JPH11307774A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacture thereof

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JPH11307774A
JPH11307774A JP13136398A JP13136398A JPH11307774A JP H11307774 A JPH11307774 A JP H11307774A JP 13136398 A JP13136398 A JP 13136398A JP 13136398 A JP13136398 A JP 13136398A JP H11307774 A JPH11307774 A JP H11307774A
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JP
Japan
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oxide film
gate electrode
electrode wiring
gate
film
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Application number
JP13136398A
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Japanese (ja)
Inventor
Wataru Yokozeki
亘 横関
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Publication of JPH11307774A publication Critical patent/JPH11307774A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the inside of furnace from being contaminated with tungsten and titanium, etc., which are generated from a silicide layer in a thermal oxidation process, for allowing a gate oxide film near both ends of a polycide gate to be thickened for improved transistor characteristics. SOLUTION: A polycide gate 100 is subjected to thermal oxidation, while being covered with a chemical vapor-phase growth(CVD) oxide film 9 so that a gate oxide film 3 near both end parts of the polycide gate 100 is made thicker. After that, the CVD oxide film 9 is anisotropically-etched to form a sidewall oxide film 9a, with a cap oxide film formed at a polycide gate, thermal oxidation process may be performed after the sidewall oxide film has been formed.

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、特に、多結晶(ポ
リ)シリコン層の上に金属シリサイド層が積層された、
所謂、ポリサイド構造のゲート電極配線を備えた半導体
装置及びその製造方法に関する。
[0001] The present invention relates to a metal silicide layer formed on a polycrystalline (poly) silicon layer.
The present invention relates to a semiconductor device provided with a gate electrode wiring having a so-called polycide structure and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、MOSトランジスタのゲート電極
端部での電界集中を緩和するために、ゲート電極配線の
パターニング後、熱酸化処理を行って、ゲート電極端部
近傍のゲート酸化膜を厚膜化することが行われている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in order to reduce the concentration of an electric field at the end of a gate electrode of a MOS transistor, a thermal oxidation process is performed after patterning of a gate electrode wiring to form a thick gate oxide film near the end of the gate electrode. Is being done.

【0003】一方、MOSトランジスタのゲート電極配
線には、近年、ポリシリコン層の上に、タングステン
(W)やチタン(Ti)等の高融点金属シリサイド層を
積層した、所謂、ポリサイド配線を用いることが多くな
ってきている。
On the other hand, in recent years, a so-called polycide wiring in which a refractory metal silicide layer such as tungsten (W) or titanium (Ti) is laminated on a polysilicon layer has been used for a gate electrode wiring of a MOS transistor. Are increasing.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述のよう
なポリサイド配線を用いたゲート電極配線をパターニン
グ後、金属シリサイド層が剥き出しの状態で熱酸化処理
を行うと、その金属シリサイド層から発生するWやTi
等の金属蒸気により炉体内が汚染されるという問題が有
った。
However, if a thermal oxidation treatment is performed with the metal silicide layer bare after patterning the gate electrode wiring using the polycide wiring as described above, the W generated from the metal silicide layer will be reduced. And Ti
There is a problem that the inside of the furnace is contaminated by such metal vapor.

【0005】また、目的は異なるが、ポリサイド配線に
よるゲート電極形成後、熱酸化処理を行う従来の技術と
して、例えば、特開平5−190535号公報、特開平
8−116055号公報及び特開平8−274320号
公報に夫々記載されたものが有る。
Although the purpose is different, as a conventional technique for performing a thermal oxidation treatment after forming a gate electrode by a polycide wiring, for example, JP-A-5-190535, JP-A-8-116055 and JP-A-8-16055 There is one described in 274320.

【0006】特開平5−190535号公報では、ポリ
サイドゲートの上にCVD(化学気相成長)酸化膜を形
成する際に金属シリサイド層の金属けい化物が異常酸化
することを防止する目的で、予めポリサイドゲートの表
面をRTO(急速熱酸化)法により熱酸化しておく。
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-190535 discloses a technique for preventing a metal silicide in a metal silicide layer from being abnormally oxidized when a CVD (chemical vapor deposition) oxide film is formed on a polycide gate. The surface of the polycide gate is previously thermally oxidized by an RTO (rapid thermal oxidation) method.

【0007】また、特開平8−116055号公報で
は、ポリサイドゲート形成後の酸化工程におけるゲート
電極端部の跳ね上がりを防止する目的で、ポリサイドゲ
ート形成時にその両側のゲート酸化膜上に残しておいた
ポリシリコン層を、ポリサイドゲート表面の熱酸化時に
同時に熱酸化する。
In Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-116055, in order to prevent a gate electrode end portion from jumping up in an oxidation step after forming a polycide gate, the polycide gate is left on a gate oxide film on both sides thereof. The deposited polysilicon layer is thermally oxidized simultaneously with the thermal oxidation of the polycide gate surface.

【0008】また、特開平8−274320号公報で
は、ゲート酸化膜のエッチングダメージ回復の目的で、
ソース/ドレイン形成予定領域上のゲート酸化膜をポリ
サイドゲート表面と同時に熱酸化処理する。
In Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-274320, for the purpose of recovering etching damage of a gate oxide film,
The gate oxide film on the source / drain formation scheduled region is thermally oxidized simultaneously with the polycide gate surface.

【0009】しかしながら、上記公報のいずれにおいて
も、金属シリサイド層が外部に露出した状態で熱酸化処
理を行うため、炉体内が汚染されるという問題が有っ
た。
However, in each of the above publications, there is a problem that the furnace is contaminated because the thermal oxidation treatment is performed in a state where the metal silicide layer is exposed to the outside.

【0010】そこで、本発明の目的は、ポリサイド配線
によるゲート電極形成後、熱酸化処理を行う際に、金属
シリサイド層からの金属蒸気によって炉体内が汚染され
ることの無い半導体装置及びその製造方法を提供するこ
とである。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a semiconductor device and a method of manufacturing the same, in which the furnace inside is not contaminated by metal vapor from a metal silicide layer when a gate electrode is formed by polycide wiring and thermal oxidation is performed. It is to provide.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
本発明の半導体装置の製造方法は、第1導電型の半導体
基板の素子形成領域表面にゲート酸化膜を形成する工程
と、前記ゲート酸化膜の上に、多結晶シリコン層とその
上の金属シリサイド層とからなる積層膜を形成する工程
と、前記積層膜をゲート電極配線の形状にパターニング
する工程と、前記ゲート電極配線の両側の前記半導体基
板の表面領域に第2導電型の不純物を導入する工程と、
前記ゲート電極配線を覆うように、全面に酸化シリコン
膜を形成する工程と、熱処理を施して、前記酸化シリコ
ン膜で覆われた前記ゲート電極配線の両端部近傍の前記
ゲート酸化膜を厚膜化する工程と、を有する。
According to the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a gate oxide film on a surface of an element forming region of a semiconductor substrate of a first conductivity type; A step of forming a laminated film composed of a polycrystalline silicon layer and a metal silicide layer thereon, a step of patterning the laminated film into a shape of a gate electrode wiring, on the film, Introducing a second conductivity type impurity into a surface region of the semiconductor substrate;
Forming a silicon oxide film on the entire surface so as to cover the gate electrode wiring, and performing heat treatment to increase the thickness of the gate oxide film near both ends of the gate electrode wiring covered with the silicon oxide film And

【0012】本発明の一態様では、前記熱処理の工程
後、前記酸化シリコン膜を異方性エッチングして、前記
ゲート電極配線の側面に、前記酸化シリコン膜から主と
してなる側壁酸化膜を形成する工程と、比較的薄い第2
の酸化シリコン膜で全面を覆った後、前記ゲート電極配
線の前記側壁酸化膜の外側の前記半導体基板の表面領域
に第2導電型の不純物を比較的高濃度に導入する工程と
を更に有する。
In one embodiment of the present invention, after the heat treatment, the silicon oxide film is anisotropically etched to form a sidewall oxide film mainly composed of the silicon oxide film on a side surface of the gate electrode wiring. And the relatively thin second
After the entire surface is covered with the silicon oxide film, a step of introducing a second conductivity type impurity into the surface region of the semiconductor substrate outside the sidewall oxide film of the gate electrode wiring at a relatively high concentration.

【0013】また、本発明の別の態様による半導体装置
の製造方法は、第1導電型の半導体基板の素子形成領域
表面にゲート酸化膜を形成する工程と、前記ゲート酸化
膜の上に、多結晶シリコン層とその上の金属シリサイド
層とその上のキャップ絶縁層とからなる積層膜を形成す
る工程と、前記積層膜をゲート電極配線のパターンに加
工する工程と、前記ゲート電極配線パターンの両側の前
記半導体基板の表面領域に第2導電型の不純物を比較的
低濃度に導入する工程と、前記ゲート電極配線パターン
を覆うように、全面に酸化シリコン膜を形成する工程
と、前記酸化シリコン膜を異方性エッチングして、前記
ゲート電極配線パターンの側面に、前記酸化シリコン膜
から主としてなる側壁酸化膜を形成する工程と、熱処理
を施して、前記酸化シリコン膜で覆われた前記ゲート電
極配線パターンの両端部近傍の前記ゲート酸化膜を厚膜
化するとともに、前記ゲート電極配線パターンの前記側
壁酸化膜の外側の前記半導体基板の表面に熱酸化膜を形
成する工程と、前記ゲート電極配線パターンの前記側壁
酸化膜の外側の前記半導体基板の表面領域に第2導電型
の不純物を比較的高濃度に導入する工程と、を有する。
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a gate oxide film on a surface of an element forming region of a semiconductor substrate of a first conductivity type; Forming a laminated film including a crystalline silicon layer, a metal silicide layer thereon, and a cap insulating layer thereon, processing the laminated film into a gate electrode wiring pattern, and forming both sides of the gate electrode wiring pattern. Introducing a second conductivity type impurity into the surface region of the semiconductor substrate at a relatively low concentration, forming a silicon oxide film over the entire surface so as to cover the gate electrode wiring pattern, Forming a sidewall oxide film mainly composed of the silicon oxide film on the side surface of the gate electrode wiring pattern, The thickness of the gate oxide film near both ends of the gate electrode wiring pattern covered with the silicon film is increased, and a thermal oxide film is formed on the surface of the semiconductor substrate outside the sidewall oxide film of the gate electrode wiring pattern. Forming, and introducing a second conductivity type impurity to the surface region of the semiconductor substrate outside the sidewall oxide film of the gate electrode wiring pattern at a relatively high concentration.

【0014】本発明の一態様では、前記キャップ絶縁層
が酸化シリコン層である。
In one embodiment of the present invention, the cap insulating layer is a silicon oxide layer.

【0015】また、本発明の半導体装置は、多結晶シリ
コン層とその上の金属シリサイド層とからなる積層膜に
より構成されたゲート電極配線を有し、前記ゲート電極
配線の両端部近傍におけるゲート酸化膜が、前記ゲート
電極配線の中央部におけるゲート酸化膜よりも厚膜に構
成され、そのゲート酸化膜の厚膜部の膜厚が200〜3
00Åである。
Further, the semiconductor device of the present invention has a gate electrode wiring constituted by a laminated film composed of a polycrystalline silicon layer and a metal silicide layer thereon, and a gate oxide near both ends of the gate electrode wiring. The film is formed to be thicker than the gate oxide film at the center of the gate electrode wiring, and the thickness of the thick portion of the gate oxide film is 200 to 3
00 °.

【0016】本発明の一態様では、前記厚膜部が、前記
ゲート電極配線の両端部近傍の0.03〜0.1μm幅
の領域に形成されている。
In one embodiment of the present invention, the thick film portion is formed in a region having a width of 0.03 to 0.1 μm near both ends of the gate electrode wiring.

【0017】本発明の一態様では、前記ゲート電極配線
の側面に、前記厚膜部の膜厚の2〜4倍の膜厚の側壁酸
化膜が形成されている。
In one aspect of the present invention, a sidewall oxide film having a thickness of 2 to 4 times the thickness of the thick film portion is formed on a side surface of the gate electrode wiring.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明を好ましい実施の形
態に従い説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described according to preferred embodiments.

【0019】〔第1の実施の形態〕まず、図1〜図3を
参照して、本発明の第1の実施の形態を説明する。
[First Embodiment] First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0020】まず、図1(a)に示すように、例えば、
p型のシリコン半導体基板1の表面領域に、例えば、L
OCOS法により選択的にフィールド酸化膜2を形成し
て、素子間分離を行う。次に、そのフィールド酸化膜2
で囲まれた素子形成領域のシリコン半導体基板1表面
を、例えば、高温酸素(O2 )雰囲気中で熱酸化し、膜
厚100〜150Å程度のゲート酸化膜3を形成する。
First, as shown in FIG. 1A, for example,
In the surface region of the p-type silicon semiconductor substrate 1, for example, L
The field oxide film 2 is selectively formed by the OCOS method to perform element isolation. Next, the field oxide film 2
Is thermally oxidized in, for example, a high-temperature oxygen (O 2 ) atmosphere to form a gate oxide film 3 having a thickness of about 100 to 150 °.

【0021】なお、MOSトランジスタのゲート絶縁膜
としては、窒化膜と酸化膜の複合積層膜であるONO膜
や、或いは、酸窒化膜等を用いることもでき、従って、
本発明では、それらを含めた意味で「ゲート酸化膜」と
言う。
As the gate insulating film of the MOS transistor, an ONO film or an oxynitride film, which is a composite laminated film of a nitride film and an oxide film, can be used.
In the present invention, these are referred to as “gate oxide film” in a sense including them.

【0022】次に、全面に、例えば、リン(P)等のn
型不純物をドープしたポリシリコン層4、及び、その上
に、タングステン(W)やチタン(Ti)等の高融点金
属とのシリサイド層5を順次積層し、その積層膜を、フ
ォトリソグラフィー及びドライエッチングによりパター
ニングして、ゲート電極配線100を形成する。
Next, n, such as phosphorus (P), is
A polysilicon layer 4 doped with a type impurity, and a silicide layer 5 with a high melting point metal such as tungsten (W) or titanium (Ti) are sequentially laminated thereon, and the laminated film is subjected to photolithography and dry etching. To form the gate electrode wiring 100.

【0023】次に、図1(b)に示すように、そのゲー
ト電極配線100とフィールド酸化膜2をマスクとして
用い、n型不純物7として、例えば、リン(P)を、1
×1013〜5×1013/cm2 程度のドーズ量、60k
eV程度の注入エネルギーで全面にイオン注入し、ゲー
ト電極配線100の両側のシリコン半導体基板1表面領
域にn型低濃度イオン注入層8aを形成する。
Next, as shown in FIG. 1B, using the gate electrode wiring 100 and the field oxide film 2 as a mask, for example, phosphorus (P) is
A dose amount of about × 10 13 to 5 × 10 13 / cm 2, 60 k
Ions are implanted into the entire surface at an implantation energy of about eV to form an n-type low-concentration ion implantation layer 8a in the surface region of the silicon semiconductor substrate 1 on both sides of the gate electrode wiring 100.

【0024】次に、図1(c)に示すように、膜厚10
0〜150nm程度の酸化シリコン膜9を、例えば、C
VD法により全面に形成する。
Next, as shown in FIG.
A silicon oxide film 9 of about 0 to 150 nm is
It is formed on the entire surface by the VD method.

【0025】次に、図2(a)に示すように、例えば、
ドライO2 雰囲気中において、900〜950℃程度の
温度で、60〜150分程度の熱酸化処理を行い、ゲー
ト電極配線100の表面に熱酸化膜100aを形成する
とともに、ゲート電極配線100の両端部近傍のゲート
酸化膜3を厚膜化して、厚膜部3aを形成する。また、
この時の熱処理によってn型低濃度イオン注入層8a内
のn型不純物を活性化させ、n- 拡散層8を形成する。
Next, for example, as shown in FIG.
In a dry O 2 atmosphere, a thermal oxidation treatment is performed at a temperature of about 900 to 950 ° C. for about 60 to 150 minutes to form a thermal oxide film 100 a on the surface of the gate electrode wiring 100, and at both ends of the gate electrode wiring 100. The thickness of the gate oxide film 3 near the portion is increased to form a thick portion 3a. Also,
At this time, the n-type impurity in the n-type low-concentration ion-implanted layer 8a is activated by the heat treatment to form the n diffusion layer 8.

【0026】ゲート酸化膜3の厚膜部3aは、ゲート電
極配線100の両端部近傍の、例えば、0.03〜0.
1μm程度の幅の領域に形成され、その膜厚は、例え
ば、200〜300Å程度とする。
The thick film portion 3a of the gate oxide film 3 is formed in the vicinity of both ends of the gate electrode wiring 100, for example, in the range of 0.03-0.
It is formed in a region having a width of about 1 μm, and has a thickness of, for example, about 200 to 300 °.

【0027】次に、図2(b)に示すように、酸化シリ
コン膜9を、例えば、RIE(反応性イオンエッチン
グ)により異方性ドライエッチングし、ゲート電極配線
100の両側面に、例えば、ゲート酸化膜3の厚膜部3
aの膜厚の2〜4倍程度の膜厚の側壁酸化膜9aを形成
する。また、この時のドライエッチングにより、側壁酸
化膜9aよりも外側のゲート酸化膜3がエッチング除去
され、その部分のシリコン半導体基板1表面が露出す
る。
Next, as shown in FIG. 2B, the silicon oxide film 9 is anisotropically dry-etched by, for example, RIE (Reactive Ion Etching) to form, for example, Thick film portion 3 of gate oxide film 3
A sidewall oxide film 9a having a thickness of about 2 to 4 times the thickness of a is formed. In addition, the gate oxide film 3 outside the side wall oxide film 9a is removed by dry etching at this time, and the surface of the silicon semiconductor substrate 1 at that portion is exposed.

【0028】そこで、次に、図3(a)に示すように、
膜厚20〜30nm程度の酸化シリコン膜10を、例え
ば、CVD法により全面に形成する。そして、その後、
側壁酸化膜9aを含むゲート電極配線100とフィール
ド酸化膜2をマスクとして用い、n型不純物11とし
て、例えば、ヒ素(As)を、1×1015〜1×1016
/cm2 程度のドーズ量、60keV程度の注入エネル
ギーで全面にイオン注入し、側壁酸化膜9aの外側のシ
リコン半導体基板1表面領域にn型高濃度イオン注入層
12aを形成する。
Then, next, as shown in FIG.
A silicon oxide film 10 having a thickness of about 20 to 30 nm is formed on the entire surface by, for example, a CVD method. And then
Using the gate electrode wiring 100 including the side wall oxide film 9a and the field oxide film 2 as a mask, for example, arsenic (As) as the n-type impurity 11 is 1 × 10 15 to 1 × 10 16.
Ion implantation is performed on the entire surface with a dose of about / cm 2 and implantation energy of about 60 keV to form an n-type high-concentration ion implantation layer 12a in the surface region of the silicon semiconductor substrate 1 outside the sidewall oxide film 9a.

【0029】次に、図3(b)に示すように、層間絶縁
膜として、全面に、例えば、BPSG(ホウ素リンシリ
ケートガラス)膜13を形成し、熱処理を行って、その
表面を平坦化する。また、この時の熱処理によりn型高
濃度イオン注入層12a内のn型不純物が活性化し、n
チャネルMOSトランジスタのソース/ドレインを主と
して構成するn+ 拡散層12が形成される。
Next, as shown in FIG. 3B, for example, a BPSG (boron phosphorus silicate glass) film 13 is formed on the entire surface as an interlayer insulating film, and a heat treatment is performed to flatten the surface. . Further, the heat treatment at this time activates the n-type impurities in the n-type high-concentration ion-implanted layer 12a,
An n + diffusion layer 12 mainly forming the source / drain of the channel MOS transistor is formed.

【0030】この後、BPSG膜13に、必要なコンタ
クトホールを形成した後、金属配線層14をパターン形
成して、図示の如く、LDD(Lightly Doped drain)構
造のnチャネルMOSトランジスタを完成させる。
Thereafter, after forming necessary contact holes in the BPSG film 13, a metal wiring layer 14 is patterned to complete an n-channel MOS transistor having an LDD (Lightly Doped Drain) structure as shown in the figure.

【0031】この第1の実施の形態によるnチャネルM
OSトランジスタでは、ゲート電極配線100の両端部
近傍の、例えば、0.03〜0.1μm程度の幅の領域
におけるゲート酸化膜3が、例えば、膜厚200〜30
0Å程度の厚膜部3aに構成されているので、その部分
における電界集中が緩和され、ゲート絶縁耐圧の向上及
びGIDLの抑制等により、トランジスタ特性が向上す
る。
The n-channel M according to the first embodiment
In the OS transistor, the gate oxide film 3 in a region having a width of, for example, about 0.03 to 0.1 μm near both ends of the gate electrode wiring 100 has a thickness of, for example, 200 to 30 μm.
Since the thick film portion 3a having a thickness of about 0 ° is formed, the electric field concentration in that portion is reduced, and the transistor characteristics are improved by improving the gate withstand voltage and suppressing GIDL.

【0032】また、その厚膜部3aを形成するための熱
酸化処理は、ゲート電極配線100を酸化シリコン膜9
で覆った状態で行うので、金属シリサイド層5からWや
Ti等の蒸気が発生して炉体内を汚染することが防止さ
れる。
In the thermal oxidation process for forming the thick film portion 3a, the gate electrode wiring 100 is
Therefore, it is possible to prevent vapors such as W and Ti from being generated from the metal silicide layer 5 and contaminating the inside of the furnace.

【0033】更に、その酸化シリコン膜9は、ゲート電
極配線100の側壁酸化膜9aを形成するために用いる
ので、従来と比べて工程数が増加することも無い。
Further, since the silicon oxide film 9 is used for forming the side wall oxide film 9a of the gate electrode wiring 100, the number of steps is not increased as compared with the conventional case.

【0034】なお、CVD法による酸化シリコン膜9の
代わりに、BSG(ホウ素シリケートガラス)膜やPS
G(リンシリケートガラス)膜を用いることも可能であ
る。また、その場合、BSG膜はpチャネルのLDD層
(LDD構造の低濃度拡散層)、PSG膜はnチャネル
のLDD層を夫々形成するための固相拡散源として用い
ることもできる。
In place of the silicon oxide film 9 formed by the CVD method, a BSG (boron silicate glass) film or PS
It is also possible to use a G (phosphorus silicate glass) film. In this case, the BSG film can be used as a solid-phase diffusion source for forming a p-channel LDD layer (low-concentration diffusion layer having an LDD structure), and the PSG film can be used for forming an n-channel LDD layer.

【0035】〔第2の実施の形態〕次に、図4〜図6を
参照して、本発明の第2の実施の形態を説明する。
[Second Embodiment] Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0036】この第2の実施の形態において、上述した
第1の実施の形態と対応する部位には、上述した第1の
実施の形態と同一の符号を付す。
In the second embodiment, portions corresponding to those in the above-described first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the above-described first embodiment.

【0037】まず、図4(a)に示すように、上述した
第1の実施の形態と同様、例えば、p型シリコン半導体
基板1にフィールド酸化膜2及びゲート酸化膜3を夫々
形成した後、この第2の実施の形態では、リン(P)等
のn型不純物をドープしたポリシリコン層4、その上
に、タングステン(W)やチタン(Ti)等の高融点金
属シリサイド層5を順次積層した後、更に、その上に、
酸化シリコン膜からなるキャップ絶縁膜6を積層し、そ
の積層膜を、フォトリソグラフィー及びドライエッチン
グによりパターニングして、ゲート電極配線パターン1
01を形成する。なお、キャップ絶縁膜6は、窒化シリ
コン膜でも良い。
First, as shown in FIG. 4A, similarly to the first embodiment, for example, after forming a field oxide film 2 and a gate oxide film 3 on a p-type silicon semiconductor substrate 1, respectively, In the second embodiment, a polysilicon layer 4 doped with an n-type impurity such as phosphorus (P) and a refractory metal silicide layer 5 such as tungsten (W) or titanium (Ti) are sequentially stacked thereon. After that, on top of that,
A cap insulating film 6 made of a silicon oxide film is laminated, and the laminated film is patterned by photolithography and dry etching to form a gate electrode wiring pattern 1.
01 is formed. Note that the cap insulating film 6 may be a silicon nitride film.

【0038】次に、図4(b)に示すように、そのゲー
ト電極配線パターン101とフィールド酸化膜2をマス
クとして用い、n型不純物7として、例えば、リン
(P)を、1×1013〜5×1013/cm2 程度のドー
ズ量、60keV程度の注入エネルギーで全面にイオン
注入し、ゲート電極配線パターン101の両側のシリコ
ン半導体基板1表面領域にn型低濃度イオン注入層8a
を形成する。
Next, as shown in FIG. 4B, using the gate electrode wiring pattern 101 and the field oxide film 2 as a mask, for example, phosphorus (P) is used as the n-type impurity 7 at 1 × 10 13. Ions are implanted into the entire surface with a dose of about 5 × 10 13 / cm 2 and an implantation energy of about 60 keV, and an n-type low-concentration ion-implanted layer 8 a is formed in the surface region of the silicon semiconductor substrate 1 on both sides of the gate electrode wiring pattern 101.
To form

【0039】次に、図4(c)に示すように、膜厚10
0〜150nm程度の酸化シリコン膜9を、例えば、C
VD法により全面に形成する。
Next, as shown in FIG.
A silicon oxide film 9 of about 0 to 150 nm is
It is formed on the entire surface by the VD method.

【0040】次に、図5(a)に示すように、この第2
の実施の形態では、酸化シリコン膜9を、この時点で異
方性ドライエッチングし、ゲート電極配線パターン10
1の両側面に側壁酸化膜9aを形成する。また、この時
のドライエッチングにより、側壁酸化膜9aよりも外側
のゲート酸化膜3がエッチング除去され、その部分のシ
リコン半導体基板1表面が露出する。
Next, as shown in FIG.
In this embodiment, the silicon oxide film 9 is anisotropically dry-etched at this point to form a gate electrode wiring pattern 10.
1 are formed on both side surfaces. In addition, the gate oxide film 3 outside the side wall oxide film 9a is removed by dry etching at this time, and the surface of the silicon semiconductor substrate 1 at that portion is exposed.

【0041】そこで、次に、図5(b)に示すように、
例えば、ドライO2 雰囲気中において、900〜950
℃程度の温度で、60〜150分程度の熱酸化処理を行
い、ゲート電極配線パターン101のポリシリコン層4
と金属シリサイド層5の側面部分に熱酸化膜101aを
形成するとともに、ゲート電極配線パターン101の両
端部近傍のゲート酸化膜3を厚膜化して、厚膜部3aを
形成する。また、この時、側壁酸化膜9aよりも外側
の、露出していたシリコン半導体基板1表面も熱酸化さ
れ、そこに熱酸化膜15が形成される。更に、この時の
熱処理によってn型低濃度イオン注入層8a内のn型不
純物が活性化し、n- 拡散層8が形成される。
Then, next, as shown in FIG.
For example, in a dry O 2 atmosphere, 900 to 950
A thermal oxidation process is performed at a temperature of about 60 ° C. for about 60 to 150 minutes to form the polysilicon layer 4 of the gate electrode wiring pattern 101.
Then, a thermal oxide film 101a is formed on the side surface of the metal silicide layer 5, and the gate oxide film 3 near both ends of the gate electrode wiring pattern 101 is thickened to form a thick film portion 3a. At this time, the exposed surface of the silicon semiconductor substrate 1 outside the side wall oxide film 9a is also thermally oxidized, and a thermal oxide film 15 is formed there. Further, the n-type impurity in n-type low-concentration ion-implanted layer 8a is activated by the heat treatment at this time, and n diffusion layer 8 is formed.

【0042】この後、図6(a)に示すように、側壁酸
化膜9aを含むゲート電極配線パターン101とフィー
ルド酸化膜2をマスクとして用い、n型不純物11とし
て、例えば、ヒ素(As)を、1×1015〜1×1016
/cm2 程度のドーズ量、60keV程度の注入エネル
ギーで全面にイオン注入し、側壁酸化膜9aの外側のシ
リコン半導体基板1表面領域にn型高濃度イオン注入層
12aを形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 6A, the gate electrode wiring pattern 101 including the side wall oxide film 9a and the field oxide film 2 are used as masks, and arsenic (As) is used as the n-type impurity 11 for example. , 1 × 10 15 -1 × 10 16
Ion implantation is performed on the entire surface with a dose of about / cm 2 and implantation energy of about 60 keV to form an n-type high-concentration ion implantation layer 12a in the surface region of the silicon semiconductor substrate 1 outside the sidewall oxide film 9a.

【0043】そして、図6(b)に示すように、層間絶
縁膜として、全面に、例えば、BPSG膜13を形成
し、熱処理を行って、その表面を平坦化するとともに、
n型高濃度イオン注入層12a内のn型不純物を活性化
させ、nチャネルMOSトランジスタのソース/ドレイ
ンを主として構成するn+ 拡散層12を形成する。
Then, as shown in FIG. 6B, for example, a BPSG film 13 is formed on the entire surface as an interlayer insulating film, and heat treatment is performed to flatten the surface.
An n-type impurity in the n-type high-concentration ion-implanted layer 12a is activated to form an n + diffusion layer 12 mainly including the source / drain of the n-channel MOS transistor.

【0044】更に、BPSG膜13に、必要なコンタク
トホールを形成した後、金属配線層14をパターン形成
して、図示の如く、LDD構造のnチャネルMOSトラ
ンジスタを完成させる。
Further, after necessary contact holes are formed in the BPSG film 13, a metal wiring layer 14 is patterned to complete an n-channel MOS transistor having an LDD structure as shown in the figure.

【0045】この第2の実施の形態では、ゲート電極配
線に予めキャップ絶縁膜6を設けておくことにより、上
述した第1の実施の形態の図3(a)に示す、イオン注
入時の緩衝膜である酸化シリコン膜10のCVD工程を
省略することができる。
In the second embodiment, by providing the cap insulating film 6 in advance on the gate electrode wiring, the buffer at the time of ion implantation shown in FIG. The CVD process of the silicon oxide film 10 which is a film can be omitted.

【0046】[0046]

【発明の効果】本発明によれば、ポリサイド配線を用い
たゲート電極両端部近傍のゲート酸化膜を厚膜化するこ
とにより、その部分での電界集中を緩和することができ
て、トランジスタ特性を向上させることができる。しか
も、ゲート酸化膜を厚膜化するための熱酸化処理は、ポ
リサイド構造のゲート電極を酸化シリコン膜で覆った状
態で行うことができるので、ゲート電極の金属シリサイ
ド層から金属蒸気が発生して炉体内を汚染することが防
止される。
According to the present invention, by increasing the thickness of the gate oxide film near both ends of the gate electrode using the polycide wiring, it is possible to alleviate the electric field concentration at that portion and to improve the transistor characteristics. Can be improved. In addition, since the thermal oxidation treatment for increasing the thickness of the gate oxide film can be performed in a state where the gate electrode having the polycide structure is covered with the silicon oxide film, metal vapor is generated from the metal silicide layer of the gate electrode. Contamination of the inside of the furnace is prevented.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態によるnチャネルM
OSトランジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図
である。
FIG. 1 shows an n-channel M according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing an OS transistor in the order of steps.

【図2】本発明の第1の実施の形態によるnチャネルM
OSトランジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図
である。
FIG. 2 shows an n-channel M according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing an OS transistor in the order of steps.

【図3】本発明の第1の実施の形態によるnチャネルM
OSトランジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図
である。
FIG. 3 shows an n-channel M according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing an OS transistor in the order of steps.

【図4】本発明の第2の実施の形態によるnチャネルM
OSトランジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図
である。
FIG. 4 shows an n-channel M according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing an OS transistor in the order of steps.

【図5】本発明の第2の実施の形態によるnチャネルM
OSトランジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図
である。
FIG. 5 shows an n-channel M according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing an OS transistor in the order of steps.

【図6】本発明の第2の実施の形態によるnチャネルM
OSトランジスタの製造方法を工程順に示す概略断面図
である。
FIG. 6 shows an n-channel M according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing an OS transistor in the order of steps.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 p型シリコン半導体基板 2 フィールド酸化膜 3 ゲート酸化膜 3a 厚膜部 4 ポリシリコン層 5 高融点金属シリサイド層 6 キャップ絶縁膜 7、11 n型不純物 8 n- 拡散層(LDD層) 9 酸化シリコン膜 9a 側壁酸化膜 12 n+ 拡散層 13 BPSG膜 14 金属配線層 15 熱酸化膜 100 ゲート電極配線 100a 熱酸化膜 101 ゲート電極配線パターン 101a 熱酸化膜REFERENCE SIGNS LIST 1 p-type silicon semiconductor substrate 2 field oxide film 3 gate oxide film 3 a thick film portion 4 polysilicon layer 5 refractory metal silicide layer 6 cap insulating film 7, 11 n-type impurity 8 n - diffusion layer (LDD layer) 9 silicon oxide Film 9a sidewall oxide film 12 n + diffusion layer 13 BPSG film 14 metal wiring layer 15 thermal oxide film 100 gate electrode wiring 100a thermal oxide film 101 gate electrode wiring pattern 101a thermal oxide film

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1導電型の半導体基板の素子形成領域
表面にゲート酸化膜を形成する工程と、 前記ゲート酸化膜の上に、多結晶シリコン層とその上の
金属シリサイド層とからなる積層膜を形成する工程と、 前記積層膜をゲート電極配線の形状にパターニングする
工程と、 前記ゲート電極配線の両側の前記半導体基板の表面領域
に第2導電型の不純物を導入する工程と、 前記ゲート電極配線を覆うように、全面に酸化シリコン
膜を形成する工程と、 熱処理を施して、前記酸化シリコン膜で覆われた前記ゲ
ート電極配線の両端部近傍の前記ゲート酸化膜を厚膜化
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。
1. A step of forming a gate oxide film on a surface of an element forming region of a semiconductor substrate of a first conductivity type, and a lamination comprising a polycrystalline silicon layer and a metal silicide layer thereover on the gate oxide film. Forming a film; patterning the laminated film into a shape of a gate electrode wiring; introducing a second conductivity type impurity into a surface region of the semiconductor substrate on both sides of the gate electrode wiring; Forming a silicon oxide film over the entire surface so as to cover the electrode wiring; and performing heat treatment to increase the thickness of the gate oxide film near both ends of the gate electrode wiring covered with the silicon oxide film. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項2】 前記熱処理の工程後、前記酸化シリコン
膜を異方性エッチングして、前記ゲート電極配線の側面
に、前記酸化シリコン膜から主としてなる側壁酸化膜を
形成する工程と、比較的薄い第2の酸化シリコン膜で全
面を覆った後、前記ゲート電極配線の前記側壁酸化膜の
外側の前記半導体基板の表面領域に第2導電型の不純物
を比較的高濃度に導入する工程とを更に有することを特
徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
2. A step of forming a side wall oxide film mainly composed of the silicon oxide film on a side surface of the gate electrode wiring by anisotropically etching the silicon oxide film after the heat treatment step. After covering the entire surface with a second silicon oxide film, introducing a second conductivity type impurity into the surface region of the semiconductor substrate outside the sidewall oxide film of the gate electrode wiring at a relatively high concentration. 2. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, comprising:
【請求項3】 第1導電型の半導体基板の素子形成領域
表面にゲート酸化膜を形成する工程と、 前記ゲート酸化膜の上に、多結晶シリコン層とその上の
金属シリサイド層とその上のキャップ絶縁層とからなる
積層膜を形成する工程と、 前記積層膜をゲート電極配線のパターンに加工する工程
と、 前記ゲート電極配線パターンの両側の前記半導体基板の
表面領域に第2導電型の不純物を比較的低濃度に導入す
る工程と、 前記ゲート電極配線パターンを覆うように、全面に酸化
シリコン膜を形成する工程と、 前記酸化シリコン膜を異方性エッチングして、前記ゲー
ト電極配線パターンの側面に、前記酸化シリコン膜から
主としてなる側壁酸化膜を形成する工程と、 熱処理を施して、前記酸化シリコン膜で覆われた前記ゲ
ート電極配線パターンの両端部近傍の前記ゲート酸化膜
を厚膜化するとともに、前記ゲート電極配線パターンの
前記側壁酸化膜の外側の前記半導体基板の表面に熱酸化
膜を形成する工程と、 前記ゲート電極配線パターンの前記側壁酸化膜の外側の
前記半導体基板の表面領域に第2導電型の不純物を比較
的高濃度に導入する工程と、を有することを特徴とする
半導体装置の製造方法。
3. A step of forming a gate oxide film on a surface of an element forming region of a semiconductor substrate of a first conductivity type, and a polycrystalline silicon layer, a metal silicide layer thereover, and a metal silicide layer thereover on the gate oxide film. A step of forming a laminated film including a cap insulating layer; a step of processing the laminated film into a gate electrode wiring pattern; and a second conductivity type impurity in a surface region of the semiconductor substrate on both sides of the gate electrode wiring pattern. Introducing a silicon oxide film over the entire surface so as to cover the gate electrode wiring pattern, and anisotropically etching the silicon oxide film to form the gate electrode wiring pattern. Forming a side wall oxide film mainly composed of the silicon oxide film on a side surface; and performing a heat treatment to form a gate electrode wiring pattern covered with the silicon oxide film. Thickening the gate oxide film near both ends and forming a thermal oxide film on the surface of the semiconductor substrate outside the sidewall oxide film of the gate electrode wiring pattern; Introducing a second conductivity type impurity into the surface region of the semiconductor substrate outside the sidewall oxide film at a relatively high concentration.
【請求項4】 前記キャップ絶縁層が酸化シリコン層で
あることを特徴とする請求項3に記載の半導体装置の製
造方法。
4. The method according to claim 3, wherein the cap insulating layer is a silicon oxide layer.
【請求項5】 多結晶シリコン層とその上の金属シリサ
イド層とからなる積層膜により構成されたゲート電極配
線を有し、 前記ゲート電極配線の両端部近傍におけるゲート酸化膜
が、前記ゲート電極配線の中央部におけるゲート酸化膜
よりも厚膜に構成され、 そのゲート酸化膜の厚膜部の膜厚が200〜300Åで
あることを特徴とする半導体装置。
5. A semiconductor device comprising: a gate electrode wiring formed of a laminated film including a polycrystalline silicon layer and a metal silicide layer thereon; wherein a gate oxide film near both ends of the gate electrode wiring is formed by the gate electrode wiring. A thicker portion of the gate oxide film at a central portion of the semiconductor device, wherein the thickness of the thick portion of the gate oxide film is 200 to 300 °.
【請求項6】 前記厚膜部が、前記ゲート電極配線の両
端部近傍の0.03〜0.1μm幅の領域に形成されて
いることを特徴とする請求項5に記載の半導体装置。
6. The semiconductor device according to claim 5, wherein said thick film portion is formed in a region having a width of 0.03 to 0.1 μm near both ends of said gate electrode wiring.
【請求項7】 前記ゲート電極配線の側面に、前記厚膜
部の膜厚の2〜4倍の膜厚の側壁酸化膜が形成されてい
ることを特徴とする請求項5又は6に記載の半導体装
置。
7. The method according to claim 5, wherein a sidewall oxide film having a thickness of 2 to 4 times the thickness of the thick film portion is formed on a side surface of the gate electrode wiring. Semiconductor device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6614081B2 (en) 2000-04-05 2003-09-02 Nec Electronics Corporation High-performance MOS transistor of LDD structure having a gate insulating film with a nitride central portion and oxide end portions
JP2004111962A (en) * 2002-09-19 2004-04-08 Samsung Electronics Co Ltd Manufacturing method for semiconductor device having metal gate pattern

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6614081B2 (en) 2000-04-05 2003-09-02 Nec Electronics Corporation High-performance MOS transistor of LDD structure having a gate insulating film with a nitride central portion and oxide end portions
US6794258B2 (en) 2000-04-05 2004-09-21 Nec Electronics Corporation High-performance MOS transistor of LDD structure having a gate insulating film with a nitride central portion and oxide end portions
JP2004111962A (en) * 2002-09-19 2004-04-08 Samsung Electronics Co Ltd Manufacturing method for semiconductor device having metal gate pattern
US7772643B2 (en) 2002-09-19 2010-08-10 Samsung Electronics Co., Ltd. Methods of fabricating semiconductor device having a metal gate pattern

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