JP2927257B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JP2927257B2 JP8309291A JP30929196A JP2927257B2 JP 2927257 B2 JP2927257 B2 JP 2927257B2 JP 8309291 A JP8309291 A JP 8309291A JP 30929196 A JP30929196 A JP 30929196A JP 2927257 B2 JP2927257 B2 JP 2927257B2
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  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、特に多結晶シリコンを用いた抵抗体の製造
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来行われてきた、多結晶シリコンを用
いた抵抗体の製造方法について、図面を参照して説明す
る。図3(a)〜(c)は、従来、通常行われてきた抵
抗体の製造方法を工程順に示す断面図である。
【0003】まず、図3(a)に示すように、半導体基
板31上に数1000Åの膜厚に形成したシリコン酸化
膜32上に、多結晶シリコン膜33を、例えば1000
Åないし3000Åの膜厚に成長し、多結晶シリコン膜
33の全面にイオン注入により不純物を導入し、その
後、窒素雰囲気中で800℃から1000℃程度の熱処
理を行い、所望の層抵抗値を得る。
【0004】次に図3(b)に示すように、例えば、ホ
トレジストを用いたマスクを用い、所定のパターンに多
結晶シリコン膜33を異方性のドライエッチング等でパ
ターンニングし、所望の抵抗値をもった抵抗体33aを
形成する。
【0005】次に図3(c)に示すように、抵抗体33
aを含む半導体基板上に酸化膜等からなる絶縁膜をCV
D法等により成長し、層間絶縁膜36を形成し、層間絶
縁膜36に形成したコンタクト孔を通してアルミ電極3
7を抵抗体33aに接続させる。
【0006】尚、このとき、抵抗体33aとアルミ電極
37との界面には、例えばTiなどの高融点金属からな
るバリアメタル層を挿入することもある(図示せず)。
【0007】また、多結晶シリコンを用いた抵抗体の製
造方法として、本発明に関連する従来の抵抗体の製造方
法として、特開平5−235276号公報に示されてい
る製造方法に関して説明する。
【0008】図4(a)〜(e)は、特開平5−235
276号公報に示されている、抵抗体の製造方法を工程
順に示す断面図である。
【0009】まず、図4(a)に示したように、半導体
基板41上に形成された厚い酸化膜42上に第1の多結
晶シリコン層43を所定の厚さに成長し、多結晶シリコ
ン膜43全面に対して、不純物をイオン注入し、熱処理
を施した後、所定の平面形状にパターンニングして、抵
抗体構造の主体となる抵抗体43aを形成する。
【0010】次に、図4(b)に示したように、抵抗体
43aを含む半導体基板上に、絶縁膜44を所要の膜厚
に成長し、絶縁膜44の該当部分に第1のコンタクト孔
を開孔する。
【0011】次に、図4(c)に示したように、第1の
コンタクト孔を含む第1の層間絶縁膜44上に所要の膜
厚による第2の多結晶シリコン膜48を成長し、コンタ
クト孔を通して、抵抗体43aに接続され、かつ第1の
抵抗体43aの形成と同様に、第2の多結晶シリコン層
48に対して、全面に不純物を注入し、かつ熱処理を施
す。
【0012】次に、図4(d)に示したように、第2の
多結晶シリコン層48を所定の平面形状にパターンニン
グし、第1の抵抗体43aのコンタクト部上に抵抗体部
48aをそれぞれ選択的に一部突出するように形成す
る。次いで、抵抗体部48aの突出部上に、TiSiな
どのシリサイド層45を被覆形成する。
【0013】次に、図4(e)に示したように、抵抗体
43aのシリサイド層45で被覆された突出部を含む絶
縁膜44上に層間絶縁膜46を堆積させて覆い、層間絶
縁膜46の該当部分に第2のコンタクト孔を開口し、シ
リサイド層45を露出させ、さらに第2のコンタクト孔
を通して、シリサイド層45にバリアメタル膜(図示せ
ず)を介してアルミ電極47を接続し、抵抗体構造を得
る。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の多結晶シリコンを用いた抵抗体の製造方法では、コン
タクト孔の微細化が進むにつれ、アルミ電極と抵抗体を
形成する多結晶シリコンとの接触面積が減少するため、
アルミ電極と多結晶シリコンとの接触部でのコンタクト
抵抗が増大し、所望の抵抗値そのものに対するコンタク
ト抵抗成分の占める割合が増大する。一般に、コンタク
ト抵抗は、抵抗体そのものの抵抗値よりも、その制御性
が難しく、抵抗体の抵抗値を制御性良く形成しても、コ
ンタクト抵抗成分が大きくなると。結局全体の抵抗値の
制御性は改善されないという問題があった。
【0015】従来、全体の抵抗値に対するコンタクト抵
抗の占める割合を低下させるためには、抵抗のコンタク
ト孔を通常よりも大きく開口するか、もしくは、一定サ
イズのコンタクト孔を多数コンタクト領域に配置する手
段が取られてきた。しかしながら、従来取られてきた方
法では、結局レイアウト面積に対する抵抗面積の増大を
招き、素子レイアウト面積の縮小と、素子レイアウトの
自由度を阻害する要因となってきた。
【0016】また、図4に示された特開平5−2352
76号公報に示されている方法では、コンタクト抵抗の
低減には効果があるものの、抵抗値に異なった不純物濃
度を持つ2種類の多結晶シリコン層により決定されるた
め、抵抗値の制御性の点では、効果が小さい。また、1
つの抵抗体の形成に2回のコンタクト孔の形成と2回の
多結晶シリコン層の成長とを行わなければならず、製造
工程数の増大をもたらすという問題点がある。
【0017】本発明の目的は、多結晶シリコン抵抗のコ
ンタクト領域をシリサイド化することにより、コンタク
ト抵抗を低減する半導体装置の製造方法を提供すること
にある。
【0018】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板
面の酸化膜上に多結晶シリコン層を堆積する工程と、多
結晶シリコン層を所定の平面形状にパターンニングし、
抵抗体を形成する工程と、前記抵抗体を含む半導体基板
上に絶縁膜を堆積させ、少なくても抵抗体のコンタクト
領域となる所定の領域の多結晶シリコン層が露出し、か
つ抵抗体の端部の側面に絶縁膜を側壁状に残すように前
記絶縁膜をパターニングする工程と、露出した多結晶シ
リコン膜を含む半導体基板上に高融点金属を堆積し、不
活性ガス等の雰囲気中で熱処理を施し、抵抗体の酸化膜
で覆われた領域以外の多結晶シリコン膜と高融点金属を
反応させることにより、シリサイド層を形成する工程
と、酸化膜上の未反応の高融点金属を除去し、シリサイ
ド層を形成した抵抗体を含む半導体基板上に酸化膜を堆
積させ、抵抗体のシリサイド層領域にコンタクト孔を形
成する工程と、前記コンタクト孔を通して抵抗体のシリ
サイド層に外部電極を接続する工程とを含むものであ
る。
【0019】また抵抗体とMOSFETのゲート電極を
同一の多結晶シリコン層から形成する。
【0020】また多結晶シリコン膜をゲート電極として
使用するMOSFETの製造工程において、抵抗体とな
る多結晶シリコンのコンタクト領域のシリサイド化とM
OSFETのゲート電極上のシリサイド化を同時に行
う。
【0021】また前記絶縁膜をパターニングする工程に
おいて、同時にゲート電極に絶縁膜を側壁状に残す。ま
た同一平面上にゲート電極と抵抗体を形成する。
【0022】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。
【0023】(実施形態1)図1(a)〜(d)は、本
発明の実施形態1に係る半導体装置の製造方法を工程順
に示す断面図である。
【0024】まず、図1(a)に示すように、半導体基
板11上に形成したフィールド酸化膜等の厚い酸化膜1
2上に多結晶シリコン膜13を成長させる。多結晶シリ
コン膜13は、通常1000Åから3000Åの厚さを
有する。次に、多結晶シリコン膜13にイオン注入によ
って、不純物を注入し、例えば窒素雰囲気中で800℃
から1000℃程度の熱処理を施す。その後、多結晶シ
リコン膜13をフォトレジストをマスクとした異方性の
ドライエッチングにより、所定の平面形状にパターンニ
ングし、抵抗体13を得る。
【0025】次に、図1(b)に示すように、抵抗体1
3上にシリコン酸化膜14を500Åから1000Åの
厚さに成長し、さらに少なくても抵抗体13のアルミ配
線へのコンタクト領域のみが露出するように、シリコン
酸化膜14をフォトレジストを用いたドライエッチング
等でパターンニングする。このとき、異方性のドライエ
ッチングでシリコン酸化膜14をパターンニングする
と、抵抗体13の側壁にシリコン酸化膜14の残膜が形
成されるが、抵抗体13の側壁に残膜が形成されると不
都合な場合には、等方性のエッチング(ドライないしは
ウェット)残膜としてのシリコン酸化膜14をパターン
ニングしてもよい。
【0026】次に、図1(c)に示すように、Ti,C
oなどの高融点金属を数100Åの厚さにスパッタ法等
で堆積させ、不活性ガス中で数100℃の熱処理を施す
ことで、露出した抵抗体13の部分において抵抗体13
をなす多結晶シリコンと高融点金属とを反応させ、抵抗
体13のコンタクト領域にシリサイド層15を形成す
る。
【0027】次に、図1(d)に示すように、シリコン
酸化膜等からなる層間絶縁膜16をCVD法等により抵
抗体13を含む半導体基板上に成長し、抵抗体13のコ
ンタクト領域のシリサイド層15とアルミ電極17とが
接続されるように、層間絶縁膜16にコンタクト孔を形
成し、コンタクト孔を通して、アルミ電極17をシリサ
イド層15に接続する。なお、このとき、アルミ配線1
7と抵抗体13との間にTi等からなるバリアメタル層
を挿入してもよい(図示せず)。
【0028】(実施形態2)図2(a)〜(e)は、本
発明の実施形態において、多結晶シリコンを用いた抵抗
体をMOSトランジスタと同時に形成する場合を工程順
に示す断面図である。
【0029】まず、図2(a)に示すように、半導体基
板21上に4000Åから6000Åの厚さのフィール
ド酸化膜22を形成し、さらに多結晶シリコン膜23を
成長し、イオン注入により、不純物を多結晶シリコン膜
23中に導入し、窒素雰囲気中で熱処理を行う。なお、
特に図示しないが、MOSトランジスタのウェル等の半
導体基板内の不純物拡散層の形成及びMOSトランジス
タのゲート酸化膜の形成は、多結晶シリコン層23を成
長する前に、所定の工程で形成される必要がある。
【0030】次に、図2(b)に示したように、多結晶
シリコン膜23を、MOSトランジスタのゲート電極、
及び抵抗体として形成するために、所定の平面形状に露
光したフォトレジストをマスクとして、パターンニング
を行い、抵抗体23a及びゲート電極23bを形成す
る。なお、抵抗体23aとMOSトランジスタのゲート
電極23bをなす多結晶シリコン中の不純物濃度を異な
った濃度にする必要がある場合には、多結晶シリコン膜
23を成長後、フォトレジストをマスクとして、それぞ
れの領域に異なったドーズ量でイオン注入を行う必要が
ある。
【0031】次に、図2(c)に示すように、500Å
から1000Å程度のシリコン酸化膜24を、抵抗体2
3a及びゲート電極23bを含む半導体基板上に成長
し、MOSトランジスタのゲート電極、及び抵抗体のア
ルミ配線へのコンタクト領域、及びMOSトランジスタ
の拡散層領域が露出されるように、シリコン酸化膜24
をパターンニングする。なお、図示しないが、MOSト
ランジスタのソース,ドレインの高濃度拡散層は、この
工程の後、所定のフォトレジストマスクを用い、イオン
注入等により形成する。
【0032】次に、図2(d)に示したように、Ti,
Coなどの高融点金属をスパッタ法等により数100Å
成長させ、不活性ガス雰囲気中で、600℃から800
℃程度の熱処理を施すことにより、高融点金属と抵抗体
23a及びゲート電極23bをなす多結晶シリコンの露
出部分及びMOSトランジスタの拡散層において、シリ
サイド層25を形成し、酸化膜24上の未反応の高融点
金属を除去する。
【0033】次に、図2(e)に示すように、CVD法
等により酸化膜等を所定の厚さ成長し、層間絶縁膜層2
6を形成し、抵抗体23a及び、MOSトランジスタの
ゲート電極23b、及び拡散層に対するアルミ電極との
接続を図るため、コンタクト孔を形成し、アルミ電極2
7を形成する。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、抵
抗体の外部電極と接続をとるコンタクト領域をシリサイ
ド化するため、コンタクト孔の微細化に伴うコンタクト
抵抗の増加を最小限に押さえることができ、抵抗値全体
に及ぼすコンタクト抵抗値の影響を制御することができ
る。
【0035】また、従来のようにコンタクト抵抗の影響
を押さえるために、抵抗体に対するコンタクト孔の面積
を増やす、或いは一定サイズのコンタクト孔を多数形成
する必要がなく、そのため抵抗体の平面上のレイアウト
面積を増大させることがないばかりでなく、レイアウト
の自由度を増やすことができる。
【0036】また、本発明の抵抗体は、MOSトランジ
スタの形成工程と共通の工程で形成可能であり、MOS
トランジスタの形成工程に特別な形成工程を付加せず
に、形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態1を工程順に示す断面図であ
る。
【図2】本発明の抵抗体をMOSトランジスタの形成工
程と共通の製造工程で形成する製造工程を示す断面図で
ある。
【図3】従来の抵抗体の製造方法を示す工程断面図であ
る。
【図4】従来の抵抗体の製造方法を示す工程断面図であ
る。
【符号の説明】
11,21,31,41 半導体基板 12,22,32,42 厚い酸化膜(フィールド酸化
膜) 13,23,33,43 多結晶シリコン 14,24,44 シリコン酸化膜 15,25,45 シリサイド層 16,26,36,46 層間絶縁膜 17,27,37,47 アルミ電極 48 第2の多結晶シリコン層
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 29/78 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 27/04 H01L 21/28 301 H01L 21/3205 H01L 21/336 H01L 21/822 H01L 29/78

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板面の酸化膜上に多結晶シリコ
    ン層を堆積する工程と、 多結晶シリコン層を所定の平面形状にパターンニング
    し、抵抗体を形成する工程と、 前記抵抗体を含む半導体基板上に絶縁膜を堆積させ、少
    なくても抵抗体のコンタクト領域となる所定の領域の多
    結晶シリコン層が露出し、かつ抵抗体の端部の側面に絶
    縁膜を側壁状に残すように前記絶縁膜をパターニングす
    る工程と、 露出した多結晶シリコン膜を含む半導体基板上に高融点
    金属を堆積し、不活性ガス等の雰囲気中で熱処理を施
    し、抵抗体の酸化膜で覆われた領域以外の多結晶シリコ
    ン膜と高融点金属を反応させることにより、シリサイド
    層を形成する工程と、 酸化膜上の未反応の高融点金属を除去し、シリサイド層
    を形成した抵抗体を含む半導体基板上に酸化膜を堆積さ
    せ、抵抗体のシリサイド層領域にコンタクト孔を形成す
    工程と、 前記コンタクト孔を通して抵抗体のシリサイド層に外部
    電極を接続する工程とを含むことを特徴とする半導体装
    置の製造方法。
  2. 【請求項2】 抵抗体とMOSFETのゲート電極を同
    一の多結晶シリコン層から形成することを特徴とする請
    求項に記載の半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 多結晶シリコン膜をゲート電極として使
    用するMOSFETの製造工程において、抵抗体となる
    多結晶シリコンのコンタクト領域のシリサイド化とMO
    SFETのゲート電極上のシリサイド化を同時に行うこ
    とを特徴とする請求項に記載の半導体装置の製造方
    法。
  4. 【請求項4】 前記絶縁膜をパターニングする工程にお
    いて、同時にゲート電極に絶縁膜を側壁状に残すことを
    特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 同一平面上にゲート電極と抵抗体を形成
    することを特徴とする請求項2,3又は4に記載の半導
    体装置の製造方法。
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