JP2753849B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JP2753849B2
JP2753849B2 JP1068866A JP6886689A JP2753849B2 JP 2753849 B2 JP2753849 B2 JP 2753849B2 JP 1068866 A JP1068866 A JP 1068866A JP 6886689 A JP6886689 A JP 6886689A JP 2753849 B2 JP2753849 B2 JP 2753849B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [概 要] ゲート電極は多結晶シリコン層と金属層又は金属シリ
サイド層との二層構造により形成して、トランジスタ特
性の安定化及びゲート電極の低抵抗化を計り、半導体基
板に形成されたn型及びp型不純物拡散領域との接続は
前記多結晶シリコン層が除去された前記金属層又は金属
シリサイド層単層のゲート電極配線により形成して、n
型領域とp型領域との直接接続を可能とし、又、配線の
より低抵抗化を計ることにより、極めて高集積且つ高速
な半導体集積回路の形成を可能とした半導体装置。
[産業上の利用分野] 本発明はMIS及びバイ・MIS型半導体装置に係り、特に
低抵抗な二層構造からなるゲート電極を有する半導体装
置において、同時に半導体基板に形成されたn型及びp
型不純物拡散領域との容易な接続を実現した高集積且つ
高速な半導体集積回路の形成を可能とする半導体装置に
関する。
LSI、超LSI等、極度に高集積化されるMIS及びバイ・M
IS型半導体装置においては、素子の微細化が進むにつ
れ、ゲート電極は低抵抗化のため多結晶シリコン層と金
属層又は金属シリサイド層との二層構造により形成され
るようになり、高集積化のため、レイアウト上同時にゲ
ート電極配線を使用して、半導体基板に形成されたn型
及びp型不純物拡散領域との接続を取りたい場合が生じ
てくる。しかし、従来技術では、高温熱処理により、n
型及びp型多結晶シリコン層を不純物が拡散するため半
導体基板に形成されたn型及びp型不純物拡散領域との
接続部にpn接合が形成されコンタクトを取ることが不可
能であるという問題があった。そこで高集積且つ高速な
半導体集積回路を得るために低抵抗化なゲート電極配線
により半導体基板に形成されたn型及びp型不純物拡散
領域へ直接接続できる手段が要望されている。
[従来の技術] 第5図は従来技術による半導体装置における問題点を
示す模式側断面図である。51はp−型シリコン(Si)基
板、52はn−型不純物ウエル領域、53はp型チャネルス
トッパー領域、54はn型チャネルストッパー領域、55は
フィールド酸化膜、57aはn+型多結晶シリコン層、57b
はp+型多結晶シリコン層、58はタングステンシリサイ
ド層、59はn+型ソースドレイン領域、60はp+型ソー
スドレイン領域、64は拡散したp+型不純物領域、65は
拡散したn+型不純物領域を示している。
同図においては、プロセス中の高温熱処理により、n
+型及びp+型多結晶シリコン層(57a、57b)内をn+
型及びp+型不純物が拡散し、n+型及びp+型多結晶
シリコン層(57a、57b)とn+型及びp+型ソースドレ
イン領域(59、60)との接続部にそれぞれ反対導電型の
不純物領域(64、65)が形成されることになる。すなは
ち同接続部にpn接合が形成されコンタクトが取れないこ
とになる。このため従来では低抵抗化のため多結晶シリ
コン層と金属層又は金属シリサイド層との二層構造によ
り形成されたゲート電極配線を使用して、半導体基板に
形成されたn型及びp型不純物拡散領域との接続は取ら
れていない。
第4図は従来の半導体装置の模式側断面図である。同
図において、51はp−型シリコン(Si)基板、52はn−
型不純物ウエル領域、53はp型チャネルストッパー領
域、54はn型チャネルストッパー領域、55はフィールド
酸化膜、56はゲート酸化膜、57は多結晶シリコン層、58
はタングステンシリサイド層、59はn+型ソースドレイ
ン領域、60はp+型ソースドレイン領域、61はブロック
用酸化膜、62は燐珪酸ガラス(PSG)膜,63はAl配線を示
している。この従来の半導体装置においては、低抵抗化
のため多結晶シリコン層と金属層又は金属シリサイド層
との二層構造により形成されたゲート電極配線(57、5
8)を使用して、P−型シリコン(Si)基板51に形成さ
れたn+型及びp+型ソースドレイン領域(59、60)と
の接続が取れないために、Al配線63を使用してn+型及
びp+型ソースドレイン領域(59、60)との接続を取
り、且つゲート電極配線(57、58)上にコンタクト領域
を設けてAl配線63により接続を取っている。このコンタ
クト領域が必要なため高集積化には問題がある。又、レ
イアウト上ゲート電極配線(57、58)を使用したい場
合、配線抵抗をいまいち低下させることができなかっ
た。
[発明が解決しようとする問題点] 本発明が解決しようとする問題点は、従来例に示され
るように、極めて高集積且つ高速な半導体集積回路を得
るために必要とされるゲート電極配線の低抵抗化のため
に、多結晶シリコン層と金属層又は金属シリサイド層と
の二層構造により形成されたゲート電極配線を使用し
て、半導体基板に形成されたn型及びp型不純物拡散領
域との接続を取ることが不可能であったことである。
[問題点を解決するための手段] 上記問題点は、ゲート電極は多結晶シリコン層と金属
層又は金属シリサイド層との二層構造からなり、半導体
基板に形成された不純物拡散領域との接続は前記多結晶
シリコン層が除去された前記金属層又は金属シリサイド
層単層のゲート電極配線からなる本発明の半導体装置に
よって解決される。
[作 用] 即ち本発明の半導体装置においては、ゲート電極は多
結晶シリコン層と金属層又は金属シリサイド層との二層
構造により形成され、半導体基板に形成されたn型及び
p型不純物拡散領域との接続は前記多結晶シリコン層が
除去された前記金属層又は金属シリサイド層単層のゲー
ト電極配線により形成された構造を持っている。したが
って、ゲート電極は多結晶シリコン層と金属層又は金属
シリサイド層との二層構造により形成されることによ
り、トランジスタ特性の安定化及びゲート電極の低抵抗
化を計ることが可能となり、半導体基板に形成されたn
型及びp型不純物拡散領域との接続は前記多結晶シリコ
ン層が除去された前記金属層又は金属シリサイド層単層
のゲート電極配線により形成されることにより、前記金
属層又は金属シリサイド層中は不純物が拡散することが
ないため、n型及びp型不純物拡散領域への直接接続が
可能となり、さらに前記金属層又は金属シリサイド層単
層による配線を使用することができることになりいっそ
う低抵抗化を計ることができる半導体装置が実現できる
ため、極めて高集積且つ高速性を併せ持つ半導体集積回
路を得ることができるようになる。
[実施例] 以下本発明を、図示実施例により具体的に説明する。
第1図は本発明の半導体装置における第1の実施例の
模式側断面図、第2図は本発明の半導体装置における第
2の実施例の模式側断面図、第3図(a)〜(e)は本
発明の半導体装置における製造方法の一実施例の工程断
面図である。
全図を通じ同一対象物は同一符号で示す。
第1図はp型シリコン(Si)基板を用いた際の本発明
の半導体装置における第1の実施例の模式側断面図で、
1は1015cm-3程度のp−型シリコン(Si)基板、2は10
16cm-3程度のn−型不純物ウエル領域、3は1017cm-3
度のp型チャネルストッパー領域、4は1017cm-3程度の
n型チャネルストッパー領域、5は600nm程度のフィー
ルド酸化膜、6は20nm程度のゲート酸化膜、7は150nm
程度の多結晶シリコン層、8は150nm程度のタングステ
ンシリサイド層、9は1020cm-3程度のn+型ソースドレ
イン領域、9aはn+型ソースドレイン領域の一部となる
n+型不純物拡散領域、10は1020cm-3程度のp+型ソー
スドレイン領域、10aはp+型ソースドレイン領域の一
部となるp+型不純物拡散領域、11は50nm程度のブロッ
ク用酸化膜、12は800nm程度の燐珪酸ガラス(PSG)膜、
13は1μm程度のAl配線を示す。
同図において、ゲート電極は多結晶シリコン層7及び
タングステンシリサイド層8の二層構造により形成され
ており、トランジスタ特性の安定化及びゲート電極の低
抵抗化を計っている。一方、p−型シリコン(Si)基板
1に形成されたn+型及びp+型ソースドレイン領域
(9、10)との接続は多結晶シリコン層7が除去された
タングステンシリサイド層8単層により形成されてお
り、良好なオーミックコンタクトの直接接続が可能であ
る。さらにタングステンシリサイド層8単層による配線
を使用しており、極めて低抵抗化な配線を得ることがで
きる。実施例のようにゲート電極と不純物拡散領域を直
接接続することは高集積且つ高速なSRAMの構成に極めて
有効である。
第2図は本発明の半導体装置における第2の実施例の
模式側断面図を示している。1〜13は第1図と同じ物
を、14はキャパシター絶縁膜(酸化膜)を示している。
同図においては、多結晶シリコン層7及びタングステ
ンシリサイド層8の二層構造によるゲート電極の形成、
タングステンシリサイド層8単層によるn+型及びp+
型ソースドレイン領域(9、10)との直接接続の形成の
他に多結晶シリコン層7からなる下層電極とタングステ
ンシリサイド層8からなる上層電極とが薄い絶縁膜で分
離された容量(キャパシター)をも容易に形成してお
り、アナログ用集積回路にも適用できる。
次いで本発明に係る半導体装置の製造方法の一実施例
について第3図(a)〜(e)及び第1図を参照して説
明する。
第3図(a) 通常の技法を適用することにより、p−型シリコン
(Si)基板1にn−型不純物ウエル領域2、P型チャネ
ルストッパー領域3、n型チャネルストッパー領域4、
フィールド酸化膜5を形成する。
第3図(b) 次いでゲート酸化膜6、多結晶シリコン層7を順次成
長する。
第3図(c) 次いで通常のフォトリソグラフィー技術を利用し、多
結晶シリコン層7をパターニング形成する。(ただし多
結晶シリコン層7の最終パターンではない。)次いで通
常のフォトリソグラフィー技術を利用し、レジストをマ
スク層として、タングステンシリサイド層で接続を取る
領域に前もって、砒素をイオン注入してn+型ソースド
レイン領域の一部となるn+型不純物拡散領域9aを、砒
素をイオン注入してp+型ソースドレイン領域の一部と
なるp+型不純物拡散領域10aをそれぞれ選択的に形成
する。次いで通常のフォトリソグラフィー技術を利用
し、接続部のゲート酸化膜6をエッチング除去する。
第3図(d) 次いでタングステンシリサイド層を成長する。次いで
通常のフォトリソグラフィー技術を利用し、タングステ
ンシリサイド層8及び多結晶シリコン層7をパターニン
グし、ゲート電極及び配線を形成する。
第3図(e) 次いで通常のフォトリソグラフィー技術を利用し、レ
ジスト、ゲート電極(7、8)及びフィールド酸化膜5
をマスク層として、砒素をイオン注入してn+型ソース
ドレイン領域9を,砒素をイオン注入してp+型ソース
ドレイン領域10をそれぞれ選択的に形成する。次いでブ
ロック用酸化膜11、燐珪酸ガラス(PSG)膜12を順次成
長させる。
第1図 次いで通常の技法を適用することにより電極コンタク
トの窓の形成、Al配線13の形成等をおこなって半導体装
置を完成する。
上記実施例においては,第3図(c)に示されるよう
にn+型及びp+型ソースドレイン領域へのタングステ
ンシリサイド層の接続部となるゲート酸化膜の開孔にマ
スク工程を使用しているが、これは図面に垂直方向のタ
ングステンシリサイド層配線の集積度を考慮したため
で、集積度より工程の簡略を重要視する場合は、このマ
スク工程の省略は可能である。又、n+型及びp+型不
純物拡散領域をn+型及びp+型ソースドレイン領域と
は別にタングステンシリサイド層形成の前に形成してい
るが、n+型及びp+型ソースドレイン領域のみで形成
してもよい。ただし、この場合はゲート酸化膜、多結晶
シリコン層及びタングステンシリサイド層の三層構造は
マスク層となり、タングステンシリサイド層のみではマ
スク層とならないイオン注入の加速エネルギーを選択す
る必要がある。
以上実施例に示したように、本発明の半導体装置によ
れば、ゲート電極は多結晶シリコン層と金属層又は金属
シリサイド層との二層構造により形成されるため、トラ
ンジスタ特性の安定化及びゲート電極の低抵抗化を計る
ことができ、半導体基板に形成されたn型及びp型不純
物拡散領域との接続は前記多結晶シリコン層が除去され
た前記金属層又は金属シリサイド層単層のゲート電極配
線により形成されるため、直接接続が可能となり、さら
に前記金属層又は金属シリサイド層単層による配線を使
用することができるため、いっそう低抵抗な配線を形成
することが可能となる。
[発明の効果] 以上説明のように本発明によれば、MIS及びバイ・MIS
型半導体装置において、低抵抗なゲート電極配線によ
り、不純物拡散領域への直接接続ができ、又、より低抵
抗な配線の形成が容易に実現できるため、極めて高集積
且つ高速性を併せ持つ半導体集積回路を得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の半導体装置における第1の実施例の模
式側断面図、 第2図は本発明の半導体装置における第2の実施例の模
式側断面図、 第3図(a)〜(e)は本発明の半導体装置における製
造方法の一実施例の工程断面図、 第4図は従来の半導体装置の模式側断面図、 第5図は従来技術による半導体装置における問題点を示
す模式側断面図である。 図において、 1はp−型シリコン(Si)基板、 2はn−型不純物ウエル領域、 3はp型チャネルストッパー領域、 4はn型チャネルストッパー領域、 5はフィールド酸化膜、 6はゲート酸化膜、 7は多結晶シリコン層、 8はタングステンシリサイド層、 9はn+型ソースドレイン領域、 9aはn+型ソースドレイン領域の一部となるn+型不純
物拡散領域、 10はp+型ソースドレイン領域、 10aはp+型ソースドレイン領域の一部となるp+型不
純物拡散領域、 11はブロック用酸化膜、 12は燐珪酸ガラス(PSG)膜、 13はAl配線、 14はキャパシター絶縁膜(酸化膜)を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 29/78

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】多結晶シリコン層と金属層又は金属シリサ
    イド層との二層構造からなるゲート電極を有する半導体
    装置であって、一導電型の半導体基板に設けられた反対
    導電型の不純物拡散領域及び前記半導体基板に設けられ
    た反対導電型の不純物ウエル拡散領域に設けられた一導
    電型の不純物拡散領域が、前記ゲート電極と同一層の前
    記多結晶シリコン層が除去された前記金属層又は金属シ
    リサイド層単層のゲート電極配線により電極コンタクト
    用開孔を介し直接接続され、且つ前記多結晶シリコン層
    と前記不純物拡散領域上に設けられた前記電極コンタク
    ト用開孔とが離間していることを特徴とする半導体装
    置。
  2. 【請求項2】前記多結晶シリコン層の一部からなる下層
    電極と前記金属層又は金属シリサイド層の一部からなる
    上層電極とが薄い絶縁膜で絶縁分離された容量を形成し
    ていることを含むことを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載の半導体装置。
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