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JPH11186546A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacture thereof

Info

Publication number
JPH11186546A
JPH11186546A JP9353498A JP35349897A JPH11186546A JP H11186546 A JPH11186546 A JP H11186546A JP 9353498 A JP9353498 A JP 9353498A JP 35349897 A JP35349897 A JP 35349897A JP H11186546 A JPH11186546 A JP H11186546A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
insulating film
silicon
forming
gate
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.)
Pending
Application number
JP9353498A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshihiko Iinuma
俊彦 飯沼
Ichiro Mizushima
一郎 水島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP9353498A priority Critical patent/JPH11186546A/en
Publication of JPH11186546A publication Critical patent/JPH11186546A/en
Pending legal-status Critical Current

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Landscapes

  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent junction characteristics, etc., from deteriorating in a MOS transistor structure in which an elevated source/drain structure is combined with salicide. SOLUTION: A monocrystal silicon film 108a is selectively grown on an exposed n-type diffusion layer 106, and a non-monocrystal silicon 18b is grown on the facet of the silicon film 108a. A silicon oxide film 109 is deposited over entirely and then polished by chemicomechanical polishing(CMP) method, until the non-monocrystal silicon film 108b adjacent to the insulating film 107 of a sidewall is exposed. After a silicon oxide film 105 left on a polysilicon film 104 has been removed, the polysilicon 104 and a selectively grown silicon film 108 are made into n-type, and an n<+> -type diffusion layer 110 is formed on the top layer of a p-type silicon substrate 101. A silicide film 111 is formed in self-alignedly on the polysilicon film 104 and the silicon film 108.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、エレベーティッド
ソース/ドレイン構造を有する半導体装置及びその製造
方法に関する。
The present invention relates to a semiconductor device having an elevated source / drain structure and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、コンピュータや通信機器の重要部
分には、多数のトランジスタや抵抗等を半導体基板上に
集積した集積回路が広く用いられている。素子の高集積
化に伴い、設計ルールも年々縮小している。
2. Description of the Related Art In recent years, integrated circuits in which a large number of transistors, resistors, and the like are integrated on a semiconductor substrate have been widely used in important parts of computers and communication devices. With the increase in the degree of integration of devices, design rules are shrinking year by year.

【0003】そして、MOS型の集積回路においては、
ゲート長の縮小に伴うショートチャネル効果を抑制する
ため、拡散層深さを浅くすることが要求されている。ま
た同時に、拡散層深さが浅くなることによる抵抗の増大
を防ぐ必要がある。拡散層深さを浅く,且つ拡散層抵抗
を低く保つ方法として、ソース/ドレイン領域のみシリ
コンを持ち上げたエレベーティッドソース/ドレイン構
造と、シリコンと金属との化合物であるシリサイドが自
己整合的に形成されたサリサイドとを組み合わせること
が有効な手法とされている。
[0003] In a MOS type integrated circuit,
In order to suppress the short channel effect accompanying the reduction in gate length, it is required to make the depth of the diffusion layer shallow. At the same time, it is necessary to prevent an increase in resistance due to a shallow diffusion layer depth. As a method for keeping the depth of the diffusion layer shallow and keeping the resistance of the diffusion layer low, an elevated source / drain structure in which only the source / drain regions are raised with silicon and a silicide which is a compound of silicon and a metal are formed in a self-aligned manner. It is considered to be an effective method to combine with salicide.

【0004】エレベーティッドソース/ドレイン構造自
体は、これまでにもいくつかの方法で試みられている。
例えば、ジクロルシランなどを原料ガスとして用いて、
ソース/ドレイン上にのみ選択的にシリコンをエピタキ
シャル成長させる方法が知られている。しかし、エピタ
キシャル成長させて単結晶状態で堆積するために、単結
晶シリコン膜の端部にファセット面が形成される。
[0004] The elevated source / drain structure itself has been tried in several ways.
For example, using dichlorosilane as a source gas,
There is known a method for selectively epitaxially growing silicon only on the source / drain. However, a facet surface is formed at an end of the single crystal silicon film because the single crystal silicon film is deposited by epitaxial growth.

【0005】単結晶シリコン膜で形成されたエレベーテ
ィッドソース/ドレイン構造とサリサイドとを組み合わ
せた構造を図4に示す。図4において、101はシリコ
ン基板、102は素子分離用絶縁膜、103はゲート絶
縁膜、121はゲート電極、122はシリコン窒化膜、
107は側壁絶縁膜、106はn型拡散層、110はn
+ 型拡散層、111はシリサイド膜である。
FIG. 4 shows a structure in which an elevated source / drain structure formed of a single crystal silicon film and salicide are combined. In FIG. 4, 101 is a silicon substrate, 102 is an isolation insulating film, 103 is a gate insulating film, 121 is a gate electrode, 122 is a silicon nitride film,
107 is a side wall insulating film, 106 is an n-type diffusion layer, and 110 is n
The + type diffusion layer 111 is a silicide film.

【0006】エレベーティッドソース/ドレイン構造と
シリサイド膜とを組み合わせると、基板101の拡散層
110中の深い領域までシリサイド膜111が形成され
てしまい、接合リークが発生するという問題があった。
When the elevated source / drain structure is combined with a silicide film, the silicide film 111 is formed to a deep region in the diffusion layer 110 of the substrate 101, and there is a problem that a junction leak occurs.

【0007】そこで、選択成長によって形成された単結
晶シリコン膜に、ヒ素等のイオン注入を行った後、アニ
ールすることによってn+ 型拡散層を形成すると共に、
選択成長によって形成された単結晶シリコンをn型の導
電型にし、接合リークを抑制する技術が提案されてい
る。このプロセスを用いて形成された構造を図5に示
す。ファセット面が形成され単結晶シリコン膜の膜厚が
薄い、ゲート電極近傍121や素子分離用絶縁膜102
近傍では、n+ 型拡散層110の深さが深くなる。
Therefore, an n + -type diffusion layer is formed by implanting ions of arsenic or the like into a single crystal silicon film formed by selective growth, followed by annealing.
A technique has been proposed in which single crystal silicon formed by selective growth is converted into an n-type conductivity type to suppress junction leakage. FIG. 5 shows a structure formed using this process. The facet surface is formed and the thickness of the single crystal silicon film is thin.
In the vicinity, the depth of the n + type diffusion layer 110 increases.

【0008】このプロセスを用いると、pn接合面とシ
リサイド膜が非常に近づく領域はなくなり、接合リーク
が増大するという問題を回避することができる。ところ
が、ゲート電極近傍での拡散層110の深さが深くな
り、短チャネル効果を抑制することができないという問
題が発生する。
By using this process, there is no region where the pn junction surface and the silicide film are very close to each other, and it is possible to avoid the problem that junction leakage increases. However, there is a problem that the depth of the diffusion layer 110 near the gate electrode is increased and the short channel effect cannot be suppressed.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、エレ
ベーティッドソース/ドレイン構造とサリサイドとを組
み合わせると、シリサイドが基板中にも形成されてしま
い接合リークが発生するという問題があった。また、接
合リークを防止するために、選択的に成長された単結晶
シリコンにイオン注入を行うと、拡散層深さが深くなり
短チャネル効果を抑制することができないという問題が
あった。
As described above, when the elevated source / drain structure is combined with salicide, there is a problem that silicide is also formed in the substrate and a junction leak occurs. Further, when ions are implanted into selectively grown single crystal silicon in order to prevent junction leakage, the depth of the diffusion layer is increased, and the short channel effect cannot be suppressed.

【0010】本発明の目的は、エレベーティッドソース
/ドレイン構造とサリサイドとを組み合わせた構造にお
いて、接合リークの発生を防止しつつ、短チャネル効果
を抑制し得る半導体装置の製造方法を提供することにあ
る。
An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device which can suppress a short channel effect while preventing junction leakage in a structure combining an elevated source / drain structure and salicide. is there.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】[構成]本発明は、上記
目的を達成するために以下のように構成されている。 (1) 本発明(請求項1)は、シリコン基板上の素子
分離用絶縁膜に囲まれた能動領域に形成されたMOSト
ランジスタと、前記MOSトランジスタのソース・ドレ
イン拡散層上に形成されたシリサイド膜とを具備してな
る半導体装置であって、前記能動領域を囲む素子分離用
絶縁膜上に絶縁膜が形成され、前記シリサイド膜は前記
素子分離用絶縁膜に接していないことを特徴とする。 (2) 本発明(請求項2)は、シリコン基板にMOS
トランジスタを形成する半導体装置の製造方法であっ
て、前記シリコン基板の所定領域に素子分離用絶縁膜を
形成する工程と、露出する前記シリコン基板上にゲート
絶縁膜,多結晶シリコンからなるゲート電極及びゲート
上部絶縁膜を順次積層し積層膜を形成する工程と、前記
積層膜の側壁に側壁絶縁膜を形成する工程と、露出した
前記シリコン基板の表面に、前記側壁絶縁膜に接する部
位の膜厚が前記ゲート電極の膜厚より厚いシリコン膜を
選択的に形成する工程と、前記素子分離用絶縁膜,側壁
絶縁膜,ゲート上部絶縁膜及びシリコン膜上に、絶縁膜
を堆積する工程と、絶縁膜及び前記シリコン膜をほぼ均
一にエッチング或いは研磨し、前記側壁絶縁膜に隣接す
る領域の前記シリコン膜を露出させる工程と、前記ゲー
ト上部絶縁膜を除去する工程と、前記シリコン膜及びゲ
ート電極上に自己整合的にシリサイド膜を形成する工程
とを含むことを特徴とする。 (3) 本発明(請求項3)は、シリコン基板にMOS
トランジスタを形成する半導体装置の製造方法であっ
て、前記シリコン基板の所定領域に素子分離用絶縁膜を
形成する工程と、露出する前記シリコン基板上にゲート
絶縁膜,ゲート電極及びゲート上部絶縁膜を順次積層し
積層膜を形成する工程と、前記積層膜の側壁絶縁膜を形
成する工程と、露出した前記シリコン基板の表面に、前
記側壁絶縁膜に接する部位の膜厚が前記ゲート電極の膜
厚より厚いシリコン膜を選択的に形成する工程と、前記
素子分離用絶縁膜,側壁絶縁膜,ゲート上部絶縁膜及び
シリコン膜上に、絶縁膜を堆積する工程と、絶縁膜及び
前記シリコン膜をほぼ均一にエッチング或いは研磨し、
前記側壁絶縁膜に隣接する領域の前記シリコン膜を露出
させる工程と、前記シリコン膜上に自己整合的にシリサ
イド膜を形成する工程とを含むことを特徴とする。
Means for Solving the Problems [Configuration] The present invention is configured as follows to achieve the above object. (1) The present invention (claim 1) provides a MOS transistor formed in an active region surrounded by an element isolation insulating film on a silicon substrate, and a silicide formed on a source / drain diffusion layer of the MOS transistor. And an insulating film is formed on the element isolating insulating film surrounding the active region, and the silicide film is not in contact with the element isolating insulating film. . (2) According to the present invention (claim 2), a MOS
A method for manufacturing a semiconductor device for forming a transistor, comprising: a step of forming an element isolation insulating film in a predetermined region of the silicon substrate; a step of forming a gate insulating film, a gate electrode made of polycrystalline silicon on the exposed silicon substrate; Forming a laminated film by sequentially laminating a gate upper insulating film, forming a sidewall insulating film on a side wall of the laminated film, and forming a film on an exposed surface of the silicon substrate in contact with the sidewall insulating film. Selectively forming a silicon film thicker than the thickness of the gate electrode, depositing an insulating film on the element isolation insulating film, side wall insulating film, gate upper insulating film and silicon film; Etching or polishing the film and the silicon film substantially uniformly to expose the silicon film in a region adjacent to the sidewall insulating film, and removing the gate upper insulating film And that step, characterized in that it comprises a step of forming a self-aligned manner silicide film on the silicon film and the gate electrode. (3) According to the present invention (claim 3), a MOS
A method of manufacturing a semiconductor device for forming a transistor, comprising: forming an element isolation insulating film in a predetermined region of the silicon substrate; and forming a gate insulating film, a gate electrode, and a gate upper insulating film on the exposed silicon substrate. Forming a laminated film by sequentially laminating, forming a sidewall insulating film of the laminated film, and forming a film on the exposed surface of the silicon substrate at a portion in contact with the sidewall insulating film, the film thickness of the gate electrode. A step of selectively forming a thicker silicon film; a step of depositing an insulating film on the element isolation insulating film, the side wall insulating film, the gate upper insulating film and the silicon film; Etching or polishing evenly,
A step of exposing the silicon film in a region adjacent to the sidewall insulating film; and a step of forming a silicide film on the silicon film in a self-aligned manner.

【0012】本発明の望ましい実施態様を以下に示す。 (3-1) ゲート上部絶縁膜及び側壁絶縁膜がシリコン窒化
膜である。 (2,3-1) 絶縁膜及び前記シリコン膜をほぼ均一にエッチ
ング或いは研磨した後、イオン注入を行い、MOSトラ
ンジスタのソース・ドレイン拡散層を形成する。 (2,3-2) 前記シリサイド膜の形成後、前記シリサイド
膜,側壁絶縁膜,ゲート上部絶縁膜及び絶縁膜上に層間
絶縁膜を形成する工程と、前記層間絶縁膜のエッチング
速度がゲート上部絶縁膜より速い条件を用いて、該層間
絶縁膜に前記シリサイド膜に接続する開口部を形成する
工程と、前記開口部内に電極を埋め込む工程とを具備し
てなる。 (2,3-3) ゲート上部絶縁膜がシリコン窒化膜であり、且
つ前記層間絶縁膜がシリコン酸化膜である。
Preferred embodiments of the present invention are described below. (3-1) The gate upper insulating film and the side wall insulating film are silicon nitride films. (2,3-1) After substantially uniformly etching or polishing the insulating film and the silicon film, ion implantation is performed to form source / drain diffusion layers of the MOS transistor. (2,3-2) after the formation of the silicide film, a step of forming an interlayer insulating film on the silicide film, the side wall insulating film, the upper gate insulating film, and the insulating film; Forming an opening connected to the silicide film in the interlayer insulating film under conditions faster than the insulating film; and embedding an electrode in the opening. (2,3-3) The gate upper insulating film is a silicon nitride film, and the interlayer insulating film is a silicon oxide film.

【0013】[作用]本発明は、上記構成によって以下
の作用・効果を有する。MOSトランジスタのソース・
ドレイン拡散層上に、側壁絶縁膜に接する部位の膜厚が
ゲート電極より厚いシリコン膜を選択的に形成した後、
絶縁膜を全面に形成する。そして、シリコン膜及び絶縁
膜をCMP法等を用いてシリコン膜の表面を平坦にす
る。そして、自己整合的にシリサイド膜を形成すること
によって、シリサイド膜が部分的に薄い部分がないの
で、基板中にシリサイド膜が形成されることがない。
[Function] The present invention has the following functions and effects by the above configuration. Source of MOS transistor
After selectively forming a silicon film having a thickness greater than that of the gate electrode at a portion in contact with the sidewall insulating film on the drain diffusion layer,
An insulating film is formed on the entire surface. Then, the surfaces of the silicon film and the insulating film are flattened by using a CMP method or the like. Then, by forming the silicide film in a self-aligned manner, the silicide film is not formed in the substrate since there is no part where the silicide film is partially thin.

【0014】また、シリコン膜の平坦化を行った後、イ
オン注入を行って拡散層を形成することによって、拡散
層が深くなることがなく、短チャネル効果を抑制するこ
とができる。
Further, by forming the diffusion layer by performing ion implantation after flattening the silicon film, the diffusion layer does not become deep and the short channel effect can be suppressed.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を以下に図面
を参照して説明する。 [第1実施形態]図1は、本発明の第1実施形態に係わ
るMOS型FET装置の製造工程を示す工程断面図であ
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. [First Embodiment] FIG. 1 is a process sectional view showing a manufacturing process of a MOS FET device according to a first embodiment of the present invention.

【0016】先ず、(100)結晶方位を持つp型シリ
コン基板101上にシリコン酸化膜からなる素子分離用
絶縁膜102を形成する。そして、露出するp型シリコ
ン基板101の表面を酸化してシリコン酸化膜からなる
ゲート絶縁膜103を形成した後、ゲート電極となる多
結晶シリコン層104、及びシリコン酸化膜(ゲート上
部絶縁膜)105を順次堆積した後、パターニングを行
いゲート電極形状の積層膜を形成する。次いで、このシ
リコン酸化膜105をマスクにヒ素をイオン注入してn
型拡散層106を形成する。そして、全面にシリコン窒
化膜を堆積した後、シリコン窒化膜に対して異方性エッ
チングを行うことにより、側壁絶縁膜107を形成す
る。そして、露出するゲート絶縁膜103を除去する。
このとき、多結晶シリコン膜104上のシリコン酸化膜
105が、シリコン酸化膜103の除去後にも残存する
ようにエッチング量を調整する(図1(a))。
First, an isolation insulating film 102 made of a silicon oxide film is formed on a p-type silicon substrate 101 having a (100) crystal orientation. Then, after the exposed surface of the p-type silicon substrate 101 is oxidized to form a gate insulating film 103 made of a silicon oxide film, a polycrystalline silicon layer 104 to be a gate electrode and a silicon oxide film (gate upper insulating film) 105 Are sequentially deposited and then patterned to form a gate electrode-shaped laminated film. Then, arsenic is ion-implanted using the silicon oxide film 105 as a mask to form n.
A mold diffusion layer 106 is formed. Then, after depositing a silicon nitride film on the entire surface, anisotropic etching is performed on the silicon nitride film to form a sidewall insulating film 107. Then, the exposed gate insulating film 103 is removed.
At this time, the etching amount is adjusted so that the silicon oxide film 105 on the polycrystalline silicon film 104 remains even after the silicon oxide film 103 is removed (FIG. 1A).

【0017】次いで、シリコンの選択成長プロセスを用
いて、露出するn型拡散層106上に選択的に(11
1)面のファセット面を有する単結晶シリコン膜108
aを成長させる(図1(b))。選択成長の際、堆積温
度を調節することによって(例えば750℃)、単結晶
シリコン108aのファセット面上に不完全な結晶性シ
リコン、即ち多結晶或いはアモルファスの非単結晶シリ
コン膜108bが成長する。
Next, using a selective growth process of silicon, (11) is selectively formed on the exposed n-type diffusion layer 106.
1) Single-crystal silicon film 108 having facet face
a is grown (FIG. 1B). In the selective growth, by adjusting the deposition temperature (for example, 750 ° C.), imperfect crystalline silicon, that is, a polycrystalline or amorphous non-single-crystal silicon film 108b grows on the facet surface of the single-crystal silicon 108a.

【0018】なお、ファセット面上を覆う非単結晶シリ
コン膜108bの成長速度は、素子分離用絶縁膜102
の材料に用いたシリコン酸化膜に接する領域に対して、
ゲート電極側壁の材料に用いたシリコン窒化膜に接した
領域の方が成長が早い。このようなシリコン膜の選択成
長の特性を利用して形成される非単結晶シリコン膜10
8bの膜厚が、側壁絶縁膜に接する部分の膜厚が、ゲー
ト電極の膜厚より厚く、且つこの後に行うシリサイド膜
形成のプロセスによって消費される膜厚以上になるまで
堆積する(図1(c))。
The growth rate of the non-single-crystal silicon film 108b covering the facet surface depends on the isolation insulating film 102b.
For the region in contact with the silicon oxide film used for the material of
The growth is faster in the region in contact with the silicon nitride film used as the material of the gate electrode side wall. Non-single-crystal silicon film 10 formed by utilizing such selective growth characteristics of the silicon film
8b is deposited until the thickness of the portion in contact with the sidewall insulating film is greater than the thickness of the gate electrode and is greater than or equal to the thickness consumed by the subsequent silicide film formation process (FIG. c)).

【0019】次いで、全面にシリコン酸化膜(絶縁膜)
109を堆積した後、化学的機械研磨法(CMP)を用
いて選択成長したシリコン膜108(108a,b),
シリコン酸化膜105,109、及び側壁絶縁膜107
を、側壁絶縁膜107に隣接する非単結晶シリコン膜1
08bが露出するまで研磨し、素子表面を平坦にし、側
壁絶縁膜に隣接する領域の非単結晶シリコン膜108b
を露出させる(図1(d))。このCMP工程により、
n型拡散層106上に成長した単結晶シリコン膜108
aと非単結晶シリコン膜108bとのトータル膜厚は均
一になる。また、側壁絶縁膜107に隣接する部位の非
単結晶シリコン膜108bの上面が、ゲート電極の上面
より上にあるので、ゲート電極上のシリコン酸化膜10
5が除去されない。
Next, a silicon oxide film (insulating film) is formed on the entire surface.
After depositing 109, silicon films 108 (108a, b), selectively grown using chemical mechanical polishing (CMP),
Silicon oxide films 105 and 109 and sidewall insulating film 107
To the non-single-crystal silicon film 1 adjacent to the side wall insulating film 107.
08b is exposed until the surface of the device is flattened, and the non-single-crystal silicon film 108b in the region adjacent to the side wall insulating film is polished.
Is exposed (FIG. 1 (d)). By this CMP process,
Single crystal silicon film 108 grown on n-type diffusion layer 106
a and the non-single-crystal silicon film 108b have a uniform total film thickness. Also, since the upper surface of the non-single-crystal silicon film 108b at a position adjacent to the sidewall insulating film 107 is above the upper surface of the gate electrode, the silicon oxide film 10b on the gate electrode
5 is not removed.

【0020】次いで、多結晶シリコン膜104上に残存
するシリコン酸化膜105を除去した後、ヒ素等のn型
の不純物をイオン注入し、熱工程を加えることにより、
多結晶シリコン104及び選択成長したシリコン膜10
8をn型の導電型にするとともに、p型シリコン基板1
01の表面層にn+ 型拡散層110を形成する(図1
(e))。
Next, after the silicon oxide film 105 remaining on the polycrystalline silicon film 104 is removed, n-type impurities such as arsenic are ion-implanted, and a thermal process is performed.
Polycrystalline silicon 104 and selectively grown silicon film 10
8 is an n-type conductivity type and a p-type silicon substrate 1
The n + type diffusion layer 110 is formed on the surface layer of the semiconductor device (see FIG. 1).
(E)).

【0021】次いで、チタニウム等の金属膜の堆積、熱
処理、未反応金属の選択的除去といったサリサイドプロ
セスを行うことにより、多結晶シリコン膜104上及び
シリコン膜108上にシリサイド膜111を自己整合的
に形成する(図1(f))。
Next, a silicide film 111 is self-aligned on the polycrystalline silicon film 104 and the silicon film 108 by performing a salicide process such as deposition of a metal film such as titanium, heat treatment, and selective removal of unreacted metal. It is formed (FIG. 1F).

【0022】最後に、全面にシリコン酸化膜等の層間絶
縁膜112を堆積した後に、層間絶縁膜112にn+
拡散層106上のシリサイド膜111に接続するコンタ
クトホールを形成する。そして、アルミニウム等の導電
膜を全面に堆積した後、パターニングを行って配線層1
13を形成することにより、MOS型FET装置が完成
する。(図1(g)) 本実施形態によれば、素子の微細化による拡散層の浅接
合化によっても、接合リーク電流の増加無しに寄生抵抗
を低減することが可能になる。
Finally, after an interlayer insulating film 112 such as a silicon oxide film is deposited on the entire surface, a contact hole connected to the silicide film 111 on the n + type diffusion layer 106 is formed in the interlayer insulating film 112. After a conductive film such as aluminum is deposited on the entire surface, patterning is performed to form a wiring layer 1.
By forming 13, the MOS FET device is completed. (FIG. 1G) According to the present embodiment, the parasitic resistance can be reduced without increasing the junction leak current even when the diffusion layer is made shallower by miniaturization of the element.

【0023】[第2実施形態]図2は、本発明の第2実
施形態に係わるMOS型FET装置の製造工程を示す工
程断面図である。
[Second Embodiment] FIG. 2 is a process sectional view showing a manufacturing process of a MOS FET device according to a second embodiment of the present invention.

【0024】(100)結晶方位を持つp型シリコン基
板101上に素子分離用絶縁膜(シリコン酸化膜)10
2を形成する。そして、ゲート絶録膜103を形成した
後、ゲート電極用のn型多結晶シリコン層114,ゲー
ト抵抗を低減するためのタングステン等の高融点金属膜
115,及びシリコン窒化膜116を順次堆積した後、
パターニングを行いゲート電極形状の積層膜を形成す
る。次いで、シリコン窒化膜116をマスクにヒ素をイ
オン注入することにより、露出するp型シリコン基板1
01の表面に、n型拡散層106を形成する。そして、
全面にシリコン窒化膜を堆積した後、シリコン窒化膜に
対して異方性エッチングを行うことにより、側壁絶縁膜
107を形成する。そして、露出するゲート絶縁膜10
3を除去する(図2(a))。
An insulating film (silicon oxide film) 10 for element isolation is formed on a p-type silicon substrate 101 having a (100) crystal orientation.
Form 2 Then, after forming the gate recording film 103, an n-type polycrystalline silicon layer 114 for a gate electrode, a high melting point metal film 115 such as tungsten for reducing gate resistance, and a silicon nitride film 116 are sequentially deposited. ,
Patterning is performed to form a gate electrode-shaped laminated film. Next, arsenic is ion-implanted using the silicon nitride film 116 as a mask to expose the exposed p-type silicon substrate 1.
On the surface of No. 01, an n-type diffusion layer 106 is formed. And
After depositing a silicon nitride film on the entire surface, anisotropic etching is performed on the silicon nitride film to form a sidewall insulating film 107. Then, the exposed gate insulating film 10
3 is removed (FIG. 2A).

【0025】次いで、第1実施形態と同様に、シリコン
の選択成長プロセスを用いて、露出するn型拡散層10
6上に選択的に単結晶シリコン膜108a及び多結晶シ
リコン膜108bを形成する(図2(b))。
Next, as in the first embodiment, the exposed n-type diffusion layer 10 is formed by using a selective growth process of silicon.
A single-crystal silicon film 108a and a polycrystalline silicon film 108b are selectively formed on 6 (FIG. 2B).

【0026】次いで、全面にシリコン酸化膜109を堆
積した後、CMP法によってシリコン膜108,シリコ
ン酸化膜109,層間絶縁膜107及びシリコン窒化膜
116を、側壁絶縁膜107に接する部分の非単結晶シ
リコン膜108bが露出するまで研磨する(図2
(c))。このとき、シリコン基板101と素子分離用
絶縁膜102の段差aよりもシリコン窒化膜の膜厚bが
厚くなるように膜厚を調整することにより、素子分離用
絶縁膜102上に伸びるゲート電極においても電極上に
シリコン窒化膜116を残存させることが可能になる。
Next, after a silicon oxide film 109 is deposited on the entire surface, the silicon film 108, the silicon oxide film 109, the interlayer insulating film 107, and the silicon nitride film 116 are removed by a CMP method. Polishing is performed until the silicon film 108b is exposed (FIG. 2)
(C)). At this time, by adjusting the film thickness so that the film thickness b of the silicon nitride film is larger than the step a between the silicon substrate 101 and the device isolation insulating film 102, the gate electrode extending on the device isolation insulating film 102 Also, the silicon nitride film 116 can be left on the electrode.

【0027】次いで、ヒ素等のn型の不純物をイオン注
入し、熱工程を加えることにより、シリコン膜108を
n型の導電型にするとともに、p型シリコン基板101
の表面層にn+ 型拡散層110を形成する。そして、チ
タニウム等の金属膜の堆積,熱処理,未反応金属の選択
的除去といったサリサイドプロセスを行うことにより、
露出しているシリコン膜108上にシリサイド膜111
を形成する(図2(d))。ここでサリサイドプロセス
を行う前に、弗酸等の溶液エッチングによってシリコン
酸化膜109を後退させることにより、シリサイド膜1
11が形成される領域を大きくすることも可能である。
Next, an n-type impurity such as arsenic is ion-implanted, and a thermal process is performed to convert the silicon film 108 into an n-type conductivity type and to form a p-type silicon substrate 101.
The n + -type diffusion layer 110 is formed on the surface layer. By performing a salicide process such as deposition of a metal film such as titanium, heat treatment, and selective removal of unreacted metal,
A silicide film 111 is formed on the exposed silicon film 108.
Is formed (FIG. 2D). Here, before performing the salicide process, the silicon oxide film 109 is receded by a solution etching using hydrofluoric acid or the like, thereby forming the silicide film 1.
It is also possible to enlarge the area where 11 is formed.

【0028】最後に、全面にシリコン酸化膜等の層間絶
縁膜112を堆積した後に、層間絶縁膜112にシリサ
イド膜111に接続するコンタクトホールを形成する。
このコンタクトホール形成の際、層間絶縁膜112のエ
ッチング速度がシリコン酸化膜のエッチング速度より速
い条件で、層間絶縁膜112をエッチングする。そし
て、アルミニウム等の導電膜を堆積した後、パターニン
グを行って配線層113を形成することにより、MOS
型FET装置が完成する(図2(e))。
Finally, after an interlayer insulating film 112 such as a silicon oxide film is deposited on the entire surface, a contact hole connected to the silicide film 111 is formed in the interlayer insulating film 112.
In forming this contact hole, the interlayer insulating film 112 is etched under the condition that the etching speed of the interlayer insulating film 112 is higher than the etching speed of the silicon oxide film. Then, after depositing a conductive film such as aluminum, patterning is performed to form the wiring layer 113.
The type FET device is completed (FIG. 2E).

【0029】本実施形態によれば、素子の微細化による
拡散層の浅接合化によっても、接合リーク電流の増加無
しに寄生抵抗を低減することが可能になるとともに、配
線用の導電膜113とシリサイド膜110を接続するコ
ンタクトホールを形成する際に、シリコン酸化膜(層間
絶縁膜)に対するエッチング速度がシリコン窒化膜(ゲ
ート上部絶縁膜)に対するそれよりも十分に大きいエッ
チング手法を用いれば、このコンタクトホールの位置が
フォトリソグラフィ工程での合わせずれ等の理由により
ずれることがあっても、図3に示すようにゲート電極と
ソース、ドレイン電極間のショートを生じさせないよう
に出来る、いわゆるセルフアラインコンタクト構造をと
ることも出来るようになり、ソース/ドレイン拡散層の
面積を縮小することが可能になる。
According to the present embodiment, the parasitic resistance can be reduced without increasing the junction leakage current even when the diffusion layer is made shallow by the miniaturization of the element. When a contact hole for connecting the silicide film 110 is formed, by using an etching method in which the etching rate for a silicon oxide film (interlayer insulating film) is sufficiently higher than that for a silicon nitride film (gate upper insulating film), this contact can be obtained. A so-called self-aligned contact structure that can prevent a short circuit between the gate electrode and the source / drain electrode as shown in FIG. 3 even if the position of the hole is shifted due to misalignment in the photolithography process or the like. To reduce the area of the source / drain diffusion layer. It becomes possible.

【0030】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。例えば、上述した実施形態では、単結
晶シリコン膜の成長時にファセット面上に非単結晶シリ
コン膜を成長させていたが、非単結晶シリコンが形成さ
れない条件で単結晶シリコンを選択的に成長させても良
い。なお、単結晶シリコンも、非単結晶シリコンと同様
に、シリコン窒化膜に接する部位の成長速度がシリコン
酸化膜に接する部位に比べて速い。その他、本発明は、
その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施するこ
とが可能である。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above-described embodiment, the non-single-crystal silicon film is grown on the facet surface during the growth of the single-crystal silicon film. Is also good. Note that, similarly to non-single-crystal silicon, single-crystal silicon has a higher growth rate at a portion in contact with the silicon nitride film than at a portion in contact with the silicon oxide film. In addition, the present invention
Various modifications can be made without departing from the scope of the invention.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ゲ
ート電極の膜厚より厚く選択的にシリコン膜を形成、全
面に絶縁膜の形成、絶縁膜及びシリコン膜の研磨を行っ
た後、シリサイド膜を自己整合的に形成することによっ
て、シリサイド膜が基板中に形成することが無く、接合
リークを防止することができる。
As described above, according to the present invention, after selectively forming a silicon film thicker than the gate electrode, forming an insulating film over the entire surface, and polishing the insulating film and the silicon film, By forming the silicide film in a self-aligned manner, a junction leak can be prevented without forming the silicide film in the substrate.

【0032】また、絶縁膜及びシリコン膜の研磨を行っ
た後、イオン注入を行うことによって、ゲート電極に隣
接する拡散層の深さが深くなることが無く、短チャネル
効果を抑制することができる。
Further, by performing ion implantation after polishing the insulating film and the silicon film, the short channel effect can be suppressed without increasing the depth of the diffusion layer adjacent to the gate electrode. .

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

【図1】第1実施形態に係わるMOS型FET装置の製
造工程を示す工程断面図。
FIG. 1 is a process cross-sectional view showing a manufacturing process of a MOS FET device according to a first embodiment.

【図2】第2実施形態に係わるMOS型FET装置の製
造工程を示す工程断面図。
FIG. 2 is a process cross-sectional view showing a manufacturing process of a MOS-type FET device according to a second embodiment.

【図3】第第2実施形態に係わるMOS型FET装置の
構造を示す断面図。
FIG. 3 is a sectional view showing a structure of a MOS-type FET device according to a second embodiment.

【図4】従来のMOS型FET装置の構造を示す断面
図。
FIG. 4 is a sectional view showing the structure of a conventional MOS FET device.

【図5】従来のMOS型FET装置の構造を示す断面
図。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional MOS FET device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101…p型シリコン基板 102…素子分離用絶縁膜 103…ゲート絶縁膜 104…多結晶シリコン膜 105…シリコン酸化膜 106…n型拡散層 107…側壁絶縁膜 108a…単結晶シリコン 108b…多結晶シリコン 109…絶縁膜 110…n+ 型拡散層 111…シリサイド膜 112…層間絶縁膜 113…配線DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... p-type silicon substrate 102 ... element isolation insulating film 103 ... gate insulating film 104 ... polycrystalline silicon film 105 ... silicon oxide film 106 ... n-type diffusion layer 107 ... side wall insulating film 108a ... single crystal silicon 108b ... polycrystalline silicon 109: insulating film 110: n + type diffusion layer 111: silicide film 112: interlayer insulating film 113: wiring

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】シリコン基板上の素子分離用絶縁膜に囲ま
れた能動領域に形成されたMOSトランジスタと、前記
MOSトランジスタのソース・ドレイン拡散層上に形成
されたシリサイド膜とを具備してなる半導体装置であっ
て、 前記能動領域を囲む素子分離用絶縁膜上に絶縁膜が形成
され、前記シリサイド膜は前記素子分離用絶縁膜に接し
ていないことを特徴とする半導体装置。
A MOS transistor formed in an active region surrounded by an isolation insulating film on a silicon substrate; and a silicide film formed on source / drain diffusion layers of the MOS transistor. A semiconductor device, wherein an insulating film is formed on an element isolation insulating film surrounding the active region, and the silicide film is not in contact with the element isolation insulating film.
【請求項2】シリコン基板にMOSトランジスタを形成
する半導体装置の製造方法であって、 前記シリコン基板の所定領域に素子分離用絶縁膜を形成
する工程と、 露出する前記シリコン基板上にゲート絶縁膜,多結晶シ
リコンからなるゲート電極及びゲート上部絶縁膜を順次
積層し積層膜を形成する工程と、 前記積層膜の側壁に側壁絶縁膜を形成する工程と、 露出した前記シリコン基板の表面に、前記側壁絶縁膜に
接する部位の膜厚が前記ゲート電極の膜厚より厚いシリ
コン膜を選択的に形成する工程と、 前記素子分離用絶縁膜,側壁絶縁膜,ゲート上部絶縁膜
及びシリコン膜上に、絶縁膜を堆積する工程と、 絶縁膜及び前記シリコン膜をほぼ均一にエッチング或い
は研磨し、前記側壁絶縁膜に隣接する領域の前記シリコ
ン膜を露出させる工程と、 前記ゲート上部絶縁膜を除去する工程と、 前記シリコン膜及びゲート電極上に自己整合的にシリサ
イド膜を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体
装置の製造方法。
2. A method of manufacturing a semiconductor device in which a MOS transistor is formed on a silicon substrate, comprising: forming an element isolation insulating film in a predetermined region of the silicon substrate; and a gate insulating film on the exposed silicon substrate. Forming a laminated film by sequentially laminating a gate electrode and a gate upper insulating film made of polycrystalline silicon; forming a sidewall insulating film on a side wall of the laminated film; Selectively forming a silicon film having a thickness at a portion in contact with the sidewall insulating film larger than the thickness of the gate electrode; and forming a silicon film on the element isolation insulating film, the sidewall insulating film, the gate upper insulating film, and the silicon film. Depositing an insulating film; and etching or polishing the insulating film and the silicon film substantially uniformly to expose the silicon film in a region adjacent to the sidewall insulating film. Step and a step of removing the gate upper insulating film, a method of manufacturing a semiconductor device which comprises a step of forming a self-aligned manner silicide film on the silicon film and the gate electrode.
【請求項3】シリコン基板にMOSトランジスタを形成
する半導体装置の製造方法であって、 前記シリコン基板の所定領域に素子分離用絶縁膜を形成
する工程と、 露出する前記シリコン基板上にゲート絶縁膜,ゲート電
極及びゲート上部絶縁膜を順次積層し積層膜を形成する
工程と、 前記積層膜の側壁に側壁絶縁膜を形成する工程と、 露出した前記シリコン基板の表面に、前記側壁絶縁膜に
接する部位の膜厚が前記ゲート電極の膜厚より厚いシリ
コン膜を選択的に形成する工程と、 前記素子分離用絶縁膜,側壁絶縁膜,ゲート上部絶縁膜
及びシリコン膜上に、絶縁膜を堆積する工程と、 絶縁膜及び前記シリコン膜をほぼ均一にエッチング或い
は研磨し、前記側壁絶縁膜に隣接する領域の前記シリコ
ン膜を露出させる工程と、 前記シリコン膜上に自己整合的にシリサイド膜を形成す
る工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方
法。
3. A method of manufacturing a semiconductor device in which a MOS transistor is formed on a silicon substrate, comprising: forming an element isolation insulating film in a predetermined region of the silicon substrate; and a gate insulating film on the exposed silicon substrate. Forming a laminated film by sequentially laminating a gate electrode and a gate upper insulating film; forming a sidewall insulating film on a side wall of the laminated film; contacting the exposed side surface of the silicon substrate with the sidewall insulating film; Selectively forming a silicon film in which the thickness of the portion is greater than the thickness of the gate electrode; and depositing an insulating film on the element isolation insulating film, the sidewall insulating film, the gate upper insulating film, and the silicon film. A step of substantially uniformly etching or polishing an insulating film and the silicon film to expose the silicon film in a region adjacent to the sidewall insulating film; Forming a self-aligned silicide film on the film.
【請求項4】前記シリサイド膜の形成後、前記シリサイ
ド膜,側壁絶縁膜,ゲート上部絶縁膜及び絶縁膜上に層
間絶縁膜を形成する工程と、 前記層間絶縁膜のエッチング速度がゲート上部絶縁膜よ
り速い条件を用いて、該層間絶縁膜に前記シリサイド膜
に接続する開口部を形成する工程と、 前記開口部内に電極を埋め込む工程とを具備してなるこ
とを特徴とする請求項3に記載の半導体装置の製造方
法。
4. After the formation of the silicide film, a step of forming an interlayer insulating film on the silicide film, the side wall insulating film, the gate upper insulating film, and the insulating film; 4. The method according to claim 3, further comprising: forming an opening in the interlayer insulating film connected to the silicide film using a faster condition; and embedding an electrode in the opening. Of manufacturing a semiconductor device.
【請求項5】前記側壁絶縁膜がシリコン窒化膜であるこ
とを特徴とする請求項2又は3に記載の半導体装置の製
造方法。
5. The method according to claim 2, wherein said sidewall insulating film is a silicon nitride film.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6548875B2 (en) 2000-03-06 2003-04-15 Kabushiki Kaisha Toshiba Sub-tenth micron misfet with source and drain layers formed over source and drains, sloping away from the gate
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