Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP3769832B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP3769832B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

Manufacturing method of semiconductor device Download PDF

Info

Publication number
JP3769832B2
JP3769832B2 JP24066396A JP24066396A JP3769832B2 JP 3769832 B2 JP3769832 B2 JP 3769832B2 JP 24066396 A JP24066396 A JP 24066396A JP 24066396 A JP24066396 A JP 24066396A JP 3769832 B2 JP3769832 B2 JP 3769832B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
gate electrode
semiconductor device
refractory metal
tisi
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP24066396A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH1093080A (en
Inventor
裕司 小松
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP24066396A priority Critical patent/JP3769832B2/en
Publication of JPH1093080A publication Critical patent/JPH1093080A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3769832B2 publication Critical patent/JP3769832B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置製造方法に関し、さらに詳しくは、MOSトランジスタのゲート電極構造に特徴を有する半導体装置製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のMOS型半導体装置は、ゲート電極材料としてリン等の不純物を拡散した多結晶シリコン膜(ポリシリコン膜)が用いられてきた。しかしながら、近年、MOS型半導体装置の高速化、高集積化に伴い、上記ポリシリコン膜の抵抗が大きいため、信号の伝搬速度が問題となり、MOS型半導体装置の高速化を達成することが困難になってきている。
また、MOS型半導体装置の高集積化の要求により、微細化した、ショートチャネルのMOS型トランジスタのソース・ドレイン拡散層は益々薄くなり、浅いPN接合溝造が求められるため、ソース・ドレイン拡散層抵抗が大きくなり、これが高集積化、高速化を目指す半導体装置の阻害要件となってきている。
【0003】
上記のような問題を解決する手段の一つとして、良好なSi−SiO2界面状態を得る技術等が確立しているポリシリコンゲート電極のポリシリコン膜と、ゲート電極の低抵抗化を目的とした金属シリサイド膜、通常は高融点金属シリサイド膜との複合膜を用いたポリサイドゲート膜をゲート電極とし、しかもソース・ドレイン拡散層上にも高融点金属シリサイド層を形成したソース・ドレイン部構造のMOS型半導体装置が開発された。この高融点金属シリサイドとしては、最も比抵抗が小さなチタンシリサイド(TiSi2)が最も有望視されている。
通常の膜厚によるポリシリコンゲート電極のシート抵抗は30Ω/□程度であり、また、浅いPN接合のソース・ドレイン拡散層のシート抵抗は100Ω/□程度であるが、TiSi2膜をゲート電極やソース・ドレイン拡散層を形成することで、これらのシート抵抗を2〜5Ω/□にすることができる。
【0004】
上記のようにTiSi2膜を用いることで、ゲート電極やソース・ドレイン拡散層のシート抵抗の低抵抗化が可能となるが、下記のような問題がある。
TiSi2膜を高融点金属シリサイド膜としたポリサイドゲート電極形成は、ポリシリコン膜上にTi膜を堆積し、熱処理を行うことでポリシリコン膜とTi膜との合金反応を起こさせ、ポリシリコン膜の上部のみTiSi2膜にするのであるが、この合金反応時、多結晶であるポリシリコン膜の多結晶内のTiの拡散より、結晶粒界に沿ってのTiの拡散がより早く進み、ポリシリコン膜の一部で、Tiがゲート酸化膜に達してゲート酸化膜中にまで拡散し、ゲート電極耐圧劣化の問題が発生したり、また、ポリサイドゲート電極下部のかなりの部分でTiSi2膜がゲート酸化膜とする状態がおこると、ドープしたポリシリコン膜とTiSi2膜との仕事関数φMの差異や、その他Si−SiO2界面状態の変化等でMOSトランジスタのしきい値電圧VTHを変化させるという問題が発生したりする。
【0005】
上述した結晶粒界に沿ってのTiの拡散により、ポリシリコン膜の一部でゲート酸化膜に達するTiSi2膜が形成された状態のポリサイドゲート電極を持つMOSトランジスタのゲート電極部を示したのが、図3である。通常のTiSi2膜によるポリサイドゲート電極では、ポリシリコン膜とTiSi2膜との境界面は、Tiの結晶粒界に沿った早い拡散の影響で多少の凹凸はあるものの、概略平坦な境界面を持って形成されるが、図3に示すようなポリシリコン膜のかなり内部まで、又はゲート酸化膜に達するまでのTiSi2膜の異常成長部を持つポリサイドゲート電極のMOSトランジスタが、度々存在するのが一般であり、このようなMOSトランジスタは耐圧劣化を起こす。
また一方、合金反応時にポリシリコン膜中にドープされている不純物イオン、例えばAs等がTiSi2膜中に拡散して、シート抵抗値が増加するという問題が起こる虞もある。
【0006】
上記のような問題の対策として、多結晶シリコン膜、拡散防止膜および高融点金属シリサイド膜にて構成するポリサイド膜によるゲート電極溝造のMOSトランジスタを含む半導体装置およびその製造方法の従来例を、図4および図5を参照して説明する。
まず、図4(a)に示すように、P型の半導体基板11フィールド酸化膜としてのLOCOS(Local Oxidation of Silicon)膜12を選択的に形成する。その後、熱酸化膜により、MOSトランジスタ部1にゲート酸化膜13を形成する。更にその後、不純物をドープした第1のポリシリコン膜14を膜厚約150nm程堆積する。
【0007】
次に、熱処理によるSi02膜、又はCVD法によるCVDSiO2膜やSiN膜等による拡散防止膜15を形成する。
なお、これらの拡散防止膜15は絶縁膜なので、第1のポリシリコン膜14と後述する第2のポリシリコン膜16間の導電性を確保するために、拡散防止膜15の膜厚を0.6nm〜3nm程度の薄膜としてトンネル電流を用いる。
次に、不純物をドープした第2のポリシリコン膜16を膜厚約150nm程堆積する。
【0008】
次に、図4(b)に示すように、第2のポリシリコン膜16/拡散防止膜15/第1のポリシリコン膜14/ゲート酸化膜13をフォトリソグラフィ技術を用いてパターニングし、MOSトランジスタ部1にゲート電極部2を形成する。その後、後述するLDD(Lightly Doped Drain)層18を形成するために、イオン注入法により、Asイオンを用いた、低ドーズ量のイオン注入をソース・ドレイン部3に行う。
次に、CVD法によCVD酸化膜を堆積し、続いてRIE(Reactive Ion Etching)等による異方性エッチング法を用いて、CVD酸化膜をエッチバックし、ゲート電極部2の側壁にサイドウォール酸化膜17を形成する。その後、後述するソース・ドレイン層を形成するために、イオン注入法により、Asイオンを用いた、高ドーズ量のイオン注入をソース・ドレイン部3に行う。更にその後、ソース・ドレイン部3にイオン注入したAsイオンの活性化と拡散を兼ねた熱処理を行って、LDD層18を持つソース・ドレイン層19を形成する。
【0009】
次に、図4(c)に示すように、スパッタリング法によTi膜を堆積し、その後、RTA(Rapid Thermal Annealing)法により、窒素雰囲気中で、温度650°C程度の第1の熱処理を行い、Ti膜がシリコンと接触しているゲート電極部2の第2のポリシリコン膜16表面およびソース・ドレイン部3のソース・ドレイン層19表面にTiSi2膜20、21を形成する。
次に、このRTAにて形成された、絶縁膜上等のTi膜表面のTiN膜および内部の未反応のTi膜等を、硫酸と過酸化水素水の混合液により除去する。その後、TiSi2膜20、21の低抵抗化を目的とした、温度800°C程度の第2の熱処理を行う。この2度の熱処理により、ゲート電極部2およびソース・ドレイン部3に、自己整合的にシリサイド化させた、所謂サリサイド(elf−Aligned Silicide)化させた、低抵抗のTiSi2膜20、21を形成する。
なおここで、温度650°C程度の第1の熱処理で形成されるTiSi2膜20、21は、低温安定相で高抵抗のC49相と言われるTiSi2結晶で、温度800°C程度の第2の熱処理で形成されるTiSi2膜20、21は、高温安定相で低抵抗のC54相と言われるTiSi2結晶である。
【0010】
次に、図5に示すように、BPSG(Boro−Phospho Silicate Glass)等による層間絶縁膜22を堆積し、この層間絶縁膜22表面をリフロー法、又はCMP(Chemical Mechanical Polishing)等により平坦化し、その後層間絶縁膜22をパターニングして、MOSトランジスタ部1のソース・ドレイン部3等にコンタクトホールの開口23を形成する。
【0011】
次に、スパッタリング法等によりバリア膜24としてのTi膜とTiN膜を堆積し、続いてCVD法によりブランケットW膜25を堆積し、その後エッチバックを行って、コンタクトホールの開口23に埋め込みプラグとしてのタングステンプラグ26を形成する。
次に、TiN膜27とSiを含むAl合金膜28を堆積し、その後パターニングしてタングステンプラグ26等に接続する配線29を形成する。
この後は、図示は省略するが、パッシベーション膜形成、パッド窓開け等を行って、半導体装置を作製する。
【0012】
しかしながら、上述した半導体装置およびその製造方法は、ゲート電極の第1のポリシリコン膜14と第2のポリシリコン膜16間に入れる拡散防止膜15を、トンネル電流が流れる程度の、膜厚が0.6〜3nm程度の薄膜としなければならず、この様な薄膜で拡散防止効果を確実に期待できるほど均質性のある膜を形成することは、極めて難しい。
従って、第1のポリシリコン膜14や第2のポリシリコン膜16の膜厚を、この従来例のように、各々約150nmと厚くし、第2のポリシリコン膜16の表面部のみをTiSi2膜20とし、TiSi2膜20形成時のTiSi2の異常形成部(図3参照)と拡散防止膜15の不均質部とが重なる確率を低くし、異常形成部のTiSi2膜20がゲート酸化膜13に到達しないようにして、ゲート電極耐圧劣化の防止効果を向上させている。
上述した理由で、ゲート電極膜が厚くなり、半導体装置の高集積化による素子微細化に伴う半導体基板表面垂直方向の寸法縮小の要求を満たすことが難しくなり、従って半導体装置の更なる高集積化を難しくしているという問題がある。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した半導体装置製造方法における問題点を解決することをその目的とする。即ち本発明の課題は、多結晶シリコン膜、拡散防止膜および金属シリサイド膜にて構成するポリサイド膜による、ポリサイドゲート電極膜厚を薄くしても、ゲート電極耐圧劣化やしきい値電圧VTHの変化がないポリサイドゲート電極構造のMOSトランジスタを含む半導体装置製造方法を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体装置製造方法は、上述の課題を解決するために提案するものであ
【0015】
発明の半導体装置の製造方法は、多結晶シリコン膜、拡散防止膜および金属シリサイド膜で構成させたゲート電極構造のMOSトランジスタを含む半導体装置の製造方法において、ゲート酸化膜上に、第1のシリコン膜を形成する工程と、第1のシリコン膜上に、拡散防止膜としての高融点金属窒化膜を堆積する工程と、高融点金属窒化膜上に、第2のシリコン膜を形成する工程と、第2のシリコン膜/高融点金属窒化膜/第1のシリコン膜/ゲート酸化膜をパターニングして、ゲート電極部を形成する工程と、高融点金属膜を堆積する工程と、熱処理により、ゲート電極部の第2のシリコン膜およびソース・ドレイン部と高融点金属膜とを合金反応させ、シリサイド膜を形成する工程とを有し、前記シリサイド膜を形成する工程において、前記ゲート電極部の前記第2のシリコン膜を全てシリサイド膜にするとともに該シリサイド膜上に未反応の高融点金属膜を残し、前記ソース・ドレイン部の前記シリサイド膜上に未反応の高融点金属膜を残さないことを特徴とするものである。
【0016
本発明によれば、多結晶シリコン膜、拡散防止膜および金属シリサイド膜で構成させたゲート電極構造のMOSトランジスタにおいて、拡散防止膜を高融点金属窒化膜とすることで、拡散防止膜の導電性確保にトンネル電流を利用しないため、拡散防止膜の膜厚を厚くでき、従ってシリサイド化の合金反応時に高融点金属の拡散をほぼ確実に阻止することができる。このために、ポリサイドゲート電極耐圧劣化やしきい値電圧VTHの変化がないポリサイドゲート電極構造のMOSトランジスタの作製ができる。
また、高融点金属窒化膜による拡散防止膜は、高融点金属の拡散をほぼ確実に阻止できるために、第1、第2のシリコン膜の膜厚を薄くすることができるので、ポリサイドゲート電極の膜厚全体が薄くでき、半導体装置の高集積化による素子微細化に伴う半導体基板表面垂直方向の寸法縮小の要求を満たすために、より高集積化した半導体装置の作製が可能となる。
【0017
【実施例】
以下、本発明の具体的実施例につき、添付図面を参照して説明する。なお従来技術の説明で参照した図4、図5中の構成部分と同様の構成部分には、同一の参照符号を付すものとする。
【0018
本実施例は半導体装置製造方法に本発明を適用した例であり、これを図1および図2を参照して説明する。
まず、図1(a)に示すように、P型の半導体基板11にフィールド酸化膜としてのLOCOS膜12を選択的に形成する。その後、熱酸化膜により、MOSトランジスタ部1に膜厚釣20nm程度のゲート酸化膜13を形成する。
次に、第1のシリコン膜、例えばPをドープした第1のアモルファスシリコン膜31(以下、第1のa−Si膜31と記す)を、縦型LPCVD装置等を用いたCVD法により、膜厚約50nm程堆積する。この第1のa−Si膜31のCVD条件は、例えは下記のようなものである。
〔第1のa−Si膜31のCVD条件〕
SiH4ガス流量 : :500 sccm
PH3ガス流量 : 0.35 sccm
ガス圧力 : 133 Pa
温度 : 533 °C
【0019
次に、拡散防止膜としての高融点金属窒化膜、例えばTiN膜32をスパッタリング法により、膜厚約30nm程堆積する。このTiN膜32の堆積は、例えばマグネトロンスパッタリング装置を用い、下記の反応性スパッタリング条件にて行う。
〔TiN膜32の反応性スパッタリング条件〕
2ガス流量 : 100 sccm
ガス圧力 : 1 Pa
基板温度 : 200 °C
供給電力 : 6 kW
【0020
次に、第2のシリコン膜、例えばPをドープした第2のアモルファスシリコン膜33(以下、第2のa−Si膜33と記す)を、縦型LPCVD装置等を用いたCVD法により、膜厚約50nm程堆積する。この第2のa−Si膜33のCVD装置およびCVD条件は、例えば第1のa−Si膜31堆積時と同じものとする。
【0021
次に、図1(b)に示すように、第2のa−Si膜33/TiN膜32/第1のa−Si膜31/ゲート酸化膜13を、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングし、MOSトランジスタ部1のゲート電極部2を形成する。このゲート電極部2形成時のエッチングは、ECRプラズマエッチング装置を用い、エッチング条件としては、例えは下記のような条件とする。
〔ゲート電極部2形成時のエッチング条件〕
Cl2ガス流量 : 100 sccm
2ガス流量 : 100 sccm
ガス圧力 : 0.4 Pa
基板温度 : 20 °C
第1ステップのRFパワー : 80 kW
第2ステップのRFパワー : 30 kW
【0022
次に、後述するLDD(Lightly Doped Drain)層を形成するために、イオン注入法により、例えばAsイオンを用い、打ち込みエネルギー約25keV、ドーズ量約5E13/cm2で、ソース・ドレイン部3にイオン注入を行う。
【0023
次に、CVD法により、膜厚約300nmのCVD酸化膜を堆積し、続いてRIE等による異方性プラズマエッチング法を用いて、CVD酸化膜をエッチバックし、ゲート電極部2の側壁にサイドウォール酸化膜17を形成する。
その後、熱酸化膜(図示省略)をソース・ドレイン部3表面やゲート電極部3の第2のa−Si膜33表面に膜厚約10nm程度形成した後、イオン注入法により、MOSトランジスタ部1のソース・ドレイン部3に、後述するソース・ドレイン層を形成するためのイオン注入を行う。このイオン注入は、例えばAsイオンを用い、打ち込みエネルギー約20keV、ドーズ量約2E15/cm2で行う。なお、この打ち込みエネルギー値は、投影飛程Rpが第2のa−Si膜33中央部より表面側になるようにすることが望ましい。
【0024
次に、注入したイオンの活性化および拡散を兼ねた熱処理、例えばRTA (Rapid Thermal Annealing)法による約1000°Cで30秒程度の熱処理を行い、LDD層18を持つソース・ドレイン層19を形成する。
その後、ゲート電極部2の第2のa−Si膜33表面やソース・ドレイン部3のソース・ドレイン層19表面の熱酸化膜を希フッ酸液で除去する。
なお、上述した熱酸化膜や活性化等の熱処理工程を経ると、第1、第2のa−Si膜31、33は多結晶化が起こり、この段階では、ポリシリコン膜に変化している。
【0025
次に、図1(c)に示すように、高融点金属、例えばTi膜をスパッタリング法により膜厚約40nm程堆積する。その後、RTA法による窒素ガス雰囲気中での第1の熱処理を約650°Cで約30秒間程行う。
この熱処理により、ゲート電極部2の第2のa−Si膜33やソース・ドレイン部3のシリコンがTi膜と合金反応を起こし、Ti膜はTi膜厚の約2.3倍のシリコン層のシリコンと反応して、Ti膜厚の約2.5倍のTiSi2膜を形成する。従って、本実施例のTi膜が約40nmの場合、ソース・ドレイン部3では、約100nmのTiSi2膜35が形成され、ゲート電極部2では、拡散防止膜であるTiN膜32が設けられているために、ポリシリコン膜となった第2のa−Si膜33のみのシリコンがTi膜と反応し、約54nmのTiSi2膜34が形成される。
この際、ゲート電極部2のTi膜は、第2のa−Si膜33側の約22nmの膜厚のTi膜のみがTiSi2膜34の形成に使われ、残りのTi膜は未反応Ti膜として残る。
なお、ここで形成されたTiSi2膜34、35は、低温安定相で高抵抗のC49相といわれるTiSi2結晶である。
【0026
次に、上述したゲート電極部2の未反応Ti膜およびこの未反応Ti膜表面に形成されたTiN膜や、サイドウォール酸化膜17やLOCOS膜12等の絶縁膜上の未反応Ti膜およびこの未反応Ti膜表面に形成されたTiN膜等を、硫酸と過酸化水素水を3:1の比で混合した選択エッチング液で除去する。
その後、RTA法による窒素ガス雰囲気中での第2の熱処理を約800°Cで約30秒間程行う。この熱処理により、低温安定相で高抵抗のC49相と言われるTiSi2結晶であるTiSi2膜34、35は、高温安定相で低抵抗のC54相と言われるTiSi2結晶であるTiSi2膜34、35に相転移する。
この様にして、ゲート電極部2やソース・ドレイン部3に自己整合的に形成されシリサイド膜、所謂サリサイド膜としての、低抵抗のTiSi2膜34、35が形成される。
【0027
次に、図2に示すように、BPSG等による層間絶縁膜22を堆積し、この層間絶縁膜22表面をリフロー法、又はCMP等により平坦化し、その後層間絶縁膜22をパターニングして、MOSトランジスタ部1のソース・ドレイン部3等にコンタクトホールの開口23を形成する。
【0028】
次に、スパッタリング法等によバリア膜24としてのTi膜とTiN膜を堆積し、続いてCVD法によブランケットW膜25を堆積し、その後エッチバックを行って、コンタクトホールの開口23に埋め込みプラグとしてのタングステンプラグ26を形成する。
次に、TIN膜27とSiを含むAl合金膜28を堆積し、その後パターニングしてタングステンプラグ26等に接続する配線29を形成する。
この後は、図示は省略するが、パッシベーション膜形成、パッド窓開け等を行って、半導体装置を作製する。
【0029
上述した本発明の実施例では、ポリサイドゲート電極のN型のMOSトランジスタにより説明したが、ポリサイドゲート電極のP型のMOSトランジスタでも同様にして作製できる。またポリサイドゲート電極のN型のMOSトランジスタ形成工程と、ポリサイドゲート電極のP型のMOSトランジスタ形成工程を組み合わせることで、ポリサイドゲート電極のCMOS溝成の半導体装置の作製も可能である。
また、上述した実施例では、第2のシリコン膜に不純物をドープした第2のa−Si膜33を用いたが、上述した実施例のように第2のa−Si膜33を全てTiSi2膜34に変えるような厚いTi膜を用いる時は、不純物をドープしない第2のa−Si膜33であってもよい。
【0030】
上述の半導体装置は、拡散防止膜をTiN膜32としたポリサイドゲート電極のMOSトランジスタで構成し、このTiN膜32の膜厚は約30nmもあり、従来の拡散防止膜15よ1桁以上厚い膜厚となっているので、拡散防止膜全面でTiの第1のa−Si膜31への拡散防止効果が大きく、第1、第2のa−Si膜31、33が薄くても、ゲート電極耐圧劣化やしきい値電圧VTHの変化がない半導体装置の作製が可能となる。従って、MOSトランジスタのポリサイドゲート電極の膜厚が従来のポリサイドゲート電極の膜厚より大幅に薄くでき、より高集積化した半導体装置の作製が可能になる。
【0031
以上、本発明を実施例により説明したが、本発明はこの実施例に何ら限定されるものではない。
例えば、本実施例では拡散防止膜にTiN膜を用いて説明したが、WN膜やMoN膜等の高融点金属窒化膜でもよい。
また、第1、第2のシリコン膜として、不純物をドープしたアモルファスシリコン膜を用いて説明したが、不純物をドープしたポリシリコン膜でもよい。
その他、本発明の技術的思想の範囲内で、プロセス装置やプロセス条件は適宜変更が可能である。
【0032
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の半導体装置製造方法は、拡散防止膜にTiN膜を用いることで、薄いポリサイドゲート電極であっても、ゲート電極耐圧劣化やしきい値電圧VTHの変化がないポリサイドゲート電極のMOSトランジスタが作製でき、従って、より高集積化した半導体装置の作製が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明を適用した実施例の工程の前半を工程順に説明する、半導体装置の概略断面図で、(a)は半導体基板上にゲート酸化膜、第1のa−Si膜、TiN膜および第2のa−Si膜を形成した状態、(b)はゲート電極部を形成し、サイドウォール酸化膜を形成し、LDD層を持つソース・ドレイン層を形成した状態、(c)はゲート電極部およびソース・ドレイン部にTiSi2膜を形成した状態である。
【図2】 本発明を適用した実施例の工程の後半を工程順に説明する、半導体装置の概略断面図で、層間絶縁膜を形成し、タングステンプラグを形成した後、配線を形成した状態である。
【図3】 拡散防止膜のない、従来のポリサイドゲート電極のMOSトランジスタにおけるゲート電極耐圧劣化現象を説明するための、MOSトランジスタ部の一部の概略断面図である。
【図4】 従来の半導体装置の製造方法の工程の前半を工程順に説明する、半導体装置の概略断面図で、(a)は半導体基板上にゲート酸化膜、第1のポリシリコン膜、拡散防止膜および第2のポリシリコン膜を形成した状態、(b)はゲート電極部を形成し、サイドウォール酸化膜を形成し、LDD層を持つソース・ドレイン層を形成した状態、(c)はゲート電極部およびソース・ドレイン部にTiSi2膜を形成した状態である。
【図5】 従来の半導体装置の製造方法の工程の後半を工程順に説明する、半導体装置の概略断面図で、層間絶縁膜を形成し、タングステンプラグを形成した後、配線を形成した状態である。
【符号の説明】
1…MOSトランジスタ部、2…ゲート電極部、3…ソース・ドレイン部、11…半導体基板、12…LOCOS膜、13…ゲート酸化膜、14…第1のポリシリコン膜、15…拡散防止膜、16…第2のポリシリコン膜、17…サイドウォール酸化膜、18…LDD層、19…ソース・ドレイン層、20、21…TiSi2膜、22…間絶縁膜、23…開口、24…バリア膜、25…ブランケットW膜、26…タングステンプラグ、27…TiN膜、28…Аl合金膜、29…配線、31…第1のa−Si膜、32…TiN膜、33…第2のa−Si膜、34、35…TiSi2
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
Relates to a manufacturing method of the present invention is a semiconductor device, more particularly, to a method of manufacturing a semiconductor device characterized by a gate electrode structure of the MOS transistor.
[0002]
[Prior art]
In a conventional MOS type semiconductor device, a polycrystalline silicon film (polysilicon film) in which impurities such as phosphorus are diffused has been used as a gate electrode material. However, in recent years, with the increase in the speed and integration of MOS type semiconductor devices, the resistance of the polysilicon film is large, so that the signal propagation speed becomes a problem, and it is difficult to achieve high speed of the MOS type semiconductor device. It has become to.
Also, due to the demand for higher integration of MOS type semiconductor devices, the source / drain diffusion layer of a miniaturized short channel MOS type transistor becomes increasingly thinner and a shallow PN junction trench structure is required. The resistance increases, and this has become an obstruction requirement for semiconductor devices aiming at higher integration and higher speed.
[0003]
As one of the means for solving the above problems, a polysilicon film of a polysilicon gate electrode for which a technique for obtaining a good Si-SiO 2 interface state has been established, and the purpose of reducing the resistance of the gate electrode A source / drain structure in which a polycide gate film using a composite metal silicide film, usually a composite film with a refractory metal silicide film, is used as the gate electrode, and a refractory metal silicide layer is also formed on the source / drain diffusion layer The MOS type semiconductor device was developed. As this refractory metal silicide, titanium silicide (TiSi 2 ) having the smallest specific resistance is considered most promising.
The sheet resistance of the polysilicon gate electrode by conventional thickness 30 [Omega / □ on the order, also, the sheet resistance of the source-drain diffusion layers of a shallow PN junction is a 100 [Omega / □ extent, Ya gate electrode TiSi 2 film By forming the source / drain diffusion layers, the sheet resistance can be set to 2 to 5Ω / □.
[0004]
By using the TiSi 2 film as described above, the sheet resistance of the gate electrode and the source / drain diffusion layer can be reduced, but there are the following problems.
Polycide gate electrode formation using a TiSi 2 film as a refractory metal silicide film is performed by depositing a Ti film on the polysilicon film and performing a heat treatment to cause an alloy reaction between the polysilicon film and the Ti film. Only the upper part of the film is a TiSi 2 film, but at the time of this alloy reaction, the diffusion of Ti along the grain boundary proceeds faster than the diffusion of Ti in the polycrystalline polysilicon film, Ti reaches a gate oxide film in a part of the polysilicon film and diffuses into the gate oxide film to cause a problem of deterioration of the gate electrode breakdown voltage. In addition, a significant portion under the polycide gate electrode causes TiSi 2 If the film is state to contact with the gate oxide film occurs, the work function phi M and the doped polysilicon film and TiSi 2 film differences and, in MOS transistors other Si-SiO 2 interfacial state change such as Problem of changing the threshold voltage V TH is or generated.
[0005]
A gate electrode portion of a MOS transistor having a polycide gate electrode in a state in which a TiSi 2 film reaching a gate oxide film at a part of the polysilicon film is formed by diffusion of Ti along the crystal grain boundary described above is shown. This is shown in FIG. The polycide gate electrode by conventional TiSi 2 film, the boundary surface between the polysilicon film and TiSi 2 film, although there are some irregularities to the influence of the early diffusion along the grain boundaries of Ti, schematic planar boundary surfaces However, there are often polycide gate electrode MOS transistors that have an abnormally grown portion of the TiSi 2 film until it reaches the inside of the polysilicon film or reaches the gate oxide film as shown in FIG. In general, such a MOS transistor causes breakdown voltage deterioration.
On the other hand, impurity ions doped in the polysilicon film, such as As, may be diffused into the TiSi 2 film during the alloy reaction, which may increase the sheet resistance.
[0006]
As a countermeasure against the above problems, a semiconductor device including a MOS transistor having a gate electrode trench structure using a polycide film composed of a polycrystalline silicon film, a diffusion prevention film, and a refractory metal silicide film, and a conventional example of a manufacturing method thereof, This will be described with reference to FIGS.
First, as shown in FIG. 4 (a), selectively forming a LOCOS (Local Oxidation of Silicon) film 12 as a field oxide film on a semiconductor substrate 11 of P-type. Thereafter, a gate oxide film 13 is formed on the MOS transistor portion 1 by a thermal oxide film. Thereafter, a first polysilicon film 14 doped with impurities is deposited to a thickness of about 150 nm.
[0007]
Next, a Si0 2 film diffusion prevention film 15 by CVD SiO 2 film or SiN film, or the like, or by a CVD method, by heat treatment.
Since these diffusion prevention films 15 are insulating films, the film thickness of the diffusion prevention film 15 is set to 0. 0 in order to ensure conductivity between the first polysilicon film 14 and the second polysilicon film 16 described later. A tunnel current is used as a thin film of about 6 nm to 3 nm.
Next, a second polysilicon film 16 doped with impurities is deposited to a thickness of about 150 nm.
[0008]
Next, as shown in FIG. 4B, the second polysilicon film 16 / diffusion preventive film 15 / first polysilicon film 14 / gate oxide film 13 are patterned using a photolithography technique to form a MOS transistor. A gate electrode portion 2 is formed in the portion 1. Thereafter, in order to form an LDD (Lightly Doped Drain) layer 18 which will be described later, low dose ion implantation using As ions is performed on the source / drain portion 3 by ion implantation.
Then, deposited by Ri CVD oxide film in the CVD method, followed by RIE (Reactive Ion Etching) using an anisotropic etching method using such a CVD oxide film is etched back, side walls of the gate electrode 2 A wall oxide film 17 is formed. Thereafter, in order to form a source / drain layer to be described later, high dose ion implantation using As ions is performed on the source / drain portion 3 by ion implantation. Further, after that, heat treatment is performed for both activation and diffusion of As ions implanted into the source / drain portion 3 to form the source / drain layer 19 having the LDD layer 18.
[0009]
Next, as shown in FIG. 4 (c), deposited by Ri Ti film sputtering, then, RTA by (Rapid Thermal Annealing) method, in a nitrogen atmosphere, the first heat treatment temperature of about 650 ° C Then, TiSi 2 films 20 and 21 are formed on the surface of the second polysilicon film 16 of the gate electrode part 2 and the surface of the source / drain layer 19 of the source / drain part 3 where the Ti film is in contact with silicon.
Next, the TiN film on the surface of the Ti film such as on the insulating film and the unreacted Ti film formed inside by this RTA are removed with a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution. Thereafter, a second heat treatment at a temperature of about 800 ° C. is performed for the purpose of reducing the resistance of the TiSi 2 films 20 and 21. The heat treatment of this twice, the gate electrode 2 and the source and drain portions 3, a self was aligned manner is silicided, so-called salicide (S elf- Ali gned Sili cide) was of a low resistance TiSi 2 film 20 , 21 are formed.
Here, the TiSi 2 films 20 and 21 formed by the first heat treatment at a temperature of about 650 ° C. are TiSi 2 crystals called a C49 phase having a low-temperature stable phase and a high resistance. The TiSi 2 films 20 and 21 formed by the heat treatment 2 are TiSi 2 crystals called a C54 phase having a high temperature stable phase and low resistance.
[0010]
Next, as shown in FIG. 5, an interlayer insulating film 22 made of BPSG (Boro-Phospho Silicate Glass) or the like is deposited, and the surface of the interlayer insulating film 22 is planarized by a reflow method, CMP (Chemical Mechanical Polishing), or the like. Thereafter, the interlayer insulating film 22 is patterned to form contact hole openings 23 in the source / drain portions 3 and the like of the MOS transistor portion 1.
[0011]
Next, a Ti film and a TiN film are deposited as a barrier film 24 by a sputtering method or the like, and then a blanket W film 25 is deposited by a CVD method, and then etch back is performed as an embedded plug in the opening 23 of the contact hole. The tungsten plug 26 is formed.
Next, a TiN film 27 and an Al alloy film 28 containing Si are deposited, and then patterned to form a wiring 29 connected to the tungsten plug 26 and the like.
Thereafter, although illustration is omitted, a semiconductor device is manufactured by forming a passivation film, opening a pad window, and the like.
[0012]
However, in the semiconductor device and the manufacturing method thereof described above, the thickness of the diffusion preventing film 15 inserted between the first polysilicon film 14 and the second polysilicon film 16 of the gate electrode is so small that a tunnel current flows. It is extremely difficult to form a film having such a homogeneity that the anti-diffusion effect can be reliably expected with such a thin film.
Therefore, the thickness of the first polysilicon film 14 and the second polysilicon film 16 is increased to about 150 nm as in this conventional example, and only the surface portion of the second polysilicon film 16 is TiSi 2. and film 20, to lower the probability of abnormal formation of the TiSi 2 when TiSi 2 film 20 is formed and the heterogeneity of (see FIG. 3) and the diffusion preventing film 15 overlap, the abnormal formation of the TiSi 2 film 20 is the gate oxide The effect of preventing deterioration of the gate electrode breakdown voltage is improved so as not to reach the film 13.
For the reasons described above, the gate electrode film becomes thicker, and it becomes difficult to satisfy the demand for size reduction in the direction perpendicular to the surface of the semiconductor substrate accompanying element miniaturization due to higher integration of the semiconductor device. There is a problem that makes it difficult.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to solve the problems in the method for manufacturing a semiconductor device described above. That is, the problem of the present invention is that even if the polycide gate electrode film thickness is reduced by the polycide film composed of the polycrystalline silicon film, the diffusion prevention film, and the metal silicide film, the gate electrode breakdown voltage degradation and the threshold voltage V TH are reduced. An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device including a MOS transistor having a polycide gate electrode structure without any change.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, Ru der proposes to solve the problems described above.
[0015]
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device including a gate electrode structure MOS transistor including a polycrystalline silicon film, a diffusion prevention film, and a metal silicide film. Forming a silicon film; depositing a refractory metal nitride film as a diffusion preventing film on the first silicon film; forming a second silicon film on the refractory metal nitride film; The second silicon film / refractory metal nitride film / first silicon film / gate oxide film are patterned to form a gate electrode portion, a refractory metal film is deposited, and heat treatment is performed to form a gate. a second silicon film and the source and drain portions of the electrode portion and the refractory metal film is an alloy reaction, and a step of forming a silicide film, in the step of forming the silicide film The silicide leaving unreacted refractory metal film on the membrane, unreacted refractory metal on said silicide film of the source and drain portions while all the silicide film using the second silicon layer of the gate electrode portion It is characterized by not leaving a film.
[00 16 ]
According to the present invention, in a MOS transistor having a gate electrode structure composed of a polycrystalline silicon film, a diffusion prevention film, and a metal silicide film, the diffusion prevention film is made of a refractory metal nitride film, whereby the conductivity of the diffusion prevention film is increased. Since a tunnel current is not used for securing, the film thickness of the diffusion preventing film can be increased, so that the diffusion of the refractory metal can be almost certainly prevented during the silicidation alloy reaction. Therefore, it is possible to manufacture a MOS transistor having a polycide gate electrode structure in which the polycide gate electrode breakdown voltage is not deteriorated and the threshold voltage V TH is not changed.
Further, since the diffusion prevention film made of the refractory metal nitride film can almost certainly prevent the diffusion of the refractory metal, the thickness of the first and second silicon films can be reduced, so that the polycide gate electrode The overall thickness of the semiconductor device can be reduced, and a highly integrated semiconductor device can be manufactured in order to meet the demand for size reduction in the direction perpendicular to the surface of the semiconductor substrate accompanying the miniaturization of elements due to high integration of the semiconductor device.
[00 17 ]
【Example】
Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Components similar to those in FIGS. 4 and 5 referred to in the description of the prior art are denoted by the same reference numerals.
[00 18 ]
This embodiment is an example of applying the present invention to the manufacturing method of the semiconductor device will be described which with reference to FIGS.
First, as shown in FIG. 1A, a LOCOS film 12 as a field oxide film is selectively formed on a P-type semiconductor substrate 11. Thereafter, a gate oxide film 13 having a thickness of about 20 nm is formed on the MOS transistor portion 1 by a thermal oxide film.
Next, a first silicon film, for example, a first amorphous silicon film 31 doped with P (hereinafter referred to as a first a-Si film 31) is formed by a CVD method using a vertical LPCVD apparatus or the like. Deposit about 50 nm thick. The CVD conditions for the first a-Si film 31 are, for example, as follows.
[CVD conditions for first a-Si film 31]
SiH 4 gas flow rate:: 500 sccm
PH 3 gas flow rate: 0.35 sccm
Gas pressure: 133 Pa
Temperature: 533 ° C
[00 19 ]
Next, a refractory metal nitride film, for example, a TiN film 32 as a diffusion preventing film is deposited by sputtering to a thickness of about 30 nm. The TiN film 32 is deposited using, for example, a magnetron sputtering apparatus under the following reactive sputtering conditions.
[Reactive sputtering condition of TiN film 32]
N 2 gas flow rate: 100 sccm
Gas pressure: 1 Pa
Substrate temperature: 200 ° C
Power supply: 6 kW
[00 20 ]
Next, a second silicon film, for example, a second amorphous silicon film 33 doped with P (hereinafter referred to as a second a-Si film 33) is formed by a CVD method using a vertical LPCVD apparatus or the like. Deposit about 50 nm thick. The CVD apparatus and CVD conditions for the second a-Si film 33 are the same as, for example, when the first a-Si film 31 is deposited.
[00 21 ]
Next, as shown in FIG. 1B, the second a-Si film 33 / TiN film 32 / first a-Si film 31 / gate oxide film 13 are patterned using a photolithography technique, A gate electrode portion 2 of the MOS transistor portion 1 is formed. Etching at the time of forming the gate electrode portion 2 uses an ECR plasma etching apparatus, and the etching conditions are as follows, for example.
[Etching conditions when forming the gate electrode 2]
Cl 2 gas flow rate: 100 sccm
O 2 gas flow rate: 100 sccm
Gas pressure: 0.4 Pa
Substrate temperature: 20 ° C
First step RF power: 80 kW
Second step RF power: 30 kW
[00 22 ]
Next, in order to form an LDD (Lightly Doped Drain) layer to be described later, ions are implanted into the source / drain portion 3 by ion implantation, for example, using As ions, with an implantation energy of about 25 keV and a dose of about 5E13 / cm 2. Make an injection.
[00 23 ]
Next, a CVD oxide film having a film thickness of about 300 nm is deposited by the CVD method, and then the CVD oxide film is etched back by using an anisotropic plasma etching method such as RIE. A wall oxide film 17 is formed.
Thereafter, a thermal oxide film (not shown) is formed on the surface of the source / drain portion 3 and the surface of the second a-Si film 33 of the gate electrode portion 3 to a thickness of about 10 nm, and then the MOS transistor portion 1 is formed by ion implantation. The source / drain portion 3 is subjected to ion implantation for forming a source / drain layer to be described later. This ion implantation is performed using, for example, As ions, with an implantation energy of about 20 keV and a dose of about 2E15 / cm 2 . The implantation energy value is desirably set so that the projected range Rp is closer to the surface side than the center of the second a-Si film 33.
[00 24 ]
Next, a heat treatment for activating and diffusing the implanted ions, for example, a heat treatment for about 30 seconds at about 1000 ° C. by the RTA (Rapid Thermal Annealing) method is performed to form the source / drain layers 19 having the LDD layers 18. To do.
Thereafter, the thermal oxide film on the surface of the second a-Si film 33 of the gate electrode portion 2 and the surface of the source / drain layer 19 of the source / drain portion 3 is removed with a diluted hydrofluoric acid solution.
It should be noted that the first and second a-Si films 31 and 33 are polycrystallized after the thermal oxide film and the heat treatment process such as activation described above, and at this stage, the first a-Si films 31 and 33 are changed to polysilicon films. .
[00 25 ]
Next, as shown in FIG. 1C, a refractory metal such as a Ti film is deposited to a thickness of about 40 nm by sputtering. Thereafter, a first heat treatment in a nitrogen gas atmosphere by the RTA method is performed at about 650 ° C. for about 30 seconds.
By this heat treatment, the second a-Si film 33 of the gate electrode part 2 and the silicon of the source / drain part 3 cause an alloy reaction with the Ti film, and the Ti film is a silicon layer having a thickness of about 2.3 times the Ti film thickness. It reacts with silicon to form a TiSi 2 film about 2.5 times as thick as the Ti film thickness. Therefore, when the Ti film of this embodiment is about 40 nm, the source / drain portion 3 is formed with the TiSi 2 film 35 of about 100 nm, and the gate electrode portion 2 is provided with the TiN film 32 as a diffusion preventing film. Therefore, the silicon of only the second a-Si film 33 that has become a polysilicon film reacts with the Ti film, and a TiSi 2 film 34 of about 54 nm is formed.
At this time, only the Ti film having a thickness of about 22 nm on the second a-Si film 33 side is used for forming the TiSi 2 film 34 and the remaining Ti film is unreacted Ti. It remains as a film.
The TiSi 2 films 34 and 35 formed here are TiSi 2 crystals called a C49 phase having a low temperature stable phase and a high resistance.
[00 26 ]
Next, the unreacted Ti film of the gate electrode portion 2 and the TiN film formed on the surface of the unreacted Ti film, the unreacted Ti film on the insulating film such as the sidewall oxide film 17 and the LOCOS film 12, and the The TiN film formed on the surface of the unreacted Ti film is removed with a selective etching solution in which sulfuric acid and hydrogen peroxide are mixed at a ratio of 3: 1.
Thereafter, a second heat treatment in a nitrogen gas atmosphere by the RTA method is performed at about 800 ° C. for about 30 seconds. By this heat treatment, cold TiSi 2 films 34 and 35 is a TiSi 2 crystals in the stable phase is said C49 phase of high resistance, TiSi 2 film 34 is a TiSi 2 crystals called C54 phase of low resistance at a high temperature stable phase , 35.
In this manner, low-resistance TiSi 2 films 34 and 35 are formed as silicide films, so-called salicide films, formed in a self-aligned manner on the gate electrode portion 2 and the source / drain portions 3.
[00 27 ]
Next, as shown in FIG. 2, an interlayer insulating film 22 made of BPSG or the like is deposited, the surface of the interlayer insulating film 22 is flattened by a reflow method or CMP, and then the interlayer insulating film 22 is patterned to form a MOS transistor. Contact hole openings 23 are formed in the source / drain portions 3 and the like of the portion 1.
[0028]
Next, by depositing a Ti film and a TiN film as a barrier film 24 Ri by the sputtering method or the like, followed by depositing a blanket W film 25 Ri by the CVD method, followed by performing etch back, contact hole openings 23 A tungsten plug 26 is formed as an embedded plug.
Next, a TIN film 27 and an Al alloy film 28 containing Si are deposited, and then patterned to form a wiring 29 connected to the tungsten plug 26 and the like.
Thereafter, although illustration is omitted, a semiconductor device is manufactured by forming a passivation film, opening a pad window, and the like.
[00 29 ]
In the above-described embodiment of the present invention, the N-type MOS transistor having the polycide gate electrode has been described. However, a P-type MOS transistor having the polycide gate electrode can be similarly manufactured. Further, by combining the N-type MOS transistor forming step of the polycide gate electrode and the P-type MOS transistor forming step of the polycide gate electrode, it is possible to manufacture a semiconductor device having a polycide gate electrode formed with a CMOS trench.
In the above-described embodiment, the second a-Si film 33 in which the second silicon film is doped with impurities is used. However, as in the above-described embodiment, the second a-Si film 33 is entirely formed of TiSi 2. When a thick Ti film is used instead of the film 34, the second a-Si film 33 not doped with impurities may be used.
[0030]
Above semiconductor device, the diffusion preventing film is composed of a MOS transistor of the polycide gate electrode was TiN film 32, the film thickness of the TiN film 32 is also about 30 nm, 1 order of magnitude or more Ri good conventional diffusion preventing film 15 Since the film thickness is large, the effect of preventing diffusion of Ti to the first a-Si film 31 is large on the entire surface of the diffusion prevention film, and even if the first and second a-Si films 31 and 33 are thin, It is possible to manufacture a semiconductor device that does not deteriorate the gate electrode breakdown voltage or change the threshold voltage V TH . Therefore, the film thickness of the polycide gate electrode of the MOS transistor can be made much thinner than that of the conventional polycide gate electrode, and a highly integrated semiconductor device can be manufactured.
[00 31 ]
Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited to the embodiments.
For example, in this embodiment, the TiN film is used as the diffusion preventing film, but a refractory metal nitride film such as a WN film or a MoN film may be used.
Further, although the amorphous silicon film doped with impurities has been described as the first and second silicon films, a polysilicon film doped with impurities may be used.
In addition, the process apparatus and process conditions can be changed as appropriate within the scope of the technical idea of the present invention.
[00 32 ]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention uses a TiN film as a diffusion prevention film, so that even with a thin polycide gate electrode, gate electrode breakdown voltage degradation and threshold voltage V A MOS transistor having a polycide gate electrode with no change in TH can be manufactured. Therefore, a highly integrated semiconductor device can be manufactured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device, illustrating the first half of the steps of an embodiment to which the present invention is applied, in the order of steps. FIG. 1 (a) is a gate oxide film, a first a-Si film, TiN on a semiconductor substrate. A state in which a film and a second a-Si film are formed, (b) a state in which a gate electrode portion is formed, a sidewall oxide film is formed, and a source / drain layer having an LDD layer is formed, (c) in FIG. In this state, a TiSi 2 film is formed on the gate electrode portion and the source / drain portions.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device, illustrating the second half of the steps of an embodiment to which the present invention is applied, in the order of steps, in which an interlayer insulating film is formed, a tungsten plug is formed, and then a wiring is formed. .
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a part of a MOS transistor part for explaining a gate electrode breakdown voltage deterioration phenomenon in a conventional polycide gate electrode MOS transistor without a diffusion prevention film.
4A and 4B are schematic cross-sectional views of a semiconductor device, illustrating the first half of the steps of a conventional method for manufacturing a semiconductor device in order of steps, wherein FIG. 4A is a gate oxide film, a first polysilicon film, and a diffusion prevention layer on a semiconductor substrate; A state in which a film and a second polysilicon film are formed, (b) is a state in which a gate electrode portion is formed, a sidewall oxide film is formed, and a source / drain layer having an LDD layer is formed, (c) is a gate In this state, a TiSi 2 film is formed on the electrode part and the source / drain part.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device, illustrating the second half of the steps of a conventional method for manufacturing a semiconductor device in order of steps, in which an interlayer insulating film is formed, a tungsten plug is formed, and then a wiring is formed. .
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... MOS transistor part, 2 ... Gate electrode part, 3 ... Source / drain part, 11 ... Semiconductor substrate, 12 ... LOCOS film | membrane, 13 ... Gate oxide film, 14 ... 1st polysilicon film, 15 ... Diffusion prevention film, 16 ... second polysilicon film, 17 ... side wall oxide film, 18 ... LDD layer, 19 ... drain layer, 20, 21 ... TiSi 2 film, 22 ... layer insulating film, 23 ... opening, 24 ... barrier Membrane, 25 ... Blanket W film, 26 ... Tungsten plug, 27 ... TiN film, 28 ... Аl alloy film, 29 ... Wiring, 31 ... First a-Si film, 32 ... TiN film, 33 ... Second a- Si film, 34, 35... TiSi 2 film

Claims (1)

多結晶シリコン膜、拡散防止膜および金属シリサイド膜で構成させたゲート電極構造のMOSトランジスタを含む半導体装置の製造方法において、
ゲート酸化膜上に、第1のシリコン膜を形成する工程と、
前記第1のシリコン膜上に、前記拡散防止膜としての高融点金属窒化膜を堆積する工程と、
前記高融点金属窒化膜上に、第2のシリコン膜を形成する工程と、
前記第2のシリコン膜/前記高融点金属窒化膜/前記第1のシリコン膜/前記ゲート酸化膜をパターニングして、ゲート電極部を形成する工程と、
高融点金属膜を堆積する工程と、
熱処理により、前記ゲート電極部の前記第2のシリコン膜およびソース・ドレイン部と前記高融点金属膜とを合金反応させ、シリサイド膜を形成する工程とを有し、
前記シリサイド膜を形成する工程において、前記ゲート電極部の前記第2のシリコン膜を全てシリサイド膜にするとともに該シリサイド膜上に未反応の高融点金属膜を残し、前記ソース・ドレイン部の前記シリサイド膜上に未反応の高融点金属膜を残さない
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
In a method of manufacturing a semiconductor device including a MOS transistor having a gate electrode structure formed of a polycrystalline silicon film, a diffusion prevention film, and a metal silicide film,
Forming a first silicon film on the gate oxide film;
Depositing a refractory metal nitride film as the diffusion preventing film on the first silicon film;
Forming a second silicon film on the refractory metal nitride film;
Patterning the second silicon film / the refractory metal nitride film / the first silicon film / the gate oxide film to form a gate electrode portion;
Depositing a refractory metal film;
A step of alloying the second silicon film and source / drain portions of the gate electrode portion with the refractory metal film by heat treatment to form a silicide film,
In the step of forming the silicide film, the second silicon film in the gate electrode portion is entirely made into a silicide film, and an unreacted refractory metal film is left on the silicide film, and the silicide in the source / drain portions is formed. A method for manufacturing a semiconductor device, wherein an unreacted refractory metal film is not left on the film.
JP24066396A 1996-09-11 1996-09-11 Manufacturing method of semiconductor device Expired - Fee Related JP3769832B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP24066396A JP3769832B2 (en) 1996-09-11 1996-09-11 Manufacturing method of semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP24066396A JP3769832B2 (en) 1996-09-11 1996-09-11 Manufacturing method of semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH1093080A JPH1093080A (en) 1998-04-10
JP3769832B2 true JP3769832B2 (en) 2006-04-26

Family

ID=17062859

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP24066396A Expired - Fee Related JP3769832B2 (en) 1996-09-11 1996-09-11 Manufacturing method of semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3769832B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100578818B1 (en) 2005-02-24 2006-05-11 삼성전자주식회사 Fin Field Effect Transistor and Its Forming Method

Also Published As

Publication number Publication date
JPH1093080A (en) 1998-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6329276B1 (en) Method of forming self-aligned silicide in semiconductor device
US6770571B2 (en) Barrier in gate stack for improved gate dielectric integrity
US6329277B1 (en) Method of forming cobalt silicide
JPH0758773B2 (en) Method of manufacturing semiconductor device and semiconductor device
US6720241B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
EP0603360A1 (en) Methods of forming a local interconnect and a high resistor polysilicon load
KR100243906B1 (en) Method of manufacturing semiconductor device
JPH11284179A (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
US6221760B1 (en) Semiconductor device having a silicide structure
US6828206B2 (en) Semiconductor device and method for fabricating the same
JP2636786B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP3769832B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
US6100170A (en) Method of manufacturing semiconductor device
US6861319B2 (en) Gate electrode and method of fabricating the same
KR19980014188A (en) Semiconductor Device Using Flux Ion Implantation and Manufacturing Method Thereof
JP3263941B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP2004273556A (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
US7427796B2 (en) Semiconductor device and method of manufacturing a semiconductor device
JP2621805B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP3598693B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JPH10163485A (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
KR100403321B1 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JPH10256538A (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP2561026B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JPH1117182A (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20040708

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050726

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050916

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20051101

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20051111

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20060117

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20060130

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees