JPS59204277A - Manufacture of metal oxide semiconductor device - Google Patents

Manufacture of metal oxide semiconductor device

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JPS59204277A
JPS59204277A JP7942983A JP7942983A JPS59204277A JP S59204277 A JPS59204277 A JP S59204277A JP 7942983 A JP7942983 A JP 7942983A JP 7942983 A JP7942983 A JP 7942983A JP S59204277 A JPS59204277 A JP S59204277A
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JP
Japan
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gate
metal
gate electrode
forming
electrode
Prior art date
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Application number
JP7942983A
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Japanese (ja)
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Tsuneo Ajioka
味岡 恒夫
Eiji Uchida
英次 内田
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268

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Abstract

PURPOSE:To miniaturize the element by reducing the area of the part of an intermediate insulation film by a method wherein the surface of a gate electrode is oxidized after forming the electrode, the part other than the gate forming part is etched, and further the side surface of the gate electrode is thermally oxidized after forming the source and drain. CONSTITUTION:A part of an Si wafer 1 is etched, and a field oxide film 2 is formed by CVD method, etc. Next, after forming a gate oxide film 3 on the wafer 1 by thermal oxidation, the gate electrode 4 is formed. Then, the surface of said electrode 4 is oxidized and thereafter etched by leaving the part serving as the gate. A metal 10 of a chemical potential for oxide formation much lower than that of Si is vapor-deposited, and further the silicide 11 of the metal 10 is formed. The side surface of the electrode 4 is oxidized by thermal oxidation. After selectively removing a metallic oxide 12, wirings 8 of the source and drain electrodes 11 are formed.

Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) この発明は、MO8型トランジスタの素子を小さくする
ことができるMO8型半導体装置の製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Technical Field) The present invention relates to a method of manufacturing an MO8 type semiconductor device that allows the size of an MO8 type transistor element to be reduced.

(従来技術) 従来のMO8型トランジスタの製造方法を第1図に示す
。従来の方法は第1図(a)に示すようにシリコンウェ
ーハ1をドライエツチング酸化などによシ埋込型の素子
分離層2を形成する。
(Prior Art) A conventional method for manufacturing an MO8 type transistor is shown in FIG. In the conventional method, as shown in FIG. 1(a), a buried type element isolation layer 2 is formed on a silicon wafer 1 by dry etching, oxidation, or the like.

次に、第1図(b)に示すように、熱酸化により200
〜500Xのゲート酸化膜3を形成した後、P(リン)
をドープした多結晶シリコンでゲート電極4を形成する
Next, as shown in FIG. 1(b), 200%
After forming the gate oxide film 3 of ~500X, P (phosphorus)
Gate electrode 4 is formed of polycrystalline silicon doped with .

次に、第1図(e)に示すようにソース・ドレインの開
口を行いシリコンウェーハ1にASイオンを注入し、第
1図(d)に示すように、ソース5、ドレイン6を形成
する◇ 次に、第1図(e)に示すように、ソース5、ドレイン
6とゲート電極4の絶縁のために、中間絶縁膜7を形成
し、第1図(f)に示すように、ソース・ドレイン電極
8を形成する。
Next, as shown in FIG. 1(e), openings for the source and drain are made and AS ions are implanted into the silicon wafer 1, and the source 5 and drain 6 are formed as shown in FIG. 1(d).◇ Next, as shown in FIG. 1(e), an intermediate insulating film 7 is formed to insulate the source 5, drain 6, and gate electrode 4, and as shown in FIG. A drain electrode 8 is formed.

このようにして、MO8型トランジスタを作成していた
。LSIでは年々素子数が多くなってくるが、1チツプ
の大きさには限定があるため、素子の面積を小さくする
必要が生じてきた。
In this way, an MO8 type transistor was manufactured. The number of elements in LSI increases year by year, but since there is a limit to the size of one chip, it has become necessary to reduce the area of the elements.

すなわち、ゲート電極4とソースまたはドレイン電極8
の絶縁分離のための中間絶縁膜7がシリコンゲートMO
Sトランジスタ素子領域の減少を困難にしている。
That is, the gate electrode 4 and the source or drain electrode 8
The intermediate insulating film 7 for insulation isolation is a silicon gate MO.
This makes it difficult to reduce the S transistor element area.

(発明の目的) この発明は、上記従来の欠点を除去するためになされた
もので、素子面積を減少させることのできるMO3型半
導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
(Object of the Invention) The present invention was made to eliminate the above-mentioned conventional drawbacks, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing an MO3 type semiconductor device that can reduce the device area.

(発明の構成) この発明のMO8型半導体装置の製造方法は、半導体基
板上にフィールド酸化膜を形成した後に熱酸化を行って
ゲート酸化膜を形成し、このゲート酸化膜上にゲート電
極を形成してその表面を酸化し、ゲートとなる部分を残
してエツチングした後に全面に金属を蒸着し、この金属
と半導体基板の界面にイオン注入を行ってアニールする
ことによシ、ソース・ドレインを形成し、半導体基板と
接触している金属をシリサイド化してソース・ドレイン
電極を形成し、ゲート電極の側面を熱酸化するとともに
蒸着した金属を選択的に除去してソース・ドレイン電極
の配線を行うようにしたものである。
(Structure of the Invention) A method for manufacturing an MO8 type semiconductor device of the present invention includes forming a field oxide film on a semiconductor substrate, performing thermal oxidation to form a gate oxide film, and forming a gate electrode on the gate oxide film. After that, the surface is oxidized and etched leaving a part that will become the gate, then metal is deposited on the entire surface, and ions are implanted at the interface between the metal and the semiconductor substrate and annealed to form the source and drain. Then, the metal in contact with the semiconductor substrate is silicided to form source/drain electrodes, and the sides of the gate electrode are thermally oxidized and the deposited metal is selectively removed to wire the source/drain electrodes. This is what I did.

(実施例) 以下、この発明のMO8型半導体装置の製造方法の実施
例について、図面に基づき説明する。第2図(a)〜第
2図□□□)はその一実施例の工程説明図である。この
第2図(a)〜第2図(ロ))において、第1図(a)
〜第1図(f)と同一部分には同一符号を付して述べる
ことにする。
(Example) Hereinafter, an example of the method for manufacturing an MO8 type semiconductor device of the present invention will be described based on the drawings. FIG. 2(a) to FIG. 2 □□□) are process explanatory diagrams of one embodiment. In this figure 2 (a) to figure 2 (b)), figure 1 (a)
- The same parts as in FIG. 1(f) will be described with the same reference numerals.

まず、第2図(a)のように半導体基板としてのシリコ
ンウェーハ1の一部をホトリソグラフィ法でエツチング
を行い、エツチングされた個所にCVD法、熱酸化法な
どを用いて素子分離のためのフィールド酸化膜2を50
00〜1oooo入形成する。
First, as shown in FIG. 2(a), a part of the silicon wafer 1 as a semiconductor substrate is etched by photolithography, and the etched areas are etched by CVD, thermal oxidation, etc. for device isolation. Field oxide film 2 50
00-1oooo is formed.

次に、第2図(b)のように、950〜1000℃で熱
酸化を行い、200〜500大のゲート酸化膜3をシリ
コンウェーハ1上に形成する。次に、2000〜400
0人のゲート電極4を形成する。ゲート電極4としては
、リンドープ多結晶シリコンやモリブデン、タングステ
ンの珪化物(¥リサイド)が用いられる。次に、珪化物
の場合には、1000℃でアニールを行う。
Next, as shown in FIG. 2(b), thermal oxidation is performed at 950 to 1000 DEG C. to form a gate oxide film 3 with a size of 200 to 500 on the silicon wafer 1. Next, 2000-400
0 gate electrodes 4 are formed. As the gate electrode 4, phosphorus-doped polycrystalline silicon, molybdenum, or tungsten silicide is used. Next, in the case of silicide, annealing is performed at 1000°C.

次にゲート電極40表面を酸化するが、モリブデンやタ
ングステンの珪化物は多結晶シリコンと同様に二酸化珪
素14になる。この酸化物14は950℃付近の熱酸化
で100〜200人形成される。
Next, the surface of the gate electrode 40 is oxidized, and the silicides of molybdenum and tungsten become silicon dioxide 14 like polycrystalline silicon. 100 to 200 of these oxides 14 are formed by thermal oxidation at around 950°C.

次に、第2図(C)に示すように、ホトリックラフイに
より、ゲートとなる部分にレジストを残し、酸化物14
、ゲート電極4、ゲート酸化膜3の順にエツチングを行
う。
Next, as shown in FIG. 2(C), resist is left on the part that will become the gate by photo-roughing, and the oxide 14 is
, gate electrode 4 and gate oxide film 3 are etched in this order.

この場合、ゲート電極4の上には酸化膜14があるため
、アンダカットして、第2図(C)のようになる。
In this case, since the oxide film 14 is on the gate electrode 4, it is undercut, as shown in FIG. 2(C).

次に、第2図(d)に示すように、ハフニウムやジルコ
ニウムのように、酸化物形成の化学ポテンシャルがシリ
コンよシも、はるかに低い金属10を500〜2000
人程度蒸着する。
Next, as shown in Fig. 2(d), metals 10, such as hafnium and zirconium, whose chemical potential for oxide formation is much lower than that of silicon, are
Deposit about the same amount as a person.

この場合、蒸着を電子ビームまたはスノくツタで行った
場合には、ステップカバレッジがよくないため、段差の
側面には、付着しにくく、ゲート電極4がアンダカット
している場合には、ゲート電極4と金属10は接触しな
い。
In this case, if the vapor deposition is performed using an electron beam or a snow ivy, the step coverage is not good, so it is difficult to adhere to the side surfaces of the step, and if the gate electrode 4 is undercut, the gate electrode 4 and metal 10 do not come into contact with each other.

次に、金属10とシリコンウェーハ飄1の界面にピーク
を持つようにAsイオンを1016コ/lイオン注入し
、窒素中で600〜1000℃でアニールを行′)。
Next, As ions were implanted at a rate of 1016/l so as to have a peak at the interface between the metal 10 and the silicon wafer base 1, and annealing was performed in nitrogen at 600 to 1000 DEG C.').

このアニールによシ、金属10が直接シリコンウェーハ
1との接触している部分では、シリサイド化反応が起シ
、第2図(f)に示すように金属10のシリサイド11
が形成される。
Through this annealing, a silicidation reaction occurs in the portion where the metal 10 is in direct contact with the silicon wafer 1, and as shown in FIG. 2(f), the silicide 11 of the metal 10
is formed.

このシリサイドは一般に体積収縮により、第2図(f)
のようにシリコンウエーノ・1中にしずんでしまい、そ
の後の工程を経ても、ゲート電極4と金属10は接触し
なくなる。
This silicide generally undergoes volumetric contraction, as shown in Figure 2(f).
As a result, the gate electrode 4 and the metal 10 do not come into contact with each other even after subsequent steps.

また、注入されりASはシリサイド化反応によシ、シリ
サイド11とシリコンウエーノ′−1の界面に移行する
ため、シリサイド11の下に高濃度As層が形成され、
ソース5、ドレイン6となる。また、シリサイド11は
ソース・ドレイン電極となる。
In addition, the implanted AS migrates to the interface between the silicide 11 and silicon wafer 1 through a silicidation reaction, so a high concentration As layer is formed under the silicide 11.
They become a source 5 and a drain 6. Further, the silicide 11 becomes a source/drain electrode.

次に、900〜1000℃で酸化を行う。この場合、ゲ
ート電極4では材料が多結晶シリコン、タングステン珪
化物、モリブデン珪化物で、その酸化物はいずれも二酸
化珪素のため、第2図(f)に示すように、ゲート電極
4の側面の酸化物13は二酸化珪素で、この酸化膜厚は
50〜200人にする。
Next, oxidation is performed at 900-1000°C. In this case, the materials of the gate electrode 4 are polycrystalline silicon, tungsten silicide, and molybdenum silicide, and since the oxides are all silicon dioxide, the side surfaces of the gate electrode 4 are The oxide 13 is silicon dioxide, and the thickness of this oxide film is 50 to 200 mm.

また、金属10は酸化によシ、その金属10の酸化物1
2、またシリサイド11では酸化物の化学ポテンシャル
が金属10の方がシリコンより低いため、金属10の場
合と同じ酸化物12が形成される。この工程によシ、ゲ
ート電極4は全面を二酸化珪素3,13.14に囲まれ
、他と絶縁される。
In addition, the metal 10 is oxidized, and the oxide 1 of the metal 10 is
2. Also, in the silicide 11, since the chemical potential of the oxide of the metal 10 is lower than that of silicon, the same oxide 12 as in the case of the metal 10 is formed. Through this process, the entire surface of the gate electrode 4 is surrounded by silicon dioxide 3, 13, 14 and insulated from the others.

次に、金属の酸化物12を選択的に取シ去シ、金属10
も選択にエツチングし、第2図(g)に示すように、ソ
ース・ドレイン電極11の配線8を形成シ、トランジス
タを作成する。
Next, the metal oxide 12 is selectively removed and the metal 10 is removed.
Then, as shown in FIG. 2(g), the wiring 8 of the source/drain electrodes 11 is formed and a transistor is fabricated.

以上説明したように、第1の実施例では従来の方法に較
べ、中間絶縁膜の形成工程がなくなっている。この中間
絶縁膜はマスク合せ精度から、1〜3μm程度残さなけ
ればならなかった。
As explained above, the first embodiment eliminates the step of forming an intermediate insulating film, compared to the conventional method. This intermediate insulating film had to remain approximately 1 to 3 μm thick due to mask alignment accuracy.

この第1の実施例は中間絶縁膜の変りに、熱酸化を用い
ており、この酸化膜は50〜200人程度であるから、
中間絶縁膜の部分の面積を縮少できる。
This first embodiment uses thermal oxidation instead of the intermediate insulating film, and since this oxide film has a thickness of about 50 to 200,
The area of the intermediate insulating film can be reduced.

また、ゲート電極4の絶縁は、すべて二酸化珪素であり
、良好な絶縁物となる。
Further, the insulation of the gate electrode 4 is entirely silicon dioxide, which is a good insulator.

(発明の効果) 以上のように、この発明のMO8型半導体装置の製造方
法によれば、ゲート電極の側壁を熱酸化して、酸化物と
するようにしたので、中間絶縁膜が不用となる。これに
ともない、素子面積を縮少することができ、MO8構造
のVLSIの製造工程に使用することができる。
(Effects of the Invention) As described above, according to the method of manufacturing an MO8 type semiconductor device of the present invention, the sidewalls of the gate electrode are thermally oxidized to form an oxide, so an intermediate insulating film is not required. . Accordingly, the element area can be reduced and it can be used in the manufacturing process of VLSI with MO8 structure.

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

第1図(a)ないし第1図(f)は従来のMOS)ラン
ジスタの製造方法を説明するための工程説明図、第2図
(a)ないし第2図(g)はこの発明のMO8W半導体
装置の製造方法の一実施例を説明するだめの工程説明図
である。 1・・・シリコン基板、2・・・フィールド酸化膜、3
・・・ゲート酸化膜、4・・・ゲート電極、5・・・ソ
ース、6・・・ドレイン、8・・・ソース・ドレイン電
極、10・・・金属、11・・・ソース・ドレイン電極
、12・・・金属10の酸化物、13・・・ゲート電極
側面の二酸化珪素、14・・・ゲート電極上部の二酸化
珪素O第 1 図 (0) 2 (b) (Cン (d) 2図 (e) (f) (C1)
FIGS. 1(a) to 1(f) are process explanatory diagrams for explaining a conventional method of manufacturing a MOS transistor, and FIGS. 2(a) to 2(g) are MO8W semiconductors of the present invention. FIG. 3 is a process explanatory diagram illustrating an example of a method for manufacturing the device. 1... Silicon substrate, 2... Field oxide film, 3
... Gate oxide film, 4... Gate electrode, 5... Source, 6... Drain, 8... Source/drain electrode, 10... Metal, 11... Source/drain electrode, 12...Oxide of metal 10, 13...Silicon dioxide on the side surface of the gate electrode, 14...Silicon dioxide O on the upper part of the gate electrode. (e) (f) (C1)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 半導体基板上にフィールド酸化膜を形成した後熱酸化を
行ってゲート酸化膜を半導体基板上に形成する工程と、
上記ゲート酸化膜上にゲート電極を形成してその表面を
酸化するとともにゲートとなる部分を残してエツチング
した後全面に金属を蒸着する工程と、上記金属と上記半
導体基板の界面にイオン注入を行ってアニールすること
によりソース・ドレインを形成しかつ上記半導体基板と
接触している金属をシリサイド化してソース・ドレイン
電極を形成する工程と、上記ゲート電極の側面を熱酸化
しかつ上記蒸着した金属を選択的に除去してソース・ド
レイン電極の配線を行う工程とよシなるMO3型半導体
装置の製造方法。
forming a field oxide film on the semiconductor substrate and then performing thermal oxidation to form a gate oxide film on the semiconductor substrate;
A step of forming a gate electrode on the gate oxide film, oxidizing its surface, etching it leaving a portion that will become the gate, and then vapor depositing metal on the entire surface, and implanting ions into the interface between the metal and the semiconductor substrate. a step of forming a source/drain by annealing and siliciding the metal in contact with the semiconductor substrate to form a source/drain electrode; and a step of thermally oxidizing the side surface of the gate electrode and removing the vapor-deposited metal. A method of manufacturing an MO3 type semiconductor device that is similar to the process of selectively removing and wiring source/drain electrodes.
JP7942983A 1983-05-09 1983-05-09 Manufacture of metal oxide semiconductor device Pending JPS59204277A (en)

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