JP3277912B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

Info

Publication number
JP3277912B2
JP3277912B2 JP07937999A JP7937999A JP3277912B2 JP 3277912 B2 JP3277912 B2 JP 3277912B2 JP 07937999 A JP07937999 A JP 07937999A JP 7937999 A JP7937999 A JP 7937999A JP 3277912 B2 JP3277912 B2 JP 3277912B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
amorphous silicon
silicon film
film
gate
gate electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP07937999A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2000277626A (ja
Inventor
浩 伊藤
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC 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 NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP07937999A priority Critical patent/JP3277912B2/ja
Publication of JP2000277626A publication Critical patent/JP2000277626A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3277912B2 publication Critical patent/JP3277912B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、ポリサイド構造
のゲート電極を有する半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】現在、多くのCMOS半導体装置では、
ポリシリコン層上に高融点金属シリサイド層を堆積した
ポリサイドゲート電極構造が採用されている。ポリサイ
ド構造のゲート電極を有する半導体装置では、サイズの
微細化の要請からソース/ドレインの接合深さが浅くな
ってきており、ゲート寸法が0.1μmレベルのCMO
Sにおける接合深さは0.1μm以下が必要になる。
【0003】0.1μmレベルのCMOSでは一般にP
−Nゲートが採用されるためにゲートのPゲート化ある
いはNゲート化はソース/ドレイン形成時と同時に行わ
れる。したがって、ゲート電極の膜厚が0.1μmより
厚い場合は、不純物がポリシリコンとゲート絶縁膜界面
まで拡散することができず、ゲート空乏化が問題にな
る。
【0004】図8は、ゲート空乏化率とゲート電極中の
活性化した不純物濃度の関係をシミュレーションした結
果である。ゲート空乏化率は、1−Cinvmax/Coxで定
義される。Coxは、ゲート酸化膜膜厚から計算される理
論的なMOS容量である。また、Cinvmaxは、シミュレ
ーションから見積もられたMOSの反転側容量の最大値
である。Cinvmaxは、ゲート電極中の不純物がポリシリ
コンとゲート絶縁膜界面まで拡散していないとCoxより
も小さくなり、その結果、ゲート空乏化率が大きくな
る。
【0005】図8から、ゲート電極中の活性化した不純
物濃度が薄くなると著しく空乏化率が大きくなることが
分かる。また、ゲート絶縁膜が薄くなればなるほどゲー
ト空乏化率は大きくなる。
【0006】トランジスタの駆動能力を決定するオン電
流はCoxに比例することが理論的に分かっている。した
がって、ゲート電極が空乏化した場合には、オン電流は
(理論的な値)に(Cinvmax/Cox)を掛けた値、すな
わち(理論的な値)に(1−ゲート空乏化率)を掛けた
値まで小さくなってしまい、駆動能力が小さくなってし
まう。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ゲートポリシリコン層
の厚さを薄くすればゲートの空乏化を防ぐことができる
が、ゲートポリシリコン層の厚さを薄くすると、後のシ
リサイド化の時にゲート酸化膜にストレスがかかり、ゲ
ート酸化膜の長期信頼性を著しく劣化させるので、どう
してもある程度の厚さはゲートポリシリコンの厚さとし
て確保しておかなければならない。そうすると今までの
厚さでイオン注入を行うとゲートの空乏化が起こるの
で、S/Dイオン注入だけでなく、ゲートポリシリコン
膜にさらに余分のイオン注入を行う補強イオン注入が必
要となる。
【0008】図9により、補強イオン注入の従来の工程
を説明する。まず、NウエルとPウエルが形成された半
導体基板上にゲート酸化膜を形成し、次に、ゲート酸化
膜上にポリシリコン膜を成長させる。次に、Pチャネル
領域上にレジストを形成してNチャネル領域のポリシリ
コン膜にPまたはAsをイオン注入する。次に、Pチャ
ネル領域のレジストを取り除き、Nチャネル領域にレジ
ストを形成してPチャネル領域のポリシリコン膜にBま
たはBF2 をイオン注入する。次に、Nチャネル領域の
レジストと取り除き、熱処理をかけて、不純物を十分に
ゲート酸化膜界面まで拡散させる。
【0009】ところが、図9に示す従来方法にしたがっ
て補強イオン注入を行うと、注入されるイオンが、チャ
ネリング現象によって、ゲート酸化膜およびその下のチ
ャネル領域にまで注入されてしまうという問題が生じ
る。ポリシリコンは結晶であるので、チャネリングを起
こす領域が確率的に存在しており、イオンがゲート酸化
膜に注入されることで、ゲート酸化膜を電気的に劣化さ
せてしまう。さらに、注入されたイオンが基板まで到達
すると、図10に示すようにサブスレッショルド特性、
すなわちスレッショルド電圧以下での電流電圧特性にハ
ンプが発生し、オフ状態のトランジスタにおけるリーク
電流が大きくなって、回路全体の消費電力が増加する。
【0010】また、チャネリングを防止するために何ら
かのチャネリング防止層を中間に形成すると、不純物が
ゲート絶縁膜−ゲート電極界面に到達し難くなる。
【0011】この発明の目的は、ゲート電極下部の空乏
化とイオン注入の際のチャネリングを同時に防ぐことの
できる半導体装置の製造方法を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】この発明の半導体装置の
製造方法は、半導体基板に形成されたゲート酸化膜上に
第1のアモルファスシリコン膜を成長する工程と、前記
半導体基板の第1および第2の領域上の前記第1のアモ
ルファスシリコン膜にそれぞれN型不純物およびP型不
純物をイオン注入する工程と、その後、前記第1のアモ
ルファスシリコン膜上に第2のアモルファスシリコン膜
を形成する工程と、前記第1のアモルファスシリコン膜
と前記第2のアモルファスシリコン膜の積層膜を加工し
て前記第1および第2の領域上にそれぞれゲート電極を
形成する工程と、前記ゲート電極上をシリサイド化する
工程と、を有することを特徴とする。
【0013】また、この発明の半導体装置の製造方法
は、半導体基板に形成されたゲート酸化膜上に第1のア
モルファスシリコン膜を成長する工程と、前記半導体基
板の第1および第2の領域上の前記第1のアモルファス
シリコン膜にそれぞれN型不純物およびP型不純物をイ
オン注入する工程と、その後、熱処理を行って前記第1
および第2の領域上にそれぞれN型ポリシリコン膜およ
びP型ポリシリコン膜を形成する工程と、前記N型およ
びP型ポリシリコン膜上に第2のアモルファスシリコン
膜を形成する工程と、前記N型およびP型ポリシリコン
膜と前記第2のアモルファスシリコン膜の積層膜を加工
して前記第1および第2の領域上にそれぞれゲート電極
を形成する工程と、前記ゲート電極上をシリサイド化す
る工程と、を有することを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】次に、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。
【0015】図1は、この発明の半導体装置の製造方法
の実施の形態を説明する図である。
【0016】まず、NウエルとPウエルが形成された半
導体基板上にゲート酸化膜を形成する。次に、ゲート酸
化膜上にアモルファスシリコン膜1を成長させる。次
に、図1(1)に示すように、Pチャネル領域上にレジ
スト2を形成してNチャネル領域のアモルファスシリコ
ン膜1にPまたはAsをイオン注入する。アモルファス
シリコン膜というのは、結晶構造がない、すなわちチャ
ネリングを起こす領域がないので、PまたはAsがゲー
ト酸化膜にまで注入されることを防ぐことができる。
【0017】次に、Pチャネル領域のレジスト2を取り
除き、図1(2)に示すように、Nチャネル領域にレジ
スト3を形成してPチャネル領域のアモルファスシリコ
ン膜1にBまたはBF2 をイオン注入する。
【0018】次に、図1(3)に示すように、Nチャネ
ル領域のレジスト3を取り除き、熱処理をかけて、不純
物を十分にゲート酸化膜界面まで拡散させる。この熱処
理によりアモルファスシリコン膜1は、ポリシリコン膜
4に変化する。
【0019】このポリシリコン膜4上に、図1(4)に
示すように、さらにポリシリコン膜またはアモルファス
シリコン膜5を成長させる。後にシリサイド化するとき
にある程度膜厚が必要であるのでポリシリコン膜または
アモルファスシリコン膜5の積み増しを行っている。
【0020】さらに、この上に、ゲート電極形状のレジ
ストを形成し、このレジストをマスクにしてエッチング
してゲート電極を形成する。以下、従来方法によりトラ
ンジスタを形成する。
【0021】このようにして、この実施の形態では、ゲ
ート電極の下部まで高濃度化して、ゲート空乏化を防止
することができ、また、高濃度化のためのイオン注入の
際、チャネリング現象によって、イオンがゲート酸化膜
下のチャネル領域にまで注入されるのを防止することが
できる。
【0022】次に、この発明の半導体装置の製造方法の
具体的な工程を図2〜8を参照して説明する。
【0023】図2(1)において、シリコン基板10上
にフィールド酸化膜11を形成し、次に、シリコン基板
10上のnMOS領域にPウエル12を形成し、pMO
S領域にNウエル13を形成する。さらに、その上に例
えば5nmのゲート酸化膜14を形成する。
【0024】図2(2)において、アモルファスシリコ
ン膜15を50〜100nmの膜厚で成膜する。
【0025】図2(3)において、pMOS領域にレジ
スト16を形成し、nMOS領域のみにAsを加速エネ
ルギー10〜50keV、ドース量1〜5×1015cm
-2の条件でイオン注入する。
【0026】Pならば加速エネルギー5〜25keV、
ドース量1〜5×1015cm-2の条件でイオン注入す
る。
【0027】図3(4)において、レジスト16を除去
し、nMOS領域にレジスト17を形成し、pMOS領
域のみにBF2 を加速エネルギー10〜50keV、ド
ース量1〜5×1015cm-2の条件でイオン注入する。
【0028】Bならば加速エネルギー2〜10keV、
ドース量1〜5×1015cm-2の条件でイオン注入す
る。
【0029】図3(5)において、レジスト17を除去
し、例えば900℃、10分の熱処理を行う。この熱処
理により、アモルファスシリコン膜15は、N+ 型ポリ
シリコン膜18およびP+ 型ポリシリコン膜19に変わ
る。
【0030】図3(6)において、N+ 型ポリシリコン
膜18およびP+ 型ポリシリコン膜19上に、ポリシリ
コンまたはアモルフアスシリコン膜20を100〜15
0nmの膜厚で成膜する。
【0031】図4(7)において、ポリシリコンまたは
アモルフアスシリコン膜20上をレジスト21を形成
し、パターニングしてレジスト21をゲート電極形状に
残す。
【0032】図4(8)において、レジスト21をマス
クにして、ポリシリコンまたはアモルフアスシリコン膜
20と、N+ ポリシリコン膜18およびP+ ポリシリコ
ン膜19とをエッチングしてゲート電極を形成する。
【0033】図4(9)において、pMOS領域にレジ
スト22を形成し、nMOS領域にAsを例えば加速エ
ネルギー30keV、ドース量1×1014cm-2の条件
でLDDイオン注入する。
【0034】図5(10)において、レジスト22を除
去し、nMOS領域にレジスト23を形成し、pMOS
領域にBF2 を例えば加速エネルギー20keV、ドー
ス量1×1014cm-2の条件でLDDイオン注入する。
【0035】図5(11)において、レジスト23を除
去し、次に、酸化膜を100nm形成して、エツチバッ
クすることでサイドウォール24を形成する。
【0036】図5(12)において、pMOS領域にレ
ジスト25を形成し、nMOS領域にAsを例えば加速
エネルギー50keV、ドース量2×1015cm-2の条
件でS/Dイオン注入する。この際、nMOS領域のゲ
ート電極はN+ 化される。
【0037】図6(13)において、レジスト25を除
去し、nMOS領域にレジスト26を形成し、pMOS
領域にBF2 を例えば加速エネルギー30keV、ドー
ス量3×1015cm-2の条件でS/Dイオン注入する。
この際、pMOS領域のゲート電極はP+ 化される。
【0038】図6(14)において、レジスト26を除
去し、拡散層上のゲート酸化膜14をウェットエツチす
る。
【0039】図6(15)において、Tiを全面に30
nmの膜厚でスバッタする。
【0040】図7(16)において、熱処理をすること
でTiSi2 を形成し、余分なTiはウェットエツチに
より除去する。
【0041】
【発明の効果】以上説明したように、この発明は、ゲー
ト電極の下部まで高濃度化して、ゲート空乏化を防止す
ることができ、また、高濃度化のためのイオン注入の
際、チャネリング現象によって、イオンがゲート酸化膜
下のチャネル領域にまで注入されることを防止すること
ができるものであり、ゲートの空乏化と不純物のチャネ
リングを同時に抑制することができるため、高い駆動能
力を有し、消費電力の小さなトランジスタを製造するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の半導体装置の製造方法の実施の形態
を説明する図である。
【図2】この発明の半導体装置の製造方法の具体的な工
程を示す図である。
【図3】この発明の半導体装置の製造方法の具体的な工
程を示す図である。
【図4】この発明の半導体装置の製造方法の具体的な工
程を示す図である。
【図5】この発明の半導体装置の製造方法の具体的な工
程を示す図である。
【図6】この発明の半導体装置の製造方法の具体的な工
程を示す図である。
【図7】この発明の半導体装置の製造方法の具体的な工
程を示す図である。
【図8】ゲート空乏化率のゲート酸化膜依存性を示す図
である。
【図9】補強イオン注入の従来の工程を説明する図であ
る。
【図10】基板のチャネル部分にイオン注入が行われた
場合のトランジスタ特性を説明する図である。
【符号の説明】
1,15 アモルファスシリコン層 2,3,16,17,21,22,23,25,26
レジスト 4 ポリシリコン層 5,20 ポリシリコン膜またはアモルファスシリコン
膜 10 シリコン基板 11 フィールド酸化膜 12 Pウエル 13 Nウエル 14 ゲート酸化膜 18 N+ ポリシリコン膜 19 P+ ポリシリコン膜 24 サイドウォール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 27/092 H01L 21/8238 H01L 21/28 H01L 29/78

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体基板に形成されたゲート酸化膜上に
    第1のアモルファスシリコン膜を成長する工程と、 前記半導体基板の第1および第2の領域上の前記第1の
    アモルファスシリコン膜にそれぞれN型不純物およびP
    型不純物をイオン注入する工程と、 その後、前記第1のアモルファスシリコン膜上に第2の
    アモルファスシリコン膜を形成する工程と、 前記第1のアモルファスシリコン膜と前記第2のアモル
    ファスシリコン膜の積層膜を加工して前記第1および第
    2の領域上にそれぞれゲート電極を形成する工程と、 前記ゲート電極上をシリサイド化する工程と、 を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】半導体基板に形成されたゲート酸化膜上に
    第1のアモルファスシリコン膜を成長する工程と、 前記半導体基板の第1および第2の領域上の前記第1の
    アモルファスシリコン膜にそれぞれN型不純物およびP
    型不純物をイオン注入する工程と、 その後、熱処理を行って前記第1および第2の領域上に
    それぞれN型ポリシリコン膜およびP型ポリシリコン膜
    を形成する工程と、 前記N型およびP型ポリシリコン膜上に第2のアモルフ
    ァスシリコン膜を形成する工程と、 前記N型およびP型ポリシリコン膜と前記第2のアモル
    ファスシリコン膜の積層膜を加工して前記第1および第
    2の領域上にそれぞれゲート電極を形成する工程と、 前記ゲート電極上をシリサイド化する工程と、 を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】前記第2のアモルファスシリコン膜に替え
    てポリシリコン膜を形成することを特徴とする請求項1
    または2に記載の半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】前記ゲート電極をマスクとして、前記第1
    および第2の領域にそれぞれN型不純物およびP型不純
    物をイオン注入してソース・ドレイン領域を形成し、し
    かる後、前記ゲート電極上をシリサイド化することを特
    徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の半導体装置の
    製造方法。
JP07937999A 1999-03-24 1999-03-24 半導体装置の製造方法 Expired - Fee Related JP3277912B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP07937999A JP3277912B2 (ja) 1999-03-24 1999-03-24 半導体装置の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP07937999A JP3277912B2 (ja) 1999-03-24 1999-03-24 半導体装置の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000277626A JP2000277626A (ja) 2000-10-06
JP3277912B2 true JP3277912B2 (ja) 2002-04-22

Family

ID=13688251

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP07937999A Expired - Fee Related JP3277912B2 (ja) 1999-03-24 1999-03-24 半導体装置の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3277912B2 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100359652C (zh) 2002-06-26 2008-01-02 山米奎普公司 一种制造一半导体器件的方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2000277626A (ja) 2000-10-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100487525B1 (ko) 실리콘게르마늄 게이트를 이용한 반도체 소자 및 그 제조방법
JP3077630B2 (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP3389075B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JP3050717B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JP2513402B2 (ja) 半導体装置の構造及び製造方法
JP2001332630A (ja) 半導体装置の製造方法
JP2003188276A (ja) 半導体素子のcmos及びその製造方法
US5903029A (en) Insulated-gate field-effect transistor and method for producing the same
US20020043689A1 (en) Surface-channel metal-oxide semiconductor transistors, their complementary field-effect transistors and method of producing the same
US7247919B1 (en) Method and device to reduce gate-induced drain leakage (GIDL) current in thin gate oxides MOSFETs
US5973370A (en) Preventing boron penetration through thin gate oxide of P-channel devices in advanced CMOS technology
US6380021B1 (en) Ultra-shallow junction formation by novel process sequence for PMOSFET
US6174791B1 (en) Method for a pre-amorphization
KR20030049441A (ko) 반도체 소자의 제조방법
US20020006706A1 (en) Semiconductor device and method of manufacturing seciconductor device
JPH10303412A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP3425043B2 (ja) Mis型半導体装置の製造方法
JPH01259560A (ja) 半導体集積回路装置
JP3277912B2 (ja) 半導体装置の製造方法
US5858827A (en) Method of manufacturing MOS transistor device with improved threshold value control and reduced reverse short channel effect
JP4186247B2 (ja) 半導体装置の製造方法および導電性シリコン膜の形成方法
KR100873240B1 (ko) 반도체 장치 및 그 제조 방법
JP3161406B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JP3411209B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPH0575045A (ja) 半導体装置の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees