JPH08162632A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体装置およびその製造方法Info
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- JPH08162632A JPH08162632A JP30181594A JP30181594A JPH08162632A JP H08162632 A JPH08162632 A JP H08162632A JP 30181594 A JP30181594 A JP 30181594A JP 30181594 A JP30181594 A JP 30181594A JP H08162632 A JPH08162632 A JP H08162632A
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- Japan
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- semiconductor device
- layer
- spacer
- gate electrode
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- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】サリサイド化によるブリッジングを精度良く防
止した高性能の半導体装置およびその製造方法を提供す
る。 【構成】ゲートパターン側壁に酸化膜スペーサ400を
有するトランジスタで、ソース,ドレイン拡散層電極2
20上にタングステン層500を選択的に堆積後、第2
スペーサ700を設け、ゲートパターンの最下層を残し
て加工してゲート電極300とソース,ドレイン拡散層
電極220上に膜厚の異なるタングステン層500を得
る。
止した高性能の半導体装置およびその製造方法を提供す
る。 【構成】ゲートパターン側壁に酸化膜スペーサ400を
有するトランジスタで、ソース,ドレイン拡散層電極2
20上にタングステン層500を選択的に堆積後、第2
スペーサ700を設け、ゲートパターンの最下層を残し
て加工してゲート電極300とソース,ドレイン拡散層
電極220上に膜厚の異なるタングステン層500を得
る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、絶縁ゲート型電界効果
トランジスタで、サリサイド化によるブリッジングを信
頼性良く、容易に抑制し、寄生抵抗を極限まで低減し、
ディープサブミクロン以下の高性能デバイスを実現する
ための半導体装置およびその製造方法に関する。
トランジスタで、サリサイド化によるブリッジングを信
頼性良く、容易に抑制し、寄生抵抗を極限まで低減し、
ディープサブミクロン以下の高性能デバイスを実現する
ための半導体装置およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】絶縁ゲート型電界効果トランジスタは、
製造プロセスが単純であるため、微細化が容易であり、
そのため、高集積化,高性能化に適応する優れた素子と
して広く用いられている。代表的な絶縁ゲート型電界効
果トランジスタであるシリコン基板上に形成されたMO
S(metal oxide semiconductor)トランジスタでは、パ
ンチスルー及びしきい値電圧の制御を行うための高濃度
不純物層を基板内に形成し、基板上に酸化工程により酸
化膜を形成し、高濃度に不純物をドーピングすることで
導電化した多結晶シリコンを堆積し、ホトレジスト法を
用いて多結晶シリコン層をパターニングし、ゲート電極
を形成し、ゲート電極をマスクにイオン打ち込みするこ
とで、ソース及びドレイン電極を形成して、トランジス
タをつくることができる。
製造プロセスが単純であるため、微細化が容易であり、
そのため、高集積化,高性能化に適応する優れた素子と
して広く用いられている。代表的な絶縁ゲート型電界効
果トランジスタであるシリコン基板上に形成されたMO
S(metal oxide semiconductor)トランジスタでは、パ
ンチスルー及びしきい値電圧の制御を行うための高濃度
不純物層を基板内に形成し、基板上に酸化工程により酸
化膜を形成し、高濃度に不純物をドーピングすることで
導電化した多結晶シリコンを堆積し、ホトレジスト法を
用いて多結晶シリコン層をパターニングし、ゲート電極
を形成し、ゲート電極をマスクにイオン打ち込みするこ
とで、ソース及びドレイン電極を形成して、トランジス
タをつくることができる。
【0003】この製造工程では、トランジスタの3端子
を構成するゲート電極とソース及びドレイン電極が、自
己整合的に形成され、基板内の高濃度不純物層によりパ
ンチスルーが抑制できるため、微細化を達成することが
できる。
を構成するゲート電極とソース及びドレイン電極が、自
己整合的に形成され、基板内の高濃度不純物層によりパ
ンチスルーが抑制できるため、微細化を達成することが
できる。
【0004】しかし、従来技術では、トランジスタの微
細化に従いゲート電極及びソース,ドレイン拡散層電極
および各電極部と配線間とのコンタクトの高抵抗化が、
高性能デバイスの実現を困難にしている。そのため文献
1981年アイイーディーエム テクニカルダイジェス
ト(1981.IEDM.TECHNICALDIGEST)647−6
50頁でみられるような、ゲート電極及びソース,ドレ
イン拡散層領域に抵抗率の低い金属膜を自己整合的に形
成する、サリサイド化が考えられている。
細化に従いゲート電極及びソース,ドレイン拡散層電極
および各電極部と配線間とのコンタクトの高抵抗化が、
高性能デバイスの実現を困難にしている。そのため文献
1981年アイイーディーエム テクニカルダイジェス
ト(1981.IEDM.TECHNICALDIGEST)647−6
50頁でみられるような、ゲート電極及びソース,ドレ
イン拡散層領域に抵抗率の低い金属膜を自己整合的に形
成する、サリサイド化が考えられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、ゲ
ート電極側壁にスペーサ形成後、ゲート電極及びソース
及びドレイン拡散層領域をサリサイド化するため、ゲー
ト電極の微細化に伴いゲート電極及びソース及びドレイ
ン拡散層領域がショートするブリッジングが非常に重大
な問題となる。ブリッジングの対策は、ゲート電極ある
いはスペーサの厚膜化が容易に考えられるが、ゲート電
極段差による加工性の悪化あるいは寄生容量及び寄生抵
抗の増大という問題が生じる。
ート電極側壁にスペーサ形成後、ゲート電極及びソース
及びドレイン拡散層領域をサリサイド化するため、ゲー
ト電極の微細化に伴いゲート電極及びソース及びドレイ
ン拡散層領域がショートするブリッジングが非常に重大
な問題となる。ブリッジングの対策は、ゲート電極ある
いはスペーサの厚膜化が容易に考えられるが、ゲート電
極段差による加工性の悪化あるいは寄生容量及び寄生抵
抗の増大という問題が生じる。
【0006】本発明の目的は、上記課題を信頼性良く、
容易に解決するための半導体装置及びその製造方法を提
供することにある。
容易に解決するための半導体装置及びその製造方法を提
供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は図1のように、絶縁ゲート型電界効果トラ
ンジスタで、2層以上に積層された材料を用いたゲート
パターン310(例えば多結晶シリコン膜),910
(例えばシリコン窒化膜)の側壁に第1スペーサ400
を設け、ソース,ドレイン拡散層220領域上に金属膜
500を選択的に堆積あるいは成長させた後、前記金属
膜500と選択比の異なる材料を堆積し、前記選択比の
異なる材料を異方的にエッチングすることで、前記選択
比の異なる材料は、前記金属膜500上で前記第1スペ
ーサ400の側壁に形成され、素子分離領域150上で
は前記金属膜500の側壁に形成され第2スペーサ70
0となる。
め、本発明は図1のように、絶縁ゲート型電界効果トラ
ンジスタで、2層以上に積層された材料を用いたゲート
パターン310(例えば多結晶シリコン膜),910
(例えばシリコン窒化膜)の側壁に第1スペーサ400
を設け、ソース,ドレイン拡散層220領域上に金属膜
500を選択的に堆積あるいは成長させた後、前記金属
膜500と選択比の異なる材料を堆積し、前記選択比の
異なる材料を異方的にエッチングすることで、前記選択
比の異なる材料は、前記金属膜500上で前記第1スペ
ーサ400の側壁に形成され、素子分離領域150上で
は前記金属膜500の側壁に形成され第2スペーサ70
0となる。
【0008】次いで図2のように、前記第1スペーサ4
00および前記金属膜500および前記第2スペーサ7
00および前記素子分離領域150をマスクに、前記ゲ
ートパターンのシリコン窒化膜910を異方的にエッチ
ングし、前記ゲートパターン部の多結晶シリコン膜31
0を露出させる。この際、シリコン窒化膜910の膜厚
に相当する酸化膜がエッチングされるため、前記第2ス
ペーサ700が酸化膜系の場合、素子分離領域150上
の前記金属膜500の側壁に形成された第2スペーサ7
00はたいてい除去されるが、前記金属膜500と併せ
て前記素子間分離領域150端を十分に保護できる。
00および前記金属膜500および前記第2スペーサ7
00および前記素子分離領域150をマスクに、前記ゲ
ートパターンのシリコン窒化膜910を異方的にエッチ
ングし、前記ゲートパターン部の多結晶シリコン膜31
0を露出させる。この際、シリコン窒化膜910の膜厚
に相当する酸化膜がエッチングされるため、前記第2ス
ペーサ700が酸化膜系の場合、素子分離領域150上
の前記金属膜500の側壁に形成された第2スペーサ7
00はたいてい除去されるが、前記金属膜500と併せ
て前記素子間分離領域150端を十分に保護できる。
【0009】以上のように、ゲートパターン部の310
がシリコン膜である場合、酸化膜及び金属膜との十分な
選択比の差により前記スペーサ400高さに対し低く加
工され、前記ゲートパターン部の310および前記金属
膜500上に金属膜500をさらに選択的に堆積あるい
は成長させることで、ゲート電極及びソース,ドレイン
電極で膜厚の異なる金属膜500を得ることができ、任
意のゲート電極膜厚を有するトランジスタを信頼性良
く、容易に形成することができる。また、ゲートパター
ン部を金属膜,シリコン膜,酸化膜の3層で形成し、最
下層を金属膜とすることで、メタルゲート電極を容易に
形成することができる。
がシリコン膜である場合、酸化膜及び金属膜との十分な
選択比の差により前記スペーサ400高さに対し低く加
工され、前記ゲートパターン部の310および前記金属
膜500上に金属膜500をさらに選択的に堆積あるい
は成長させることで、ゲート電極及びソース,ドレイン
電極で膜厚の異なる金属膜500を得ることができ、任
意のゲート電極膜厚を有するトランジスタを信頼性良
く、容易に形成することができる。また、ゲートパター
ン部を金属膜,シリコン膜,酸化膜の3層で形成し、最
下層を金属膜とすることで、メタルゲート電極を容易に
形成することができる。
【0010】
【作用】ソース,ドレイン拡散層領域に選択的に形成さ
れた金属膜と第2スペーサにより、素子分離領域端にお
けるシリコン基板削れの保護および第1スペーサ強度を
向上し、かつ、シリコン膜に対する酸化膜および金属膜
の選択比の差により、信頼性良く、容易に、ゲートパタ
ーン部の最下層を第1スペーサ高さに対し低く加工で
き、最下層が金属膜である場合メタルゲート電極を容易
に形成できる。これにより、第1スペーサ膜厚およびゲ
ート電極膜厚に関係なくブリッジングを抑制でき、寄生
容量および寄生抵抗の増大、あるいはゲート電極膜厚に
よる加工性の悪化の問題もなく、各電極部の抵抗及び各
電極部と配線間のコンタクト抵抗を極限まで低減させ
る。また、第2スペーサはソース,ドレイン拡散層領域
に選択的に形成されたタングステン上に形成されている
ため、ブリッジングの抑制をより信頼性良く達成でき、
第1スペーサ強度の向上も図れる。
れた金属膜と第2スペーサにより、素子分離領域端にお
けるシリコン基板削れの保護および第1スペーサ強度を
向上し、かつ、シリコン膜に対する酸化膜および金属膜
の選択比の差により、信頼性良く、容易に、ゲートパタ
ーン部の最下層を第1スペーサ高さに対し低く加工で
き、最下層が金属膜である場合メタルゲート電極を容易
に形成できる。これにより、第1スペーサ膜厚およびゲ
ート電極膜厚に関係なくブリッジングを抑制でき、寄生
容量および寄生抵抗の増大、あるいはゲート電極膜厚に
よる加工性の悪化の問題もなく、各電極部の抵抗及び各
電極部と配線間のコンタクト抵抗を極限まで低減させ
る。また、第2スペーサはソース,ドレイン拡散層領域
に選択的に形成されたタングステン上に形成されている
ため、ブリッジングの抑制をより信頼性良く達成でき、
第1スペーサ強度の向上も図れる。
【0011】
(実施例1)図3は、本発明構造のシリコン基板上に形
成された絶縁ゲート型電界効果トランジスタの素子断面
を示すものである。
成された絶縁ゲート型電界効果トランジスタの素子断面
を示すものである。
【0012】100はシリコン基板、150は素子分離
領域を形成するフィールド酸化膜層、300はn型に導
電化された多結晶シリコン層およびタングステン層の2
層構造をもつゲート電極、220および210は不純物
拡散層電極(ソースおよびドレイン)、900はゲート
絶縁膜、200はイオン打ち込みにより基板中に形成さ
れたp型の高濃度不純物層、400はゲート電極300
側壁に形成された第1スペーサ層、500はソースおよ
びドレイン部に形成したタングステン層、700は第1ス
ペーサ層400の側壁およびタングステン層500上に
形成された第2スペーサ層、960は層間絶縁膜層、6
00は、それぞれ、ゲート、ソース,ドレインへの配線
層である。
領域を形成するフィールド酸化膜層、300はn型に導
電化された多結晶シリコン層およびタングステン層の2
層構造をもつゲート電極、220および210は不純物
拡散層電極(ソースおよびドレイン)、900はゲート
絶縁膜、200はイオン打ち込みにより基板中に形成さ
れたp型の高濃度不純物層、400はゲート電極300
側壁に形成された第1スペーサ層、500はソースおよ
びドレイン部に形成したタングステン層、700は第1ス
ペーサ層400の側壁およびタングステン層500上に
形成された第2スペーサ層、960は層間絶縁膜層、6
00は、それぞれ、ゲート、ソース,ドレインへの配線
層である。
【0013】本実施例のトランジスタの、基本的構造お
よび動作は、従来と同様であるが、本発明構造を特徴付
ける第2スペーサ層700が形成され、ゲート電極30
0中の多結晶シリコン層310は、第1スペーサ層40
0より低く、ソースおよびドレイン部に形成したタング
ステン層500の膜厚は、ゲート電極300中のタング
ステン層500膜厚と異なりブリッジングを抑制し、課
題を満たす構造が実現されている。
よび動作は、従来と同様であるが、本発明構造を特徴付
ける第2スペーサ層700が形成され、ゲート電極30
0中の多結晶シリコン層310は、第1スペーサ層40
0より低く、ソースおよびドレイン部に形成したタング
ステン層500の膜厚は、ゲート電極300中のタング
ステン層500膜厚と異なりブリッジングを抑制し、課
題を満たす構造が実現されている。
【0014】図4から図15を用いて本発明の構造の製
造方法を説明する。
造方法を説明する。
【0015】図4で、p型不純物を1015cm-3含むシリ
コン基板に、ボロンをイオン打ち込み法により1013cm
-2ドーピングし、1050℃のアニールを行うことで、
表面付近に基板に比べ約1桁濃度の高い層(pウェル)
を形成する。このとき、ウェルの形成工程は特に無くて
も良い。図4は基板表面付近を図示したものであり、1
00はシリコン基板(pウェル)を示している。pウェ
ルを形成してから、基板表面を熱酸化し、基板全面に2
0nmのシリコン酸化膜を形成する。CVD(chemical
vapor deposition)法により、シリコン窒化膜を120
nm堆積し、ホトレジスト法を用いてパターニングし、
異方的にエッチングすることで、シリコン窒化膜を加工
した後、基板を熱酸化し、シリコン窒化膜に覆われてい
ない部分(素子分離領域)に厚さ300nmの酸化膜1
50(フィールド酸化膜)を形成する。シリコン窒化膜
をウエットエッチングにより除去し、さらに、シリコン
窒化膜下に形成したシリコン酸化膜を除去した後、熱酸
化により、厚さ4nmのゲート酸化膜900を形成す
る。
コン基板に、ボロンをイオン打ち込み法により1013cm
-2ドーピングし、1050℃のアニールを行うことで、
表面付近に基板に比べ約1桁濃度の高い層(pウェル)
を形成する。このとき、ウェルの形成工程は特に無くて
も良い。図4は基板表面付近を図示したものであり、1
00はシリコン基板(pウェル)を示している。pウェ
ルを形成してから、基板表面を熱酸化し、基板全面に2
0nmのシリコン酸化膜を形成する。CVD(chemical
vapor deposition)法により、シリコン窒化膜を120
nm堆積し、ホトレジスト法を用いてパターニングし、
異方的にエッチングすることで、シリコン窒化膜を加工
した後、基板を熱酸化し、シリコン窒化膜に覆われてい
ない部分(素子分離領域)に厚さ300nmの酸化膜1
50(フィールド酸化膜)を形成する。シリコン窒化膜
をウエットエッチングにより除去し、さらに、シリコン
窒化膜下に形成したシリコン酸化膜を除去した後、熱酸
化により、厚さ4nmのゲート酸化膜900を形成す
る。
【0016】図5で、多結晶シリコン層310をCVD
法により厚さ150nm堆積した後、CVD法により3
0nmのシリコン窒化膜(910)を堆積し、ホトレジ
スト法を用いてパターニングしたレジスト材をマスク
に、シリコン窒化膜910および多結晶シリコン層31
0を異方的にエッチングし、ゲートパターンを加工す
る。
法により厚さ150nm堆積した後、CVD法により3
0nmのシリコン窒化膜(910)を堆積し、ホトレジ
スト法を用いてパターニングしたレジスト材をマスク
に、シリコン窒化膜910および多結晶シリコン層31
0を異方的にエッチングし、ゲートパターンを加工す
る。
【0017】図6で、ボロンを加速電圧300keV,
ドーズ量5×1013cm-2でイオン打ち込みすることで、
シリコン基板100中にp型の高濃度不純物層200を
得ることができ、ゲートパターンに加工された多結晶シ
リコン層310及びシリコン窒化膜910をマスクに、
ヒ素を加速電圧10keV,ドーズ量8×1014cm-2で
イオン打ち込みすることで、浅接合拡散層210を形成
する。
ドーズ量5×1013cm-2でイオン打ち込みすることで、
シリコン基板100中にp型の高濃度不純物層200を
得ることができ、ゲートパターンに加工された多結晶シ
リコン層310及びシリコン窒化膜910をマスクに、
ヒ素を加速電圧10keV,ドーズ量8×1014cm-2で
イオン打ち込みすることで、浅接合拡散層210を形成
する。
【0018】高濃度不純物層200のイオン打ち込み
は、チャネル部の基板表面が任意の閾値を実現できる濃
度になるように設定すれば良い。
は、チャネル部の基板表面が任意の閾値を実現できる濃
度になるように設定すれば良い。
【0019】図7で、RTA(Rapid Thermal Anneal)
法により、浅接合拡散層210及び高濃度不純物層20
0を活性化した後、CVD法によりシリコン酸化膜30
nmを堆積し異方的にエッチングすることで、第1スペ
ーサ400を形成し、ゲートパターンに加工された多結
晶シリコン層310及びシリコン窒化膜910及び第1
スペーサ400をマスクに、ヒ素を加速電圧20ke
V,ドーズ量2×1015cm-2でイオン打ち込みすること
で、ソース,ドレイン拡散層電極220を形成する。
法により、浅接合拡散層210及び高濃度不純物層20
0を活性化した後、CVD法によりシリコン酸化膜30
nmを堆積し異方的にエッチングすることで、第1スペ
ーサ400を形成し、ゲートパターンに加工された多結
晶シリコン層310及びシリコン窒化膜910及び第1
スペーサ400をマスクに、ヒ素を加速電圧20ke
V,ドーズ量2×1015cm-2でイオン打ち込みすること
で、ソース,ドレイン拡散層電極220を形成する。
【0020】この際、第1スペーサ400形成後に高濃
度不純物層200を形成しても良く、高濃度不純物層2
00の形成では、ゲートパターン形成後配線系プロセス
に至るまで特に規制はない。
度不純物層200を形成しても良く、高濃度不純物層2
00の形成では、ゲートパターン形成後配線系プロセス
に至るまで特に規制はない。
【0021】図8で、ゲートパターン部のシリコン窒化
膜910及び第1スペーサ400及び素子分離領域15
0をマスクに、ソース,ドレイン拡散層電極220部に
選択CVD法によりタングステン層500を形成する。
膜910及び第1スペーサ400及び素子分離領域15
0をマスクに、ソース,ドレイン拡散層電極220部に
選択CVD法によりタングステン層500を形成する。
【0022】図9で、プラズマCVD法によりシリコン
酸化膜を150nm堆積し異方的にエッチングすること
で、第1スペーサ400の側壁及び素子分離領域150
上のタングステン層500の側壁に第2スペーサ700
を形成する。
酸化膜を150nm堆積し異方的にエッチングすること
で、第1スペーサ400の側壁及び素子分離領域150
上のタングステン層500の側壁に第2スペーサ700
を形成する。
【0023】図10で、シリコン窒化膜910を異方的
にエッチングすることで多結晶シリコン層310を露出
させる。この際、第1,第2スペーサは同種の酸化膜で
あるため、シリコン窒化膜910の膜厚分がエッチング
され、素子分離領域150上のタングステン層500の
側壁の第2スペーサ700はたいてい除去される。
にエッチングすることで多結晶シリコン層310を露出
させる。この際、第1,第2スペーサは同種の酸化膜で
あるため、シリコン窒化膜910の膜厚分がエッチング
され、素子分離領域150上のタングステン層500の
側壁の第2スペーサ700はたいてい除去される。
【0024】図11で、シリコン層が露出している部分
は、ゲートパターン部の多結晶シリコン層310とな
り、異方的にエッチングすることで自由に膜厚を選べ、
多結晶シリコン層310は第1スペーサ400高さより
低く形成される。
は、ゲートパターン部の多結晶シリコン層310とな
り、異方的にエッチングすることで自由に膜厚を選べ、
多結晶シリコン層310は第1スペーサ400高さより
低く形成される。
【0025】図12で、ゲートパターン部の多結晶シリ
コン層310及びソース,ドレイン拡散層電極220部
のタングステン層500上に、選択CVD法によりタン
グステン層500を選択的に堆積することで、ゲート電
極部とソース,ドレイン拡散層電極部で、膜厚の異なる
タングステン層500を得ることができる。
コン層310及びソース,ドレイン拡散層電極220部
のタングステン層500上に、選択CVD法によりタン
グステン層500を選択的に堆積することで、ゲート電
極部とソース,ドレイン拡散層電極部で、膜厚の異なる
タングステン層500を得ることができる。
【0026】図13で、表面が平坦化される層間絶縁膜
960を形成する。
960を形成する。
【0027】図14では層間絶縁膜960に各電極への
コンタクト孔を形成する。
コンタクト孔を形成する。
【0028】さらに、図15ではスパッタ法によりアル
ミニウムを堆積し、ホトレジスト法を用いてパターン上
に加工し、配線600を形成する。
ミニウムを堆積し、ホトレジスト法を用いてパターン上
に加工し、配線600を形成する。
【0029】(実施例2)また、図16で、高濃度不純
物層200をゲート絶縁膜900形成前後に、イオン打
ち込み法により形成し同様にトランジスタを形成するこ
とができる。
物層200をゲート絶縁膜900形成前後に、イオン打
ち込み法により形成し同様にトランジスタを形成するこ
とができる。
【0030】(実施例3)更に、図17で、ソース,ド
レイン拡散層電極220形成前後に、ソース,ドレイン
拡散層と同型の導電型を持つ不純物をイオン打ち込みに
よりドーピングすることで、ソース,ドレイン拡散層2
20下に拡散層接合容量低減層230を形成することが
できる。拡散層接合容量低減層230のイオン打ち込み
は、打ち込み深さをゲート電極下の基板表面に漏れない
ようにし、パンチスルーを損なわないで任意の接合容量
を実現できる濃度になるように設定すれば良い。
レイン拡散層電極220形成前後に、ソース,ドレイン
拡散層と同型の導電型を持つ不純物をイオン打ち込みに
よりドーピングすることで、ソース,ドレイン拡散層2
20下に拡散層接合容量低減層230を形成することが
できる。拡散層接合容量低減層230のイオン打ち込み
は、打ち込み深さをゲート電極下の基板表面に漏れない
ようにし、パンチスルーを損なわないで任意の接合容量
を実現できる濃度になるように設定すれば良い。
【0031】ここでは素子間分離層を高濃度不純物層2
00と同時に形成したが、フィールド酸化膜150形成
前のパターニング時に、基板と同型の導電型を持つ不純
物をイオン打ち込みによりドーピングする、フィールド
インプラ法として知られる従来法を用いることもでき
る。また、本実施例では、n型の導電型不純物を拡散層
電極に持つnチャネルMOSトランジスタについて述べ
たが、p型の導電型不純物についても同様に形成するこ
とができる。
00と同時に形成したが、フィールド酸化膜150形成
前のパターニング時に、基板と同型の導電型を持つ不純
物をイオン打ち込みによりドーピングする、フィールド
インプラ法として知られる従来法を用いることもでき
る。また、本実施例では、n型の導電型不純物を拡散層
電極に持つnチャネルMOSトランジスタについて述べ
たが、p型の導電型不純物についても同様に形成するこ
とができる。
【0032】(実施例4)実施例1と同様にゲート酸化
膜900を形成し、図18で、チタン窒化膜550をスパ
ッタ法により厚さ20nm堆積し、多結晶シリコン層3
10をCVD法により厚さ100nm堆積し、シリコン
窒化膜910を30nm堆積し、ホトレジスト法を用い
てパターニングしたレジスト材をマスクに、シリコン窒
化膜910及び多結晶シリコン層310を異方的にエッ
チングし、レジスト材を除去した後、シリコン窒化膜9
10及び多結晶シリコン層310をマスクにチタン窒化
膜550を異方的にエッチングしゲートパターンを加工
し、実施例1と同様に、浅接合拡散層210及び第1ス
ペーサ400及び高濃度不純物層200及びソース,ド
レイン拡散層電極220及びタングステン層500及び
第2スペーサ700を形成する。
膜900を形成し、図18で、チタン窒化膜550をスパ
ッタ法により厚さ20nm堆積し、多結晶シリコン層3
10をCVD法により厚さ100nm堆積し、シリコン
窒化膜910を30nm堆積し、ホトレジスト法を用い
てパターニングしたレジスト材をマスクに、シリコン窒
化膜910及び多結晶シリコン層310を異方的にエッ
チングし、レジスト材を除去した後、シリコン窒化膜9
10及び多結晶シリコン層310をマスクにチタン窒化
膜550を異方的にエッチングしゲートパターンを加工
し、実施例1と同様に、浅接合拡散層210及び第1ス
ペーサ400及び高濃度不純物層200及びソース,ド
レイン拡散層電極220及びタングステン層500及び
第2スペーサ700を形成する。
【0033】図19で、シリコン窒化膜910を異方的
にエッチングした後、多結晶シリコン層310をチタン
窒化膜550をストッパに異方的にエッチングし、選択
CVD法によりタングステン層500を、ゲートパターン
部のチタン窒化膜550及びソース,ドレイン拡散層電
極220部のタングステン層500上に選択的に堆積す
ることで、メタルゲートを有するトランジスタを形成す
ることができる。
にエッチングした後、多結晶シリコン層310をチタン
窒化膜550をストッパに異方的にエッチングし、選択
CVD法によりタングステン層500を、ゲートパターン
部のチタン窒化膜550及びソース,ドレイン拡散層電
極220部のタングステン層500上に選択的に堆積す
ることで、メタルゲートを有するトランジスタを形成す
ることができる。
【0034】(実施例5)実施例1と同様にゲート酸化
膜900を形成し、図20で、n型にドーピングされた
多結晶シリコン層310をCVD法により厚さ150n
m堆積した後、CVD法によりPSG(phosphosilicate
glass)膜(940)30nmを堆積し、ホトレジスト
法を用いてパターニングしたレジスト材をマスクに、P
SG膜940および多結晶シリコン層310を異方的に
エッチングし、ゲートパターンを加工し、実施例1と同
様に、浅接合拡散層210を形成後、CVD法によりシ
リコン酸化膜100nmを堆積し異方的にエッチングす
ることで第1スペーサ400を形成し、実施例1と同様
に高濃度不純物層200及びソース,ドレイン拡散層電
極220及びタングステン層500を形成する。
膜900を形成し、図20で、n型にドーピングされた
多結晶シリコン層310をCVD法により厚さ150n
m堆積した後、CVD法によりPSG(phosphosilicate
glass)膜(940)30nmを堆積し、ホトレジスト
法を用いてパターニングしたレジスト材をマスクに、P
SG膜940および多結晶シリコン層310を異方的に
エッチングし、ゲートパターンを加工し、実施例1と同
様に、浅接合拡散層210を形成後、CVD法によりシ
リコン酸化膜100nmを堆積し異方的にエッチングす
ることで第1スペーサ400を形成し、実施例1と同様
に高濃度不純物層200及びソース,ドレイン拡散層電
極220及びタングステン層500を形成する。
【0035】図21で、PSG膜940をフッ酸系ウエ
ット雰囲気のエッチングにより除去することで、多結晶
シリコン層310はPSG膜940の膜厚分第1スペー
サ400の高さより低く加工され、第2スペーサと同様
の効果を得ることができる。
ット雰囲気のエッチングにより除去することで、多結晶
シリコン層310はPSG膜940の膜厚分第1スペー
サ400の高さより低く加工され、第2スペーサと同様
の効果を得ることができる。
【0036】この際、PSG膜940はベーパー雰囲気
のエッチングを用いても同様に除去される。
のエッチングを用いても同様に除去される。
【0037】図22で、必要に応じて多結晶シリコン層
310を異方的にエッチングし、ブリッジングを抑制で
き得る第1スペーサ400との段差を設け、選択CVD
法によりタングステン層500を選択的に堆積させるこ
とで、第2スペーサ700を形成せずに実施例1と同様
にゲート電極部とソース,ドレイン拡散層電極部で、膜
厚の異なるタングステン層500を得ることができる。
310を異方的にエッチングし、ブリッジングを抑制で
き得る第1スペーサ400との段差を設け、選択CVD
法によりタングステン層500を選択的に堆積させるこ
とで、第2スペーサ700を形成せずに実施例1と同様
にゲート電極部とソース,ドレイン拡散層電極部で、膜
厚の異なるタングステン層500を得ることができる。
【0038】(実施例6)実施例1と同様にゲート酸化
膜900を形成し、図23で、多結晶シリコン層310
をCVD法により厚さ100nm堆積した後、CVD法
によりシリコン酸化膜(930)10nmを堆積し、リ
ンを加速電圧40keV,ドーズ量1×1016cm-2でイ
オン打ち込みすることで、多結晶シリコン層310をn
型にドーピングする。
膜900を形成し、図23で、多結晶シリコン層310
をCVD法により厚さ100nm堆積した後、CVD法
によりシリコン酸化膜(930)10nmを堆積し、リ
ンを加速電圧40keV,ドーズ量1×1016cm-2でイ
オン打ち込みすることで、多結晶シリコン層310をn
型にドーピングする。
【0039】図24で、CVD法により多結晶シリコン
層320の50nmを堆積し、CVD法によりPSG膜9
40の30nmを堆積し、ホトレジスト法を用いてパタ
ーニングしたレジスト材をマスクに、PSG膜940お
よび多結晶シリコン層310,320及びシリコン酸化
膜930を異方的にエッチングし、ゲートパターンを加
工し、実施例3と同様に、浅接合拡散層210及び第1
スペーサ400及び高濃度不純物層200及びソース,
ドレイン拡散層電極220及びタングステン層500を
形成する。
層320の50nmを堆積し、CVD法によりPSG膜9
40の30nmを堆積し、ホトレジスト法を用いてパタ
ーニングしたレジスト材をマスクに、PSG膜940お
よび多結晶シリコン層310,320及びシリコン酸化
膜930を異方的にエッチングし、ゲートパターンを加
工し、実施例3と同様に、浅接合拡散層210及び第1
スペーサ400及び高濃度不純物層200及びソース,
ドレイン拡散層電極220及びタングステン層500を
形成する。
【0040】図25で、PSG膜940をフッ酸系ウエ
ット雰囲気のエッチングにより除去することで、ゲート
パターンはPSG膜940の膜厚分第1スペーサ400
の高さより低く加工され、実施例3と同様に第2スペー
サと同様の効果を得ることができ、多結晶シリコン層3
20をシリコン酸化膜930をストッパに異方的にエッ
チングし、シリコン酸化膜930を更に異方的にエッチ
ングすることで、精度良く多結晶シリコン層310の膜
厚を制御できる。
ット雰囲気のエッチングにより除去することで、ゲート
パターンはPSG膜940の膜厚分第1スペーサ400
の高さより低く加工され、実施例3と同様に第2スペー
サと同様の効果を得ることができ、多結晶シリコン層3
20をシリコン酸化膜930をストッパに異方的にエッ
チングし、シリコン酸化膜930を更に異方的にエッチ
ングすることで、精度良く多結晶シリコン層310の膜
厚を制御できる。
【0041】(実施例7)バルク100上に形成した酸
化膜901上に形成されたSOI(Silicon OnInsulato
r )基板105を用いて、ソース,ドレイン220,5
00及びゲート電極310,500へのコンタクトと共
に、酸化膜901下の基板へのコンタクトも同時に行い
電位を与えることができる。
化膜901上に形成されたSOI(Silicon OnInsulato
r )基板105を用いて、ソース,ドレイン220,5
00及びゲート電極310,500へのコンタクトと共
に、酸化膜901下の基板へのコンタクトも同時に行い
電位を与えることができる。
【0042】図26にその構造を示す。3重ウェル構造
を持つ基板100,101,102は、各々ソース,ド
レイン電極220及びゲート電極310のサリサイド化
500と同時にコンタクトが形成され、3重ウェル構造基
板100,101,102に電位を与えることができバ
イポーラ動作を可能にする。基板100についてはウエ
ーハの裏面から電位を与える。
を持つ基板100,101,102は、各々ソース,ド
レイン電極220及びゲート電極310のサリサイド化
500と同時にコンタクトが形成され、3重ウェル構造基
板100,101,102に電位を与えることができバ
イポーラ動作を可能にする。基板100についてはウエ
ーハの裏面から電位を与える。
【0043】
【発明の効果】ゲートパターンとソース,ドレイン拡散
層電極部を自己整合的に金属膜で分離することで、ゲー
トパターン形成後にゲート電極膜厚を任意に選択でき、
シリコンに対する酸化膜及び金属膜との選択比の差か
ら、ゲート電極と第1スペーサ高さとの高低差を精度良
く実現することで、第1スペーサ膜厚及びゲート電極膜
厚に関係なく、サリサイド化に伴うブリッジングによる
各電極のショートを信頼性良く、容易に解決し、かつ、
ソース,ドレイン拡散層電極上の金属膜及び第2スペー
サにより、素子間分離領域端における保護及び第1スペ
ーサの薄膜化に対する強度を向上し、寄生容量及び寄生
抵抗の増大、あるいはゲート電極膜厚による加工性の悪
化の問題もなく、各電極部の抵抗及び各電極と配線間の
コンタクト抵抗を極限まで低減し、高性能トランジスタ
を実現する。
層電極部を自己整合的に金属膜で分離することで、ゲー
トパターン形成後にゲート電極膜厚を任意に選択でき、
シリコンに対する酸化膜及び金属膜との選択比の差か
ら、ゲート電極と第1スペーサ高さとの高低差を精度良
く実現することで、第1スペーサ膜厚及びゲート電極膜
厚に関係なく、サリサイド化に伴うブリッジングによる
各電極のショートを信頼性良く、容易に解決し、かつ、
ソース,ドレイン拡散層電極上の金属膜及び第2スペー
サにより、素子間分離領域端における保護及び第1スペ
ーサの薄膜化に対する強度を向上し、寄生容量及び寄生
抵抗の増大、あるいはゲート電極膜厚による加工性の悪
化の問題もなく、各電極部の抵抗及び各電極と配線間の
コンタクト抵抗を極限まで低減し、高性能トランジスタ
を実現する。
【図1】本発明の製造方法を説明するための素子の断面
図。
図。
【図2】本発明の製造方法を説明するための素子の断面
図。
図。
【図3】本発明の一実施例の素子の断面図。
【図4】本発明の製造方法を示す第1ステップの素子の
断面図。
断面図。
【図5】本発明の製造方法を示す第2ステップの素子の
断面図。
断面図。
【図6】本発明の製造方法を示す第3ステップの素子の
断面図。
断面図。
【図7】本発明の製造方法を示す第4ステップの素子の
断面図。
断面図。
【図8】本発明の製造方法を示す第5ステップの素子の
断面図。
断面図。
【図9】本発明の製造方法を示す第6ステップの素子の
断面図。
断面図。
【図10】本発明の製造方法を示す第7ステップの素子
の断面図。
の断面図。
【図11】本発明の製造方法を示す第8ステップの素子
の断面図。
の断面図。
【図12】本発明の製造方法を示す第9ステップの素子
の断面図。
の断面図。
【図13】本発明の製造方法を示す第10ステップの素
子の断面図。
子の断面図。
【図14】本発明の製造方法を示す第11ステップの素
子の断面図。
子の断面図。
【図15】本発明の製造方法を示す第12ステップの素
子の断面図。
子の断面図。
【図16】その他の実施例を示す素子の断面図。
【図17】その他の実施例を示す素子の断面図。
【図18】実施例4を示す第1ステップの素子の断面
図。
図。
【図19】実施例4を示す第2ステップの素子の断面
図。
図。
【図20】実施例5を示す第1ステップの素子の断面
図。
図。
【図21】実施例5を示す第2ステップの素子の断面
図。
図。
【図22】実施例5を示す第3ステップの素子の断面
図。
図。
【図23】実施例6を示す第1ステップの素子の断面
図。
図。
【図24】実施例6を示す第2ステップの素子の断面
図。
図。
【図25】実施例6を示す第3ステップの素子の断面
図。
図。
【図26】実施例7を示す素子の断面図。
100…シリコン基板、150…フィールド酸化膜、2
00…高濃度不純物層、210,220…拡散層電極、
300…ゲート電極、400…第1スペーサ層、500
…タングステン層、600…配線層、700…第2スペ
ーサ層、900…ゲート絶縁膜、960…層間絶縁膜。
00…高濃度不純物層、210,220…拡散層電極、
300…ゲート電極、400…第1スペーサ層、500
…タングステン層、600…配線層、700…第2スペ
ーサ層、900…ゲート絶縁膜、960…層間絶縁膜。
Claims (11)
- 【請求項1】半導体基板上に絶縁膜を介して設けられた
ゲート電極,基板の導電型と異なる導電型を有する不純
物拡散層をソース及びドレイン電極とする絶縁ゲート型
電界効果トランジスタにおいて、前記ソース及びドレイ
ン電極部に選択的に堆積あるいは成長させた第1の材料
により、前記ソース及びドレイン電極部と前記ゲート電
極を分離し、前記ゲート電極膜厚を任意に設定可能とし
たことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】ゲート電極が2層以上の積層膜を有し、少
なくとも最下層の第2の材料は、第1の材料と区別さ
れ、前記第2の材料上に選択的に堆積あるいは成長させ
た第3の材料は、前記第1の材料と膜厚が異なることを
特徴とする請求項1記載の半導体装置。 - 【請求項3】ゲート電極部にスペーサを有する半導体装
置において、ソース及びドレイン電極部に選択的に堆積
あるいは成長させた第1の材料と、前記スペーサの側壁
かつ前記第1の材料上あるいは前記第1の材料の側壁
に、前記第1の材料と異なる第4の材料を有することを
特徴とする請求項1または請求項2記載の半導体装置。 - 【請求項4】ゲート電極部にスペーサを有する半導体装
置において、前記ゲート電極が2層以上の積層膜を有
し、少なくとも最下層の第2の材料が、前記スペーサの
高さに比べ、少なくとも低いことを特徴とする請求項1
または請求項2あるいは請求項3記載の半導体装置。 - 【請求項5】半導体基板上に絶縁膜を介して設けられた
ゲート電極、また基板の導電型と異なる導電型を有する
不純物拡散層をソース及びドレイン電極とする絶縁ゲー
ト型電界効果トランジスタの、前記ゲート電極にスペー
サを有する半導体装置の製造方法において、ゲートパタ
ーン形成で複数層に積層した材料を用いる工程と、前記
ソース及び前記ドレイン電極に第1の材料を選択的に堆
積あるいは成長させる工程と、前記ゲートパターン部の
材料を少なくとも最下層の第2の材料を残して加工する
工程と、前記第2の材料上に第3の材料を選択的に堆積
あるいは成長させる工程を含むことを特徴とする半導体
装置の製造方法。 - 【請求項6】請求項5において、前記ソース及び前記ド
レイン電極に前記第1の材料を選択的に堆積あるいは成
長させる工程と、第4の材料を堆積する工程と、前記第
4の材料を異方的にエッチングする工程を含む半導体装
置の製造方法。 - 【請求項7】請求項1,2,3または4において、前記
第1の材料および前記第3の材料がタングステンで形成
されている半導体装置。 - 【請求項8】請求項3または4において、前記第4の材
料がプラズマ酸化膜で形成されている半導体装置。 - 【請求項9】請求項2,3または4において、前記第2
の材料がシリコン膜または金属膜で形成されている半導
体装置。 - 【請求項10】請求項5または6において、前記第1の
材料および前記第3の材料が選択CVD法により形成され
る半導体装置の製造方法。 - 【請求項11】請求項5または6において、前記第4の
材料がプラズマCVD法により形成されている半導体装
置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30181594A JPH08162632A (ja) | 1994-12-06 | 1994-12-06 | 半導体装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30181594A JPH08162632A (ja) | 1994-12-06 | 1994-12-06 | 半導体装置およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08162632A true JPH08162632A (ja) | 1996-06-21 |
Family
ID=17901498
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30181594A Pending JPH08162632A (ja) | 1994-12-06 | 1994-12-06 | 半導体装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08162632A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0945913A (ja) * | 1995-08-01 | 1997-02-14 | Nec Corp | 半導体集積回路及びその製造方法 |
| JP2007088047A (ja) * | 2005-09-20 | 2007-04-05 | Sony Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
-
1994
- 1994-12-06 JP JP30181594A patent/JPH08162632A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0945913A (ja) * | 1995-08-01 | 1997-02-14 | Nec Corp | 半導体集積回路及びその製造方法 |
| JP2007088047A (ja) * | 2005-09-20 | 2007-04-05 | Sony Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
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