JPH0554263B2 - - Google Patents

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JPH0554263B2
JPH0554263B2 JP57057241A JP5724182A JPH0554263B2 JP H0554263 B2 JPH0554263 B2 JP H0554263B2 JP 57057241 A JP57057241 A JP 57057241A JP 5724182 A JP5724182 A JP 5724182A JP H0554263 B2 JPH0554263 B2 JP H0554263B2
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JP
Japan
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wiring
polysilicon
insulating film
diffusion layer
film
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JP57057241A
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JPS58175847A (ja
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Sunao Shibata
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔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係り特に、ゲ
ート電極と、拡散層配線とのコンタクトをとる方
法に関する。
〔従来技術とその問題点〕
従来LSIに於ては拡散層、ポリシリコン、及び
Al配線等によつて、素子相互の配線が行われて
いる。これら配線どうしの相互接続は、たとえば
拡散層とポリシリコンの場合はダイレクト・コン
タクトを介して行われている。しかし、従来のダ
イレクトコンタクトの方法は、種々の問題があ
り、新しい技術改良が望まれていた。以下図面を
参照して従来技術の問題点を説明する。
第1図aは、ダイレクトコンタクトを有する
LSIの一部を示す平面図であり、ポリシリコンよ
りなるゲート電極101、配線102等が配置さ
れている。103,104は、拡散層配線であり
同時に101をゲート電極とするMOSトランジ
スタのソース及びドレインとなつている。例えば
これは第1図bに示した様な回路図に相当してい
る。ポリシリコン配線102と拡散層配線104
との電気的接触は、ダイレクト・コンタクト10
5によつて行われる。第2図a〜dは、第1図に
示し回路素子のp−p′による断面図でその製造工
程の概略が描かれている。
例えばP型Si基板201上にゲート酸化膜20
2を例えば200Å程度熱酸化により形成する。次
いでマスク合せを行いダイレクトコンタクト部2
03の酸化膜を例えばNH4下でエツチングする
ことにより除去し、Si基板表面を露出する(第2
図a)。次いで全面にポリシリコン204をCVD
法等により全面に堆積させ、例えばPOCl3拡散を
行うことにより全面にりんを拡散させる。この
時、ダイレクトコンタクト部ではシリコン基板に
りんが拡散され拡散層205が形成される(第2
図b)。
次にゲート電極及び配線部にマスク合せにより
フオトレジスタ206を残し、これをマスクとし
てポリシリコン204をエツチング除去する。こ
のエツチングは、例えばCCl4などを用いたリア
クテイブイオンエツチングにより行れるが、この
際トランジスタ部ではSiのエツチングが酸化膜2
02表面で止まるがダイレクト・コンタクト部で
は、酸化膜がない為第2図cに示した様にシリコ
ン基板に溝207が形成される。次にゲート酸化
膜202を除去して、Asが例えば50KVで3〜4
×1015cm-2イオン注入されその後例えば1000℃で
約30分アニールすることによりソース・ドレイン
及び拡散層配線208が形成される。この時、溝
部にもイオン注入によつてN+拡散層が形成され
ポリシリコン配線209と拡散層配線208は、
電気的に接続される。しかし、溝部の深さ、形状
は一定ではなくエツチングの条件、オーバーエツ
チングの時間などで大きくかわる為、この溝の部
分での抵抗値のバラツキが大きくなる。又溝が大
きく円形に出来ると、第2図eに示した如く、溝
部で拡散層がつながらず拡散層208と、ポリシ
リコン配線209が電気的に絶縁分離されてしま
う。以上の様な問題は素子の微細化にともない接
合深さが浅くなるに従つてより重要な問題とな
り、これまでLSIの歩留りを著るしく下げる原因
となつていた。又リアクテイブイオンエツチング
により溝部に生じた結晶欠陥が拡散層に於る接合
リークを増大して、素子の性能を低下させる等の
問題もあつた。
以上はp型基板上に形成したNチヤネルトラン
ジスタの場合について述べたが同一基板上にp型
の部分とn型の部分が同時に存在するいわゆる
CMOS回路では、次に述べる重要な問題がある。
つまり、N+ポリシリコンを用いるとPチヤネル
トランジスタの形成されている領域ではダイレク
ト・コンタクトがとれない。例えば第3図aに示
した様にソース・ドレイン・拡散層配線はボロン
をイオン注入したP+拡散層でつくられるが、第
2図a〜dと同様の工程を経るとダイレクトコレ
クト部ではN+ポリシリコンとn型基板の間には
p−n接合が出来ない為基板とシヨートしてしま
う。又、例えば第3図bに示した様に最初にトラ
ンジスタのゲート310を形成してP+拡散層を
形成した後、第2のN+ポリシリコンによつて配
線309を形成したとするとN+ポリシリコン3
09とP+拡散層308の間でダイレクトコンタ
クト部に於てpn接合が形成されオーミツクコン
タクトがとれなくなつてしまう。
以上の理由により、たとえばN+ポリシリコン
の配線を用いたCMOS回路では、Pチヤネルト
ランジスタの領域ではダイレクト・コンタクトを
とることが出来なかつた。
これらの問題は回路の設計に多大な制約を与え
てきた。
〔発明の目的〕
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであ
り、歩留りに優れ、LSIの設計自由度も増大させ
ることが出来るコンタクト方法を提供する事を目
的とする。
〔発明の概要〕
本発明は、半導体基板のフイールド絶縁膜で囲
まれた領域に第1の絶縁膜を形成し、その上に半
導体膜を用いて配線及びMIS型トランジスタのゲ
ート電極を形成する工程と、これらの配線及びゲ
ート電極の側壁に第2の絶縁膜を形成する工程
と、前記ゲート電極の側壁における第2の絶縁膜
は残し、前記配線の側壁における第2の絶縁膜は
除去する工程と、前記フイールド絶縁膜で囲まれ
た領域の基板に不純物をドープして形成した導通
型領域の表面及び前記配線の表面から金属又は金
属半導体化合物を成長させ、これらの導電型領域
と配線とを接続する工程とを備えた事を特徴とす
る。
〔発明の効果〕
本発明によれば、フイールド絶縁膜で囲まれた
領域に絶縁薄膜を形成し、次いで半導体膜を用い
た配線、ゲート電極を設ける様にしているので配
線膜のパターニング時に基板がエツチングされる
のを防ぐ事が出来、歩留りが良くなる。又、基板
配線層と配線膜とは、素子形成領域に形成した絶
縁膜により分離され、金属又は金属−半導体化合
物膜により相互接続する様にしているので、両者
の導電型に依存せずコンタクトが可能となり、
LSIの設計自由度が大巾に向上する。
〔発明の実施例〕
以下本発明の一実施例を図面を参照しながら説
明する。
第4図aに示した様に例えばp型基板401上
に50〜1500Å、例えば200Åのゲート酸化膜40
2を形成後、ポリシリコンよりなるゲート電極4
10及び配線409を形成する。このポリシリコ
ンは例えば形成時にりんやヒ素を添加したいわゆ
るドープト・ポリシリコンでもよいし、又、全面
にポリシリコンを堆積した後、POCl3拡散あるい
はイオン注入で不純物をドープしてもよい。又、
この後に行われるソース・ドレインの形成と同時
に不純物をドープしてもよい。次に、例えばAs
を50KVで3〜5×1015cm-2イオン注入せること
によりソース・ドレイン及び拡散層配線408を
形成する。このイオン注入はゲート絶縁膜を通し
て行つてもよいし、又、除去してから行つてもよ
い。フイールド領域(第1図aの拡散層以外の領
域に対応)は図示しない厚いフイールド絶縁膜が
形成される。次に例えば1000℃の酸化雰囲気ある
いはN2雰囲気でアニールすることによりイオン
注入したAsを活性化する。次に全面にCVD・
SiO2411を堆積させる(第4図b)。次に全面
を方向性イオンエツチングする。例えばCF4とH2
ガスを用いたリアクテイブ・イオン・エツチング
を用いてSiO2のエツチングを行い拡散層408
表面を露出すると同時に、ゲート電極410及び
ポリシリコン配線409の側壁にSiO2412を
残置する(第4図c)。次にフオトレジスト41
3を選択的に設置し少くともポリシリコン配線4
09と拡散層配線との電気的接触をとる部分を露
出する。そして例えばNH4下でエツチングを行
いポリシリコン配線側壁の酸化膜を除去する(第
4図d)。次で全面にPt膜を約500Å程度真空蒸
着によつて形成し、例えば550℃の雰囲気で約15
分アニールすると、Pt膜と、シリコンあるいは
ポリシリコンと接している部分でのみPtSi(プラ
チナ・シリサイド)414が形成される。その
後、王水中で処理すると未反応のPt膜が除去さ
れて、第4図eに示した構造が得られる。Ptシ
リサイド414はソース・ドレインと拡散層40
8上及びゲート電極410の上面及びポリシリコ
ン配線409の上面及び側壁上に選択的に形成さ
れる。この時、ポリシリコン配線、側壁上のPtSi
と拡散層408上のPtSiとは互につながり連続的
に形成される。
第4図f〜gは、この部分の拡大図でPt膜と
ポリシリコン409及び拡散層の間でPtSi414
層が形成されつつある状態(第4図f)、及び
PtSi形成反応が終了した状態(第4図g)を示し
ている。図から明らかな様にポリシリコン配線と
拡散層408は約200Åのゲート酸化膜402に
よつて電気的に絶縁されているがそれぞれの表面
に形成されたシリサイドが互につながることによ
り接続される。この様にポリシリコン配線と拡散
層配線のコンタクトをとる部分でポリシリコンを
設置する前にゲート酸化膜をエツチング除去する
ことが無い為、ポリシリコンのエツチングはゲー
ト酸化膜上でストツプさせることが出来従来例の
様に予め露出させていた基板シリコンがエツチン
グされ溝が形成される様なことがない。その為コ
ンタクトの抵抗がポリシリコンのオーバエツチン
グ時間によつて変化したり、又、コンタクトがと
れなかつたりする問題が解決されるばかりか、リ
アクテイブイオンエツチング工程によつて基板シ
リコンに欠陥が生じ拡散層のPN接合のリーク電
流が増大するなどの問題もなくなる。更にポリシ
リコン配線と基板シリコンは、酸化膜によつて隔
てられている為、たとえばN+ポリシリコンでは
なく、P+ポリシリコンを用いても従来例の様に
基板とシヨートすることもない。
以上は、ゲート電極410と配線409を同時
に形成する場合について述べたが、例えば第4図
hに示した様に最初にゲートポリシリコン410
を形成したのちソース・ドレインと拡散層をAs
イオン注入で形成し、次いでポリシリコン配線4
09を酸化膜416を介して選択的に設置した
後、第4図b〜eで述べたのと同様の工程を行つ
てもよい。この場合例えばポリシリコン409の
不純物がP型のボロンであつても酸化膜416が
ある為N型の拡散層408との間でPN接合をつ
くることもない。又シリサイドとN+、P+シリコ
ンとはオーミツクコンタクトがとれる為ポリシリ
コン配線と拡散層はつねにオーミツクコンタクト
がとれる。
以上はp型基板の場合にのみ限定して述べたが
n型基板を用いても又p型n型の両方の基板を同
時にもつ、CMOS回路の製造に用いても全く同
様に適用できる。特にP+配線層−N+ポリシリコ
ン、N+配線層−P+ポリシリコンのダイレクトコ
ンタクトが可能になりp型、n型いずれの基板に
対してもp+、n+のいづれのポリシリコンの配線
を用いてもコンタクトがとれる。又、本実施例で
は、ゲート電極、及び配線ともにポリシリコンの
場合のみ述べたが、これは例えばポリシリコンと
シリサイドの2層構造である。いわゆるポリサイ
ドであつても全く同様に適用できる。この場合で
も第4図eの工程でシリサイド上に更にシリサイ
ドを成長する事ができる。又、第4図bの工程で
CVD SiO2を堆積するかわりに全面を熱酸化して
もよい。又、Ptシリサイドを熱アニールで形成
する場合のみ述べたがPd、Ni、W、Mo、Ta、
Co他いかなるメタルのシリサイドであつてもよ
い。又形成方法もイオン注入を用いるイオンビー
ムミキシング、レーザーや電子ビームを用いたア
ニールでもよい。リンやAs等を用いたイオンビ
ームミキシングによればシリサイド形成と不純物
ドープを同時に行なう事ができる。この場合、ゲ
ート側壁の絶縁物に不純物を予めドープしておけ
ばゲート端周辺にドーピングを行なう事ができ
る。更に第4図等で選択的に設ける導伝性膜は、
シリサイドでなくてもよい。金属フツ化物ガスを
還元性雰囲気にてメタルシリサイドが形成される
温度より低温下で反応させ金属を堆積させる様に
しても良い。例えばWF6とH2のガスを400℃〜
600℃の温度範囲で反応させることによりCVD法
でWを堆積させるとシリコン及びポリシリコン表
面にのみ選択的に堆積させることが出来る。例え
ばこの様にして行つた本発明の第2の実施例によ
る素子の断面形状を第5図に示す。MoF6とH2
混合ガスも用いる事ができる。
第1の実施例で述べた種々の変形はPtシリサ
イド形成工程をすべてこのメタルの選択堆積工程
でおきかえることによりすべて同様に行うことが
可能である。又、本発明の実施例において、絶縁
薄膜厚は連続膜を形成する上で50〜1500Åである
事が好ましい。又、選択成長に代えて電極・配線
形成後、全面に絶縁膜を被着し、コンタクトホー
ルを開けて金属又は、半導体との化合物膜により
両者を接続する事もできる。
以上説明した様に、本発明に依れば歩留りに優
れ、又、LSIの設計自由度を大巾に増大させる事
ができるコンタクトの製法を得る事が出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図aはダイレクトコンタクトを説明する上
面図、第1図bはその回路図、第2図a〜e及び
第3図a,bは従来例を説明する断面図、第4図
a〜hは本発明の第1の実施例を説明する工程断
面図、第5図は本発明の第2の実施例を説明する
断面図である。 図に於て、101,210,310,410,
510……ゲート電極、102,209,30
9,409,509……ポリシリコン配線、10
3,104,208,308,408,508…
…拡散層、105……ダイレクト・コンタクト、
414……PtSi(プラチナシリサイド)、500…
…W(タングステン)。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 半導体基板のフイールド絶縁膜で囲まれた領
    域に第1の絶縁膜を形成し、その上に半導体膜を
    用いて配線及びMIS型トランジスタのゲート電極
    を形成する工程と、これらの配線及びゲート電極
    の側壁に第2の絶縁膜を形成する工程と、前記ゲ
    ート電極の側壁における第2の絶縁膜は残し、前
    記配線の側壁における第2の絶縁膜は除去する工
    程と、前記フイールド絶縁膜で囲まれた領域の基
    板に不純物をドープして形成した導電型領域の表
    面及び前記配線の表面から金属又は金属半導体化
    合物を成長させ、これらの導電型領域と配線とを
    接続する工程とを備えた事を特徴とする半導体装
    置の製造方法。
JP57057241A 1982-04-08 1982-04-08 半導体装置の製造方法 Granted JPS58175847A (ja)

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JPS58175847A JPS58175847A (ja) 1983-10-15
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NL8402859A (nl) * 1984-09-18 1986-04-16 Philips Nv Werkwijze voor het vervaardigen van submicrongroeven in bijvoorbeeld halfgeleidermateriaal en met deze werkwijze verkregen inrichtingen.
JPH0642484B2 (ja) * 1985-09-09 1994-06-01 日本電信電話株式会社 半導体装置の製造方法
EP0296718A3 (en) * 1987-06-26 1990-05-02 Hewlett-Packard Company A coplanar and self-aligned contact structure

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JPS58175847A (ja) 1983-10-15

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