JP2000049225A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体装置及び
その製造方法に関するものであり、特に半導体基板内の
不純物領域(拡散層)とこの上に絶縁膜を介して設けら
れた配線層とをコンタクトするコンタクトプラグを有す
る半導体装置及びその製造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a method of contacting an impurity region (diffusion layer) in a semiconductor substrate with a wiring layer provided thereon via an insulating film. And a method of manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、素子分離技術としてLOCOSが
用いられた場合、フィールド酸化膜で囲まれた素子領域
中の高濃度の不純物領域(例えば、トランジスタのソー
スやドレインとなる拡散層領域)とこの領域上に絶縁膜
を介して設けられる配線層との間にコンタクトプラグが
形成される場合がある。2. Description of the Related Art Conventionally, when LOCOS has been used as an element isolation technique, a high-concentration impurity region (for example, a diffusion layer region serving as a source or a drain of a transistor) in an element region surrounded by a field oxide film and this In some cases, a contact plug is formed between the region and a wiring layer provided with an insulating film interposed therebetween.
【0003】図11は、従来におけるフィールド酸化膜
間に設けられた不純物領域と配線層との間に形成される
コンタクトプラグの構造を示す断面図である。図11に
示すように、半導体基板102には素子分離領域として
のフィールド酸化膜104が形成され、これらフィール
ド酸化膜104の間には、例えばMOSトランジスタの
ドレインである拡散層106が形成されている。さら
に、半導体基板102の全面にはシリコン酸化膜やBP
SGなどからなる絶縁膜108が形成され、この絶縁膜
108上には配線層110が形成される。そして、前記
拡散層106上には、絶縁膜108を開口してコンタク
ト孔が形成されており、このコンタクト孔には拡散層1
06と配線層110とを接続するコンタクトプラグ11
2が形成されている。FIG. 11 is a sectional view showing a structure of a conventional contact plug formed between an impurity region provided between field oxide films and a wiring layer. As shown in FIG. 11, a field oxide film 104 as an element isolation region is formed on a semiconductor substrate 102, and a diffusion layer 106 which is, for example, a drain of a MOS transistor is formed between the field oxide films 104. . Further, a silicon oxide film or BP is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 102.
An insulating film made of SG or the like is formed, and a wiring layer 110 is formed on the insulating film. On the diffusion layer 106, a contact hole is formed by opening the insulating film 108.
Plug 11 for connecting wiring 06 and wiring layer 110
2 are formed.
【0004】このコンタクトプラグ112の形成では、
リソグラフィ法を用いて所望の部分の絶縁膜108をR
IEなどにより除去してコンタクト孔が形成される。こ
の際、リソグラフィ法におけるレジストパターニング時
の合わせずれにより、コンタクト孔開口のための絶縁膜
108のエッチングがフィールド酸化膜104もエッチ
ングしてしまい、コンタクト孔がフィールド酸化膜10
4下まで達する場合がある。In forming the contact plug 112,
A desired portion of the insulating film 108 is formed by R
The contact hole is formed by removal by IE or the like. At this time, due to misalignment at the time of resist patterning in the lithography method, the etching of the insulating film 108 for opening the contact hole also etches the field oxide film 104, and the contact hole becomes
In some cases, it can reach 4 below.
【0005】この結果、その後の工程でコンタクト孔内
に埋め込まれた導体が高濃度の不純物領域を外れた部分
に接し、配線層と半導体基板との間でリーク電流が発生
するという問題がある。As a result, there is a problem that a conductor buried in the contact hole in a subsequent step comes into contact with a portion outside the high-concentration impurity region, and a leak current occurs between the wiring layer and the semiconductor substrate.
【0006】この問題に対し、従来はコンタクト孔の開
口時にこのコンタクト孔開口後のパターンをマスクに再
度不純物を注入することにより、エッチングで露出した
半導体基板102の表面に高濃度の不純物領域112を
形成し、リーク電流の発生を抑えていた(従来例1)。In order to solve this problem, conventionally, when a contact hole is opened, impurities are implanted again using the pattern after the opening of the contact hole as a mask, thereby forming a high concentration impurity region 112 on the surface of the semiconductor substrate 102 exposed by etching. To suppress the occurrence of leakage current (conventional example 1).
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ところが、近年、素子
分離技術としてSTI(シャロウトレンチアイソレーシ
ョン)が用いられるようになり、素子分離領域に箱状の
絶縁膜が形成されるようになってきた。However, in recent years, STI (Shallow Trench Isolation) has been used as an element isolation technique, and a box-shaped insulating film has been formed in an element isolation region.
【0008】図12は、従来におけるSTI間に設けら
れた不純物領域と配線層との間に形成されるコンタクト
プラグの構造を示す断面図である。図12に示すよう
に、半導体基板122には素子分離領域としてのSTI
124が形成され、これらSTI124の間には、例え
ばMOSトランジスタのドレインである拡散層126が
形成されている。さらに、半導体基板122の全面には
シリコン酸化膜やBPSGなどからなる絶縁膜128が
形成され、この絶縁膜128上には配線層130が形成
される。そして、前記拡散層126上には、絶縁膜12
8を開口してコンタクト孔が形成されており、このコン
タクト孔には拡散層126と配線層130とを接続する
コンタクトプラグ132が形成されている。FIG. 12 is a sectional view showing a structure of a conventional contact plug formed between an impurity region provided between STIs and a wiring layer. As shown in FIG. 12, the semiconductor substrate 122 has an STI as an element isolation region.
The diffusion layer 126 is formed between the STIs 124, for example, the drain of the MOS transistor. Further, an insulating film 128 made of a silicon oxide film, BPSG, or the like is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 122, and a wiring layer 130 is formed on the insulating film 128. The insulating film 12 is formed on the diffusion layer 126.
8, a contact hole is formed, and a contact plug 132 for connecting the diffusion layer 126 and the wiring layer 130 is formed in the contact hole.
【0009】このSTIでは、前述のような合わせずれ
が発生したとき、コンタクト孔開口用のRIEによりS
TI124がエッチングされて露出した半導体基板12
2の不純物濃度の低い領域面134は基板面に対してほ
ぼ垂直となる。このため、コンタクト孔から垂直に近い
角度で不純物を注入しても、充分な不純物が不純物濃度
の低い領域面134に入らず、この領域面134に高濃
度の不純物領域が形成できない。In this STI, when the misalignment as described above occurs, the STI is performed by RIE for opening a contact hole.
Semiconductor substrate 12 exposed by etching TI 124
The region surface 134 having a low impurity concentration of 2 is substantially perpendicular to the substrate surface. For this reason, even if impurities are implanted at an angle nearly perpendicular to the contact hole, sufficient impurities do not enter the low impurity concentration region surface 134, and a high concentration impurity region cannot be formed in this region surface 134.
【0010】したがって、その後の工程でコンタクト孔
内に埋め込まれたコンタクトプラグ132が高濃度の不
純物領域(拡散層126)を外れた部分、すなわち不純
物濃度の低い領域面134に接し、半導体基板122と
配線層130の間でリーク電流が発生するという問題が
ある。Therefore, the contact plug 132 buried in the contact hole in a subsequent step comes into contact with a portion outside the high-concentration impurity region (diffusion layer 126), that is, a region surface 134 with a low impurity concentration, and the semiconductor substrate 122 and the There is a problem that a leak current occurs between the wiring layers 130.
【0011】これに対して、埋め込み材料として高濃度
の不純物領域と同導電形の不純物を予め含むポリシリコ
ンをこのコンタクト孔に埋め込むことでリーク電流を抑
えるという技術もある(従来例2)。しかし、この場
合、ポリシリコンそのものの抵抗が金属と比較して高
く、かつ、拡散層とポリシリコンの接触面の抵抗も高い
という問題がある。On the other hand, there is a technique in which a leakage current is suppressed by burying polysilicon containing a high-concentration impurity region and an impurity of the same conductivity type in advance in the contact hole as a burying material (conventional example 2). However, in this case, there is a problem that the resistance of polysilicon itself is higher than that of metal, and the resistance of the contact surface between the diffusion layer and polysilicon is higher.
【0012】この発明は、前記問題点を解決するために
なされたものであり、半導体基板の不純物拡散層上に形
成された絶縁膜を開口してコンタクト孔を形成する際、
不純物拡散層上からコンタクト孔の形成位置がずれて
も、配線層に接続されたコンタクト材と半導体基板との
間でリーク電流が生じず、かつコンタクト材と不純物拡
散層との間に低抵抗のコンタクトを形成することが可能
な半導体装置及びその製造方法を提供することを目的と
する。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to form a contact hole by opening an insulating film formed on an impurity diffusion layer of a semiconductor substrate.
Even if the contact hole is displaced from the impurity diffusion layer, no leakage current occurs between the contact material connected to the wiring layer and the semiconductor substrate, and a low resistance between the contact material and the impurity diffusion layer. An object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of forming a contact and a method for manufacturing the same.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明に係る半導体装置は、半導体基板内に形成
されたこの半導体基板と逆導電形の不純物層と、前記不
純物層上に形成された絶縁膜と、前記絶縁膜上に形成さ
れた配線層と、前記不純物層と前記配線層とをコンタク
トするコンタクト材を埋め込むための前記絶縁膜に形成
された開孔部と、前記開孔部内の前記不純物層上に形成
された金属シリサイド膜と、前記開孔部内の半導体基板
露出面に形成された前記不純物層と同導電形の不純物を
含有するシリコン膜と、前記開孔部内の前記金属シリサ
イド膜上及び前記シリコン膜上に形成されたコンタクト
プラグとを具備することを特徴とする。In order to achieve the above object, a semiconductor device according to the present invention comprises an impurity layer formed in a semiconductor substrate and having a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate, and an impurity layer formed on the impurity layer. An insulating film, a wiring layer formed on the insulating film, an opening formed in the insulating film for embedding a contact material for contacting the impurity layer and the wiring layer, A metal silicide film formed on the impurity layer in the portion, a silicon film containing an impurity of the same conductivity type as the impurity layer formed on the exposed surface of the semiconductor substrate in the opening, and the silicon film in the opening. A contact plug formed on the metal silicide film and the silicon film.
【0014】また、この発明に係る半導体装置は、半導
体基板内に設けられた溝中に絶縁膜を埋め込んで形成さ
れた素子分離領域と、前記素子分離領域に挟持するよう
に形成された前記半導体基板と逆導電形の不純物層と、
前記素子分離領域及び不純物層上に形成された絶縁膜
と、前記素子分離領域を挟持する不純物層間を接続する
配線材を埋め込むために前記絶縁膜に前記不純物層上と
前記素子分離領域上の双方にわたって形成された開孔部
と、前記開孔部内の前記不純物層上に形成された金属シ
リサイド膜と、前記開孔部内の前記不純物層下における
半導体基板露出面に対して形成された前記不純物層と同
導電形の不純物を含有するシリコン膜と、前記開孔部内
の前記金属シリサイド膜上及び前記シリコン膜上に形成
された配線とを具備することを特徴とする。Further, according to the semiconductor device of the present invention, there is provided an element isolation region formed by embedding an insulating film in a groove provided in a semiconductor substrate, and the semiconductor device formed to be sandwiched between the element isolation regions. An impurity layer of the opposite conductivity type to the substrate;
An insulating film formed on the element isolation region and the impurity layer, and a wiring material for connecting the impurity layer sandwiching the element isolation region, are embedded in the insulating film both on the impurity layer and on the element isolation region. A metal silicide film formed on the impurity layer in the hole, and the impurity layer formed on the exposed surface of the semiconductor substrate under the impurity layer in the hole. And a silicon film containing an impurity of the same conductivity type as above, and a wiring formed on the metal silicide film and the silicon film in the opening.
【0015】また、この発明に係る半導体装置の製造方
法は、半導体基板にこの半導体基板と逆導電形の不純物
層を形成する工程と、前記不純物層上に絶縁膜を形成す
る工程と、前記不純物層とのコンタクトをとるために前
記絶縁膜に開孔部を形成する工程と、前記開孔部内の前
記不純物層上及び前記開孔部内で露出した半導体基板面
に対して不純物を含有するシリコン膜を形成する工程
と、前記開孔部内の前記不純物層上の前記シリコン膜上
に金属膜を形成する工程と、熱処理を行うことで前記シ
リコン膜と前記金属膜とを反応させ金属シリサイド膜を
形成する工程と、前記開孔部内に金属を埋め込む工程と
を具備することを特徴とする。Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a step of forming an impurity layer of a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate on a semiconductor substrate; a step of forming an insulating film on the impurity layer; Forming an opening in the insulating film to make contact with a layer; and forming a silicon film containing impurities on the impurity layer in the opening and on the semiconductor substrate surface exposed in the opening. Forming a metal film on the silicon film on the impurity layer in the opening, and reacting the silicon film and the metal film by performing a heat treatment to form a metal silicide film. And a step of embedding a metal in the opening.
【0016】また、この発明に係る半導体装置の製造方
法は、半導体基板に設けた溝中に絶縁膜を埋め込んで素
子分離領域を形成する工程と、前記素子分離領域に隣接
して前記半導体基板にこの半導体基板と逆導電形の不純
物層を形成する工程と、前記不純物層上に絶縁膜を形成
する工程と、前記不純物層とのコンタクトをとるために
前記絶縁膜に開孔部を形成する工程と、前記開孔部内の
前記不純物層上及び前記開孔部内で露出した前記半導体
基板の前記溝側面に前記不純物層と同導電形の不純物を
含有するシリコン膜を形成する工程と、前記開孔部内の
前記不純物層上の前記シリコン膜上に金属膜を形成する
工程と、熱処理を行うことで前記シリコン膜と前記金属
膜とを反応させ金属シリサイド膜を形成する工程と、前
記開孔部内にコンタクト材を埋め込む工程と、前記絶縁
膜上に前記コンタクト材とコンタクトされた配線層を形
成する工程とを具備することを特徴とする。Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a step of forming an element isolation region by burying an insulating film in a groove provided in the semiconductor substrate; Forming an impurity layer of the opposite conductivity type to the semiconductor substrate; forming an insulating film on the impurity layer; and forming an opening in the insulating film to make contact with the impurity layer. Forming a silicon film containing an impurity of the same conductivity type as that of the impurity layer on the impurity layer in the opening and on the groove side surface of the semiconductor substrate exposed in the opening; Forming a metal film on the silicon film on the impurity layer in the portion, forming a metal silicide film by reacting the silicon film and the metal film by performing a heat treatment, and forming a metal silicide film in the opening portion. Con Burying the transfected material, characterized by comprising the step of forming the contact material and the contact to a wiring layer on the insulating film.
【0017】また、この発明に係る半導体装置の製造方
法は、半導体基板に設けた溝中に絶縁膜を埋め込んで素
子分離領域を形成する工程と、前記素子分離領域を挟持
するように前記半導体基板にこの半導体基板と逆導電形
の不純物層を形成する工程と、前記不純物層上に絶縁膜
を形成する工程と、前記素子分離領域を挟持する不純物
層とのコンタクトをとるために前記絶縁膜に前記不純物
層上と前記素子分離領域上の双方にわたって開孔部を形
成する工程と、前記開孔部内の前記不純物層上及び前記
開孔部内で露出した前記半導体基板の前記溝側面に対し
て前記不純物層と同導電形の不純物を含有するシリコン
膜を形成する工程と、前記開孔部内の前記不純物層上の
前記シリコン膜上に金属膜を形成する工程と、熱処理を
行うことで前記シリコン膜と前記金属膜とを反応させ金
属シリサイド膜を形成する工程と、前記開孔部内に配線
材を埋め込む工程とを具備することを特徴とする。Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, there is provided a method of forming an element isolation region by burying an insulating film in a groove provided in a semiconductor substrate, and forming the semiconductor substrate so as to sandwich the element isolation region. Forming an impurity layer of the opposite conductivity type to the semiconductor substrate, forming an insulating film on the impurity layer, and forming a contact with the impurity layer sandwiching the element isolation region. Forming an opening over both the impurity layer and the element isolation region; and forming the opening on the impurity layer in the opening and the groove side surface of the semiconductor substrate exposed in the opening. Forming a silicon film containing an impurity of the same conductivity type as the impurity layer, forming a metal film on the silicon film on the impurity layer in the opening, and performing heat treatment. Characterized by comprising a step of forming a metal silicide film by reacting a con film and the metal film, and a step of embedding a wiring material in the opening.
【0018】[0018]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
実施の形態について説明する。まず、この発明の第1の
実施の形態の半導体装置について説明する。図1は、第
1の実施の形態の半導体装置の構造を示す断面図であ
る。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a sectional view showing the structure of the semiconductor device according to the first embodiment.
【0019】この図1に示すように、p形半導体基板2
には、素子分離領域としてのSTI4が形成され、この
STI4で囲まれた素子領域には、不図示のnチャネル
MOSトランジスタなどの素子が形成されている。前記
STI4間には、前記nチャネルMOSトランジスタの
ドレインであるn+拡散層6が形成され、さらに、半導
体基板2の全面にはシリコン酸化膜、BPSGなどから
なる絶縁膜8が形成される。As shown in FIG. 1, a p-type semiconductor substrate 2
Is formed with an STI4 as an element isolation region, and an element such as an n-channel MOS transistor (not shown) is formed in an element region surrounded by the STI4. An n + diffusion layer 6 serving as a drain of the n-channel MOS transistor is formed between the STIs 4, and an insulating film 8 made of a silicon oxide film, BPSG, or the like is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 2.
【0020】前記n+拡散層6上には、絶縁膜8を開口
してコンタクト孔が形成されている。ここで、このコン
タクト孔の形成では、リソグラフィ時におけるフォトマ
スクなどの合わせずれ等により、レジストパターンに位
置ずれが生じる場合がある。レジストパターンに位置ず
れが生じると、コンタクト孔開口時のエッチングがn+
拡散層6上をはずれ、n+拡散層6の横に存在するST
I4の一部上に達してしまう。これにより、本来、n+
拡散層6上のみに形成されるべきコンタクト孔がこのn
+拡散層6上をはずれ、n+拡散層6下のp形半導体基
板2の不純物濃度の低い領域面10まで達してしまう恐
れがある。図1は、コンタクト孔の形成時にn+拡散層
6下に不純物濃度の低い領域面10が露出した場合の半
導体装置の断面を示すものである。On the n + diffusion layer 6, a contact hole is formed by opening the insulating film 8. Here, in the formation of this contact hole, a positional shift may occur in the resist pattern due to misalignment of a photomask or the like during lithography. If the resist pattern is displaced, the etching at the time of opening the contact hole becomes n +
ST that is off the diffusion layer 6 and exists next to the n + diffusion layer 6
It reaches a part of I4. Thereby, originally, n +
The contact hole to be formed only on diffusion layer 6 is n
There is a possibility that the semiconductor layer 2 may fall off on the + diffusion layer 6 and reach the region 10 of the p-type semiconductor substrate 2 under the n + diffusion layer 6 where the impurity concentration is low. FIG. 1 shows a cross section of the semiconductor device in the case where a region surface 10 having a low impurity concentration is exposed below the n + diffusion layer 6 when a contact hole is formed.
【0021】また、前記コンタクト孔内の水平部分であ
るn+拡散層6上、あるいは同様にコンタクト孔内の水
平部分である一部のSTI4上には高融点金属シリサイ
ド膜、例えばチタンシリサイド(TiSi2 )膜12が
形成されている。また、コンタクト孔内の不純物濃度の
低い領域面10を含む垂直に近い部分の全側面にはシリ
コン膜、例えばポリシリコン膜14が形成される。この
ポリシリコン膜14には、n+拡散層6と同導電形の不
純物、例えばリン(P)があらかじめドープされてい
る。そして、コンタクト孔内のチタンシリサイド膜上及
びポリシリコン膜上には、コンタクト材であるタングス
テン(W)16が形成されている。A refractory metal silicide film, for example, titanium silicide (TiSi 2 ) is formed on the n + diffusion layer 6 which is a horizontal portion in the contact hole, or on a part of the STI 4 which is also a horizontal portion in the contact hole. ) A film 12 is formed. In addition, a silicon film, for example, a polysilicon film 14 is formed on all side surfaces near the vertical including the region surface 10 having a low impurity concentration in the contact hole. This polysilicon film 14 is doped in advance with an impurity of the same conductivity type as n + diffusion layer 6, for example, phosphorus (P). Tungsten (W) 16 as a contact material is formed on the titanium silicide film and the polysilicon film in the contact hole.
【0022】さらに、前記絶縁膜8上には、アルミニウ
ム膜などからなる配線層18が形成される。この配線層
18は、タングステン16、チタンシリサイド膜12を
介してn+拡散層6に電気的に低抵抗に接続されてい
る。Further, a wiring layer 18 made of an aluminum film or the like is formed on the insulating film 8. The wiring layer 18 is electrically connected to the n + diffusion layer 6 with low resistance via the tungsten 16 and the titanium silicide film 12.
【0023】このような構造を有する半導体装置では、
コンタクト孔内のn+拡散層6とタングステン16との
間にはチタンシリサイド12が形成されているため、ド
レインであるn+拡散層6とコンタクト材であるタング
ステン16との間で低抵抗化が実現される。一方、リー
ク電流の原因となるn+拡散層6下の不純物濃度の低い
領域面10にはポリシリコン膜14が形成されているた
め、領域面10とタングステン16との間に生じるリー
ク電流を抑えることができる。In a semiconductor device having such a structure,
Since titanium silicide 12 is formed between n + diffusion layer 6 and tungsten 16 in the contact hole, low resistance is realized between n + diffusion layer 6 as the drain and tungsten 16 as the contact material. You. On the other hand, since polysilicon film 14 is formed on region surface 10 having a low impurity concentration below n + diffusion layer 6 which causes a leakage current, it is necessary to suppress a leakage current generated between region surface 10 and tungsten 16. Can be.
【0024】なお、図1にはコンタクト孔の形成位置が
n+拡散層6上をずれ、タングステン16などのコンタ
クト材がSTI4の一部上に達している場合を示した
が、位置ずれを起こしていない場合はn+拡散層6上の
みにチタンシリサイド12が形成されていることにな
る。FIG. 1 shows a case where the position of the contact hole is shifted on the n + diffusion layer 6 and the contact material such as tungsten 16 reaches a part of the STI 4, but the position is shifted. Otherwise, titanium silicide 12 is formed only on n + diffusion layer 6.
【0025】以上説明したようにこの第1の実施の形態
によれば、半導体基板の不純物拡散層上に形成された絶
縁膜を開口してコンタクト孔を形成する際、不純物拡散
層上からコンタクト孔の形成位置がずれても、配線層に
接続されたコンタクト材と半導体基板との間でリーク電
流が生じず、かつコンタクト材と不純物拡散層との間に
低抵抗のコンタクトを形成することが可能である。As described above, according to the first embodiment, when forming the contact hole by opening the insulating film formed on the impurity diffusion layer of the semiconductor substrate, the contact hole is formed from above the impurity diffusion layer. Even if the formation position is shifted, no leak current occurs between the contact material connected to the wiring layer and the semiconductor substrate, and a low-resistance contact can be formed between the contact material and the impurity diffusion layer. It is.
【0026】次に、前記第1の実施の形態の半導体装置
の製造方法について説明する。図2〜図6、図1は、第
1の実施の形態の半導体装置の製造方法を示す各製造工
程の断面図である。Next, a method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment will be described. 2 to 6 and FIG. 1 are cross-sectional views of respective manufacturing steps showing a method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment.
【0027】図2に示すように、p形半導体基板2にフ
ォトリソグラフィ法により所望のレジストパターン20
を形成した後、RIEにより半導体基板2をエッチング
してトレンチ22を形成する。レジストパターン20を
剥離した後、半導体基板2全面にシリコン酸化膜を堆積
して前記トレンチ22内を埋め込む。続いて、図3に示
すように、半導体基板2上の余分なシリコン酸化膜をC
MPにより研磨して平坦化し、素子分離領域としてのS
TI4を形成する。As shown in FIG. 2, a desired resist pattern 20 is formed on the p-type semiconductor substrate 2 by photolithography.
Is formed, the semiconductor substrate 2 is etched by RIE to form a trench 22. After removing the resist pattern 20, a silicon oxide film is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate 2 to fill the trench 22. Subsequently, as shown in FIG. 3, an extra silicon oxide film on the semiconductor substrate 2 is
Polishing and flattening by MP, S as an element isolation region
Form TI4.
【0028】その後、このSTI4で囲まれた素子領域
上に、nチャネルMOSトランジスタなどの素子を形成
する。ここで、図4に示すように、例えば、リン(P)
が所定の条件でイオン注入され、STI4間に前記nチ
ャネルMOSトランジスタのドレインとなるn+拡散層
6が形成される。さらに、同図に示すように、半導体基
板2の全面に絶縁膜8を堆積する。Thereafter, an element such as an n-channel MOS transistor is formed on the element region surrounded by the STI 4. Here, as shown in FIG. 4, for example, phosphorus (P)
Are ion-implanted under predetermined conditions, and an n + diffusion layer 6 serving as a drain of the n-channel MOS transistor is formed between the STIs 4. Further, as shown in the figure, an insulating film 8 is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate 2.
【0029】次に、図5に示すように、絶縁膜8上に形
成する配線層と半導体基板2上のn+拡散層6とのコン
タクトをとるために、絶縁膜8上にレジストを塗布しリ
ソグラフィ法により所望のレジストパターン24を形成
した後、RIEにより前記絶縁膜8を開口してコンタク
ト孔を形成する。なお、このコンタクト孔の大きさは縦
横0.2〜0.3μm程度である。Next, as shown in FIG. 5, in order to make contact between the wiring layer formed on the insulating film 8 and the n + diffusion layer 6 on the semiconductor substrate 2, a resist is applied on the insulating film 8 and lithography is performed. After a desired resist pattern 24 is formed by the method, the insulating film 8 is opened by RIE to form a contact hole. The size of the contact hole is about 0.2 to 0.3 μm in length and width.
【0030】この際、リソグラフィ時におけるフォトマ
スクなどの合わせずれにより、レジストパターン24に
位置ずれが生じる場合がある。レジストパターン24に
位置ずれが生じると、コンタクト孔の開口工程における
RIEによるエッチングがn+拡散層6上をはずれ、n
+拡散層6の横に存在するSTI4の一部上に達してし
まう。これにより、本来、n+拡散層6上のみに形成さ
れるべきコンタクト孔がこのn+拡散層6上をはずれ、
n+拡散層6下のp形半導体基板2の不純物濃度の低い
領域面10まで達してしまう恐れがある。At this time, the resist pattern 24 may be misaligned due to misalignment of a photomask or the like during lithography. When the resist pattern 24 is displaced, the etching by RIE in the contact hole opening step is displaced on the n + diffusion layer 6, and n
+ It reaches a part of the STI 4 existing beside the diffusion layer 6. As a result, the contact hole which should be formed only on n + diffusion layer 6 is displaced on n + diffusion layer 6, and
There is a possibility that the surface of the p-type semiconductor substrate 2 under the n + diffusion layer 6 may reach the low impurity concentration region surface 10.
【0031】そこで、図5に示す前記工程に続いて、レ
ジストパターン24を剥離した後、図6に示すように、
リン(P)があらかじめドープされたポリシリコン膜1
4を、LPCVD法によりp形半導体基板2全面に膜厚
20nm程度成膜する。このLPCVD法による成膜で
は、コンタクト孔内の基板面に対して水平部分であるn
+拡散層6上、垂直に近い部分である領域面10上を含
む全領域にほぼ均等に膜が堆積される。Therefore, following the above-described step shown in FIG. 5, after the resist pattern 24 is peeled off, as shown in FIG.
Polysilicon film 1 doped with phosphorus (P) in advance
4 is formed on the entire surface of the p-type semiconductor substrate 2 by LPCVD to a thickness of about 20 nm. In this film formation by the LPCVD method, n is a horizontal portion with respect to the substrate surface in the contact hole.
On the + diffusion layer 6, a film is deposited almost uniformly on the entire region including the region surface 10 which is a portion close to the vertical.
【0032】さらに、高融点金属、例えばチタン(T
i)膜26を、スパッタ法によりp形半導体基板2全面
に膜厚20nm程度蒸着する。このスパッタ法による蒸
着では、水平部分であるn+拡散層6上にはチタン膜2
6が膜厚20nm程度蒸着されるが、垂直に近い部分で
ある領域面10にはあまり蒸着されない。なお、前記チ
タン膜26の蒸着膜厚は、ポリシリコン膜14の膜厚以
下にする。Further, a refractory metal such as titanium (T
i) A film 26 is deposited to a thickness of about 20 nm on the entire surface of the p-type semiconductor substrate 2 by a sputtering method. In the vapor deposition by the sputtering method, the titanium film 2 is formed on the n + diffusion layer 6 which is a horizontal portion.
6 is deposited to a thickness of about 20 nm, but is not so deposited on the area plane 10 which is a portion close to the vertical. The thickness of the titanium film 26 is not more than the thickness of the polysilicon film 14.
【0033】前記チタン膜26の蒸着後、600℃〜8
00℃程度の温度にて熱処理を行う。この熱処理によ
り、前記チタン膜26とポリシリコン膜14が反応して
チタンシリサイド(TiSi2 )12が形成される。こ
のとき、コンタクト孔内の水平部分であるn+拡散層6
上では、チタン膜26の膜厚とポリシリコン膜14の膜
厚とが同程度であるため、ポリシリコン膜14のほぼ全
膜がチタンシリサイド12となり、チタンシリサイド1
2とn+拡散層6との界面にはポリシリコン膜14がほ
とんど残ることはない。よって、n+拡散層6とコンタ
クト孔内に埋め込まれるコンタクト材と間で低抵抗化が
実現される。After the deposition of the titanium film 26, a temperature of 600.degree.
Heat treatment is performed at a temperature of about 00 ° C. By this heat treatment, the titanium film 26 and the polysilicon film 14 react to form titanium silicide (TiSi 2 ) 12. At this time, the n + diffusion layer 6 which is a horizontal portion in the contact hole is formed.
In the above, since the thickness of the titanium film 26 and the thickness of the polysilicon film 14 are substantially the same, almost the entire film of the polysilicon film 14 becomes the titanium silicide 12 and the titanium silicide 1
Polysilicon film 14 hardly remains at the interface between 2 and n + diffusion layer 6. Therefore, low resistance is realized between n + diffusion layer 6 and the contact material embedded in the contact hole.
【0034】一方、リーク電流の原因となるn+拡散層
6下の不純物濃度の低い領域面10では、チタン膜26
の蒸着が少ないため、チタンシリサイド12が形成され
ても領域面10上にポリシリコン膜14が充分残ること
から、p形半導体基板2の領域面10とコンタクト材と
の間に生じるリーク電流を抑えることができる。On the other hand, in the region 10 having a low impurity concentration below the n + diffusion layer 6 which causes a leakage current, the titanium film 26
Is deposited, the polysilicon film 14 is sufficiently left on the region surface 10 even when the titanium silicide 12 is formed, so that a leak current generated between the region surface 10 of the p-type semiconductor substrate 2 and the contact material is suppressed. be able to.
【0035】次に、タングステン(W)膜をスパッタ法
あるいはCVD法により成膜し、コンタクト孔内にコン
タクト材となるタングステン16を埋め込む。その後、
図1に示すように、絶縁膜8上にあるタングステン膜、
チタンシリサイドあるいはチタン膜26とポリシリコン
膜14をドライエッチング法あるいはCMP法により除
去する。そして、前記絶縁膜8上にアルミニウム膜を成
膜し、リソグラフィ法によりパターニングして配線層1
8を形成する。Next, a tungsten (W) film is formed by sputtering or CVD, and tungsten 16 serving as a contact material is buried in the contact hole. afterwards,
As shown in FIG. 1, a tungsten film on the insulating film 8,
The titanium silicide or titanium film 26 and the polysilicon film 14 are removed by dry etching or CMP. Then, an aluminum film is formed on the insulating film 8 and patterned by lithography to form the wiring layer 1.
8 is formed.
【0036】前述した工程では、チタン膜26を成膜し
た直後に熱処理を行ったが、これに限るわけではなく、
チタン膜26の成膜後のいずれかの工程にて熱処理を行
えばよい。前述したように、この熱処理により、前記チ
タン膜26とポリシリコン膜14が反応してチタンシリ
サイド(TiSi2 )12が形成され、n+拡散層6と
コンタクト材であるタングステン16との間で低抵抗化
が実現される。一方、リーク電流の原因となるn+拡散
層6下の領域面10では、チタン膜26の蒸着が少ない
ため、チタンシリサイド12が形成されても領域面10
上にポリシリコン膜14が充分残り、p形半導体基板2
の領域面10とコンタクト材との間のリーク電流を抑え
ることができる。In the above-described process, the heat treatment was performed immediately after the titanium film 26 was formed. However, the present invention is not limited to this.
The heat treatment may be performed in any step after the formation of the titanium film 26. As described above, due to this heat treatment, the titanium film 26 and the polysilicon film 14 react to form titanium silicide (TiSi 2 ) 12, and a low resistance is formed between the n + diffusion layer 6 and the tungsten 16 as a contact material. Is realized. On the other hand, in the region surface 10 under the n + diffusion layer 6 which causes a leakage current, the titanium film 26 is less deposited, so that even if the titanium silicide 12 is formed, the region surface 10
A sufficient polysilicon film 14 remains on the p-type semiconductor substrate 2
Leakage current between the region surface 10 and the contact material can be suppressed.
【0037】以上説明したようにこの半導体装置の製造
方法によれば、ソース、ドレインなどの不純物拡散層上
の絶縁膜を開口してコンタクト孔を形成する際、リソグ
ラフィ工程における合わせずれにより不純物拡散層上か
らコンタクト孔がずれても、コンタクト孔に埋め込まれ
るコンタクト材と半導体基板との間でリーク電流が生じ
ず、かつ不純物拡散層とコンタクト材との間に低抵抗の
コンタクトを形成することができる。As described above, according to this method of manufacturing a semiconductor device, when an insulating film on an impurity diffusion layer such as a source or a drain is opened to form a contact hole, the impurity diffusion layer is misaligned in a lithography process. Even if the contact hole is displaced from above, no leak current occurs between the contact material embedded in the contact hole and the semiconductor substrate, and a low-resistance contact can be formed between the impurity diffusion layer and the contact material. .
【0038】次に、この発明の第2の実施の形態の半導
体装置について説明する。前記第1の実施の形態ではコ
ンタクト孔を開口する例を説明したが、STIを挟んだ
拡散層を接続する配線を形成する例にも本発明を適用す
ることができる。Next, a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment, an example in which a contact hole is opened has been described. However, the present invention can be applied to an example in which a wiring connecting a diffusion layer sandwiching an STI is formed.
【0039】図7は、この発明の第2の実施の形態の半
導体装置の構造を示す断面図である。この図7に示すよ
うに、p形半導体基板32にはSTI34が形成され、
このSTI34間には配線層としてのn+拡散層36が
形成されている。これらn+拡散層36の間には、ST
I38が形成される。さらに、半導体基板32の全面に
は、シリコン酸化膜、BPSGなどからなる絶縁膜40
が形成されている。FIG. 7 is a sectional view showing a structure of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, an STI 34 is formed on the p-type semiconductor substrate 32,
An n + diffusion layer 36 is formed between the STIs 34 as a wiring layer. ST is provided between these n + diffusion layers 36.
I38 is formed. Further, an insulating film 40 made of a silicon oxide film, BPSG, or the like is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 32.
Are formed.
【0040】また、前記n+拡散層36上及びSTI3
8上には、前記絶縁膜40を開口して配線溝が形成され
ている。ここで、この配線溝の形成では、絶縁膜40の
エッチングを過度に行うと、STI38がエッチングさ
れてn+拡散層36より深い所までエッチングが到達
し、n+拡散層36下のp形半導体基板32の不純物濃
度の低い領域面42が露出するまで配線溝が形成されて
しまう恐れがある。図7は、配線溝の形成時にn+拡散
層36下に不純物濃度の低い領域面42が露出した場合
を示すものである。The n + diffusion layer 36 and the STI 3
On 8, a wiring groove is formed by opening the insulating film 40. Here, in the formation of the wiring groove, if the etching of the insulating film 40 is excessively performed, the STI 38 is etched to reach a position deeper than the n + diffusion layer 36, and the p-type semiconductor substrate 32 below the n + diffusion layer 36 is etched. The wiring groove may be formed until the region surface 42 having a low impurity concentration is exposed. FIG. 7 shows a case where the region surface 42 having a low impurity concentration is exposed below the n + diffusion layer 36 when the wiring groove is formed.
【0041】また、前記配線溝内の水平部分であるn+
拡散層36上、あるいは同様に配線溝内の水平部分であ
るSTI38上には高融点金属シリサイド膜、例えばチ
タンシリサイド(TiSi2 )膜44が形成される。ま
た、配線溝内の領域面42を含む垂直に近い部分の全側
面にはポリシリコン膜46が形成される。このポリシリ
コン膜46には、n+拡散層36と同導電形の不純物、
例えばリン(P)があらかじめドープされている。そし
て、配線溝内のチタンシリサイド膜44上及びポリシリ
コン膜46上には配線材であるタングステン(W)48
が形成されている。このタングステン48は、チタンシ
リサイド膜44を介してn+拡散層36に電気的に低抵
抗に接続されている。Further, n +, which is a horizontal portion in the wiring groove,
A refractory metal silicide film, for example, a titanium silicide (TiSi 2 ) film 44 is formed on the diffusion layer 36 or similarly on the STI 38 which is a horizontal portion in the wiring groove. In addition, a polysilicon film 46 is formed on all side surfaces near the vertical including the region surface 42 in the wiring groove. The polysilicon film 46 has an impurity of the same conductivity type as the n + diffusion layer 36,
For example, phosphorus (P) is doped in advance. Then, on the titanium silicide film 44 and the polysilicon film 46 in the wiring groove, tungsten (W) 48 as a wiring material is provided.
Are formed. This tungsten 48 is electrically connected to the n + diffusion layer 36 through the titanium silicide film 44 with low resistance.
【0042】このような構造を有する半導体装置では、
配線溝内のn+拡散層36とタングステン48との間に
はチタンシリサイド膜44が形成されているため、配線
層であるn+拡散層36と配線材であるタングステン4
8との間で低抵抗化が実現される。In a semiconductor device having such a structure,
Since the titanium silicide film 44 is formed between the n + diffusion layer 36 and the tungsten 48 in the wiring groove, the n + diffusion layer 36 as the wiring layer and the tungsten 4 as the wiring material are formed.
8, the resistance can be reduced.
【0043】一方、リーク電流の原因となるn+拡散層
36下の不純物濃度の低い領域面42にはポリシリコン
膜46が形成されているため、領域面42とタングステ
ン48との間に生じるリーク電流を抑えることができ
る。On the other hand, since the polysilicon film 46 is formed on the region surface 42 having a low impurity concentration below the n + diffusion layer 36 which causes the leakage current, the leakage current generated between the region surface 42 and the tungsten 48 is formed. Can be suppressed.
【0044】以上説明したようにこの第2の実施の形態
によれば、配線層などを構成する不純物拡散層上の絶縁
膜を開口して配線溝を形成する際、絶縁膜のエッチング
工程における過度のエッチングにより不純物拡散層より
配線溝が深く形成された場合においても、配線溝に埋め
込まれる配線材と半導体基板との間でリーク電流が生じ
ず、かつ不純物拡散層と配線材との間に低抵抗のコンタ
クトを形成することができる。As described above, according to the second embodiment, when opening the insulating film on the impurity diffusion layer constituting the wiring layer and the like to form the wiring groove, excessive etching in the insulating film is required. Even when the wiring groove is formed deeper than the impurity diffusion layer due to the etching, no leakage current occurs between the wiring material embedded in the wiring groove and the semiconductor substrate, and a low current flows between the impurity diffusion layer and the wiring material. Resistive contacts can be formed.
【0045】次に、この発明の第3の実施の形態の半導
体装置について説明する。第3の実施の形態は、不揮発
性メモリのメモリセルアレイ内における配線に本発明を
適用した例である。Next, a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention will be described. The third embodiment is an example in which the present invention is applied to a wiring in a memory cell array of a nonvolatile memory.
【0046】図8は、第3の実施の形態のメモリセルア
レイの構成を示す平面図であり、メモリセルのソース配
線にタングステンを使用した場合を示している。この図
8に示すように、行方向にワード線50が配線され、列
方向にアルミニウム(Al)等からなる配線層52が配
線されている。前記ワード線50の間にはタングステン
などからなるソース配線54が設けられ、配線層52に
はメモリセルトランジスタに対するコンタクトをとるた
めのコンタクト部56が形成されている。FIG. 8 is a plan view showing a configuration of a memory cell array according to the third embodiment, and shows a case where tungsten is used for a source wiring of a memory cell. As shown in FIG. 8, a word line 50 is wired in a row direction, and a wiring layer 52 made of aluminum (Al) or the like is wired in a column direction. A source wire 54 made of tungsten or the like is provided between the word lines 50, and a contact portion 56 for making a contact with a memory cell transistor is formed in the wiring layer 52.
【0047】図9は、図8中のA−A′で切断したとき
の断面図であり、図10は図8中のB−B′で切断した
ときの断面図である。図9に示すように、p形半導体基
板62には、ソースのn+拡散層64とドレインのn+
拡散層66が形成されている。n+拡散層64とn+拡
散層66の間のチャネル上には、このチャネルと絶縁さ
れたフローティングゲート68が形成され、このフロー
ティングゲート68上にはフローティングゲート68と
絶縁されたコントロールゲートとしての前記ワード線5
0が形成される。FIG. 9 is a sectional view taken along line AA 'in FIG. 8, and FIG. 10 is a sectional view taken along line BB' in FIG. As shown in FIG. 9, a p-type semiconductor substrate 62 has a source n + diffusion layer 64 and a drain n + diffusion layer 64.
A diffusion layer 66 is formed. On a channel between the n + diffusion layer 64 and the n + diffusion layer 66, a floating gate 68 insulated from the channel is formed. On the floating gate 68, the word as a control gate insulated from the floating gate 68 is formed. Line 5
0 is formed.
【0048】前記フローティングゲート68及びコント
ロールゲートとしてのワード線50の周囲を含むp形半
導体基板62上には絶縁膜70が形成され、n+拡散層
66上の前記絶縁膜70の開口部には前記コンタクト部
56におけるコンタクト材であるタングステン72が形
成されている。このタングステン72上には配線層52
が形成される。この配線層52は、タングステン72を
介してドレインのn+拡散層66に電気的に低抵抗に接
続される。さらに、前記n+拡散層64上には、タング
ステンからなるソース配線54が形成されている。An insulating film 70 is formed on the p-type semiconductor substrate 62 including the periphery of the floating gate 68 and the word line 50 as a control gate, and the opening of the insulating film 70 on the n + diffusion layer 66 is Tungsten 72 as a contact material in the contact portion 56 is formed. The wiring layer 52 is formed on the tungsten 72.
Is formed. The wiring layer 52 is electrically connected to the drain n + diffusion layer 66 via the tungsten 72 with low resistance. Further, on the n + diffusion layer 64, a source wiring 54 made of tungsten is formed.
【0049】この図9に示すような構造においては、図
示されていないが前記第1の実施の形態と同様にして、
半導体基板62内のn+拡散層66上に形成された絶縁
膜を開口してコンタクト孔を形成する際、n+拡散層6
6上からコンタクト孔の形成位置がずれても、配線層5
2に接続されたコンタクト材であるタングステン72と
半導体基板62との間でポリシリコン膜を介在させてリ
ーク電流を生じさせず、かつタングステン72とn+拡
散層66との間にチタンシリサイドなどを形成して低抵
抗のコンタクトを実現することができる。In the structure as shown in FIG. 9, although not shown, similar to the first embodiment,
When an insulating film formed on the n + diffusion layer 66 in the semiconductor substrate 62 is opened to form a contact hole, the n + diffusion layer 6
6, even if the contact hole formation position is shifted from above,
No leakage current is caused by interposing a polysilicon film between tungsten 72 which is a contact material connected to 2 and the semiconductor substrate 62, and titanium silicide or the like is formed between tungsten 72 and n + diffusion layer 66. As a result, a low-resistance contact can be realized.
【0050】また、図10に示すように、p形半導体基
板62にはSTI74が形成され、このSTI74間に
は、前記n+拡散層64が形成されている。このn+拡
散層64上及びSTI74上には、前記絶縁膜70をエ
ッチングしてソース配線54を埋め込むための配線溝が
形成されている。ここで、この配線溝の形成では、絶縁
膜70のエッチングを深く行うと、STI74の領域の
酸化膜が過度にエッチングされ、STI74の膜上面が
n+拡散層64の接合面より深くなり、n+拡散層64
下のp形半導体基板62の不純物濃度の低い領域面76
が露出するまで配線溝が形成されてしまう恐れがある。
図10は、ソース配線54の配線溝の形成時にn+拡散
層64下に不純物濃度の低い領域面76が露出した場合
を示すものである。As shown in FIG. 10, an STI 74 is formed on the p-type semiconductor substrate 62, and the n + diffusion layer 64 is formed between the STIs 74. On the n + diffusion layer 64 and the STI 74, a wiring groove for etching the insulating film 70 to bury the source wiring 54 is formed. Here, in the formation of the wiring groove, if the insulating film 70 is etched deeply, the oxide film in the region of the STI 74 is excessively etched, and the upper surface of the STI 74 becomes deeper than the junction surface of the n + diffusion layer 64, and the n + diffusion Layer 64
Lower impurity concentration region surface 76 of p-type semiconductor substrate 62 below
There is a possibility that a wiring groove may be formed until the wiring is exposed.
FIG. 10 shows a case where the region surface 76 having a low impurity concentration is exposed below the n + diffusion layer 64 when the wiring groove of the source wiring 54 is formed.
【0051】このような配線溝内において、基板面に対
して水平部分であるn+拡散層64上、あるいは同様に
水平部分であるSTI74上には高融点金属シリサイド
膜、例えばチタンシリサイド膜78が形成される。ま
た、領域面76を含む垂直に近い部分の全側面にはポリ
シリコン膜80が形成される。このポリシリコン膜80
には、n+拡散層64と同導電形の不純物、例えばリン
(P)があらかじめドープされている。In such a wiring groove, a refractory metal silicide film, for example, a titanium silicide film 78 is formed on the n + diffusion layer 64, which is a horizontal portion with respect to the substrate surface, or on the STI 74, which is also a horizontal portion. Is done. In addition, a polysilicon film 80 is formed on all side surfaces near the vertical including the region surface 76. This polysilicon film 80
Is doped in advance with an impurity of the same conductivity type as n + diffusion layer 64, for example, phosphorus (P).
【0052】そして、チタンシリサイド膜78上及びポ
リシリコン膜80上には、タングステンからなる前記ソ
ース配線54が形成されている。このソース配線54
は、チタンシリサイド膜78を介してn+拡散層64に
電気的に低抵抗に接続される。さらに、ソース配線54
上には、前記絶縁膜70を介してアルミニウムなどから
なる前記配線層52が形成されている。The source wiring 54 made of tungsten is formed on the titanium silicide film 78 and the polysilicon film 80. This source wiring 54
Is electrically connected to the n + diffusion layer 64 through the titanium silicide film 78 with low resistance. Further, the source wiring 54
The wiring layer 52 made of aluminum or the like is formed thereon with the insulating film 70 interposed therebetween.
【0053】この図10に示すような構造においては、
前記第2の実施の形態で述べたように、n+拡散層64
とソース配線54との間にチタンシリサイド膜78が形
成されているため、n+拡散層64とタングステン膜か
らなるソース配線54との間で低抵抗化が実現される。
一方、リーク電流の原因となるn+拡散層64下の不純
物濃度の低い領域面76にはポリシリコン膜80が形成
されているため、領域面76とソース配線54との間に
生じるリーク電流を抑えることができる。In the structure as shown in FIG.
As described in the second embodiment, the n + diffusion layer 64
Since the titanium silicide film 78 is formed between the n + diffusion layer 64 and the source wiring 54 made of a tungsten film, a reduction in resistance is realized.
On the other hand, since the polysilicon film 80 is formed on the region surface 76 having a low impurity concentration below the n + diffusion layer 64 that causes the leakage current, the leakage current generated between the region surface 76 and the source wiring 54 is suppressed. be able to.
【0054】以上説明したようにこの発明の第3の実施
の形態によれば、半導体基板の不純物拡散層上に形成さ
れた絶縁膜を開口してコンタクト孔を形成する際、不純
物拡散層上からコンタクト孔の形成位置がずれても、配
線層に接続されたコンタクト材と半導体基板との間でリ
ーク電流が生じず、かつコンタクト材と不純物拡散層と
の間に低抵抗のコンタクトを形成することが可能であ
る。As described above, according to the third embodiment of the present invention, when forming the contact hole by opening the insulating film formed on the impurity diffusion layer of the semiconductor substrate, the contact hole is formed from above the impurity diffusion layer. Even if the formation position of the contact hole is shifted, a leak current does not occur between the contact material connected to the wiring layer and the semiconductor substrate, and a low-resistance contact is formed between the contact material and the impurity diffusion layer. Is possible.
【0055】さらに、ソースなどを構成する不純物拡散
層上の絶縁膜を開口して配線溝を形成する際、絶縁膜の
エッチング工程における過度のエッチングにより不純物
拡散層より配線溝が深く形成された場合においても、配
線溝に埋め込まれる配線材と半導体基板との間でリーク
電流が生じず、かつ不純物拡散層と配線材との間に低抵
抗のコンタクトを形成することができる。Further, when forming the wiring groove by opening the insulating film on the impurity diffusion layer constituting the source or the like, when the wiring groove is formed deeper than the impurity diffusion layer due to excessive etching in the etching step of the insulating film. Also in this case, no leak current occurs between the wiring material embedded in the wiring groove and the semiconductor substrate, and a low-resistance contact can be formed between the impurity diffusion layer and the wiring material.
【0056】なお、前記実施の形態では、本発明の効果
が大きい、素子分離領域がSTIにて形成されている場
合を用いて説明したが、素子分離領域がLOCOSで形
成されている場合に本発明を用いても同様な効果が得ら
れる。また、p+拡散層に対するコンタクトでは、ボロ
ン(B)などのアクセプタタイプの不純物をドープした
ポリシリコンを用いればよい。さらに、前記実施の形態
では、コンタクト孔内にポリシリコン膜を形成後、この
ポリシリコン膜上の一部にTi膜を形成したが、コバル
ト(Co)、ニッケル(Ni)、アンチモン(Sb)な
どシリコン(Si)と反応し易い金属を形成した場合に
も同様の効果を得ることができる。In the above embodiment, the case where the element isolation region is formed by STI, in which the effect of the present invention is great, has been described. Similar effects can be obtained by using the present invention. For contact with the p + diffusion layer, polysilicon doped with an acceptor-type impurity such as boron (B) may be used. Furthermore, in the above embodiment, after forming a polysilicon film in the contact hole, a Ti film was formed on a part of the polysilicon film. However, cobalt (Co), nickel (Ni), antimony (Sb), etc. The same effect can be obtained when a metal that easily reacts with silicon (Si) is formed.
【0057】前記実施の形態においては、特に、STI
により素子分離領域が形成されている場合において、S
TIの側面からのリーク電流を抑えることができ、なお
かつ界面抵抗が小さくコンタクト材そのものの低抵抗化
をも実現できる。In the above embodiment, in particular, the STI
In the case where the element isolation region is formed by
The leakage current from the side surface of the TI can be suppressed, and the interface resistance is small, and the resistance of the contact material itself can be reduced.
【0058】[0058]
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、半導
体基板の不純物拡散層上に形成された絶縁膜を開口して
コンタクト孔や配線溝を形成する際、配線層に接続され
たコンタクト材あるいは配線材と半導体基板との間でリ
ーク電流が生じず、かつコンタクト材、配線材と不純物
拡散層との間に低抵抗のコンタクトを形成できる半導体
装置及びその製造方法を提供することが可能である。As described above, according to the present invention, when forming a contact hole or a wiring groove by opening an insulating film formed on an impurity diffusion layer of a semiconductor substrate, the contact connected to the wiring layer is formed. Device capable of forming a low-resistance contact between a contact material and a wiring material and an impurity diffusion layer without generating a leak current between the material or the wiring material and the semiconductor substrate, and a method of manufacturing the same. It is.
【図1】この発明に係る第1の実施の形態の半導体装置
の構造を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a structure of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention;
【図2】この発明に係る第1の実施の形態の半導体装置
の製造方法を示す各製造工程の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of each manufacturing step showing the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention;
【図3】この発明に係る第1の実施の形態の半導体装置
の製造方法を示す各製造工程の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of each manufacturing step showing the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention;
【図4】この発明に係る第1の実施の形態の半導体装置
の製造方法を示す各製造工程の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of each manufacturing step showing the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention;
【図5】この発明に係る第1の実施の形態の半導体装置
の製造方法を示す各製造工程の断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of each manufacturing step showing the method for manufacturing the semiconductor device of the first embodiment according to the present invention.
【図6】この発明に係る第1の実施の形態の半導体装置
の製造方法を示す各製造工程の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of each manufacturing step showing the method for manufacturing the semiconductor device of the first embodiment according to the present invention;
【図7】この発明に係る第2の実施の形態の半導体装置
の構造を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a structure of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention;
【図8】この発明に係る第3の実施の形態の不揮発性メ
モリにおけるメモリセルアレイの構成を示す平面図であ
る。FIG. 8 is a plan view showing a configuration of a memory cell array in a nonvolatile memory according to a third embodiment of the present invention.
【図9】図8中のA−A′で切断したときの断面図であ
る。FIG. 9 is a sectional view taken along line AA 'in FIG.
【図10】図8中のB−B′で切断したときの断面図で
ある。FIG. 10 is a sectional view taken along line BB 'in FIG.
【図11】従来の半導体装置の構造を示す断面図であ
る。FIG. 11 is a cross-sectional view showing a structure of a conventional semiconductor device.
【図12】従来の別の半導体装置の構造を示す断面図で
ある。FIG. 12 is a sectional view showing the structure of another conventional semiconductor device.
2…p形半導体基板 4…STI(素子分離領域) 6…n+拡散層 8…絶縁膜 10…不純物濃度の低い領域面 12…チタンシリサイド(TiSi2 )膜 14…ポリシリコン膜 16…タングステン(W) 18…配線層 20…レジストパターン 22…トレンチ 24…レジストパターン 26…チタン(Ti)膜 32…p形半導体基板 34…STI 36…n+拡散層 38…STI 40…絶縁膜 42…不純物濃度の低い領域面 44…チタンシリサイド(TiSi2 )膜 46…ポリシリコン膜 48…タングステン(W) 50…ワード線 52…配線層 54…ソース配線 56…コンタクト部 62…p形半導体基板 64…n+拡散層 66…n+拡散層 68…フローティングゲート 70…絶縁膜 72…タングステン 74…STI 76…不純物濃度の低い領域面 78…チタンシリサイド膜 80…ポリシリコン膜2 p-type semiconductor substrate 4 STI (element isolation region) 6 n + diffusion layer 8 insulating film 10 region region with low impurity concentration 12 titanium titanium silicide (TiSi 2 ) film 14 polysilicon film 16 tungsten (W) 18) wiring layer 20 ... resist pattern 22 ... trench 24 ... resist pattern 26 ... titanium (Ti) film 32 ... p-type semiconductor substrate 34 ... STI 36 ... n + diffusion layer 38 ... STI 40 ... insulating film 42 ... low impurity concentration area surface 44 ... titanium silicide (TiSi 2) film 46 ... polysilicon film 48 ... tungsten (W) 50 ... word lines 52 ... wiring layer 54 ... source wiring 56 ... contact portion 62 ... p-type semiconductor substrate 64 ... n + diffusion layer 66 ... n + diffusion layer 68 ... floating gate 70 ... insulating film 72 ... tungsten 74 ... STI 76 ... impurities Low degree area surface 78 ... titanium silicide film 80 ... polysilicon film
Claims (8)
板と逆導電形の不純物層と、 前記不純物層上に形成された絶縁膜と、 前記絶縁膜上に形成された配線層と、 前記不純物層と前記配線層とをコンタクトするコンタク
ト材を埋め込むための前記絶縁膜に形成された開孔部
と、 前記開孔部内の前記不純物層上に形成された金属シリサ
イド膜と、 前記開孔部内の半導体基板露出面に形成された前記不純
物層と同導電形の不純物を含有するシリコン膜と、 前記開孔部内の前記金属シリサイド膜上及び前記シリコ
ン膜上に形成されたコンタクトプラグと、 を具備することを特徴とする半導体装置。An impurity layer having a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate formed in the semiconductor substrate; an insulating film formed on the impurity layer; a wiring layer formed on the insulating film; An opening formed in the insulating film for embedding a contact material for contacting a layer and the wiring layer; a metal silicide film formed on the impurity layer in the opening; A silicon film containing an impurity of the same conductivity type as the impurity layer formed on the exposed surface of the semiconductor substrate; and a contact plug formed on the metal silicide film and the silicon film in the opening. A semiconductor device characterized by the above-mentioned.
を埋め込んで形成された素子分離領域と、 前記素子分離領域に挟持するように形成された前記半導
体基板と逆導電形の不純物層と、 前記素子分離領域及び不純物層上に形成された絶縁膜
と、 前記素子分離領域を挟持する不純物層間を接続する配線
材を埋め込むために前記絶縁膜に前記不純物層上と前記
素子分離領域上の双方にわたって形成された開孔部と、 前記開孔部内の前記不純物層上に形成された金属シリサ
イド膜と、 前記開孔部内の前記不純物層下における半導体基板露出
面に対して形成された前記不純物層と同導電形の不純物
を含有するシリコン膜と、 前記開孔部内の前記金属シリサイド膜上及び前記シリコ
ン膜上に形成された配線と、 を具備することを特徴とする半導体装置。2. An element isolation region formed by burying an insulating film in a groove provided in a semiconductor substrate, and an impurity layer of a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate formed to be sandwiched between the element isolation regions. An insulating film formed on the element isolation region and the impurity layer; and an insulating film formed on the impurity layer and the element isolation region in the insulating film so as to embed a wiring material connecting the impurity layers sandwiching the element isolation region. An opening formed over both of the above, a metal silicide film formed on the impurity layer in the opening, and a semiconductor substrate exposed surface below the impurity layer in the opening. A semiconductor comprising: a silicon film containing an impurity of the same conductivity type as an impurity layer; and a wiring formed on the metal silicide film and the silicon film in the opening. Location.
の不純物層を形成する工程と、 前記不純物層上に絶縁膜を形成する工程と、 前記不純物層とのコンタクトをとるために前記絶縁膜に
開孔部を形成する工程と、 前記開孔部内の前記不純物層上及び前記開孔部内で露出
した半導体基板面に対して不純物を含有するシリコン膜
を形成する工程と、 前記開孔部内の前記不純物層上の前記シリコン膜上に金
属膜を形成する工程と、 熱処理を行うことで前記シリコン膜と前記金属膜とを反
応させ金属シリサイド膜を形成する工程と、 前記開孔部内に金属を埋め込む工程と、 を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。A step of forming an impurity layer having a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate on the semiconductor substrate; a step of forming an insulating film on the impurity layer; and forming the insulating film to make contact with the impurity layer. Forming an opening in the opening; forming a silicon film containing impurities on the impurity layer in the opening and on the semiconductor substrate surface exposed in the opening; Forming a metal film on the silicon film on the impurity layer; reacting the silicon film with the metal film by performing a heat treatment to form a metal silicide film; and forming a metal in the opening. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: embedding.
込んで素子分離領域を形成する工程と、 前記素子分離領域に隣接して前記半導体基板にこの半導
体基板と逆導電形の不純物層を形成する工程と、 前記不純物層上に絶縁膜を形成する工程と、 前記不純物層とのコンタクトをとるために前記絶縁膜に
開孔部を形成する工程と、 前記開孔部内の前記不純物層上及び前記開孔部内で露出
した前記半導体基板の前記溝側面に前記不純物層と同導
電形の不純物を含有するシリコン膜を形成する工程と、 前記開孔部内の前記不純物層上の前記シリコン膜上に金
属膜を形成する工程と、 熱処理を行うことで前記シリコン膜と前記金属膜とを反
応させ金属シリサイド膜を形成する工程と、 前記開孔部内にコンタクト材を埋め込む工程と、 前記絶縁膜上に前記コンタクト材とコンタクトされた配
線層を形成する工程と、 を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。4. A step of forming an element isolation region by burying an insulating film in a groove provided in the semiconductor substrate; and forming an impurity layer of a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate on the semiconductor substrate adjacent to the element isolation region. Forming, forming an insulating film on the impurity layer, forming an opening in the insulating film to make contact with the impurity layer, and forming an opening on the impurity layer in the opening. Forming a silicon film containing an impurity of the same conductivity type as that of the impurity layer on the groove side surface of the semiconductor substrate exposed in the opening; and forming a silicon film on the impurity layer in the opening in the opening. A step of forming a metal silicide film by reacting the silicon film and the metal film by performing a heat treatment, a step of embedding a contact material in the opening, and a step of forming a metal material on the insulating film. The method of manufacturing a semiconductor device characterized by comprising a step of forming the contact material and the contact to the wiring layer.
込んで素子分離領域を形成する工程と、 前記素子分離領域を挟持するように前記半導体基板にこ
の半導体基板と逆導電形の不純物層を形成する工程と、 前記不純物層上に絶縁膜を形成する工程と、 前記素子分離領域を挟持する不純物層とのコンタクトを
とるために前記絶縁膜に前記不純物層上と前記素子分離
領域上の双方にわたって開孔部を形成する工程と、 前記開孔部内の前記不純物層上及び前記開孔部内で露出
した前記半導体基板の前記溝側面に対して前記不純物層
と同導電形の不純物を含有するシリコン膜を形成する工
程と、 前記開孔部内の前記不純物層上の前記シリコン膜上に金
属膜を形成する工程と、 熱処理を行うことで前記シリコン膜と前記金属膜とを反
応させ金属シリサイド膜を形成する工程と、 前記開孔部内に配線材を埋め込む工程と、 を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。5. A step of forming an element isolation region by burying an insulating film in a groove provided in a semiconductor substrate; and forming an impurity layer of a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate on the semiconductor substrate so as to sandwich the element isolation region. Forming an insulating film on the impurity layer; and forming a contact with the impurity layer sandwiching the element isolation region on the impurity film on the impurity layer and the element isolation region. A step of forming an opening over both sides; and an impurity of the same conductivity type as the impurity layer is contained on the impurity layer in the opening and on the groove side surface of the semiconductor substrate exposed in the opening. A step of forming a silicon film, a step of forming a metal film on the silicon film on the impurity layer in the opening, and a step of reacting the silicon film with the metal film by performing a heat treatment. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of forming a side film; and a step of embedding a wiring material in the opening.
CVD法により形成する工程であることを特徴とする請
求項3乃至5のいずれかに記載の半導体装置の製造方
法。6. The step of forming a silicon film, comprising:
6. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein the method is a step of forming by a CVD method.
程は、スパッタ法により形成する工程であることを特徴
とする請求項3乃至6のいずれかに記載の半導体装置の
製造方法。7. The method according to claim 3, wherein the step of forming the metal film on the silicon film is a step of forming by a sputtering method.
膜厚以下に設定されることを特徴とする請求項3乃至7
のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。8. The semiconductor device according to claim 3, wherein the thickness of the metal film is set to be equal to or less than the thickness of the silicon film.
The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of the above.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10211111A JP2000049225A (en) | 1998-07-27 | 1998-07-27 | Semiconductor device and manufacture thereof |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100357186B1 (en) * | 2000-11-02 | 2002-10-19 | 주식회사 하이닉스반도체 | method for forming contact of semiconductor device |
-
1998
- 1998-07-27 JP JP10211111A patent/JP2000049225A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100357186B1 (en) * | 2000-11-02 | 2002-10-19 | 주식회사 하이닉스반도체 | method for forming contact of semiconductor device |
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