows a MIS according to the present invention.
Is an embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device of the type P,
The case of an OS transistor will be described step by step.

【0029】P型シリコン基板201上に、N型のウェ
ル拡散層210を形成させた後、素子の活性領域209
と厚い酸化膜で覆われた素子の分離領域208を形成す
る。はじめに、1000℃乾燥酸化中で40分酸化し
て、40nmのゲート酸化膜202を形成させた。この
ゲート酸化膜202上にP型の不純物元素として、例え
ば燐イオン8×1020cm−3を含んだ第1多結晶シ
リコン層204を620℃の雰囲気中でシランの熱分解
によって400nm堆積させた。
After an N-type well diffusion layer 210 is formed on a P-type silicon substrate 201, an active region 209 of the element is formed.
Then, an isolation region 208 of the element covered with a thick oxide film is formed. First, oxidation was performed for 40 minutes in dry oxidation at 1000 ° C. to form a gate oxide film 202 of 40 nm. On the gate oxide film 202, a first polycrystalline silicon layer 204 containing, for example, phosphorus ions of 8 × 10 20 cm −3 as a P-type impurity element was deposited to a thickness of 400 nm by thermal decomposition of silane in an atmosphere of 620 ° C. .

【0030】次に、第2多結晶シリコン層215を62
0℃の雰囲気中でシランの熱分解によって40nm堆積
させた。次にタングステンシリサイド層205をスパッ
タリング法によって200nm蒸着させ、酸化シリコン
層204をCVD法によって200nm堆積させる。
Next, the second polycrystalline silicon layer 215 is
40 nm was deposited by thermal decomposition of silane in an atmosphere at 0 ° C. Next, a 200 nm thick tungsten silicide layer 205 is deposited by a sputtering method, and a 200 nm thick silicon oxide layer 204 is deposited by a CVD method.

【0031】ついで、ポジレジストを用いたフォトリソ
グラフィ−によって所望のパターニングを行い、ドライ
エッチングによって、第1多結晶シリコン層204及び
タングステンシリサイド層205及び酸化シリコン層2
06をエッチングして、ゲート電極層203を形成す
る。ドライエッチングはCFガスを用い、圧力0.8
mTorr雰囲気中、150Wのパワーで60秒行う。
Then, desired patterning is performed by photolithography using a positive resist, and the first polycrystalline silicon layer 204, the tungsten silicide layer 205, and the silicon oxide layer 2 are formed by dry etching.
06 is etched to form the gate electrode layer 203. Dry etching uses CF 4 gas, pressure 0.8
This is performed for 60 seconds at a power of 150 W in an mTorr atmosphere.

【0032】更に、900℃水蒸気雰囲気中で30分間
酸化し、ゲート電極層203の周囲に約100nmの酸
化シリコン層207を形成する。
Further, oxidation is performed in a steam atmosphere at 900 ° C. for 30 minutes to form a silicon oxide layer 207 of about 100 nm around the gate electrode layer 203.

【0033】この後、MOSトランジスタのソース、ド
レインとなる部分211をポジレジストを用いたフォト
リソグラフィ−によって開孔した後、イオン化硼素21
2を9×1015個cm−2イオン注入する。
Thereafter, the source and drain portions 211 of the MOS transistor are opened by photolithography using a positive resist.
2 ions are implanted at 9 × 10 15 cm −2 .

【0034】この後、層間酸化シリコン膜213を、例
えばCVD法によって堆積させた後、接合コンタクト孔
をフォトリソグラフィ−、及び、ドライエッチングによ
って開孔し、配線金属例えば、アルミニウム層214を
スパッタリング法によって蒸着させ、配線金属をフォト
リソグラフィ−、及び、ドライエッチしてパターニング
する。
After that, an interlayer silicon oxide film 213 is deposited by, for example, a CVD method, a junction contact hole is opened by photolithography and dry etching, and a wiring metal, for example, an aluminum layer 214 is formed by a sputtering method. Then, the wiring metal is patterned by photolithography and dry etching.

【0035】上記の方法に於いては、P型MOSトラン
ジスタで説明を行ったが、N型MOSトランジスタにつ
いても同様である。
In the above method, the description has been made of the P-type MOS transistor, but the same applies to the N-type MOS transistor.

【0036】(実施例3)図3は、本発明によるMIS
型半導体装置の製造方法の一実施例であり、特にP型M
OSトランジスタの場合について工程順を追って説明を
行う。
(Embodiment 3) FIG. 3 shows a MIS according to the present invention.
Is an embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device of the type P,
The case of an OS transistor will be described step by step.

【0037】P型シリコン基板201上に、N型のウェ
ル拡散層210を形成させた後、素子の活性領域209
と厚い酸化膜で覆われた素子の分離領域208を形成す
る。はじめに、1000℃乾燥酸化中で40分酸化し
て、40nmのゲート酸化膜202を形成させた。この
ゲート酸化膜202上にP型の不純物元素として、例え
ば燐イオン8×1020cm−3を含んだ第1多結晶シ
リコン層204を620℃の雰囲気中でシランの熱分解
によって400nm堆積させた。
After forming an N-type well diffusion layer 210 on a P-type silicon substrate 201, an active region 209 of the element is formed.
Then, an isolation region 208 of the element covered with a thick oxide film is formed. First, oxidation was performed for 40 minutes in dry oxidation at 1000 ° C. to form a gate oxide film 202 of 40 nm. On the gate oxide film 202, a first polycrystalline silicon layer 204 containing, for example, phosphorus ions of 8 × 10 20 cm −3 as a P-type impurity element was deposited to a thickness of 400 nm by thermal decomposition of silane in an atmosphere of 620 ° C. .

【0038】次に、第1多結晶シリコン層204に不純
物元素濃度の薄い燐イオン1020cm−3のシリコン
層216を形成するために、870℃の温度で乾燥雰囲
気中で20分熱処理を行った。次にタングステンシリサ
イド層205をスパッタリング法によって200nm蒸
着させ、酸化シリコン層206をCVD法によって20
0nm堆積させる。
Next, a heat treatment is performed at a temperature of 870 ° C. for 20 minutes in a dry atmosphere at a temperature of 870 ° C. in order to form a silicon layer 216 with a low impurity element concentration of 10 20 cm −3 on the first polysilicon layer 204. Was. Next, a tungsten silicide layer 205 is deposited to a thickness of 200 nm by sputtering, and a silicon oxide layer 206 is deposited to a thickness of 20 nm by CVD.
Deposit 0 nm.

【0039】ついで、ポジレジストを用いたフォトリソ
グラフィ−によって所望のパターニングを行い、ドライ
エッチングによって、第1多結晶シリコン層204及び
タングステンシリサイド層205及び酸化シリコン層2
06をエッチングして、ゲート電極層203を形成す
る。ドライエッチングはCFガスを用い、圧力0.8
mTorr雰囲気中、150Wのパワーで60秒行う。
Next, desired patterning is performed by photolithography using a positive resist, and the first polysilicon layer 204, the tungsten silicide layer 205, and the silicon oxide layer 2 are formed by dry etching.
06 is etched to form the gate electrode layer 203. Dry etching uses CF 4 gas, pressure 0.8
This is performed for 60 seconds at a power of 150 W in an mTorr atmosphere.

【0040】更に、900℃水蒸気雰囲気中で30分間
酸化し、ゲート電極層203の周囲に約100nmの酸
化シリコン層207を形成する。
Further, oxidation is performed in a steam atmosphere at 900 ° C. for 30 minutes to form a silicon oxide layer 207 of about 100 nm around the gate electrode layer 203.

【0041】この後、MOSトランジスタのソース、ド
レインとなる部分211をポジレジストを用いたフォト
リソグラフィ−によって開孔した後、イオン化硼素21
2を9×1015個cm−2イオン注入する。
Thereafter, the source and drain portions 211 of the MOS transistor are opened by photolithography using a positive resist.
2 ions are implanted at 9 × 10 15 cm −2 .

【0042】この後、層間酸化シリコン膜213を、例
えばCVD法によって堆積させた後、接合コンタクト孔
をフォトリソグラフィ−、及び、ドライエッチングによ
って開孔し、配線金属例えば、アルミニウム層214を
スパッタリング法によって蒸着させ、配線金属をフォト
リソグラフィ−、及び、ドライエッチしてパターニング
する。
After that, an interlayer silicon oxide film 213 is deposited by, for example, a CVD method, a junction contact hole is opened by photolithography and dry etching, and a wiring metal, for example, an aluminum layer 214 is formed by a sputtering method. Then, the wiring metal is patterned by photolithography and dry etching.

【0043】上記の方法に於いては、P型MOSトラン
ジスタで説明を行ったが、N型MOSトランジスタにつ
いても同様である。
In the above method, description has been made for a P-type MOS transistor, but the same applies to an N-type MOS transistor.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上本発明によれば、多結晶シリコンか
ら高融点金属とシリコンの化合物層への不純物元素の拡
散を減少させ、多結晶シリコンの体積収縮を防止するこ
とができる為、ゲート電極のパターニングにおけるドラ
イエッチでのエッチングのこりを無くし、ゲート電極形
成後の欠陥検出についても無くすことがができた。また
バリア層として酸素や窒素等の不純物が含まれない、多
結晶あるいはアモルファスシリコンを用いていること
で、ゲート電極パターニングのドライエッチ工程につい
ては、従来と同様の方法で容易に行うことができた。
As described above, according to the present invention, the diffusion of impurity elements from polycrystalline silicon into the compound layer of refractory metal and silicon can be reduced, and the volume shrinkage of polycrystalline silicon can be prevented. In this patterning, etching residue due to dry etching can be eliminated, and defect detection after gate electrode formation can be eliminated. In addition, since polycrystalline or amorphous silicon containing no impurities such as oxygen and nitrogen is used as the barrier layer, the dry etching step of the gate electrode patterning can be easily performed by the same method as the conventional method. .

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

【図1】本発明のMIS型半導体装置製造方法の一実施
例の工程断面図である。
FIG. 1 is a process cross-sectional view of one embodiment of a method of manufacturing a MIS semiconductor device of the present invention.

【図2】本発明のMIS型半導体装置製造方法の一実施
例の工程断面図である。
FIG. 2 is a process sectional view of one embodiment of a method of manufacturing a MIS semiconductor device of the present invention.

【図3】本発明のMIS型半導体装置製造方法の一実施
例の工程断面図である。
FIG. 3 is a process sectional view of one embodiment of a method of manufacturing a MIS semiconductor device of the present invention.

【図4】従来のMIS型半導体装置製造方法の一実施例
の工程断面図である。
FIG. 4 is a process cross-sectional view of one embodiment of a conventional MIS type semiconductor device manufacturing method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 …シリコン基板 102 …ゲート酸化膜 103 …ゲート電極層 104 …第1多結晶シリコン層 105 …高融点金属を含んだシリコン化合物層 106 …酸化シリコン膜 107 …酸化シリコン層 108 …素子分離領域 109 …素子活性領域 110 …ウエル拡散層 111 …ソース・ドレイン領域 112 …イオン化砒素 113 …層間酸化シリコン膜 114 …アルミニウム層 201 …シリコン基板 202 …ゲート酸化膜 203 …ゲート電極層 204 …第1多結晶シリコン層 205 …高融点金属を含んだシリコン化合物層 206 …酸化シリコン膜 207 …酸化シリコン層 208 …素子分離領域 209 …素子活性領域 210 …ウエル拡散層 211 …ソース・ドレイン領域 212 …イオン化硼素 213 …層間酸化シリコン膜 214 …アルミニウム層 215 …第2多結晶シリコン層 216 …不純物濃度の薄い多結晶シリコン領域 DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Silicon substrate 102 ... Gate oxide film 103 ... Gate electrode layer 104 ... 1st polycrystalline silicon layer 105 ... Silicon compound layer containing refractory metal 106 ... Silicon oxide film 107 ... Silicon oxide layer 108 ... Element isolation region 109 ... Element active region 110 Well diffusion layer 111 Source / drain region 112 Ionized arsenic 113 Interlayer silicon oxide film 114 Aluminum layer 201 Silicon substrate 202 Gate oxide film 203 Gate electrode layer 204 First polycrystalline silicon layer 205 ... silicon compound layer containing high melting point metal 206 ... silicon oxide film 207 ... silicon oxide layer 208 ... element isolation region 209 ... element active region 210 ... well diffusion layer 211 ... source / drain region 212 ... ionized boron 213 ... interlayer oxidation Shi Thin polycrystalline silicon region con film 214 ... aluminum layer 215: second polysilicon layer 216 ... impurity concentration

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】主に導電体−絶縁膜−半導体基板が半導体
素子の主要構成要素としてなっており、前記半導体とし
て構成される素材は、前記絶縁膜上から少なくとも順に
シリコンを主成分として不純物イオンを含む第1のシリ
コン層とシリコンを高融点金属を含みシリコンを主成分
とする第2のシリコン層とから構成されてなるMIS半
導体素子に於いて、前記第1のシリコン層と第2のシリ
コン層間にはシリコン層が介在していることを特徴とす
るMIS型半導体装置。
A semiconductor device mainly comprises a conductor-insulating film-semiconductor substrate, and a material constituted as the semiconductor is composed of silicon as a main component at least in order from the insulating film. In a MIS semiconductor device comprising a first silicon layer containing silicon and a second silicon layer containing silicon as a main component and containing a high melting point metal, the first silicon layer and the second silicon A MIS type semiconductor device, wherein a silicon layer is interposed between layers.
【請求項2】主に導電体−絶縁膜−半導体基板が半導体
素子の主要構成要素としてなっており、前記導電体とし
て構成される素材は、前記絶縁膜上から少なくとも順に
シリコンを主成分として不純物イオンを含む第1のシリ
コン層とシリコンを高融点金属を含みシリコンを主成分
とする第2のシリコン層とから構成されてなるMIS半
導体素子に於いて、前記第1のシリコン層と第2のシリ
コン層間には、III族やV族の不純物元素が多くとも1
20cm−3以下が含まれているシリコン層が介在し
ていることを特徴とするMIS型半導体装置。
2. A conductor-insulating film-semiconductor substrate is a main component of a semiconductor element, and a material constituted as the conductor is composed of silicon as a main component at least in order from the insulating film. In a MIS semiconductor device composed of a first silicon layer containing ions and a second silicon layer containing silicon as a main component containing a high melting point metal, the first silicon layer and the second silicon layer At most one group III or group V impurity element exists between silicon layers.
A MIS-type semiconductor device, wherein a silicon layer containing 0 20 cm −3 or less is interposed.
【請求項3】前記、請求項1記載のMIS型半導体装置
に於いて、第1のシリコン層と第2のシリコン層間のシ
リコン層は、少なくとも20nm以上であることを特徴
とするMIS型半導体装置。
3. The MIS type semiconductor device according to claim 1, wherein a silicon layer between the first silicon layer and the second silicon layer has a thickness of at least 20 nm or more. .
【請求項4】MIS型半導体装置の製造方法に於いて、
少なくともシリコン基板上にシリコン酸化膜を形成する
工程と、III族やV族の不純物元素が含まれる第1の多
結晶シリコン層あるいは第1のアモルファスシリコン層
を堆積する工程と、III族やV族の不純物元素が含まれ
る第2の多結晶シリコン層あるいは第2のアモルファス
シリコン層を堆積する工程と、高融点金属を含むシリコ
ンを主成分とする第3のシリコン層を堆積する工程と、
該第3のシリコン層上に絶縁層として酸化シリコンまた
は、窒化シリコンを堆積する工程からなることを特徴と
するMIS型半導体装置の製造方法。
4. A method of manufacturing a MIS type semiconductor device, comprising:
Forming a silicon oxide film on at least a silicon substrate; depositing a first polycrystalline silicon layer or a first amorphous silicon layer containing a group III or group V impurity element; Depositing a second polycrystalline silicon layer or a second amorphous silicon layer containing an impurity element, and depositing a third silicon layer mainly containing silicon containing a high melting point metal;
A method for manufacturing a MIS-type semiconductor device, comprising a step of depositing silicon oxide or silicon nitride as an insulating layer on the third silicon layer.
【請求項5】MIS型半導体装置の製造方法に於いて、
少なくともシリコン基板上にシリコン酸化膜を形成する
工程と、III族やV族の不純物元素が含まれる第1の多
結晶シリコン層あるいは第1のアモルファスシリコン層
を堆積する工程と、第2の多結晶シリコン層あるいは第
2のアモルファスシリコン層を堆積する工程と、高融点
金属を含むシリコンを主成分とする第3のシリコン層を
堆積する工程と、該第3のシリコン層上に絶縁層として
酸化シリコンまたは、窒化シリコンを堆積する工程から
なることを特徴とするMIS型半導体装置の製造方法。
5. A method for manufacturing a MIS type semiconductor device, comprising:
A step of forming a silicon oxide film on at least a silicon substrate, a step of depositing a first polycrystalline silicon layer or a first amorphous silicon layer containing a group III or V group impurity element, and a step of depositing a second polycrystalline silicon layer Depositing a silicon layer or a second amorphous silicon layer, depositing a third silicon layer containing silicon containing a high melting point metal as a main component, and forming silicon oxide as an insulating layer on the third silicon layer. Alternatively, a method for manufacturing a MIS semiconductor device, comprising a step of depositing silicon nitride.
【請求項6】MIS型半導体装置の製造方法に於いて、
少なくともシリコン基板上にシリコン酸化膜を形成する
工程と、III族やV族の不純物元素が含まれる第1の多
結晶シリコン層あるいは第1のアモルファスシリコン層
を堆積する工程と、第1のシリコン層形成直後に熱処理
を行う工程と、高融点金属を含むシリコンを主成分とす
る第3のシリコン層を堆積する工程と、該第3のシリコ
ン層上に絶縁層として酸化シリコンまたは、窒化シリコ
ンを堆積する工程からなることを特徴とするMIS型半
導体装置の製造方法。
6. A method of manufacturing a MIS type semiconductor device, comprising:
A step of forming a silicon oxide film on at least a silicon substrate, a step of depositing a first polycrystalline silicon layer or a first amorphous silicon layer containing a group III or group V impurity element, and a step of depositing a first silicon layer A step of performing a heat treatment immediately after the formation, a step of depositing a third silicon layer containing silicon containing a high melting point metal as a main component, and depositing silicon oxide or silicon nitride as an insulating layer on the third silicon layer A method for manufacturing a MIS type semiconductor device, comprising:
【請求項7】前記、請求項6記載のMIS型半導体装置
に於いて、熱処理の温度を少なくとも870℃以上とす
る事を特徴とするMIS型半導体装置の製造方法。
7. A method for manufacturing a MIS semiconductor device according to claim 6, wherein the temperature of the heat treatment is at least 870 ° C. or higher.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7186632B2 (en) 2002-03-25 2007-03-06 Elpida Memory, Inc. Method of fabricating a semiconductor device having a decreased concentration of phosphorus impurities in polysilicon

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