JP3349413B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
Method for manufacturing semiconductor deviceInfo
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Description
【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、特に詳しくは、自己整合シリサイドプロセスを有
し、且つ、不純物拡散層を用いて抵抗素子を形成する方
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, and more particularly, to a method for forming a resistive element having a self-aligned silicide process and using an impurity diffusion layer.
【0002】[0002]
【従来の技術】最近の微細なMOSトランジスタにおい
て、ソース/ドレイン拡散領域の面積を小さくし、しか
もコンタクト抵抗及び拡散抵抗を低く保つための方法と
して、ソース/ドレイン領域表面に金属シリサイド膜を
形成する方法が用いられている。図3に従来技術を用い
て金属シリサイド膜を形成した状態の半導体装置の断面
図を示す。図3において、31はシリコン基板、32は
素子分離領域、33はゲート酸化膜、34はゲート電
極、35はサイドウォール、36aは低濃度ソース領
域、36bは低濃度ドレイン領域、37aは高濃度ソー
ス領域、37bは高濃度ドレイン領域、38は金属シリ
サイド膜を示す。2. Description of the Related Art In a recent fine MOS transistor, a metal silicide film is formed on the surface of a source / drain region as a method for reducing the area of a source / drain diffusion region and keeping a contact resistance and a diffusion resistance low. A method is used. FIG. 3 is a cross-sectional view of a semiconductor device in a state where a metal silicide film is formed by using a conventional technique. In FIG. 3, 31 is a silicon substrate, 32 is an element isolation region, 33 is a gate oxide film, 34 is a gate electrode, 35 is a side wall, 36a is a low concentration source region, 36b is a low concentration drain region, and 37a is a high concentration source. The region, 37b is a high concentration drain region, and 38 is a metal silicide film.
【0003】具体的には、ポリシリコンをゲート材料と
して用いて、通常のLSIプロセスによって形成された
MOSトランジスタのゲート電極34側壁に絶縁膜を用
いてサイドウォール35を設け、ゲート電極34上部の
ポリシリコン及びソース/ドレイン領域37a、37b
の上部表面を露出させた状態で表面全体にチタン、タン
グステン、コバルト、ニッケル等の高融点金属膜を形成
し、その後、600〜900℃程度の熱を10秒〜1分
間程度加えることにより、シリコンと金属との接してい
る部分、即ちゲート電極34上部及びソース/ドレイン
領域37a、37bのみに金属シリサイド膜38を形成
し、その後未反応の高融点金属膜をエッチングにより取
り除くことにより形成される。Specifically, using polysilicon as a gate material, a sidewall 35 is provided on the side wall of a gate electrode 34 of a MOS transistor formed by a normal LSI process by using an insulating film, and a poly-silicon layer on the gate electrode 34 is formed. Silicon and source / drain regions 37a, 37b
A high melting point metal film such as titanium, tungsten, cobalt, nickel, etc. is formed on the entire surface in a state where the upper surface is exposed, and then heat of about 600 to 900 ° C. is applied for about 10 seconds to 1 minute to obtain silicon. The metal silicide film 38 is formed only on the portion where the metal and the metal are in contact, that is, only on the gate electrode 34 and the source / drain regions 37a and 37b, and thereafter, the unreacted high melting point metal film is removed by etching.
【0004】このプロセスでは、シリコンと接している
金属のみが反応してシリサイド化する性質を利用して、
フォトリソグラフィ工程を経ることなく、ゲート電極及
びソース/ドレイン領域に相当する部分のみに金属シリ
サイド膜を形成することができるため、一般的に、自己
整合シリサイドプロセスという。[0004] In this process, only the metal that is in contact with silicon reacts to form a silicide,
Since a metal silicide film can be formed only in a portion corresponding to a gate electrode and a source / drain region without going through a photolithography process, it is generally called a self-aligned silicide process.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ようにマスク形成工程を追加することなく、不純物拡散
領域及びポリシリコン配線のみについて金属シリサイド
を形成することが自己整合シリサイドプロセスの特徴で
あるが、このことが逆に言えば、特別のマスクを用意し
て自己整合シリサイドプロセスによって金属シリサイド
の生成を抑制するという方法を用いない限り、拡散部分
及びポリシリコン配線は全て低抵抗化されることにな
る。However, it is a feature of the self-aligned silicide process that metal silicide is formed only in the impurity diffusion region and the polysilicon wiring without adding a mask forming step as described above. In other words, unless a special mask is prepared and a method of suppressing the generation of metal silicide by a self-aligned silicide process is used, the diffusion portion and the polysilicon wiring are all reduced in resistance. .
【0006】ところで、実際のLSIにおいては、その
動作の目的とする機能から、拡散部分或いはポリシリコ
ン薄膜を用いて、電気抵抗を持たせることが必要な部分
がある。このような例としては、LSIの入出力パッド
近傍のノイズ保護を目的とする回路が上げられる。Incidentally, in an actual LSI, there is a portion which needs to have an electric resistance by using a diffusion portion or a polysilicon thin film from a function intended for its operation. An example of such a circuit is a circuit for protecting noise near input / output pads of an LSI.
【0007】このようなLSIを自己整合シリサイドプ
ロセスを用いて製造し、しかも拡散部分あるいはポリシ
リコン薄膜を用いて抵抗素子を形成しようとする場合、
従来は、自己整合シリサイドプロセスによって金属シリ
サイド膜の生成が起こらないよう、電気抵抗素子となる
部分をレジスト又は金属と反応してシリサイドが生成し
ない絶縁膜等によって覆う、といった対策が行われてい
たため、リソグラフィプロセスの追加が必要となり、自
己整合シリサイドプロセスを用いてLSIを製造するこ
とにより、かえってプロセスの複雑化によるコストの増
大を招くという問題が生じる。When such an LSI is manufactured by using a self-aligned silicide process and a resistive element is formed by using a diffusion portion or a polysilicon thin film,
Conventionally, measures have been taken to prevent the formation of a metal silicide film by a self-aligned silicide process, so that a portion serving as an electric resistance element is covered with an insulating film or the like which does not generate silicide by reacting with a resist or metal. Since a lithography process needs to be added, manufacturing a LSI using a self-aligned silicide process causes a problem that the cost is increased due to the complexity of the process.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】請求項1記載の本発明の
半導体装置の製造方法は、シリコン基板又は/及びシリ
コン層上に高融点金属膜を形成し、熱処理によってシリ
コンと上記高融点金属膜とを反応させ、金属シリサイド
膜を形成する工程を有する半導体装置の製造方法におい
て、シリコン基板上に第1酸化膜及び耐酸化膜を順次形
成した後、素子分離領域となる領域上と抵抗素子となる
領域の内の所定の領域上との上記耐酸化膜を除去する工
程と、熱処理を行うことにより素子分離膜となる第2酸
化膜及び所定の大きさの一又は複数の第3酸化膜を形成
する工程と、上記第3酸化膜を含む領域に不純物拡散領
域を形成する工程と、上記第1酸化膜を除去した後、高
融点金属膜を全面に形成し、熱処理することにより、少
なくとも上記不純物拡散領域が露出した部分に高融点金
属シリサイド膜を形成する工程とを有することを特徴と
するものである。According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a high melting point metal film on a silicon substrate and / or a silicon layer; And a step of forming a metal silicide film, a method for forming a first oxide film and an oxidation-resistant film on a silicon substrate sequentially, and then forming a resistive element on a region serving as an element isolation region. A step of removing the oxidation-resistant film on a predetermined region of the region to be formed; and performing a heat treatment to form a second oxide film serving as an element isolation film and one or more third oxide films of a predetermined size. Forming, forming an impurity diffusion region in a region including the third oxide film, removing the first oxide film, forming a refractory metal film over the entire surface, and performing a heat treatment to at least perform the heat treatment. Impure It is characterized in that a step of forming a refractory metal silicide film in a portion where the diffusion region is exposed.
【0009】また、請求項2記載の本発明の半導体装置
の製造方法は、上記素子分離膜及び第3酸化膜を形成し
た後、上記シリコン基板の素子形成領域にポリシリコン
からなるゲート電極及びソース/ドレイン領域を有し、
且つ、該ドレイン領域上に上記第3酸化膜が形成されて
いるMOSトランジスタを形成する工程と、全面に第4
酸化膜を形成し、エッチバックすることにより、上記ゲ
ート電極側壁にサイドウォールを形成し、その後、第1
酸化膜を除去することにより、上記シリコン基板を露出
させた後、高融点金属膜を全面に形成し、熱処理するこ
とにより、上記シリコン基板が露出したソース/ドレイ
ン領域及びゲート電極上面に高融点金属シリサイド膜を
形成する工程とを有することを特徴とする、請求項1記
載の半導体装置の製造方法である。According to a second aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, after forming the element isolation film and the third oxide film, a gate electrode and a source made of polysilicon are formed in an element formation region of the silicon substrate. / Drain region,
Forming a MOS transistor in which the third oxide film is formed on the drain region;
An oxide film is formed and etched back to form a sidewall on the side wall of the gate electrode.
After the silicon substrate is exposed by removing the oxide film, a refractory metal film is formed on the entire surface, and heat treatment is performed to form a refractory metal film on the source / drain regions and the gate electrode upper surface where the silicon substrate is exposed. 2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising the step of forming a silicide film.
【0010】[0010]
【発明の実施の形態】以下、実施の形態に基づいて本発
明について詳細に説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments.
【0011】図1は本発明の一実施の形態の半導体装置
の製造工程図、図2は素子分離のための局所酸化膜形成
プロセスにおけるプロセスシュミレーションを示す図で
ある。図1及び図2において、1、21はシリコン基
板、2、22はシリコン酸化膜、3、23a、23c、
23eはシリコン窒化膜、4、24a、24c、24e
は素子分離膜、5は微小酸化膜、6はゲート酸化膜、7
はゲート電極、8はサイドウォール、9aは低濃度ドレ
イン領域、9bは低濃度ソース領域、10aは高濃度ド
レイン領域、10bは高濃度ソース領域、11は高融点
金属膜、12は金属シリサイド膜を示す。FIG. 1 is a view showing a manufacturing process of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view showing a process simulation in a local oxide film forming process for element isolation. 1 and 2, 1 and 21 are silicon substrates, 2 and 22 are silicon oxide films, 3, 23a and 23c,
23e is a silicon nitride film, 4, 24a, 24c, 24e
Is an element isolation film, 5 is a minute oxide film, 6 is a gate oxide film, 7
Is a gate electrode, 8 is a sidewall, 9a is a low-concentration drain region, 9b is a low-concentration source region, 10a is a high-concentration drain region, 10b is a high-concentration source region, 11 is a refractory metal film, and 12 is a metal silicide film. Show.
【0012】まず、MOSトランジスタを組み合わせた
LSIを作成する場合、各々のトランジスタを分離する
ための素子分離膜が必要である。このとき、素子分離膜
として一般的に用いられている構造として、局所酸化法
による局所酸化膜がある。この方法は、予めウエハ全体
にSiN等の酸素を通さない薄膜を形成し、素子分離部
分に相当する部分のみその薄膜を除去し、酸化を行うこ
とにより、薄膜の除去された部分のみSiの熱酸化によ
る酸化膜が成長し素子分離領域が形成される。First, when fabricating an LSI combining MOS transistors, an element isolation film for isolating each transistor is required. At this time, as a structure generally used as an element isolation film, there is a local oxide film formed by a local oxidation method. According to this method, a thin film that does not allow oxygen to pass, such as SiN, is formed in advance on the entire wafer, the thin film is removed only in a portion corresponding to an element isolation portion, and oxidation is performed. An oxide film grows due to oxidation, and an element isolation region is formed.
【0013】この素子分離酸化膜の形状は、酸化工程の
プロセス条件や、SiN薄膜の膜厚の違い、さらにはS
iN薄膜を部分的に除去する際のエッチング工程におい
てSiN基板下部のシリコン基板を掘るか否かといった
違いにより、種々の形状になるが、いずれの場合にも共
通することとしては、素子分離部の中央部の最も膜厚の
厚く、端部に向かって徐々に厚さが減少していることで
ある。そして、素子分離部の中央部の最も膜厚の厚い部
分の幅は、酸化前にSiN薄膜を除去した幅より小さ
い。これは、左右に残ったSiN薄膜により圧力が加わ
った状態で酸化が行われるため、端部での酸化膜の成長
が抑制される、或いはSiを酸化膜に変えるために必要
な酸素がSiN薄膜端部に露出した酸化膜を通してSi
N薄膜下部にも広がるため、必要な酸素がSiN薄膜端
部に露出した酸化膜を通してSiN薄膜下部にも広がる
ために、端部付近で酸素濃度が相対的に低くなり、Si
N薄膜の除去部分の中央部に比べて、Siの酸化の進行
が遅い等の物理的な原因による。The shape of the element isolation oxide film depends on the process conditions of the oxidation step, the difference in the thickness of the SiN thin film,
In the etching step for partially removing the iN thin film, the silicon substrate under the SiN substrate may be variously shaped depending on whether the silicon substrate is dug or not. This means that the film thickness is the thickest at the center and gradually decreases toward the end. The width of the thickest portion at the center of the element isolation portion is smaller than the width from which the SiN thin film has been removed before oxidation. This is because the oxidation is performed in a state where pressure is applied by the SiN thin film remaining on the left and right, so that the growth of the oxide film at the end portion is suppressed, or the oxygen necessary to convert Si into the oxide film is converted to the SiN thin film. Si through the oxide film exposed at the end
Since the required oxygen also spreads to the lower portion of the SiN thin film through the oxide film exposed at the edge of the SiN thin film, the oxygen concentration becomes relatively low near the edge and the required oxygen concentration becomes lower.
This is due to physical causes such as the progress of oxidation of Si being slower than the central portion of the removed portion of the N thin film.
【0014】拡散領域の中で、このSiN薄膜のない、
酸化される部分の下では、拡散抵抗が大きくなる。更
に、この部分の幅を大きくすれば、それだけ抵抗値も大
きくできる。よって、この幅を調整することで、抵抗値
の調整もできる。In the diffusion region, there is no SiN thin film,
Below the oxidized portion, the diffusion resistance increases. Further, if the width of this portion is increased, the resistance value can be increased accordingly. Therefore, the resistance value can be adjusted by adjusting the width.
【0015】ところで、この素子分離酸化膜形成におい
て、SiN薄膜の除去部分の幅を小さくした場合を考え
ると、このとき、SiN薄膜の除去部分の幅が小さくな
ると当然形成される素子分離の幅も小さくなるが、更に
幅を小さくすると、素子分離部の中央部分においても酸
化膜厚が減少する。即ち、SiN薄膜の除去部分部を小
さくすることにより、幅のみならず膜厚の小さい局所酸
化膜を、同一の酸化プロセスを用いて形成することがで
きる。Considering the case where the width of the removed portion of the SiN thin film is reduced in the formation of the device isolation oxide film, if the width of the removed portion of the SiN thin film becomes smaller, the width of the device isolation formed naturally also decreases. However, if the width is further reduced, the oxide film thickness also decreases at the central portion of the element isolation portion. That is, by reducing the removed portion of the SiN thin film, a local oxide film having a small thickness as well as a width can be formed using the same oxidation process.
【0016】これをプロセスシュミレーションを用いて
検証した結果を図2に示す。図2(a)、図2(c)、
図2(e)において、シリコン基板21上に18nmの
SiO2膜22及び25nmのSiN膜23a、23
b、23cを形成した後、SiN膜23a、23b、2
3cに除去部分を形成する。除去部分の幅は左側(図2
(a))が1.0μm、中央部(図2(c))が0.1
μm、右側(図2(e))が0.05μmである。この
後、酸化工程を行うことにより、局所酸化膜24a、2
4c、24eが形成される。左側(図2(b))の局所
酸化膜の最大膜厚は約550nm、これに対し、中央
(図2(d))の局所酸化膜の最大膜厚は約160n
m、右側(図2(f))の局所酸化膜の膜厚は約90n
mである。FIG. 2 shows the result of verification using the process simulation. 2 (a), 2 (c),
In FIG. 2E, an 18 nm SiO 2 film 22 and a 25 nm SiN films 23a and 23 are formed on a silicon substrate 21.
After the formation of the SiN films 23a, 23b,
A part to be removed is formed in 3c. The width of the removed part is on the left (Fig. 2
(A)) is 1.0 μm, and the center (FIG. 2 (c)) is 0.1 μm.
μm, the right side (FIG. 2 (e)) is 0.05 μm. Thereafter, by performing an oxidation step, the local oxide films 24a, 24a
4c and 24e are formed. The maximum thickness of the local oxide film on the left side (FIG. 2B) is about 550 nm, while the maximum thickness of the local oxide film on the center (FIG. 2D) is about 160 n.
m, the thickness of the local oxide film on the right side (FIG. 2F) is about 90 n.
m.
【0017】これと同じプロセスを用いて、SiN薄膜
で表面を覆わずにウエハ全体で酸化を行った場合の酸化
膜の厚さは、約600nmであるので、図2(b)、図
2(d)、図2(f)の局所酸化膜の最大膜厚は、Si
N薄膜なしで酸化を行った場合のそれぞれ92%、27
%、15%の膜厚となる。なお、これらの膜厚は、Si
N薄膜に形成する除去部分の幅を変更することにより、
ここで示した例以外にも所望の厚の局所酸化膜を得るこ
と可能である。また、SiN薄膜の除去部分を形成する
方法としては、図2(a)、図2(c)、図2(e)に
示したように単純に形成する方法もあるが、この場合、
プロセス上の最小加工寸法によって制限されることが考
えられる。また、これに対しては、SiN薄膜の角度を
つけてエッチングする、SiN薄膜端部にサイドウォー
ル形成の処理を行う等の方法を用いることにより、必ず
しも最小加工寸法に制約されずにSiN薄膜の除去部分
を形成することが可能である。The thickness of the oxide film when the entire wafer is oxidized using the same process without covering the surface with the SiN thin film is about 600 nm. d), the maximum thickness of the local oxide film in FIG.
92% and 27% respectively when oxidizing without N thin film
% And 15%. These film thicknesses are
By changing the width of the removed portion formed on the N thin film,
In addition to the example shown here, it is possible to obtain a local oxide film having a desired thickness. As a method of forming the removed portion of the SiN thin film, there is a method of simply forming the portion as shown in FIGS. 2A, 2C, and 2E. In this case,
It is conceivable that it is limited by the minimum processing size on the process. In addition, by using a method such as etching the SiN thin film at an angle or performing a process of forming a sidewall at the end of the SiN thin film, the SiN thin film is not necessarily limited to the minimum processing size. It is possible to form a removed part.
【0018】以上の方法を用いることにより、SiN薄
膜の除去部分幅を調整することにより、厚さの小さい局
所酸化膜を形成することができる。そして、この後のト
ランジスタ形成工程、特にソース/ドレイン領域を形成
するためのイオン注入工程およびその後の熱処理工程に
おいて、局所酸化膜の直下部の不純物濃度がソース/ド
レイン領域よりも低濃度で、しかも電気的には連結した
構造となるようにすることができる。例えば、上述の図
2(f)に示す形状において、ソース/ドレイン領域形
成に通常用いられるイオン注入条件によって不純物を注
入した場合、酸化膜下部にも不純物を導入することがで
きる。By using the above method, the local oxide film having a small thickness can be formed by adjusting the width of the removed portion of the SiN thin film. Then, in the subsequent transistor forming step, particularly in the ion implantation step for forming source / drain regions and the subsequent heat treatment step, the impurity concentration immediately below the local oxide film is lower than that of the source / drain regions, and The structure can be electrically connected. For example, when impurities are implanted in the shape shown in FIG. 2F under ion implantation conditions generally used for forming source / drain regions, the impurities can be introduced also to the lower portion of the oxide film.
【0019】トランジスタ形成後、自己整合シリサイド
プロセスを用いて金属シリサイドが形成される際におい
て、局所酸化膜上部には金属シリサイドが形成されてい
ないため、金属シリサイドが不純物拡散領域全体を覆う
ことはなく、適度な拡散抵抗が実現できる。When a metal silicide is formed using a self-aligned silicide process after the transistor is formed, no metal silicide is formed over the local oxide film, so that the metal silicide does not cover the entire impurity diffusion region. And a moderate diffusion resistance can be realized.
【0020】以下、図1を用いて、更に詳しく自己整合
シリサイド工程を説明する。Hereinafter, the self-aligned silicide process will be described in more detail with reference to FIG.
【0021】まず、シリコン基板1上に、シリコン酸化
膜2、シリコン窒化膜3を形成後、ドレイン領域上のシ
リコン窒化膜に、微小な開口部(例えば幅0.05μ
m)を複数形成し(図1(a))、その後、酸化工程に
より素子分離膜4となる局所酸化膜及び微小酸化膜5を
形成する(図1(b))。First, after a silicon oxide film 2 and a silicon nitride film 3 are formed on a silicon substrate 1, a minute opening (eg, 0.05 μm wide) is formed in the silicon nitride film on the drain region.
m) are formed (FIG. 1A), and then a local oxide film and a minute oxide film 5 to be the element isolation films 4 are formed by an oxidation process (FIG. 1B).
【0022】本実施の形態においては、微小な開口部の
幅を0.05μmとしたが、上記微小な開口部の幅を規
定する要因としては、次のものが考えられる。In the present embodiment, the width of the minute opening is set to 0.05 μm, but the following factors can be considered as factors that determine the width of the minute opening.
【0023】まず第1にはドレイン領域上の金属シリサ
イドが連続しないことである。これは本発明の目的であ
り、このためには、微小酸化膜5の幅及び高さが大きい
ほど有利です。また、微小酸化膜5を形成するのはウエ
ハプロセスの最初期であり、トランジスタが形成されて
金属シリサイド形成段階に至るまでには、エッチング等
によって酸化膜が膜減りすることが考えられるので、そ
れを見越して微小酸化膜5の幅及び高さをある程度大き
めに作っておくことが必要である。この要因によって上
記微小な開口部の幅の下限が規定される。First, the metal silicide on the drain region is not continuous. This is an object of the present invention, and for this purpose, the larger the width and height of the minute oxide film 5, the more advantageous. The formation of the minute oxide film 5 is an initial stage of the wafer process, and it is considered that the oxide film is reduced by etching or the like before the transistor is formed and the metal silicide formation step is performed. It is necessary to make the width and height of the minute oxide film 5 somewhat large in anticipation of this. This factor determines the lower limit of the width of the minute opening.
【0024】また、第2には微小酸化膜5下のドレイン
領域が連続した拡散領域となることである。このために
最も望ましいのは、ドレイン領域を形成するためのイオ
ン注入(N-注入(LDD構造にした場合の低濃度不純
物領域形成のための注入)或いはソース/ドレイン注入
(LDD構造にした場合の高濃度不純物領域形成のため
の注入))においてイオンが微小酸化膜5を通り越して
シリコン基板に達することである。但し、ソース/ドレ
イン注入後には不純物活性化の為に必ず熱処理工程があ
り、その際に不純物は拡散しますので、イオン注入直後
に比べて不純物領域が広がる。これを考慮すると、微小
酸化膜直下においては、イオン注入においてイオンが微
小酸化膜を通り越してシリコン基板に達していなくて
も、後の熱処理において拡散によって連続となるように
することも可能である。この要因によって微小な開口部
の幅の上限が規定される。Second, the drain region under the minute oxide film 5 becomes a continuous diffusion region. For this purpose, it is most preferable to perform ion implantation (N − implantation (implantation for forming a low concentration impurity region in the case of the LDD structure) for forming the drain region) or source / drain implantation (in the case of the LDD structure). In this case, the ions pass through the fine oxide film 5 and reach the silicon substrate. However, after the source / drain implantation, there is always a heat treatment step for activating the impurity, and the impurity is diffused at that time, so that the impurity region is wider than immediately after the ion implantation. In consideration of this, it is possible to make the ions directly continuous by diffusion in the subsequent heat treatment even if the ions do not reach the silicon substrate after passing through the minute oxide film in the ion implantation immediately below the minute oxide film. This factor defines the upper limit of the width of the minute opening.
【0025】以上の要因を主として考慮し、微小な開口
部の幅を決定するが、実際には、プロセス条件によって
膜減り量は異なるし、ソース/ドレイン領域形成に用い
る不純物種(ソース/ドレインは通常ヒ素を用いるが、
N-領域はヒ素の場合とリンの場合があり、リンはヒ素
に比べて熱処理における拡散が大きい)によって異な
り、さらに活性化のための熱処理条件によっても必要な
微小な開口部の幅は異なる。The width of the minute opening is determined mainly by taking the above factors into account. However, in practice, the amount of film reduction varies depending on the process conditions, and the impurity species (source / drain is Usually using arsenic,
The N − region may be arsenic or phosphorus. Phosphorus has a greater diffusion in the heat treatment than arsenic), and the width of the minute opening required depends on the heat treatment conditions for activation.
【0026】次に、シリコン窒化膜3除去及びシリコン
窒化膜3下のシリコン酸化膜2除去後、ゲート酸化膜
6、N型ポリシリコン膜を形成し、パターニングにより
ゲート電極7を形成する。N-のイオン注入による低濃
度ドレイン領域9a、低濃度ソース領域10aを形成
し、酸化膜の堆積、エッチバックによりサイドウォール
8を形成する。その後、ヒ素注入により高濃度ドレイン
領域9b、高濃度ソース領域10bを形成する。尚、本
発明はLDD構造に限定されるものではない。Next, after removing the silicon nitride film 3 and the silicon oxide film 2 under the silicon nitride film 3, a gate oxide film 6, an N-type polysilicon film are formed, and a gate electrode 7 is formed by patterning. N - ion implantation with low concentration drain region 9a, to form a lightly doped source region 10a, the deposition of the oxide film to form sidewalls 8 by etching back. Thereafter, a high-concentration drain region 9b and a high-concentration source region 10b are formed by arsenic implantation. Note that the present invention is not limited to the LDD structure.
【0027】本実施の形態においては開口部を等間隔に
3個形成したが、微小酸化膜5の下はヒ素注入が十分に
注入されていないので、その部分の拡散抵抗は大きくな
っているので、3個以下でも十分に効果は期待できる。
個数については、ドレイン領域の幅にも関係するもので
あり、より大きな抵抗とするには、開口部の間隔を狭く
して、熱酸化後に微小酸化膜5が接するように形成すれ
ばよい。図1(c)にトランジスタの形成が完了した段
階の断面図を示す。In this embodiment, three openings are formed at equal intervals. However, since arsenic is not sufficiently implanted under the minute oxide film 5, the diffusion resistance in that portion is large. The effect can be expected sufficiently even with three or less.
The number also depends on the width of the drain region. To increase the resistance, the interval between the openings may be narrowed so that the fine oxide film 5 comes into contact after thermal oxidation. FIG. 1C is a cross-sectional view at the stage when the formation of the transistor is completed.
【0028】このとき、ソース/ドレイン領域9b、1
0bやゲート電極7上面には酸化膜等の絶縁物の薄膜が
付着していることが通常である。そこで、シリサイド化
するための金属薄膜を形成するのに先立ち、高濃度ドレ
イン領域9b及び高濃度ソース領域10b及びゲート電
極7上面のこの絶縁膜等を取り除き、シリコン及びポリ
シリコンの表面が露出するようにする。このためのパタ
ーニングは必要なく、高濃度ドレイン領域9b、高濃度
ソース領域10bを覆っている酸化膜が除去される程度
まで、シリコン基板1全体について酸化膜をエッチング
するっ。高濃度ソース領域10bとゲート電極7との間
及び、高濃度ドレイン領域9bとゲート電極7との間に
はサイドウォール8が形成されているが、上述のエッチ
ングによってはこのサイドウォール8は多少の目減りが
あっても完全に除去されることはない。At this time, the source / drain regions 9b, 1
Normally, a thin film of an insulator such as an oxide film is attached to the upper surface of the gate electrode 7 or the gate electrode 7. Therefore, prior to forming a metal thin film for silicidation, the high-concentration drain region 9b, the high-concentration source region 10b, and the insulating film on the upper surface of the gate electrode 7 are removed so that the surfaces of silicon and polysilicon are exposed. To Patterning for this purpose is not necessary, and the oxide film is etched on the entire silicon substrate 1 until the oxide film covering the high-concentration drain region 9b and the high-concentration source region 10b is removed. Although the sidewalls 8 are formed between the high-concentration source region 10b and the gate electrode 7 and between the high-concentration drain region 9b and the gate electrode 7, this sidewall 8 may be slightly Even if there is loss, it is not completely removed.
【0029】また、高濃度ドレイン領域9b上に形成さ
れた微小酸化膜5についても、適正な酸化膜厚を選べ
ば、微小酸化膜5が完全に取り除かれないようにするこ
とができる。しかる後、シリサイド化するために高融点
金属膜11を形成する。この後、600〜900℃程度
の温度で10秒〜1分程度熱処理を行うことにより、シ
リコンと接している高融点金属のみがシリコンと反応し
てシリサイド化し、金属シリサイド膜12が形成される
(図1(e))。Also, with respect to the minute oxide film 5 formed on the high-concentration drain region 9b, if the appropriate oxide film thickness is selected, the minute oxide film 5 can be prevented from being completely removed. Thereafter, a high-melting-point metal film 11 is formed for silicidation. Thereafter, by performing a heat treatment at a temperature of about 600 to 900 ° C. for about 10 seconds to about 1 minute, only the high melting point metal in contact with silicon reacts with silicon to form silicide, thereby forming a metal silicide film 12 ( FIG. 1 (e)).
【0030】最後に、シリサイド化しなかった高融点金
属膜のみをエッチバックにより取り除き、必要部分に金
属シリサイド膜12の形成されたトランジスタが完成す
る(図1(f))。ここで、高濃度ソース領域10b上
の金属シリサイド膜12とゲート電極7との間及び高濃
度ドレイン領域9b上の金属シリサイド膜12とゲート
電極7の間にはサイドウォール8と呼ばれる分厚い絶縁
物が形成されているため、金属シリサイド膜12とゲー
ト電極7とは互いに電気的に分離されており、ソース/
ドレイン領域とゲート電極とが電気的に短絡することは
ない。Finally, only the high-melting-point metal film which has not been silicided is removed by etch-back to complete a transistor having a metal silicide film 12 formed in a necessary portion (FIG. 1 (f)). Here, a thick insulator called a sidewall 8 is provided between the metal silicide film 12 on the high-concentration source region 10b and the gate electrode 7 and between the metal silicide film 12 and the gate electrode 7 on the high-concentration drain region 9b. As a result, the metal silicide film 12 and the gate electrode 7 are electrically separated from each other,
There is no electrical short circuit between the drain region and the gate electrode.
【0031】また、ドレイン領域上には微小な局所酸化
膜で区切られた金属シリサイド膜12が形成されている
ため、ドレイン電流の電位はドレインの端部にコンタク
ト電極を形成し、電位を与えることで、ゲート電極に近
いドレイン部分までの間には必要な拡散抵抗が保たれ
る。Further, since the metal silicide film 12 separated by the minute local oxide film is formed on the drain region, the potential of the drain current is obtained by forming a contact electrode at the end of the drain and applying the potential. Thus, a necessary diffusion resistance is maintained between the drain portion near the gate electrode.
【0032】[0032]
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明を
用いることにより、不純物拡散領域に形成する金属シリ
サイド膜形成防止のための微小酸化膜を、LSIを製造
する際に必要となる素子分離のための局所酸化膜形成工
程において、同時に形成することができるため、プロセ
スの複雑化によるコストの上昇が生じることなく、LS
I中に抵抗素子を形成することができる。As described in detail above, by using the present invention, a fine oxide film for preventing the formation of a metal silicide film formed in an impurity diffusion region is required for manufacturing an LSI. In the step of forming a local oxide film for isolation, the LS film can be formed at the same time.
A resistive element can be formed in I.
【0033】特に、自己整合プロセスを用いて金属シリ
サイド膜をゲート電極上面及びソース/ドレイン領域上
に形成するMOSトランジスタの製造プロセスにおい
て、コストの上昇が生じることなく、ドレイン領域上の
抵抗素子の抵抗値を制御することができる。In particular, in a manufacturing process of a MOS transistor in which a metal silicide film is formed on the upper surface of a gate electrode and on a source / drain region by using a self-alignment process, the resistance of the resistance element on the drain region is increased without increasing the cost. You can control the value.
【図1】本発明の実施の形態の半導体装置の製造工程図
である。FIG. 1 is a manufacturing process diagram of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
【図2】素子分離のための局所酸化膜形成プロセスのお
けるシリコン窒化膜の開口部のサイズに対する局所酸化
膜サイズのシュミレーションを示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a simulation of a local oxide film size with respect to a size of an opening of a silicon nitride film in a local oxide film forming process for element isolation.
【図3】従来技術における金属シリサイド膜を形成した
半導体装置の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of a conventional semiconductor device having a metal silicide film formed thereon.
1、21 シリコン基板 2、22 シリコン酸化膜 3、23a、23c、23e シリコン窒化膜 4、24a、24c、24e 素子分離膜 5 微小酸化膜 6 ゲート酸化膜 7 ゲート電極 8 サイドウォール 9a 低濃度ドレイン領域 9b 低濃度ソース領域 10a 高濃度ドレイン領域 10b 高濃度ソース領域 11 高融点金属膜 12 金属シリサイド膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 21 Silicon substrate 2, 22 Silicon oxide film 3, 23a, 23c, 23e Silicon nitride film 4, 24a, 24c, 24e Element isolation film 5 Micro oxide film 6 Gate oxide film 7 Gate electrode 8 Side wall 9a Low concentration drain region 9b Low concentration source region 10a High concentration drain region 10b High concentration source region 11 Refractory metal film 12 Metal silicide film
Claims (2)
高融点金属膜を形成し、熱処理によってシリコンと上記
高融点金属膜とを反応させ、金属シリサイド膜を形成す
る工程を有する半導体装置の製造方法において、 シリコン基板上に第1酸化膜及び耐酸化膜を順次形成し
た後、素子分離領域となる領域上と抵抗素子となる領域
の内の所定の領域上との上記耐酸化膜を除去する工程
と、 熱処理を行うことにより素子分離膜となる第2酸化膜及
び所定の大きさの一又は複数の第3酸化膜を形成する工
程と、 上記第3酸化膜を含む領域に不純物拡散領域を形成する
工程と、 上記第1酸化膜を除去した後、高融点金属膜を全面に形
成し、熱処理することにより、少なくとも上記不純物拡
散領域が露出した部分に高融点金属シリサイド膜を形成
する工程とを有することを特徴とする、半導体装置の製
造方法。A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a high melting point metal film on a silicon substrate and / or a silicon layer; and reacting silicon with the high melting point metal film by heat treatment to form a metal silicide film. A step of sequentially forming a first oxide film and an oxidation-resistant film on a silicon substrate, and then removing the oxidation-resistant film on a region to be an element isolation region and a predetermined region in a region to be a resistance element Forming a second oxide film serving as an element isolation film and one or more third oxide films having a predetermined size by performing a heat treatment; and forming an impurity diffusion region in a region including the third oxide film. After the first oxide film is removed, a high-melting-point metal film is formed on the entire surface and heat-treated to form a high-melting-point metal silicide film at least in a portion where the impurity diffusion region is exposed. And having a degree, a method of manufacturing a semiconductor device.
た後、上記シリコン基板の素子形成領域にポリシリコン
からなるゲート電極及びソース/ドレイン領域を有し、
且つ、該ドレイン領域上に上記第3酸化膜が形成されて
いるMOSトランジスタを形成する工程と、 全面に第4酸化膜を形成し、エッチバックすることによ
り、上記ゲート電極側壁にサイドウォールを形成し、そ
の後、第1酸化膜を除去することにより、上記シリコン
基板を露出させた後、高融点金属膜を全面に形成し、熱
処理することにより、上記シリコン基板が露出したソー
ス/ドレイン領域及びゲート電極上面に高融点金属シリ
サイド膜を形成する工程とを有することを特徴とする、
請求項1記載の半導体装置の製造方法。2. After the device isolation film and the third oxide film are formed, a gate electrode and source / drain regions made of polysilicon are provided in a device formation region of the silicon substrate.
Forming a MOS transistor in which the third oxide film is formed on the drain region; forming a fourth oxide film on the entire surface; and etching back to form a sidewall on the side wall of the gate electrode. Then, after removing the first oxide film to expose the silicon substrate, a refractory metal film is formed on the entire surface, and then heat-treated to form a source / drain region and a gate where the silicon substrate is exposed. Forming a refractory metal silicide film on the upper surface of the electrode,
A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1.
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JP29424997A JP3349413B2 (en) | 1997-10-27 | 1997-10-27 | Method for manufacturing semiconductor device |
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JPH11135777A JPH11135777A (en) | 1999-05-21 |
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