JP2525201B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
Method for manufacturing semiconductor deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置の構造に関する。The present invention relates to the structure of a semiconductor device.
従来の半導体装置、特にSRAMなどの半導体記憶装置
は、そのメモリセルの面積制限により第3図のように構
造が用いられてきた。Conventional semiconductor devices, particularly semiconductor memory devices such as SRAMs, have a structure as shown in FIG. 3 due to the area limitation of the memory cells.
P型Si基板上301上に形成された第1のトランジスタ
は素子分離用酸化膜302により隣接する第2のトランジ
スタと分離される。第1のトランジスタにおいて303は
ゲート酸化膜、304はゲート電極配線材料、305は低濃度
N型不純物拡散層、306は絶縁膜サイドウォール、307は
高濃度N型不純物拡散層(ソース・ドレイン)、308は
高融点金属ケイ化物である。The first transistor formed on the P-type Si substrate 301 is separated from the adjacent second transistor by the element isolation oxide film 302. In the first transistor, 303 is a gate oxide film, 304 is a gate electrode wiring material, 305 is a low concentration N type impurity diffusion layer, 306 is an insulating film sidewall, 307 is a high concentration N type impurity diffusion layer (source / drain), 308 is a refractory metal silicide.
隣接する第2のトランジスタのゲート電極配線材料30
4′はN型不純物拡散層312を介して第1のトランジスタ
のソース又はドレイン307に接続している。Adjacent second transistor gate electrode wiring material 30
4'is connected to the source or drain 307 of the first transistor via the N-type impurity diffusion layer 312.
しかし前述の従来技術においては、第2のゲート電極
配線材料は不純物拡散層を介して第1のトランジスタの
ソース又はドレインに接続されておりその場合、第2の
ゲート電極配線材料と不純物拡散層の接触抵抗が大き
く、このことがトランジスタの電流駆動能力を劣化させ
るという問題があった。However, in the above-mentioned conventional technique, the second gate electrode wiring material is connected to the source or the drain of the first transistor through the impurity diffusion layer, and in that case, the second gate electrode wiring material and the impurity diffusion layer are connected. There is a problem that the contact resistance is large, which deteriorates the current driving capability of the transistor.
本発明は、このような問題を解決するもので、第2ト
ランジスタのゲート電極配線材料と第1トランジスタの
ソース又はドレインの接続に関与する抵抗を低減し、且
つ、製造を簡略化した半導体装置の製造方法を提供する
ものである。The present invention solves such a problem, and reduces the resistance involved in the connection between the gate electrode wiring material of the second transistor and the source or drain of the first transistor, and simplifies the manufacture of a semiconductor device. A manufacturing method is provided.
本発明は、半導体基板上にポリシリコンを含むゲート
電極を構成要素とするMOSトランジスタを有する半導体
装置の製造方法において、前記半導体基板上にポリシリ
コン層を形成する工程、前記ポリシリコン層をパターニ
ングして第一配線層及び前記ゲート電極を形成する工
程、前記ゲート電極及び前記第一配線層に挟まれた前記
半導体基板中に前記MOSトランジスタの構成要素となる
不純物層を前記第一配線層と離間して形成する工程、前
記第一配線層、前記ゲート電極、及び前記半導体基板上
に絶縁膜を形成する工程、前記絶縁膜をエッチングして
前記第一配線層及び前記ゲート電極の端部にサイドウォ
ールを形成する工程、前記第一配線層、前記ゲート電極
及び前記サイドウォール上に高融点金属層を形成する工
程、マスクにより所望の前記サイドウォール上の前記高
融点金属層のシリコンをイオン注入する工程、前記半導
体基板を熱処理し、所定の前記第1配線層、前記ゲート
電極ないし前記半導体基板のシリコン及びイオン注入さ
れたシリコンと高融点金属層とを反応させてシリサイド
を形成する工程、未反応の前記高融点金属層を除去する
工程を有することを特徴とする。The present invention provides a method for manufacturing a semiconductor device having a MOS transistor having a gate electrode containing polysilicon as a constituent element on a semiconductor substrate, the step of forming a polysilicon layer on the semiconductor substrate, patterning the polysilicon layer. Forming a first wiring layer and the gate electrode by separating the impurity layer, which is a constituent element of the MOS transistor, in the semiconductor substrate sandwiched by the gate electrode and the first wiring layer from the first wiring layer. Forming the insulating film on the first wiring layer, the gate electrode, and the semiconductor substrate, etching the insulating film to form a side surface at an end of the first wiring layer and the gate electrode. A step of forming a wall, a step of forming a refractory metal layer on the first wiring layer, the gate electrode and the side wall Ion-implanting silicon of the refractory metal layer on the sidewalls, heat-treating the semiconductor substrate, and refining the predetermined first wiring layer, the silicon of the gate electrode or the semiconductor substrate and the ion-implanted silicon. The method is characterized by including a step of reacting with a metal layer to form a silicide and a step of removing the unreacted refractory metal layer.
以下図面により詳細に本発明の実施例を説明する。第
1図は本発明の半導体装置の構造を表わす断面図であ
る。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a semiconductor device of the present invention.
P型Si基板101上に形成された第1のトランジスタは
素子分離用酸化膜102により隣接する第2のトランジス
タと分離される。第1のトランジスタにおいて103はゲ
ート酸化膜、104はゲート電極配線材料、105は低濃度N
型不純物拡散層、106は酸化膜、窒化膜等の絶縁膜サイ
ドウォール、107は高濃度N型不純物拡散層(ソース・
ドレイン)であり、104′は隣接する第2のトランジス
タのゲート電極配線材料、106′は104′の側壁に設けら
れた絶縁膜サイドウォールである。尚、本発明において
は、ゲート電極配線材料はN型不純物が注入された多結
晶シリコンを用いている。The first transistor formed on the P-type Si substrate 101 is separated from the adjacent second transistor by the element isolation oxide film 102. In the first transistor, 103 is a gate oxide film, 104 is a gate electrode wiring material, and 105 is a low concentration N
Type impurity diffusion layer, 106 is an insulating film sidewall such as an oxide film or a nitride film, and 107 is a high-concentration N type impurity diffusion layer (source.
104 'is a gate electrode wiring material of the adjacent second transistor, and 106' is an insulating film sidewall provided on the sidewall of 104 '. Incidentally, in the present invention, the gate electrode wiring material is polycrystalline silicon in which N-type impurities are implanted.
同図において前記第2のトランジスタのゲート電極配
線材料104′と、第1のトランジスタのソース又はドレ
イン107は、前記第2のトランジスターのゲート電極配
線材料104′と第1のトランジスタのソース又はドレイ
ン107と絶縁膜サイドウォール106′上に選択的に形成さ
れた高融点金属ケイ化物(WSi2,TiSi2、CoSi2等)108に
より接続されている。In the figure, the gate electrode wiring material 104 'of the second transistor and the source or drain 107 of the first transistor are the gate electrode wiring material 104' of the second transistor and the source or drain 107 of the first transistor. And a refractory metal silicide (WSi 2 , TiSi 2 , CoSi 2, etc.) 108 selectively formed on the insulating film sidewall 106 ′.
次に本発明の半導体装置の製造方法の一例を第2図
(a)〜(f)により詳細に説明する。Next, an example of a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
工程(1)…第2図(a) P型Si基板201上に、周知の技術により、素子分離用
酸化膜202、ゲート酸化膜203、ゲート電極配線材料204,
204′低濃度N型不純物拡散層205、酸化膜、窒化膜等の
絶縁膜サイドウォール206,206′を形成する。Step (1) ... FIG. 2 (a) On the P-type Si substrate 201, an element isolation oxide film 202, a gate oxide film 203, a gate electrode wiring material 204, by a known technique.
204 'A low-concentration N-type impurity diffusion layer 205 and insulating film sidewalls 206, 206' such as an oxide film and a nitride film are formed.
工程(2)…第2図(b) 高濃度のN型不純物をイオン注入し、900〜1000℃で
熱処理することにより高濃度N型不純物拡散層(ソース
・ドレイン)207を形成する。Step (2) ... FIG. 2 (b) A high concentration N-type impurity diffusion layer (source / drain) 207 is formed by ion implantation of a high concentration N-type impurity and heat treatment at 900 to 1000 ° C.
工程(3)…第2図(c) Ti,W,Mo,Co等の高融点金属209をスパッタ法にて、200
〜1000Å形成する。Step (3) ... Fig. 2 (c) The refractory metal 209 such as Ti, W, Mo, Co is sputtered to form 200
Form up to 1000Å.
工程(4)…第2図(d) レジストパターン210を用い、前記高融点金属209の1
部(前記第2のトランジスタのゲート電極配線材料20
4′の側壁にある絶縁膜サイドウォール206′の上部)に
Siイオン211を10〜20kevでイオン注入する。Step (4) ... FIG. 2 (d) Using the resist pattern 210, one of the refractory metals 209
Part (gate electrode wiring material 20 of the second transistor)
On the insulating film sidewall 206 'on the side wall of 4')
Si ion 211 is ion-implanted at 10 to 20 kev.
工程(5)…第2図(e) ハロゲンランプで650℃〜750℃の熱処理をすることに
より、前記第1のトランジスタのゲート電極配線材料20
4′の上部、前記ソース・ドレイン207の上部の前記高融
点金属209は高融点金属ケイ化物208を形成する。また同
時に前記絶縁膜サイドウォール206′上の高融点金属は
工程(4)によりSiを含むため、やはり高融点金属ケイ
化物を形成する。また第1のトランジスタの絶縁膜サイ
ドウォール206あるいは素子分離用酸化膜上の高融点金
属は未反応のままであり、高融点金属ケイ化物を形成し
ない。Step (5) ... FIG. 2 (e) By performing heat treatment at 650 ° C. to 750 ° C. with a halogen lamp, the gate electrode wiring material 20 of the first transistor 20
The refractory metal 209 on the upper part of 4 ′ and on the source / drain 207 forms a refractory metal silicide 208. At the same time, since the refractory metal on the insulating film sidewall 206 'contains Si in the step (4), refractory metal silicide is also formed. Further, the refractory metal on the insulating film sidewall 206 of the first transistor or the element isolation oxide film remains unreacted and does not form refractory metal silicide.
工程(6)…第2図(f) 水・過酸化水素・アンモニアの混合液等の選択エッチ
液を用いて未反応金属を除去し、800〜900℃ハロゲンラ
ンプで短時間熱処理する。Step (6) ... Fig. 2 (f) Unreacted metal is removed using a selective etching solution such as a mixed solution of water, hydrogen peroxide and ammonia, and heat treatment is carried out for a short time with a halogen lamp of 800 to 900 ° C.
これにより、前記第2のトランジスタのゲート電極配
線材料204′と前記第1のトランジスタのソース又はド
レインは、そのおのおのの上部及び絶縁膜サイドウォー
ル206′上に選択的に形成された高融点金属ケイ化物に
より接続される。また第1のトランジスタにおいては前
記ゲート電極配線材料204′とソース・ドレイン207上の
高融点金属ケイ化物は絶縁膜サイドウォール206により
分離される。As a result, the gate electrode wiring material 204 'of the second transistor and the source or drain of the first transistor are each formed of a refractory metal film selectively formed on the upper portion and the insulating film sidewall 206'. Connected by a compound. In the first transistor, the gate electrode wiring material 204 ′ and the refractory metal silicide on the source / drain 207 are separated by the insulating film sidewall 206.
以上の述べたように発明によれば第1のトランジスタ
のソース又はドレインは金属ケイ化物により隣接する第
2のトランジスタのゲート電極配線材料に接続されるた
め、接続に関与する抵抗は従来に比較すると無視できる
ほど小さい。そして、簡略化された方法で、トランジス
タの電流駆動能力の劣化がない半導体装置の製造方法を
提供することができます。As described above, according to the invention, the source or drain of the first transistor is connected to the gate electrode wiring material of the adjacent second transistor by the metal silicide, so that the resistance involved in the connection is Small enough to ignore. And, by the simplified method, it is possible to provide a method for manufacturing a semiconductor device in which the current driving capability of the transistor is not deteriorated.
第1図は本発明の半導体装置の構造を表わす断面図、第
2図(a)〜(f)は本発明の半導体装置の製造工程の
一例を表わす断面図、第3図は従来の半導体装置の構造
を表わす断面図。 101,201,301……P型Si基板 102,202,302……素子分離用酸化膜 103,203,303……ゲート酸化膜 104,204,304……(第1のトランジスタの)ゲート電極
配線材料 104′,204′,304′……(第2のトランジスタの)ゲー
ト電極配線材料 105,205,305……低濃度N型不純物拡散層 106,106′,206,206′,306,306′……絶縁膜サイドウォ
ール 107,207,307……ソース・ドレイン 108,208,308……高融点金属ケイ化物 209……高融点金属 210……レジストパターン 211……Siイオン 312……N型不純物拡散層FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a semiconductor device of the present invention, FIGS. 2 (a) to (f) are sectional views showing an example of a manufacturing process of the semiconductor device of the present invention, and FIG. 3 is a conventional semiconductor device. Sectional view showing the structure of FIG. 101,201,301 ...... P-type Si substrate 102,202,302 …… Element isolation oxide film 103,203,303 …… Gate oxide film 104,204,304 …… (for first transistor) gate electrode wiring material 104 ′, 204 ′, 304 ′ …… (second transistor) Gate electrode wiring material 105,205,305 …… Low-concentration N-type impurity diffusion layer 106,106 ′, 206,206 ′, 306,306 ′ …… Insulating film sidewall 107,207,307 …… Source / drain 108,208,308 …… Refractory metal silicide 209 …… Refractory metal 210: Resist pattern 211: Si ion 312: N-type impurity diffusion layer
Claims (1)
電極を構成要素とするMOSトランジスタを有する半導体
装置の製造方法において、前記半導体基板上にポリシリ
コン層を形成する工程、前記ポリシリコン層をパターニ
ングして第一配線層及び前記ゲート電極を形成する工
程、前記ゲート電極及び前記第一配線層に挟まれた前記
半導体基板中に前記MOSトランジスタの構成要素となる
不純物層を前記第一配線層と離間して形成する工程、前
記第一配線層、前記ゲート電極、及び前記半導体基板上
に絶縁膜を形成する工程、前記絶縁膜をエッチングして
前記第一配線層及び前記ゲート電極の端部にサイドウォ
ールを形成する工程、前記第一配線層、前記ゲート電極
及び前記サイドウォール上に高融点金属層を形成する工
程、マスクにより所望の前記サイドウォール上の前記高
融点金属層にシリコンをイオン注入する工程、前記半導
体基板を熱処理し、所定の前記第1配線層、前記ゲート
電極ないし前記半導体基板のシリコン及びイオン注入さ
れたシリコンと高融点金属層とを反応させてシリサイド
を形成する工程、未反応の前記高融点金属層を除去する
工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。1. A method of manufacturing a semiconductor device having a MOS transistor having a gate electrode containing polysilicon as a constituent element on a semiconductor substrate, the step of forming a polysilicon layer on the semiconductor substrate, and patterning the polysilicon layer. And a step of forming a first wiring layer and the gate electrode, an impurity layer which is a constituent element of the MOS transistor in the semiconductor substrate sandwiched between the gate electrode and the first wiring layer and the first wiring layer A step of forming them separately, a step of forming an insulating film on the first wiring layer, the gate electrode, and the semiconductor substrate; and etching the insulating film on the end portions of the first wiring layer and the gate electrode. A step of forming a side wall, a step of forming a refractory metal layer on the first wiring layer, the gate electrode and the side wall; The step of ion-implanting silicon into the refractory metal layer on the sidewall, the semiconductor substrate is heat-treated, and the predetermined first wiring layer, the silicon of the gate electrode or the semiconductor substrate and the ion-implanted silicon are removed. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of reacting with a melting point metal layer to form a silicide; and a step of removing the unreacted refractory metal layer.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62191906A JP2525201B2 (en) | 1987-07-31 | 1987-07-31 | Method for manufacturing semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62191906A JP2525201B2 (en) | 1987-07-31 | 1987-07-31 | Method for manufacturing semiconductor device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6436052A JPS6436052A (en) | 1989-02-07 |
JP2525201B2 true JP2525201B2 (en) | 1996-08-14 |
Family
ID=16282415
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP62191906A Expired - Lifetime JP2525201B2 (en) | 1987-07-31 | 1987-07-31 | Method for manufacturing semiconductor device |
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JP (1) | JP2525201B2 (en) |
Families Citing this family (1)
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---|---|---|---|---|
US5266156A (en) * | 1992-06-25 | 1993-11-30 | Digital Equipment Corporation | Methods of forming a local interconnect and a high resistor polysilicon load by reacting cobalt with polysilicon |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR960010335B1 (en) * | 1986-10-24 | 1996-07-30 | Hewlett Packard Co | Interconnection structures for integrated circuit devices and the method therefor |
JPS63219124A (en) * | 1987-03-09 | 1988-09-12 | Oki Electric Ind Co Ltd | Manufacture of semiconductor device |
-
1987
- 1987-07-31 JP JP62191906A patent/JP2525201B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6436052A (en) | 1989-02-07 |
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