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
JPH0713963B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JPH0713963B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

Info

Publication number
JPH0713963B2
JPH0713963B2 JP5343690A JP5343690A JPH0713963B2 JP H0713963 B2 JPH0713963 B2 JP H0713963B2 JP 5343690 A JP5343690 A JP 5343690A JP 5343690 A JP5343690 A JP 5343690A JP H0713963 B2 JPH0713963 B2 JP H0713963B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
polysilicon
forming
polysilicon film
silicide
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
JP5343690A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0316133A (en
Inventor
義晴 日▲高▼
Original Assignee
松下電子工業株式会社
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 松下電子工業株式会社 filed Critical 松下電子工業株式会社
Priority to JP5343690A priority Critical patent/JPH0713963B2/en
Publication of JPH0316133A publication Critical patent/JPH0316133A/en
Publication of JPH0713963B2 publication Critical patent/JPH0713963B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Local Oxidation Of Silicon (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、半導体装置の製造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device.

従来の技術 デバイスの微細化,高速化がますます要求される現在で
は、高融点金属(W,Moなど)を用いたシリサイドゲート
トランジスタ,シリサイド配線や、絶縁膜とシリサイド
膜の間にポリシリコン層を設けたポリサイド構造のトラ
ンジスタ,配線を用いる技術が取り入れられている。こ
の技術は、ポリシリコンを用いたときよりも、配線抵抗
が低く高速化が可能であると同時に、後工程で高温の熱
処理が可能となる。
Conventional technology Nowadays, as devices are required to be more miniaturized and faster, silicide gate transistors using high melting point metals (W, Mo, etc.), silicide wiring, and a polysilicon layer between an insulating film and a silicide film are used. A technology using a transistor with a polycide structure and wiring provided with is adopted. This technique has a lower wiring resistance and a higher speed than the case where polysilicon is used, and at the same time, a high temperature heat treatment is possible in a post process.

従来の半導体装置の製造方法を第5図に示す。半導体素
子が形成された半導体基板1に絶縁膜2を形成した後
に、ドライエッチングなどのエッチング方法によりコン
タクトを形成する(第5図(a))。その後に、配線や
ゲート電極として用いる金属系膜3をスパッタ蒸着法や
化学蒸着(CVD)法により形成し、ドライエッチング法
などによりパターン形成を行なう(第5図(b))。さ
らに、上部の配線との絶縁性を高めるために金属系膜3
の上に熱酸化法やCVD法により酸化絶縁膜4を形成する
(第5図(c))方法を用いている。しかし、金属材料
によっては酸化され易い。その上、シリサイド膜は、ス
パッタ蒸着法やCVD法を用いて形成するため、成膜条件
の若干の違いにより、不安定な結晶状態で形成される。
この不安定な結晶状態は、結晶構造の違いや膜に不純物
が含まれることによって発生する。成膜条件による結晶
状態の変化が、膜応力の増減に大きく影響する。また、
不安定な結晶状態のシリサイド膜は、酸化絶縁膜を形成
する工程で熱処理を受けることになり、より安全な結晶
状態に変化する。このとき、シリサイド膜は酸化雰囲気
中の熱処理で過剰に酸化が進行すると、膜の破壊が起こ
る。また、結晶状態が変化することにより膜応力も変化
する。このため、シリサイド膜と絶縁膜,シリサイド膜
とポリシリコン膜の界面で剥離が起こる。
FIG. 5 shows a conventional method for manufacturing a semiconductor device. After forming the insulating film 2 on the semiconductor substrate 1 on which the semiconductor element is formed, a contact is formed by an etching method such as dry etching (FIG. 5A). After that, the metal-based film 3 used as the wiring and the gate electrode is formed by the sputter deposition method or the chemical vapor deposition (CVD) method, and the pattern is formed by the dry etching method or the like (FIG. 5B). Further, in order to improve the insulation with the upper wiring, the metal-based film 3
A method of forming the oxide insulating film 4 on the above by a thermal oxidation method or a CVD method (FIG. 5 (c)) is used. However, some metal materials are easily oxidized. Moreover, since the silicide film is formed by using the sputter deposition method or the CVD method, the silicide film is formed in an unstable crystalline state due to a slight difference in the film forming conditions.
This unstable crystal state occurs due to a difference in crystal structure and inclusion of impurities in the film. The change in the crystalline state depending on the film forming conditions greatly affects the increase and decrease of the film stress. Also,
The unstable crystalline silicide film undergoes heat treatment in the step of forming the oxide insulating film, and changes to a safer crystalline state. At this time, if the silicide film is excessively oxidized by heat treatment in an oxidizing atmosphere, the film is broken. Further, the film stress also changes due to the change of the crystalline state. Therefore, peeling occurs at the interface between the silicide film and the insulating film and the silicide film and the polysilicon film.

発明が解決しようとする課題 シリサイド膜は、成膜条件の若干の違いにより、不安定
な結晶状態で形成される。この不安定な結晶状態は、結
晶構造の違いや膜に不純物が含まれることによって発生
する。成膜条件による結晶状態の変化が、膜応力の増減
に大きく影響する。また、不安定な結晶状態のシリサイ
ド膜は、酸化絶縁膜を形成する工程で熱処理を受けるこ
とになり、より安定な結晶状態に変化する。後工程の熱
処理での結晶状態が安定化する方向の原子の再配列が、
酸化雰囲気中で起こるとシリサイド膜が過剰に酸化さ
れ、破壊されるといった課題がある。
Problems to be Solved by the Invention A silicide film is formed in an unstable crystalline state due to slight differences in film forming conditions. This unstable crystal state occurs due to a difference in crystal structure and inclusion of impurities in the film. The change in the crystalline state depending on the film forming conditions greatly affects the increase and decrease of the film stress. Moreover, the silicide film in an unstable crystalline state undergoes heat treatment in the step of forming the oxide insulating film, and changes to a more stable crystalline state. The rearrangement of atoms in the direction in which the crystalline state is stabilized in the heat treatment in the later step is
If it occurs in an oxidizing atmosphere, there is a problem that the silicide film is excessively oxidized and destroyed.

その上、結晶状態が変化することにより膜応力が変化す
る。このため、シリサイド膜と絶縁膜,シリサイド膜と
ポリシリコン膜の界面で剥離が起こるといった課題があ
る。
Moreover, the film stress changes due to the change of the crystalline state. Therefore, there is a problem that peeling occurs at the interface between the silicide film and the insulating film and between the silicide film and the polysilicon film.

課題を解決するための手段 従来の問題点を解決するために、本発明の半導体装置の
製造方法は、半導体基板上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜の所定領域をエッチングし前記半導体基板表
面を露出する工程と、前記半導体基板上に高融点金属シ
リサイド膜を形成する工程と、前記高融点金属シリサイ
ド膜上に加熱雰囲気中でポリシリコン膜を形成する工程
と、前記ポリシリコン膜に不純物を熱拡散させる工程
と、前記ポリシリコン膜と前記高融点金属シリサイド膜
の所定領域を同時にエッチングする工程と、前記ポリシ
リコン膜及び前記高融点金属シリサイド膜の表面を同時
に酸化する工程とを備えたものと、さらに、上記の半導
体装置の製造方法の前記半導体基板上に高融点金属シリ
サイド膜を形成する工程の前にポリシリコン膜を形成す
る工程を備えたものである。
Means for Solving the Problems In order to solve the conventional problems, a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention includes a step of forming an insulating film on a semiconductor substrate,
Etching a predetermined region of the insulating film to expose the surface of the semiconductor substrate; forming a refractory metal silicide film on the semiconductor substrate; and forming a polysilicon film on the refractory metal silicide film in a heating atmosphere. A step of thermally diffusing impurities into the polysilicon film, a step of simultaneously etching a predetermined region of the polysilicon film and the refractory metal silicide film, the polysilicon film and the refractory metal silicide And a step of forming a polysilicon film before the step of forming a refractory metal silicide film on the semiconductor substrate in the method of manufacturing a semiconductor device described above. Be prepared.

作 用 このように、高融点金属シリサイド膜を形成した後に、
ポリシリコン膜を形成しパターンを形成する。前記導電
性膜は、酸化やアニール条件に比べて低温で形成するた
めに、高融点金属シリサイド膜の結晶構造変化が緩やか
に行なわれ、高融点金属シリサイド膜の結晶構造がより
安定となり、急激な応力の変化による剥離不良がなくな
る。さらに、高融点金属シリサイド膜の表面がポリシリ
コン膜で覆われているために、酸化雰囲気中で高温処理
を行なっても、表面部分はポリシリコン膜が酸化される
ため、高融点金属シリサイド膜が直接酸化される部分が
少なくなり、異常酸化による破壊不良がなくなる。
In this way, after forming the refractory metal silicide film,
A polysilicon film is formed and a pattern is formed. Since the conductive film is formed at a lower temperature than oxidation or annealing conditions, the crystal structure of the refractory metal silicide film is gradually changed, and the crystal structure of the refractory metal silicide film becomes more stable and abrupt. Peeling defects due to changes in stress are eliminated. Further, since the surface of the refractory metal silicide film is covered with the polysilicon film, even if a high temperature treatment is performed in an oxidizing atmosphere, the polysilicon film is oxidized on the surface portion, so that the refractory metal silicide film is not formed. The portion that is directly oxidized is reduced, and the failure due to abnormal oxidation is eliminated.

実施例 本発明の実施例を第1図に基づいて説明する。Embodiment An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

第1図は、本発明の半導体装置の製造方法の工程順断面
図である。単結晶シリコン(Si)基板11上にCVD-SiO2
12を常圧CVD装置を用いて、たとえばシラン(SiH4)ガ
スとN2Oガスの2系統を用いて形成温度が約450℃で約80
0nm成膜した後に、約900℃,N2雰囲気中で30分間アニー
ルを行ない、レジストを塗布し露光して1μmφのパタ
ーンを形成する。さらに、CF4+O2のガスをブラズマ状
態にして、酸化膜を異方性エッチングする反応性イオン
エッチング(RIE)法による、いわゆるドライエッチン
グを行ない、コンタクトを形成する(第1図(a))。
次に、減圧CVD装置により、形成温度、たとえば360℃で
WF6とSiH4ガスの2系統によりタングステンシリサイド
膜13を約300nm形成する(第1図(b))。さらに、成
膜ガスを一度停止した後に、減圧CVD装置の温度を約610
℃まで上げて、SiH4ガスだけを用いてポリシリコン膜14
を約100nm形成する。その後、酸化した場合の酸化速度
を一定にする目的でポリシリコンのシート抵抗を約30Ω
cmにするために、たとえばフォスフィン(PH3)ガスを
使って、約800℃の温度で拡散炉によりリン(P)の熱
拡散を行なう(第1図(c))。次に、レジストを塗布
し露光して1μmルールのコンタクトパターンを形成す
る。さらに、RIE法によりドライエッチングを行ないポ
リシリコン膜14とタングステンシリサイド膜13を同時に
エッチングする。次に、上層の配線との絶縁効果を高め
る目的でポリシリコン膜4とタングステンシリサイド膜
13の側壁を、約900℃,水素と酸素の混合雰囲気中で45
分間酸化して、ポリシリコン膜14をポリシリコン酸化膜
15とする(第1図(d))。
FIG. 1 is a cross-sectional view in order of the steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention. CVD-SiO 2 film on single crystal silicon (Si) substrate 11
12 using an atmospheric pressure CVD device, for example, using two systems of silane (SiH 4 ) gas and N 2 O gas at a forming temperature of about 450 ° C.
After forming a film with a thickness of 0 nm, annealing is performed at about 900 ° C. in a N 2 atmosphere for 30 minutes, a resist is applied and exposed to form a 1 μmφ pattern. Further, by making a gas of CF 4 + O 2 into a plasma state, so-called dry etching is performed by a reactive ion etching (RIE) method for anisotropically etching an oxide film to form a contact (FIG. 1 (a)). .
Then, using a low pressure CVD device, at a forming temperature of, for example, 360 ° C.
A tungsten silicide film 13 having a thickness of about 300 nm is formed by two systems of WF 6 and SiH 4 gas (FIG. 1 (b)). Furthermore, after stopping the film-forming gas once, the temperature of the low pressure CVD system was raised to about 610
Up to ℃ and using only SiH 4 gas
With a thickness of about 100 nm. After that, the sheet resistance of polysilicon is set to about 30Ω for the purpose of keeping the oxidation rate constant when it is oxidized.
In order to make cm, for example, phosphine (PH 3 ) gas is used to perform thermal diffusion of phosphorus (P) in a diffusion furnace at a temperature of about 800 ° C. (FIG. 1 (c)). Next, a resist is applied and exposed to form a contact pattern of 1 μm rule. Further, dry etching is performed by the RIE method to simultaneously etch the polysilicon film 14 and the tungsten silicide film 13. Next, the polysilicon film 4 and the tungsten silicide film are formed for the purpose of enhancing the insulating effect from the upper wiring.
The sidewalls of 13 were heated at about 900 ° C in a mixed atmosphere of hydrogen and oxygen.
Oxidized for a minute to change the polysilicon film 14 to a polysilicon oxide film.
It is set to 15 (Fig. 1 (d)).

タングステンシリサイド膜13の上にポリシリコン膜14を
形成する場合、ポリシリコン膜14を形成するときの加熱
によってシリサイド膜の結晶構造がより安定なものとな
る。さらに、ポリシリコン膜14を形成する際に用いるSi
H4ガスが熱分解されてSiH4→Si+2H2の形となり、水素
が還元反応を起こしてシリサイド膜中の微量酸素などが
追い出されて不純物が減少する。さらに、ポリシリコン
中にリンを熱拡散する工程で熱が加わるために、シリサ
イド膜の結晶状態がさらに安定な状態となり、シリサイ
ド膜の応力が緩和される。シリサイド膜の応力がコンタ
クトコーナー部に集中して、コーナー部のシリサイド膜
とCVD-SiO2膜の界面での剥離を防ぐ効果がある。その
上、パターン形成後の絶縁効果を高めるための酸化で
は、シリサイド膜の結晶状態が安定であるとともに、シ
リサイド表面がポリシリコンで覆われているために、シ
リサイドを形成する金属材料の異常酸化を防止する効果
がある。
When the polysilicon film 14 is formed on the tungsten silicide film 13, the crystal structure of the silicide film becomes more stable due to the heating when forming the polysilicon film 14. Furthermore, the Si used when forming the polysilicon film 14
The H 4 gas is thermally decomposed into a form of SiH 4 → Si + 2H 2 , and hydrogen causes a reduction reaction to expel a small amount of oxygen in the silicide film and reduce impurities. Further, since heat is applied in the process of thermally diffusing phosphorus into polysilicon, the crystalline state of the silicide film becomes more stable, and the stress of the silicide film is relaxed. The stress of the silicide film is concentrated on the contact corner portion, and there is an effect of preventing peeling at the interface between the silicide film and the CVD-SiO 2 film at the corner portion. In addition, in the oxidation for enhancing the insulating effect after the pattern formation, since the crystal state of the silicide film is stable and the surface of the silicide is covered with polysilicon, abnormal oxidation of the metal material forming the silicide is prevented. It has the effect of preventing.

こうして作製した試料を用いてSEM観察を行なうと、コ
ンタクトのいずれの部分でも剥離を起こしたり、異常酸
化を起こした部分が存在していないことがわかった。
When SEM observation was performed using the sample thus produced, it was found that there was no peeling or abnormal oxidation in any part of the contact.

次に、電気的な特性を確認するために、第2図に示した
ようなトランジスタを多数マトリックス状に配置し、こ
れらを直,並列に接続したものを作製した。このトラン
ジスタの作製方法を第2図を使って説明する。単結晶シ
リコン基板11の上に素子分離を行なう目的で部分的に酸
化膜を形成するLOCOS16によって分離を行なう。次に、
ゲート酸化膜19をドライ酸素雰囲気中で約1000℃で約20
nm形成する。その上に、減圧CVD装置により、形成温
度、たとえば360℃でWF6とSiH4ガスの2系統によりタン
グステンシリサイド膜13を約300nm形成する。さらに、
成膜ガスを一度停止した後に、減圧CVD装置の温度を約6
10℃まで上げて、SiH4ガスだけを用いてポリシリコン膜
を約100nm形成する。その後、酸化した場合の酸化速度
を一定にする目的で、ポリシリコンのシート抵抗をたと
えば30Ωcmにするために、たとえばPH3を使って、約800
℃の温度で拡散炉によりリンの熱拡散を行なう。次に、
レジストを塗布し露光して1μm幅のゲート幅にパター
ンを形成する。さらに、RIE法によりドライエッチング
を行ないポリシリコン膜14とタングステンシリサイド膜
13を同時にエッチングする。次に、ソース・ドレインの
拡散層を形成するためにn+拡散層17を形成する。n+拡散
層17は、ヒ素のイオン注入により行なった。注入条件
は、加速エネルギーが約40KeV,ドーズ量が約4×1015cm
-2である。その後、単結晶シリコン基板11の再結晶化処
理を窒素雰囲気中でたとえば900℃,30分間行なった。上
層の配線との絶縁効果を高める目的でポリシリコン膜と
タングステンシリサイド膜13の側壁を、約900℃,水素
と酸素の混合雰囲気中で45分間酸化して、ポリシリコン
膜をポリシリコン酸化膜15とする。このとき、タングス
テンシリサイド膜13の側壁は酸化されてシリサイド酸化
膜20となる。次に、ゲート電極と上層の配線との層間膜
として常圧CVD装置を用いて、たとえばリン,ボロンを
含んだボロンリンケイ素ガラス(BPSG)膜22を約500℃
の形成温度で、約800nm成膜する。さらに、約900℃,N2
雰囲気中で30分間アニールを行なう。次に、レジストを
塗布し露光して1μmφのパターンをソース・ドレイン
上に形成する。さらに、CF4とO2の混合ガスをプラズマ
状態にして、酸化膜を異方性エッチングする反応性イオ
ンエッチング(RIE)法による、いわゆるドライエッチ
ングを行ない、ソースとドレインのコンタクトを形成す
る。次に、スパッタ蒸着法により、A1-Si膜18を約1μ
m蒸着する。さらに、レジストを塗布し露光してパター
ンを形成して、RIE法によりA1-Si膜18を異方性エッチン
グして、ソース側A1-Si膜18に電圧をかけた状態にし
て、トランジスタをオン・オフすることによって、ドレ
イン側A1-Si膜18に電流が流れるような100万個トランジ
スタをマトリックス状に配置し、これらを直,並列に接
続したデバイスを作製した。
Next, in order to confirm the electrical characteristics, a large number of transistors as shown in FIG. 2 were arranged in a matrix form, and these were connected in series and in parallel to manufacture. A method for manufacturing this transistor will be described with reference to FIG. Isolation is performed by LOCOS 16 which partially forms an oxide film on the single crystal silicon substrate 11 for the purpose of isolation. next,
Gate oxide film 19 is about 20 at about 1000 ℃ in dry oxygen atmosphere.
nm to form. A tungsten silicide film 13 having a thickness of about 300 nm is formed thereon by a low pressure CVD apparatus at a forming temperature of, for example, 360 ° C. using two systems of WF 6 and SiH 4 gas. further,
After stopping the film-forming gas once, the temperature of the low pressure CVD device was raised to about 6
The temperature is raised to 10 ° C., and a polysilicon film of about 100 nm is formed using only SiH 4 gas. Then, for the purpose of making the oxidation rate constant in the case of oxidation, for example, PH 3 is used to set the sheet resistance of polysilicon to about 30 Ωcm.
Thermal diffusion of phosphorus is performed in a diffusion furnace at a temperature of ℃. next,
A resist is applied and exposed to form a pattern with a gate width of 1 μm. Further, dry etching is performed by the RIE method to form the polysilicon film 14 and the tungsten silicide film.
13 is etched at the same time. Next, an n + diffusion layer 17 is formed to form a source / drain diffusion layer. The n + diffusion layer 17 was formed by arsenic ion implantation. The implantation conditions are acceleration energy of about 40 KeV and dose of about 4 × 10 15 cm.
-2 . Then, recrystallization treatment of the single crystal silicon substrate 11 was performed at 900 ° C. for 30 minutes in a nitrogen atmosphere. The sidewalls of the polysilicon film and the tungsten silicide film 13 are oxidized for 45 minutes in a mixed atmosphere of hydrogen and oxygen at about 900 ° C. for the purpose of enhancing the insulating effect from the upper wiring, and the polysilicon film is converted into a polysilicon oxide film 15 And At this time, the sidewall of the tungsten silicide film 13 is oxidized to become the silicide oxide film 20. Next, using a normal pressure CVD device as an interlayer film between the gate electrode and the upper wiring, a boron phosphorus silicon glass (BPSG) film 22 containing, for example, phosphorus and boron is formed at about 500 ° C.
The film is formed at a temperature of about 800 nm. Furthermore, about 900 ℃, N 2
Anneal in the atmosphere for 30 minutes. Next, a resist is applied and exposed to form a pattern of 1 μmφ on the source / drain. Further, a mixed gas of CF 4 and O 2 is put into a plasma state, so-called dry etching is performed by a reactive ion etching (RIE) method in which an oxide film is anisotropically etched to form a source / drain contact. Next, the A1-Si film 18 is deposited to about 1 μm by the sputter deposition method.
m vapor deposition. Further, a resist is applied and exposed to form a pattern, and the A1-Si film 18 is anisotropically etched by the RIE method so that a voltage is applied to the source side A1-Si film 18, and the transistor is turned on. -A device was prepared by arranging 1 million transistors in a matrix form such that a current would flow through the drain side A1-Si film 18 when turned off, and connecting these in series and in parallel.

100万個のトランジスタのアクセスタイムを測定した。
その結果、トランジスタのアクセスタイムが10nsecと高
速動作を安定して確認することができた。この結果か
ら、本発明がシリサイド配線の異常酸化及びシリサイド
膜界面の剥離を防止するのに大きな効果があることがわ
かった。
The access time of 1 million transistors was measured.
As a result, the access time of the transistor was 10 nsec, and high-speed operation could be confirmed stably. From this result, it was found that the present invention has a great effect in preventing abnormal oxidation of the silicide wiring and separation of the silicide film interface.

次に、シリサイド配線と絶縁膜の間にポリシリコン層を
形成するポリサイド構造配線を用いた場合の本発明の第
2の実施例を第3図に基づいて説明する。第3図は、本
発明の半導体装置の製造方法の工程順断面図である。単
結晶シリコン(Si)基板11上にCVD-SiO2膜12を常圧CVD
装置を用いて、たとえばSiH4ガスとN2Oガスの2系統を
用いて形成温度が約450℃で約800nm成膜した後に、約90
0℃,N2雰囲気中で約30分間アニールを行ない、レジス
トを塗布し露光して1μmφのパターンを形成する。さ
らに、CF4とO2の混合ガスをプラズマ状態にして、酸化
膜を異方性エッチングするRIE法による、いわゆるドラ
イエッチングを行ない、コンタクトを形成する(第3図
(a))。次に、減圧CVD装置により、最初に、形成温
度が約610℃でSiH4ガスとPH3ガスの2系統ガスによりリ
ンをドーピングされた状態の第2ポリシリコン膜21を約
200nm形成する。次に、成膜ガスを一度停止した後に、
減圧CVD装置の形成温度を約360℃まで下げ、WF6ガスとS
iH4ガスの2系統によりタングステンシリサイド膜13を
約300nm形成する(第3図(b))。さらに、減圧CVD装
置の温度を約610℃まで上げて、SiH4ガスだけを用いて
ポリシリコン膜14を約100nm形成する。その後、酸化し
た場合の酸化速度を一定にする目的で、ポリシリコンの
シート抵抗をたとえば30Ωcmにするために、たとえばPH
3ガスを使って、約800℃の温度で拡散炉によりリンの熱
拡散を行なう(第3図(c))。次に、レジストを塗布
し露光して1μmルールのコンタクトパターンを形成す
る。さらに、RIE法によりドライエッチングを行ないポ
リシリコン膜14とタングステンシリサイド膜13を同時に
エッチングする。次に、上層の配線との絶縁効果を高め
る目的でポリシリコン膜14とタングステンシリサイド膜
13の側壁を、約900℃,水素と酸素の混合雰囲気中で約4
5分間酸化して、ポリシリコン膜14をポリシリコン酸化
膜15とする(第3図(d))。
Next, a second embodiment of the present invention in the case of using a polycide structure wiring in which a polysilicon layer is formed between a silicide wiring and an insulating film will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view in order of the steps of the method for manufacturing the semiconductor device of the present invention. Atmospheric pressure CVD of CVD-SiO 2 film 12 on single crystal silicon (Si) substrate 11
After forming a film of about 800 nm at a forming temperature of about 450 ° C. using two systems, for example, SiH 4 gas and N 2 O gas, the
Annealing is performed in a N 2 atmosphere at 0 ° C. for about 30 minutes, a resist is applied and exposed to form a 1 μmφ pattern. Further, a mixed gas of CF 4 and O 2 is put into a plasma state, so-called dry etching is performed by the RIE method of anisotropically etching the oxide film to form a contact (FIG. 3 (a)). Next, by using a low pressure CVD apparatus, first, the second polysilicon film 21 in a state where the formation temperature is about 610 ° C. and the phosphorus-doped state is doped with two system gases of SiH 4 gas and PH 3 gas.
Form 200 nm. Next, after stopping the film forming gas once,
The formation temperature of the low pressure CVD equipment is lowered to about 360 ℃, and WF 6 gas and S
A tungsten silicide film 13 of about 300 nm is formed by two systems of iH 4 gas (FIG. 3 (b)). Further, the temperature of the low pressure CVD apparatus is raised to about 610 ° C., and the polysilicon film 14 is formed to about 100 nm using only SiH 4 gas. After that, in order to make the sheet resistance of polysilicon, for example, 30 Ωcm, in order to keep the oxidation rate constant when it is oxidized, for example, PH
Thermal diffusion of phosphorus is carried out in a diffusion furnace at a temperature of about 800 ° C using 3 gases (Fig. 3 (c)). Next, a resist is applied and exposed to form a contact pattern of 1 μm rule. Further, dry etching is performed by the RIE method to simultaneously etch the polysilicon film 14 and the tungsten silicide film 13. Next, the polysilicon film 14 and the tungsten silicide film are formed for the purpose of enhancing the insulation effect with the upper wiring.
13 side walls at about 900 ℃, in a mixed atmosphere of hydrogen and oxygen about 4
It is oxidized for 5 minutes to form the polysilicon film 14 as a polysilicon oxide film 15 (FIG. 3 (d)).

タングステンシリサイド膜13の上にポリシリコン膜14を
形成する工程において、ポリシリコン膜14を形成すると
きの加熱によってシリサイド膜中の結晶状態がより安定
なものとなる。さらに、ポリシリコン膜14を形成する際
に用いるSiH4ガスが熱分解されてSiH4→Si+2H2とな
り、水素が還元反応を起こしてシリサイド膜および第2
ポリシリコン膜21中の微量酸素などが追い出されて不純
物が減少する。さらに、ポリシリコン中にリンを熱拡散
する工程で熱が加わるために、シリサイド膜の結晶状態
がさらに安定な形となり、シリサイド膜の応力が緩和さ
れる。シリサイド膜の応力がコンタクトコーナー部分に
集中して、コーナー部分でシリサイド膜と第2ポリシリ
コン膜21の界面での剥離を阻止する効果がある。その
上、パターン形成後の絶縁効果を高めるための酸化で
は、シリサイド膜の結晶状態が安定であるとともに、シ
リサイド表面がポリシリコンで覆われているために、シ
リサイドを形成する金属材料の異常酸化を防止する効果
がある。
In the step of forming the polysilicon film 14 on the tungsten silicide film 13, the crystal state in the silicide film becomes more stable due to the heating when forming the polysilicon film 14. Further, the SiH 4 gas used to form the polysilicon film 14 is thermally decomposed into SiH 4 → Si + 2H 2 , and hydrogen causes a reduction reaction to cause the silicide film and the second film.
A trace amount of oxygen in the polysilicon film 21 is expelled and impurities are reduced. Furthermore, since heat is applied in the process of thermally diffusing phosphorus into polysilicon, the crystalline state of the silicide film becomes more stable and the stress of the silicide film is relaxed. The stress of the silicide film is concentrated on the contact corner portion, and there is an effect of preventing peeling at the interface between the silicide film and the second polysilicon film 21 at the corner portion. In addition, in the oxidation for enhancing the insulating effect after the pattern formation, since the crystal state of the silicide film is stable and the surface of the silicide is covered with polysilicon, abnormal oxidation of the metal material forming the silicide is prevented. It has the effect of preventing.

こうして作製した試料を用いてSEM観察を行なうと、コ
ンタクトのいずれの部分でも剥離を起こしたり、異常酸
化を起こした部分が存在していないことがわかった。
When SEM observation was performed using the sample thus produced, it was found that there was no peeling or abnormal oxidation in any part of the contact.

次に、電気的な特性を確認するために第4図に示したよ
うなトランジスタを多数マトリックス状に配置し、これ
らを直,並列に接続したものを作製した。このトランジ
スタの作製方法を第4図を使って説明する。単結晶シリ
コン基板11の上に素子分離を行なう目的で部分的に酸化
膜を形成するLOCOS16によって分離を行なう。次に、ゲ
ート酸化膜19をドライ酸素雰囲気中で約1000℃で約20nm
形成する。その上に、減圧CVD装置を用いて、形成温度
が約610℃でSiH4ガスとPH3ガスの2系統ガスによりリン
がドーピングされた状態の第2ポリシリコン膜21を約20
0nm形成する。次に、成膜ガスを一度停止した後に、形
成温度を約360℃まで下げ、WF6ガスとSiH4ガスの2系統
によりタングステンシリサイド膜13を約300nm形成す
る。さらに、減圧CVD装置の温度を約610℃まで上げて、
シランガスだけを用いてポリシリコン膜を約100nm形成
する。その後、酸化した場合の酸化速度を一定にする目
的で、ポリシリコンのシート抵抗をたとえば30Ωcmにす
るために、たとえばPH3を使って、約800℃の温度で拡散
炉によりリンの熱拡散を行なう。次に、レジストを塗布
し露光して1μm幅のゲート幅にパターンを形成する。
さらに、RIE法によりドライエッチングを行ないポリシ
リコン膜14とタングステンシリサイド膜13さらに、第2
ポリシリコン膜11を同時にエッチングする。次に、ソー
ス・ドレインの拡散層を形成するためにn+拡散層17を形
成する。n+拡散層17は、ヒ素のイオン注入により行なっ
た。注入条件は、加速エネルギーが約40KeV,ドーズ量が
約4×1015cm-2である。その後、単結晶シリコン基板11
の再結晶化処理を窒素雰囲気中でたとえば900℃,30分間
行なった。上層の配線との絶縁効果を高める目的でポリ
シリコン膜とタングステンシリサイド膜13の側壁を、約
900℃,水素と酸素の混合雰囲気中で約45分間酸化し
て、ポリシリコン膜をポリシリコン酸化膜15とする。こ
のとき、ポリシリコン膜と、第2ポリシリコン膜21の側
壁はポリシリコン酸化膜15となり、タングステンシリサ
イド膜3の側壁は酸化されてシリサイド酸化膜20とな
る。次に、ゲート電極と上層の配線との層間膜として常
圧CVD装置を用いて、たとえばリン,ボロンを含んだボ
ロンリンケイ素ガラス(BPSG)膜22を約500℃の形成温
度で、約800nm成膜する。さらに、約900℃,N2雰囲気中
で約30分間アニールを行なう。次に、レジストを塗布し
露光して1μmφのパターンをソース・ドレイン上に形
成する。さらに、CF4とO2の混合ガスをプラズマ状態に
して、酸化膜を異方性エッチングするRIE法による、い
わゆるドライエッチングを行ない、ソースとドレインの
コンタクトを形成する。次に、スパッタ蒸着法により、
A1-Si膜18を約1μm蒸着する。さらに、レジストを塗
布し露光してパターンを形成して、RIE法によりA1-Si膜
18を異方性エッチングして、ソース側A1-Si膜18を電圧
をかけた状態にして、トランジスタをオン・オフするこ
とによって、ドレイン側A1-Si膜18に電流が流れるよう
な100万個トランジスタをマトリックス状に配置し、こ
れらを直,並列に接続したデバイスを作製した。
Next, in order to confirm the electrical characteristics, a large number of transistors as shown in FIG. 4 were arranged in a matrix form, and these were connected in series and in parallel to produce a transistor. A method for manufacturing this transistor will be described with reference to FIG. Isolation is performed by LOCOS 16 which partially forms an oxide film on the single crystal silicon substrate 11 for the purpose of isolation. Next, the gate oxide film 19 is formed in a dry oxygen atmosphere at about 1000 ° C. for about 20 nm.
Form. Further, using a low pressure CVD apparatus, a second polysilicon film 21 in which phosphorus is doped by two system gases of SiH 4 gas and PH 3 gas at a formation temperature of about 610 ° C. is formed by about 20.
Form 0 nm. Next, after stopping the film forming gas once, the forming temperature is lowered to about 360 ° C., and the tungsten silicide film 13 is formed to about 300 nm by two systems of WF 6 gas and SiH 4 gas. Furthermore, raise the temperature of the low pressure CVD device to about 610 ° C,
A polysilicon film of about 100 nm is formed using only silane gas. After that, in order to make the oxidation rate constant in the case of oxidation, in order to make the sheet resistance of polysilicon, for example, 30 Ωcm, for example, PH 3 is used to perform thermal diffusion of phosphorus by a diffusion furnace at a temperature of about 800 ° C. . Next, a resist is applied and exposed to form a pattern with a gate width of 1 μm.
Further, dry etching is performed by the RIE method, and the polysilicon film 14 and the tungsten silicide film 13 and the second
The polysilicon film 11 is simultaneously etched. Next, an n + diffusion layer 17 is formed to form a source / drain diffusion layer. The n + diffusion layer 17 was formed by arsenic ion implantation. The implantation conditions are an acceleration energy of about 40 KeV and a dose of about 4 × 10 15 cm -2 . Then, the single crystal silicon substrate 11
Was recrystallized at 900 ° C. for 30 minutes in a nitrogen atmosphere. The sidewalls of the polysilicon film and the tungsten silicide film 13 are reduced to about 10 μm in order to enhance the insulating effect from the upper wiring.
It is oxidized in a mixed atmosphere of hydrogen and oxygen at 900 ° C. for about 45 minutes to form a polysilicon film as a polysilicon oxide film 15. At this time, the sidewalls of the polysilicon film and the second polysilicon film 21 become the polysilicon oxide film 15, and the sidewalls of the tungsten silicide film 3 are oxidized to become the silicide oxide film 20. Next, by using an atmospheric pressure CVD apparatus as an interlayer film between the gate electrode and the upper wiring, a boron phosphorus silicon glass (BPSG) film 22 containing, for example, phosphorus and boron is formed at a temperature of about 500 ° C. and a thickness of about 800 nm. To film. Further, anneal at about 900 ° C. in N 2 atmosphere for about 30 minutes. Next, a resist is applied and exposed to form a pattern of 1 μmφ on the source / drain. Further, a mixed gas of CF 4 and O 2 is put into a plasma state, so-called dry etching is performed by a RIE method in which an oxide film is anisotropically etched to form a source / drain contact. Next, by the sputter deposition method,
The A1-Si film 18 is vapor-deposited by about 1 μm. Furthermore, a resist is applied and exposed to form a pattern, and the A1-Si film is formed by the RIE method.
Anisotropically etching 18 to put a voltage on the source-side A1-Si film 18 and turn on / off the transistor to generate a current of 1 million on the drain-side A1-Si film 18. A device was prepared by arranging transistors in a matrix and connecting them in series and in parallel.

100万個のトランジスタのアクセスタイムを測定した。
その結果、トランジスタのアクセスタイムが15nsecと高
速動作を安定して確認することができた。この結果か
ら、本発明がポリサイド配線におけるシリサイド膜の異
常酸化及びシリサイド膜と第2ポリシリコン膜21界面の
剥離を防止するのに大きな効果があることがわかった。
The access time of 1 million transistors was measured.
As a result, the access time of the transistor was 15nsec, and high-speed operation could be confirmed stably. From this result, it was found that the present invention has a great effect in preventing abnormal oxidation of the silicide film in the polycide wiring and separation of the interface between the silicide film and the second polysilicon film 21.

なお、本発明のポリシリコン膜14は、p型,n型の不純物
をドーピングしても、ドーピングしなくてもかまわな
い。さらに、第2ポリシリコン膜21は、p型の不純物を
ドーピングしてもかまわない。さらに、本発明は、化合
物半導体などシリコン以外の材料基板上に半導体装置を
作製する上でも効果のある方法である。
The polysilicon film 14 of the present invention may or may not be doped with p-type and n-type impurities. Furthermore, the second polysilicon film 21 may be doped with p-type impurities. Furthermore, the present invention is an effective method for manufacturing a semiconductor device on a material substrate such as a compound semiconductor other than silicon.

発明の効果 本発明のタングステンシリサイド膜の上部にポリシリコ
ン膜を形成することにより、1μmφの多数のコンタク
トにおいてシリサイド膜の異常酸化が起こらないため破
壊がなく、また、シリサイド膜界面で剥離が起こらない
半導体装置の配線を形成することができ、高速のトラン
ジスタを安定して作製することができる。
EFFECTS OF THE INVENTION By forming a polysilicon film on the tungsten silicide film of the present invention, the abnormal oxidation of the silicide film does not occur in a large number of contacts of 1 μmφ, so that no destruction occurs and no separation occurs at the silicide film interface. Wiring of a semiconductor device can be formed, and a high-speed transistor can be manufactured stably.

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

第1図は本発明によるシリサイド配線のときの半導体装
置の製造方法の工程順断面図、第2図は本発明を使って
評価したシリサイドゲートのトランジスタの構造を示す
断面図、第3図は本発明によるポリサイド構造配線のと
きの半導体装置の製造方法の工程順断面図、第4図は本
発明を使って評価したポリサイド構造ゲートのトランジ
スタの構造を示す断面図、第5図は従来法による工程順
断面図である。 1……単結晶シリコン基板、2……CVD-SiO2、3……タ
ングステンシリサイド膜、4……ポリシリコン膜、5…
…ポリシリコン酸化膜、6……LOCOS、7……n+拡散
層、8……A1-Si膜、9……ゲート酸化膜、10……シリ
サイド酸化膜、11……第2ポリシリコン膜、12……BPSG
膜、21……半導体基板、22……絶縁膜、23……金属系
膜、24……酸化絶縁膜。
FIG. 1 is a sectional view in the order of steps of a method for manufacturing a semiconductor device with a silicide wiring according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view showing a structure of a silicide gate transistor evaluated by using the present invention, and FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view showing the structure of a transistor having a polycide structure gate evaluated according to the present invention, and FIG. 5 is a process according to a conventional method. FIG. 1 ... Single crystal silicon substrate, 2 ... CVD-SiO 2 , 3 ... Tungsten silicide film, 4 ... Polysilicon film, 5 ...
... polysilicon oxide film, 6 ... LOCOS, 7 ... n + diffusion layer, 8 ... A1-Si film, 9 ... gate oxide film, 10 ... silicide oxide film, 11 ... second polysilicon film, 12 …… BPSG
Film, 21 ... Semiconductor substrate, 22 ... Insulating film, 23 ... Metal film, 24 ... Oxidation insulating film.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体基板上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜の所定領域をエッチングし前記半導体基板表
面を露出する工程と、前記半導体基板上に高融点金属シ
リサイド膜を形成する工程と、前記高融点金属シリサイ
ド膜上に加熱雰囲気中でポリシリコン膜を形成する工程
と、前記ポリシリコン膜に不純物を熱拡散させる工程
と、前記ポリシリコン膜と前記高融点金属シリサイド膜
の所定領域を同時にエッチングする工程と、前記ポリシ
リコン膜及び前記高融点金属シリサイド膜の表面を同時
に酸化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。
1. A step of forming an insulating film on a semiconductor substrate,
Etching a predetermined region of the insulating film to expose the surface of the semiconductor substrate; forming a refractory metal silicide film on the semiconductor substrate; and forming a polysilicon film on the refractory metal silicide film in a heating atmosphere. A step of thermally diffusing impurities into the polysilicon film, a step of simultaneously etching a predetermined region of the polysilicon film and the refractory metal silicide film, the polysilicon film and the refractory metal silicide And a step of oxidizing the surface of the film at the same time.
【請求項2】半導体基板上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜の所定領域をエッチングし前記半導体基板表
面を露出する工程と、前記半導体基板上に第1のポリシ
リコン膜を形成する工程と、前記第1のポリシリコン膜
上に高融点金属シリサイド膜を形成する工程と、前記高
融点金属シリサイド膜上に加熱雰囲気中で第2のポリシ
リコン膜を形成する工程と、前記第2のポリシリコン膜
に不純物を熱拡散させる工程と、前記第1のポリシリコ
ン膜、前記第2のポリシリコン膜及び前記高融点金属シ
リサイド膜の所定領域を同時にエッチングする工程と、
前記第1のポリシリコン膜、前記第2のポリシリコン膜
及び前記高融点金属シリサイド膜の表面を同時に酸化す
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 step of forming an insulating film on a semiconductor substrate,
Etching a predetermined region of the insulating film to expose the surface of the semiconductor substrate, forming a first polysilicon film on the semiconductor substrate, and refractory metal silicide film on the first polysilicon film. Forming a second polysilicon film on the refractory metal silicide film in a heating atmosphere, thermally diffusing impurities into the second polysilicon film, and the first polysilicon film. A step of simultaneously etching predetermined regions of the polysilicon film, the second polysilicon film and the refractory metal silicide film;
A step of simultaneously oxidizing the surfaces of the first polysilicon film, the second polysilicon film and the refractory metal silicide film.
JP5343690A 1989-03-23 1990-03-05 Method for manufacturing semiconductor device Expired - Fee Related JPH0713963B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5343690A JPH0713963B2 (en) 1989-03-23 1990-03-05 Method for manufacturing semiconductor device

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1-73534 1989-03-23
JP7353489 1989-03-23
JP1-73535 1989-03-23
JP7353589 1989-03-23
JP5343690A JPH0713963B2 (en) 1989-03-23 1990-03-05 Method for manufacturing semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0316133A JPH0316133A (en) 1991-01-24
JPH0713963B2 true JPH0713963B2 (en) 1995-02-15

Family

ID=27294944

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5343690A Expired - Fee Related JPH0713963B2 (en) 1989-03-23 1990-03-05 Method for manufacturing semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0713963B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0316133A (en) 1991-01-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2670563B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
US5166771A (en) Self-aligning contact and interconnect structure
US4609568A (en) Self-aligned metal silicide process for integrated circuits having self-aligned polycrystalline silicon electrodes
JPS6231506B2 (en)
EP0051500B1 (en) Semiconductor devices
US4354307A (en) Method for mass producing miniature field effect transistors in high density LSI/VLSI chips
EP0021133B1 (en) Semiconductor device comprising an interconnection electrode and method of manufacturing the same
US4261765A (en) Method of manufacturing a semiconductor device
JPH0147020B2 (en)
JPS6133253B2 (en)
JPH0713963B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP2819918B2 (en) Method for manufacturing semiconductor integrated circuit device
JPH0127589B2 (en)
JP2888461B2 (en) Insulated gate semiconductor device and method of manufacturing the same
JPH03155641A (en) Manufacture of mos type semiconductor device
JPS6028141B2 (en) Manufacturing method for semiconductor devices
KR100481982B1 (en) How to form a gate electrode of a transistor
JP2565161B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
KR940001397B1 (en) Semiconductor integrated circuit device and manufacturing method thereof
KR100264201B1 (en) Method of fabricating semiconductor device
JPS6120154B2 (en)
JPH07147403A (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JPH0697191A (en) Manufacture of semiconductor device
JPH0235458B2 (en)
JPS63306658A (en) Semiconductor device and manufacture thereof

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080215

Year of fee payment: 13

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090215

Year of fee payment: 14

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090215

Year of fee payment: 14

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100215

Year of fee payment: 15

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees