JPH02203565A - Semiconductor device and its manufacture - Google Patents
Semiconductor device and its manufactureInfo
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- JPH02203565A JPH02203565A JP1020724A JP2072489A JPH02203565A JP H02203565 A JPH02203565 A JP H02203565A JP 1020724 A JP1020724 A JP 1020724A JP 2072489 A JP2072489 A JP 2072489A JP H02203565 A JPH02203565 A JP H02203565A
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- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体集積回路及びその製造方法に関する。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention relates to a semiconductor integrated circuit and a method for manufacturing the same.
大規模集積回路を製造するとき、導電性の異なる拡散層
やゲート電極を相互に接続し、しかも各各の導電型を決
定する不純物を相互拡散させないようにする相互接続技
術が求められつつある。この技術は、例えばCMOS型
メモ型上モリセルる集積回路のメモリセル面積縮小のた
めに必要である。すなわち、PMOS及びNMOSのソ
ース、ドレイン領域とゲート電極の接続方法として、拡
散層やゲート電極上に接続孔を開口し金属配線層で接続
する従来の方法を用いた場合、更なる高集積化が困難で
ある。When manufacturing large-scale integrated circuits, there is a growing need for interconnection techniques that connect diffusion layers and gate electrodes of different conductivities to each other while preventing interdiffusion of impurities that determine their respective conductivity types. This technique is necessary for reducing the memory cell area of an integrated circuit such as a CMOS memory cell. In other words, when using the conventional method of connecting the source and drain regions and gate electrodes of PMOS and NMOS, in which a connection hole is opened on a diffusion layer or gate electrode and the connection is made with a metal wiring layer, even higher integration is possible. Have difficulty.
これに対する一つの提案が特開昭62−257749号
に記載されている。これは、ソース、ドレイン領域とポ
リシリコンからなるゲート電極表面を露出させ、全面に
チタンを被着し、窒素雰囲気中で熱処理することにより
、窒化チタンを形成し、その窒化チタン膜を所定の形状
にパターニングして、ソース、ドレイン領域とゲート電
極を相互接続する方法である。窒化チタンは金属伝導を
示す導伝体であり、また原子の拡散に対する障壁として
有効な材料である。そのため、その後の熱処理工程にお
いても、ソース、ドレインのドーパント(例えばホウ素
)がゲート電極へ、またゲート電極中のドーパント(例
えばリン)がソース、ドレイン側へ入ることはなく、導
電型の異なるソース、ドレインとゲート電極をオーミッ
クに接続することが可能となる。One proposal for this purpose is described in Japanese Patent Laid-Open No. 62-257749. This involves exposing the source and drain regions and the surface of the gate electrode made of polysilicon, depositing titanium on the entire surface, heat-treating it in a nitrogen atmosphere to form titanium nitride, and shaping the titanium nitride film into a predetermined shape. In this method, the source and drain regions and gate electrodes are interconnected by patterning. Titanium nitride is a conductor exhibiting metallic conduction and is also an effective material as a barrier to atomic diffusion. Therefore, even in the subsequent heat treatment process, the dopants (for example, boron) in the source and drain do not enter the gate electrode, and the dopants in the gate electrode (for example, phosphorus) do not enter the source and drain sides. It becomes possible to ohmically connect the drain and gate electrodes.
上記従来技術は、窒化チタンの形成に際してチタンを窒
素雰囲気中で熱処理する方法をとっている。従ってシリ
コン上ではシリコンとの界面にチタンシリサイドができ
その上に窒化チタンが形成される。またフィールド酸化
膜やゲート電極のサイドウオールの酸化膜上には窒化チ
タンのみが形成されることになる。そこで窒素雰囲気中
での熱処理が不充分な場合(熱処理を長くできない時な
ど)には、酸化膜上のチタンは表面のみ窒化チタンが形
成され、内部に未反応クチンが残る。また拡散層とゲー
ト電極をへたてるフィールド酸化膜やサイドウオールの
部分が短いとチタンシリサイドがはい上がり、拡散層と
ゲート電極がチタンシリサイドでつながるおそれが大き
い、このような未反応チタンやチタンシリサイドは拡散
障壁とはなりにくく、ソース、ドレイン及びゲート電極
中に逆導電型を示すドーパントが相互拡散し、PN接合
を形成するため、オーミック接続とはなり得ない。The above-mentioned conventional technology employs a method of heat-treating titanium in a nitrogen atmosphere when forming titanium nitride. Therefore, on silicon, titanium silicide is formed at the interface with silicon, and titanium nitride is formed thereon. Further, only titanium nitride is formed on the field oxide film and the oxide film of the sidewall of the gate electrode. Therefore, if the heat treatment in a nitrogen atmosphere is insufficient (such as when the heat treatment cannot be prolonged), titanium nitride is formed only on the surface of the titanium on the oxide film, and unreacted cutin remains inside. In addition, if the field oxide film or sidewall that separates the diffusion layer and gate electrode is short, titanium silicide will creep up, and there is a high risk that the diffusion layer and gate electrode will be connected by titanium silicide. does not easily serve as a diffusion barrier, and dopants exhibiting opposite conductivity types interdiffuse in the source, drain, and gate electrodes to form a PN junction, and therefore cannot form an ohmic connection.
本発明の目的は、ある程度熱処理に制約がある場合や十
分に微細な構造においても、確実に拡散障壁となって、
異なる導電型層間をオーミックに接続する方法を提供す
ることにある。The purpose of the present invention is to reliably act as a diffusion barrier even in cases where there are some restrictions on heat treatment or in sufficiently fine structures.
An object of the present invention is to provide a method for ohmic connection between layers of different conductivity types.
(課題を解決するための手段〕 上記目的は以下の手段により達成される。(Means for solving problems) The above objective is achieved by the following means.
まず、窒素雰囲気中で熱処理して形成される窒化チタン
に代わる新たな材料を使用することである。チタン系の
材料を含めて種々の材料を実験的に検討した結果、タン
グステン系の材料が拡散障壁として有効であることを見
い出した。すなわちシリコン上にタングステンをスパッ
タリング等でデポジションし、それを熱処理によってシ
リサイド化して形成したタングステンシリサイドはチタ
ンシリサイドとは異なり、不純物の拡散障壁になり得て
いた。またこのほかタングステンに他の高融点金属が添
加されたシリサイドも拡散障壁として有効である。たと
えばTiとWの合金のシリサイドがあげられる。The first step is to use a new material to replace titanium nitride, which is formed by heat treatment in a nitrogen atmosphere. After experimentally examining various materials including titanium-based materials, we found that tungsten-based materials are effective as diffusion barriers. That is, unlike titanium silicide, tungsten silicide, which is formed by depositing tungsten on silicon by sputtering or the like and turning it into silicide through heat treatment, can serve as a diffusion barrier for impurities. In addition, silicide, which is tungsten with other high-melting point metals added, is also effective as a diffusion barrier. For example, silicide of an alloy of Ti and W can be mentioned.
次に、上記のシリサイドが導電型の異なる層の間に完全
に形成された構造とすることである。先に説明したMO
Sのソース、ドレインとゲート電極の接続の例ならば、
上記のタングステンシリサイドをソース、ドレイン上に
形成した構造とする。Next, the structure is such that the silicide is completely formed between layers of different conductivity types. MO explained earlier
As an example of the connection between the source, drain and gate electrode of S,
The structure is such that the above tungsten silicide is formed on the source and drain.
不純物がドーピングされている領域の直上を拡散障壁性
のあるタングステン系のシリサイド膜で被覆することに
より、他層への不純物拡散を抑制するわけである。By covering the area directly above the region doped with impurities with a tungsten-based silicide film having diffusion barrier properties, diffusion of impurities to other layers is suppressed.
さらに上記構造は次のようにして形成できる。Furthermore, the above structure can be formed as follows.
まず1MOSを設けた後、MOSのソース、ドレイン領
域の拡散層とポリシリコンからなるゲート電極の表面を
露出させる。つまりシリコン酸化膜等の絶縁膜を除去す
る0次にスパッタ法によりタングステンまたはその合金
を全面にデポジションする。その後アルゴン等の不活性
ガス中でアニールすることによりシリコン及びポリシリ
コン上のタングステンをシリサイドに変換する。このと
きシリコン上以外の酸化膜上などの部分は未反応のタン
グステンとして残る。そこでソース、ドレインとゲート
電極間の必要な部分だけマスクして他の未反応タングス
テンをタングステンシリサイドに対して選択的に除去す
る。First, after providing one MOS, the diffusion layers of the source and drain regions of the MOS and the surface of the gate electrode made of polysilicon are exposed. That is, tungsten or its alloy is deposited over the entire surface by a zero-order sputtering method that removes an insulating film such as a silicon oxide film. Thereafter, tungsten on silicon and polysilicon is converted into silicide by annealing in an inert gas such as argon. At this time, portions other than those on the silicon, such as on the oxide film, remain as unreacted tungsten. Therefore, only the necessary portions between the source, drain, and gate electrodes are masked, and other unreacted tungsten is selectively removed with respect to the tungsten silicide.
以上のようにして、拡散障壁を異なる導電型層間に形成
して、両者を接続できる。In the manner described above, a diffusion barrier can be formed between layers of different conductivity types to connect them.
窒化チタンに代わる拡散障壁材料として、タングステン
及びタングステンを含む合金とシリコンとの反応物(シ
リサイド)を、不純物がドーピングされた層上に形成し
た構造とすることにより、たとえ異種導電型層間の接続
層自体に拡散障壁性がなくとも、その後の熱処理工程で
もシリコン中の不純物は上記タングステンシリサイドに
よって拡散が抑制される。またシリサイドとシリコンと
はオーミック接触が可能であるため、結局、異なる導電
型層間を微細なパターンでオーミック接続することがで
きる。As a diffusion barrier material to replace titanium nitride, a structure in which tungsten or a reaction product (silicide) of an alloy containing tungsten and silicon is formed on a layer doped with impurities can be used as a connecting layer between layers of different conductivity types. Even if the tungsten silicide itself does not have diffusion barrier properties, the diffusion of impurities in silicon is suppressed by the tungsten silicide during the subsequent heat treatment process. Furthermore, since silicide and silicon can make ohmic contact, it is possible to make ohmic connection between layers of different conductivity types using a fine pattern.
ここで重要なことはタングステン系のシリサイドの拡散
障壁作用である。一般に焼結合金ターゲットなどを用い
たスパッタ法によって堆積したシリサイドは不純物等の
拡散がはやい。我々の実験によればタングステンシリサ
イドにおいても拡散係数はシリコンの104倍はどであ
る。ところが一方シリコン上にタングステンをデポジシ
ョンし、それを熱処理により変換したシリサイドはこれ
まで述べた如く拡散障壁になり得ている。この理由につ
いては未だ明確な結論は得られていないが、その密度や
結晶性に依存するところが大きいと考えられる。つまり
不純物の拡散が非常に遅い材料であると考えられる。さ
らにいうならば、ある熱処理に対する不純物拡散の障壁
作用は、すでにタングステンシリサイドに変換されたも
のよりも、熱処理前はタングステンで当該熱処理により
タングステンシリサイドに変わる場合の方が大きい。What is important here is the diffusion barrier effect of tungsten-based silicide. In general, silicide deposited by sputtering using a sintered alloy target or the like allows impurities to diffuse quickly. According to our experiments, the diffusion coefficient of tungsten silicide is 104 times that of silicon. However, silicide, which is obtained by depositing tungsten on silicon and converting it by heat treatment, can serve as a diffusion barrier as described above. Although no clear conclusion has yet been reached regarding the reason for this, it is thought that it largely depends on its density and crystallinity. In other words, it is considered to be a material in which impurity diffusion is extremely slow. Furthermore, the barrier effect of impurity diffusion against a certain heat treatment is greater when the tungsten is tungsten before the heat treatment and is converted to tungsten silicide by the heat treatment than when it is already converted to tungsten silicide.
これはシリコンがタングステン中に拡散してシリサイド
反応を起こすことが、不純物の拡散を阻止するのではな
いかと思われる。This seems to be because silicon diffuses into tungsten and causes a silicide reaction, which prevents impurity diffusion.
上記の様な作用により、タングステンを含むシリサイド
またはシリサイド反応を用いて不純物の拡散障壁を形成
でき、ひいては異種導電型層間の微細なオーミック接続
が可能となる。Due to the above-described effects, an impurity diffusion barrier can be formed using tungsten-containing silicide or a silicide reaction, and fine ohmic connections between layers of different conductivity types can be made.
以下、本発明の一実施例を第1図により説明する。第1
図は本発明をCMOS型メモ型上モリセルした場合の製
造方法を説明する断面図である。An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. 1st
The figure is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a CMOS memory cell according to the present invention.
まず第1図Aに示す如く、シリコン基板1の主表面にn
型のウェル領域2及びP型のウェハ領域3を形成する。First, as shown in FIG. 1A, on the main surface of the silicon substrate 1,
A type well region 2 and a P type wafer region 3 are formed.
ついで該両ウェル領域間をアイソレーションするフィー
ルド酸化膜4を設け、しかる後熱酸化により両ウェル領
域上にゲート酸化膜5を形成する6次にCVD法により
全面にポリシリコン膜を2500人被着5、該ポリシリ
コン膜中にリンを熱拡散し、高濃度n型ポリシリコン膜
(n+ポリシリコン膜)を形成する。この後n+ポリシ
リコン膜をホトエツチング技術により所定形状に加工し
、nウェル領域2、Pウェル領域3及び両ウェル領域に
またがるゲート電極?、77゜777を形成する。Next, a field oxide film 4 is provided to isolate the two well regions, and then a gate oxide film 5 is formed on both well regions by thermal oxidation.Next, a polysilicon film is deposited on the entire surface using the CVD method. 5. Phosphorus is thermally diffused into the polysilicon film to form a high concentration n-type polysilicon film (n+ polysilicon film). Thereafter, the n+ polysilicon film is processed into a predetermined shape using photoetching technology, and a gate electrode that spans the n-well region 2, the p-well region 3, and both well regions is formed. , 77°777.
次に第1図Bに示す如く、nウェル領域2の全面にボロ
ンをイオン注入して低濃度P型層(p−層)からなるソ
ース、ドレイン領域8を形成し、さらにPウェル領域3
の全面にリンをイオン注入して低濃度n型層(n−層)
からなるソース、ドレイン領域9を形成する。その後全
面にCVDによりシリコン酸化膜(SiO2膜)を被着
し、例えばCHFaを主成分とするエツチングガスを用
いた異方性ドライエツチングにより該5ift膜をエツ
チングすることにより、ゲート電極7,77゜777の
側面に5102の側壁10.11を形成する。Next, as shown in FIG. 1B, boron ions are implanted into the entire surface of the n-well region 2 to form source and drain regions 8 made of a low concentration P-type layer (p- layer), and then the p-well region 3
A low concentration n-type layer (n- layer) is formed by ion-implanting phosphorus into the entire surface of the
Source and drain regions 9 are formed. Thereafter, a silicon oxide film (SiO2 film) is deposited on the entire surface by CVD, and the 5ift film is etched by anisotropic dry etching using, for example, an etching gas containing CHFa as the main component. The side wall 10.11 of 5102 is formed on the side surface of 777.
ついで第1図Cに示す如く、nウェル領域側にボロンを
30KeVで5X10”am−”(7)ドーズ量でイオ
ン注入し高濃度P型層(P土層)からなるソース、ドレ
イン領域12を設ける。またPウェル領域側にはヒ素を
80KeVで2 X 10 ”(!1−″2のドーズ量
のイオン注入を行ない、高濃度n型層(n土層)からな
るソース、ドレイン領域13を形成する。しかる後にソ
ース、ドレイン領域12゜13及びゲート電極7,77
.777の表面を清浄化し、スパッタリング法によりタ
ングステン(W)を被着する。ついでアルゴン等の不活
性ガス中で約600℃の熱処理を行ない、ソース、ドレ
イン12.13のSi及びゲート電極7,77゜777
上のポリシリコンとWを反応させてタングステンシリサ
イド14,15を形成する。このとき5iOz側壁11
上のWは未反応のままW2C。Next, as shown in FIG. 1C, boron ions are implanted into the n-well region at a dose of 5×10 "am-" (7) at 30 KeV to form source and drain regions 12 made of a highly concentrated P-type layer (P soil layer). establish. Further, on the P-well region side, arsenic is ion-implanted at 80 KeV with a dose of 2 x 10''(!1-''2) to form source and drain regions 13 made of a highly concentrated n-type layer (n-soil layer). After that, source and drain regions 12, 13 and gate electrodes 7, 77 are formed.
.. The surface of 777 is cleaned and tungsten (W) is deposited by sputtering. Next, heat treatment is performed at about 600°C in an inert gas such as argon, and the Si of the source and drain 12.13 and the gate electrode 7,77°777 are heated.
Tungsten silicides 14 and 15 are formed by reacting the upper polysilicon with W. At this time, the 5iOz side wall 11
The W above remains unreacted and remains W2C.
17として残る。It remains as 17.
次に第1図りに示す如く、まずCVDにより全面にSi
O2を被着し、ついで両ウェル間にまたがるゲート電t
!i 777の側壁10上の未反応W27をマスクする
ようにホトリソグラフィーによりSiO2マスク18を
残し、さらに王水処理により、MOSのゲート電極77
の側壁10上の未反応W16を除去する。さらに900
℃以上の温度で熱処理することによりWSi2のシート
抵抗の低下とn土層、P土層の活性化をはかる(この熱
処理は通常、配#IMとの間の層間絶縁膜を被着した後
に行なう)。以上によりCMOSメモリセルの主要工程
は終了する。Next, as shown in the first diagram, Si was first applied to the entire surface by CVD.
Deposit O2 and then apply a gate voltage t across both wells.
! A SiO2 mask 18 is left by photolithography so as to mask the unreacted W27 on the side wall 10 of the i 777, and the gate electrode 77 of the MOS is further removed by aqua regia treatment.
Unreacted W16 on the side wall 10 of the reactor is removed. Another 900
By heat-treating at a temperature of ℃ or higher, the sheet resistance of WSi2 is reduced and the n-soil layer and p-soil layer are activated. ). With the above steps, the main steps of the CMOS memory cell are completed.
以上説明した工程で製造したCMOSメモリセルは、第
1図りから明らかなように、ゲート電極777と、P+
ソース、ドレイン12及びn+ソース、ドレイン13と
の接続が、WSiz14゜W17及びWSiz15でな
されており、上記した900℃以上の熱処理においても
、ソース、ドレイン12.13及びゲート電極777中
のドーピング不純物(ボロン、リン、ヒ素)はWSiz
14.15で拡散を阻止され、相対する層の中に侵入す
ることはない、またWSiz14,15は高濃度層に接
しているためオーミックコンタクトがなされており、従
って、ソース、ドレイン領域12.13とゲート電極7
77の低抵抗オーミック局所接続が可能となっている。As is clear from the first diagram, the CMOS memory cell manufactured by the process described above has a gate electrode 777 and a P+
Connections with the source, drain 12 and n+ source and drain 13 are made with WSiz14°W17 and WSiz15, and even in the heat treatment above 900°C, doping impurities in the source, drain 12, 13 and gate electrode 777 ( boron, phosphorus, arsenic) is WSiz
WSiz 14 and 15 are prevented from diffusing and do not penetrate into the opposing layer, and since WSiz 14 and 15 are in contact with the high concentration layer, ohmic contact is made, so that the source and drain regions 12 and 13 and gate electrode 7
77 low resistance ohmic local connections are possible.
第2図及び第3図は上記製造方法によって得られるCM
OSメモリセルの1ビツトを示す回路構成図及びその平
面パターンである。第3図で示すようにゲート電極とn
十拡散層(nMOSのソース、ドレイン)とP十拡散y
a(2MOSのソースドレイン)はWSizで被われそ
の間をW17で接続されている。Figures 2 and 3 show CM obtained by the above manufacturing method.
2 is a circuit configuration diagram showing one bit of an OS memory cell and its plane pattern. As shown in Figure 3, the gate electrode and n
10 diffusion layers (nMOS source, drain) and P 10 diffusion layers
a (source drain of 2MOS) is covered with WSiz and connected therebetween with W17.
次に本発明の他の実施例を第4図により説明する。第4
図も第1図と同様本発明をC:MOS型メモリセルに適
用したときの製造方法を示す断面図である。Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Fourth
Similar to FIG. 1, this figure is a sectional view showing a manufacturing method when the present invention is applied to a C:MOS type memory cell.
まず第4図Aにおいて、ソース、ドレイン領域12.1
3の形成までは第一の実施例と同じ工程を経て作られる
。その後ソース、ドレイン領域12.13のSi表面及
びゲート電極7,77゜777のポリシリコン表面を酸
化膜などないように清浄化し、スパッタリング法により
全面にW19を被着する。ついでゲート電極777、側
壁11上を被い、さらにソース、ドレイン領域12.1
3の一部をも被い、他の部分は除去するようにホトエツ
チングにより加工する。First, in FIG. 4A, source and drain regions 12.1
The steps up to the formation of No. 3 are the same as those of the first embodiment. Thereafter, the Si surfaces of the source and drain regions 12 and 13 and the polysilicon surfaces of the gate electrodes 7, 77.degree. 777 are cleaned to avoid any oxide film, and W19 is deposited on the entire surface by sputtering. Next, the gate electrode 777 and the sidewall 11 are covered, and the source and drain regions 12.1 are further formed.
It is processed by photo-etching so as to cover part of 3 and remove the other part.
次に第4図Bに示す如く、アルゴンのような不活性ガス
中で熱処理し、ソース、ドレイン12゜13の一部とゲ
ート電極777上のW19をWSiz14.15に変換
する。このとき5iOz側壁11上のWは未反応のまま
残る6以上がCMOSメモリセルの主要工程である。Next, as shown in FIG. 4B, heat treatment is performed in an inert gas such as argon to convert W19 on a portion of the source and drain 12.13 and the gate electrode 777 into WSiz14.15. At this time, the W on the 5iOz sidewall 11 remains unreacted.6 or more is the main process of the CMOS memory cell.
本実施例による効果は第一の実施例と同様に、WSiz
14及びWSiz15の拡散障壁作用とW17によるそ
の間の接続により局所配線を可能ならしめた点であるが
、本実施例独自の効果としてはW19があらかじめ加工
されているため、W19のシリサイド化の熱処理が一度
ですむ(配線層との間の層間絶縁膜堆積後でよい)ため
、工程が簡略化できることが挙げられる。The effect of this embodiment is the same as that of the first embodiment.
The diffusion barrier effect of WSiz14 and WSiz15 and the connection between them by W17 make local wiring possible, but the unique effect of this example is that since W19 has been processed in advance, the heat treatment for silicidation of W19 is easy. One advantage is that the process can be simplified because it only needs to be done once (it only needs to be done after depositing the interlayer insulating film between the wiring layer).
なお本実施例の場合、ゲート電極7及び77上にはWS
izが形成されず、ポリシリコンだけでは電極の抵抗が
大きくなるという欠点が起きる。In the case of this embodiment, WS is provided on the gate electrodes 7 and 77.
There is a drawback that iz is not formed and the resistance of the electrode increases when polysilicon is used alone.
これに対しては、第5図に示す如く、ポリシリコン上に
あらかじめスパッタリング法によりWSizを被着して
おき、WSizとポリシリコンの2層膜を同時加工して
形成したWSiz20/ポリシリコン7(又は77)の
ゲート電極を用いた構造とすればよい。In contrast, as shown in FIG. 5, WSiz20/Polysilicon 7 was formed by depositing WSiz on polysilicon in advance by sputtering and simultaneously processing a two-layer film of WSiz and polysilicon. Alternatively, a structure using the gate electrode of 77) may be used.
また第4図の実施例の方法は、シリサイド化の熱処理時
にSiがW中を拡散し、5iOz側壁上のWをもシリサ
イド化してしまういわゆるはい上がり現象が起こるとき
には特に有効である。第6図はその場合の例を示したも
ので、ゲート電極7゜77.777の膜厚が薄くしかも
Si0g側壁が短くて、はい上がりによりソース、ドレ
インのWSizとゲート電極上のWSizがつながって
しまう場合である。Furthermore, the method of the embodiment shown in FIG. 4 is particularly effective when a so-called creep-up phenomenon occurs in which Si diffuses into W during the heat treatment for silicidation and also silicides the W on the 5iOz sidewall. Figure 6 shows an example of such a case.The film thickness of the gate electrode 7゜77.777 is thin and the Si0g sidewall is short, so that the WSiz of the source and drain and the WSiz on the gate electrode are connected due to creeping. This is a case of putting it away.
第6図Aに示す如く、全面にW2Oを被着し加工する。As shown in FIG. 6A, W2O is applied to the entire surface and processed.
その後の熱処理によりW2Oは下地のシリコンまたはポ
リシリコンによりWSizに変換されるが、このWSi
z同志がつながってS i Oz側壁11上のWも第6
図Bに示す如< W S i zに変わる。この場合、
ソース、ドレイン12.13とゲート電極777の局所
接続の性能自体はこれまでと変わりがない。Through subsequent heat treatment, W2O is converted to WSiz by the underlying silicon or polysilicon, but this WSi
z comrades are connected and W on the S i Oz side wall 11 is also the 6th
As shown in Figure B, < W S i z changes. in this case,
The performance of the local connection between the source and drain 12, 13 and the gate electrode 777 remains unchanged.
さらにまた本発明の他の実施例を第7図により説明する
。第7図もまた本発明をCMOS型メモツメモリセルし
た場合の製造方法を示す断面図である。Furthermore, another embodiment of the present invention will be explained with reference to FIG. FIG. 7 is also a sectional view showing a method of manufacturing a CMOS type memory cell according to the present invention.
第7図Aは第1図の実施例と同様にしてそれぞれP−層
及びn−層からなるソース、ドレイン領域8,9を形成
した後、全面にCVDによりポリシリコン21を被着し
た状態を示す。FIG. 7A shows a state in which polysilicon 21 is deposited on the entire surface by CVD after forming source and drain regions 8 and 9 consisting of a P- layer and an n- layer, respectively, in the same manner as in the embodiment shown in FIG. show.
次に第7図Bに示す如く、ポリシリコン21を選択的に
エツチングして、ソース、ドレイン8゜9上のポリシリ
コン22のみ残す。この選択エツチングの方法としては
例えば、198フインターナシヨナルエレクトロン・デ
バイセズ・ミーティング・テクニカル・ダイジェスト第
32頁から第35頁(1987Internation
al Electron DevicesMeetin
g Technical Digest pp 32−
35 )に論じられているように、ゲート電極7,77
.777中のリンをその上方のポリシリコン中に拡散さ
せ、このリンドープポリシリコンをソース、ドレイン8
.9上のノンドープポリシリコンに対して、プラズマエ
ツチング等で選択的にエツチングすればよい。Next, as shown in FIG. 7B, the polysilicon 21 is selectively etched, leaving only the polysilicon 22 above the source and drain 8.9. This selective etching method includes, for example, 198 International Electron Devices Meeting Technical Digest, pages 32 to 35 (1987 International Electron Devices Meeting Technical Digest, pages 32 to 35).
al Electron DevicesMeetin
g Technical Digest pp 32-
35), the gate electrodes 7, 77
.. The phosphorus in 777 is diffused into the polysilicon above it, and this phosphorus-doped polysilicon is used as the source and drain 8.
.. The non-doped polysilicon on 9 may be selectively etched by plasma etching or the like.
以下は第7図C及び第7図りに示す如く、第1図の実施
例と同様の製造工程を経て、ソース、ドレイン12.1
3上にポリシリコン22とWが反応してできたWSiz
23が、S i Oz側壁上にはWが、さらにポリシリ
コンゲート電極777上にはWSiz15 が形成さ
れ、異種導電型層間接続ができる。As shown in FIG. 7C and FIG. 7, the source and drain 12.
WSiz formed by the reaction of polysilicon 22 and W on 3
23, W is formed on the SiOz sidewall, and WSiz15 is formed on the polysilicon gate electrode 777, thereby forming a connection between layers of different conductivity types.
本実施例の特徴は、ソース、ドレイン12゜13上にポ
リシリコンを利用してWSiz23 を形成した点に
あり、ソース、ドレインの浅接合化に有利である。The feature of this embodiment is that WSiz 23 is formed on the source and drain 12 and 13 using polysilicon, which is advantageous for making the source and drain shallow junctions.
第8図は本発明のさらに他の実施例におけるCMOS型
メモツメモリセル工程を示す断面図である。FIG. 8 is a sectional view showing a CMOS type memory cell process in still another embodiment of the present invention.
まず第8図Aに示す如く、ゲート電極88゜77の下部
にはゲート酸化膜を残し、両ウェル間にまたがるゲート
電極888,777の下部にはゲート酸化膜を除去した
形でゲート電極及び5iOz側壁10,11を形成し、
さらにソース。First, as shown in FIG. 8A, a gate oxide film is left under the gate electrode 88.77, and a gate electrode and 5iOz forming side walls 10 and 11;
More sauce.
ドレイン12.13を設けた後、全面にW2Oを被着す
る。このとき、ゲート電極88,888゜77.777
はイオン打ち込み等によりドーパントを変え、それぞれ
ゲート電極88,888にはボロンを打ち込んでP型ゲ
ート電極となし、ゲート電極77.777にはリンをド
ーピングしてn型ゲート電極としている。After providing the drains 12 and 13, W2O is applied over the entire surface. At this time, the gate electrode 88,888°77.777
The dopant is changed by ion implantation or the like, and gate electrodes 88 and 888 are implanted with boron to make them P-type gate electrodes, and gate electrodes 77 and 777 are doped with phosphorus to make them N-type gate electrodes.
次に第8図Bに示す如く、アルゴン等の不活性ガス中で
熱処理してソース、ドレイン12,13上にWSiz1
4 を、側壁10.11上に未反応W16,17を、
さらにゲート電極88,888゜77.777上にWS
izを形成する。その後、王水処理により側壁10.1
1上の未反応W16゜17を除去し、第8図Cの形状を
作り、最終アニールによりCMOS型メモリセルの主要
製造工程を完了する。Next, as shown in FIG. 8B, WSiz1 is formed on the sources and drains 12 and 13 by heat treatment in an inert gas such as argon.
4, unreacted W16, 17 on the side wall 10.11,
Furthermore, WS is placed on the gate electrode 88,888°77.777
form iz. Afterwards, the side wall 10.1 is treated with aqua regia.
The unreacted W 16° 17 on top of the wafer 1 is removed to form the shape shown in FIG.
本実施例ではソース、ドレイン12.13とゲート電極
888,777の接続はそれぞれ、P−層8とポリシリ
コンゲート電極888からボロンが拡散して形成された
P土層24.及びn−層9とポリシリコンゲート電極7
77からリンが拡散して形成されたn土層25で接続さ
れている。ここでゲート電極888と777の間はPn
接合が形成されるが、ゲート電極上部WSiz15 に
よってオーミンクな接触は保たれている。このような構
造とすれば、側壁10.11上の未反応Wはすべて除去
してよく、側壁11上のWを残すパターニング工程は不
要であり、ソースドレイン12゜13の領域をバターニ
ングのためのマスク合わせ余裕をとることなく小さくで
き、メモリセルのさらなる微細化が可能である。In this embodiment, the connections between the source and drain 12.13 and the gate electrodes 888 and 777 are made using a P soil layer 24. and n-layer 9 and polysilicon gate electrode 7
They are connected by an n-soil layer 25 formed by diffusion of phosphorus from 77. Here, between the gate electrodes 888 and 777 is Pn
Although a junction is formed, ohmink contact is maintained by the upper part of the gate electrode WSiz15. With such a structure, all unreacted W on the sidewalls 10 and 11 can be removed, and a patterning process that leaves W on the sidewalls 11 is not necessary, and the source and drain regions 12 and 13 can be used for patterning. It is possible to make the memory cell smaller without taking any mask alignment margin, and further miniaturization of the memory cell is possible.
第9図は9本発明の他の実施例を示すCMOS型メモリ
セルの主要製造工程を示す断面図である。FIG. 9 is a sectional view showing the main manufacturing steps of a CMOS type memory cell showing another embodiment of the present invention.
まず第9図に示す如く、第8図の実施例と同様の製造プ
ロセスを経てW19を被着し、ゲート電極888.と7
77の境界上にのみW19を残すよう加工する。その後
、シリサイドの熱処理によりW19をWSiz15
に反応せしめる。First, as shown in FIG. 9, W19 is deposited through the same manufacturing process as in the embodiment shown in FIG. 8, and the gate electrode 888. and 7
Processing is performed so that W19 remains only on the boundary of 77. After that, W19 was converted to WSiz15 by silicide heat treatment.
cause a reaction.
本実施例でも、ソース、ドレインとゲート電極の接続は
、P−!8とP土層24、またはn−層9とn+M25
によっている。本実施例は第6図の実施例のようなWS
izの側壁10,11へのはい上りが起こる場合の対応
策である。In this embodiment as well, the connection between the source, drain and gate electrode is P-! 8 and P soil layer 24, or n- layer 9 and n+M25
I am by. This embodiment uses a WS similar to the embodiment shown in FIG.
This is a countermeasure for the case where iz climbs onto the side walls 10 and 11.
以上説明した実施例は、拡散障壁としていずれもWsi
zを用いて説明したが、Wに他の高融点金属例えばMo
、Ta、Ti等を添加した合金のシリコンとの反応膜(
シリサイド膜)でもよい。In the embodiments described above, Wsi is used as a diffusion barrier.
Although the explanation was made using W, other high melting point metals such as Mo
, a reaction film with silicon of an alloy to which Ta, Ti, etc. are added (
silicide film) may also be used.
また以上の実施例では被着するときはWまたはその合金
であり、シリサイド化は、熱処理とともに自ずと起こる
ものであると見ることもできる。Furthermore, in the above embodiments, W or an alloy thereof is used when depositing, and it can be seen that silicidation naturally occurs with heat treatment.
また以上の実施例は、いずれもCMOS型メモリセルを
一例として説明したが、他のCMO3型装置やバイポー
ラ型装置、または0MOSとバイポーラ素子を同一基板
上に設けた複合型半導体集積回路装置に適用しても本発
明の効果も奏することができる。Furthermore, although the above embodiments have all been explained using CMOS type memory cells as an example, they can also be applied to other CMO3 type devices, bipolar type devices, or composite semiconductor integrated circuit devices in which 0MOS and bipolar elements are provided on the same substrate. However, the effects of the present invention can also be achieved.
本発明によれば、W及びWを含む合金膜のシリサイドに
より不純物の拡散障壁を形成できるので、異種萬電型層
間に上記シリサイドを介在させればそれぞれのドーピン
グ不純物の相互拡散を阻止でき、各々の層に性能を低下
せしめるPn接合形成を防止できる。また、シリサイド
によってオーミックな接続が可能である。従って異なる
導電型層の間をAQのような金属配線層までひき上げる
ことなく微細に接続でき、ひいては半導体集積回路装置
の高集積、高性能化が達成できる。According to the present invention, an impurity diffusion barrier can be formed by the silicide of the alloy film containing W and W. Therefore, if the silicide is interposed between different types of multilayer layers, mutual diffusion of each doping impurity can be prevented, and each It is possible to prevent the formation of a Pn junction that degrades the performance of the layer. Furthermore, ohmic connection is possible with silicide. Therefore, fine connections can be made between layers of different conductivity types without going up to a metal wiring layer such as AQ, and as a result, high integration and high performance of semiconductor integrated circuit devices can be achieved.
第1図は本発明の一実施例のCMOS型メモリセルの一
断面を製造工程順に示す図、第2図はCMO3型O3リ
セル1ビット分の回路構成図、第3図は第1図の方法に
よって製造したCMOS型メモリセルの平面パターンの
一例を示す平面図、第4図、第5図、第6図、第7図、
第8図及び第9図は本発明の他の実施例のCMOS型メ
モリセルの主要な製造工程を説明する断面図である。
7.77.777・・・ポリシリコンゲート電極。
10、 L L−8i Oz ORN、 12.13−
ソース、ドレイン領域、14.15・・・WSiz、
16゜第
図
第
図
第
図
SS
第
図
第
図
第6図
第8図
第7図
第9図FIG. 1 is a diagram showing a cross section of a CMOS type memory cell according to an embodiment of the present invention in the order of manufacturing steps, FIG. 2 is a circuit configuration diagram for one bit of a CMO3 type O3 recell, and FIG. 3 is a method of the method shown in FIG. 1. 4, 5, 6, and 7 are plan views showing examples of plane patterns of CMOS memory cells manufactured by
FIGS. 8 and 9 are cross-sectional views illustrating the main manufacturing steps of a CMOS type memory cell according to another embodiment of the present invention. 7.77.777...Polysilicon gate electrode. 10, L L-8i Oz ORN, 12.13-
Source, drain region, 14.15...WSiz,
16゜Figure Figure Figure SS Figure Figure Figure Figure 6 Figure 8 Figure 7 Figure 9
Claims (1)
気的接続において、タングステンとシリコンの反応生成
物を前記電気的接続材の構成物または構成物の一部とす
ることを特徴とする2つの導電型層間の電気的接続構造
。 2、一導電型層と該一導電型層と逆の導電型層の間にタ
ングステンとシリコンの反応生成物を介在させることを
特徴とする2つの導電型層間の電気的接続構造。 3、基板上の一導電型層と、該一導電型層と絶縁物で隔
てられた前記一導電型層とは逆の導電型の導電型層と、
前記一導電型層上のタングステンとシリコンとの反応物
と、前記逆導電型層上のタングステンとシリコンとの反
応物と、前記2つのタングステンとシリコンとの反応物
の間に設けられた導電体を有することを特徴とする局所
的電気的接続構造。 4、基板上に複数のMOS型トランジスタを設け、該M
OS型トランジスタのソース及びドレイン領域のシリコ
ン表面と、該MOS型トランジスタのゲート電極のポリ
シリコン表面を露出させ、タングステンを被着し、不活
性ガス中で熱処理し、前記ソース及びドレイン領域上と
、前記ゲート電極上にタングステンとシリコンとの反応
生成物を形成し、所定の領域のみマスクして他の未反応
タングステンを除去する工程を含むことを特徴とする集
積回路装置の製造方法。 5、特許請求の範囲第3項記載の局所的電気的接続構造
を含む6MOS型メモリセルからなることを特徴とする
SRAM集積回路装置。 6、特許請求の範囲第3項記載の局所的電気的接続構造
を含むことを特徴とするCMOS型集積回路装置。 7、一導電型層と該一導電型層と逆の導電型層の間の電
気的接続において、タングステンと他の金属元素とから
なる合金とシリコンの反応生成物を前記電気的接続材の
構成物または構成物の一部とすることを特徴とする2つ
の導電型層間の電気的接続構造。[Claims] 1. In an electrical connection between a layer of one conductivity type and a layer of a conductivity type opposite to the one conductivity type layer, a reaction product of tungsten and silicon is added to the composition or structure of the electrical connection material. An electrical connection structure between two conductivity type layers, characterized in that it is a part of an object. 2. An electrical connection structure between two conductivity type layers, characterized in that a reaction product of tungsten and silicon is interposed between one conductivity type layer and a conductivity type layer opposite to the one conductivity type layer. 3. a layer of one conductivity type on a substrate; a layer of conductivity type opposite to the layer of one conductivity type separated from the layer of one conductivity type by an insulator;
A conductor provided between the reaction product of tungsten and silicon on the one conductivity type layer, the reaction product of tungsten and silicon on the opposite conductivity type layer, and the two reaction products of tungsten and silicon. A local electrical connection structure characterized by having: 4. A plurality of MOS transistors are provided on the substrate, and the M
The silicon surface of the source and drain regions of the OS type transistor and the polysilicon surface of the gate electrode of the MOS type transistor are exposed, tungsten is deposited and heat treated in an inert gas, and the silicon surface of the source and drain regions is exposed. A method for manufacturing an integrated circuit device, comprising the steps of forming a reaction product of tungsten and silicon on the gate electrode, masking only a predetermined region, and removing other unreacted tungsten. 5. An SRAM integrated circuit device comprising 6 MOS type memory cells including the local electrical connection structure according to claim 3. 6. A CMOS integrated circuit device comprising the local electrical connection structure according to claim 3. 7. In electrical connection between one conductivity type layer and a conductivity type layer opposite to the one conductivity type layer, a reaction product of silicon and an alloy consisting of tungsten and another metal element is used as the electrical connection material. An electrical connection structure between two conductivity type layers, characterized in that it is a part of an object or a structure.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1020724A JPH02203565A (en) | 1989-02-01 | 1989-02-01 | Semiconductor device and its manufacture |
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|---|---|
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR19980060638A (en) * | 1996-12-31 | 1998-10-07 | 김영환 | Manufacturing Method of Semiconductor Device |
| JP2008010679A (en) * | 2006-06-29 | 2008-01-17 | Canon Inc | Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device |
| JP2010010688A (en) * | 2008-06-26 | 2010-01-14 | Samsung Electronics Co Ltd | Non-volatile memory element, and method of manufacturing the same |
-
1989
- 1989-02-01 JP JP1020724A patent/JPH02203565A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR19980060638A (en) * | 1996-12-31 | 1998-10-07 | 김영환 | Manufacturing Method of Semiconductor Device |
| JP2008010679A (en) * | 2006-06-29 | 2008-01-17 | Canon Inc | Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device |
| JP2010010688A (en) * | 2008-06-26 | 2010-01-14 | Samsung Electronics Co Ltd | Non-volatile memory element, and method of manufacturing the same |
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