JPH03268436A - Mos型半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

Mos型半導体装置及びその製造方法

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JPH03268436A
JPH03268436A JP6863590A JP6863590A JPH03268436A JP H03268436 A JPH03268436 A JP H03268436A JP 6863590 A JP6863590 A JP 6863590A JP 6863590 A JP6863590 A JP 6863590A JP H03268436 A JPH03268436 A JP H03268436A
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film
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Hideki Shibata
英毅 柴田
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明は高速動作及び高い集積度が要求される半導体
集積回路に使用されるMOS型半導体装置及びその製造
方法に関し、特にMOS  FET (MOS型電界効
果トランジスタ)に適用される。
(従来の技術) 第3図(a)は従来のMOS  FETの構成を示す断
面図である。
半導体基板31上の素子分離絶縁[32に囲まれた素子
領域にゲート絶縁膜33を介してゲート電極34が形成
されている。このゲート電極34両側の基板31表面に
は、ソース、ドレイン領域として不純物拡散層35がそ
れぞれ形成されている。上記ゲート電極34上の後酸化
膜36を介して層間絶縁膜37が形成され、拡散層35
の一部上面が露出するコンタクトホール38が開孔され
、ソース、ドレイン領域のコンタクト電極39が形成さ
れている。
上記構成では、第3図(b)のMOS  FETにおけ
る上面図に示すように、コンタクトホール38はゲート
電極34、不純物拡散層35に対するマスク合わせ余裕
を十分にもって開孔される。例えば、ゲート電極34と
コンタクトホール38との余裕幅Aはゲート電極の幅に
匹敵する程大きく設定されることがある。また、不純物
拡散層35との余裕幅Bも上記幅Aに応じて大きく設定
される。
しかしながら、このような構成では必然的に不純物拡散
層35の面積が大きくなり、素子の微細化の妨げになる
だけでなく、拡散容量も大きくなるため、動作速度が低
下する原因となっている。
また、コンタクト電極39は、例えば、AI(アルミニ
ウム)をベースとした種々の金属の合金等からなり、金
属配線層である。近年、微細化のため不純物拡散層35
の深さは浅層化(シャロー化)されており、上記コンタ
クト電極39の金属配線層と不純物拡散層35との化学
反応によって、コンタクト抵抗の増大や接合破壊をもた
らすという恐れがある。
(発明が解決しようとする課題) このように従来のMOS  FETでは、ゲート電極及
び不純物拡散層に対して十分な合わせ余裕をもってコン
タクトホールが形成されるために、不純物拡散層の面積
が大きくなり、素子の微細化の妨げになるばかりか、拡
散容量も大きくなるために動作の高速化が達成できない
。また、拡散層深さのシャロー化に伴い、不純物拡散層
とコンタクトされる金属配線層との化学反応により、コ
ンタクト抵抗の増大や接合破壊をもたらすという欠点が
ある。
この発明は上記のような事情を考慮してなされたもので
あり、その目的は、高速動作、高集積度を有し、晶い信
頼性を有するMO5型半導体装置及びその製造方法を提
供することにある。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) この発明のMO5型半導体装置は、半導体基板上のゲー
ト電極両側面に第1導電型の側壁が設けられ、この側壁
が前記ゲート電極両側の基板表面に形成された第1導電
型の不純物拡散層それぞれとのコンタクト電極になって
いることを特徴としており、半導体基板上に形成された
素子分離用の第1の絶縁膜と、前記第1の絶縁膜に囲ま
れた基板上に形成された第2の絶縁膜と、前記第2の絶
縁膜上に選択的に形成されたゲート電極と、前記ゲート
電極を覆う第3の絶縁膜と、前記ゲート電極両側の基板
表面に形成されたソース、ドレイン領域としての第1導
電型の不純物拡散層と、前記不純物拡散層を覆う前記ゲ
ート電極両側面の第1導電型の側壁と、前記側壁と前記
ゲート電極及び第1の絶縁膜それぞれの一部上面とを覆
うように形成された高融点金属珪化物層と、高融点金属
珪化物層上に接続される配線電極とから構成される。
この発明のMOS型半導体装置の製造方法は、半導体基
板上に素子分離用の第1の絶縁膜を形成する工程と、前
記第1の絶縁膜に囲まれた基板上に第2の絶縁膜を形成
する工程と、前記第2の絶縁膜上に選択的にゲート電極
を形成する工程と、前記ゲート電極を覆う第3の絶縁膜
を形成する工程と、前記第3の絶縁膜で覆われたゲート
電極の上面及び両側面を覆い、このゲート電極両側面近
傍の基板表面に延在するように耐酸化性の第4の絶縁膜
を形成する工程と、前記第4の絶縁膜をマスクに素子分
離用の第5の絶縁膜を形成する工程と、前記第4の絶縁
膜及びこの第4の絶縁膜下の前記第2の絶縁膜を除去す
る工程と、全面に第1導電型の導電膜を堆積すると共に
前記ゲート電極両側の基板表面に第1導電型の不純物を
導入してソース、ドレイン領域を形成する工程と、前記
第1導iu型の導電膜を前記ゲート電極両側面及び前記
ソース、ドレイン領域上を覆うように残存させ、ゲート
側壁電極を形成する工程と、全面に高融点金属層を蒸着
形成し、真空加熱することにより前記導電膜と反応させ
、前記蒸着した高融点金属の一部を高融点金属珪化物層
に変換する工程と、前記高融点金属珪化物層以外の未反
応の金属層を除去する工程と、層間絶縁膜形成後、前記
高融点金属珪化物層上にコンタクト孔を開孔する工程と
から構成される。
(作用) この発明では、ゲート電極両側面の側壁がゲート側壁電
極としてソース、ドレイン領域それぞれとのコンタクト
電極になる。これにより、ソース、ドレイン領域の縮小
化に寄与する。さらに、このゲート側壁電極上に形成さ
れる高融点金属珪化物層は、ゲート側壁電極とその上に
蒸着させた高融点金属層とを反応させて形成するもので
あり、自己整合的にゲート電極及び第1の絶縁膜それぞ
れの一部上面をも覆うように形成されるため、コンタク
ト余裕が十分とれるような構造となる。
(実施例) 以下、図面を参照してこの発明を実施例により説明する
第1図(a)〜(d)はこの発明の一実施例方法による
MOS  FETの製造工程を順次示す断面図である。
まず、シリコン半導体基板1上に素子分離絶縁膜2−1
を4000〜5000人形成後、ゲート酸化膜3を形成
する。その後、周知の技術により、ゲート電極4となる
多結晶シリコン膜、後酸化膜5−L S i 、 N4
膜6−1を順次堆積し、異方性エツチングして再度酸化
してゲート電極側面の後酸化膜5−2を形成する。その
後、CVD法(化学的気相成長法)等により全面に5i
3N41摸6−2を堆積し、RIE法(反応性イオンエ
ツチング)等によりエッチバックすることにより、ゲー
ト電極両側面にSi、N4膜6−2を残存させる(第1
図(a))。
次に、上記Si、N4膜6−1.6−2をマスクに、9
00〜1000℃の雰囲気中で第2の素子分離絶縁膜2
−2を2000〜3000人形成した後、Si、N4膜
6−1. 6−2をエツチング除去し、続いて、Si、
N4膜6−2下の酸化膜を除去してゲート電極両側の基
板1表面を露出させる(第1図(b))。
次に、上記露出した基板表面にソース、ドレイン領域を
形成する。例えば、N型の領域を形成する場合はAsを
、P型の領域を形成する場合はBF2を40〜60 k
 e Vでドーズ量1〜5X10”cm−2イオン注入
する。これにより、不純物拡散層7を形成する。その後
、CVD法等により全面に多結晶シリコン膜8を形成後
、不純物拡散層7と同一の不純物をドーピングし、RI
E法等を用いてエッチバックすることにより、不純物拡
散層7を覆うように上記多結晶シリコン膜8をゲート電
極側面に残存させる。その後、全面にTi膜9をスパッ
タ蒸着し、真空中でA「ガスを導入して400〜500
℃の熱処理を行う。
これにより、Ti膜9は多結晶シリコン膜8中のシリコ
ンを消費してシリサイド化し、Ti5ix(ただし、x
 −2,0〜2.5)膜lOとしてゲート電極上部及び
素子分離絶縁膜2−2の上部に達するように形成される
(第1図(C))。
次に、上記TiSix膜10以外の未反応のTi膜9を
フッ素系薬品でエツチング除去する。その後、全面にC
VD酸化膜及びBPSG膜を堆積し平坦化された層間絶
縁膜II上に、TiSix膜10の膜部0面が露出する
ようなコンタクト孔12を開孔し、金属配置13を形成
する(第1図(d))。
上記実施例方法によれば、ゲート電極4の側壁(多結晶
シリコン膜8)それぞれがソース、ドレイン領域(不純
物拡散層7)の直接のコンタクト電極となり、合わせ余
裕を設ける必要がなくなる。
また、ゲート電極上部及び素子分離絶縁膜の上部にまで
延在する面積の広いTiSix膜10が膜部0整合的に
合わせ余裕を提供する。
第2図は上記実施例の上面図である。このように、Ti
Six膜10が膜部0クト孔12の合イっせ余裕を十分
にとりつつ微細化が可能となる。しかも、ソース、ドレ
イン領域としての不純物拡散層7はゲート電極4の側壁
の多結晶シリコン膜8の幅のみに抑えら−れるため、余
分な不純物拡散層領域が削減される。このため、拡散層
容量が低減され、動作の高速化が達成される。
また、不純物拡散層7上には多結晶シリコン膜8が設け
られているため、不純物拡散層7と金属配線13とで化
学反応をきたすことはない。従って、コンタクト抵抗の
増大や接合破壊の問題が解消される。
なお、上記実施例方法では多結晶シリコン膜8中のシリ
コンを消費してシリサイド化させる金属にTi膜9を用
いたが特に限定されず、W、M。
等の高融点金属であればよいものとする。
[発明の効果] 以上説明したようにこの発明によれば、ゲート電極側壁
がコンタクト電極となるのでソース。
ドレイン領域が縮小でき、かつ上記ゲート電極側壁を覆
うシリサイドが自己整合的に合わせ余裕を提供するので
、MOS  FETの高集積化、動作の高速化に寄与し
、高い信頼性を有するMOSJ4!!半導体装置及びそ
の製造方法を提供することができる。
は従来のMOS  FETにおける上面図である。
1・・・シリコン半導体基板、2−1. 2−2・・・
素子分離絶縁膜、3・・・ゲート酸化膜、4・・・ゲー
ト電極、5−1. 5−2・・後酸化膜、6−1. 6
−2・・・Si、N4膜、7・・・不純物拡散層、8・
・・多結晶シリコン膜、9・・・T1膜、lO・・・T
iSix膜、11・・・層間絶縁膜、12・・・コンタ
クト孔、13・・・金属配線。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体基板上のゲート電極両側面に第1導電型の
    側壁が設けられ、この側壁が前記ゲート電極両側の基板
    表面に形成された第1導電型の不純物拡散層それぞれと
    のコンタクト電極になっていることを特徴としたMOS
    型半導体装置。
  2. (2)半導体基板上に形成された素子分離用の第1の絶
    縁膜と、 前記第1の絶縁膜に囲まれた基板上に形成された第2の
    絶縁膜と、 前記第2の絶縁膜上に選択的に形成されたゲート電極と
    、 前記ゲート電極を覆う第3の絶縁膜と、 前記ゲート電極両側の基板表面に形成されたソース、ド
    レイン領域としての第1導電型の不純物拡散層と、 前記不純物拡散層を覆う前記ゲート電極両側面の第1導
    電型の側壁と、 前記側壁と前記ゲート電極及び第1の絶縁膜それぞれの
    一部上面とを覆うように形成された高融点金属珪化物層
    と、 高融点金属珪化物層上に接続される配線電極とを具備し
    たことを特徴としたMOS型半導体装置。
  3. (3)半導体基板上に素子分離用の第1の絶縁膜を形成
    する工程と、 前記第1の絶縁膜に囲まれた基板上に第2の絶縁膜を形
    成する工程と、 前記第2の絶縁膜上に選択的にゲート電極を形成する工
    程と、 前記ゲート電極を覆う第3の絶縁膜を形成する工程と、 前記第3の絶縁膜で覆われたゲート電極の上面及び両側
    面を覆い、このゲート電極両側面近傍の基板表面に延在
    するように耐酸化性の第4の絶縁膜を形成する工程と、 前記第4の絶縁膜をマスクに素子分離用の第5の絶縁膜
    を形成する工程と、 前記第4の絶縁膜及びこの第4の絶縁膜下の前記第2の
    絶縁膜を除去する工程と、 全面に第1導電型の導電膜を堆積すると共に前記ゲート
    電極両側の基板表面に第1導電型の不純物を導入してソ
    ース、ドレイン領域を形成する工程と、 前記第1導電型の導電膜を前記ゲート電極両側面及び前
    記ソース、ドレイン領域上を覆うように残存させ、ゲー
    ト側壁電極を形成する工程と、全面に高融点金属層を蒸
    着形成し、真空加熱することにより前記導電膜と反応さ
    せ、前記蒸着した高融点金属の一部を高融点金属珪化物
    層に変換する工程と、 前記高融点金属珪化物層以外の未反応の金属層を除去す
    る工程と、 層間絶縁膜形成後、前記高融点金属珪化物層上にコンタ
    クト孔を開孔する工程と を具備したことを特徴とするMOS型半導体装置の製造
    方法。
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KR100376235B1 (ko) * 1994-06-30 2003-07-18 가부시끼가이샤 도시바 반도체장치및그제조방법

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