JP2000100972A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JP2000100972A
JP2000100972A JP10265415A JP26541598A JP2000100972A JP 2000100972 A JP2000100972 A JP 2000100972A JP 10265415 A JP10265415 A JP 10265415A JP 26541598 A JP26541598 A JP 26541598A JP 2000100972 A JP2000100972 A JP 2000100972A
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polycrystalline silicon
resistance
film
low
impurities
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Hiroki Aizawa
広樹 相沢
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

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Abstract

(57)【要約】 【課題】高抵抗多結晶シリコンと接続するMOSトラン
ジスタの拡散層及びトランジスタゲートに接続する配線
から、高抵抗多結晶シリコンへ不純物が拡散する現象を
抑える事を目的とする。 【解決手段】不純物を含んだ第1多結晶シリコン層又は
低抵抗の単結晶シリコン層と高抵抗素子を形成する不純
物を含まない第2多結晶シリコン層とを接続する接続領
域において、前記第2多結晶シリコン層形成後、高融点
金属又は金属配線により接続を得る。 【効果】不純物の拡散はなくなり、安定した高抵抗多結
晶シリコンを有した高集積、低消費電力のスタティック
RAMを提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は多結晶シリコン高抵
抗素子を含む半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の多結晶シリコン高抵抗素子を含む
半導体装置の断面構造は、例えばスタティクRAMを例
にとれば以下の通りである。図3に示されているスタテ
ィックRAMの負荷抵抗R1,R2には、高抵抗多結晶
シリコンが最も一般的に用いられていた。この多結晶シ
リコンは減圧気相成長法(LPCVD)による堆積と、
フォトリソグラフィ及びドライエッチングを用いた微細
加工を行う事により図4に示されているように例えばM
OSトランジスタ上の層間絶縁膜上に形成されていた。
又、高抵抗多結晶シリコンの抵抗値はメモリの待機時の
消費電力を小さくする為に1010〜1013Ωに高くする
必要があり、高抵抗部の多結晶シリコンにはイオン打ち
込み等により1011〜1012cm-3のごくわずかの不純
物を添加するか、又は不純物を全く添加しないで上記の
高抵抗値が達成されていた。また同図に示されているよ
うに、高抵抗多結晶シリコンの両端には高抵抗部と同一
の多結晶シリコン膜に1015〜1016cm-3の濃度で不
純物を添加し低抵抗部が形成されており、MOSトラン
ジスタの拡散層及びトランジスタゲートに接続する配線
や、高抵抗部どうしを接続する配線として用いられてい
た。多結晶シリコン膜の高抵抗部と低抵抗部は、フォト
リソグラフィとイオン打ち込み法や、不純物の熱拡散法
を用いて高濃度不純物領域を限定する事により形成され
ていた。
【0003】一方、メモリの高集積化を目的とするメモ
リセル面積の低減の為には高抵抗素子に関して述べれば
高抵抗の長さl、幅wを縮小する事が必要である。なお
高抵抗部の長さlを短くすると高抵抗素子の抵抗値が低
下するが、幅wもほぼ同じ割合で縮小することによりl
/wが一定となり抵抗値の低下を防ぐ事が出来た。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では高抵
抗多結晶シリコンの長さを短くする場合に、高抵抗多結
晶シリコンと接続するMOSトランジスタの拡散層及び
トランジスタゲートに接続する配線からの不純物の拡散
により、高抵抗多結晶シリコンにまで不純物が入り込
み、その結果パンチスルー現象を起こし易くなり過大な
電流が高抵抗多結晶シリコンに流れるという問題があっ
た。又、この不純物の拡散は、高抵抗多結晶シリコンと
MOSトランジスタの拡散層及びトランジスタゲートが
接触した後の熱工程が多ければ多いほど起こりやすくな
る。この問題を解決する為に、2層の高抵抗多結晶シリ
コン膜を用いてそれぞれの膜を端部で接続することによ
り高抵抗多結晶シリコンの実効的な長さを長くする事が
可能になり、しかも高抵抗素子の所要面積を縮小する事
が可能となった。しかし上記従来例による高抵抗素子で
は、製造工程の増加、縦構造における段差を高くすると
いう問題がある。
【0005】本発明の目的は上記問題を解決し、高抵抗
多結晶シリコンと接続するMOSトランジスタの拡散層
及びトランジスタゲートに接続する配線からの不純物の
拡散を抑え、安定した高抵抗多結晶シリコンを有した高
集積、低消費電力のスタティックRAMを提供すること
にある。
【0006】
【課題を解決するための手段】不純物を含んだ第1多結
晶シリコン層又は低抵抗の単結晶シリコン層と高抵抗素
子を形成する不純物を含まない第2多結晶シリコン層と
を接続する接続領域において、前記第2多結晶シリコン
層形成後、高融点金属又は金属配線により接続を得る事
を特徴とする。
【0007】
【作用】不純物を含んだ第1多結晶シリコン層又は低抵
抗の単結晶シリコン層と高抵抗素子を形成する不純物を
含まない第2多結晶シリコン層との接続は、主要熱工程
の処理後に行われ、又接続が高融点金属又は金属配線に
より行われる為、不純物の拡散はなくなり、安定した高
抵抗多結晶シリコンを有した高集積、低消費電力のスタ
ティックRAMを提供できる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下図面により詳細に本発明の実
施例を説明する。
【0009】図1は、本発明の高抵抗多結晶シリコンを
有する半導体装置の構造を表す断面図である。
【0010】半導体基板101にp型ウェル102が形
成されており、前記p型ウェル102上にフィールド絶
縁膜103が形成されており、前記p型ウェル102上
に第1絶縁膜(トランジスタゲート絶縁膜)104が形
成されており、前記第1絶縁膜103上に高融点金属シ
リサイド(トランジスタゲート)105が形成されてお
り、前記p型ウェル102にn+拡散層106が形成さ
れており、前記高融点金属シリサイド105上に第2絶
縁膜107が形成されている。そして、前記第2絶縁膜
107上に高抵抗多結晶シリコン膜(高抵抗負荷)10
8、低抵抗多結晶シリコン膜109が形成されており、
前記高抵抗多結晶シリコン膜108、低抵抗多結晶シリ
コン膜109上に第3絶縁膜110、第4絶縁膜11
1、前記高融点金属シリサイド105と前記低抵抗多結
晶シリコン膜109を接続する第1金属膜112、第2
金属膜113が形成されている。
【0011】次に本発明の半導体装置の製造方法の1例
を図2(a)から図2(e)により詳細に説明する。
【0012】まず、比抵抗10Ωcm程度のn型シリコ
ン基板201表面にシリコン酸化膜を形成し、シリコン
酸化膜をイオン打ち込みのマスクにしてp型ウェルとな
る領域にボロン原子を打ち込み、熱拡散によりp型ウェ
ル202を形成する。
【0013】次に一度上記シリコン酸化膜を除去し新た
にシリコン酸化膜203を形成した後能動素子領域とな
る部分にシリコン窒化膜204をフォトエッチングを用
いて加工し、素子分離領域に選択的に厚さ3000オン
グストローム〜8000オングストロームの厚いフィー
ルド酸化膜205を形成する。(図2(a)) 次に一度シリコン酸化膜203、シリコン窒化膜204
を除去しプレ酸化を行った後、プレ酸化で形成したシリ
コン酸化膜をイオン打ち込みのマスクにしてチャネルス
トッパ層形成及びしきい値電圧調整の為にボロン原子を
打ち込む。更に前記シリコン酸化膜を除去した後、厚さ
30〜500オングストロームのゲート酸化膜206を
形成し、ゲート電極と拡散層を接続する接続孔をフォト
エッチングにより形成した後、タングステンポリサイド
電極207を被着した後、フォトエッチングを用いてゲ
ート電極のパターニングを行う。(図2(b)) 次にnチャネルMOSトランジスタのソース、ドレイン
領域を形成するためにイオン打ち込み法によりn型導電
性不純物である燐元素や、砒素元素を注入した後、CV
D法を用いてシリコン酸化膜209を500オングスト
ローム〜3000オングストロームの厚さに堆積する。
次に、CVD法により多結晶シリコン膜を形成する。前
記多結晶シリコン膜は300オングストロームから50
0オングストロームぐらいが適当であり、モノシランガ
スを500度から650度程度で熱分解させ、多結晶シ
リコン膜を堆積させる。次に、前記多結晶シリコン膜を
高抵抗配線として用いる部分にのみフォトレジストを形
成し、これをマスクに5族の元素である燐元素や砒素な
どのn型導電性不純物を1×1015から4×1015at
oms/cm2程度イオン打ち込み法により注入し、前
記高抵抗配線以外の部分を低抵抗化し、高抵抗多結晶シ
リコン膜210、低抵抗多結晶シリコン膜211を形成
する。(図2(c)) そして、フォト及びエッチング法により前記高抵抗多結
晶シリコン膜210、低抵抗多結晶シリコン膜211の
不要な部分を除去することにより、多結晶シリコン高抵
抗負荷を形成後する。次に前記シリコン高抵抗負荷上
に、CVD法を用いてシリコン酸化膜212を500オ
ングストローム〜2000オングストロームの厚さに堆
積し、更にBPSG膜を4000オングストロームから
5000オングストローム程度形成し900度程度の窒
素雰囲気中で30分程アニールを行い平坦化させる。
(図2(d)) 次に、前記シリコン酸化膜212及び前記シリコン酸化
膜213を所望の形状に形成する。上記処理後、スパッ
タリング法によりTi−N合金膜214を形成し、続い
てCVD法によりタングステン膜215を形成した後、
全面エッチバックする事により前記高抵抗多結晶シリコ
ン膜210と前記タングステンポリサイド電極207
を、前記Ti−N合金膜213及び前記タングステン膜
215を介して接続させる。
【0014】以上、本発明の1実施例を具体的に説明し
たが、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、
その要旨を逸脱しない範囲において変形し得ることは勿
論である。
【0015】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば不純
物を含んだ第1多結晶シリコン層又は低抵抗の単結晶シ
リコン層と高抵抗素子を形成する不純物を含まない第2
多結晶シリコン層との接続は、主要熱工程の処理後に行
われ、又接続が高融点金属又は金属配線により行われる
為、不純物の拡散はなくなり、安定した高抵抗多結晶シ
リコンを有した高集積、低消費電力のスタティックRA
Mを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体装置を説明するための主要断面
図である。
【図2】本発明の半導体装置の製造方法を工程順に説明
するための主要断面図である。
【図3】従来の半導体装置(高抵抗多結晶シリコン負荷
型スタティックRAM)を説明するための回路図であ
る。
【図4】従来の半導体装置を説明するための主要断面図
である。
【符号の説明】
101 半導体基板 102 p型ウェル 103 フィールド絶縁膜 104 第1絶縁膜(トランジスタゲート絶縁膜) 105 高融点金属シリサイド(トランジスタゲート) 106 n+拡散層 107 第2絶縁膜 108 高抵抗多結晶シリコン膜 109 低抵抗多結晶シリコン膜 110 第3絶縁膜 111 第4絶縁膜 112 第1金属膜 113 第2金属膜 201 n型シリコン基板 202 p型ウェル 203 シリコン酸化膜 204 シリコン窒化膜 205 フィールド酸化膜 206 ゲート酸化膜 207 タングステンポリサイド電極 208 n+拡散層 209 シリコン酸化膜 210 高抵抗多結晶シリコン膜 211 低抵抗多結晶シリコン膜 212 シリコン酸化膜 213 BPSG膜 214 Ti−N合金膜 215 タングステン膜 T1〜T4 MOSFET R1〜R2 高抵抗負荷 WL ワード線 BL データ線 BL データ線 401 半導体基板 402 p型ウェル 403 フィールド絶縁膜 404 第1絶縁膜(トランジスタゲート絶縁膜) 405 高融点金属シリサイド(トランジスタゲート) 406 n+拡散層 407 第2絶縁膜 408 高抵抗多結晶シリコン膜 409 低抵抗多結晶シリコン膜 410 第3絶縁膜 411 第4絶縁膜

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】不純物を含んだ第1多結晶シリコン層又は
    低抵抗の単結晶シリコン層と高抵抗素子を形成する不純
    物を含まない第2多結晶シリコン層とを接続する接続領
    域において、前記第2多結晶シリコン層形成後、高融点
    金属又は金属配線により接続を得る事を特徴とする半導
    体装置。
JP10265415A 1998-09-18 1998-09-18 半導体装置 Withdrawn JP2000100972A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1142764A2 (en) 2000-04-03 2001-10-10 Nissan Motor Company, Limited Electronic key system for vehicle
CN100430809C (zh) * 2005-08-11 2008-11-05 广辉电子股份有限公司 液晶显示装置及其制造方法

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EP1142764A2 (en) 2000-04-03 2001-10-10 Nissan Motor Company, Limited Electronic key system for vehicle
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Effective date: 20060110