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JP3346810B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method thereof

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Publication number
JP3346810B2
JP3346810B2 JP34368292A JP34368292A JP3346810B2 JP 3346810 B2 JP3346810 B2 JP 3346810B2 JP 34368292 A JP34368292 A JP 34368292A JP 34368292 A JP34368292 A JP 34368292A JP 3346810 B2 JP3346810 B2 JP 3346810B2
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Japan
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film
polycrystalline silicon
forming
semiconductor device
word line
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Japanese (ja)
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浩 小瀧
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Sharp Corp
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Publication date
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  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に関し、特にMOS FETの製造方法に関する。
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a MOS FET.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のシリサイドトランジスタに関する
製造方法は、図5(a)〜(d)に示すような製造方法
がある。図5(a)に示すように、所定の領域にフィー
ルド酸化膜302を形成した半導体基板301上に多結
晶シリコン膜303を堆積する行程と、図5(b)に示
すように、前記多結晶シリコン膜303上に酸化膜30
4を形成した後、トランジスタのチャンネル領域となる
領域の前記酸化膜304及び多結晶シリコン膜303を
RIEにより、シリコン基板が露出するまでエッチング
する行程と、図5(c)に示すように、ゲート酸化膜3
05、ゲート電極306を形成し、半導体基板と逆導電
型の高濃度の不純物イオンをイオン注入法によりドーピ
ングする行程と、図5(d)に示すように、Ti金属を
スパッタし、急速加熱処理(RTA)により自己整合的
に前記ソース、ドレイン領域308及びゲート電極30
6表面をシリサイド化し、チタンシリサイド層307を
形成した後、未反応のTiを選択的に除去する行程を備
えている。(例えば、M.Shimizu et al.,Symposium
on VLSI Technology Digest of Tchnical Paper
s,p11(1988))
2. Description of the Related Art As a conventional method of manufacturing a silicide transistor, there is a manufacturing method as shown in FIGS. As shown in FIG. 5A, a step of depositing a polycrystalline silicon film 303 on a semiconductor substrate 301 having a field oxide film 302 formed in a predetermined region, and as shown in FIG. Oxide film 30 on silicon film 303
4 is formed, the oxide film 304 and the polycrystalline silicon film 303 in a region to be a channel region of the transistor are etched by RIE until the silicon substrate is exposed, and as shown in FIG. Oxide film 3
05, forming the gate electrode 306 and doping the semiconductor substrate with high-concentration impurity ions of a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate by ion implantation, and as shown in FIG. The source / drain region 308 and the gate electrode 30 are self-aligned by (RTA).
After forming the titanium silicide layer 307 by silicidation of the surface 6, unreacted Ti is selectively removed. (For example, M. Shimizu et al., Symposium
on VLSI Technology Digest of Tchnical Paper
s, p11 (1988))

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従来のMOS FET
の製造方法では、前記トランジスタのチャンネル領域と
なる領域の酸化膜、及び多結晶シリコン膜を、RIEに
よりシリコン基板が露出するまでエッチンングする工程
に於いて、RIEにより、シリコン基板がダメージを受
けると共に、図5(d)A部、B部が、急峻な鋭角形状
となるため、電解集中が起こりトランジスタ特性を劣化
させるという問題点がある。また、シリサイド化反応を
行う前に(Ti金属を堆積する前に)不純物拡散層を形
成しているため、不純物の影響、及び多結晶シリコンの
グレインの影響によりシリサイド化反応の制御が困難と
なり、TiSi2 C54結晶が安定的に形成できず抵
抗が高くなるという問題点が有る。
SUMMARY OF THE INVENTION Conventional MOS FET
In the step of etching the oxide film in the region to be the channel region of the transistor and the polycrystalline silicon film until the silicon substrate is exposed by RIE, the silicon substrate is damaged by RIE, In FIG. 5D, since the portions A and B have a sharp acute angle, there is a problem that electrolytic concentration occurs and the transistor characteristics deteriorate. Further, since the impurity diffusion layer is formed before performing the silicidation reaction (before depositing the Ti metal), it is difficult to control the silicidation reaction due to the influence of impurities and the effect of the grains of polycrystalline silicon. There is a problem that the TiSi 2 C54 crystal cannot be formed stably and the resistance increases.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に半導体装置のトランジスタに於て、素子分離領域で囲
まれた活性領域内に、ゲート絶縁膜を介したゲート電極
、前記素子間分離領域と前記ゲート電極間にソース、
ドレイン領域を有し、前記素子分離領域上にワード線が
設けられ、前記ゲート電極とワード線の側壁部及び上部
は絶縁膜で覆われ、前記ゲート電極両側のソース、ドレ
イン領域上及び素子間分離領域上で、かつ、ワード線及
びゲート電極で挟まれた領域に積み上げ拡散領域を有
し、前記積み上げ拡散領域上に上部配線を有し、前記積
み上げ拡散領域はワード線の上面よりも高く積み上げら
れていること事を特徴とし、その製造方法は、半導体装
置のトランジスタ形成工程において、半導体基板上に素
子分離領域を形成する工程と、ゲート絶縁膜を形成する
工程と、前記素子分離領域に囲まれた活性領域に前記ゲ
ート絶縁膜を介して、第1の多結晶シリコン膜を埋め込
む工程と、該第1の多結晶シリコン膜にのみ選択的に第
1の高融点金属シリサイド膜を形成する工程と、導電性
膜及び第1の絶縁膜を順次堆積する工程と、前記第1の
多結晶シリコン膜、第1の高融点金属シリサイド膜、導
電性膜、第1の絶縁膜をワード線パターンにパターニン
グし、前記素子分離領域で囲まれた活性領域にゲート電
極を形成する工程と、前記ゲート電極側壁及びワード線
側壁に第2の絶縁膜を形成する工程と、ワード線及びゲ
ート電極で挟まれた領域に第2の多結晶シリコン膜を表
面が平坦化するまで埋め込む工程と、前記第2の多結晶
シリコン膜を前記ワード線上部の第2の絶縁膜が露出す
るまでエッチバックすることによってパターニングする
工程と、前記第2の多結晶シリコン膜上に自己整合的
に、第2の高融点金属シリサイド膜を形成し、前記半導
体基板と逆導電型の不純物により、前記半導体基板に達
するソース、ドレイン領域を形成する工程を備えてい
る。
In order to solve the above-mentioned problems, in a transistor of a semiconductor device, a gate electrode with a gate insulating film interposed between an active region surrounded by an element isolation region and the element isolation region is provided. A source between the region and the gate electrode,
A word line is provided on the element isolation region, a side wall and an upper portion of the gate electrode and the word line are covered with an insulating film, and a source and a drain on both sides of the gate electrode are provided.
On the word line and the
Has a stacked diffusion region in the region between
Having an upper wiring on the stacked diffusion region;
The raised diffusion area is stacked higher than the upper surface of the word line.
In the method of manufacturing a transistor of a semiconductor device, a step of forming an element isolation region on a semiconductor substrate, a step of forming a gate insulating film, and a step of surrounding the element isolation region Embedding a first polycrystalline silicon film in the selected active region via the gate insulating film, and selectively forming a first refractory metal silicide film only on the first polycrystalline silicon film Sequentially depositing a conductive film and a first insulating film; and forming the first polycrystalline silicon film, the first refractory metal silicide film, the conductive film, and the first insulating film into a word line pattern. Patterning, forming a gate electrode in the active region surrounded by the element isolation region, forming a second insulating film on the gate electrode side wall and the word line side wall, sandwiching the word line and the gate electrode Embedding a second polycrystalline silicon film in the region until the surface is planarized, and patterning the second polycrystalline silicon film by etching back until the second insulating film above the word line is exposed. Forming a second refractory metal silicide film in a self-aligning manner on the second polycrystalline silicon film, and forming source and drain regions reaching the semiconductor substrate by impurities of a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate. Is formed.

【0005】或は、前記課題を解決するためにトランジ
スタのソース、ドレイン領域の形成方法は、前記第2の
多結晶シリコン膜上部に、高融点金属膜を堆積する工程
と、第1の急速加熱処理により前記高融点金属膜を前記
第2の多結晶シリコン膜と反応させ、高融点金属シリサ
イド膜を形成する工程と、未反応の前記高融点金属膜を
エッチング除去する工程と、イオン注入法により前記半
導体基板と逆導電型の不純物を前記高融点金属シリサイ
ド膜中に注入する工程と、第2の急速加熱処理により前
記高融点金属シリサイド膜を安定な結晶構造に変化させ
る工程と、その上に層間絶縁膜を堆積した後、熱処理を
行ない前記半導体基板と逆導電型の不純物を活性化させ
ると供に半導体基板まで不純物を拡散させる工程を備え
ている。
Alternatively, in order to solve the above problem, a method for forming a source / drain region of a transistor includes a step of depositing a refractory metal film on the second polycrystalline silicon film, Reacting the refractory metal film with the second polycrystalline silicon film to form a refractory metal silicide film, etching away the unreacted refractory metal film, and performing ion implantation. Implanting an impurity of the opposite conductivity type to the semiconductor substrate into the refractory metal silicide film; and changing the refractory metal silicide film into a stable crystal structure by a second rapid heating treatment; After depositing the interlayer insulating film, a step of performing a heat treatment to activate impurities of a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate and diffusing the impurities to the semiconductor substrate is provided.

【0006】また、高融点金属あるいは高融点金属膜
は、Ti、Co、Ni、Zr、V、Hfのいずれかであ
ることを特徴とする
Further, the high melting point metal or the high melting point metal film is any one of Ti, Co, Ni, Zr, V and Hf.

【0007】[0007]

【実施例】以下、本発明の半導体装置及びその製造方法
を実施例により詳細に説明する。図1(a)は本発明の
半導体装置の平面図、及び図1(a)におけるAA’
面の断面図1(b)である。図2(a)〜(c)及び図
3(d)〜(f)及び図4(g)〜(i)は、本発明の
トランジスタの工程順断面図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The semiconductor device and the method of manufacturing the same according to the present invention will be described below in detail with reference to embodiments. 1 (a) is a plan view of the semiconductor device of the present invention, and FIGS. 1 (a) in the A - A '
FIG. 1B is a sectional view of the surface. 2 (a) to 2 (c), 3 (d) to 3 (f), and 4 (g) to 4 (i) are step-by-step cross-sectional views of the transistor of the present invention.

【0008】まず、図2(a)に示すように、半導体基
板201(本実施例では、P型半導体基板)上にフィー
ルド酸化膜202を形成する。
First, as shown in FIG. 2A, a field oxide film 202 is formed on a semiconductor substrate 201 (a P-type semiconductor substrate in this embodiment).

【0009】次に、図2(b)に示すように、前記フィ
ールド酸化膜で囲まれた活性領域にゲート酸化膜203
を形成し、多結晶シリコン膜204を埋め込む。本実施
例では、多結晶シリコン膜を埋め込む方法として、多結
晶シリコン膜を堆積した後フォトレジストを塗布し平坦
化を行ない、多結晶シリコン膜とフォトレジストの間で
選択非のないエッチング条件で、フィールド酸化膜が露
出するまでエッチバックを行なって形成している。しか
し、今後領域が縮小するにしたがって、多結晶シリコン
膜の堆積のみで平坦化は可能と成る。
Next, as shown in FIG. 2B, a gate oxide film 203 is formed in an active region surrounded by the field oxide film.
Is formed, and the polycrystalline silicon film 204 is buried. In this embodiment, as a method of embedding the polycrystalline silicon film, a polycrystalline silicon film is deposited and then a photoresist is applied and flattened, and under the etching conditions without selection between the polycrystalline silicon film and the photoresist, Etchback is performed until the field oxide film is exposed. However, as the region becomes smaller in the future, planarization can be achieved only by depositing a polycrystalline silicon film.

【0010】次に、高融点金属膜(本実施例では、チタ
ン膜)を堆積し、第1のRTA処理を、例えば窒素雰囲
気中で、625℃、20秒程度行ない準安定なチタンシ
リサイド層205を形成し、未反応のチタン金属を硫酸
と過酸化水素水の混合液でエッチング除去し、基板と逆
導電型の不純物イオン(本実施例では、砒素イオン)を
例えば、本実施例では、40Kev程度の注入エネルギ
ーで、1E16/cm2程度のドーズ量を前記チタンシ
リサイド膜205中に注入した後、第2のRTA処理を
例えば、窒素雰囲気中で、900℃、20秒程度行ない
前記チタンシリサイド膜205を安定な、TiSi2
C54結晶構造に変化させ、図2(c)を得る。
Next, a refractory metal film (a titanium film in this embodiment) is deposited, and a first RTA process is performed in a nitrogen atmosphere at 625 ° C. for about 20 seconds, for example, to form a metastable titanium silicide layer 205. Is formed, and the unreacted titanium metal is removed by etching with a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution, and impurity ions (arsenic ions in this embodiment) of the opposite conductivity type to the substrate are, for example, 40 Kev in this embodiment. After injecting a dose of about 1E16 / cm 2 into the titanium silicide film 205 at an implantation energy of about 200 ° C., a second RTA process is performed in a nitrogen atmosphere at 900 ° C. for about 20 seconds, for example. 205 is stable, TiSi 2
FIG. 2 (c) is obtained by changing to a C54 crystal structure.

【0011】次に、図3(d)に示すように、導電体膜
(本実施例では、チタンシリサイド膜206)及び酸化
膜207を順次堆積する。
Next, as shown in FIG. 3D, a conductor film (in this embodiment, a titanium silicide film 206) and an oxide film 207 are sequentially deposited.

【0012】次に、図3(e)に示すように、ワード線
パターンにフォトレジストをマスクとして、前記酸化膜
207、導電体膜(チタンシリサイド膜206)、チタ
ンシリサイド膜205、多結晶シリコン膜204を順次
エッチングし、活性領域上ではゲート電極208が埋め
込まれた形のワード線209を形成する。 次に、図3
(f)に示すように、酸化膜を堆積した後、活性領域上
にてシリコン基板が露出するまで前記酸化膜をエッチバ
ックし、ワード線209及びゲート電極208側壁に側
壁酸化膜210を形成する。
Next, as shown in FIG. 3 (e), the oxide film 207, the conductor film (titanium silicide film 206), the titanium silicide film 205, the polycrystalline silicon film are formed by using a photoresist as a word line pattern as a mask. 204 is sequentially etched to form a word line 209 in which a gate electrode 208 is embedded on the active region. Next, FIG.
As shown in (f), after depositing the oxide film, the oxide film is etched back until the silicon substrate is exposed on the active region, and a sidewall oxide film 210 is formed on the word line 209 and the gate electrode 208 sidewall. .

【0013】次に、図4(g)に示すように、ワード線
209及びゲート電極208で挟まれた領域に多結晶シ
リコン膜211を埋め込み、隣接する活性領域との短絡
を防止するため、該多結晶シリコン膜211をパターン
ニングし、素子分離領域上(図1(b)におけるaの領
域)で分離する。ここで本実施例では、多結晶シリコン
膜を表面が平坦化するまで堆積した後、ワード線209
上部の酸化膜207が露出するまでエッチバックを行な
い前記多結晶シリコン膜211の埋め込みを行なってい
る。
Next, as shown in FIG. 4G, a polycrystalline silicon film 211 is buried in a region sandwiched between the word line 209 and the gate electrode 208 to prevent a short circuit with an adjacent active region. The polycrystalline silicon film 211 is patterned and separated on an element isolation region (a region in FIG. 1B). Here, in this embodiment, after the polycrystalline silicon film is deposited until the surface is flattened, the word line 209 is formed.
Etchback is performed until the upper oxide film 207 is exposed, and the polycrystalline silicon film 211 is buried.

【0014】次に、図4(h)に示すように、高融点金
属膜(本実施例では、チタン膜)を堆積し、第3のRT
A処理を、例えば窒素雰囲気中で、625℃、20秒程
度行ない準安定なチタンシリサイド層212を形成し、
未反応のチタン金属を硫酸と過酸化水素水の混合液でエ
ッチング除去し、次に、基板と逆導電型の不純物イオン
(本実施例では、砒素イオン)をドーズ量の95%以上
が、前記チタンシリサイド膜212中に注入されるよう
なエネルギーで、例えば、本実施例では、35Kev程
度の注入エネルギーで、5E15/cm2程度のドーズ
量を前記チタンシリサイド膜212中に注入した後、第
4のRTA処理を例えば、窒素雰囲気中で、900℃、
20秒程度行ない前記チタンシリサイド膜212を安定
な、TiSi2 C54結晶構造に変化させる。
Next, as shown in FIG. 4H, a high melting point metal film (a titanium film in this embodiment) is deposited, and a third RT is formed.
A treatment is performed, for example, in a nitrogen atmosphere at 625 ° C. for about 20 seconds to form a metastable titanium silicide layer 212;
The unreacted titanium metal is removed by etching with a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution. After implanting a dose of about 5E15 / cm 2 into the titanium silicide film 212 at an energy that is implanted into the titanium silicide film 212, for example, in this embodiment, at an implantation energy of about 35 Kev, RTA treatment, for example, in a nitrogen atmosphere at 900 ° C.
The titanium silicide film 212 is changed to a stable, TiSi 2 C54 crystal structure for about 20 seconds.

【0015】次に、図4(i)に示すように、層間絶縁
膜213を堆積した後900℃、15分程度の熱処理に
より、半導体基板201まで達するソース、ドレイン領
域214を形成すると供に、ゲート電極中のAsイオン
を十分活性化する。
Next, as shown in FIG. 4I, after the interlayer insulating film 213 is deposited, the source and drain regions 214 reaching the semiconductor substrate 201 are formed by heat treatment at 900 ° C. for about 15 minutes. As ions in the gate electrode are sufficiently activated.

【0016】最後に、コンタクト孔を開孔し上部配線を
形成することにより、図1(a)の半導体装置を得る。
Finally, a contact hole is formed to form an upper wiring, thereby obtaining the semiconductor device shown in FIG.

【0017】(実施例2) 本発明のシリサイド層の形成方法は、第1の実施例に限
るものではない。
Embodiment 2 The method for forming a silicide layer of the present invention is not limited to the first embodiment.

【0018】多結晶シリコン膜のシリサイド化として、
多結晶シリコン膜204、211中に高融点金属イオ
ン、例えばTiイオンをイオン注入法により注入し、多
結晶シリコン膜204、211表面を非晶質化する。次
に前記高融点金属と同じ金属から成る高融点金属膜、例
えば本実施例ではTi膜を堆積する。次に第1のRTA
処理を、例えば窒素雰囲気中で、625℃、20秒程度
行ない前記多結晶シリコン膜204、211中のTi及
び前記Ti膜と多結晶シリコン膜中のシリコンを反応さ
せ、準安定なチタンシリサイド層205、212を形成
し、未反応のチタン金属を硫酸と過酸化水素水の混合液
でエッチング除去する。後は、第1の実施例と同様の工
程を経て所望のトランジスタ素子を形成する。
As the silicidation of the polycrystalline silicon film,
High melting point metal ions, for example, Ti ions are implanted into the polycrystalline silicon films 204 and 211 by an ion implantation method, and the surfaces of the polycrystalline silicon films 204 and 211 are made amorphous. Next, a high melting point metal film made of the same metal as the high melting point metal, for example, a Ti film in this embodiment is deposited. Next, the first RTA
The treatment is performed, for example, in a nitrogen atmosphere at 625 ° C. for about 20 seconds to allow the Ti in the polycrystalline silicon films 204 and 211 and the Ti film to react with the silicon in the polycrystalline silicon film to form a metastable titanium silicide layer , 212, and the unreacted titanium metal is removed by etching with a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution. Thereafter, a desired transistor element is formed through the same steps as in the first embodiment.

【0019】なお、実施例1及び実施例2において、前
記多結晶シリコン膜204、211の替りに非晶質シリ
コン膜を用いてもよい。非晶質シリコン膜を使用した場
合、多結晶シリコン膜のようなグレインが存在しないた
め、シリサイド化反応が均一に起こるという利点が有
る。
In the first and second embodiments, an amorphous silicon film may be used instead of the polycrystalline silicon films 204 and 211. When an amorphous silicon film is used, there is an advantage that a silicidation reaction occurs uniformly because there is no grain unlike a polycrystalline silicon film.

【0020】また、本発明のシリサイド層の形成の為の
高融点金属材料は、チタン金属に限るものではない。C
o、Ni、Zr、V、Hf金属を使用してもよい。
Further, the refractory metal material for forming the silicide layer of the present invention is not limited to titanium metal. C
o, Ni, Zr, V, and Hf metals may be used.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上より明らかなように本発明は、素子
分離領域で囲まれた活性領域内に、ゲート絶縁膜を介し
てゲート電極が埋め込まれており、該ゲート電極及び素
子分離領域上にワード線が存在し、前記ゲート電極とワ
ード線の側壁部及びワード線の上部は絶縁膜で覆われて
おり、前記ワード線及びゲート電極で挟まれた領域に
は、前記半導体基板まで達する上部がシリサイド膜で形
成されたソース、ドレイン領域が埋め込まれている事を
特徴とするトランジスタ素子のため、チャンネル部より
上部に形成されたシリサイド層より不純物を拡散するた
め、非常に浅いジャンクションを形成することが可能と
なり、トランジスタの短チャンネル効果を抑制すること
が可能となる。また、シリサイド領域は半導体基板まで
達していないため、リーク電流が少ない。さらに、非常
に低抵抗なシリサイド層が形成されており、且つ、活性
領域上にコンタクト領域を設ける必要がなく、拡散層面
積(活性領域)を非常に小さく設計できるため拡散層寄
生抵抗を低減でき、トランジスタのスピードを向上させ
る事ができると供にコンタクト孔のアスペクト比を低減
できる。
As is clear from the above, according to the present invention, a gate electrode is buried in an active region surrounded by an element isolation region via a gate insulating film. There is a word line, the gate electrode and the side wall of the word line and the upper part of the word line are covered with an insulating film, and in a region sandwiched between the word line and the gate electrode, an upper part reaching the semiconductor substrate is formed. To form a very shallow junction to diffuse impurities from the silicide layer formed above the channel part because of the transistor element characterized in that the source and drain regions formed by the silicide film are buried. And the short channel effect of the transistor can be suppressed. Further, since the silicide region does not reach the semiconductor substrate, the leakage current is small. Further, since a very low-resistance silicide layer is formed, it is not necessary to provide a contact region on the active region, and the diffusion layer area (active region) can be designed to be very small, so that the parasitic resistance of the diffusion layer can be reduced. In addition, when the speed of the transistor can be improved, the aspect ratio of the contact hole can be reduced.

【0022】また、トランジスタ形成工程に於て、ゲー
ト酸化膜及びゲート電極を形成した後、多結晶シリコン
膜を堆積し、エッチバックにより自己整合的に分離され
た積み上げ拡散層領域(ソース、ドレイン領域)を形成
するため、図5の従来例のようなチャンネル部のダメー
ジが無い。
In a transistor forming step, after forming a gate oxide film and a gate electrode, a polycrystalline silicon film is deposited, and a stacked diffusion layer region (source, drain region) separated in a self-aligned manner by etch-back. 5), there is no damage to the channel portion as in the conventional example of FIG.

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

【図1】本発明における半導体装置の平面図(a)、及
び図(a)に於けるA−A’面の断面図(b)である。
FIG. 1A is a plan view of a semiconductor device according to the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG.

【図2】本発明におけるトランジスタの工程順断面図
(a)〜(c)である。
FIGS. 2A to 2C are cross-sectional views in the order of steps of a transistor according to the present invention.

【図3】本発明におけるトランジスタの工程順断面図
(d)〜(f)である。
FIGS. 3A to 3F are step-by-step sectional views (d) to (f) of a transistor according to the present invention.

【図4】本発明におけるトランジスタの工程順断面図
(g)〜(i)である。
FIGS. 4A to 4I are cross-sectional views in the order of steps of a transistor according to the present invention.

【図5】従来例におけるトランジスタの工程順断面図
(a)〜(d)である。
5A to 5D are cross-sectional views of a transistor in a conventional example in order of process.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101、201、301 半導体基板 102、202、302 フィールド酸化膜 303 多結晶シリコン膜 304 酸化膜 103、203、305 ゲート酸化膜 204 多結晶シリコン膜 205 シリサイド膜 206 シリサイド膜 207 酸化膜 104、208、306 ゲート電極 105、209 ワード線 210 側壁酸化膜 211 多結晶シリコン膜 106、212 シリサイド膜 107、213 層間絶縁膜 108、214 ソース、ドレイン領域 109 コンタクト孔 110 上部配線 307 Tiシリサイド膜 308 ソース、ドレイン領域101, 201, 301 semiconductor substrate 102, 202, 302 field oxide film 303 polycrystal silicon film 304 oxide film 103,203,305 gate oxide film 204 polycrystal silicon film 205 a silicide film 206 silicide film 207 oxide film 104,208, 306 Gate electrode 105, 209 Word line 210 Side wall oxide film 211 Polycrystalline silicon film 106, 212 Silicide film 107, 213 Interlayer insulating film 108, 214 Source / drain region 109 Contact hole 110 Upper wiring 307 Ti silicide film 308 Source / drain region

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−100326(JP,A) 特開 昭63−255965(JP,A) 特開 平3−174766(JP,A) 特開 平4−307968(JP,A) 特開 昭62−86853(JP,A) 特開 昭62−33466(JP,A) 特開 昭62−117329(JP,A) 応用物理 第61巻 第11号,(1992− 11),第1143頁〜第1146頁 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-2-100326 (JP, A) JP-A-63-255965 (JP, A) JP-A-3-174766 (JP, A) JP-A-4- 307968 (JP, A) JP-A-62-86853 (JP, A) JP-A-62-33466 (JP, A) JP-A-62-117329 (JP, A) Applied Physics Vol. 61, No. 11, (1992) −11), pp. 1143 to 1146

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体装置のトランジスタにおいて、素
子分離領域で囲まれた活性領域内に、ゲート絶縁膜を介
したゲート電極と、前記素子間分離領域と前記ゲート電
極間にソース、ドレイン領域を有し、前記素子分離領域
上にワード線が設けられ、前記ゲート電極とワード線の
側壁部及び上部は絶縁膜で覆われ、前記ゲート電極両側
のソース、ドレイン領域上及び素子間分離領域上で、か
つ、ワード線及びゲート電極で挟まれた領域に積み上げ
拡散領域を有し、前記積み上げ拡散領域上に上部配線を
有し、前記積み上げ拡散領域はワード線の上面よりも高
く積み上げられていることを特徴とする半導体装置。
In a transistor of a semiconductor device, an active region surrounded by an element isolation region includes a gate electrode with a gate insulating film interposed therebetween, the inter-element isolation region and the gate electrode.
A source / drain region between the electrodes, a word line provided on the device isolation region, sidewalls and upper portions of the gate electrode and the word line covered with an insulating film, and both sides of the gate electrode
On the source and drain regions and the device isolation region
Stacked in the area between the word line and the gate electrode
A diffusion region, and an upper wiring is provided on the stacked diffusion region.
The stacked diffusion region is higher than the upper surface of the word line.
A semiconductor device characterized by being piled up well .
【請求項2】 半導体装置のトランジスタ形成工程にお
いて、半導体基板上に素子分離領域を形成する工程と、
ゲート絶縁膜を形成する工程と、前記素子分離領域に囲
まれた活性領域に前記ゲート絶縁膜を介して、第1の多
結晶シリコン膜を埋め込む工程と、該第1の多結晶シリ
コン膜にのみ選択的に第1の高融点金属シリサイド膜を
形成する工程と、導電性膜及び第1の絶縁膜を順次堆積
する工程と、前記第1の多結晶シリコン膜、第1の高融
点金属シリサイド膜、導電性膜、第1の絶縁膜をワード
線パターンにパターニングし、前記素子分離領域で囲ま
れた活性領域にゲート電極を形成する工程と、前記ゲー
ト電極側壁及びワード線側壁に第2の絶縁膜を形成する
工程と、ワード線及びゲート電極で挟まれた領域に第2
の多結晶シリコン膜を表面が平坦化するまで埋め込む工
程と、前記第2の多結晶シリコン膜を前記ワード線上部
の第2の絶縁膜が露出するまでエッチバックすることに
よってパターニングする工程と、前記第2の多結晶シリ
コン膜上に自己整合的に、第2の高融点金属シリサイド
膜を形成し、前記半導体基板と逆導電型の不純物によ
り、前記半導体基板に達するソース、ドレイン領域を形
成する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方
法。
2. A method for forming a transistor in a semiconductor device, comprising: forming an element isolation region on a semiconductor substrate;
Forming a gate insulating film, embedding a first polycrystalline silicon film in the active region surrounded by the element isolation region via the gate insulating film, and forming only the first polycrystalline silicon film. Selectively forming a first refractory metal silicide film; sequentially depositing a conductive film and a first insulating film; the first polycrystalline silicon film and the first refractory metal silicide film Patterning the conductive film and the first insulating film into a word line pattern to form a gate electrode in an active region surrounded by the element isolation region; and forming a second insulating film on the gate electrode side wall and the word line side wall. Forming a film, and forming a second film in a region sandwiched between the word line and the gate electrode.
Embedding the polycrystalline silicon film until the surface is flattened; and patterning the second polycrystalline silicon film by etching back until the second insulating film on the word line is exposed, Forming a second refractory metal silicide film in a self-aligning manner on the second polycrystalline silicon film, and forming source and drain regions reaching the semiconductor substrate with impurities of a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate; A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項3】 請求項2に記載の半導体装置の製造方法
におけるトランジスタのソース、ドレイン領域の形成方
法は、前記第2の多結晶シリコン膜上部に、高融点金属
膜を堆積する工程と、第1の急速加熱処理により前記高
融点金属膜を前記第2の多結晶シリコン膜と反応させ、
高融点金属シリサイド膜を形成する工程と、未反応の前
記高融点金属膜をエッチング除去する工程と、イオン注
入法により前記半導体基板と逆導電型の不純物を前記高
融点金属シリサイド膜中に注入する工程と、第2の急速
加熱処理により前記高融点金属シリサイド膜を安定な結
晶構造に変化させる工程と、その上に層間絶縁膜を堆積
した後、熱処理を行ない前記半導体基板と逆導電型の不
純物を活性化させると供に半導体基板まで不純物を拡散
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。
3. A method for forming a source / drain region of a transistor in a method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein a step of depositing a high melting point metal film on the second polycrystalline silicon film is performed. Reacting the refractory metal film with the second polycrystalline silicon film by the rapid heat treatment of 1;
A step of forming a high melting point metal silicide film, a step of removing the unreacted high melting point metal film by etching, and injecting impurities of the opposite conductivity type to the semiconductor substrate into the high melting point metal silicide film by an ion implantation method. A step of changing the refractory metal silicide film into a stable crystal structure by a second rapid heat treatment, and a step of depositing an interlayer insulating film thereon, and then performing a heat treatment to remove impurities of the opposite conductivity type to the semiconductor substrate. And a step of diffusing impurities to a semiconductor substrate while activating the semiconductor device.
【請求項4】 請求項2に記載の半導体装置の製造方法
におけるトランジスタのソース、ドレイン領域の形成方
法は、高融点金属をイオン注入法により前記第2の多結
晶シリコン膜表面に注入し、前記第2の多結晶シリコン
表面を非晶質化する工程と、該第2の多結晶シリコン膜
上部に、イオン注入法により前記第2の多結晶シリコン
膜表面にイオン注入する高融点金属と同じ金属からなる
高融点金属膜を堆積する工程と、第1の急速加熱処理に
より多結晶シリコン膜中の前記高融点金属、及び前記高
融点金属膜を前記第2の多結晶シリコン膜のシリコン原
子と反応させ、高融点金属シリサイド膜を形成する工程
と、シリコン原子と未反応の前記高融点金属膜をエッチ
ング除去する工程と、イオン注入法により前記半導体基
板と逆導電型の不純物を注入する工程と、第2の急速加
熱処理により前記高融点金属シリサイド膜を安定な結晶
構造に変化させる工程と、その上に層間絶縁膜を堆積し
た後、熱処理を行ない前記半導体基板と逆導電型の不純
物を活性化させると供に、半導体基板まで不純物を拡散
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。
4. The method of forming a source and drain region of a transistor in the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein a high melting point metal is implanted into the surface of the second polycrystalline silicon film by an ion implantation method. Amorphizing a surface of the second polycrystalline silicon, and forming the second polycrystalline silicon on the second polycrystalline silicon film by ion implantation.
Depositing a high-melting-point metal film made of the same metal as the high-melting-point metal to be ion-implanted on the surface of the film; Reacting a metal film with silicon atoms of the second polycrystalline silicon film to form a refractory metal silicide film; etching away the refractory metal film that has not reacted with silicon atoms; wherein implanting the semiconductor substrate and the opposite conductivity type impurity, the step of changing into a stable crystal structure the refractory metal silicide film by the second rapid thermal annealing, after depositing an interlayer insulating film is formed thereon by And performing a heat treatment to activate impurities of a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate and diffusing the impurities to the semiconductor substrate.
【請求項5】 請求項2あるいは3に記載の半導体装置
の製造方法において、前記第1及び第2の多結晶シリコ
ン膜の代わりに第1及び第2の非晶質シリコン膜を用い
ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein first and second amorphous silicon films are used instead of said first and second polycrystalline silicon films. Manufacturing method of a semiconductor device.
【請求項6】 請求項3または4に記載の高融点金属あ
るいは高融点金属膜は、Ti、Co、Ni、Zr、V、
Hfのいずれかであることを特徴とする半導体装置の製
造方法。
6. The refractory metal or refractory metal film according to claim 3 or 4, wherein Ti, Co, Ni, Zr, V,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the method is any one of Hf.
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