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JP3168992B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
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JP3168992B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JP3168992B2
JP3168992B2 JP25348898A JP25348898A JP3168992B2 JP 3168992 B2 JP3168992 B2 JP 3168992B2 JP 25348898 A JP25348898 A JP 25348898A JP 25348898 A JP25348898 A JP 25348898A JP 3168992 B2 JP3168992 B2 JP 3168992B2
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forming
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polysilicon
gate
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/01Manufacture or treatment
    • H10D30/021Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET]
    • H10D30/0212Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET] using self-aligned silicidation
    • H10D30/0213Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET] using self-aligned silicidation providing different silicide thicknesses on gate electrodes and on source regions or drain regions
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D64/00Electrodes of devices having potential barriers
    • H10D64/01Manufacture or treatment
    • H10D64/017Manufacture or treatment using dummy gates in processes wherein at least parts of the final gates are self-aligned to the dummy gates, i.e. replacement gate processes

Landscapes

  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、特に、ゲートポリシリコンにシリサイドを
用いる半導体装置の製造方法に関する。
The present invention relates to relates to a method of manufacturing a semiconductor equipment, and more particularly to a method of manufacturing a semiconductor equipment using the silicide gate polysilicon.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の半導体装置の製造方法の一つとし
て知られるサリサイドプロセスとして、例えば特開平2
−45923号公報に開示された方法がある。次に、こ
の従来方法を図3(a)〜(c)に示される縦断面図を
参照して工程順に説明する。
2. Description of the Related Art A salicide process known as one of the conventional semiconductor device manufacturing methods is disclosed in
There is a method disclosed in JP-A-45923. Next, this conventional method will be described in the order of steps with reference to the longitudinal sectional views shown in FIGS.

【0003】図3(a)に示されるように、まず、フィ
ールド絶縁膜としてフィールド酸化膜201を半導体基
板上に形成する。このフィールド酸化膜201に囲まれ
た活性領域に、順次にゲート酸化膜202、ゲートポリ
シリコン203を成長する。
As shown in FIG. 3A, first, a field oxide film 201 is formed on a semiconductor substrate as a field insulating film. In the active region surrounded by the field oxide film 201, a gate oxide film 202 and a gate polysilicon 203 are sequentially grown.

【0004】次いで、既知の手法であるフォトリソグラ
フィー法とドライエッチング法により、ゲートポリシリ
コンをパターンニングしてゲート電極を形成する。次い
で、ゲートポリシリコン203の側面にシリコン酸化膜
から構成されるサイドウォール206を既知のCVD技
術とエッチング技術を用いて形成する。次に、フォトリ
ソグラフィー法とイオン注入法により、拡散層207を
形成する。
Then, gate polysilicon is patterned by photolithography and dry etching, which are known techniques, to form a gate electrode. Next, a sidewall 206 made of a silicon oxide film is formed on the side surface of the gate polysilicon 203 by using a known CVD technique and an etching technique. Next, the diffusion layer 207 is formed by photolithography and ion implantation.

【0005】次に、図3(b)に示されるように、ゲー
ト電極であるゲートポリシリコン203と拡散層207
上のシリコン表面の自然酸化膜を除去し、例えば、チタ
ンをスパッタ堆積する。次に、窒素雰囲気中で700℃
以下の急速熱処理(以下、RTA)することにより、シ
リコンと接触するチタンのみをシリサイド化し、C49
型構造のチタンシリサイドを形成する。このとき、フィ
ールド酸化膜201およびサイドウォール206と接触
するチタンと半導体基板上のチタンの一部は窒化されて
窒化チタンとなる。
Next, as shown in FIG. 3B, a gate polysilicon 203 serving as a gate electrode and a diffusion layer 207 are formed.
The native oxide film on the upper silicon surface is removed, and for example, titanium is sputter deposited. Next, 700 ° C. in a nitrogen atmosphere
By performing the following rapid heat treatment (hereinafter, RTA), only titanium in contact with silicon is silicided, and C49
A titanium silicide having a mold structure is formed. At this time, titanium in contact with field oxide film 201 and sidewall 206 and part of titanium on the semiconductor substrate are nitrided to become titanium nitride.

【0006】次に、アンモニア水および過酸化水素水等
の混合液などにより、選択的にウエットエッチングし、
未反応チタンと窒化チタンのみを除去する。次いで、前
述のRTAよりも高温(800℃以上)のRTAを行
い、上述のC49型構造のチタンシリサイドよりも電気
抵抗率の低いC54型構造のチタンシリサイド208を
形成する。
Next, wet etching is performed selectively using a mixed solution of ammonia water and hydrogen peroxide water, and the like.
Only unreacted titanium and titanium nitride are removed. Next, RTA at a higher temperature (800 ° C. or higher) than the above-described RTA is performed to form a titanium silicide 208 having a C54 type structure having a lower electric resistivity than that of the titanium silicide having a C49 type structure.

【0007】次に、図3(c)に示されるように、酸化
膜からなる層間膜209を形成して、CMP法やエッチ
バック法などにより層間膜209の平坦化を図る。
Next, as shown in FIG. 3C, an interlayer film 209 made of an oxide film is formed, and the interlayer film 209 is planarized by a CMP method or an etch-back method.

【0008】以上に説明したサリサイドプロセスを用い
ることにより、ゲートポリシリコン203、拡散層20
7の表面部分が自己整合的にシリサイド化されるため低
抵抗化され、デバイスの高速化が図れる。このサリサイ
ドプロセスは、必要とする領域に限って選択的にシリサ
イド化できる利点がある。
By using the salicide process described above, the gate polysilicon 203 and the diffusion layer 20 are formed.
7 is self-aligned to be silicided, so that the resistance is reduced and the speed of the device can be increased. The salicide process has an advantage that it can be selectively silicified only in a necessary region.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、デバイ
スの微細化、高集積化が進むにつれて、DRAMとロジ
ックデバイス等をワンチップ化するいわゆるシステム・
オン・チップ(SOC)を目指した混載デバイスの要求
が高まっており、この混載デバイスを実現するためには
新たに発生した様々な問題を解決することが必要となっ
ている。例えば、DRAMとロジックデバイスを同一チ
ップ上に形成するためには、それぞれ全く形成プロセス
が異なるDRAM部とロジック部とを同時に形成しなけ
ればならず、製造工程数の増加や複雑化という問題があ
る。
However, with the advance of miniaturization and high integration of devices, a so-called system which integrates a DRAM and a logic device into one chip has been developed.
There is an increasing demand for an embedded device aiming at an on-chip (SOC), and in order to realize this embedded device, it is necessary to solve various newly generated problems. For example, in order to form a DRAM and a logic device on the same chip, it is necessary to simultaneously form a DRAM portion and a logic portion, which have completely different formation processes, and thus there is a problem that the number of manufacturing steps increases and the process becomes complicated. .

【0010】これらの問題を解決する一つの方法とし
て、DRAM部およびロジック部のゲート電極や拡散層
上を同時に自己整合的にシリサイドを形成する方法があ
る。この方法は、サリサイド法(Self Aligned Silicid
e : Salicide)と呼ばれ、ロジックデバイスにおけるト
ランジスタの高性能化、高集積化の実現を目的として、
広く採用されている方法である。この方法を用いること
で、DRAM部とロジック部を同時に順次形成すること
が可能となることから、製造工程の簡略化や工程数削減
が図れる。
As a method for solving these problems, there is a method in which silicide is simultaneously formed on the gate electrodes and diffusion layers of the DRAM section and the logic section in a self-aligned manner. This method is based on the salicide method (Self Aligned Silicid method).
e: Salicide) with the aim of realizing high performance and high integration of transistors in logic devices.
This is a widely adopted method. By using this method, the DRAM section and the logic section can be simultaneously formed sequentially, so that the manufacturing process can be simplified and the number of steps can be reduced.

【0011】しかし、この場合においても新たな問題が
生じている。即ち、上述のようにDRAM部とロジック
部とのゲート電極上および拡散層上に同時にシリサイド
を形成する場合は、DRAMの容量形成工程をシリサイ
ド形成工程後に行うことが、現状では一般的である。し
かしながら、シリサイド膜を形成した後に容量形成工程
での高温の熱処理が施される結果、容量形成工程時にシ
リサイド膜の凝集が生じて高抵抗化し、特に、ゲート電
極上に形成されるシリサイド膜の耐熱性が乏しくなると
いう問題がある。
However, in this case, a new problem arises. That is, when silicide is simultaneously formed on the gate electrode and the diffusion layer of the DRAM section and the logic section as described above, it is generally common to perform the DRAM capacitance forming step after the silicide forming step. However, as a result of performing a high-temperature heat treatment in the capacitance forming step after forming the silicide film, the silicide film is agglomerated during the capacitance forming step to increase the resistance. There is a problem that the property is poor.

【0012】ここで、シリサイド膜の凝集について説明
する。シリサイド膜は、ミクロに見ると同じ結晶性をも
ったグレイン(粒)の集まりでできており、それぞれの
グレインとグレインとの界面を粒界という。シリサイド
膜の凝集とは、この粒界にシリサイド膜中のシリコンが
析出してグレインの粒界が高抵抗化してしまう現象であ
る。一般的にシリサイドの耐熱性は、シリサイド形成膜
厚、配線幅、下地シリコンの結晶性などに影響すること
が知られている。
Here, the aggregation of the silicide film will be described. The silicide film is made up of a group of grains having the same crystallinity when viewed microscopically, and the interface between each grain is called a grain boundary. Aggregation of the silicide film is a phenomenon in which silicon in the silicide film precipitates at the grain boundaries, and the grain boundaries of the grains increase in resistance. It is generally known that the heat resistance of silicide affects the silicide formation film thickness, wiring width, crystallinity of underlying silicon, and the like.

【0013】シリサイド形成膜厚においては、シリサイ
ドの膜厚が薄くなるにつれて、耐熱性の劣化が顕著であ
り、デバイスの微細化、高集積化に伴って拡散層の浅接
合化が進んでいるため、形成可能なシリサイドの膜厚に
おいても薄膜化が進み、耐熱性の劣化が問題となる。ま
た、ゲート電極や拡散層の配線幅についても、微細化が
進むことで耐熱性の劣化の原因となる。さらに、下地シ
リコンの結晶性については、ゲート電極を構成する多結
晶シリコンと拡散層を構成する単結晶シリコンがある
が、多結晶シリコンで構成されているゲート電極上に形
成されるシリサイド膜の耐熱性が乏しいことが明らかと
なっている。
In the silicide formation film thickness, as the silicide film thickness becomes thinner, the heat resistance deteriorates remarkably, and the shallow junction of the diffusion layer is progressing with miniaturization and high integration of devices. In addition, the thickness of the silicide that can be formed also becomes thinner, and the heat resistance deteriorates. In addition, the wiring width of the gate electrode and the diffusion layer also causes deterioration of heat resistance due to the progress of miniaturization. Further, regarding the crystallinity of the underlying silicon, there are polycrystalline silicon forming the gate electrode and single crystal silicon forming the diffusion layer, but the heat resistance of the silicide film formed on the gate electrode formed of the polycrystalline silicon is high. It has been found that sex is poor.

【0014】現在、その原因として、多結晶シリコンの
ためにシリコンのグレインの粒界が存在していること
で、そのグレインを引きずってシリサイドのグレインが
形成されるため、単結晶上に比べてシリサイドのグレイ
ンが不均一に形成されることや、単結晶シリコンとシリ
サイド界面に比べて、多結晶シリコンとシリサイド界面
の方が界面の結合状態が弱く、シリサイド膜中のシリコ
ンが下地シリコンに析出しやすいと考えられている。
At present, the cause is that the presence of grain boundaries of silicon grains for polycrystalline silicon causes the formation of silicide grains by dragging the grains. Grains are formed unevenly, and the bonding state of the interface between the polycrystalline silicon and the silicide interface is weaker than the interface between the single crystal silicon and the silicide, and the silicon in the silicide film tends to precipitate on the underlying silicon It is believed that.

【0015】本発明の目的は、ゲート上に形成するシリ
サイド膜の耐熱性を向上し、高信頼性を有する半導体装
置の製造方法を提供することにある。
An object of the present invention is to improve the heat resistance of a silicide film formed on a gate and to provide a semiconductor device having high reliability.
An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a device.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項1記載の発明は、半導体基板上にゲート電極
および拡散層をそれぞれ形成する工程と、ゲート電極上
にシリサイド化反応を抑制するマスク膜を形成した状態
でゲート電極をパターニングして拡散層上に第1の高融
点金属シリサイド膜を所定の厚さで形成する工程と、層
間膜を形成して平坦化する工程と、ゲート電極上に形成
されたマスク膜を除去した後、第2の高融点金属シリサ
イド膜を所定の厚さよりも大きい厚さで形成する工程と
を備えたことを特徴とする。
Means for Solving the Problems] To solve the above problems
According to a first aspect of the present invention, a gate electrode is provided on a semiconductor substrate.
Forming a diffusion layer and a diffusion layer;
With a mask film to suppress the silicidation reaction
Pattern the gate electrode with the first high melting
Forming a point metal silicide film with a predetermined thickness;
Step of forming an interlayer film and flattening it, and forming it on the gate electrode
After the removed mask film is removed, the second refractory metal silicide is removed.
Forming an id film with a thickness larger than a predetermined thickness;
It is characterized by having.

【0017】請求項2記載の発明は、半導体基板上に選
択的に形成される絶縁膜間に高融点金属シリサイド層を
形成する半導体装置の製造方法において、半導体基板上
にゲートポリシリコンを形成する工程と、ゲートポリシ
リコンにイオン注入を行う工程と、ゲートポリシリコン
上に窒化膜を形成する工程と、窒化膜をパターニングし
てゲートポリシリコンをエッチングしゲート電極を形成
する工程と、ゲート電極の側壁にサイドウォールを形成
する工程と、半導体基板にイオン注入を行う工程と、熱
処理を行ってN型のゲート電極またはP型のゲート電極
と拡散層とを形成する工程と、拡散層上に第1の高融点
金属シリサイド膜を所定の厚さで形成する工程と、層間
膜を堆積する工程と、層間膜を平坦化してゲート電極上
の窒化膜を露出させる工程と、窒化膜を除去する工程
と、ゲート電極上に第2の高融点金属シリサイド膜を所
定の厚さよりも大きい厚さで形成する工程とを備えたこ
とを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, a semiconductor device is provided on a semiconductor substrate.
A high melting point metal silicide layer is
In a method of manufacturing a semiconductor device to be formed,
Forming a gate polysilicon in the
Step of ion implantation into the recon and gate polysilicon
Forming a nitride film on it and patterning the nitride film
Etch gate polysilicon to form gate electrode
And forming sidewalls on the side walls of the gate electrode
And ion implanting the semiconductor substrate,
Perform N-type gate electrode or P-type gate electrode
Forming a diffusion layer and a first high melting point on the diffusion layer
Forming a metal silicide film to a predetermined thickness;
Step of depositing a film and flattening the interlayer film on the gate electrode
Exposing the nitride film and removing the nitride film
And placing a second refractory metal silicide film on the gate electrode.
Forming at a thickness larger than a predetermined thickness.
And features.

【0018】請求項3記載の発明は、半導体基板上に選
択的に形成される絶縁膜間に高融点金属シリサイド層を
形成する半導体装置の製造方法において、半導体基板上
にゲ ートポリシリコンを形成する工程と、ゲートポリシ
リコンにイオン注入を行う工程と、ゲートポリシリコン
上に酸化膜を形成する工程と、酸化膜上に窒化膜を形成
する工程と、酸化膜および窒化膜をパターニングしてゲ
ートポリシリコンをエッチングしゲート電極を形成する
工程と、ゲート電極の側壁にサイドウォールを形成する
工程と、半導体基板にイオン注入を行う工程と、熱処理
を行ってN型のゲート電極またはP型のゲート電極と拡
散層とを形成する工程と、拡散層上に第1の高融点金属
シリサイド膜を所定の厚さで形成する工程と、層間膜を
堆積する工程と、層間膜を平坦化してゲート電極上の窒
化膜を露出させる工程と、窒化膜を除去する工程と、ゲ
ート電極上に第2の高融点金属シリサイド膜を所定の厚
さよりも大きい厚さで形成する工程とを備えたことを特
徴とする。
According to a third aspect of the present invention, a semiconductor device is provided on a semiconductor substrate.
A high melting point metal silicide layer is
In a method of manufacturing a semiconductor device to be formed,
Forming a Gate polysilicon, gate policy
Step of ion implantation into the recon and gate polysilicon
Forming an oxide film on the oxide film and forming a nitride film on the oxide film
And patterning the oxide and nitride films to
Etch gate polysilicon to form gate electrode
Process and forming sidewalls on sidewalls of gate electrode
Process, a process of implanting ions into the semiconductor substrate, and a heat treatment
To expand with the N-type gate electrode or the P-type gate electrode.
Forming a diffused layer; and forming a first refractory metal on the diffused layer.
Forming a silicide film with a predetermined thickness;
Depositing process and planarizing the interlayer film to form a nitride film on the gate electrode.
Exposing the nitride film, removing the nitride film,
A second refractory metal silicide film having a predetermined thickness
Forming a layer with a thickness greater than
Sign.

【0019】請求項4記載の発明は、半導体基板上に選
択的に形成される絶縁膜間に高融点金属シリサイド層を
形成する半導体装置の製造方法において、半導体基板上
にゲートポリシリコンを形成する工程と、ゲートポリシ
リコンにイオン注入を行う工程と、ゲートポリシリコン
上に酸化膜を形成する工程と、酸化膜をパターニングし
てゲートポリシリコンをエッチングしゲート電極を形成
する工程と、ゲート電極の側壁にサイドウォールを形成
する工程と、半導体基板にイオン注入を行う工程と、熱
処理を行ってN型のゲート電極またはP型のゲート電極
と拡散層とを形成する工程と、拡散層上に第1の高融点
金属シリサイド膜を所定の厚さで形成する工程と、層間
膜を堆積する工程と、層間膜を平坦化してゲート電極上
の酸化膜を露出させる工程と、酸化膜を除去する工程
と、ゲート電極上に第2の高融点金属シリサイド膜を所
定の厚さよりも大きい厚さで形成する工程とを備えたこ
とを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, a semiconductor device is provided on a semiconductor substrate.
A high melting point metal silicide layer is
In a method of manufacturing a semiconductor device to be formed,
Forming a gate polysilicon in the
Step of ion implantation into the recon and gate polysilicon
A step of forming an oxide film thereon and patterning the oxide film
Etch gate polysilicon to form gate electrode
And forming sidewalls on the side walls of the gate electrode
And ion implanting the semiconductor substrate,
Perform N-type gate electrode or P-type gate electrode
Forming a diffusion layer and a first high melting point on the diffusion layer
Forming a metal silicide film to a predetermined thickness;
Step of depositing a film and flattening the interlayer film on the gate electrode
Exposing the oxide film and removing the oxide film
And placing a second refractory metal silicide film on the gate electrode.
Forming at a thickness larger than a predetermined thickness.
And features.

【0020】請求項5記載の発明は、半導体基板上に選
択的に形成される絶縁膜間に高融点金属シリサイド層を
形成する半導体装置の製造方法において、半導体基板上
にゲートポリシリコンを形成する工程と、ゲートポリシ
リコンにイオン注入を行う工程と、ゲートポリシリコン
上に酸化膜を形成する工程と、酸化膜をパターニングし
てゲートポリシリコンをエッチングしゲート電極を形成
する工程と、ゲート電 極の側壁にサイドウォールを形成
する工程と、半導体基板にイオン注入を行う工程と、熱
処理を行ってN型のゲート電極またはP型のゲート電極
と拡散層とを形成する工程と、拡散層上に第1の高融点
金属シリサイド膜を所定の厚さで形成する工程と、層間
膜を堆積する工程と、層間膜を平坦化してゲート電極を
露出させる工程と、ゲート電極上に第2の高融点金属シ
リサイド膜を所定の厚さよりも大きい厚さで形成する工
程とを備えたことを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, a semiconductor device is provided on a semiconductor substrate.
A high melting point metal silicide layer is
In a method of manufacturing a semiconductor device to be formed,
Forming a gate polysilicon in the
Step of ion implantation into the recon and gate polysilicon
A step of forming an oxide film thereon and patterning the oxide film
Etch gate polysilicon to form gate electrode
Forming a step, the side wall on the side wall of the gate electrodes to
And ion implanting the semiconductor substrate,
Perform N-type gate electrode or P-type gate electrode
Forming a diffusion layer and a first high melting point on the diffusion layer
Forming a metal silicide film to a predetermined thickness;
Step of depositing a film and flattening the interlayer film to form a gate electrode
Exposing and forming a second refractory metal layer on the gate electrode.
A process to form a reside film with a thickness larger than the specified thickness
And characterized in that:

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳細に説明する。上述したように、拡散
層上に形成するシリサイド膜に比べて、ゲート上に形成
するシリサイド膜の耐熱性が乏しい。このために本実施
の形態では、拡散層上に形成するシリサイド膜に比べて
厚いシリサイド膜をゲート上に形成することで、ゲート
上に形成するシリサイド膜の耐熱性を向上するようにし
ている。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. As described above, the heat resistance of the silicide film formed on the gate is lower than that of the silicide film formed on the diffusion layer. For this reason, in this embodiment, the heat resistance of the silicide film formed on the gate is improved by forming a silicide film thicker than the silicide film formed on the diffusion layer on the gate.

【0022】上記のように、拡散層上に形成されるシリ
サイド膜に比べて厚いシリサイド膜をゲート上に形成す
るために、本実施の形態においては、予めゲート上にシ
リサイド化反応を抑制するマスク膜を形成した状態でゲ
ートをパターニングして、一旦、拡散層上にのみ第1の
シリサイド膜を形成する。この際には、浅い接合に合わ
せて薄くシリサイド膜を形成する。次に、層間膜を形成
して平坦化した後、ゲート上のマスク膜を除去して、第
2のシリサイド膜を形成する。この際には、シリサイド
膜厚は浅い接合に依存しない状態で形成できるため、拡
散層上のシリサイド膜に比べてゲート上の形成するシリ
サイド膜を厚くできる。この結果、ゲート上に形成する
シリサイド膜の耐熱性を向上でき、高信頼性を有する半
導体装置を実現することができる。
As described above, in order to form a silicide film thicker than a silicide film formed on a diffusion layer on a gate, in the present embodiment, a mask for suppressing a silicidation reaction on a gate in advance is used. The gate is patterned with the film formed, and a first silicide film is formed only on the diffusion layer once. At this time, a thin silicide film is formed in accordance with the shallow junction. Next, after an interlayer film is formed and planarized, the mask film on the gate is removed, and a second silicide film is formed. In this case, since the silicide film can be formed without depending on the shallow junction, the silicide film formed on the gate can be thicker than the silicide film on the diffusion layer. As a result, the heat resistance of the silicide film formed on the gate can be improved, and a highly reliable semiconductor device can be realized.

【0023】次に、本発明の実施形態による半導体装置
の製造方法について、図1(a)〜(c)、図2(d)
〜(f)の工程順に示した縦断面図を参照して説明す
る。まず、図1(a)に示されるように、フィールド絶
縁膜としてフィールド酸化膜101を形成する。このフ
ィールド酸化膜101に囲まれた活性領域に、順次にゲ
ート酸化膜102、ゲートポリシリコン103を成長す
る。次いで、イオン注入法により、ゲートポリシリコン
にイオン注入を行い、不純物を導入する。次いで、酸化
膜104、窒化膜105を順次堆積する。
Next, the method of manufacturing the semiconductor device according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 (a) to 1 (c) and 2 (d).
A description will be given with reference to vertical sectional views shown in the order of steps (f) to (f). First, as shown in FIG. 1A, a field oxide film 101 is formed as a field insulating film. In the active region surrounded by the field oxide film 101, a gate oxide film 102 and a gate polysilicon 103 are sequentially grown. Next, ions are implanted into the gate polysilicon by an ion implantation method to introduce impurities. Next, an oxide film 104 and a nitride film 105 are sequentially deposited.

【0024】次いで、既知の手法であるフォトリソグラ
フィー法とドライエッチング法により、酸化膜104、
窒化膜105をパターニングして、これら酸化膜10
4、窒化膜105をマスクにして、ゲートポリシリコン
103をパターンニングして窒化膜、酸化膜、ゲートポ
リシリコンゲート電極を形成する。次いで、ゲートポリ
シリコン103の側面に、例えば、シリコン酸化膜から
構成されるサイドウォール106を既知のCVD技術と
エッチング技術を用いて形成する。次に、フォトリソグ
ラフィー法とイオン注入法と熱処理を行うことで、不純
物を活性化して、それぞれP型のゲート電極またはN型
のゲート電極および拡散層107を形成する。
Next, the oxide film 104 and the oxide film 104 are formed by known methods such as photolithography and dry etching.
By patterning the nitride film 105, these oxide films 10
4. Using the nitride film 105 as a mask, pattern the gate polysilicon 103 to form a nitride film, an oxide film, and a gate polysilicon gate electrode. Next, on the side surface of the gate polysilicon 103, for example, a sidewall 106 made of a silicon oxide film is formed by using a known CVD technique and an etching technique. Next, by performing a photolithography method, an ion implantation method, and a heat treatment, the impurities are activated to form a P-type gate electrode or an N-type gate electrode and the diffusion layer 107, respectively.

【0025】次に、図1(b)に示されるように、拡散
層107上のシリコン表面の自然酸化膜を除去し、例え
ば、チタンをスパッタ堆積する。次に、窒素雰囲気中で
700℃以下のRTAを行うことにより、シリコンと接
触するチタンのみをシリサイド化し、C49型構造のチ
タンシリサイドを形成する。また、この際、フィールド
酸化膜101、サイドウォール106およびゲートポリ
シリコン103上に存在する窒化膜105と接触するチ
タンと半導体基板上のチタンの一部は窒化されて窒化チ
タンとなる。
Next, as shown in FIG. 1B, the natural oxide film on the silicon surface on the diffusion layer 107 is removed, and for example, titanium is sputter deposited. Next, by performing RTA at 700 ° C. or lower in a nitrogen atmosphere, only titanium in contact with silicon is silicided, thereby forming titanium silicide having a C49 type structure. At this time, titanium in contact with the nitride film 105 existing on the field oxide film 101, the sidewalls 106, and the gate polysilicon 103 and part of titanium on the semiconductor substrate are nitrided into titanium nitride.

【0026】次に、アンモニア水および過酸化水素水等
の混合液などにより、選択的にウエットエッチングし、
未反応チタンと窒化チタンのみを除去する。次いで、上
述のRTAよりも高温(800℃以上)のRTAを行
い、上記のC49型構造のチタンシリサイドよりも電気
抵抗率の低いC54型構造の第1のチタンシリサイド膜
108を所定の厚さで形成する。次に、図1(c)に示
されるように、酸化膜からなる層間膜109aを形成す
る。
Next, wet etching is performed selectively using a mixed solution of ammonia water and hydrogen peroxide water, and the like.
Only unreacted titanium and titanium nitride are removed. Next, RTA at a higher temperature (800 ° C. or higher) than the above-mentioned RTA is performed, and the first titanium silicide film 108 having a C54 type structure having a lower electric resistivity than the above-described C49 type titanium silicide is formed to a predetermined thickness. Form. Next, as shown in FIG. 1C, an interlayer film 109a made of an oxide film is formed.

【0027】次いで、図2(d)に示されるように、C
MP法やエッチバック法などにより層間膜109aを平
坦化し、窒化膜105が露出するまで層間膜109aを
エッチバックして第1の層間膜109を形成する。
Next, as shown in FIG.
The first interlayer film 109 is formed by flattening the interlayer film 109a by an MP method or an etch back method, and etching back the interlayer film 109a until the nitride film 105 is exposed.

【0028】次いで、図2(e)に示されるように、窒
化膜105を例えば、ウエットエッチング法により除去
する。
Next, as shown in FIG. 2E, the nitride film 105 is removed by, for example, a wet etching method.

【0029】次いで、図2(f)に示されるように、ゲ
ートポリシリコン103上の酸化膜104を、例えば、
ウエットエッチングにより除去した後、上述のように再
度、チタンを堆積して、2段階の熱処理およびウエット
エッチングを行うことにより、第2のチタンシリサイド
膜110をゲート電極上に形成する。この際、第1のチ
タンシリサイド膜108に比べて、第2のチタンシリサ
イド膜110を厚く形成する。次に、再度、層間膜を形
成して、CMP法やエッチバック法により、この層間膜
を平坦化して、第2の層間膜111を形成する。
Next, as shown in FIG. 2F, an oxide film 104 on the gate polysilicon 103 is formed, for example, by
After being removed by wet etching, titanium is deposited again as described above, and a two-step heat treatment and wet etching are performed to form a second titanium silicide film 110 on the gate electrode. At this time, the second titanium silicide film 110 is formed thicker than the first titanium silicide film 108. Next, an interlayer film is formed again, and the interlayer film is planarized by a CMP method or an etch-back method to form a second interlayer film 111.

【0030】尚、本実施の形態においては、チタン(T
i)の代わりに、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)
等のその他の高融点金属を用いても同様の効果が得られ
ることは言うまでもない。さらに、第1のシリサイド膜
と第2のシリサイド膜が同一の高融点金属である必要も
なく、任意のシリサイド材料を選択することが可能であ
る。
In this embodiment, titanium (T
Cobalt (Co), nickel (Ni) instead of i)
Needless to say, the same effect can be obtained by using other refractory metals such as. Further, the first silicide film and the second silicide film do not need to be the same refractory metal, and any silicide material can be selected.

【0031】また、本実施の形態においては、酸化膜1
04、窒化膜105を順次形成しているが、酸化膜のみ
または窒化膜のみを形成してもよい。その場合、ゲート
電極、拡散層、層間膜を形成してから、酸化膜または窒
化膜を露出させた後、これを除去するようにしてよい。
また、酸化膜のみを形成する場合、酸化膜を露出させた
後、あるいはゲート電極を露出させた後に、第2のチタ
ンシリサイドを形成するようにしてよい。
In this embodiment, the oxide film 1
04 and the nitride film 105 are sequentially formed, but only the oxide film or only the nitride film may be formed. In that case, after forming the gate electrode, the diffusion layer, and the interlayer film, the oxide film or the nitride film may be exposed and then removed.
In the case where only an oxide film is formed, the second titanium silicide may be formed after exposing the oxide film or exposing the gate electrode.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
の半導体装置の製造方法によれば、ゲート電極上に形成
される高融点金属シリサイドの膜厚を拡散層上に形成さ
れる高融点金属シリサイドの膜厚より厚くしたことによ
り、ゲート電極上に形成されるシリサイド膜の耐熱性を
向上させることができ、これにより高信頼性を有する半
導体装置を実現することができる。
As apparent from the above description, according to the semiconductor equipment manufacturing method of the present invention, the thickness of the refractory metal silicide formed on the gate electrode height is formed on the diffusion layer By making the thickness of the melting point metal silicide thicker, the heat resistance of the silicide film formed on the gate electrode can be improved, and a highly reliable semiconductor device can be realized.

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

【図1】本発明による半導体装置の製造方法を工程順に
示した断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention in the order of steps.

【図2】図1の半導体装置の製造方法の工程順の続きを
示した断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a continuation of a process order of the method for manufacturing the semiconductor device of FIG. 1;

【図3】従来の半導体装置の製造方法を工程順に示した
断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a conventional method for manufacturing a semiconductor device in the order of steps.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 フィールド酸化膜 102 ゲート電極 103 ゲートポリシリコン 104 酸化膜 105 窒化膜 106 サイドウォール 107 拡散層 108 第1のチタンシリサイド 109 第1の層間膜 110 第2のチタンシリサイド 111 第2の層間膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Field oxide film 102 Gate electrode 103 Gate polysilicon 104 Oxide film 105 Nitride film 106 Side wall 107 Diffusion layer 108 First titanium silicide 109 First interlayer film 110 Second titanium silicide 111 Second interlayer film

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体基板上にゲート電極および拡散層
をそれぞれ形成する工程と、 前記ゲート電極上にシリサイド化反応を抑制するマスク
膜を形成した状態で前記ゲート電極をパターニングして
前記拡散層上に第1の高融点金属シリサイド膜を所定の
厚さで形成する工程と、 層間膜を形成して平坦化する工程と、 前記ゲート電極上に形成された前記マスク膜を除去した
後、第2の高融点金属シリサイド膜を前記所定の厚さよ
りも大きい厚さで形成する工程とを備えたことを特徴と
する半導体装置の製造方法。
A step of forming a gate electrode and a diffusion layer on a semiconductor substrate; and a step of patterning the gate electrode with a mask film for suppressing a silicidation reaction formed on the gate electrode. Forming a first refractory metal silicide film at a predetermined thickness, forming an interlayer film to planarize the film, removing the mask film formed on the gate electrode, and removing the second film. Forming the refractory metal silicide film with a thickness larger than the predetermined thickness.
【請求項2】 半導体基板上に選択的に形成される絶縁
膜間に高融点金属シリサイド層を形成する半導体装置の
製造方法において、 前記半導体基板上にゲートポリシリコンを形成する工程
と、 前記ゲートポリシリコンにイオン注入を行う工程と、 前記ゲートポリシリコン上に窒化膜を形成する工程と、 前記窒化膜をパターニングして前記ゲートポリシリコン
をエッチングしゲート電極を形成する工程と、 前記ゲート電極の側壁にサイドウォールを形成する工程
と、 前記半導体基板にイオン注入を行う工程と、 熱処理を行ってN型のゲート電極またはP型のゲート電
極と拡散層とを形成する工程と、 前記拡散層上に第1の高融点金属シリサイド膜を所定の
厚さで形成する工程と、 層間膜を堆積する工程と、 前記層間膜を平坦化して前記ゲート電極上の前記窒化膜
を露出させる工程と、 前記窒化膜を除去する工程と、 前記ゲート電極上に第2の高融点金属シリサイド膜を前
記所定の厚さよりも大きい厚さで形成する工程とを備え
たことを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. A method of manufacturing a semiconductor device in which a refractory metal silicide layer is formed between insulating films selectively formed on a semiconductor substrate, wherein: a step of forming gate polysilicon on the semiconductor substrate; Performing ion implantation on polysilicon; forming a nitride film on the gate polysilicon; patterning the nitride film and etching the gate polysilicon to form a gate electrode; Forming a sidewall on a side wall; performing ion implantation on the semiconductor substrate; performing a heat treatment to form an N-type gate electrode or a P-type gate electrode and a diffusion layer; Forming a first refractory metal silicide film with a predetermined thickness, depositing an interlayer film, flattening the interlayer film, Exposing the nitride film on the gate electrode; removing the nitride film; and forming a second refractory metal silicide film on the gate electrode with a thickness greater than the predetermined thickness. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項3】 半導体基板上に選択的に形成される絶縁
膜間に高融点金属シリサイド層を形成する半導体装置の
製造方法において、 前記半導体基板上にゲートポリシリコンを形成する工程
と、 前記ゲートポリシリコンにイオン注入を行う工程と、 前記ゲートポリシリコン上に酸化膜を形成する工程と、 前記酸化膜上に窒化膜を形成する工程と、 前記酸化膜および前記窒化膜をパターニングして前記ゲ
ートポリシリコンをエッチングしゲート電極を形成する
工程と、 前記ゲート電極の側壁にサイドウォールを形成する工程
と、 前記半導体基板にイオン注入を行う工程と、 熱処理を行ってN型のゲート電極またはP型のゲート電
極と拡散層とを形成する工程と、 前記拡散層上に第1の高融点金属シリサイド膜を所定の
厚さで形成する工程と、 層間膜を堆積する工程と、 前記層間膜を平坦化して前記ゲート電極上の前記窒化膜
を露出させる工程と、 前記窒化膜を除去する工程と、 前記ゲート電極上に第2の高融点金属シリサイド膜を前
記所定の厚さよりも大きい厚さで形成する工程とを備え
たことを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. A method of manufacturing a semiconductor device in which a refractory metal silicide layer is formed between insulating films selectively formed on a semiconductor substrate, comprising: forming a gate polysilicon on the semiconductor substrate; Performing ion implantation on polysilicon; forming an oxide film on the gate polysilicon; forming a nitride film on the oxide film; patterning the oxide film and the nitride film to form the gate; A step of forming a gate electrode by etching polysilicon; a step of forming a sidewall on a side wall of the gate electrode; a step of ion-implanting the semiconductor substrate; and performing a heat treatment on an N-type gate electrode or a P-type. Forming a gate electrode and a diffusion layer, and forming a first refractory metal silicide film with a predetermined thickness on the diffusion layer; Depositing an interlayer film; planarizing the interlayer film to expose the nitride film on the gate electrode; removing the nitride film; and forming a second refractory metal silicide on the gate electrode. Forming a film with a thickness larger than the predetermined thickness.
【請求項4】 半導体基板上に選択的に形成される絶縁
膜間に高融点金属シリサイド層を形成する半導体装置の
製造方法において、 前記半導体基板上にゲートポリシリコンを形成する工程
と、 前記ゲートポリシリコンにイオン注入を行う工程と、 前記ゲートポリシリコン上に酸化膜を形成する工程と、 前記酸化膜をパターニングして前記ゲートポリシリコン
をエッチングしゲート電極を形成する工程と、 前記ゲート電極の側壁にサイドウォールを形成する工程
と、 前記半導体基板にイオン注入を行う工程と、 熱処理を行ってN型のゲート電極またはP型のゲート電
極と拡散層とを形成する工程と、 前記拡散層上に第1の高融点金属シリサイド膜を所定の
厚さで形成する工程と、 層間膜を堆積する工程と、 前記層間膜を平坦化して前記ゲート電極上の前記酸化膜
を露出させる工程と、 前記酸化膜を除去する工程と、 前記ゲート電極上に第2の高融点金属シリサイド膜を前
記所定の厚さよりも大きい厚さで形成する工程とを備え
たことを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. A method of manufacturing a semiconductor device in which a refractory metal silicide layer is formed between insulating films selectively formed on a semiconductor substrate, wherein: a step of forming gate polysilicon on the semiconductor substrate; Performing ion implantation on polysilicon; forming an oxide film on the gate polysilicon; patterning the oxide film and etching the gate polysilicon to form a gate electrode; Forming a sidewall on a side wall; performing ion implantation on the semiconductor substrate; performing a heat treatment to form an N-type gate electrode or a P-type gate electrode and a diffusion layer; Forming a first refractory metal silicide film with a predetermined thickness, depositing an interlayer film, flattening the interlayer film, Exposing the oxide film on the gate electrode, removing the oxide film, and forming a second refractory metal silicide film on the gate electrode with a thickness larger than the predetermined thickness. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項5】 半導体基板上に選択的に形成される絶縁
膜間に高融点金属シリサイド層を形成する半導体装置の
製造方法において、 前記半導体基板上にゲートポリシリコンを形成する工程
と、 前記ゲートポリシリコンにイオン注入を行う工程と、 前記ゲートポリシリコン上に酸化膜を形成する工程と、 前記酸化膜をパターニングして前記ゲートポリシリコン
をエッチングしゲート電極を形成する工程と、 前記ゲート電極の側壁にサイドウォールを形成する工程
と、 前記半導体基板にイオン注入を行う工程と、 熱処理を行ってN型のゲート電極またはP型のゲート電
極と拡散層とを形成する工程と、 前記拡散層上に第1の高融点金属シリサイド膜を所定の
厚さで形成する工程と、 層間膜を堆積する工程と、 前記層間膜を平坦化して前記ゲート電極を露出させる工
程と、 前記ゲート電極上に第2の高融点金属シリサイド膜を前
記所定の厚さよりも大きい厚さで形成する工程とを備え
たことを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. A method of manufacturing a semiconductor device in which a refractory metal silicide layer is formed between insulating films selectively formed on a semiconductor substrate, wherein: a step of forming a gate polysilicon on the semiconductor substrate; Performing ion implantation on polysilicon; forming an oxide film on the gate polysilicon; patterning the oxide film and etching the gate polysilicon to form a gate electrode; Forming a sidewall on a side wall; performing ion implantation on the semiconductor substrate; performing a heat treatment to form an N-type gate electrode or a P-type gate electrode and a diffusion layer; Forming a first refractory metal silicide film with a predetermined thickness, depositing an interlayer film, flattening the interlayer film, The method of manufacturing a semiconductor device comprising: the step of exposing the gate electrode, characterized in that the second refractory metal silicide film on the gate electrode and a step of forming at the predetermined thickness greater than the thickness of.
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