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JP3327109B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JP3327109B2
JP3327109B2 JP08485896A JP8485896A JP3327109B2 JP 3327109 B2 JP3327109 B2 JP 3327109B2 JP 08485896 A JP08485896 A JP 08485896A JP 8485896 A JP8485896 A JP 8485896A JP 3327109 B2 JP3327109 B2 JP 3327109B2
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JP
Japan
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type
silicon film
film
polycrystalline silicon
annealing
Prior art date
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JP08485896A
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Japanese (ja)
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雅則 塚本
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Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

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、半導体装置の製造
方法に関するものである。
[0001] The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】Nチャネル型のMOS型電界効果トラン
ジスタ(以下NMOSFETという)とPチャネル型の
MOS型電界効果トランジスタ(以下PMOSFETと
いう)とで構成される相補型MOSトランジスタは、低
消費電力および高速という特徴を有するため、メモリ装
置、ロジック装置をはじめ、多くのLSI構成の半導体
装置として広く用いられている。そして、高集積化とと
もにFETゲート長の微細化は進展してきており、現在
ではゲート長が0.1μm以下のMOSFETの室温動
作も確認されている。
2. Description of the Related Art A complementary MOS transistor composed of an N-channel type MOS field effect transistor (hereinafter referred to as NMOSFET) and a P-channel type MOS field effect transistor (hereinafter referred to as PMOSFET) has low power consumption and high speed. It is widely used as a semiconductor device having a large number of LSI configurations, including a memory device and a logic device. The miniaturization of the FET gate length has been progressing along with the high integration, and at room temperature operation of MOSFETs having a gate length of 0.1 μm or less has been confirmed at present.

【0003】従来のPMOSFETのゲート電極は、プ
ロセスの簡略性および埋め込みチャネル型である故の高
性能という理由から、NMOSFETと同じくN+ 型の
ものが用いられている。一方、いわゆるディープサブミ
クロン世代以降のMOSFETは、埋め込みチャネル型
では短チャネル効果の抑制が困難になる。そこで短チャ
ネル効果を抑制するためには、表面チャネル型となるP
+ 型ゲートの適用が有効になる。そのため、NMOSF
ETをN+ 型のゲート電極とし、PMOSFETをP+
型のゲート電極とする、いわゆるデュアルゲート構造と
している。
As the gate electrode of the conventional PMOSFET, an N.sup. + Type gate electrode is used similarly to the NMOSFET because of the simplicity of the process and the high performance due to the buried channel type. On the other hand, in MOSFETs of the so-called deep submicron generation or later, it is difficult to suppress the short channel effect in the buried channel type. Therefore, in order to suppress the short channel effect, the surface channel type P
+ Type gate application becomes effective. Therefore, NMOSF
ET is an N + type gate electrode, and PMOSFET is P +
It has a so-called dual gate structure in which a gate electrode is used.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】NMOSFETをN+
型のゲート電極、PMOSFETをP+ 型のゲート電極
のように異なる極性のゲート電極を製作するには、ゲー
ト電極を構成する多結晶シリコンに、N+ 型の部分には
ヒ素(As)やリン(P)をドーピングし、P+型の部
分にはホウ素(B)や二フッ化ホウ素(BF2 )をドー
ピングして形成する場合が多い。ドーピングは、通常、
イオン注入法によって行うことが多い。
SUMMARY OF THE INVENTION An NMOSFET is changed to N +
In order to manufacture gate electrodes of different polarities, such as a P-type gate electrode and a PMOSFET, like a P + -type gate electrode, arsenic (As) or phosphorus is added to the polycrystalline silicon constituting the gate electrode and to the N + -type portion. In many cases, (P) is doped, and the P + -type portion is formed by doping boron (B) or boron difluoride (BF 2 ). Doping is usually
It is often performed by ion implantation.

【0005】しかしながら、ゲート電極の多結晶シリコ
ンと金属シリサイドを積層した配線構造(ポリサイド構
造)や多結晶シリコンと金属とを積層した配線構造を用
いた場合には、金属シリサイドや金属中の不純物の拡散
速度がシリコン中の不純物の拡散速度や酸化シリコン
(SiO2 )中の不純物の拡散速度に比較して非常に速
い(拡散係数で約4桁程度速い)ため、P+ 型不純物と
+ 型不純物が相互拡散を起こして、多結晶シリコン中
で不純物同士が互いに補償することになる。
However, when a wiring structure (polycide structure) in which polycrystalline silicon and metal silicide of the gate electrode are laminated or a wiring structure in which polycrystalline silicon and metal are laminated is used, impurities such as metal silicide and impurities in the metal are removed. Since the diffusion rate is very high (about four orders of magnitude faster in diffusion coefficient) than the diffusion rate of impurities in silicon and the diffusion rate of impurities in silicon oxide (SiO 2 ), P + -type impurities and N + -type The impurities cause interdiffusion, and the impurities in the polycrystalline silicon compensate each other.

【0006】そこで、ゲート電極の多結晶シリコンを大
粒径な多結晶シリコンにする、または多結晶シリコン中
にイオン注入を行った後アニーリングによって不純物を
多結晶シリコン中に拡散し、その後金属シリサイドや金
属を堆積する方法が提案されている。ところが、上記方
法においても、多結晶シリコンのN+ 型領域とP+ 型領
域とを同時にパターニングするため、エッチングの際
に、N+ 型の多結晶シリコン、P+ 型の多結晶シリコ
ン、ノンドープの多結晶シリコンのそれぞれのエッチン
グレートが大きく異なる。
Therefore, polycrystalline silicon of the gate electrode is converted into polycrystalline silicon having a large grain size, or ions are implanted into the polycrystalline silicon, and then impurities are diffused into the polycrystalline silicon by annealing. Methods for depositing metals have been proposed. However, also in the above method, since the N + -type region and the P + -type region of the polycrystalline silicon are simultaneously patterned, the N + -type polycrystalline silicon, the P + -type polycrystalline silicon, and the non-doped The respective etching rates of polycrystalline silicon are significantly different.

【0007】図7に示すように、シリコン基板111に
N型領域112とP型領域113とに分離する素子分離
領域114を形成し、さらにゲート絶縁膜121を形成
した後、多結晶シリコン膜を形成する。その後イオン注
入法によって、前記多結晶シリコン膜に不純物を導入し
て、N+ 型の多結晶シリコン膜122NとP+ 型の多結
晶シリコン膜122Pとを形成する。次いでシリサイド
膜123を形成した後、レジストマスク124を用いて
シリサイド膜123と多結晶シリコン膜122N,12
2Pとをエッチングし、N型パターン125とP型パタ
ーン126とを形成する。このような場合に、残査が
生じないようにP+ 型の多結晶シリコン膜122Pをエ
ッチングすると、エッチングレートの速いN+ 型の多結
晶シリコン膜122Nの下地となっているゲート絶縁膜
121が過剰にエッチングされてシリコン基板111が
掘られる(図7のAで示す部分)、シリコン基板11
1のN型領域112が掘られないようにエッチングを行
うと、エッチングレートの遅いP+ 型の多結晶シリコン
膜122Pのエッチング領域、特に段差部分で多結晶シ
リコン残査131を発生する、という問題が在る。これ
は、エッチングレートの速いN+ 型の多結晶シリコン膜
122Nは過剰にエッチングされ、エッチングレートの
遅いP+ 型の多結晶シリコン膜122Pは過少にエッチ
ングされるためである。
As shown in FIG. 7, an element isolation region 114 for separating an N-type region 112 and a P-type region 113 is formed on a silicon substrate 111, and a gate insulating film 121 is formed. Form. Thereafter, impurities are introduced into the polycrystalline silicon film by an ion implantation method to form an N + -type polycrystalline silicon film 122N and a P + -type polycrystalline silicon film 122P. Next, after the silicide film 123 is formed, the silicide film 123 and the polycrystalline silicon films 122N,
By etching 2P, an N-type pattern 125 and a P-type pattern 126 are formed. In such a case, when the P + -type polycrystalline silicon film 122P is etched so that no residue is generated, the gate insulating film 121 serving as a base of the N + -type polycrystalline silicon film 122N having a high etching rate is formed. The silicon substrate 111 is dug by being excessively etched (portion indicated by A in FIG. 7).
If etching is performed so that the first N-type region 112 is not dug, a problem arises in that a polysilicon residue 131 is generated in an etching region of the P + -type polycrystalline silicon film 122P having a low etching rate, particularly in a step portion. There is. This is because the N + -type polycrystalline silicon film 122N having a high etching rate is excessively etched and the P + -type polycrystalline silicon film 122P having a low etching rate is excessively etched.

【0008】特に、N+ 型の多結晶シリコンのエッチン
グレートは、P+ 型の多結晶シリコン、ノンドープ多結
晶シリコンと比較して非常にエッチングレートが速いこ
とが知られている。ここでエッチング速度とシート抵抗
の関係を、図8によって説明する。図8では、縦軸にエ
ッチング速度を示し、横軸にシート抵抗を対数によって
示す。図8に示すように、N+ 型の多結晶シリコンのエ
ッチングレートは、リン(P)のドーズ量のみならず、
+ 型の多結晶シリコン(リン添加)の抵抗率に密接に
関係している。同じ不純物のドーズ量であっても、N+
型の多結晶シリコンは抵抗率が低いほどエッチングレー
トが速く、P+ 型の多結晶シリコン(ホウ素添加)、無
添加多結晶シリコンとのエッチングレートの差は大きく
なる。なお、N+ 型の多結晶シリコンを形成するための
イオン注入条件は、加速エネルギー150keV、ドー
ズ量1×1016個/cm2 、P+ 型の多結晶シリコンを
形成するためのイオン注入条件は、加速エネルギー50
keV、ドーズ量1×1016個/cm2 に設定した。ま
た多結晶シリコンのエッチングは、塩素(Cl 2 )ガス
を用いエッチング雰囲気を13.3kPaとした。
In particular, N+Shaped polycrystalline silicon etchin
Great is P+Type polycrystalline silicon, non-doped polycrystalline
The etching rate is very fast compared to crystalline silicon.
And is known. Where etching rate and sheet resistance
Will be described with reference to FIG. In FIG. 8, the vertical axis is
Indicate the switching speed, and log the sheet resistance on the horizontal axis
Show. As shown in FIG.+Type of polycrystalline silicon
The switching rate is not only the dose of phosphorus (P),
N+Closely related to the resistivity of polycrystalline silicon (phosphorus addition)
Involved. Even with the same impurity dose, N+
Type polycrystalline silicon has lower etching rate
Fast, P+Type polycrystalline silicon (boron added), no
The difference between the etching rate and the added polycrystalline silicon is large.
Become. Note that N+Mold for forming polycrystalline silicon
The ion implantation conditions are acceleration energy 150 keV,
1 × 1016Pieces / cmTwo, P+Mold polycrystalline silicon
The ion implantation conditions for forming are an acceleration energy of 50
keV, dose amount 1 × 1016Pieces / cmTwoSet to. Ma
The etching of the polycrystalline silicon is performed using chlorine (Cl). Two)gas
And the etching atmosphere was set to 13.3 kPa.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされた半導体装置の製造方法である。す
なわち、第1の製造方法は、第1工程で基板上にシリコ
ン膜を形成し、第2工程でシリコン膜のN型パターンの
形成予定領域にN型不純物を導入し、P型パターンの形
成予定領域にP型不純物を導入し、第3工程でアニーリ
ングによって、N型不純物をN型パターンの形成予定領
域のシリコン膜中に、P型不純物をP型パターンの形成
予定領域のシリコン膜中に拡散させる。その後第4工程
でシリコン膜上に金属系導電膜を形成し、第5工程でエ
ッチングによって、金属系導電膜とともにシリコン膜を
パターニングして、N型パターンとP型パターンとを同
時に形成する際に、第3工程の後で第5工程の前に、シ
リコン膜の格子点の不純物を過飽和状態にさせる熱処理
を、700℃〜900℃の範囲内の所定温度で行う。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is a method for manufacturing a semiconductor device which has been made to solve the above-mentioned problems. That is, in the first manufacturing method, a silicon film is formed on a substrate in a first step, an N-type impurity is introduced into a region of the silicon film where an N-type pattern is to be formed in a second step, and a P-type pattern is to be formed. A P-type impurity is introduced into the region, and the N-type impurity is diffused into the silicon film in the region where the N-type pattern is to be formed and the P-type impurity is diffused into the silicon film in the region where the P-type pattern is to be formed by annealing in the third step. Let it. Then, in a fourth step, a metal-based conductive film is formed on the silicon film, and in a fifth step, the silicon film is patterned together with the metal-based conductive film by etching to form an N-type pattern and a P-type pattern simultaneously. After the third step and before the fifth step, a heat treatment for causing impurities at lattice points of the silicon film to be in a supersaturated state is performed at a predetermined temperature in the range of 700 ° C to 900 ° C.

【0010】第2の製造方法は、第1工程で基板上にシ
リコン膜を形成し、第2工程でシリコン膜のN型パター
ンの形成予定領域にN型不純物を導入し、P型パターン
の形成予定領域にP型不純物を導入して、第3工程でア
ニーリングによって、N型不純物をN型パターンの形成
予定領域のシリコン膜中に拡散させ、P型不純物をP型
パターンの形成予定領域のシリコン膜中に拡散させる。
その後第4工程でエッチングによって、シリコン膜をパ
ターニングして、N型パターンとP型パターンとを同時
に形成する際に、第3工程の後で第4工程の前に、シリ
コン膜の格子点の不純物を過飽和状態にさせる熱処理
を、700℃〜900℃の範囲内の所定温度で行う。
In a second manufacturing method, a silicon film is formed on a substrate in a first step, and an N-type impurity is introduced into a region of the silicon film where an N-type pattern is to be formed in a second step to form a P-type pattern. A P-type impurity is introduced into the planned region, and an N-type impurity is diffused into the silicon film in the region where the N-type pattern is to be formed by annealing in the third step, and the P-type impurity is silicon in the region where the P-type pattern is to be formed. Diffusion in the film.
Thereafter, when the silicon film is patterned by etching in the fourth step to form an N-type pattern and a P-type pattern at the same time, after the third step and before the fourth step, impurities at lattice points of the silicon film are formed. Is performed at a predetermined temperature in the range of 700C to 900C.

【0011】上記各製造方法では、シリコン膜のエッチ
ングの前にシリコン膜の格子点の不純物を過飽和状態に
させる熱処理を、700℃〜900℃の範囲内の所定温
度で行うことから、シリコン膜の抵抗率を増加させるこ
とができる。その結果、シリコン膜のN型領域のエッチ
ングレートは低下し、シリコン膜のP型領域のエッチン
グレートは増加する。そのため、両者のエッチングレー
トの差は小さくなる。したがって、シリコン膜のN型領
域とシリコン膜のP型領域とを同時にエッチングして
も、両者のエッチングレートの差は小さいので、エッチ
ングレートの速いシリコン膜のN型領域をエッチングし
た際に露出されるシリコン基板が掘れたり、エッチング
レートの遅いシリコン膜のP型領域をエッチングした際
に段差部分でそのシリコン膜の残査が生じることはなく
なる。
In each of the above manufacturing methods, the heat treatment for supersaturating impurities at lattice points of the silicon film is performed at a predetermined temperature in the range of 700 ° C. to 900 ° C. before the etching of the silicon film. The resistivity can be increased. As a result, the etching rate of the N-type region of the silicon film decreases, and the etching rate of the P-type region of the silicon film increases. Therefore, the difference between the two etching rates becomes smaller. Therefore, even if the N-type region of the silicon film and the P-type region of the silicon film are etched at the same time, the difference between the two etching rates is small. When a silicon substrate is dug or a P-type region of a silicon film having a low etching rate is etched, residue of the silicon film does not occur at a step portion.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】第一に、シリコン膜上に金属系導
電膜を形成する製造工程を備えた第1の発明に係わる第
1実施形態の一例を、図1および図2の製造工程図によ
って説明する。図1および図2では、相補型MIS(Me
tal Insulator semiconductor )トランジスタを形成す
る一例を示す。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, an example of the first embodiment according to the first invention having a manufacturing process for forming a metal-based conductive film on a silicon film will be described with reference to FIGS. 1 and 2. It will be explained by. 1 and 2, the complementary MIS (Me
tal Insulator semiconductor) An example of forming a transistor is shown.

【0013】図1の(1)に示すように、例えば局所酸
化法〔例えば、950℃のウエット酸化によるLOCO
S(Local Oxidation of Silicon)法〕によって、シリ
コン基板11の表面側に素子分離領域となるフィールド
酸化膜12を形成する。
As shown in FIG. 1A, for example, a local oxidation method [for example, LOCO by wet oxidation at 950 ° C.]
S (Local Oxidation of Silicon) method], a field oxide film 12 serving as an element isolation region is formed on the front surface side of the silicon substrate 11.

【0014】次に、例えばイオン注入法によって、NM
OSFETを形成する領域にP型ウエル領域(図示省
略)を形成するとともに、トランジスタのパンチスルー
を阻止するための埋め込み層(図示省略)を形成する。
さらにトランジスタのしきい値電圧Vthを調整するため
のイオン注入を行って、NMOSチャネル形成領域13
を形成する。同様に、例えばイオン注入法によって、P
MOSFETを形成する領域にN型ウエル領域(図示省
略)を形成するとともに、トランジスタのパンチスルー
を阻止するための埋め込み層(図示省略)を形成する。
さらにトランジスタのしきい値電圧Vthを調整するため
のイオン注入を行って、PMOSチャネル形成領域14
を形成する。
Next, for example, by ion implantation, NM
A P-type well region (not shown) is formed in a region where the OSFET is to be formed, and a buried layer (not shown) for preventing punch-through of the transistor is formed.
Further, ion implantation for adjusting the threshold voltage Vth of the transistor is performed to form the NMOS channel formation region 13.
To form Similarly, for example, by ion implantation, P
An N-type well region (not shown) is formed in a region where the MOSFET is formed, and a buried layer (not shown) for preventing punch-through of the transistor is formed.
Further, ion implantation for adjusting the threshold voltage Vth of the transistor is performed to form the PMOS channel formation region 14.
To form

【0015】図1の(2)に示すように、熱酸化〔例え
ば、850℃の水素と酸素とからなる雰囲気中でのパイ
ロジェニック(Pyrogenic )酸化〕法によって、露出し
ているシリコン基板11の表面にゲート酸化膜15を、
例えば8nmの厚さに形成する。
As shown in FIG. 1B, the exposed silicon substrate 11 is subjected to thermal oxidation (eg, pyrogenic oxidation in an atmosphere consisting of hydrogen and oxygen at 850 ° C.). A gate oxide film 15 on the surface;
For example, it is formed to a thickness of 8 nm.

【0016】次いで第1工程として、減圧下における化
学的気相成長(以下CVDという、CVDはChemical V
apour Depositionの略)法によって、上記フィールド酸
化膜12上および上記ゲート酸化膜15上に、シリコン
膜16を形成する。まず多結晶シリコン膜17を、例え
ば70nmの厚さに堆積する。上記減圧CVD法では、
一例として、 原料ガス:モノシラン(SiH4 )、 成膜温度:610℃ なる条件に設定して、上記多結晶シリコン膜17を成膜
した。続いて、減圧CVD法によって、上記多結晶シリ
コン膜17上に非晶質シリコン膜18を、例えば50n
mの厚さに堆積する。この減圧CVD法は、一例とし
て、 原料ガス:モノシラン(SiH4 )、 成膜温度:550℃ なる条件に設定して、上記非晶質シリコン膜18を成膜
した。ここでは多結晶シリコン膜17と非晶質シリコン
膜18とをシリコン膜16とする。
Next, as a first step, chemical vapor deposition (hereinafter referred to as CVD) under reduced pressure
A silicon film 16 is formed on the field oxide film 12 and the gate oxide film 15 by an apour deposition method. First, a polycrystalline silicon film 17 is deposited to a thickness of, for example, 70 nm. In the reduced pressure CVD method,
As an example, the polycrystalline silicon film 17 was formed under the following conditions: source gas: monosilane (SiH 4 ); film formation temperature: 610 ° C. Subsequently, an amorphous silicon film 18 is formed on the polycrystalline silicon film 17 by, for example,
m. In this low-pressure CVD method, the amorphous silicon film 18 was formed under the conditions of, for example, a raw material gas: monosilane (SiH 4 ) and a film forming temperature: 550 ° C. Here, the polycrystalline silicon film 17 and the amorphous silicon film 18 are referred to as a silicon film 16.

【0017】図1の(3)に示すように、第2工程とし
て、塗布技術とリソグラフィー技術によって、上記非晶
質シリコン膜18上に、N型パターンの形成予定領域
(ここではNMOSFETの形成予定領域となる)19
上を開口したレジストマスク(図示省略)を形成する。
その後、そのレジストマスクを用いたイオン注入法によ
って、N型の不純物をイオン注入する。上記イオン注入
法では、一例として、 N型の不純物:リンイオン(P+ )、 加速エネルギー:10keV、 ドーズ量:5×1015個/cm2 なる条件に設定して、当該イオン注入を行った。その
後、上記レジストマスクを、例えばアッシングによって
除去する。
As shown in FIG. 1C, as a second step, a region where an N-type pattern is to be formed (here, an NMOSFET is to be formed) is formed on the amorphous silicon film 18 by a coating technique and a lithography technique. Area) 19
A resist mask (not shown) having an upper opening is formed.
Thereafter, an N-type impurity is ion-implanted by an ion implantation method using the resist mask. In the above-described ion implantation method, for example, the ion implantation was performed under the following conditions: N-type impurities: phosphorus ions (P + ), acceleration energy: 10 keV, and dose: 5 × 10 15 / cm 2 . Thereafter, the resist mask is removed by, for example, ashing.

【0018】続いて、塗布技術とリソグラフィー技術に
よって、上記非晶質シリコン膜18上に、P型パターン
の形成予定領域(ここではPMOSFETの形成予定領
域となる)20上を開口したレジストマスク(図示省
略)を形成する。その後、そのレジストマスクを用いた
イオン注入法によって、P型の不純物をイオン注入す
る。上記イオン注入法では、一例として、 P型の不純物:ホウ素イオン(B+ )、 加速エネルギー:5keV、 ドーズ量:5×1015個/cm2 なる条件に設定して、当該イオン注入を行った。その
後、上記レジストマスクを、例えばアッシングによって
除去する。
Subsequently, a resist mask (shown in the figure) having an opening on a region where a P-type pattern is to be formed (here, a region where a PMOSFET is to be formed) 20 is formed on the amorphous silicon film 18 by a coating technique and a lithography technique. (Omitted). Thereafter, P-type impurities are ion-implanted by an ion implantation method using the resist mask. In the above-described ion implantation method, for example, the ion implantation was performed under the following conditions: P-type impurity: boron ion (B + ), acceleration energy: 5 keV, dose amount: 5 × 10 15 / cm 2 . . Thereafter, the resist mask is removed by, for example, ashing.

【0019】次いで第3工程としてアニーリングを行
う。このアニーリングでは、非晶質シリコン膜18を結
晶化して、CVD法によって形成した多結晶シリコン膜
17の結晶粒径よりも大きい結晶粒径となる多結晶シリ
コン膜を生成する。以下、ここで形成した多結晶シリコ
ン膜と前記多結晶シリコン膜17とを多結晶シリコン膜
21とする。上記アニーリングでは、一例として、 処理装置:ファーネスアニール装置(炉アニール装置) 処理雰囲気:不活性な雰囲気〔例えば、窒素(N2 ),
アルゴン(Ar)等〕、 アニール温度:650℃、 アニール時間:10時間 なる条件に設定して、当該アニーリングを行った。
Next, annealing is performed as a third step. In this annealing, the amorphous silicon film 18 is crystallized to generate a polycrystalline silicon film having a crystal grain size larger than that of the polycrystalline silicon film 17 formed by the CVD method. Hereinafter, the polycrystalline silicon film formed here and the polycrystalline silicon film 17 are referred to as a polycrystalline silicon film 21. In the above-mentioned annealing, as an example, a processing apparatus: a furnace annealing apparatus (furnace annealing apparatus) a processing atmosphere: an inert atmosphere [for example, nitrogen (N 2 ),
Argon (Ar), etc.], annealing temperature: 650 ° C., annealing time: 10 hours, the annealing was performed.

【0020】続いて急速加熱処理(以下、RTAとい
う、RTAはRapid Thermal Annealing の略)を行っ
て、イオン注入によって多結晶シリコン膜21の表面に
分布している不純物を多結晶シリコン膜21中に拡散す
るとともに活性化する。上記RTAでは、一例として、 アニール温度:1000℃、 アニール時間:10秒間 なる条件に設定して、当該RTAを行った。その結果、
多結晶シリコン膜21にN+ 型領域21NとP+ 型領域
21Pとが形成された。
Subsequently, a rapid heating process (hereinafter, referred to as RTA, RTA stands for Rapid Thermal Annealing) is performed to remove impurities distributed on the surface of the polycrystalline silicon film 21 by ion implantation into the polycrystalline silicon film 21. Spreads and activates. In the above RTA, as an example, the RTA was performed under the conditions of an annealing temperature of 1000 ° C. and an annealing time of 10 seconds. as a result,
An N + type region 21N and a P + type region 21P were formed in the polycrystalline silicon film 21.

【0021】次いで図1の(4)に示すように、第4工
程として、減圧CVD法によって、上記多結晶シリコン
膜21上に、金属系導電膜22として例えばタングステ
ンシリサイド(WSi2 )膜を例えば70nmの厚さに
堆積する。さらにCVD法によって、上記金属系導電膜
22上に酸化シリコン膜を例えば150nmの厚さに形
成する。上記タングステンシリサイドからなる金属系導
電膜22を形成するCVD法では、一例として、 原料ガス:六フッ化タングステン(WF6 )とモノシラ
ン(SiH4 )、 成膜温度:380℃ なる条件に設定して、上記金属系導電膜22を成膜し
た。また上記酸化シリコン膜のCVD条件は、一例とし
て、 原料ガス:モノシラン(SiH4 )と酸素(O2 )、 成膜温度:420℃ なる条件に設定して、当該酸化シリコン膜を成膜した。
Next, as shown in FIG. 1D, as a fourth step, for example, a tungsten silicide (WSi 2 ) film is formed as a metal-based conductive film 22 on the polycrystalline silicon film 21 by a low pressure CVD method. Deposit to a thickness of 70 nm. Further, a silicon oxide film having a thickness of, for example, 150 nm is formed on the metal-based conductive film 22 by a CVD method. In the CVD method for forming the metal-based conductive film 22 made of tungsten silicide, for example, the conditions are set as follows: source gas: tungsten hexafluoride (WF 6 ) and monosilane (SiH 4 ); film formation temperature: 380 ° C. Then, the metal-based conductive film 22 was formed. The CVD conditions for the silicon oxide film were set, for example, as follows: source gas: monosilane (SiH 4 ) and oxygen (O 2 ); film formation temperature: 420 ° C., and the silicon oxide film was formed.

【0022】次いで塗布技術とリソグラフィー技術によ
って、レジストマスク(図示省略)を形成した後、その
レジストマスクを用いた異方性エッチングによって、上
記酸化シリコン膜をパターニングし、ゲート電極パター
ンを形成する際にエッチングマスクとなる絶縁膜パター
ン23を形成する。上記異方性エッチングではエッチン
グガスに、例えばフロロカーボン系のガスを用いた。続
いて、アッシングおよび洗浄処理によって、上記レジス
トマスクを除去する。この図1の(4)はレジストマス
クを除去した状態を示している。
Next, a resist mask (not shown) is formed by a coating technique and a lithography technique, and then the silicon oxide film is patterned by anisotropic etching using the resist mask to form a gate electrode pattern. An insulating film pattern 23 serving as an etching mask is formed. In the anisotropic etching, for example, a fluorocarbon-based gas was used as an etching gas. Subsequently, the resist mask is removed by ashing and cleaning. FIG. 1D shows a state where the resist mask is removed.

【0023】その後、上記多結晶シリコン膜21の格子
点の不純物を過飽和状態にさせる熱処理(以下アニーリ
ングという)を行う。このアニーリングは、700℃以
上900℃以下の範囲の所定温度、望ましくは800℃
以上850℃以下の範囲における所定温度で行う。上記
アニーリングでは、一例として、 アニール雰囲気:窒素(N2 )雰囲気、 アニール温度:800℃、 アニール時間:10分 なる条件に設定して、当該アニーリングを行った。当然
のことながら、アニール雰囲気、アニール時間は上記時
間に限定されることはなく、アニール雰囲気は不活性な
雰囲気であればよく、アニール時間は多結晶シリコン膜
21の格子点の不純物を過飽和状態にさせるのに十分な
時間であればよい。そしてこのアニーリングの結果、上
記多結晶シリコン膜21の導電率は低くなる。またこの
アニーリングは、前記不純物の活性化アニーリング(R
TA)を行った後で、次工程のゲート電極パターンを形
成する前であればよく、例えば金属系導電膜22を形成
する前、または金属系導電膜22を形成した後の酸化シ
リコン膜を形成する前に行ってもよい。
Thereafter, a heat treatment (hereinafter referred to as "annealing") for making the impurities at the lattice points of the polycrystalline silicon film 21 supersaturated is performed. This annealing is performed at a predetermined temperature in the range of 700 ° C. to 900 ° C., preferably 800 ° C.
This is performed at a predetermined temperature in a range of not less than 850 ° C. In the above annealing, as an example, the annealing was performed under the conditions of an annealing atmosphere: a nitrogen (N 2 ) atmosphere, an annealing temperature: 800 ° C., and an annealing time: 10 minutes. Needless to say, the annealing atmosphere and the annealing time are not limited to the above-mentioned times, and the annealing atmosphere may be an inert atmosphere, and the annealing time is set so that the impurities at the lattice points of the polycrystalline silicon film 21 are supersaturated. It is sufficient if it is a sufficient time to make it. As a result of this annealing, the conductivity of the polycrystalline silicon film 21 decreases. This annealing is performed by the activation annealing (R
After performing TA), it is sufficient to form the silicon oxide film before forming the metal-based conductive film 22 or after forming the metal-based conductive film 22, for example, before forming the gate electrode pattern in the next step. You may go before doing.

【0024】次に図1の(5)に示すように、第5工程
として、上記絶縁膜パターン23をエッチングマスクに
用いた異方性エッチング〔エッチングガス:塩素(Cl
2 )と酸素(O2 )〕によって、タングステンシリサイ
ドの金属系導電膜22と多結晶シリコン膜21からなる
タングステンポリサイドのエッチングを行って、N+
ゲート電極パターンとなるN型パターン24とP+ 型ゲ
ート電極パターンとなるP型パターン25とを形成す
る。このとき、上記アニーリングによって多結晶シリコ
ン膜21の導電率が低下することから、上記塩素(C
l)によるエッチングでは、多結晶シリコン膜21のN
+ 型領域21Nのエッチングレートはアニーリング前よ
り低下し、P+ 型領域21Pのエッチングレートはアニ
ーリング前より高まる。したがって、多結晶シリコン膜
21のN+ 型領域21NにおけるエッチングレートとP
+ 型領域21Pにおけるエッチングレートとの差は少な
くなる。
Next, as shown in FIG. 1 (5), as a fifth step, anisotropic etching using the insulating film pattern 23 as an etching mask [etching gas: chlorine (Cl)
By 2) and oxygen (O 2)], and etching of the tungsten polycide a tungsten silicide metallic conductive film 22 made of a polycrystalline silicon film 21, the N + -type gate electrode pattern N-type pattern 24 and the P A P-type pattern 25 serving as a + -type gate electrode pattern is formed. At this time, since the annealing lowers the conductivity of the polycrystalline silicon film 21, the chlorine (C
In the etching according to 1), the N
The etching rate of the + type region 21N is lower than before the annealing, and the etching rate of the P + type region 21P is higher than before the annealing. Therefore, the etching rate of N + type region 21N of polycrystalline silicon film 21 and P
The difference from the etching rate in + type region 21P is reduced.

【0025】そして図2に示すように、例えば塗布技術
とリソグラフィー技術とによって、N型のLDD(Ligh
tly Doped Drain )拡散層を形成する領域上に開口部を
形成したレジストパターン(図示省略)を形成した後、
このレジストパターンをマスクに用いたイオン注入法に
よって、N型不純物イオンをシリコン基板11に注入し
て、N型のLDD拡散層26を形成する。上記イオン注
入では、一例として、 N型不純物イオン:ヒ素イオン(As+ )、 加速電圧:20keV、 ドーズ量:5×1013個/cm2 なる条件に設定して、当該イオン注入を行った。その
後、上記レジストパターンを、例えばアッシングおよび
洗浄処理によって除去する。
Then, as shown in FIG. 2, an N-type LDD (Lightweight) is formed by, for example, a coating technique and a lithography technique.
tly Doped Drain) After forming a resist pattern (not shown) with an opening formed on the region where the diffusion layer is to be formed,
By ion implantation using this resist pattern as a mask, N-type impurity ions are implanted into the silicon substrate 11 to form an N-type LDD diffusion layer. In the above-described ion implantation, as an example, the ion implantation was performed under the following conditions: N-type impurity ion: arsenic ion (As + ), acceleration voltage: 20 keV, and dose: 5 × 10 13 / cm 2 . Thereafter, the resist pattern is removed by, for example, ashing and a cleaning process.

【0026】続いて例えば塗布技術とリソグラフィー技
術とによって、P型のLDD拡散層を形成する領域上に
開口部を形成したレジストパターン(図示省略)を形成
した後、このレジストパターンをマスクに用いたイオン
注入法によって、P型不純物イオンをシリコン基板11
に注入して、P型のLDD拡散層27を形成する。上記
イオン注入では、一例として、 P型不純物イオン:二フッ化ホウ素イオン(B
2 + )、 加速電圧:20keV、 ドーズ量:2×1013個/cm2 なる条件に設定して、当該イオン注入を行った。その
後、上記レジストパターンを、例えばアッシングおよび
洗浄処理によって除去する。
Subsequently, a resist pattern (not shown) having an opening formed on a region where a P-type LDD diffusion layer is to be formed is formed by, for example, a coating technique and a lithography technique, and this resist pattern is used as a mask. P-type impurity ions are implanted into the silicon substrate 11 by ion implantation.
To form a P-type LDD diffusion layer 27. In the above ion implantation, as an example, a P-type impurity ion: boron difluoride ion (B
F 2 + ), acceleration voltage: 20 keV, dose: 2 × 10 13 / cm 2 , and the ion implantation was performed. Thereafter, the resist pattern is removed by, for example, ashing and a cleaning process.

【0027】その後、減圧CVD法によって、酸化シリ
コン膜を例えば150nmの厚さに堆積する。その後異
方性エッチングによって、この酸化シリコン膜をエッチ
ングすることによって、N型パターン24とP型パター
ン25の各側壁部にサイドウォール絶縁膜28を形成す
る。
Thereafter, a silicon oxide film is deposited to a thickness of, for example, 150 nm by a low pressure CVD method. Thereafter, the silicon oxide film is etched by anisotropic etching to form a sidewall insulating film 28 on each side wall of the N-type pattern 24 and the P-type pattern 25.

【0028】次いで、例えば塗布技術とリソグラフィー
技術とによって、N+ 型のソース・ドレイン拡散層を形
成する領域上に開口部を形成したレジストパターン(図
示省略)を形成する。続いて、このレジストパターンを
マスクに用いたイオン注入法によって、N型不純物イオ
ンをシリコン基板11に注入して、N+ 型のソース・ド
レイン拡散層29を形成する。このイオン注入では、N
型パターン24およびサイドウォール絶縁膜28もマス
クとなる。上記イオン注入では、一例として、 N型不純物イオン:ヒ素イオン(As+ )、 加速電圧:20keV、 ドーズ量:3×1015個/cm2 なる条件に設定して、当該イオン注入を行った。その
後、上記レジストパターンを、例えばアッシングおよび
洗浄処理によって除去する。
Next, a resist pattern (not shown) having an opening formed on a region where an N + -type source / drain diffusion layer is to be formed is formed by, for example, a coating technique and a lithography technique. Subsequently, N-type impurity ions are implanted into the silicon substrate 11 by an ion implantation method using this resist pattern as a mask to form an N + -type source / drain diffusion layer 29. In this ion implantation, N
The pattern 24 and the sidewall insulating film 28 also serve as a mask. In the above-described ion implantation, as an example, the ion implantation was performed under the following conditions: N-type impurity ion: arsenic ion (As + ), acceleration voltage: 20 keV, and dose: 3 × 10 15 / cm 2 . Thereafter, the resist pattern is removed by, for example, ashing and a cleaning process.

【0029】続いて、例えば塗布技術とリソグラフィー
技術とによって、P+ 型のソース・ドレイン拡散層を形
成する領域上に開口部を形成したレジストパターン(図
示省略)を形成する。続いて、このレジストパターンを
マスクに用いたイオン注入法によって、P型不純物イオ
ンをシリコン基板11に注入して、P+ 型のソース・ド
レイン拡散層30を形成する。このイオン注入では、P
型パターン25およびサイドウォール絶縁膜28もマス
クとなる。上記イオン注入では、一例として、 P型不純物イオン:二フッ化ホウ素イオン(B
2 + )、 加速電圧:20keV、 ドーズ量:3×1015個/cm2 なる条件に設定して、当該イオン注入を行った。その
後、上記レジストパターンを、例えばアッシングおよび
洗浄処理によって除去する。
Subsequently, a resist pattern (not shown) having an opening in a region where a P + type source / drain diffusion layer is to be formed is formed by, for example, a coating technique and a lithography technique. Subsequently, P-type impurity ions are implanted into the silicon substrate 11 by an ion implantation method using the resist pattern as a mask to form a P + -type source / drain diffusion layer 30. In this ion implantation, P
The mold pattern 25 and the sidewall insulating film 28 also serve as a mask. In the above ion implantation, as an example, a P-type impurity ion: boron difluoride ion (B
F 2 + ), the acceleration voltage: 20 keV, the dose: 3 × 10 15 / cm 2 , and the ion implantation was performed. Thereafter, the resist pattern is removed by, for example, ashing and a cleaning process.

【0030】次いでRTAによって、不純物の活性化を
行う。上記RTAでは、一例として、 アニール温度:1000℃、 アニール時間:10秒 なる条件に設定して、当該アニーリングを行った。
Next, impurities are activated by RTA. In the RTA, as an example, the annealing was performed under the conditions of an annealing temperature of 1000 ° C. and an annealing time of 10 seconds.

【0031】上記のようにして、NMOSFET1とP
MOSFET2とからなる相補型MISトランジスタ3
を形成した。
As described above, NMOSFET 1 and P
MOSFET 2 and complementary MIS transistor 3
Was formed.

【0032】上記第1実施形態では、N型パターン24
とP型パターン25とを形成するためのエッチングの前
に、1000℃、10秒のRTAで多結晶シリコン膜2
1の格子点に不純物が入って活性化され、700℃〜9
00℃の範囲における所定温度でアニーリングを行うこ
とから、多結晶シリコン膜21の格子点中の不純物が過
飽和状態になって少なくとも一部分が不活性な状態にな
る。そのため、多結晶シリコン膜21の導電率が低下す
る。換言すれば、シート抵抗を高めることができる。上
記アニール温度が900℃よりも高い場合には、不純物
の過飽和状態は軽減されるので導電率の低下はない。ま
たホウ素が導入された領域では、ホウ素の突き抜けが生
じる。他方、アニール温度が700℃よりも低い場合に
は、不純物自体が移動しないので過飽和状態にならな
い。そのため、不活性化は起きない。
In the first embodiment, the N-type pattern 24
Before the etching for forming the P-type pattern 25, the polycrystalline silicon film 2 is subjected to RTA at 1000 ° C. for 10 seconds.
Activated by introducing impurities into one lattice point,
Since the annealing is performed at a predetermined temperature in the range of 00 ° C., the impurities in the lattice points of the polycrystalline silicon film 21 become supersaturated, and at least a part thereof becomes inactive. Therefore, the conductivity of polycrystalline silicon film 21 decreases. In other words, the sheet resistance can be increased. When the annealing temperature is higher than 900 ° C., the supersaturated state of impurities is reduced, so that the conductivity does not decrease. In the region where boron is introduced, penetration of boron occurs. On the other hand, when the annealing temperature is lower than 700 ° C., the impurities themselves do not move, so that the supersaturated state is not achieved. Therefore, no inactivation occurs.

【0033】多結晶シリコンのエッチングレートが導電
率に依存する機構は以下のように考察される。シリコン
(多結晶シリコン)のエッチングは、表面に塩素ラジカ
ルが吸着した後、イオン衝撃のエネルギーを供与される
ことによって、塩化ケイ素(SiCl x )として脱離す
ることでエッチング反応が進行する。ここで、ハロゲン
ラジカルに電子が付着し負性ラジカルとなるほど、エッ
チング反応に対する活性化エネルギーが低下し、エッチ
ングレートが増加する。つまり、シリコン(多結晶シリ
コン)がN+ 型でキャリア濃度が高いほど、エッチング
中の負性ラジカルの濃度が増加しエッチングレートが増
加することになる。また、P+ 型に関しては、上記説明
とは逆の機構により、キャリア濃度が高いほどエッチン
グレートが減少する。
The etching rate of polycrystalline silicon is conductive.
The mechanism that depends on rate is considered as follows. silicon
(Polycrystalline silicon) is etched with chlorine radio
After ion adsorption, energy of ion bombardment is given
By using silicon chloride (SiCl x)
As a result, the etching reaction proceeds. Where halogen
The more electrons attach to radicals and become negative radicals, the more
Activation energy for the etching reaction decreases,
Rate increases. In other words, silicon (polycrystalline silicon)
Kon) is N+The higher the carrier concentration in the mold, the more etching
The concentration of negative radicals in the film increases and the etching rate increases
Will be added. Also, P+About the type, the explanation above
Due to the reverse mechanism, the higher the carrier concentration, the
Great decreases.

【0034】次に図3および図4に1000℃、10秒
間のRTA処理後に10分間のアニーリングを行った場
合の多結晶シリコンのシート抵抗とアニーリング温度と
関係を示す。各図では、縦軸にシート抵抗を示し、横
軸にアニール温度を示す。
FIGS. 3 and 4 show the relationship between the sheet resistance of polycrystalline silicon and the annealing temperature when annealing is performed for 10 minutes after RTA processing at 1000 ° C. for 10 seconds . In each figure, the vertical axis shows the sheet resistance, and the horizontal axis shows the annealing temperature.

【0035】図3の(1)は、リンをイオン注入するこ
とによりN+ 型のシリコン(多結晶シリコン)を形成し
てから1000℃、10秒間のRTAを行った後、各温
度で10分間のアニーリングを行った場合のシート抵抗
を示すものである。この図に示すように、およそ800
℃でシート抵抗が最大(導電率が最小)になる。したが
って、アニーリングを行うことによってリンを導入した
+ 型のシリコン(多結晶シリコン)ではエッチングレ
ートが減少することになる。
FIG. 3A shows N + type silicon (polycrystalline silicon) formed by ion-implanting phosphorus, followed by RTA at 1000 ° C. for 10 seconds, and then at each temperature for 10 minutes. 3 shows the sheet resistance when annealing was performed. As shown in this figure, approximately 800
At ° C, the sheet resistance is maximum (conductivity is minimum). Therefore, the etching rate of N + -type silicon (polycrystalline silicon) into which phosphorus has been introduced by annealing is reduced.

【0036】図3の(2)は、ホウ素をイオン注入する
ことによりP+ 型のシリコン(多結晶シリコン)を形成
してから1000℃、10秒間のRTAを行った後、各
温度で10分間のアニーリングを行った場合のシート抵
抗を示すものである。この図に示すように、およそ80
0℃以上(図では900℃まで)でシート抵抗が最大
(導電率が最小)になる。したがって、アニーリングを
行うことによってホウ素を導入したP+ 型のシリコン
(多結晶シリコン)ではエッチングレートが増加するこ
とになる。
FIG. 3 (2) shows that after P + type silicon (polycrystalline silicon) is formed by ion implantation of boron, RTA is performed at 1000 ° C. for 10 seconds, and then at each temperature for 10 minutes. 3 shows the sheet resistance when annealing was performed. As shown in this figure, approximately 80
At 0 ° C. or higher (up to 900 ° C. in the figure), the sheet resistance becomes maximum (conductivity is minimum). Therefore, the etching rate of P + -type silicon (polycrystalline silicon) into which boron has been introduced by annealing is increased.

【0037】図4の(1)は、ヒ素をイオン注入するこ
とによりN+ 型のシリコン(多結晶シリコン)を形成し
てから1000℃、10秒間のRTAを行った後、各温
度で10分間のアニーリングを行った場合のシート抵抗
を示すものである。この図に示すように、およそ800
℃〜850℃でシート抵抗が最大(導電率が最小)にな
る。したがって、アニーリングを行うことによってヒ素
を導入したN+ 型のシリコン(多結晶シリコン)ではエ
ッチングレートが減少することになる。
FIG. 4A shows an N + type silicon (polycrystalline silicon) formed by ion implantation of arsenic, followed by RTA at 1000 ° C. for 10 seconds, and then at each temperature for 10 minutes. 3 shows the sheet resistance when annealing was performed. As shown in this figure, approximately 800
The sheet resistance becomes maximum (conductivity is minimum) between 850 ° C. and 850 ° C. Therefore, the etching rate of N + -type silicon (polycrystalline silicon) into which arsenic is introduced by annealing is reduced.

【0038】図4の(2)は、二フッ化ホウ素をイオン
注入することによりP+ 型のシリコン(多結晶シリコ
ン)を形成してから1000℃、10秒間のRTAを行
った後、各温度で10分間のアニーリングを行った場合
のシート抵抗を示すものである。この図に示すように、
およそ800℃以上(図では900℃まで)でシート抵
抗が最大(導電率が最小)になる。したがって、アニー
リングを行うことによって二フッ化ホウ素をイオン注入
したP+ 型のシリコン(多結晶シリコン)ではエッチン
グレートが増加することになる。
FIG. 4 (2) shows that after P + type silicon (polycrystalline silicon) is formed by ion-implanting boron difluoride, RTA is performed at 1000 ° C. for 10 seconds, and then at each temperature. 3 shows the sheet resistance when annealing was performed for 10 minutes. As shown in this figure,
At about 800 ° C. or higher (up to 900 ° C. in the figure), the sheet resistance becomes maximum (conductivity is minimum). Therefore, the etching rate of P + type silicon (polycrystalline silicon) implanted with boron difluoride by annealing is increased.

【0039】上記図3および図4によって説明したこと
から明らかなように、N+ 型のシリコン(多結晶シリコ
ン)およびP+ 型のシリコン(多結晶シリコン)ともに
800℃〜850℃でアニーリングを行うことによって
シート抵抗が最大(導電率が最小)になる。このように
シート抵抗を高める効果は、700℃〜900℃のアニ
ーリングで現れる。そこで、上記アニーリングの温度範
囲は、700℃以上900℃以下とし、望ましくは80
0℃以上850℃以下とした。その結果、N+ 型のシリ
コン(多結晶シリコン)でエッチングレートが減少し、
+ 型のシリコン(多結晶シリコン)でエッチングレー
トが増加するので、N + 型のシリコン(多結晶シリコ
ン)とP+ 型のシリコン(多結晶シリコン)との間のエ
ッチングレートの差は減少されることになる。
What has been described with reference to FIGS. 3 and 4
As is evident from+Type silicon (polycrystalline silicon)
N) and P+Mold silicon (polycrystalline silicon)
By performing annealing at 800 ° C. to 850 ° C.
The sheet resistance is maximum (conductivity is minimum). in this way
The effect of increasing the sheet resistance is as follows.
Appear in the ring. Therefore, the annealing temperature range
Enclosed at 700 ° C. or more and 900 ° C. or less, preferably 80 ° C.
The temperature was set to 0 ° C or higher and 850 ° C or lower. As a result, N+Mold series
Con (polycrystalline silicon) reduces the etching rate,
P+Etching on silicon (polycrystalline silicon)
Increase, so N +Type silicon (polycrystalline silicon)
N) and P+Type silicon (polycrystalline silicon)
The difference in the switching rates will be reduced.

【0040】したがって、上記第1実施形態によって説
明したように、多結晶シリコン膜21のN+ 型領域と多
結晶シリコン膜21のP+ 型領域とを同時にエッチング
によってパターニングを行っても、多結晶シリコン膜2
1のN+ 型領域のエッチングレートと多結晶シリコン膜
21のP+ 型領域のエッチングレートとの差は縮小され
る。そのため、従来はエッチングレートの速かった多結
晶シリコン膜21のN + 型領域をエッチングした際に露
出されるシリコン基板11が掘れるという課題、および
従来はエッチングレートの遅かった多結晶シリコン膜2
1のP+ 領域をエッチングした際に段差部分で多結晶シ
リコン残査が発生するという課題が解決される。
Therefore, the first embodiment will be described.
As described above, the N+Type area and many
P of crystalline silicon film 21+Etch simultaneously with mold area
Even if patterning is performed by
N of 1+Rate of polysilicon region and polycrystalline silicon film
21 P+The difference from the etching rate of the mold area is reduced
You. For this reason, conventionally, the etching rate was high
N of crystalline silicon film 21 +Exposure when etching the mold area
The problem that the silicon substrate 11 to be output can be dug, and
Conventionally, a polycrystalline silicon film 2 having a low etching rate
1 P+When the region is etched, the polycrystalline silicon
The problem that recon residue is generated is solved.

【0041】次いで、シリコン膜上に金属系導電膜を形
成する製造工程を備えた第1の発明に係わる第2実施形
態の一例を、図5の製造工程図によって説明する。図5
では、前記図1,図2と同様に、相補型MISトランジ
スタを形成する一例を示す。また、前記第1実施形態で
説明した構成部品と同様のものには同一符号を付す。
Next, an example of the second embodiment according to the first invention having a manufacturing process for forming a metal-based conductive film on a silicon film will be described with reference to the manufacturing process diagram of FIG. FIG.
Here, an example in which a complementary MIS transistor is formed as in FIGS. 1 and 2 will be described. The same components as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

【0042】前記図1の(1)〜(3)によって説明し
た第1実施形態と同様にして、図5の(1)に示すよう
に、シリコン基板11の表面側にフィールド酸化膜12
を形成する。次に、NMOSFETを形成する領域にP
型ウエル領域(図示省略)を形成するとともに、トラン
ジスタのパンチスルーを阻止するための埋め込み層(図
示省略)を形成する。さらにトランジスタのしきい値電
圧Vthを調整するためのイオン注入を行って、NMOS
チャネル形成領域13を形成する。同様に、PMOSF
ETを形成する領域にN型ウエル領域(図示省略)を形
成するとともに、トランジスタのパンチスルーを阻止す
るための埋め込み層(図示省略)を形成する。さらにト
ランジスタのしきい値電圧Vthを調整するためのイオン
注入を行って、PMOSチャネル形成領域14を形成す
る。
As shown in FIG. 5A, the field oxide film 12 is formed on the surface side of the silicon substrate 11 in the same manner as in the first embodiment described with reference to FIGS.
To form Next, P is added to the region where the NMOSFET is formed.
A mold well region (not shown) is formed, and a buried layer (not shown) for preventing punch-through of the transistor is formed. Further, ion implantation for adjusting the threshold voltage Vth of the transistor is performed,
A channel forming region 13 is formed. Similarly, PMOSF
An N-type well region (not shown) is formed in a region where the ET is to be formed, and a buried layer (not shown) for preventing punch-through of the transistor is formed. Further, ion implantation for adjusting the threshold voltage Vth of the transistor is performed to form the PMOS channel formation region 14.

【0043】次いで、露出しているシリコン基板11の
表面にゲート酸化膜15を形成する。次いで第1工程と
して、上記フィールド酸化膜12上および上記ゲート酸
化膜15上にシリコン膜16を多結晶シリコン膜17
(例えば70nmの厚さ)と非晶質シリコン膜18(例
えば50nmの厚さ)とを積層して形成する。
Next, a gate oxide film 15 is formed on the exposed surface of the silicon substrate 11. Next, as a first step, a silicon film 16 is formed on the field oxide film 12 and the gate oxide film 15 by a polycrystalline silicon film 17.
(For example, a thickness of 70 nm) and an amorphous silicon film 18 (for example, a thickness of 50 nm).

【0044】次いで図5の(1)に示すように、第2工
程として、塗布技術とリソグラフィー技術によって、上
記非晶質シリコン膜18上に、N型パターンの形成予定
領域(ここではNMOSFETの形成予定領域となる)
19上を開口したレジストマスク(図示省略)を形成す
る。その後、そのレジストマスクを用いたイオン注入法
によって、N型の不純物をイオン注入する。上記N型不
純物のイオン注入では、前記第1実施形態で説明したの
と同様の条件に設定して、当該イオン注入を行った。そ
の後、上記レジストマスクを、例えばアッシングによっ
て除去する。
Next, as shown in FIG. 5A, as a second step, an N-type pattern formation region (here, NMOSFET formation) is formed on the amorphous silicon film 18 by a coating technique and a lithography technique. (Scheduled area)
A resist mask (not shown) having an opening on top of 19 is formed. Thereafter, an N-type impurity is ion-implanted by an ion implantation method using the resist mask. In the ion implantation of the N-type impurity, the ion implantation was performed under the same conditions as those described in the first embodiment. Thereafter, the resist mask is removed by, for example, ashing.

【0045】続いて、塗布技術とリソグラフィー技術に
よって、上記非晶質シリコン膜18上に、P型パターン
の形成予定領域(ここではPMOSFETの形成予定領
域となる)20上を開口したレジストマスク(図示省
略)を形成する。その後、そのレジストマスクを用いた
イオン注入法によって、P型の不純物をイオン注入す
る。上記P型不純物のイオン注入法では、前記第1実施
形態で説明したのと同様の条件に設定して、当該イオン
注入を行った。その後、上記レジストマスクを、例えば
アッシングによって除去する。
Subsequently, a resist mask having an opening on a region where a P-type pattern is to be formed (here, a region where a PMOSFET is to be formed) 20 is formed on the amorphous silicon film 18 by a coating technique and a lithography technique. (Omitted). Thereafter, P-type impurities are ion-implanted by an ion implantation method using the resist mask. In the P-type impurity ion implantation method, the ion implantation was performed under the same conditions as those described in the first embodiment. Thereafter, the resist mask is removed by, for example, ashing.

【0046】次いで第3工程としてアニーリングを行
う。このアニーリングを行って、非晶質シリコン膜18
を結晶化して、CVD法によって形成した多結晶シリコ
ンの結晶粒径よりも大きい結晶粒径を有する多結晶シリ
コンを生成する。以下、ここで形成した多結晶シリコン
膜と前記多結晶シリコン膜17とを多結晶シリコン膜2
1とする。それとともに、不純物を多結晶シリコン膜2
1中に拡散させる。具体的には、シリコン基板11を6
00℃に加熱されたアニール雰囲気(例えば窒素雰囲
気)に投入し、600℃から800℃まで5℃/分以下
の昇温速度で加熱する。それによって、非晶質シリコン
膜18の大粒径化を行う。続いて800℃に10分間保
持することによって、上記多結晶シリコン膜21の格子
点の不純物を過飽和状態にさせる。その結果、上記多結
晶シリコン膜21の導電率は低くなる。そして上記同一
アニーリング工程で、不純物の拡散を行うとともに不純
物の活性化も行う。この結果、多結晶シリコン膜21に
+ 型領域21NとP+型領域21Pが形成された。
Next, annealing is performed as a third step. By performing this annealing, the amorphous silicon film 18 is formed.
Is crystallized to generate polycrystalline silicon having a crystal grain size larger than that of the polycrystalline silicon formed by the CVD method. Hereinafter, the polycrystalline silicon film formed here and the polycrystalline silicon film 17 are combined with the polycrystalline silicon film 2.
Let it be 1. At the same time, impurities are added to the polycrystalline silicon film 2.
Diffusion into 1. Specifically, the silicon substrate 11 is
It is put into an annealing atmosphere (for example, a nitrogen atmosphere) heated to 00 ° C., and is heated from 600 ° C. to 800 ° C. at a rate of 5 ° C./min or less. Thereby, the grain size of the amorphous silicon film 18 is increased. Subsequently, the impurities at the lattice points of the polycrystalline silicon film 21 are supersaturated by maintaining the temperature at 800 ° C. for 10 minutes. As a result, the conductivity of the polycrystalline silicon film 21 decreases. In the same annealing step, the impurity is diffused and the impurity is activated. As a result, an N + type region 21N and a P + type region 21P were formed in the polycrystalline silicon film 21.

【0047】当然のことながら、アニール温度、アニー
ル雰囲気、アニール時間は上記に限定されることはな
い。アニール温度は上記多結晶シリコン膜21の格子点
の不純物を過飽和状態にさせる700℃以上900℃以
下の範囲における所定温度、望ましくは800℃以上8
50℃以下の範囲の所定温度であればよい。またアニー
ル雰囲気は不活性な雰囲気であればよい。さらにアニー
ル時間は多結晶シリコン膜21の格子点の不純物を過飽
和状態にさせるのに十分な時間であればよい。
As a matter of course, the annealing temperature, the annealing atmosphere, and the annealing time are not limited to the above. The annealing temperature is a predetermined temperature in a range of 700 ° C. or more and 900 ° C. or less, which desirably makes impurities at lattice points of the polycrystalline silicon film 21 into a supersaturated state.
The temperature may be a predetermined temperature in the range of 50 ° C. or less. The annealing atmosphere may be an inert atmosphere. Furthermore, the annealing time may be a time sufficient to make the impurities at the lattice points of the polycrystalline silicon film 21 into a supersaturated state.

【0048】このようなアニーリングを行うことによっ
て、第1実施形態よりもアニーリングを簡略化すること
ができる。そのため、スループットの向上が図れる。な
お、昇温開始温度を600℃としたが、それよりも低い
温度から昇温を開始しても差し支えはない。
By performing such annealing, the annealing can be simplified more than in the first embodiment. Therefore, the throughput can be improved. Although the temperature rise start temperature is set to 600 ° C., the temperature rise may be started from a lower temperature.

【0049】次いで図5の(2)に示すように、前記第
1実施形態と同様にして、多結晶シリコン膜21上に、
金属系導電膜22として例えばタングステンシリサイド
膜を70nmの厚さに堆積する。さらに上記金属系導電
膜22上に酸化シリコン膜を例えば150nmの厚さに
形成して、いわゆる、オフセット酸化膜付きのタングス
テンポリサイド配線層を形成する。
Next, as shown in FIG. 5B, a polycrystalline silicon film 21 is formed on the polysilicon film 21 in the same manner as in the first embodiment.
As the metal-based conductive film 22, for example, a tungsten silicide film is deposited to a thickness of 70 nm. Further, a silicon oxide film having a thickness of, for example, 150 nm is formed on the metal-based conductive film 22 to form a so-called tungsten polycide wiring layer with an offset oxide film.

【0050】次いで塗布技術とリソグラフィー技術によ
って、上記酸化シリコン膜をパターニングし、ゲート電
極パターンを形成する際にエッチングマスクとなる絶縁
膜パターン23を形成する。次に上記絶縁膜パターン2
3をエッチングマスクに用いた異方性エッチングによっ
て、タングステンシリサイドからなる金属系導電膜22
と多結晶シリコン膜21からなるタングステンポリサイ
ドのエッチング(エッチングガスには、例えば塩素と酸
素との混合ガスを用いた)を行って、N型のゲート電極
パターンとなるN型パターン24とP型のゲート電極パ
ターンとなるP型パターン25とを形成する。このと
き、上記アニーリングによって多結晶シリコン膜21の
導電率が低下することから、上記塩素によるエッチング
では、多結晶シリコン膜21のN+ 型領域21Nのエッ
チングレートはアニーリング前より低下し、P+ 型領域
21Pのエッチングレートはアニーリング前より高ま
る。したがって、多結晶シリコン膜21のN+ 型領域2
1NにおけるエッチングレートとP+ 型領域21Pにお
けるエッチングレートとの差は少なくなる。
Next, the silicon oxide film is patterned by a coating technique and a lithography technique to form an insulating film pattern 23 serving as an etching mask when forming a gate electrode pattern. Next, the insulating film pattern 2
3 is a metal-based conductive film 22 made of tungsten silicide by anisotropic etching using 3 as an etching mask.
And etching of a tungsten polycide made of a polycrystalline silicon film 21 (for example, a mixed gas of chlorine and oxygen is used as an etching gas) to form an N-type pattern 24 serving as an N-type gate electrode pattern and a P-type And a P-type pattern 25 serving as the gate electrode pattern of FIG. At this time, since the annealing lowers the conductivity of the polycrystalline silicon film 21, the etching rate of the N + -type region 21N of the polycrystalline silicon film 21 in the etching with chlorine is lower than that before the annealing , and the P + -type etching is performed. The etching rate of the region 21P is higher than before the annealing . Therefore, the N + type region 2 of the polycrystalline silicon film 21
The difference between the etching rate at 1N and the etching rate at P + -type region 21P is reduced.

【0051】以下、前記図2によって説明した第1実施
形態と同様にして、図5の(3)に示すように、N型パ
ターン24の側方におけるシリコン基板11にN型のL
DD拡散層26を形成するとともに、P型パターン25
の側方におけるシリコン基板11にP型のLDD拡散層
27を形成する。その後、N型パターン24とP型パタ
ーン25との各側壁部にサイドウォール絶縁膜28を形
成する。
In the same manner as in the first embodiment described above with reference to FIG. 2, as shown in FIG. 5C, an N-type L
A DD diffusion layer 26 is formed, and a P-type pattern 25 is formed.
A P-type LDD diffusion layer 27 is formed on the silicon substrate 11 on the side of the above. After that, a sidewall insulating film 28 is formed on each side wall of the N-type pattern 24 and the P-type pattern 25.

【0052】次いで、N型パターン24の側方における
シリコン基板11に、N型パターン24側の上記LDD
拡散層26の一部分を介してN+ 型のソース・ドレイン
拡散層29を形成する。同様に、P型パターン25の側
方におけるシリコン基板11に、P型パターン25側の
上記LDD拡散層27の一部分を介してP+ 型のソース
・ドレイン拡散層30を形成する。次いでRTAによっ
て、LDD拡散層26,27およびソース・ドレイン拡
散層29,30の各不純物の活性化を行う。
Next, the LDD on the side of the N-type pattern 24 is placed on the silicon substrate 11 on the side of the N-type pattern 24.
An N + type source / drain diffusion layer 29 is formed through a part of the diffusion layer 26. Similarly, a P + -type source / drain diffusion layer 30 is formed on the silicon substrate 11 on the side of the P-type pattern 25 via a part of the LDD diffusion layer 27 on the P-type pattern 25 side. Next, each impurity of the LDD diffusion layers 26 and 27 and the source / drain diffusion layers 29 and 30 is activated by RTA.

【0053】上記のようにして、NMOSFET1とP
MOSFET2とからなる相補型MISトランジスタ3
を形成した。
As described above, NMOSFET 1 and P
MOSFET 2 and complementary MIS transistor 3
Was formed.

【0054】上記第2実施形態では、600℃から昇温
を開始して800℃〜850℃まで加熱し、そして80
0℃〜850℃の範囲の所定温度に所定時間(例えば1
0分間)保持するアニーリングを行うことから、ポリサ
イドの大粒径化、不純物拡散、活性化処理を兼用し、第
1実施形態で説明したプロセスに比較して、工程数を短
縮して、同様の効果が得られる。したがって、この第2
実施形態の製造方法であっても、上記第1実施形態で説
明したのと同様に、多結晶シリコン膜21のN+ 型領域
21NとP+ 型領域21Pとを同時にエッチングした際
に、N+ 型領域21NのエッチングレートとP+型領域
21Pのエッチングレートとが大きく異なることがなく
なり、エッチングレートの速いN+ 型領域21Nのシリ
コン基板11が掘れる、およびエッチングレートの遅い
+ 型領域21Pの段差部分で多結晶シリコン残査が発
生するという課題が解決される。
In the second embodiment, the temperature is raised from 600 ° C., heated to 800 ° C. to 850 ° C., and
A predetermined temperature in a range of 0 ° C. to 850 ° C. for a predetermined time (for example, 1
(0 min), the annealing is performed, so that the grain size of polycide, the impurity diffusion, and the activation treatment are also used, and the number of steps is reduced as compared with the process described in the first embodiment. The effect is obtained. Therefore, this second
Even in the manufacturing method according to the embodiment, as described in the first embodiment, when the N + -type region 21N and the P + -type region 21P of the polycrystalline silicon film 21 are simultaneously etched, the N + prevents the etching rate of the etching rate and the P + -type region 21P type region 21N are significantly different, the silicon substrate 11 fast N + -type region 21N etching rate is dug, and etching rate slow P + -type region 21P The problem that polycrystalline silicon residue is generated at the step portion is solved.

【0055】上記第1,第2実施形態では、シリコン膜
16を多結晶シリコン膜17と非晶質シリコン膜18と
からなる2層構成としたが、単一層のシリコン膜であっ
てもよい。また金属系導電膜22にタングステンシリコ
ン膜を用いたタングステンポリサイド構造に関して説明
したが、金属系導電膜22には、例えばチタンシリサイ
ド,コバルトシリサイド等のいわゆる高融点金属シリサ
イド、タングステン,モリブデン等のいわゆる高融点金
属、窒化チタン,窒化酸化チタン等の金属化合物を用い
てもよい。またはそれらの積層構造を用いてもよい。
In the first and second embodiments, the silicon film 16 has a two-layer structure including the polycrystalline silicon film 17 and the amorphous silicon film 18, but may be a single-layer silicon film. Further, the tungsten polycide structure using a tungsten silicon film for the metal-based conductive film 22 has been described. However, the metal-based conductive film 22 may be a so-called high-melting metal silicide such as titanium silicide or cobalt silicide, or a so-called tungsten silicide or molybdenum. A metal compound such as a high melting point metal, titanium nitride, or titanium nitride oxide may be used. Alternatively, a stacked structure thereof may be used.

【0056】さらに上記各実施形態においては、金属系
導電膜22を形成する前に、多結晶シリサイド膜21の
上層付近に高い濃度で分布している不純物をこの多結晶
シリコン膜21の下層方向に拡散している。そのため、
金属系導電膜22を形成した後のアニーリングによって
多結晶シリコン膜21中の不純物が金属系導電膜22中
に吸い上げられても特性に悪影響を及ぼさないことは確
認されている。
Further, in each of the above-described embodiments, before forming the metal-based conductive film 22, impurities distributed at a high concentration near the upper layer of the polycrystalline silicide film 21 are formed in the lower layer direction of the polycrystalline silicon film 21. Spreading. for that reason,
It has been confirmed that even if impurities in the polycrystalline silicon film 21 are absorbed into the metal-based conductive film 22 by annealing after the formation of the metal-based conductive film 22, the characteristics are not adversely affected.

【0057】なお、上記各実施形態においては、金属系
導電膜22がタングステンシリサイド膜であることによ
って、上記のようなポリサイド構造をゲート電極に適用
した構造を形成する際に、自己整合的なシリサイド化で
生じるような細線効果を起こすことなく、低抵抗な配線
層(ゲート電極)が形成される。
In each of the above embodiments, since the metal-based conductive film 22 is a tungsten silicide film, a self-aligned silicide is formed when a structure in which the above-described polycide structure is applied to the gate electrode is formed. A low-resistance wiring layer (gate electrode) is formed without causing a thin line effect caused by the formation.

【0058】次に、導電型の異なるシリコン膜のみをパ
ターニングする製造工程を備えた第2の発明に係わる実
施形態の一例を第3実施形態として、図6の製造工程図
によって説明する。この図6では、前記第1実施形態で
説明した構成部品と同様のものには同一符号を付す。
Next, an example of an embodiment according to the second invention having a manufacturing process for patterning only silicon films having different conductivity types will be described as a third embodiment with reference to the manufacturing process diagram of FIG. In FIG. 6, the same components as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

【0059】前記第1実施形態で説明したのと同様にし
て、図6の(1)に示すように、シリコン基板11の表
面側には、フィールド酸化膜12、ゲート絶縁膜15等
が形成されている。なお図示はしないが、シリコン基板
11にはP型ウエル領域、N型ウエル領域等が形成され
ている。次いで第1工程として、上記フィールド酸化膜
12やゲート絶縁膜15上にシリコン膜16となる多結
晶シリコン膜17と非晶質シリコン膜18とを、例えば
CVD法によって形成する。
In the same manner as described in the first embodiment, a field oxide film 12, a gate insulating film 15 and the like are formed on the surface side of a silicon substrate 11, as shown in FIG. ing. Although not shown, a P-type well region, an N-type well region and the like are formed on the silicon substrate 11. Next, as a first step, a polycrystalline silicon film 17 to be a silicon film 16 and an amorphous silicon film 18 are formed on the field oxide film 12 and the gate insulating film 15 by, for example, a CVD method.

【0060】続いて図6の(2)に示すように、第2工
程として、上記非晶質シリコン膜18のN型パターンの
形成予定領域19にN型不純物を、例えばイオン注入法
によって導入する。さらに上記非晶質シリコン膜18の
P型パターンの形成予定領域20にP型不純物を、例え
ばイオン注入法によって導入する。当然のことながら、
上記各イオン注入法ではマスクとしてレジストパターン
(図示省略)を形成している。そのため、各イオン注入
が終わった後にマスクとして用いたレジストパターンは
その都度除去する。
Subsequently, as shown in FIG. 6B, as a second step, an N-type impurity is introduced into the region 19 where the N-type pattern is to be formed of the amorphous silicon film 18 by, for example, an ion implantation method. . Further, a P-type impurity is introduced into the region 20 for forming the P-type pattern of the amorphous silicon film 18 by, for example, an ion implantation method. As a matter of course,
In each of the above ion implantation methods, a resist pattern (not shown) is formed as a mask. Therefore, the resist pattern used as a mask after each ion implantation is removed each time.

【0061】次いで第3工程としてアニーリングを行
う。まず、例えば、650℃、10時間のファーネスア
ニーリングによって非晶質シリコン膜18を結晶化し
て、CVD法によって形成した多結晶シリコン膜17の
結晶粒径よりも大きい結晶粒径となる多結晶シリコン膜
を生成する。以下、ここで形成した多結晶シリコン膜と
前記多結晶シリコン膜17とを多結晶シリコン膜21と
する。続いて例えば、1000℃、10秒間のRTAを
行って、多結晶シリコン膜21の表面に分布している不
純物を多結晶シリコン膜21中に拡散するとともに活性
化する。
Next, annealing is performed as a third step. First, for example, the amorphous silicon film 18 is crystallized by furnace annealing at 650 ° C. for 10 hours, so that the polycrystalline silicon film has a larger crystal grain size than the polycrystalline silicon film 17 formed by the CVD method. Generate Hereinafter, the polycrystalline silicon film formed here and the polycrystalline silicon film 17 are referred to as a polycrystalline silicon film 21. Subsequently, for example, RTA at 1000 ° C. for 10 seconds is performed to diffuse and activate the impurities distributed on the surface of the polycrystalline silicon film 21 into the polycrystalline silicon film 21.

【0062】次いで図6の(3)に示すように、上記多
結晶シリコン膜21上に酸化シリコン膜を、例えばCV
D法によって形成する。そして通常のリソグラフィー技
術と異方性エッチング技術とによって、上記酸化シリコ
ン膜をパターニングし、N型パターンとP型パターンと
を形成する際のエッチングマスクとなる絶縁膜パターン
23を形成する。続いて、アッシングおよび洗浄処理に
よって、上記レジストマスクを除去する。この図6の
(3)はレジストマスクを除去した状態を示している。
Next, as shown in FIG. 6C, a silicon oxide film is formed on the polycrystalline silicon film 21 by, for example, CV.
Formed by Method D. Then, the silicon oxide film is patterned by a normal lithography technique and an anisotropic etching technique to form an insulating film pattern 23 serving as an etching mask when forming an N-type pattern and a P-type pattern. Subsequently, the resist mask is removed by ashing and cleaning. FIG. 6C shows a state in which the resist mask has been removed.

【0063】その後、上記多結晶シリコン膜21の格子
点の不純物を過飽和状態にさせる熱処理(以下アニーリ
ングという)を行う。このアニーリングは、700℃以
上900℃以下の範囲の所定温度、望ましくは800℃
以上850℃以下の範囲における所定温度で行う。上記
アニーリングでは、一例として、 アニール雰囲気:窒素(N2 )雰囲気、 アニール温度:800℃、 アニール時間:10分 なる条件に設定して、当該アニーリングを行った。当然
のことながら、アニール雰囲気、アニール時間は上記時
間に限定されることはなく、アニール雰囲気は不活性な
雰囲気であればよく、アニール時間は多結晶シリコン膜
21の格子点の不純物を過飽和状態にさせるのに十分な
時間であればよい。そしてこのアニーリングの結果、上
記多結晶シリコン膜21の導電率は低くなる。または、
上記酸化シリコン膜からなる絶縁膜パターン23を形成
しないで、上記800℃、10分間のアニーリングを行
ってもよい。
Thereafter, a heat treatment (hereinafter referred to as "annealing") for making the impurities at the lattice points of the polycrystalline silicon film 21 into a supersaturated state is performed. This annealing is performed at a predetermined temperature in the range of 700 ° C. to 900 ° C., preferably 800 ° C.
This is performed at a predetermined temperature in a range of not less than 850 ° C. In the above annealing, as an example, the annealing was performed under the conditions of an annealing atmosphere: a nitrogen (N 2 ) atmosphere, an annealing temperature: 800 ° C., and an annealing time: 10 minutes. Needless to say, the annealing atmosphere and the annealing time are not limited to the above-mentioned times, and the annealing atmosphere may be an inert atmosphere, and the annealing time is set so that the impurities at the lattice points of the polycrystalline silicon film 21 are supersaturated. It is sufficient if it is a sufficient time to make it. As a result of this annealing, the conductivity of the polycrystalline silicon film 21 decreases. Or
The annealing at 800 ° C. for 10 minutes may be performed without forming the insulating film pattern 23 made of the silicon oxide film.

【0064】次に前記第1実施形態で説明したのと同様
にして、図6の(4)に示すように、第4工程として、
上記絶縁膜パターン23をエッチングマスクに用いた異
方性エッチング(エッチングガスに塩素と酸素とを用い
る)によって、多結晶シリコン膜21のエッチングを行
って、N型パターン41とP型パターン42とを形成す
る。このとき、上記アニーリングによって多結晶シリコ
ン膜21の導電率が低下することから、上記塩素による
異方性エッチングでは、多結晶シリコン膜21のN +
領域21Nのエッチングレートはアニーリング前より低
下し、P+ 型領域21Pのエッチングレートはアニーリ
ング前より高まる。したがって、多結晶シリコン膜21
のN+ 型領域21NにおけるエッチングレートとP+
領域21Pにおけるエッチングレートとの差は少なくな
る。
Next, as described in the first embodiment,
Then, as shown in FIG. 6D, as a fourth step,
The difference using the insulating film pattern 23 as an etching mask
Anisotropic etching (using chlorine and oxygen as etching gas
), The polycrystalline silicon film 21 is etched.
Thus, an N-type pattern 41 and a P-type pattern 42 are formed.
You. At this time, the polycrystalline silicon
Since the conductivity of the oxidation film 21 decreases, the chlorine
In the anisotropic etching, the N +Type
The etching rate of the region 21N is lower than before the annealing.
Lower, P+The etching rate of the mold region 21P is
Increase from before. Therefore, the polycrystalline silicon film 21
N+Rate and P in mold region 21N+Type
The difference from the etching rate in the region 21P is small.
You.

【0065】上記第3実施形態の製造方法では、前記第
1実施形態と同様に、多結晶シリコン膜21の導電率を
低下させることができる。そのため、エッチングによっ
て多結晶シリコン膜21をパターニングした際に、多結
晶シリコン膜21のN+ 型領域21NとP+ 型領域21
Pとにおけるエッチング速度の差は小さくなる。したが
って、P+ 型領域21Pに多結晶シリコン残査を生じさ
せないようにするオーバエッチングを行ってもN+ 型領
域21Nの下地のシリコン基板11が掘れることはなく
なり、またN+ 型領域21Nの下地のシリコン基板11
が掘れる前にP+ 型領域21Pの多結晶シリコン残査は
エッチングされる。
In the manufacturing method according to the third embodiment, the conductivity of the polycrystalline silicon film 21 can be reduced as in the first embodiment. Therefore, when the polycrystalline silicon film 21 is patterned by etching, the N + -type region 21N and the P + -type region 21
The difference in etching rate between P and P becomes smaller. Therefore, even if over-etching is performed to prevent polycrystalline silicon residue from being generated in the P + -type region 21P, the silicon substrate 11 underlying the N + -type region 21N will not be dug, and the underlying substrate of the N + -type region 21N will not be dug. Silicon substrate 11
Before digging, the polycrystalline silicon residue in the P + type region 21P is etched.

【0066】上記第2の発明に係わる実施形態において
も、前記第1の発明に係わる第2実施形態と同様のアニ
ーリング(600℃から800℃に5℃/分以下の昇温
速度で加熱し、800℃で10分間保持するアニーリン
グ)を行っても、多結晶シリコン膜21の導電率を低下
させることは可能である。
In the embodiment according to the second invention, the same annealing (heating at 600 ° C. to 800 ° C. at a rate of 5 ° C./min or less as in the second embodiment according to the first invention, Even if annealing is performed at 800 ° C. for 10 minutes, the conductivity of the polycrystalline silicon film 21 can be reduced.

【0067】[0067]

【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
シリコン膜をパターニングするエッチングの前に700
℃〜900℃の範囲内の所定温度、望ましくは800℃
〜850℃の範囲内の所定温度で熱処理を行うので、シ
リコン膜の抵抗率が増加して、その結果、シリコン膜の
N型領域のエッチングレートは低下し、シリコン膜のP
型領域のエッチングレートは増加する。そのため、両者
のエッチングレートの差は小さくなるので、シリコン膜
のN型領域とシリコン膜のP型領域とを同時にエッチン
グした場合に、エッチングレートの速いシリコン膜のN
型領域をエッチングした際に露出されるシリコン基板の
過剰エッチングが防止でき、エッチングレートの遅いシ
リコン膜のP型領域をエッチングした際に段差部分でそ
のシリコン膜の残査の発生をなくすことができる。
As described above, according to the present invention,
700 before etching to pattern the silicon film
A predetermined temperature in the range of ℃ to 900 ℃, preferably 800 ℃
Since the heat treatment is performed at a predetermined temperature in the range of 850 ° C. to 850 ° C., the resistivity of the silicon film increases, and as a result, the etching rate of the N-type region of the silicon film decreases,
The etching rate of the mold region increases. Therefore, the difference between the etching rates of the two becomes small, and when the N-type region of the silicon film and the P-type region of the silicon film are simultaneously etched, the N-type of the silicon film having a high etching rate becomes high.
Excessive etching of the silicon substrate exposed when the mold region is etched can be prevented, and when a P-type region of a silicon film having a low etching rate is etched, residue of the silicon film can be eliminated at a step portion. .

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

【図1】第1の発明に係わる第1実施形態の製造工程図
である。
FIG. 1 is a manufacturing process diagram of a first embodiment according to the first invention.

【図2】第1の発明に係わる第1実施形態の製造工程図
(続き)である。
FIG. 2 is a manufacturing step diagram (continued) of the first embodiment according to the first invention.

【図3】シート抵抗とアニール温度との関係図である。FIG. 3 is a relationship diagram between sheet resistance and annealing temperature.

【図4】シート抵抗とアニール温度との関係図である。FIG. 4 is a relationship diagram between sheet resistance and annealing temperature.

【図5】第1の発明に係わる第2実施形態の製造工程図
である。
FIG. 5 is a manufacturing process diagram of the second embodiment according to the first invention.

【図6】第2の発明に係わる第1実施形態の製造工程図
である。
FIG. 6 is a manufacturing process diagram of the first embodiment according to the second invention.

【図7】課題の説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of a problem.

【図8】エッチング速度とシート抵抗との関係図であ
る。
FIG. 8 is a diagram illustrating a relationship between an etching rate and a sheet resistance.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 シリコン基板 16 シリコン膜 19 N型パターンの形成予定領域 20 P型パタ
ーンの形成予定領域 22 金属系導電膜 24 N型パターン 25
P型パターン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Silicon substrate 16 Silicon film 19 N-type pattern formation area 20 P-type pattern formation area 22 Metal-based conductive film 24 N-type pattern 25
P-type pattern

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/8238 H01L 27/092 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/8238 H01L 27/092

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 基板上にシリコン膜を形成する第1工程
と、 前記シリコン膜のN型パターンの形成予定領域にN型不
純物を導入するとともに、前記シリコン膜のP型パター
ンの形成予定領域にP型不純物を導入する第2工程と、 アニーリングによって、前記N型不純物を前記N型パタ
ーンの形成予定領域のシリコン膜中に拡散させるととも
に、前記P型不純物を前記P型パターンの形成予定領域
のシリコン膜中に拡散させる第3工程と、 前記シリコン膜上に金属系導電膜を形成する第4工程
と、 エッチングによって、前記金属系導電膜とともに前記シ
リコン膜をパターニングして、N型パターンおよびP型
パターンを同時に形成する第5工程とを備えた半導体装
置の製造方法において、 前記第3工程の後で前記第5工程の前に、前記シリコン
膜の格子点の不純物を過飽和状態にさせる熱処理を行う
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
A first step of forming a silicon film on a substrate; introducing an n-type impurity into a region of the silicon film where an n-type pattern is to be formed; A second step of introducing a P-type impurity, and annealing, the N-type impurity is diffused into the silicon film in the region where the N-type pattern is to be formed, and the P-type impurity is diffused in the region where the P-type pattern is to be formed. A third step of diffusing into the silicon film, a fourth step of forming a metal-based conductive film on the silicon film, and patterning the silicon film together with the metal-based conductive film by etching to form an N-type pattern and a P-type conductive film. A fifth step of simultaneously forming a mold pattern, the method comprising the steps of: forming a silicon pattern after the third step and before the fifth step; The method of manufacturing a semiconductor device which is characterized in that the heat treatment for the impurity of the grid points of the film supersaturated.
【請求項2】 請求項1記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 前記熱処理は、700℃以上900℃以下の温度雰囲気
で行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the heat treatment is performed in an atmosphere at a temperature of 700 ° C. or more and 900 ° C. or less.
【請求項3】 基板上にシリコン膜を形成する第1工程
と、 前記シリコン膜のN型パターンの形成予定領域にN型不
純物を導入するとともに、前記シリコン膜のP型パター
ンの形成予定領域にP型不純物を導入する第2工程と、 アニーリングによって、前記N型不純物を前記N型パタ
ーンの形成予定領域のシリコン膜中に拡散させるととも
に、前記P型不純物を前記P型パターンの形成予定領域
のシリコン膜中に拡散させる第3工程と、 エッチングによって、前記シリコン膜をパターニングし
て、N型パターンおよびP型パターンを同時に形成する
第4工程とを備えた半導体装置の製造方法において、 前記第3工程の後で前記第4工程の前に、前記シリコン
膜の格子点の不純物を過飽和状態にさせる熱処理を行う
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
A first step of forming a silicon film on the substrate; introducing an n-type impurity into a region of the silicon film where an n-type pattern is to be formed; A second step of introducing a P-type impurity, and annealing, the N-type impurity is diffused into the silicon film in the region where the N-type pattern is to be formed, and the P-type impurity is diffused in the region where the P-type pattern is to be formed. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a third step of diffusing into a silicon film; and a fourth step of patterning the silicon film by etching to simultaneously form an N-type pattern and a P-type pattern. After the step and before the fourth step, a heat treatment for supersaturating impurities at lattice points of the silicon film is performed. The method of production.
【請求項4】 請求項3記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 前記熱処理は、700℃以上900℃以下の温度雰囲気
で行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein the heat treatment is performed in an atmosphere at a temperature of 700 ° C. or more and 900 ° C. or less.
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