JP2940316B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method thereof

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JP2940316B2 JP22686292A JP22686292A JP2940316B2 JP 2940316 B2 JP2940316 B2 JP 2940316B2 JP 22686292 A JP22686292 A JP 22686292A JP 22686292 A JP22686292 A JP 22686292A JP 2940316 B2 JP2940316 B2 JP 2940316B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置及びその製造
方法に関し、特に、製造工程中の熱処理によるコンタク
ト抵抗劣化が防止された半導体装置及びその製造方法に
関する。
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 semiconductor device and a method of manufacturing the same in which contact resistance deterioration due to heat treatment during a manufacturing process is prevented.

【0002】[0002]

【従来の技術】p+型多結晶シリコンゲート電極を有す
るpチャネル型MOSトランジスタに於ては、n+型多
結晶シリコンゲート電極を有するpチャネル型MOSト
ランジスタに比較して、ショートチャネル効果がより抑
制され、また、MOSトランジスタの閾値電圧(Vth
がより低めに設定され得る。このことは、例えば、アイ
・イー・イー・イー、アイ・イー・ディー・エム、テク
ニカル、ダイジェスト、p418−422(198
4)、IEEE、IEDM、Technical Di
gest p418−422(1984)に開示されて
いる。
Te is at the p-channel type MOS transistor having BACKGROUND ART p + -type polysilicon gate electrode, as compared to the p-channel type MOS transistor having an n + -type polycrystalline silicon gate electrode, more the short channel effect The threshold voltage (V th ) of the MOS transistor is suppressed.
May be set lower. This is described in, for example, IEE, EEM, Technical, Digest, p418-422 (198).
4), IEEE, IEDM, Technical Di
guest p. 418-422 (1984).

【0003】また、半導体基板中に形成されたp+型不
純物拡散領域と、多結晶シリコン配線とを電気的に接続
するためには、その多結晶シリコン配線として、p+
多結晶シリコン膜が使用されている。p+型多結晶シリ
コン膜は、一般的な金属の比抵抗に比べて高い比抵抗を
有している。配線及び電極は、比抵抗の低い材料から形
成されることが好ましいため、p+型多結晶シリコン膜
上に高融点金属シリサイド膜等を積膜したp+ポリサイ
ド膜から、配線及び電極が形成されることがある。
In order to electrically connect a p + -type impurity diffusion region formed in a semiconductor substrate to a polysilicon wiring, a p + -type polysilicon film is used as the polysilicon wiring. in use. The p + -type polycrystalline silicon film has a higher specific resistance than a general metal. Wires and electrodes, since it is formed from a low resistivity material preferably, from p + polycide film Sekimaku a refractory metal silicide film or the like on a p + -type polycrystalline silicon film, the wiring and electrodes are formed Sometimes.

【0004】p+ポリサイド膜は、900℃以上の温度
での熱処理によっても劣化しない高融点材料から構成さ
れている。このため、p+ポリサイド膜から配線及び電
極を形成する工程の後、BPSG膜を層間絶縁膜として
形成し、そのBPSG膜を熱処理により平坦化する工程
を行うことが可能である。このようにして製造された半
導体装置は、特開昭57−192070号公報に記載さ
れている。
The p + polycide film is made of a high melting point material which does not deteriorate even by heat treatment at a temperature of 900 ° C. or more. Therefore, after the step of forming wirings and electrodes from the p + polycide film, it is possible to perform a step of forming the BPSG film as an interlayer insulating film and flattening the BPSG film by heat treatment. The semiconductor device manufactured in this manner is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-192070.

【0005】層間絶縁膜としてBPSG膜が用いられな
いときでも、p+型不純物を活性化するために、p+ポリ
サイド膜の形成後に熱処理が必要である。この熱処理の
際、ボロンの外方拡散(アウトディフュージョン)によ
るボロン濃度低下が生じ得る。このボロン濃度低下を防
止するためには、熱処理前に於て、p+ポリサイド膜上
に絶縁膜を堆積することが必要である。このことは、例
えば、ジャーナル・オブ・ヴァキューム・サイエンス・
アンド・テクノロジー・B、ボリューム5、p1674
−1688 1987年、J.V.ac.Sci.an
d Technol.B、vol.5 p1674−1
688 1987に開示されている。
[0005] Even when a BPSG film is not used as an interlayer insulating film, heat treatment is required after the formation of the p + polycide film in order to activate the p + -type impurities. During this heat treatment, the boron concentration may be reduced due to outdiffusion of boron. In order to prevent the boron concentration from decreasing, it is necessary to deposit an insulating film on the p + polycide film before the heat treatment. This is the case, for example, with the Journal of Vacuum Science
And Technology B, Volume 5, p1674
-1688, 1987; V. ac. Sci. an
d Technol. B, vol. 5 p1674-1
688 1987.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来技術においては、以下に述べる問題がある。
However, the above-mentioned prior art has the following problems.

【0007】p+ポリサイド膜を熱処理すると、p+ポリ
サイド膜とそれを覆う絶縁膜との界面に、ボロンが凝集
することにより、p+ポリサイド膜中のボロン濃度が低
下する現象が知られている。この現象は、例えば、アイ
・イー・イー・イー、アイ・イー・ディー・エム、テク
ニカル、ダイジェスト、p407−410(198
5)、IEEE、IEDM、Technical Di
gest p407−410(1985)に記載されて
いる。
It is known that when the p + polycide film is heat-treated, boron is agglomerated at the interface between the p + polycide film and the insulating film covering the film, so that the boron concentration in the p + polycide film is reduced. . This phenomenon is described in, for example, IEE, EEM, Technical, Digest, p407-410 (198).
5), IEEE, IEDM, Technical Di
guest p407-410 (1985).

【0008】ボロン濃度の低下は、具体的には、次のよ
うな問題を引き起こす。(1)p+ポリサイド膜がMO
Sトランジスタのゲート電極として使用されている場
合、ボロン濃度の低下に応じてMOSトランジスタの閾
値電圧が変動してしまう。(2)p+ポリサイド膜がp
型不純物拡散領域にコンタクトする配線として使用され
ている場合、ボロン濃度の低下に応じてコンタクト抵抗
が増加してしまう。
Specifically, the decrease in the boron concentration causes the following problems. (1) The p + polycide film is MO
When used as the gate electrode of the S transistor, the threshold voltage of the MOS transistor fluctuates as the boron concentration decreases. (2) p + polycide film is p
When used as a wiring contacting the impurity diffusion region, the contact resistance increases as the boron concentration decreases.

【0009】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、その目的とするところは、熱処理によ
ってボロン濃度が低下しないポリサイド配線を備えた半
導体装置及びその製造方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device having a polycide wiring whose boron concentration does not decrease by heat treatment, and a method of manufacturing the same. is there.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
半導体基板上にポリサイド配線を有する半導体装置であ
って、前記ポリサイド配線が、p型不純物拡散部分とn
型不純物拡散部分の両方を有する第1多結晶シリコン膜
と、前記第1多結晶シリコン膜上に形成された高融点金
属シリサイド膜と、前記高融点金属シリサイド膜上に形
成されたp型不純物のみが拡散されている第2多結晶シ
リコン膜とで構成されていることを特徴とするものであ
る。
According to the present invention, there is provided a semiconductor device comprising:
A semiconductor device having a polycide wiring on a semiconductor substrate.
Thus, the polycide wiring is formed between the p-type impurity diffusion portion and n
Polycrystalline silicon film having both type impurity diffusion portions
And a high melting point gold formed on the first polycrystalline silicon film.
Metal silicide film and a refractory metal silicide film
Second polycrystalline silicon in which only the formed p-type impurity is diffused.
And a recon film.
You.

【0011】前記半導体基板中にはp型不純物拡散領域
が形成されており、前記第1多結晶シリコン膜のp型不
純物拡散部分が前記p型不純物拡散領域に接続されてい
る。
In the semiconductor substrate, a p-type impurity diffusion region is provided.
Are formed, and the p-type impurity of the first polycrystalline silicon film is
A pure substance diffusion portion is connected to the p-type impurity diffusion region.
You.

【0012】前記半導体基板に形成されたpチャネル型
MOSトランジスタを更に備えており、前記p型不純物
拡散領域は、該pチャネル型MOSトランジスタのソー
ス及びドレインの何れかであってもよい。また、好まし
い実施例では、前記ポリサイド配線の前記第2多結晶シ
リコン膜には、p型不純物が横方向に実質的に均一に拡
散されている。
A p-channel type formed on the semiconductor substrate;
A MOS transistor, wherein the p-type impurity is
The diffusion region is the source of the p-channel MOS transistor.
Or drain or drain. Also preferred
In another preferred embodiment, the second polycrystalline silicon
The p-type impurities are spread substantially uniformly in the lateral direction in the recon film.
Has been scattered.

【0013】本発明の他の半導体装置は、半導体基板上
にnチャネル型MOSトランジスタ及びpチャネル型M
OSトランジスタを有する半導体装置であって、前記半
導体基板中に形成されたn型不純物拡散領域からなるn
型ソース及びn型ドレインを有する前記nチャネル型M
OSトランジスタと、前記半導体基板中に形成されたp
型不純物拡散領域からなるp型ソース及びp型ドレイン
を有する前記pチャネル型MOSトランジスタと、さら
に、第1多結晶シリコン膜と、前記第1多結晶シリコン
膜上に形成された高融点金属シリサイド膜と、前記高融
点金属シリサイド膜上に形成された第2多結晶シリコン
膜とで構成されたポリサイド配線とを備え、前記第1多
結晶シリコン膜は、前記n型ソース又は前記n型ドレイ
ンに接続されているn型不純物拡散部分と、前記p型ソ
ース又は前記p型ドレインに接続されているp型不純物
拡散部分とを有し、前記第2多結晶シリコン膜にはp型
不純物のみが拡散されていることを特徴とするものであ
る。
According to another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device on a semiconductor substrate.
An n-channel MOS transistor and a p-channel M
A semiconductor device having an OS transistor, wherein
N composed of an n-type impurity diffusion region formed in a conductive substrate
N-type M having an n-type source and an n-type drain
An OS transistor and a p-type transistor formed in the semiconductor substrate.
-Type source and p-type drain comprising a p-type impurity diffusion region
The p-channel MOS transistor having
A first polycrystalline silicon film, and the first polycrystalline silicon
A refractory metal silicide film formed on the film;
Second polycrystalline silicon formed on point metal silicide film
And a polycide wiring composed of a film.
The crystalline silicon film is formed on the n-type source or the n-type drain.
An n-type impurity diffusion portion connected to the
Source or a p-type impurity connected to the p-type drain
A diffusion portion, and the second polycrystalline silicon film has a p-type
Characterized in that only impurities are diffused.
You.

【0014】本発明の半導体装置の製造方法は、半導体
基板上にポリサイド配線を有する半導体装置の製造方法
であって、前記ポリサイド配線を形成する工程が、前記
半導体基板上に第1多結晶シリコン膜を形成する工程
と、前記第1多結晶シリコン膜にp型不純物拡散部分と
n型不純物拡散部分を選択的に形成する工程と、前記第
1多結晶シリコン膜上に高融点金属シリサイド膜を形成
する工程と、前記高融点金属シリサイド膜上に第2多結
晶シリコン膜を形成する工程と、前記第2多結晶シリコ
ン膜の全面にp型不純物を拡散する工程とを備えている
ことを特徴とするものである。
[0014] The method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a semiconductor
Method of manufacturing semiconductor device having polycide wiring on substrate
Wherein the step of forming the polycide wiring comprises:
Forming a first polycrystalline silicon film on a semiconductor substrate;
A p-type impurity diffusion portion in the first polycrystalline silicon film;
selectively forming an n-type impurity diffusion portion;
1 Refractory metal silicide film formed on polycrystalline silicon film
Performing a second bonding on the refractory metal silicide film.
Forming a polycrystalline silicon film, and the second polycrystalline silicon
Diffusing a p-type impurity over the entire surface of the
It is characterized by the following.

【0015】[0015]

【作用】本発明の半導体装置によれば、ポリサイド配線
中のボロン凝集が防止されるため、ポリサイド配線中の
ボロン濃度が熱処理によって低下しない。その結果、そ
のようなポリサイド配線をゲート電極として有するMO
Sトランジスタの閾値は変動しにくい。また、ポリサイ
ド配線とp型不純物拡散領域との間のコンタクト抵抗が
熱処理によって増加しないという、安定なコンタクト特
性が得られる。
According to the semiconductor device of the present invention, since boron agglomeration in the polycide wiring is prevented, the boron concentration in the polycide wiring does not decrease by the heat treatment. As a result, an MO having such a polycide wiring as a gate electrode
The threshold value of the S transistor does not easily change. In addition, stable contact characteristics can be obtained in which the contact resistance between the polycide wiring and the p-type impurity diffusion region does not increase due to the heat treatment.

【0016】本発明によれば、デュアルポリサイド配線
に於て不純物の横方向拡散が防止されることにより、コ
ンタクト特性の劣化が抑制されたCMOS半導体装置が
提供される。
According to the present invention, there is provided a CMOS semiconductor device in which deterioration of contact characteristics is suppressed by preventing lateral diffusion of impurities in a dual polycide wiring.

【0017】[0017]

【実施例】(実施例1)図1は、本発明の半導体装置の
一部断面を示している。簡単のため、図1には、単一の
MOSトランジスタが示されているが、本発明の半導体
装置は、複数のMOSトランジスタが同一半導体基板に
形成された装置である。この半導体装置は、シリコン基
板1と、シリコン基板1の表面の素子分離領域に形成さ
れた素子分離膜2と、シリコン基板1の表面の複数の素
子領域の各々に形成されたMOSトランジスタと、MO
Sトランジスタを覆うシリコン酸化膜9及びBPSG
(Boro−Phospho Silicate Gl
ass)膜からなる層間絶縁膜10を備えている。
FIG. 1 shows a partial cross section of a semiconductor device according to the present invention. For simplicity, FIG. 1 shows a single MOS transistor, but the semiconductor device of the present invention is a device in which a plurality of MOS transistors are formed on the same semiconductor substrate. This semiconductor device includes a silicon substrate 1, an element isolation film 2 formed in an element isolation region on the surface of the silicon substrate 1, a MOS transistor formed in each of a plurality of element regions on the surface of the silicon substrate 1, an MO transistor,
Silicon oxide film 9 covering S transistor and BPSG
(Boro-Phospho Silicate Gl
ass) film.

【0018】各MOSトランジスタは、シリコン基板1
中に形成されたソース及びドレイン領域(シリコン基板
1の表面から内部へ延びるp+型不純物拡散領域)3
と、シリコン基板1上に形成されたゲート酸化膜(厚
さ:10nm)4と、ゲート酸化膜4上に形成されたゲ
ート電極60と、ゲート電極60上に形成されたシリコ
ン酸化膜8(厚さ:200nm)とを備えている。シリ
コン基板1の図1に示されている領域は、p型のシリコ
ン基板1に形成されたn型ウェル領域である。MOSト
ランジスタは、n型シリコン基板に形成されてもよい。
Each MOS transistor is connected to a silicon substrate 1
Source and drain regions (p + type impurity diffusion regions extending from the surface of silicon substrate 1 to the inside) formed therein 3
A gate oxide film (thickness: 10 nm) 4 formed on the silicon substrate 1, a gate electrode 60 formed on the gate oxide film 4, and a silicon oxide film 8 (thickness) formed on the gate electrode 60. : 200 nm). The region shown in FIG. 1 of the silicon substrate 1 is an n-type well region formed on the p-type silicon substrate 1. The MOS transistor may be formed on an n-type silicon substrate.

【0019】ソース及びドレイン領域3は、相互に一定
の距離(例えば500nm)を於て、図1中の横方向に
離れており、そのソース及びドレイン領域3の間の領域
は、MOSトランジスタのチャネル領域を形成してい
る。ゲート電極60は、ゲート酸化膜4を介して、チャ
ネル領域を覆っている。ゲート電極60の電位に応じ
て、ソース及びドレイン領域3を電気的に接続するため
の導電チャネルがチャネル領域に形成される。
The source and drain regions 3 are spaced apart from each other at a certain distance (for example, 500 nm) in the horizontal direction in FIG. 1, and the region between the source and drain regions 3 is the channel of the MOS transistor. Forming an area. Gate electrode 60 covers the channel region via gate oxide film 4. According to the potential of the gate electrode 60, a conductive channel for electrically connecting the source and drain regions 3 is formed in the channel region.

【0020】この半導体装置のゲート電極60は、p+
型第1多結晶シリコン膜(厚さ:100nm)5と、p
+型多結晶シリコン膜5上に形成されたタングステンシ
リサイド膜(厚さ:200nm)6と、タングステンシ
リサイド膜6上に形成されたp+型第2多結晶シリコン
膜(厚さ:100nm)7とからなるサンドウィッチ型
3層ポリサイド構造を有している。より詳細に説明すれ
ば、ゲート電極60は、上記ポリサイド構造を有する長
いポリサイド配線の一部である。複数のMOSトランジ
スタを備えた半導体集積回路装置に於いては、ポリサイ
ド配線が、一群のトランジスタの各々のゲート電極部分
と、各ゲート電極を接続するための複数の配線部分とを
有している。本明細書においては、ポリサイド構造を有
する電極及び配線を総称して、ポリサイド配線と称す
る。本実施例のポリサイド配線の幅は、典型的には、5
00nmから1000nm程度である。微細化のため
に、この幅をより狭くしてもよい。
The gate electrode 60 of this semiconductor device has p +
Type first polycrystalline silicon film (thickness: 100 nm) 5 and p
A tungsten silicide film (thickness: 200 nm) 6 formed on the + type polycrystalline silicon film 5 and a p + type second polycrystalline silicon film (thickness: 100 nm) 7 formed on the tungsten silicide film 6 Has a sandwich-type three-layer polycide structure composed of More specifically, the gate electrode 60 is a part of a long polycide wiring having the above polycide structure. In a semiconductor integrated circuit device having a plurality of MOS transistors, a polycide wiring has a gate electrode portion of each of a group of transistors and a plurality of wiring portions for connecting the gate electrodes. In this specification, an electrode and a wiring having a polycide structure are collectively referred to as a polycide wiring. The width of the polycide wiring of this embodiment is typically 5
It is about 00 nm to 1000 nm. This width may be made smaller for miniaturization.

【0021】なお、上記ポリサイド配線を構成する各膜
の厚さは、設計に応じて適宜任意の値に設定される。ま
た、第1及び第2多結晶シリコン膜中に挟まれる高融点
金属シリサイド膜としては、タングステンシリサイド以
外の他の高融点金属シリサイドからなる膜、または、異
なる種類の高融点金属シリサイド膜を含む多層膜であっ
てもよい。重要な点は、高融点金属シリサイド膜の上面
に直接に絶縁膜が設けられていないことにある。
The thickness of each film constituting the polycide wiring is appropriately set to an arbitrary value according to the design. Further, as the high melting point metal silicide film sandwiched between the first and second polycrystalline silicon films, a film made of another high melting point metal silicide other than tungsten silicide, or a multilayer including a different kind of high melting point metal silicide film It may be a membrane. The important point is that the insulating film is not provided directly on the upper surface of the refractory metal silicide film.

【0022】シリコン酸化膜9は、BPSG膜10から
不純物(ボロン及びリン)がシリコン基板1へ拡散する
ことを防止する。拡散防止効果のある膜、例えばシリコ
ン窒化膜を、シリコン酸化膜9の代わりに用いてもよ
い。
The silicon oxide film 9 prevents impurities (boron and phosphorus) from diffusing into the silicon substrate 1 from the BPSG film 10. A film having a diffusion preventing effect, for example, a silicon nitride film may be used instead of the silicon oxide film 9.

【0023】上述のMOSトランジスタは、pチャネル
型MOSトランジスタである。シリコン基板1、ソース
及びドレイン領域3の不純物導電型を反転させることに
より、nチャネル型MOSトランジスタが得られる。上
記ポリサイド配線は、CMOS(相補型MOS)半導体
装置に適用され得る。CMOS半導体装置は、pチャネ
ルMOSトランジスタ及びnチャネルMOSトランジス
タを同一半導体基板に有する半導体装置である。より詳
細に説明すれば、CMOS半導体装置は、例えば、p型
シリコン基板とその中に形成されたn型ウェルを有し、
p型シリコン基板に形成されたnチャネルMOSトラン
ジスタと、n型ウェルに形成されたpチャネルMOSト
ランジスタを備えている。
The above-mentioned MOS transistor is a p-channel type MOS transistor. By inverting the impurity conductivity types of the silicon substrate 1 and the source and drain regions 3, an n-channel MOS transistor can be obtained. The polycide wiring can be applied to a CMOS (complementary MOS) semiconductor device. A CMOS semiconductor device is a semiconductor device having a p-channel MOS transistor and an n-channel MOS transistor on the same semiconductor substrate. More specifically, the CMOS semiconductor device has, for example, a p-type silicon substrate and an n-type well formed therein,
An n-channel MOS transistor formed in a p-type silicon substrate and a p-channel MOS transistor formed in an n-type well are provided.

【0024】図1の半導体装置は、タングステンシリサ
イド膜6とシリコン酸化膜8との間にp+型第2多結晶
シリコン膜を有しているため、タングステンシリサイド
膜6の上面とシリコン酸化膜8とが直接に接していない
点に主要な特徴がある。図16は、シリコン酸化膜、多
結晶シリコン膜、タングステンシリサイド膜、及びシリ
コン酸化膜からなる多層構造に於けるボロン濃度分布を
示している。言い替えれば、シリコン酸化膜にサンドウ
ィッチされた通常の2層ポリサイド構造であって、その
ポリサイド構造が多結晶シリコン膜とその多結晶シリコ
ン膜上のタングステンシリサイド膜からなる構造に於け
るボロン濃度分布が示されている。図16に示されるよ
うに、ボロン濃度分布は、シリコン酸化膜とタングステ
ンシリサイド膜との界面のピークを持っている。これ
は、その界面においてボロンが凝集していることを示し
ている。ボロンの凝集は、タングステンシリサイド膜及
び多結晶シリコン膜中のボロン濃度の減少を招く。すな
わち、タングステンシリサイド膜と多結晶シリコン膜と
の界面は、ポリサイド配線中のボロンにとって、ボロン
を「吸収する」シンクとして機能する。
Since the semiconductor device of FIG. 1 has the p + -type second polycrystalline silicon film between the tungsten silicide film 6 and the silicon oxide film 8, the upper surface of the tungsten silicide film 6 and the silicon oxide film 8 The main feature is that they are not in direct contact with. FIG. 16 shows a boron concentration distribution in a multilayer structure including a silicon oxide film, a polycrystalline silicon film, a tungsten silicide film, and a silicon oxide film. In other words, the boron concentration distribution in a normal two-layer polycide structure sandwiched by a silicon oxide film and a polycide structure composed of a polycrystalline silicon film and a tungsten silicide film on the polycrystalline silicon film is shown. Have been. As shown in FIG. 16, the boron concentration distribution has a peak at the interface between the silicon oxide film and the tungsten silicide film. This indicates that boron is aggregated at the interface. Aggregation of boron causes a decrease in the boron concentration in the tungsten silicide film and the polycrystalline silicon film. That is, the interface between the tungsten silicide film and the polycrystalline silicon film functions as a sink for "absorbing" boron for the boron in the polycide wiring.

【0025】一方、タングステンシリサイド膜と多結晶
シリコン膜との間の界面に於いては、ボロンの凝集は生
じていない。これは、熱処理によってタングステンシリ
サイド膜の結晶粒が成長する際に、タングステンシリサ
イド膜とシリコン酸化膜との間では不整合が生じるが、
タングステンシリサイド膜と多結晶シリコン膜との間で
はそのような不整合がほとんど生じないためと考えられ
る。
On the other hand, no boron aggregation occurs at the interface between the tungsten silicide film and the polycrystalline silicon film. This is because when the crystal grains of the tungsten silicide film grow by the heat treatment, a mismatch occurs between the tungsten silicide film and the silicon oxide film.
It is considered that such a mismatch hardly occurs between the tungsten silicide film and the polycrystalline silicon film.

【0026】図16に示されている濃度分布は、上記構
造を有するサンプルについて、2次イオン質量分析(S
IMS)を行うことにより得られた。そのサンプルは、
次のように作製された。まず、シリコン基板上にシリコ
ン酸化膜、多結晶シリコン膜を順次形成した後、多結晶
シリコン膜中にボロンイオンを注入した。多結晶シリコ
ン膜上にタングステンシリサイド膜及びシリコン酸化膜
を順次形成した後、900℃で30分間熱処理をした。
この熱処理によって、多結晶シリコン膜中のボロンは、
タングステンシリサイド膜と酸化シリコン膜との界面に
まで拡散している。
The concentration distribution shown in FIG. 16 indicates that the sample having the above structure has a secondary ion mass spectrometry (S
IMS). The sample is
It was fabricated as follows. First, after a silicon oxide film and a polycrystalline silicon film were sequentially formed on a silicon substrate, boron ions were implanted into the polycrystalline silicon film. After a tungsten silicide film and a silicon oxide film were sequentially formed on the polycrystalline silicon film, a heat treatment was performed at 900 ° C. for 30 minutes.
By this heat treatment, boron in the polycrystalline silicon film becomes
It diffuses to the interface between the tungsten silicide film and the silicon oxide film.

【0027】図1に示される本発明の実施例によれば、
タングステンシリサイド膜6とシリコン酸化膜9との間
の界面の面積(タングステンシリサイド膜6の側面の面
積)は、従来の半導体装置におけるタングステンシリサ
イド膜6とシリコン酸化膜8との界面の面積に比較し
て、実質的に無視できるほど小さい。本実施例では、ボ
ロンが凝集しやすい界面(シリサイドと絶縁膜との間の
界面)の面積が著しく縮小されているので、p+型第1
多結晶シリコン膜7及びタングステンシリサイド膜8中
のボロンが上記界面に凝集することが、防止される。こ
のため、ボロンの凝集により配線中のボロン濃度が減少
してしまうことが、防止される。
According to the embodiment of the present invention shown in FIG.
The area of the interface between the tungsten silicide film 6 and the silicon oxide film 9 (the area of the side surface of the tungsten silicide film 6) is compared with the area of the interface between the tungsten silicide film 6 and the silicon oxide film 8 in the conventional semiconductor device. And so small that it is virtually negligible. In this embodiment, since the area of the interface where boron easily aggregates (the interface between the silicide and the insulating film) is significantly reduced, the p + type first
Aggregation of boron in the polycrystalline silicon film 7 and the tungsten silicide film 8 at the interface is prevented. Therefore, a decrease in the boron concentration in the wiring due to the aggregation of boron is prevented.

【0028】他の好ましい実施例として、タングステン
シリサイド膜6の上面のみならず、その側面をもp型第
2多結晶シリコン膜6で覆ってもよい。そのような実施
例では、タングステンシリサイド膜6が多結晶シリコン
膜により完全に覆われるため、タングステンシリサイド
とシリコン酸化膜との間の界面が存在しない。その結
果、そのような界面によるボロンの凝集が生じず、凝集
を理由とする配線内部のボロン濃度低下が防止される。
As another preferred embodiment, not only the upper surface of the tungsten silicide film 6 but also its side surface may be covered with the p-type second polycrystalline silicon film 6. In such an embodiment, since the tungsten silicide film 6 is completely covered with the polycrystalline silicon film, there is no interface between the tungsten silicide and the silicon oxide film. As a result, boron aggregation due to such an interface does not occur, and a decrease in the boron concentration inside the wiring due to the aggregation is prevented.

【0029】図2(a)から(c)を参照して、上記半
導体装置の製造方法を、以下に説明する。まず、公知の
局所酸化(LOCOS)法により、シリコン基板1の表
面の素子分離領域に素子分離膜2を形成する。LOCO
S法以外の方法によって、素子分離膜を形成してもよ
い。この素子分離膜2が形成されていない領域が、素子
領域である。シリコン基板1の各素子領域の表面を酸化
することにより、各素子領域上にゲート酸化膜4を形成
する。
With reference to FIGS. 2A to 2C, a method of manufacturing the semiconductor device will be described below. First, an element isolation film 2 is formed in an element isolation region on the surface of a silicon substrate 1 by a known local oxidation (LOCOS) method. LOCO
The element isolation film may be formed by a method other than the S method. A region where the element isolation film 2 is not formed is an element region. By oxidizing the surface of each element region of the silicon substrate 1, a gate oxide film 4 is formed on each element region.

【0030】減圧化学気相成長(LPCVD)法によ
り、ゲート酸化膜4を覆うように多結晶シリコン膜を堆
積した後、図2(a)に示されるように、その多結晶シ
リコン膜に対して、p型不純物であるボロンのイオンを
加速エネルギ20keV、ドーズ量6×1015cm
-2で、注入する。こうして、p+型第1多結晶シリコン
膜5を形成する。
After a polycrystalline silicon film is deposited so as to cover the gate oxide film 4 by a low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) method, as shown in FIG. And ions of boron as a p-type impurity are accelerated at an energy of 20 keV and a dose of 6 × 10 15 cm.
At -2 , inject. Thus, the p + -type first polycrystalline silicon film 5 is formed.

【0031】次に、図2(b)に示されるように、p+
型多結晶シリコン膜5上にタングステンシリサイド膜6
を堆積した後、他の多結晶シリコン膜を堆積する。その
多結晶シリコン膜に対して、ボロンイオンを加速エネル
ギ20keV、ドーズ量6×1015cm-2で、注入す
る。こうして、タングステンシリサイド膜6上にp+
第2多結晶シリコン膜7を形成する。
Next, as shown in FIG. 2 (b), p +
Tungsten silicide film 6 on type polycrystalline silicon film 5
Is deposited, another polycrystalline silicon film is deposited. Boron ions are implanted into the polycrystalline silicon film at an acceleration energy of 20 keV and a dose of 6 × 10 15 cm −2 . Thus, the p + -type second polycrystalline silicon film 7 is formed on the tungsten silicide film 6.

【0032】次に、p+型第2多結晶シリコン膜7上
に、シリコン酸化膜8を堆積する。第1多結晶シリコン
膜5、タングステンシリサイド膜6、第2多結晶シリコ
ン膜7及びシリコン酸化膜8からなる多層膜を、公知の
リソグラフィ及びエッチング技術を用いて所望の配線形
状にパターニングする。こうして、図2(c)に示され
るように、第1多結晶シリコン膜5、タングステンシリ
サイド膜6及び第2多結晶シリコン膜7の3層からなる
ポリサイド配線(ゲート電極60)が得られる。
Next, a silicon oxide film 8 is deposited on the p + -type second polycrystalline silicon film 7. A multilayer film including the first polycrystalline silicon film 5, the tungsten silicide film 6, the second polycrystalline silicon film 7, and the silicon oxide film 8 is patterned into a desired wiring shape using a known lithography and etching technique. Thus, as shown in FIG. 2C, a polycide wiring (gate electrode 60) composed of three layers of the first polysilicon film 5, the tungsten silicide film 6, and the second polysilicon film 7 is obtained.

【0033】次に、素子分離膜2及びゲート電極60を
マスクとして、ボロンを加速エネルギ10keV、ドー
ズ量6×1015cm-2で、シリコン基板1の素子領域に
注入する。ボロンが注入された領域は、その後のアニー
ル工程により、MOSトランジスタのソース及びドレイ
ン領域3になる。MOSトランジスタのチャネルとなる
領域はゲート電極60で覆われているため、その領域に
ボロンは注入されない。こうして、チャネル領域とソー
ス及びドレイン領域3とは、ゲート電極60に対して、
自己整合的に形成される。なお、シリコン酸化膜8は、
第2多結晶シリコン膜7等をエッチングする時のエッチ
ングマスクとしての機能を果たすことができるが、本発
明にとって必ずしも不可欠の要素ではない。
Then, using the element isolation film 2 and the gate electrode 60 as a mask, boron is implanted into the element region of the silicon substrate 1 at an acceleration energy of 10 keV and a dose of 6 × 10 15 cm −2 . The region into which boron is implanted becomes the source and drain regions 3 of the MOS transistor by a subsequent annealing process. Since a region serving as a channel of the MOS transistor is covered with the gate electrode 60, boron is not implanted into that region. Thus, the channel region and the source and drain regions 3 are
It is formed in a self-aligned manner. The silicon oxide film 8 is
Although it can function as an etching mask when etching the second polycrystalline silicon film 7 and the like, it is not an essential element for the present invention.

【0034】なお、ソース及びドレイン領域3を形成す
るための上記イオン注入をする前に、サイドウォールス
ペーサをゲート電極60の側面に形成してもよい。サイ
ドウォールスペーサを形成する前に、LDD領域を形成
するためのイオン注入を行ってもよい。LDD領域を形
成することにより、ショートチャネル効果を抑制するこ
とができるので、MOSトランジスタのいっそうの小型
化が可能となる。MOSトランジスタの小型化は、トラ
ンジスタの動作速度の上昇、及びそのようなトランジス
タを多数備えた半導体装置の集積度向上に役立つ。
Note that a sidewall spacer may be formed on the side surface of the gate electrode 60 before performing the ion implantation for forming the source and drain regions 3. Before forming the sidewall spacer, ion implantation for forming the LDD region may be performed. By forming the LDD region, the short channel effect can be suppressed, so that the size of the MOS transistor can be further reduced. The reduction in the size of the MOS transistor is useful for increasing the operation speed of the transistor and improving the integration of a semiconductor device including a large number of such transistors.

【0035】次に、トランジスタを覆うように、シリコ
ン酸化膜9を堆積した後、シリコン酸化膜9上にBPS
G膜10を堆積する。BPSG膜10の表面を平坦化
し、同時に、不純物を活性化するために、窒素雰囲気で
900℃のアニールを30分間行う。このアニール条件
は、適宜任意に設定され得る。BPSG膜10の所定箇
所にコンタクトホール(不図示)を形成した後、ポリサ
イド配線とソース及びドレイン領域3とに接続される配
線をBPSG膜10上に形成する。
Next, after depositing a silicon oxide film 9 so as to cover the transistor, a BPS
A G film 10 is deposited. In order to flatten the surface of the BPSG film 10 and simultaneously activate the impurities, annealing at 900 ° C. is performed in a nitrogen atmosphere for 30 minutes. This annealing condition can be set arbitrarily as appropriate. After a contact hole (not shown) is formed at a predetermined position of the BPSG film 10, a wiring connected to the polycide wiring and the source and drain regions 3 is formed on the BPSG film 10.

【0036】本実施例によれば、熱処理によるポリサイ
ド配線(ゲート電極60)内のボロン濃度低下が防止さ
れるため、MOSトランジスタの閾値が変動しない。本
実施例におけるMOSトランジスタは、DRAM等の半
導体記憶装置が有するメモリセル内のスイッチングトラ
ンジスタとして使用され得る。言いかえれば、上述の3
層構造を有するポリサイド配線は、DRAMのワードラ
インとして使用され得る。
According to this embodiment, since the boron concentration in the polycide wiring (gate electrode 60) due to the heat treatment is prevented from decreasing, the threshold value of the MOS transistor does not change. The MOS transistor in this embodiment can be used as a switching transistor in a memory cell included in a semiconductor storage device such as a DRAM. In other words, the above 3
A polycide wiring having a layer structure can be used as a word line of a DRAM.

【0037】(実施例2)図3は、本発明の他の実施例
の一部断面を示している。図1に示されている半導体装
置においては、3層構造のポリサイド配線がMOSトラ
ンジスタのゲート電極及びそれらを接続するための配線
として使用されているが、本実施例の半導体装置におい
ては、その3層構造のポリサイド配線が半導体基板中の
p型不純物拡散領域にコンタクトする配線として使用さ
れている。図3に示されているポリサイド配線は、例え
ば、DRAMのビットラインとして使用され得る。
(Embodiment 2) FIG. 3 shows a partial cross section of another embodiment of the present invention. In the semiconductor device shown in FIG. 1, a polycide wiring having a three-layer structure is used as a gate electrode of a MOS transistor and a wiring for connecting them. A polycide wiring having a layer structure is used as a wiring that contacts a p-type impurity diffusion region in a semiconductor substrate. The polycide wiring shown in FIG. 3 can be used, for example, as a bit line of a DRAM.

【0038】本半導体装置は、シリコン基板(n型不純
物が拡散されている)1と、シリコン基板1の表面の素
子分離領域に形成された素子分離膜2と、シリコン基板
1の表面の複数の素子領域の各々に形成されたp型不純
物拡散領域33aと、シリコン基板1上に形成された層
間絶縁膜11と、層間絶縁膜11中に形成されたコンタ
クトホール12と、層間絶縁膜11上に形成され、コン
タクトホール12を介してp型不純物拡散領域33aに
コンタクトするポリサイド配線61とを備えている。
The present semiconductor device comprises a silicon substrate (in which n-type impurities are diffused) 1, an element isolation film 2 formed in an element isolation region on the surface of the silicon substrate 1, and a plurality of elements on the surface of the silicon substrate 1. A p-type impurity diffusion region 33a formed in each of the element regions; an interlayer insulating film 11 formed on the silicon substrate 1; a contact hole 12 formed in the interlayer insulating film 11; And a polycide interconnection 61 which is formed and contacts the p-type impurity diffusion region 33a via the contact hole 12.

【0039】本実施例のポリサイド配線61は、p+
第1多結晶シリコン膜(厚さ:100nm)13と、p
+型多結晶シリコン膜13上に形成されたタングステン
シリサイド膜(厚さ:200nm)14と、タングステ
ンシリサイド膜14上に形成されたp+型第2多結晶シ
リコン膜(厚さ:200nm)15とを有している。
In this embodiment, the polycide wiring 61 is formed of a p + -type first polycrystalline silicon film (thickness: 100 nm) 13
A tungsten silicide film (thickness: 200 nm) 14 formed on the + type polycrystalline silicon film 13 and a p + type second polycrystalline silicon film (thickness: 200 nm) 15 formed on the tungsten silicide film 14. have.

【0040】この半導体装置は、更に、ポリサイド配線
61を覆うように層間絶縁膜11上に形成されたシリコ
ン酸化膜16と、シリコン酸化膜16上に形成されたB
PSG膜17とを備えている。
The semiconductor device further includes a silicon oxide film 16 formed on the interlayer insulating film 11 so as to cover the polycide wiring 61, and a silicon oxide film 16 formed on the silicon oxide film 16
And a PSG film 17.

【0041】本実施例によれば、ポリサイド配線61
が、タングステンシリサイド膜14とシリコン酸化膜1
6との界面を実質的に有していないため、熱処理後もポ
リサイド配線61中のボロン濃度が低下しない。その結
果、シリコン基板1中のp型不純物拡散領域33aか
ら、ボロンが、ポリサイド配線61へ拡散することが抑
制される。こうして、シリサイド基板1中のp型不純物
拡散領域33a及び多結晶シリコン膜13中のボロン濃
度低下が防止される。このように、p型不純物拡散領域
33a及び多結晶シリコン膜13中のボロン濃度が低下
しないことにより、ポリサイド配線とp型不純物拡散領
域33aとの間のコンタクト抵抗が低く維持される。
According to the present embodiment, the polycide wiring 61
Are the tungsten silicide film 14 and the silicon oxide film 1
6, the boron concentration in the polycide wiring 61 does not decrease even after the heat treatment. As a result, diffusion of boron from the p-type impurity diffusion region 33a in the silicon substrate 1 to the polycide wiring 61 is suppressed. Thus, a decrease in the boron concentration in the p-type impurity diffusion region 33a in the silicide substrate 1 and the polycrystalline silicon film 13 is prevented. As described above, since the boron concentration in the p-type impurity diffusion region 33a and the polycrystalline silicon film 13 does not decrease, the contact resistance between the polycide wiring and the p-type impurity diffusion region 33a is kept low.

【0042】以下に、本半導体装置の製造方法を説明す
る。まず、シリコン基板1の表面の素子分離領域に素子
分離膜2を形成する。この素子分離膜2が形成されてい
ない領域が、素子領域である。この後、素子分離膜2を
マスクとして、ボロンを加速エネルギ10keV、ドー
ズ量6×1015cm-2で、シリコン基板1の素子領域に
注入する。ボロンが注入された領域は、後のアニール工
程により、p型不純物拡散領域33aとなる。
Hereinafter, a method for manufacturing the semiconductor device will be described. First, an element isolation film 2 is formed in an element isolation region on the surface of a silicon substrate 1. A region where the element isolation film 2 is not formed is an element region. Thereafter, using the element isolation film 2 as a mask, boron is implanted into the element region of the silicon substrate 1 at an acceleration energy of 10 keV and a dose of 6 × 10 15 cm −2 . The region into which boron is implanted becomes a p-type impurity diffusion region 33a by a later annealing step.

【0043】次に、素子領域を覆うように層間絶縁膜1
1を堆積した後、通常のリソグラフィ及びエッチング技
術を用いて、層間絶縁膜11中にコンタクトホール12
を形成する。フッ酸を含む水溶液を用いたディプエッチ
により、コンタクトホール12の底面に存在する自然酸
化膜を除去した後、図1の半導体装置のポリサイド配線
を形成する方法と同様の方法により、ポリサイド配線6
1を形成する。
Next, an interlayer insulating film 1 is formed so as to cover the element region.
1 is deposited, and a contact hole 12 is formed in the interlayer insulating film 11 by using a usual lithography and etching technique.
To form After removing the natural oxide film present on the bottom surface of the contact hole 12 by dip etching using an aqueous solution containing hydrofluoric acid, the polycide wiring 6 is formed in the same manner as the method of forming the polycide wiring of the semiconductor device of FIG.
Form one.

【0044】シリコン酸化膜16及びBPSG膜17を
堆積した後、BPSG膜17の平坦化と不純物の活性化
のために、窒素雰囲気中で900℃のアニールを30分
間行う。次に、BPSG膜17及びシリコン酸化膜16
中にポリサイド配線61に達するコンタクトホール(不
図示)を形成した後、このコンタクトホールを介してポ
リサイド配線61に接続される配線(不図示)をBPS
G膜17上に形成する。
After depositing the silicon oxide film 16 and the BPSG film 17, annealing at 900 ° C. is performed in a nitrogen atmosphere for 30 minutes in order to flatten the BPSG film 17 and activate impurities. Next, the BPSG film 17 and the silicon oxide film 16
After forming a contact hole (not shown) reaching the polycide wiring 61 therein, a wiring (not shown) connected to the polycide wiring 61 through this contact hole is formed by BPS.
It is formed on the G film 17.

【0045】層間絶縁膜11を形成する前に、図1のM
OSトランジスタを素子領域に形成してもよい。その場
合、図1のMOSトランジスタのソース及びドレイン領
域3の一方が、図3に示されているp型不純物拡散領域
33aに対応する。図1のMOSトランジスタと図3の
ポリサイド配線とを有する半導体装置をDRAMに適用
するとき、DRAMのワードライン及びビットラインの
何れもが、3層構造のポリサイド配線により形成されて
てもよい。他の適用例として、ワードラインは従来の構
造を有するワードラインであり、ビットラインだけが図
3に示されるポリサイド配線61であるようなDRAM
がある。
Before forming the interlayer insulating film 11, M shown in FIG.
An OS transistor may be formed in an element region. In this case, one of the source and drain regions 3 of the MOS transistor in FIG. 1 corresponds to the p-type impurity diffusion region 33a shown in FIG. When a semiconductor device having the MOS transistor of FIG. 1 and the polycide wiring of FIG. 3 is applied to a DRAM, both word lines and bit lines of the DRAM may be formed by a three-layer polycide wiring. As another application example, a DRAM in which the word line is a word line having a conventional structure and only the bit line is the polycide wiring 61 shown in FIG.
There is.

【0046】(実施例3)図4は、本発明の他の実施例
の一部断面を示している。本実施例の半導体装置におい
ては、3層構造のポリサイド配線61がシリコン基板1
中のp型不純物拡散領域33a及びn型不純物拡散領域
33bにコンタクトする配線として使用されている。シ
リコン基板1中のp型不純物拡散領域33a及びn型不
純物拡散領域33bの両方にコクタクトするポリサイド
配線を、デュアルポリサイド配線と呼ぶ。図4に示され
ているデュアルポリサイド配線は、好ましくはCMOS
半導体装置の配線として使用され得る。
(Embodiment 3) FIG. 4 shows a partial cross section of another embodiment of the present invention. In the semiconductor device of this embodiment, the polycide wiring 61 having a three-layer structure
It is used as a wiring contacting the p-type impurity diffusion region 33a and the n-type impurity diffusion region 33b therein. A polycide wiring that contacts both the p-type impurity diffusion region 33a and the n-type impurity diffusion region 33b in the silicon substrate 1 is called a dual polycide wiring. The dual polycide wiring shown in FIG.
It can be used as a wiring of a semiconductor device.

【0047】本実施例の半導体装置は、シリコン基板1
と、シリコン基板1中に形成されたn型ウェル100及
びp型ウェル200と、シリコン基板1の表面の素子分
離領域に形成された素子分離膜2と、n型ウェル100
内に形成されたp型不純物拡散領域33aと、p型ウェ
ル内200に形成されたn型不純物拡散領域33bと、
シリコン基板1上に形成された層間絶縁膜11と、層間
絶縁膜11中に形成されたコンタクトホール12と、層
間絶縁膜11上に形成され、コンタクトホール12を介
してp型不純物拡散領域33a及びn型不純物拡散領域
33bにコンタクトするポリサイド配線61とを備えて
いる。
The semiconductor device according to the present embodiment includes a silicon substrate 1
An n-type well 100 and a p-type well 200 formed in the silicon substrate 1; an element isolation film 2 formed in an element isolation region on the surface of the silicon substrate 1;
A p-type impurity diffusion region 33a formed in the inside, an n-type impurity diffusion region 33b formed in the p-type well 200,
An interlayer insulating film 11 formed on the silicon substrate 1, a contact hole 12 formed in the interlayer insulating film 11, and a p-type impurity diffusion region 33a formed on the interlayer insulating film 11 through the contact hole 12; a polycide interconnection 61 that contacts the n-type impurity diffusion region 33b.

【0048】本実施例のポリサイド配線61は、p+
第1多結晶シリコン膜(厚さ:100nm)13と、p
+型多結晶シリコン膜13上に形成されたタングステン
シリサイド膜(厚さ:200nm)14と、タングステ
ンシリサイド膜14上に形成されたp+型第2多結晶シ
リコン膜(厚さ:200nm)15とを有している。
In this embodiment, the polycide wiring 61 is formed of a p + -type first polycrystalline silicon film (thickness: 100 nm) 13
A tungsten silicide film (thickness: 200 nm) 14 formed on the + type polycrystalline silicon film 13 and a p + type second polycrystalline silicon film (thickness: 200 nm) 15 formed on the tungsten silicide film 14. have.

【0049】図4は、ポリサイド配線61の走る方向に
沿った面に平行な断面図であるので、ポリサイド配線6
1は層間絶縁膜11の全面を完全に覆われているように
見えるが、実際は、配線形状のポリサイド配線61が層
間絶縁膜11の所定領域上に存在している。この半導体
装置は、更に、ポリサイド配線61を覆うように層間絶
縁膜11上に形成された他の層間絶縁膜20を備えてい
る。この層間絶縁膜20は、BPSG膜等を含む積層膜
であってもよい。
FIG. 4 is a cross-sectional view parallel to the plane along the running direction of the polycide wiring 61.
Although reference numeral 1 indicates that the entire surface of the interlayer insulating film 11 is completely covered, in practice, a wiring-shaped polycide wiring 61 is present on a predetermined region of the interlayer insulating film 11. The semiconductor device further includes another interlayer insulating film 20 formed on the interlayer insulating film 11 so as to cover the polycide wiring 61. This interlayer insulating film 20 may be a laminated film including a BPSG film or the like.

【0050】図5(a)から(d)を参照して、上記半
導体装置の製造方法を以下に説明する。まず、p型ウェ
ル及200及びn型ウェル100が公知の方法により形
成された半導体基板1の表面の素子分離領域に、LOC
OS法により素子分離膜2を形成する。図5(a)に示
されるように、各ウェル100及び200中にpn接合
を形成するため、p型ウェル200に対してヒ素イオン
(n型不純物)を、n型ウェル100に対してBF2
オン(p型不純物)を、それぞれ選択的に注入する。ヒ
素イオン及びBF2イオンは、それぞれ、加速エネルギ
40keV、ドース量6×1015cm-3で注入する。ヒ
素イオンが注入された領域は、n型不純物拡散領域33
bとなり、BF2イオンが注入された領域は、p型不純
物拡散領域33aとなる。
A method for manufacturing the above-described semiconductor device will be described below with reference to FIGS. First, LOC is added to the element isolation region on the surface of the semiconductor substrate 1 where the p-type well 200 and the n-type well 100 are formed by a known method.
The element isolation film 2 is formed by the OS method. As shown in FIG. 5A, in order to form a pn junction in each of the wells 100 and 200, arsenic ions (n-type impurities) are added to the p-type well 200 and BF 2 is added to the n-type well 100. Ions (p-type impurities) are selectively implanted, respectively. Arsenic ions and BF 2 ions are implanted at an acceleration energy of 40 keV and a dose of 6 × 10 15 cm −3 , respectively. The region into which arsenic ions are implanted is the n-type impurity diffusion region 33.
b, and the region into which the BF 2 ions have been implanted becomes the p-type impurity diffusion region 33a.

【0051】次に、図5(b)に示されるように、LP
CVD法を用いてシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜
(厚さ:300nm)11を半導体基板1上に堆積す
る。各ウェル100及び200内に形成されたn型不純
物拡散領域33b及びp型不純物拡散領域33aに達す
るコンタクトホール12を、通常のリソグラフィ工程及
びエッチング工程を用いて層間絶縁膜11中に形成す
る。コンタクトホール12は、例えば、直径600nm
の大きさを有する。
Next, as shown in FIG.
An interlayer insulating film (thickness: 300 nm) 11 made of a silicon oxide film is deposited on the semiconductor substrate 1 using a CVD method. A contact hole 12 reaching the n-type impurity diffusion region 33b and the p-type impurity diffusion region 33a formed in each of the wells 100 and 200 is formed in the interlayer insulating film 11 using a normal lithography process and an etching process. The contact hole 12 has, for example, a diameter of 600 nm.
It has the size of

【0052】次に、第1多結晶シリコン膜(厚さ:50
nm)13を層間絶縁膜11上にLPCVD法により堆
積する。この後、この第1多結晶シリコン膜13の一部
に対して選択的に、ボロンイオンを注入する。ボロンイ
オンは、加速エネルギ15keV、ドーズ量6×1015
cm-2で、注入される。また、第1多結晶シリコン膜1
3の他の部分に対して選択的に、ヒ素イオンを注入す
る。ヒ素イオンは、加速エネルギ80keV、ドーズ量
1×1015cm-2で、注入される。ボロンイオンの注入
とヒ素イオンの注入の順序は、本実施例で行われた順序
の逆であってもよい。第1多結晶シリコン膜13におい
て、ボロンイオンが注入された部分は、n型ウェル10
0内のp型不純物拡散領域33aに接触しており、ま
た、ヒ素イオンが注入された部分は、p型ウェル200
内のn型不純物拡散領域33bに接触している。
Next, a first polycrystalline silicon film (thickness: 50)
nm) 13 is deposited on the interlayer insulating film 11 by the LPCVD method. Thereafter, boron ions are selectively implanted into a part of the first polycrystalline silicon film 13. Boron ions have an acceleration energy of 15 keV and a dose of 6 × 10 15
Injected at cm- 2 . Also, the first polycrystalline silicon film 1
The arsenic ions are selectively implanted into the other portions of FIG. Arsenic ions are implanted at an acceleration energy of 80 keV and a dose of 1 × 10 15 cm −2 . The order of boron ion implantation and arsenic ion implantation may be the reverse of the order performed in this embodiment. The portion of the first polycrystalline silicon film 13 into which boron ions have been implanted corresponds to the n-type well 10.
In addition, the portion in contact with the p-type impurity diffusion region 33a in
In contact with the n-type impurity diffusion region 33b.

【0053】次に、図5(c)に示されるように、タン
グステンシリサイド膜(厚さ:100nm)14を第1
多結晶シリコン膜13上にスパッタ法により堆積した
後、第2多結晶シリコン膜(厚さ:50nm)15をタ
ングステンシリサイド膜14上にLPCVD法により堆
積する。この後、加速エネルギ30keV、ドーズ量6
×1015cm-2で、ボロンイオンを第2多結晶シリコン
膜15の全面に対して注入する。
Next, as shown in FIG. 5C, a tungsten silicide film (thickness: 100 nm) 14 is
After being deposited on the polycrystalline silicon film 13 by a sputtering method, a second polycrystalline silicon film (thickness: 50 nm) 15 is deposited on the tungsten silicide film 14 by an LPCVD method. Thereafter, the acceleration energy is 30 keV and the dose is 6
At 10 15 cm -2 , boron ions are implanted into the entire surface of the second polycrystalline silicon film 15.

【0054】図5(d)に示されるように、通常のリソ
グラフィ工程及びエッチング工程により、第2多結晶シ
リコン膜15、タングステンシリサイド膜14、及び第
1多結晶シリコン膜13からなる3層膜を配線形状にパ
ターニングし、3層デュアルポリサイド配線61を形成
する。常圧気相化学的気相成長(APCVD)法を用い
て、デュアルポリサイド配線61を覆うように、酸化シ
リコン膜からなる層間絶縁膜20を層間絶縁膜11上に
堆積する。この後、窒素雰囲気中にて、900℃のアニ
ールを10分から90分間行う。こうして、図4な示さ
れる半導体装置が得られる。
As shown in FIG. 5D, a three-layer film including the second polycrystalline silicon film 15, the tungsten silicide film 14, and the first polycrystalline silicon film 13 is formed by a normal lithography process and an etching process. By patterning into a wiring shape, a three-layer dual polycide wiring 61 is formed. Using an atmospheric pressure chemical vapor deposition (APCVD) method, an interlayer insulating film 20 made of a silicon oxide film is deposited on the interlayer insulating film 11 so as to cover the dual polycide wiring 61. Thereafter, annealing at 900 ° C. is performed for 10 to 90 minutes in a nitrogen atmosphere. Thus, the semiconductor device shown in FIG. 4 is obtained.

【0055】図6は、第1多結晶シリコン(Poly−
Si)膜、タングステンシリサイド(WSi2)膜、及
び第2多結晶シリコン(Poly−Si)膜からなるサ
ンドウィッチ型3層ポリサイド構造に於ける、ボロン濃
度(cm-3)の深さ方向分布を示している。このポリサ
イド構造は、シリコン基板(Si−sub)上に形成さ
れ、シリコン酸化膜(SiO2)により覆われている。
図6の不純物濃度分布は、2次イオン質量分析(SIM
S)により得られたものである。比較のために、多結晶
シリコン膜及びタングステンシリサイド膜からなる通常
の2層ポリサイド構造に於ける、不純物濃度の深さ方向
分布も示している。上記各ポリサイド構造の断面構成
は、それぞれ、図6のグラフ中に模式的に示されてい
る。各ポリサイド構造の最下層に位置する多結晶シリコ
ンに対して、加速エネルギ15keV、ドーズ量6×1
15cm-2でボロンイオンを注入した後、アニール(9
00℃、60分間)工程を行った。図6に於いて、アニ
ール工程前(注入直後)に於けるボロン濃度分布は、2
点鎖線にて示されている。
FIG. 6 shows a first polycrystalline silicon (Poly-silicon).
FIG. 6 shows a depth direction distribution of boron concentration (cm -3 ) in a sandwich type three-layer polycide structure including a Si) film, a tungsten silicide (WSi 2 ) film, and a second polycrystalline silicon (Poly-Si) film. ing. This polycide structure is formed on a silicon substrate (Si-sub) and covered with a silicon oxide film (SiO 2 ).
The impurity concentration distribution shown in FIG.
This is obtained by S). For comparison, the depth direction distribution of the impurity concentration in a normal two-layer polycide structure including a polycrystalline silicon film and a tungsten silicide film is also shown. The cross-sectional configuration of each of the polycide structures is schematically shown in the graph of FIG. An acceleration energy of 15 keV and a dose of 6 × 1 are applied to the polycrystalline silicon located at the lowermost layer of each polycide structure.
After implanting boron ions at 0 15 cm -2 , annealing (9
(00 ° C., 60 minutes). In FIG. 6, the boron concentration distribution before the annealing step (immediately after the implantation) is 2%.
This is indicated by the dotted line.

【0056】図6からわかるように、サンドウィッチ型
3層ポリサイド構造中の第1多結晶シリコン膜中のボロ
ン濃度は、通常のポリサイド構造中の多結晶シリコン膜
中のボロン濃度に比較して、一桁高い値を有している。
これは、サンドウィッチ型3層ポリサイド構造がタング
ステンシリサイド膜とシリコン酸化膜との界面を実質的
に有していないために、そのような界面に於いてボロン
が凝集することなく、そのような界面にボロンが「吸い
込まれない」からである。
As can be seen from FIG. 6, the boron concentration in the first polycrystalline silicon film in the sandwich-type three-layer polycide structure is lower than the boron concentration in the polycrystalline silicon film in the ordinary polycide structure. It has an order of magnitude higher value.
This is because, since the sandwich type three-layer polycide structure has substantially no interface between the tungsten silicide film and the silicon oxide film, boron does not aggregate at such an interface, and the interface is formed at such an interface. This is because boron is "not sucked".

【0057】一方、従来の2層ポリサイド構造では、多
結晶シリコン膜とシリコン酸化膜との間の界面が存在す
る。この界面でのボロン濃度は、10×1021cm-3
超えている。これは、ボロンがその界面で凝集している
ことを示している。このようなボロンの凝集は、2層ポ
リサイド構造中のボロン濃度の減少を招いている。
On the other hand, in the conventional two-layer polycide structure, there is an interface between the polycrystalline silicon film and the silicon oxide film. The boron concentration at this interface exceeds 10 × 10 21 cm −3 . This indicates that boron is aggregated at the interface. Such agglomeration of boron causes a decrease in the boron concentration in the two-layer polycide structure.

【0058】図17は、このような従来の2層構造を有
するデュアルポリサイド配線を模式的に示している。こ
のデュアルポリサイド配線は、多結晶シリコン膜13及
びタングステンシリサイド膜14からなる。そのポリサ
イド配線は、シリコン基板1を覆う層間絶縁膜11上に
形成され、層間絶縁膜11に形成されたコンタクトホー
ルを介して、シリコン基板1のn+不純物拡散領域及び
+不純物拡散領域にコンタクトしている。また、その
ポリサイド配線は、シリコン酸化膜20により覆われて
いる。
FIG. 17 schematically shows such a conventional dual polycide wiring having a two-layer structure. This dual polycide wiring is composed of a polycrystalline silicon film 13 and a tungsten silicide film 14. The polycide wiring is formed on interlayer insulating film 11 covering silicon substrate 1, and is in contact with n + impurity diffusion region and p + impurity diffusion region of silicon substrate 1 via a contact hole formed in interlayer insulating film 11. doing. The polycide wiring is covered with a silicon oxide film 20.

【0059】このようなポリサイド配線では、シリコン
酸化膜20とタングステンシリサイド膜14との間に於
て、ボロンの凝集が生じる。また、ボロン及びヒ素の横
方向拡散により、ポリサイド配線と不純物拡散領域との
間コンタクト抵抗が増加又は変動することがある。
In such a polycide wiring, boron cohesion occurs between the silicon oxide film 20 and the tungsten silicide film 14. Further, the contact resistance between the polycide wiring and the impurity diffusion region may increase or fluctuate due to the lateral diffusion of boron and arsenic.

【0060】図7は、p+型ポリサイド配線と半導体基
板中のp型不純物拡散領域との間のコンタクト抵抗を示
している。通常のポリサイド配線のコンタクト抵抗(従
来例)は、黒四角により示され、サンドウィッチ型3層
ポリサイド配線のコンタクト抵抗(実施例)は、白四角
により示されている。このサンドウィッチ型3層ポリサ
イド配線の第2多結晶シリコンには、ボロンは注入され
ていない。ボロンが第2多結晶シリコン膜の全面に注入
されたサンドウィッチ型3層ポリサイド配線のコンタク
ト抵抗(他の実施例)は、黒ひし形で示されている。
FIG. 7 shows the contact resistance between the p + -type polycide wiring and the p-type impurity diffusion region in the semiconductor substrate. The contact resistance of a normal polycide wiring (conventional example) is indicated by a black square, and the contact resistance of a sandwich type three-layer polycide wiring (example) is indicated by a white square. No boron is implanted in the second polycrystalline silicon of the sandwich type three-layer polycide wiring. The contact resistance of the sandwich type three-layer polycide wiring in which boron is implanted over the entire surface of the second polycrystalline silicon film (other examples) is shown by black diamonds.

【0061】図7からわかるように、従来のポリサイド
配線のコンタクト抵抗に比較して、本発明によるサンド
ウィッチ型3層ポリサイド配線のコンタクト抵抗は、半
分以下に低下している。一般に、p+型ポリサイド配線
との半導体基板中のp+型不純物拡散領域との間のコン
タクト抵抗は、ポリサイド配線中の最下層の多結晶シリ
コン膜中及びp+型不純物拡散領域中の不純物濃度に強
く依存している。本発明によるポリサイド配線では、ボ
ロンの凝集を原因とするボロン濃度低下が防止されるた
め、図7に示されるように、低いコンタクト抵抗を達成
することができる。特に、ボロンが第2多結晶シリコン
膜の全面に注入されたサンドウィッチ型3層ポリサイド
配線は、そのコンタクト抵抗がアニール時間に依存しな
いという利点を有している。この利点は、プロセス条件
の変動に伴うコンタクト抵抗の変動を抑制する。
As can be seen from FIG. 7, the contact resistance of the sandwich type three-layer polycide wiring according to the present invention is reduced to less than half as compared with the contact resistance of the conventional polycide wiring. Generally, the contact resistance between the p + -type polycide wiring and the p + -type impurity diffusion region in the semiconductor substrate depends on the impurity concentration in the lowermost polycrystalline silicon film in the polycide wiring and the p + -type impurity diffusion region. Heavily dependent on In the polycide wiring according to the present invention, a decrease in boron concentration due to the aggregation of boron is prevented, so that a low contact resistance can be achieved as shown in FIG. In particular, the sandwich type three-layer polycide wiring in which boron is implanted over the entire surface of the second polycrystalline silicon film has an advantage that the contact resistance does not depend on the annealing time. This advantage suppresses variations in contact resistance due to variations in process conditions.

【0062】本発明によるサンドウィッチ型3層ポリサ
イド配線が有している特性は、第1に、ポリサイド配線
内に存在する界面を横切る不純物移動(拡散)、すなわ
ち、縦方向(深さ方向)の不純物再分布に関している。
デュアルポリサイド配線の特性を評価するためには、ポ
リサイド配線内の界面に沿った方向の不純物移動(拡
散)、すなわち、横方向の不純物再分布を観測する必要
がある。図8は、横方向の不純物再分布を評価するため
のサンプルの平面レイアウトを示している。このサンプ
ルは、ヒ素がドープされた第1部分65bとボロンがド
ープされた第2部分65aとを有するサンドウィッチ型
3層ポリサイド配線65を備えている。このポリサイド
配線65の第2部分65aは、半導体基板中のp+型不
純物拡散領域30にコンタクトホール12を介してコン
タクトしている。第1部分65bは、第2部分65aに
比較して、充分に大きい容積を有している。第2部分6
5bとコンタクト部分との距離を間隔Dとする。サンプ
ルとして、様々な間隔Dを有する複数のサンプルが作製
され、各サンプルに対して、900℃、90分のアニー
ルがなされた。アニール後、各サンプルについて、コン
タクト抵抗が測定された。
The characteristics of the sandwich-type three-layer polycide wiring according to the present invention are as follows. First, impurity migration (diffusion) across the interface existing in the polycide wiring, that is, impurity in the vertical direction (depth direction). Regarding redistribution.
In order to evaluate the characteristics of the dual polycide wiring, it is necessary to observe the impurity movement (diffusion) in the direction along the interface in the polycide wiring, that is, the impurity redistribution in the lateral direction. FIG. 8 shows a planar layout of a sample for evaluating impurity redistribution in the lateral direction. This sample includes a sandwich-type three-layer polycide wiring 65 having a first portion 65b doped with arsenic and a second portion 65a doped with boron. The second portion 65a of the polycide wiring 65 is in contact with the p + -type impurity diffusion region 30 in the semiconductor substrate via the contact hole 12. The first portion 65b has a sufficiently large volume as compared with the second portion 65a. Second part 6
The distance between 5b and the contact portion is defined as a distance D. As samples, a plurality of samples having various intervals D were produced, and each sample was annealed at 900 ° C. for 90 minutes. After annealing, the contact resistance of each sample was measured.

【0063】図9は、コンタクト抵抗と間隔Dとの関係
を示している。ボロンが第2多結晶シリコン膜の全面に
注入されたサンドウィッチ型3層ポリサイド配線を備え
たサンプル以外のサンプルについては、間隔Dが小さい
程、コンタクト抵抗が高い。一方、ボロンが第2多結晶
シリコン膜の全面に注入されたサンドウィッチ型3層ポ
リサイド配線を備えたサンプルについて、コンタクト抵
抗は、サンプル間隔Dに依存することなく低い。このこ
とは、ボロンが第2多結晶シリコン膜の全面に注入され
たサンドウィッチ型3層ポリサイド配線において、コン
タクト部分から第2部分65bへのボロンの横方向拡散
が抑制されていることを示している。図10は、1×1
15、3×1015、6×1015cm-2の各ドーズ量のヒ
素が第2多結晶シリコン膜に注入されたサンドウィッチ
型ポリサイド構造中に於て、900℃、30分のアニー
ルによりボロンがどのように再分布するかを示してい
る。図11は、1×1015、3×1015、6×1015
-2の各ドーズ量のヒ素が第1多結晶シリコン膜に注入
されたサンドウィッチ型ポリサイド構造中に於て、90
0℃、30分のアニールによりヒ素がどのように再分布
するかを示している。
FIG. 9 shows the relationship between the contact resistance and the interval D. For samples other than the sample having the sandwich-type three-layer polycide wiring in which boron is injected over the entire surface of the second polycrystalline silicon film, the smaller the distance D, the higher the contact resistance. On the other hand, the contact resistance of the sample including the sandwich type three-layer polycide wiring in which boron is implanted on the entire surface of the second polycrystalline silicon film is low without depending on the sample interval D. This indicates that in the sandwich type three-layer polycide wiring in which boron is implanted over the entire surface of the second polycrystalline silicon film, the lateral diffusion of boron from the contact portion to the second portion 65b is suppressed. . FIG. 10 shows 1 × 1
Boron by annealing at 900 ° C. for 30 minutes in a sandwich type polycide structure in which arsenic of each dose of 0 15 , 3 × 10 15 , and 6 × 10 15 cm −2 is implanted into the second polycrystalline silicon film. Shows how is redistributed. FIG. 11 shows 1 × 10 15 , 3 × 10 15 , 6 × 10 15 c
In a sandwich type polycide structure in which arsenic of each dose of m −2 is implanted into the first polycrystalline silicon film, 90
It shows how arsenic is redistributed by annealing at 0 ° C. for 30 minutes.

【0064】図10及び11からわかるように、ボロン
は、第2多結晶シリコン膜よりもタングステンシリサイ
ド膜に多く存在する。一方、ヒ素は、タングステンシリ
サイド膜よりも第1多結晶シリコン膜に多く存在する。
このことから、次のことが言える。
As can be seen from FIGS. 10 and 11, boron is more present in the tungsten silicide film than in the second polycrystalline silicon film. On the other hand, arsenic is present more in the first polycrystalline silicon film than in the tungsten silicide film.
From this, the following can be said.

【0065】(1)デュアルポリサイド配線のn型ポリ
サイド領域に於て、第2多結晶シリコン膜中に注入され
たボロンは、第2多結晶シリコン膜中に留まりやすく、
タングステンシリサイド膜中に移動しにくい。
(1) In the n-type polycide region of the dual polycide wiring, boron implanted in the second polycrystalline silicon film tends to stay in the second polycrystalline silicon film.
It is difficult to move into the tungsten silicide film.

【0066】(2)従って、第2多結晶シリコン膜中に
注入されたボロンは、n型ポリサイド部分とn型不純物
領域とのコンタクト特性に対して悪影響を与えない。
(2) Therefore, boron implanted in the second polycrystalline silicon film does not adversely affect the contact characteristics between the n-type polycide portion and the n-type impurity region.

【0067】また、(1)ボロンは第2多結晶シリコン
膜中の全面に注入されるているので、第2多結晶シリコ
ン膜中のボロン及びそこからタングステンシリサイド膜
中に拡散したボロンは、横方向に実質的に均一に分布す
る。このため、第2多結晶シリコン膜及びタングステン
シリサイド膜に於けるボロンの横方向拡散が抑制され
る。
(1) Since boron is implanted into the entire surface of the second polycrystalline silicon film, boron in the second polycrystalline silicon film and boron diffused from the second polycrystalline silicon film into the tungsten silicide film are laterally diffused. Distributed substantially uniformly in the direction. Therefore, the lateral diffusion of boron in the second polycrystalline silicon film and the tungsten silicide film is suppressed.

【0068】(2)p型ポリサイド領域とp型不純物拡
散領域とのコンタクト部分のボロンが、第2多結晶シリ
コン膜のp型ポリサイド領域から、タングステンシリサ
イド膜を介してn型ポリサイド領域へ流出することが抑
制される。
(2) Boron at the contact portion between the p-type polycide region and the p-type impurity diffusion region flows out of the p-type polycide region of the second polycrystalline silicon film to the n-type polycide region via the tungsten silicide film. Is suppressed.

【0069】また、(1)デュアルポリサイド配線のn
型ポリサイド領域に於て、第1多結晶シリコン膜中のヒ
素は、タングステンシリサイ膜中に移動しにくい。
Also, (1) n of the dual polycide wiring
In the type polycide region, arsenic in the first polycrystalline silicon film hardly moves into the tungsten silicide film.

【0070】(2)また、第1多結晶シリコン膜中のヒ
素は、タングステンシリサイド膜中のヒ素よりも横方向
に拡散しにくい。
(2) Arsenic in the first polysilicon film is less likely to diffuse in the lateral direction than arsenic in the tungsten silicide film.

【0071】(3)従って、n型ポリサイド領域とn型
不純物領域とのコンタクト部分から、縦及び横方向拡散
により、ヒ素が流出するということが抑制される。この
ため、n型ポリサイド領域とn型不純物領域とのコンタ
クト部分で、ヒ素濃度の低下が防止される。このよう
に、n型ポリサイド領域とn型不純物領域との間のコン
タクト抵抗は劣化しにくい。
(3) Therefore, arsenic is prevented from flowing out of the contact portion between the n-type polycide region and the n-type impurity region due to vertical and horizontal diffusion. Therefore, a decrease in the arsenic concentration is prevented at the contact portion between the n-type polycide region and the n-type impurity region. As described above, the contact resistance between the n-type polycide region and the n-type impurity region hardly deteriorates.

【0072】ボロンは、ヒ素が高濃度に存在する不純物
拡散領域中に拡散しにくいという特性を有している。図
13は、サンドウィッチ型3層ポリサイド配線中のボロ
ン及びヒ素の深さ方向濃度分布を示している。より詳細
には、第1多結晶シリコン膜にヒ素が注入され、第2多
結晶シリコン膜中にボロンが注入されたたポリサイド配
線が、900℃、30分のアニール処理を受けた後の不
純物濃度分を示している。図13からわかるように、ボ
ロンはシリコン基板中にほとんど拡散せず、また、第1
多結晶シリコン膜中のヒ素濃度は、高く維持されてい
る。
Boron has a characteristic that arsenic is hardly diffused into the impurity diffusion region where the concentration is high. FIG. 13 shows the concentration distribution in the depth direction of boron and arsenic in the sandwich type three-layer polycide wiring. More specifically, the polycide wiring in which arsenic is implanted into the first polycrystalline silicon film and boron is implanted into the second polycrystalline silicon film has an impurity concentration after being subjected to annealing at 900 ° C. for 30 minutes. Minutes are shown. As can be seen from FIG. 13, boron hardly diffuses into the silicon substrate.
The arsenic concentration in the polycrystalline silicon film is kept high.

【0073】第2多結晶シリコン膜中に注入されたボロ
ンが、n型ポリサイド部分とn型不純物領域とのコンタ
クト抵抗に対して悪影響を与えないことを示すために、
サンドウィッチ型3層ポリサイド配線とn型不純物拡散
領域との間のn型コンタクト抵抗を測定した。図12
は、第2多結晶シリコン膜へのボロン注入が、上記n型
コンタクト抵抗のアニール時間依存性にどのような影響
を与えるか示すグラフである。図12から明らかなよう
に、第2多結晶シリコン膜へのボロン注入は、上記n型
コンタクト抵抗をほとんど増加させない。なお、アニー
ル温度は、900℃である。
In order to show that boron implanted in the second polycrystalline silicon film does not adversely affect the contact resistance between the n-type polycide portion and the n-type impurity region,
The n-type contact resistance between the sandwich type three-layer polycide wiring and the n-type impurity diffusion region was measured. FIG.
Is a graph showing how the implantation of boron into the second polysilicon film affects the annealing time dependency of the n-type contact resistance. As apparent from FIG. 12, boron implantation into the second polycrystalline silicon film hardly increases the n-type contact resistance. The annealing temperature is 900 ° C.

【0074】(実施例4)図14を参照しながら、図5
のポリサイド配線を備えたCMOS装置を説明する。図
14(a)及び(b)には、それぞれ、デュアルポリサ
イド配線を使用した本発明の実施例と、デュアルポリサ
イド配線を用いない従来例が示されている。図15
(a)及び(b)は、それぞれ、図14(a)及び
(b)の横断面図である。
(Embodiment 4) Referring to FIG.
A CMOS device provided with the polycide wiring will be described. FIGS. 14A and 14B show an embodiment of the present invention using a dual polycide wiring and a conventional example not using a dual polycide wiring, respectively. FIG.
14A and 14B are cross-sectional views of FIGS. 14A and 14B, respectively.

【0075】本実施例のCMOS半導体装置は、2つの
nチャネルMOSトランジスタと2つのpチャネルMO
Sトランジスタとを有する2段CMOSインバータであ
る。図14(a)の上側に位置している2個のトランジ
スタは、共にpチャネルMOSトランジスタであり、下
側に位置しているトランジスタは、共にnチャネルMO
Sトランジスタである。図15(a)に示されるよう
に、pチャネルMOSトランジスタの各ソースは、メタ
ル配線69aを介して、電源配線(不図示)に接続され
ている。nチャネルMOSトランジスタの各ソースは、
メタル配線69bを介して、接地配線(不図示)に接続
されている。図14(a)及び15(a)に示されるよ
うに、pチャネルMOSトランジスタのソースとメタル
配線69aとの間には、ポリサイド配線63a又は63
bが介在している。同様に、nチャネルMOSトランジ
スタのソースとメタル配線69bとの間には、ポリサイ
ド配線63c又は63dが介在している。
The CMOS semiconductor device of this embodiment has two n-channel MOS transistors and two p-channel MOS transistors.
This is a two-stage CMOS inverter having an S transistor. The two transistors located on the upper side of FIG. 14A are both p-channel MOS transistors, and the transistors located on the lower side are both n-channel MOS transistors.
It is an S transistor. As shown in FIG. 15A, each source of the p-channel MOS transistor is connected to a power supply line (not shown) via a metal line 69a. Each source of the n-channel MOS transistor
It is connected to a ground wiring (not shown) via a metal wiring 69b. As shown in FIGS. 14A and 15A, a polycide interconnection 63a or 63 is provided between the source of the p-channel MOS transistor and the metal interconnection 69a.
b is interposed. Similarly, a polycide interconnection 63c or 63d is interposed between the source of the n-channel MOS transistor and the metal interconnection 69b.

【0076】入力端子(IN)に近い方のpチャネルM
OSトランジスタのドレインは、デュアルポリサイド配
線62を介して、対応するnチャネルMOSトランジス
タ(入力端子に近い方のnチャネルMOSトランジス
タ)のドレインに相互接続されている。出力端子(OU
T)に近い方のpチャネルMOSトランジスタのドレイ
ンは、デュアルポリサイド配線63を介して、対応する
nチャネルMOSトランジスタ(出力端子に近い方のn
チャネルMOSトランジスタ)のドレインに相互接続さ
れている。デュアルポリサイド配線63は、出力端子
(OUT)でもある。入力端子(IN)に近い方のpチ
ャネル及びnチャネルMOSトランジスタのゲートは、
ゲート電極16aを介して、ポリサイド配線からなる入
力端子(IN)に接続されている。出力端子に近い方の
pチャネル及びnチャネルMOSトランジスタのゲート
は、ゲート電極16bを介して、ポリサイド配線63か
らなる出力端子(OUT)に接続されている。
The p-channel M closer to the input terminal (IN)
The drain of the OS transistor is interconnected to the drain of the corresponding n-channel MOS transistor (the n-channel MOS transistor closer to the input terminal) via the dual polycide interconnection 62. Output terminal (OU
The drain of the p-channel MOS transistor closer to T) is connected via a dual polycide wiring 63 to the corresponding n-channel MOS transistor (n closer to the output terminal).
(Channel MOS transistor). The dual polycide wiring 63 is also an output terminal (OUT). The gates of the p-channel and n-channel MOS transistors closer to the input terminal (IN)
The gate electrode 16a is connected to an input terminal (IN) made of a polycide wiring. The gates of the p-channel and n-channel MOS transistors closer to the output terminal are connected to an output terminal (OUT) formed of a polycide wiring 63 via a gate electrode 16b.

【0077】本実施例のCMOS半導体装置を製造する
工程中に於て、ポリサイド配線中の不純物凝集が防止さ
れ、また、横方向拡散が抑制される。その結果、コンタ
クト抵抗の増加が防止される。
During the process of manufacturing the CMOS semiconductor device of this embodiment, aggregation of impurities in the polycide wiring is prevented, and lateral diffusion is suppressed. As a result, an increase in contact resistance is prevented.

【0078】図14(b)及び15(b)に示されるよ
うに、従来例では、pチャネルMOSトランジスタのド
レインとnチャネルMOSトランジスタのドレインと
が、デュアルポリサイド配線によってではなく、メタル
配線72及び73によって、相互接続されている。ま
た、入力端子は、メタル配線71から構成されている。
各MOSトランジスタのソースと電源配線及び接地配線
との相互接続も、メタル配線70により行われている。
As shown in FIGS. 14 (b) and 15 (b), in the conventional example, the drain of the p-channel MOS transistor and the drain of the n-channel MOS transistor are not formed by the dual polycide wiring but by the metal wiring 72. And 73 are interconnected. Further, the input terminal is constituted by a metal wiring 71.
The interconnection between the source of each MOS transistor and the power supply wiring and the ground wiring is also made by the metal wiring 70.

【0079】図14(a)及び(b)に示されるよう
に、本実施例のCMOS半導体装置は、従来例に比較し
て、その占有面積が縮小されている。このため、コンタ
クト特性の劣化しにくい小型のCMOS半導体装置が実
現される。また、高密度に集積されたCMOS半導体装
置が提供される。簡単のため、2段CMOSインバータ
について本発明の実施例を説明したが、他のCMOS半
導体装置にも本発明は適用される。
As shown in FIGS. 14A and 14B, the occupied area of the CMOS semiconductor device of this embodiment is smaller than that of the conventional example. Therefore, a small-sized CMOS semiconductor device in which the contact characteristics are hardly deteriorated is realized. Further, a CMOS semiconductor device integrated at high density is provided. For simplicity, the embodiment of the present invention has been described for a two-stage CMOS inverter, but the present invention is also applicable to other CMOS semiconductor devices.

【0080】[0080]

【発明の効果】本発明の半導体装置によれば、ポリサイ
ド配線中のボロン凝集が防止されるため、ポリサイド配
線中のボロン濃度が熱処理によって低下しない。その結
果、そのようなポリサイド配線をゲート電極として有す
るMOSトランジスタの閾値は変動しにくい。また、ポ
リサイド配線とp型不純物拡散領域との間のコンタクト
抵抗が熱処理によって増加しないという、安定なコンタ
クト特性が得られる。
According to the semiconductor device of the present invention, the boron concentration in the polycide wiring is prevented, so that the boron concentration in the polycide wiring does not decrease by the heat treatment. As a result, the threshold value of a MOS transistor having such a polycide wiring as a gate electrode is less likely to fluctuate. In addition, stable contact characteristics can be obtained in which the contact resistance between the polycide wiring and the p-type impurity diffusion region does not increase due to the heat treatment.

【0081】本発明によれば、デュアルポリサイド配線
に於て不純物の横方向拡散が防止されることにより、コ
ンタクト特性の劣化が抑制されたCMOS半導体装置が
提供される。
According to the present invention, there is provided a CMOS semiconductor device in which deterioration of contact characteristics is suppressed by preventing lateral diffusion of impurities in a dual polycide wiring.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例を示す半導体装置の断面図FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor device showing an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示される実施例を製造する方法を説明す
るための工程断面図
FIG. 2 is a process sectional view for explaining a method of manufacturing the embodiment shown in FIG. 1;

【図3】本発明の他の実施例を示す半導体装置の断面図FIG. 3 is a cross-sectional view of a semiconductor device showing another embodiment of the present invention.

【図4】本発明の更に他の実施例を示す半導体装置の断
面図
FIG. 4 is a sectional view of a semiconductor device showing still another embodiment of the present invention.

【図5】図4に示される実施例を製造する方法を説明す
るための工程断面図
FIG. 5 is a process sectional view for explaining a method of manufacturing the embodiment shown in FIG. 4;

【図6】半導体基板にコンタクトするポリサイド配線中
のボロン濃度分布を示す特性図
FIG. 6 is a characteristic diagram showing a boron concentration distribution in a polycide wiring contacting a semiconductor substrate;

【図7】p型コンタクト抵抗のアニール温度依存性を示
す特性図
FIG. 7 is a characteristic diagram showing annealing temperature dependence of p-type contact resistance.

【図8】横方向拡散を評価するためのサンプルを示す平
面図
FIG. 8 is a plan view showing a sample for evaluating lateral diffusion.

【図9】図8のサンプルの間隔Dとp型コンタクト抵抗
との関係を示す特性図
9 is a characteristic diagram showing a relationship between a distance D between the samples of FIG. 8 and a p-type contact resistance.

【図10】ポリサイド配線中のボロン濃度分布を示す特
性図
FIG. 10 is a characteristic diagram showing a boron concentration distribution in a polycide wiring;

【図11】ポリサイド配線中のヒ素濃度分布を示す特性
FIG. 11 is a characteristic diagram showing an arsenic concentration distribution in a polycide wiring;

【図12】n型コンタクト抵抗のアニール温度依存性を
示す特性図
FIG. 12 is a characteristic diagram showing annealing temperature dependence of n-type contact resistance.

【図13】3層ポリサイド配線中の不純物濃度分布を示
す特性図
FIG. 13 is a characteristic diagram showing an impurity concentration distribution in a three-layer polycide wiring;

【図14】(a)はメタル配線とデュアルポリサイド配
線を用いた2段CMOSインバータのレイアウト図 (b)はメタル配線を用いた2段CMOSインバータの
レイアウト図
14A is a layout diagram of a two-stage CMOS inverter using metal wiring and dual polycide wiring, and FIG. 14B is a layout diagram of a two-stage CMOS inverter using metal wiring.

【図15】(a)は図14(a)の2段CMOSインバ
ータの断面図 (b)は図14(b)の2段CMOSインバータの断面
15A is a cross-sectional view of the two-stage CMOS inverter of FIG. 14A, and FIG. 15B is a cross-sectional view of the two-stage CMOS inverter of FIG.

【図16】従来の2層ポリサイド配線中のボロン濃度分
布を示す特性図
FIG. 16 is a characteristic diagram showing a boron concentration distribution in a conventional two-layer polycide wiring;

【図17】従来の2層ポリサイド配線中における不純物
拡散及び凝集を模式的に示す図
FIG. 17 is a diagram schematically showing impurity diffusion and aggregation in a conventional two-layer polycide wiring.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコン基板 2 素子分離膜 3 ソース及びドレイン 4 ゲート酸化膜 5、13 第1多結晶シリコン膜 6、14 タングステンシリサイド膜 7、15 第2多結晶シリコン膜 8、9 シリコン酸化膜 60 ゲート電極 61、65 ポリサイド配線 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Silicon substrate 2 Element isolation film 3 Source and drain 4 Gate oxide film 5, 13 First polycrystalline silicon film 6, 14 Tungsten silicide film 7, 15 Second polycrystalline silicon film 8, 9 Silicon oxide film 60 Gate electrode 61, 65 polycide wiring

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/3205 H01L 21/768 H01L 21/28 - 21/288 H01L 21/8238 H01L 27/092 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H01L 21/3205 H01L 21/768 H01L 21/28-21/288 H01L 21/8238 H01L 27/092

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体基板上にポリサイド配線を有する
半導体装置であって、 前記ポリサイド配線が、 p型不純物拡散部分とn型不純物拡散部分の両方を有す
る第1多結晶シリコン膜と、前記第1多結晶シリコン膜
上に形成された高融点金属シリサイド膜と、前記高融点
金属シリサイド膜上に形成されたp型不純物のみが拡散
されている第2多結晶シリコン膜とで構成されているこ
とを 特徴とする半導体装置。
1. A semiconductor device having a polycide wiring on a semiconductor substrate.
In a semiconductor device, the polycide wiring has both a p-type impurity diffusion portion and an n-type impurity diffusion portion.
A first polycrystalline silicon film, and the first polycrystalline silicon film
A refractory metal silicide film formed on the
Only p-type impurities formed on metal silicide film diffuse
And the second polycrystalline silicon film
Wherein a and.
【請求項2】 前記半導体基板中にはp型不純物拡散領
域が形成されており、 前記第1多結晶シリコン膜のp型不純物拡散部分が前記
p型不純物拡散領域に接続されていることを特徴とする
請求項1記載の 半導体装置。
2. The semiconductor substrate according to claim 1, wherein said semiconductor substrate has a p-type impurity diffusion region.
Region is formed, and the p-type impurity diffusion portion of the first polysilicon film is
being connected to a p-type impurity diffusion region.
The semiconductor device according to claim 1 .
【請求項3】 前記半導体基板に形成されたpチャネル
型MOSトランジスタを更に備えており、 前記p型不純物拡散領域が、前記pチャネル型MOSト
ランジスタのソース及びドレインの何れかであることを
特徴とする請求項2記載の 半導体装置。
3. A p-channel formed on said semiconductor substrate.
A p- type MOS transistor, wherein the p-type impurity diffusion region is
That it is either the source or the drain of the transistor
3. The semiconductor device according to claim 2, wherein:
【請求項4】 半導体基板上にnチャネル型MOSトラ
ンジスタ及びpチャネル型MOSトランジスタを有する
半導体装置であって、 前記半導体基板中に形成されたn型不純物拡散領域から
なるn型ソース及びn型ドレインを有する前記nチャネ
ル型MOSトランジスタと、 前記半導体基板中に形成されたp型不純物拡散領域から
なるp型ソース及びp型ドレインを有する前記pチャネ
ル型MOSトランジスタと、 さらに、第1多結晶シリコン膜と、前記第1多結晶シリ
コン膜上に形成された高融点金属シリサイド膜と、前記
高融点金属シリサイド膜上に形成された第2多結晶シリ
コン膜とで構成されたポリサイド配線とを備え、 前記第1多結晶シリコン膜は、前記n型ソース又は前記
n型ドレインに接続されているn型不純物拡散部分と、
前記p型ソース又は前記p型ドレインに接続されている
p型不純物拡散部分とを有し、前記第2多結晶シリコン
膜にはp型不純物のみが拡散されていることを特徴とす
半導体装置。
4. An n-channel MOS transistor on a semiconductor substrate.
Transistor and p-channel MOS transistor
A semiconductor device, comprising: an n-type impurity diffusion region formed in the semiconductor substrate;
Said n-channel having an n-type source and an n-type drain
A MOS transistor and a p-type impurity diffusion region formed in the semiconductor substrate.
Said p-channel having a p-type source and a p-type drain
MOS transistor, a first polycrystalline silicon film, and the first polycrystalline silicon film.
A refractory metal silicide film formed on a capacitor film;
Second polycrystalline silicide formed on refractory metal silicide film
And a polycide wiring composed of a silicon film and the first polycrystalline silicon film.
an n-type impurity diffusion portion connected to the n-type drain;
Connected to the p-type source or the p-type drain
the second polycrystalline silicon having a p-type impurity diffusion portion.
The film is characterized in that only p-type impurities are diffused.
That the semiconductor device.
【請求項5】 半導体基板上にポリサイド配線を有する
半導体装置の製造方法であって、 前記ポリサイド配線を形成する工程が、 前記半導体基板上に第1多結晶シリコン膜を形成する工
程と、 前記第1多結晶シリコン膜にp型不純物拡散部分とn型
不純物拡散部分を選択的に形成する工程と、 前記第1多結晶シリコン膜上に高融点金属シリサイド膜
を形成する工程と、 前記高融点金属シリサイド膜上に第2多結晶シリコン膜
を形成する工程と、 前記第2多結晶シリコン膜の全面にp型不純物を拡散す
る工程とを備えていることを特徴とする半導体装置の製
造方法。
5. A semiconductor device having a polycide wiring on a semiconductor substrate.
In a method of manufacturing a semiconductor device, the step of forming the polycide wiring includes forming a first polycrystalline silicon film on the semiconductor substrate.
And a p-type impurity diffusion portion and an n-type impurity in the first polycrystalline silicon film.
Selectively forming an impurity diffusion portion; and forming a refractory metal silicide film on the first polycrystalline silicon film.
Forming a second polycrystalline silicon film on the refractory metal silicide film
Forming a p-type impurity over the entire surface of the second polycrystalline silicon film.
Manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of:
Construction method.
【請求項6】 前記第1多結晶シリコン膜のp型不純物
拡散部分が前記半導体基板中に形成されているp型不純
物拡散領域に接続され、前記第1多結晶シリコン膜のn
型不純物拡散部分が前記半導体基板中に形成されている
n型不純物拡散領域に接続されることを特徴とする請求
項5記載の半導体装置の製造方法。
6. A p-type impurity in said first polycrystalline silicon film.
A p-type impurity in which a diffusion portion is formed in the semiconductor substrate;
N of the first polycrystalline silicon film
Type impurity diffusion portion is formed in the semiconductor substrate
Claims: Connected to an n-type impurity diffusion region
Item 6. The method for manufacturing a semiconductor device according to Item 5.
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