JP2945069B2 - Connection structure of different polarity conductive layers - Google Patents

Connection structure of different polarity conductive layers

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JP2945069B2 JP2099688A JP9968890A JP2945069B2 JP 2945069 B2 JP2945069 B2 JP 2945069B2 JP 2099688 A JP2099688 A JP 2099688A JP 9968890 A JP9968890 A JP 9968890A JP 2945069 B2 JP2945069 B2 JP 2945069B2
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

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【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、半導体装置に適用可能な、異極性の導電
層の接続構造に適用する。
The present invention is applied to a connection structure of conductive layers having different polarities, which is applicable to a semiconductor device.

(従来の技術) 従来より半導体装置は、異極性の導電層を互いに接続
する必要が生じる場合がある。以下、例えば、従来の異
極性の導電層の接続構造をCMOS ICの場合につき説明す
る。
(Prior Art) Conventionally, in a semiconductor device, it may be necessary to connect conductive layers having different polarities to each other. Hereinafter, for example, a conventional connection structure of conductive layers of different polarities will be described for the case of a CMOS IC.

第2図(A)および(B)は、従来の接続構造を説明
にするための図であって、特開昭59−4067号に開示され
ているCMOS半導体装置の要部を示す平面図およびII−II
線に沿って取って示した部分に対応する断面図である。
この従来の半導体装置は、NチャネルMOSトランジスタT
NにはN型ポリシリコンゲート10nを形成し、Pチャネル
NOSトランジスタTPにはP型シリコンゲート10pを形成す
ることによって、PチャネルMOSトランジスタTPの微細
化におけるパンチスルー耐圧の低下と閾値電圧の絶対値
の低下とを防止できる構造となっている。
2 (A) and 2 (B) are views for explaining a conventional connection structure, and are plan views showing main parts of a CMOS semiconductor device disclosed in JP-A-59-4067. II-II
It is sectional drawing corresponding to the part shown along the line.
This conventional semiconductor device has an N-channel MOS transistor T
An N- type polysilicon gate 10n is formed on N , and a P-channel
By forming the P-type silicon gate 10p the NOS transistor T P, and has a structure capable of preventing a decrease in the absolute value of the drop and the threshold voltage of the punch-through breakdown voltage in the miniaturization of P-channel MOS transistor T P.

そして、これらN型(n+)およびP型(p+)ポリシリ
コンゲート10nおよび10pは、共通のポリシリコン層に、
導電型を決定するイオン(n+:ヒ素(As)イオン、P+:ボ
ロン(B)イオン)をそれぞれ注入して、隣接領域とし
て形成してある。
The N-type (n + ) and P-type (p + ) polysilicon gates 10n and 10p are connected to a common polysilicon layer.
Ions (n + : arsenic (As) ions, P + : boron (B) ions) which determine the conductivity type are implanted to form adjacent regions.

図示の実施例では、この境界をフィールド酸化膜26上
に設けてある。さらに、これら両ポリシリコンゲート10
nおよび10pの領域のうち、ソースおよびドレイン拡散層
がそれぞれ形成される活性化領域12nおよび12pからは離
れた側の一部分であって、両ポリシリコンゲート10nお
よび10pにわたる部分を、ポリシリコンとのオーミック
接触をとるための金属シリサイド領域14として形成し
て、両ポリシリコンゲート10nおよび10p間の電気的結合
を図っている。尚、これら第2図(A)および(B)に
おいて、20はN型基板、22はPウエル、24はゲート酸化
膜、26はフィールド酸化膜、28nはNチャネル、28pはP
チャネル、30n、30pはチャネルカット拡散層、32は酸化
膜、34はPSG(リンシリケート)ガラス膜、36はアルミ
ニウム電極、38はアルミニウム電極のためのコンタクト
ホール、40はPSG膜、42はソースまたはドレイン拡散層
のためのコンタクトホールである。
In the illustrated embodiment, this boundary is provided on the field oxide film 26. In addition, both of these polysilicon gates 10
Of the regions n and 10p, a part of the region away from the activation regions 12n and 12p where the source and drain diffusion layers are formed, respectively, It is formed as a metal silicide region 14 for establishing an ohmic contact to achieve electrical coupling between both polysilicon gates 10n and 10p. 2 (A) and 2 (B), reference numeral 20 denotes an N-type substrate, 22 denotes a P well, 24 denotes a gate oxide film, 26 denotes a field oxide film, 28n denotes an N channel, and 28p denotes a P channel.
Channels, 30n and 30p are channel cut diffusion layers, 32 is an oxide film, 34 is a PSG (phosphosilicate) glass film, 36 is an aluminum electrode, 38 is a contact hole for an aluminum electrode, 40 is a PSG film, 42 is a source or This is a contact hole for the drain diffusion layer.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上述した従来構造では、金属シリサイ
ド領域は、その半部はn+ポリシリコンと接しており、他
の半部はp+ポリシリコンと接して両導電型のポリシリコ
ンを直接結合させている。そして通常、n+ポリシリコン
はポリシリコン層に不純物イオンとしてAsイオンを注入
して形成するため、n+ポリシリコン中にはAsイオンが含
まれている。また、金属シリサイドは、通常、このAsイ
オンに対する拡散係数が大である。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in the above-described conventional structure, the metal silicide region is in contact with n + polysilicon in one half, and is in contact with p + polysilicon in the other half. Of polysilicon is directly bonded. Normally, n + polysilicon is formed by implanting As ions as impurity ions into the polysilicon layer, and therefore, the n + polysilicon contains As ions. Further, metal silicide usually has a large diffusion coefficient for As ions.

一方、金属シリサイド領域14の形成後に、CMOS半導体
装置の製造工程の段階において、PSG膜34を被膜し、こ
のPSG膜の平坦化を図るため、900℃程度の温度での熱処
理が行われる。この熱処理のため、n+ポリシリコンゲー
ト10n中のAsイオンが金属シリサイド領域14中を拡散し
てP+ポリシリコンゲート10p中にドープされてしまう恐
れがある。このような金属シリサイド領域14とP+ポリシ
リコンゲート10pとの界面にAsイオンが拡散すると、P+
ポリシリコンゲート10pの表面のBイオンによる正孔濃
度が減少することとなり、その結果、オーミック不良が
生じてしまう。
On the other hand, after the formation of the metal silicide region 14, in the stage of the manufacturing process of the CMOS semiconductor device, a heat treatment is performed at a temperature of about 900 ° C. in order to cover the PSG film 34 and planarize the PSG film. Due to this heat treatment, As ions in the n + polysilicon gate 10n may diffuse into the metal silicide region 14 and be doped into the P + polysilicon gate 10p. When As ions diffuse into the interface between the metal silicide region 14 and the P + polysilicon gate 10p, P +
The hole concentration due to B ions on the surface of the polysilicon gate 10p decreases, and as a result, ohmic failure occurs.

この発明の目的は、上述した従来構造の異極性導電層
の接続構造が有する問題点に鑑み、異極性導電層間で、
一方の導電層に注目されている不純物が他方の導電層へ
の拡散を防止した接続構造を提供することにある。
An object of the present invention is to solve the above-described problem of the connection structure of the different polarity conductive layers having the conventional structure,
It is an object of the present invention to provide a connection structure in which an impurity which is noticed in one conductive layer is prevented from diffusing into the other conductive layer.

(課題を解決するための手段) この目的の達成を図るため、この発明によれば、 導電型の異なるポリシリコンの第1導電層および第2
導電層の接続構造において、 第1導電層の一部分に設けた第1金属シリサイド領域
と、 第2導電層の一部分に、前記第1金属シリサイド領域
とは非接触状態で設けられた第2金属シリサイド領域
と、 前記第1および第2金属シリサイド領域を結合し、か
つ、前記第1または第2導電層の導電型を決定している
不純物に対する拡散係数の小さい第3導電層と を具えることを特徴とする。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve this object, according to the present invention, a first conductive layer and a second conductive layer made of polysilicon having different conductivity types are provided.
In the connection structure of the conductive layers, a first metal silicide region provided in a part of the first conductive layer and a second metal silicide provided in a part of the second conductive layer in a non-contact state with the first metal silicide region And a third conductive layer that couples the first and second metal silicide regions and has a small diffusion coefficient for impurities that determine the conductivity type of the first or second conductive layer. Features.

この発明の実施にあたっては、好ましくは、前記第1
および第2導電層を共通のポリシリコン層に前記導電型
を決定する不純物をそれぞれ注入して形成した隣接領域
とするのが良い。
In practicing the present invention, preferably, the first
The second conductive layer may be an adjacent region formed by implanting the impurity determining the conductivity type into a common polysilicon layer.

さらに、この発明の他の好適実施例においては、前記
第1および第2導電層は、互いに個別のポリシリコン層
の領域であって、これらの領域は、導電型を決定するイ
オンが注入されている領域としてそれぞれ形成されてい
るのが良い。
Further, in another preferred embodiment of the present invention, the first and second conductive layers are separate polysilicon layer regions, and these regions are implanted with ions that determine the conductivity type. It is good to form each as a region which is.

さらに、この発明の他の好適実施例においては、前記
1および第2金属シリサイド領域と第3導電層との結合
は、絶縁層に設けたコンタクトホールを介して行うのが
良い。
Further, in another preferred embodiment of the present invention, the connection between the first and second metal silicide regions and the third conductive layer is preferably performed through a contact hole provided in an insulating layer.

さらに、この発明の実施に当っては、好ましくは、前
記第3導電層は、TiN、ZrN、TiB2、ZrB2、TiCおよびZrC
の高融点金属化合物の群から選ばれた1種または2種以
上の高融点金属化合物を含むのが良い。
Further, in the practice of the present invention, preferably, the third conductive layer is made of TiN, ZrN, TiB 2 , ZrB 2 , TiC and ZrC.
And at least one high-melting point metal compound selected from the group of high-melting point metal compounds.

さらに、この発明の実施に当っては、好ましくは、第
1および第2金属シリサイド領域は、チタンシリサイ
ド、ジルコニウムシリサイドおよびハフニウムシリサイ
ドの金属シリサイドの群から選ばれた1種の金属シリサ
イドから成る領域とするのが良いい。
Further, in the practice of the present invention, preferably, the first and second metal silicide regions include a region made of one kind of metal silicide selected from the group consisting of titanium silicide, zirconium silicide and hafnium silicide. Good to do.

さらに、この発明の実施に当っては、好ましくは、前
記導電型を決定する不純物は、N型導電型の場合には、
Asイオンとするのが良い。
Further, in the practice of the present invention, preferably, when the impurity determining the conductivity type is an N-type conductivity type,
It is good to use As ion.

(作用) 上述したこの発明の接続構造によれば、ポリシリコン
の第1導電層と第2導電層のそれぞれの一部分に金属シ
リサイド領域を設けてポリシリコンとのオーミック接触
を良好にしている。そして両金属シリコン領域は個別に
離隔して設けてあり、この両金属シリサイド領域を、ポ
リシリコン中の不純物に対する拡散係数の小さい材質の
第3導電層で、結合している。従って、これら第1およ
び第2導電層、金属シリサイド領域および第3導電層の
形成後の製造工程段階で加熱処理が行なわれても、第1
およびまたは第2導電層を形成しているポリシリコン中
の不純物は第3導電層へ拡散せず、このため第1および
または第2導電層と金属シリサイド領域との間のオーミ
ック不良が生じない。
(Operation) According to the connection structure of the present invention described above, a metal silicide region is provided in a part of each of the first conductive layer and the second conductive layer made of polysilicon, so that ohmic contact with polysilicon is improved. The two metal silicide regions are provided separately from each other, and the two metal silicide regions are joined by a third conductive layer made of a material having a small diffusion coefficient for impurities in polysilicon. Therefore, even if heat treatment is performed in the manufacturing process after the formation of the first and second conductive layers, the metal silicide region, and the third conductive layer, the first
In addition, the impurities in the polysilicon forming the second conductive layer do not diffuse into the third conductive layer, so that no ohmic failure occurs between the first and / or second conductive layer and the metal silicide region.

この第3導電層をシリサイド化可能な金属を含む高融
点金属化合物例えばTiN、ZrN、TiB2、ZrB2、TiC、ZrCお
よびその他の金属化合物のうちいずれか1種または2種
以上を組み合わせて使用すれば、オーミック抵抗を含め
た配線抵抗を小さくすることができる。
A high melting point metal compound containing a metal capable of forming a silicide in the third conductive layer, such as TiN, ZrN, TiB 2 , ZrB 2 , TiC, ZrC and any other metal compound used in combination. Then, the wiring resistance including the ohmic resistance can be reduced.

また、第1および第2導電層を、互いに個別の導電層
ポリシリコン層の領域として形成した場合には、この異
極性導電層の接続構造をCMOS半導体装置のゲート電極に
適用したとき、これら第1および第2導電層のゲート電
極の外部接続用アルミニウム電極とコンタクトを取るコ
ンタクト領域とを個別に設ける必要が無くなるので、フ
ィールド酸化膜の領域を、コンタクト領域を形成しない
分だけ、縮小できる。従って、半導体装置の微細化が可
能となる。
Further, when the first and second conductive layers are formed as regions of the conductive layer polysilicon layers which are separate from each other, when the connection structure of the different polarity conductive layers is applied to the gate electrode of the CMOS semiconductor device, Since there is no need to separately provide a contact region for making contact with the external connection aluminum electrode of the gate electrode of the first and second conductive layers, the region of the field oxide film can be reduced by the amount that the contact region is not formed. Therefore, miniaturization of a semiconductor device is possible.

(実施例) 以下、図面を参照して、この発明の異極性導電層の接
続構造の実施例につき説明する。
(Example) Hereinafter, an example of a connection structure of a different polarity conductive layer of the present invention will be described with reference to the drawings.

尚、以下に示す図において、この発明が理解出来る程
度に各構成成分の形状、大きさおよび配置関係を概略的
に示してあるにすぎず、また、断面図を示すハッチング
等は一部分を除き省略してある。
In the drawings shown below, the shapes, sizes, and arrangements of the components are only schematically shown to the extent that the present invention can be understood, and hatchings and the like showing cross-sectional views are omitted except for some parts. I have.

この実施例では、この発明の接続構造をCMOS半導体装
置に適用した場合を例に挙げて説明する。
In this embodiment, a case where the connection structure of the present invention is applied to a CMOS semiconductor device will be described as an example.

第1図(A)および(B)は、この発明の第1実施例
の説明に供するCMOS半導体装置の構造を概略的に示す要
部平面図およびA−A線断面図である。尚、第1図
(A)は主要部分のみをとり出して強調して示してあ
る。ここに例示した半導体装置も、第2図(A)および
(B)で示した従来のNチャネルMOSトランジスタには
N型ポリシリコンゲートを、また、PチャネルMOSトラ
ンジスタにはP型ポリシリコンゲートを使用する構造の
装置であり、従って、第1図(A)および(B)におい
て、第2図(A)および(B)に示した構成成分と同一
の機能を有する構成成分については、特に言及する場合
を除き、同一の符号を付して示し、その詳細な説明を省
略する。
FIGS. 1 (A) and 1 (B) are a main portion plan view and a cross-sectional view taken along line AA schematically showing the structure of a CMOS semiconductor device used for describing a first embodiment of the present invention. In FIG. 1A, only the main part is taken out and emphasized. The semiconductor device exemplified here also has an N-type polysilicon gate for the conventional N-channel MOS transistor shown in FIGS. 2A and 2B, and a P-type polysilicon gate for the P-channel MOS transistor. 1A and 1B, the components having the same functions as the components shown in FIGS. 2A and 2B are particularly referred to. Unless otherwise noted, the same reference numerals are given and the detailed description thereof is omitted.

この発明の接続構造の第1実施例においては、先ず、
ポリシリコンの第1導電層をPチャネルトランジスタTP
のP型(p+)ポリシリコンゲート50pとし、ポリシリコ
ンの第2導電層をNチャネルトランジスタTNのN型
(n+)ポリシリコンゲート50nとする。これら第1およ
び第2導電層50pおよび50nには、共通のポリシリコン層
にP型の導電型の決定のための不純物としてボロン
(B)イオンおよびN型導電型の決定のための不純物と
してヒ素(As)イオンをそれぞれ注入して、隣接する領
域として形成してある。また、この第1導電層50pの一
部分には、例えばチタンシリサイド、ジリコニウムシリ
サイドまたはハフニウムシリサイドのような第1金属シ
リサイド領域52を設けてあり、第2導電層50nの一部分
には、第1金属シリサイド領域と同様な材料で第2金属
シリサイド領域54を設ける。この場合、これら第1およ
び第2金属シリサイド領域52および54は、それぞれソー
ス/ドレイン拡散層が形成されている活性化領域12pお
よび12nから離れた領域部分であって、互いに他方の導
電層50pまたは50nに近い部分に、互いに非接触状態で設
けてある。通常は、活性化領域から離れたフィールド酸
化膜26上でシリサイド領域を形成するが、それはゲート
酸化膜の破壊を回避するためである。
In the first embodiment of the connection structure of the present invention, first,
The first conductive layer of polysilicon is formed by a P-channel transistor T P
Of the P-type (p +) polysilicon gates 50p, to the second conductive layer of polysilicon N type N-channel transistor T N and (n +) polysilicon gate 50n. These first and second conductive layers 50p and 50n have boron (B) ions as impurities for determining P-type conductivity and arsenic as impurities for determining N-type conductivity in a common polysilicon layer. (As) ions are implanted to form adjacent regions. Further, a first metal silicide region 52 such as titanium silicide, zirconium silicide or hafnium silicide is provided in a part of the first conductive layer 50p, and a first metal silicide region 52 is formed in a part of the second conductive layer 50n. The second metal silicide region 54 is provided using the same material as the metal silicide region. In this case, the first and second metal silicide regions 52 and 54 are regions separated from the activation regions 12p and 12n in which the source / drain diffusion layers are formed, respectively, and are the other conductive layers 50p and 50p, respectively. The portions close to 50n are provided in a non-contact state with each other. Normally, a silicide region is formed on the field oxide film 26 away from the activation region, in order to avoid destruction of the gate oxide film.

これら第1および第2の導電層50p、50nの上側に酸化
膜32等の適当な絶縁膜を具えていて、この絶縁膜には、
第1および第2金属シリサイド領域52および54の上側に
あたる部分にコンタクトホール56および58を開孔してあ
る。そして、この実施例では、これらコンタクトホール
56および58を第3導電層60で埋込みかつこの第3導電層
60をこれらコンタクトホール56および58間の絶縁膜32上
にわたって設けてそれぞれの金属シリサイド領域52およ
び54を電気的に橋絡して結合させるように構成してあ
る。この第3導電層60を、第1または第2導電層50pま
たは50nの導電型をそれぞれ決定する不純物であるイオ
ン、特に例えばN導電型を決定するヒ素(As)イオン、
に対する拡散係数が小さく、しかも低配線抵抗となる材
質の導電層として形成する。この場合、第3導電層60、
好ましくは、高融点金属窒化物例えばTiN、ZrN、高融点
金属ホウ化物例えばTiB2、ZrB2、および高融点金属炭化
物例えばTiC、ZrC等といった高融点金属化合物の層また
はこれら高融点金属化合物の組み合わせ層として形成す
ることができる。
An appropriate insulating film such as an oxide film 32 is provided above the first and second conductive layers 50p and 50n.
Contact holes 56 and 58 are formed in portions above the first and second metal silicide regions 52 and 54. In this embodiment, these contact holes
56 and 58 are embedded in a third conductive layer 60 and this third conductive layer
A structure 60 is provided on the insulating film 32 between the contact holes 56 and 58 so as to electrically bridge and connect the respective metal silicide regions 52 and 54. The third conductive layer 60 is formed by using ions that are impurities that determine the conductivity type of the first or second conductive layer 50p or 50n, particularly, for example, arsenic (As) ions that determine the N conductivity type.
Is formed as a conductive layer made of a material having a low diffusion coefficient and low wiring resistance. In this case, the third conductive layer 60,
The combination preferably, the refractory metal nitrides for example TiN, ZrN, refractory metal borides example TiB 2, ZrB 2, and refractory metal carbides for example TiC, layer or these refractory metal compound having a high melting point metal compound such as ZrC, etc. It can be formed as a layer.

次に、この発明の第1実施例の接続構造の形成方法に
つき、第1図(A)および(B)に示したCMOS半導体装
置の製造工程を例に挙げて、簡単に説明する。従来と同
様に、N型基板20には、MOSトランジスタTPおよびTN
所要の素子領域および基板表面にはゲート酸化膜34およ
びフィールド酸化膜26をそれぞれ従来普通の技術を用い
て形成する。その後、ポリシリコン膜を成長させて、次
いで、両トランジスタTPおよびTNのゲート領域にポリシ
リコンのパターニングを行う。次に、適当なマスクを用
いてTNのための、ヒ素(As)をイオン注入してソース/
ドレイン拡散層を形成すると共に、N型ポリシリコンゲ
ート(第2導電層)50nを形成する。次に、先のマスク
を除去し、適当なマスクを用いて、例えばトランジスタ
TPのためのホウ素(B)のイオン注入を行ってP+ソース
/ドレイン拡散層を形成すると共に、P型ポリシリコン
ゲート(第1導電層)50pを形成する。
Next, a method of forming the connection structure according to the first embodiment of the present invention will be briefly described with reference to an example of a manufacturing process of the CMOS semiconductor device shown in FIGS. 1A and 1B. As in the prior art, a gate oxide film 34 and a field oxide film 26 are formed on the required element regions of the MOS transistors TP and TN and the substrate surface on the N-type substrate 20 by using conventional techniques. Thereafter, a polysilicon film is grown, and then polysilicon is patterned in the gate regions of both transistors TP and TN . Next, arsenic (As) for T N is ion-implanted using a suitable mask to form a source /
A drain diffusion layer is formed, and an N-type polysilicon gate (second conductive layer) 50n is formed. Next, the previous mask is removed, and using an appropriate mask, for example, a transistor
To form a P + source / drain diffusion layer by ion implantation of boron (B) for T P, to form a P-type polysilicon gate (first conductive layer) 50p.

次に、後者のマスクを除去した後、全面酸化を行っ
て、次いで、ポリシリコンゲート50nおよび50pを酸化し
て500〜1500Åの酸化膜(SiO2)32を成長させる。
Next, after removing the latter mask, the whole surface is oxidized, and then the polysilicon gates 50n and 50p are oxidized to grow an oxide film (SiO 2 ) 32 of 500 to 1500 °.

次に、酸化膜32のうち活性化領域12pおよび12n以外の
一部を除去してコンタクトホール56および58を開孔し、
次いで、チタン(Ti)をスパッタリングにより酸化膜32
およびコンタクトホール56および58に露出したP型およ
びN型ポリシリコンゲート50pおよび50nの部分上に全面
に付着させたのち、窒素雰囲気700℃で熱処理する。か
かる処理によってコンタクトホール56および58中のこれ
らポリシリコン部分に第1および第2金属シリサイド領
域であるチタンシリサイド52および54が形成され、また
酸化膜32上にはTiNx膜が形成される。
Next, the contact holes 56 and 58 are opened by removing a part of the oxide film 32 other than the activation regions 12p and 12n,
Next, an oxide film 32 is formed by sputtering titanium (Ti).
Then, after being attached to the entire surface of the P-type and N-type polysilicon gates 50p and 50n exposed in the contact holes 56 and 58, heat treatment is performed at 700 ° C. in a nitrogen atmosphere. Through these processes, titanium silicides 52 and 54, which are first and second metal silicide regions, are formed in these polysilicon portions in contact holes 56 and 58, and a TiN x film is formed on oxide film 32.

次いで、硫酸過水(硫酸+過酸化水素水)によるエッ
チングを行って酸化膜32上のTiNX膜を除去し、コンタク
トホール56および58中に形成されたチタンシリサイド52
および54のみを残存させる。
Next, the TiN X film on the oxide film 32 is removed by etching with sulfuric acid / hydrogen peroxide (sulfuric acid + hydrogen peroxide solution), and the titanium silicide 52 formed in the contact holes 56 and 58 is removed.
And only 54 remain.

次に、配線用の窒化チタン(TiN)の蒸着を行い、こ
の窒化チタンのパターニングを行って、第3導電層60を
形成する。
Next, a third conductive layer 60 is formed by depositing titanium nitride (TiN) for wiring and patterning the titanium nitride.

この第3導電層60の形成より、この発明の第一実施例
の異極性導電層の接続構造が完成する。CMOS半導体装置
を完成するには、さらにリンシリケートガラス(PSG)
膜34の堆積を行なった後、リンシリケートガラス(PS
G)膜の平坦化のため、窒素雰囲気中900℃の熱処理を行
なう。この加熱処理中、N型ポリシリコンゲート(第2
導電層)50n中のヒ素(As)イオンは、第3導電層60が
ヒ素(As)に対する拡散係数が小さいため、この第3導
電層60中の拡散して移動しない。従って、P型ポリシリ
コンゲート(第1導電層)50pと第1金属シリサイド領
域であるチタンシリサイド52との界面でオーミック不良
は生じない。
By the formation of the third conductive layer 60, the connection structure of the different polarity conductive layers of the first embodiment of the present invention is completed. To complete a CMOS semiconductor device, additional phosphor silicate glass (PSG)
After depositing the film 34, the phosphor silicate glass (PS
G) Heat treatment at 900 ° C. in a nitrogen atmosphere to planarize the film. During this heat treatment, the N-type polysilicon gate (second
The arsenic (As) ions in the conductive layer (50n) diffuse in the third conductive layer 60 and do not move because the third conductive layer 60 has a small diffusion coefficient for arsenic (As). Therefore, no ohmic failure occurs at the interface between the P-type polysilicon gate (first conductive layer) 50p and the titanium silicide 52 as the first metal silicide region.

次に、コンタクトホール38のパターニング、配線用ア
ルミニウム(Al)の蒸着、当該アルミニウムのパターニ
ングを行なって、アルミニウム電極36を形成し、最後
に、PSGカバー膜40を堆積し、次いで、ボンディングパ
ッドのパターニング(図示せず)を行なってCMOSを完成
する。
Next, patterning of a contact hole 38, vapor deposition of aluminum (Al) for wiring, and patterning of the aluminum are performed to form an aluminum electrode 36. Finally, a PSG cover film 40 is deposited, and then patterning of a bonding pad is performed. (Not shown) to complete the CMOS.

次に、この発明の異極性導電層の接続構造の第二実施
例につき説明する。
Next, a description will be given of a second embodiment of the connection structure of the different polarity conductive layers according to the present invention.

第3図(A)および(B)は、第1図(A)および
(B)のそれぞれ対応する図であり、従って、第3図
(A)および(B)において、第1図(A)および
(B)に示した構成成分と同一の機能を有する構成成分
については、特に言及する場合を除き、その説明を省略
する。尚、第3図(A)は主要部分のみをとり出して強
調して示してある。
FIGS. 3 (A) and (B) are the corresponding views of FIGS. 1 (A) and (B), respectively. Therefore, in FIGS. 3 (A) and (B), FIG. 1 (A) Components having the same functions as the components shown in (B) and (B) are not described unless otherwise specified. In FIG. 3A, only the main parts are taken out and emphasized.

この第二実施例では、第1および第2導電層70pおよ
び70nを形成するポリシリコン層を互いに個別の領域と
して形成してあり、これらポリシリコン層には、それぞ
れ導電型を決定するイオンが注入されている。そして、
第1導電層であるP型ポリシリコン層70pがPチャネルM
OSトランジスタTPのポリシリコンゲートを形成し、第2
導電層であるN型ポリシリコン層70nがNチャネルMOSト
ランジスタTNのポリシリコンゲートを形成し、両ポリシ
リコンゲート70pおよび70nの端部は、フィールド酸化膜
26上で離間して対向した構造となっている。そして主と
して、これらポリシリコンゲート70pおよび70nの対向す
る端部に、第1金属シリサイド領域72および第2金属シ
リサイド領域74をそれぞれ具え、これら第1および第1
および第2金属シリサイド領域72および74間を埋込んで
両者を相互に電気的に結合するように、第3導電層76を
高けて、この発明の第二実施例の異極性導電層の接続構
造を形成してある。この実施例の場合にも、既に説明し
た第1および第2導電層70pおよび70n、第1および第2
金属シリサイド領域72および74、第3導電層76を、第1
実施例の場合と同様な材質の材料を用いて形成すること
ができる。
In the second embodiment, the polysilicon layers forming the first and second conductive layers 70p and 70n are formed as separate areas from each other, and ions for determining the conductivity type are implanted into these polysilicon layers. Have been. And
The P-type polysilicon layer 70p, which is the first conductive layer, is
Forming a polysilicon gate of the OS transistor T P, a second
A conductive layer N type polysilicon layer 70n is formed a polysilicon gate of the N-channel MOS transistor T N, the ends of both polysilicon gates 70p and 70n are field oxide film
It has a structure facing away from above on 26. Mainly, a first metal silicide region 72 and a second metal silicide region 74 are provided at opposite ends of the polysilicon gates 70p and 70n, respectively.
The second conductive silicide regions 72 and 74 are buried and electrically connected to each other by increasing the third conductive layer 76 to connect the different polarity conductive layers of the second embodiment of the present invention. The structure is formed. Also in the case of this embodiment, the first and second conductive layers 70p and 70n, the first and second
The metal silicide regions 72 and 74 and the third conductive layer 76 are
It can be formed using the same material as that of the embodiment.

次に、この第二実施例の接続構造の形成方法につき簡
単に説明するが、大体の工程は第一実施例の場合とほぼ
同じであるので、第一実施例の構造の場合と異なる工程
段階につき主として説明する。
Next, the method of forming the connection structure of the second embodiment will be briefly described. However, since the steps are almost the same as those of the first embodiment, the process steps are different from those of the structure of the first embodiment. Will be mainly described.

ゲート酸化膜24およびフィールド酸化膜26上にポリシ
リコン膜を成長させて、これをパターニングする際に、
MOSトランジスタTPおよびTnのそれぞれのゲート領域
に、個別のポリシリコン膜の領域として、フィールド酸
化膜26上でそれぞれの端部が離間して対向するように形
成する。その後、第一実施例の場合と同様な処理を順次
に行って、N型およびP型ポリシリコンゲート70nおよ
び70pを形成し、さらに酸化膜32を成長させる。次に、
この酸化膜32の領域のうち、両ポリシリコンゲート70n
および70pの対向端部間の部分と、それぞれポリシリコ
ンゲート70nおよび70pの対向する端部上の部分とを除去
して、これら端部間のフィールド酸化膜26の部分とポリ
シリコンゲート70nおよび70pの端部をそれぞれ露出させ
る。
When growing a polysilicon film on the gate oxide film 24 and the field oxide film 26 and patterning it,
In the respective gate regions of the MOS transistors TP and Tn , they are formed as individual polysilicon film regions so that their respective ends are separated and opposed on the field oxide film. Thereafter, processes similar to those in the first embodiment are sequentially performed to form N-type and P-type polysilicon gates 70n and 70p, and an oxide film 32 is further grown. next,
Of the region of this oxide film 32, both polysilicon gates 70n
And the portions between the opposite ends of the polysilicon gates 70n and 70p, and the portions on the opposite ends of the polysilicon gates 70n and 70p, respectively, are removed, and the portion of the field oxide film 26 between these ends and the polysilicon gates 70n and 70p are removed. Are exposed.

次に、チタン(Ti)をスパッタリングにより酸化膜32
上およびポリシリコンゲート(第1および第2導電層)
70pおよび70n上に全面付着させた後、窒素雰囲気中で70
0℃で熱処理を行って、両ポリシリコンゲート70pおよび
70nの端部に、第1および第2金属シリサイド領域とな
るチタンシリサイド領域72および74を、形成する。この
熱処理により、酸化膜32上のチタンはTiNXの膜が形成さ
れる。
Next, an oxide film 32 is formed by sputtering titanium (Ti).
Upper and polysilicon gates (first and second conductive layers)
After the entire surface is deposited on 70p and 70n, 70
Heat treatment at 0 ° C., both polysilicon gate 70p and
At the end of 70n, titanium silicide regions 72 and 74 to be the first and second metal silicide regions are formed. This heat treatment forms a TiN X film of titanium on the oxide film 32.

次に、適当にマスクを用いて、硫酸過水(硫酸+過酸
化水素水)によるエッチングを行って、酸化膜32および
フィールド酸化膜26上に形成されたTiNX膜部分のみを除
去し、形成されたチタンシリサイド領域72および74を残
存させる。
Next, using a suitable mask, etching is performed with sulfuric acid / hydrogen peroxide (sulfuric acid + hydrogen peroxide solution) to remove only the TiN X film portion formed on the oxide film 32 and the field oxide film 26, thereby forming the film. The remaining titanium silicide regions 72 and 74 are left.

次に、第一実施例の場合と同様に順次処理を行って窒
化チタンの第3導電層76を形成し、第二実施例の異極性
導電層の接続構造が完成する。
Next, the third conductive layer 76 of titanium nitride is formed by sequentially performing the same processing as in the first embodiment, and the connection structure of the different polarity conductive layers of the second embodiment is completed.

その後、CMOS半導体装置を完成する工程は、第一実施
例で説明した工程と同様にして行えば良い。
Thereafter, the step of completing the CMOS semiconductor device may be performed in the same manner as the step described in the first embodiment.

この場合にも、異極性導電層の接続構造の形成後にPS
G膜34の平坦化のための900℃程度の温度での熱処理が行
なわれているが、第3導電層76が、第一または第二導電
層であるポリシリコンゲート70pおよび70n中に含まれて
いる不純物に対する拡散係数が小さいので、例えば、ヒ
素(As)イオンがポリシリコンゲート70nから第三導電
層の窒化チタン(TiN)膜に拡散することがない。従っ
て、ポリシリコンゲート70pと第1金属シリサイド領域
であるチタンシリサイドとの界面がオーミック不良を生
ずる恐れがない。
Also in this case, after forming the connection structure of the opposite polarity conductive layer, PS
Although heat treatment at a temperature of about 900 ° C. is performed for planarizing the G film 34, the third conductive layer 76 is included in the polysilicon gates 70p and 70n that are the first or second conductive layers. Since the diffusion coefficient for the impurities is small, for example, arsenic (As) ions do not diffuse from the polysilicon gate 70n to the titanium nitride (TiN) film of the third conductive layer. Therefore, there is no possibility that the interface between the polysilicon gate 70p and titanium silicide as the first metal silicide region will cause an ohmic defect.

この発明は、上述した実施例のみに限定されるもので
はなく、この発明の範囲内で多くの変形または変更をな
し得る。例えば、上述したいずれの実施例においても、
異極性を有する導電層としてCMOS半導体装置のNおよび
Pチャネルトランジスタのポリシリコンゲートを例とし
て挙げて説明したが、この発明はこれに限定されるもの
ではなく、例えばCMOSSRAM(スタティックラム)等で、
PMOS、NMOSの拡散層領域p+、n+の接続、また、ゲートポ
リシリコンとp+、n+の接続等にも適用できる。
The present invention is not limited to only the above-described embodiments, and many modifications or changes can be made within the scope of the present invention. For example, in any of the embodiments described above,
As the conductive layers having different polarities, the polysilicon gates of the N and P channel transistors of the CMOS semiconductor device have been described as an example. However, the present invention is not limited to this. For example, a CMOS SRAM (static ram) or the like may be used.
The present invention can be applied to connection between diffusion layers p + and n + of PMOS and NMOS, and connection between gate polysilicon and p + and n + .

(発明の効果) 上述した説明からも明らかなように、本発明の異極性
導電層の接続構造によれば、ポリシリコンの第1および
第2の導電層の一部分にそれぞれオーミック接触のため
の金属シリサイド領域を設け、これら両導電層中に含ま
れる、導電型を決定する不純物に対する拡散係数の小さ
い第3導電層を用いて第1および第2導電層を、それぞ
れの金属シリサイド領域間で、電気的結合を行なってい
るので、第1および第2導電層中の不純物が第3導電層
を経て他方の導電層へと拡散により移動するのを防止す
る。従って不純物の拡散に起因した、ポリシリコンとシ
リサイドとの界面でのオーミック不良が発生することが
ない。
(Effects of the Invention) As is clear from the above description, according to the connection structure of the different polarity conductive layers of the present invention, a metal for ohmic contact is formed on a part of each of the first and second conductive layers of polysilicon. A silicide region is provided, and the first and second conductive layers are electrically connected between the respective metal silicide regions using a third conductive layer having a small diffusion coefficient with respect to an impurity which determines the conductivity type contained in both of the conductive layers. Since the active coupling is performed, the impurities in the first and second conductive layers are prevented from moving through the third conductive layer to the other conductive layer by diffusion. Therefore, no ohmic failure occurs at the interface between polysilicon and silicide due to diffusion of impurities.

また第1および第2導電層を個別に離間して形成した
この発明の接続構造の実施例をCMOS半導体装置のゲート
電極に適用したとき、 第1および第2金属シリサイド領域は、基本的には、
ポリシリコンの第1および第2導電層の対向端の端面に
形成されていれば良いので、接続に要する面積を最小限
に抑えることができ、従って、フィールド酸化膜上に余
分なコンタクト面積を必要としない。よって、CMOS半導
体装置の高集積化を図れる。
When the embodiment of the connection structure of the present invention in which the first and second conductive layers are separately formed is applied to the gate electrode of a CMOS semiconductor device, the first and second metal silicide regions basically ,
It is only necessary to form the first and second conductive layers on the end faces of the opposing ends of the polysilicon, so that the area required for connection can be minimized, and therefore, an extra contact area is required on the field oxide film. And not. Therefore, high integration of the CMOS semiconductor device can be achieved.

このに追加して、アルミニウム電極とコンタクトを
取るパッド部分となる第3導電層は、通常、高融点金属
または高融点金属化合物を用いるため、下層の活性化領
域、フィールド領域に影響を与えることなく、コンタク
ト余分は十分確保できる。よって、アライメント精度を
緩和でき、歩留りを向上できる。
In addition to this, since the third conductive layer serving as a pad portion for making contact with the aluminum electrode usually uses a high melting point metal or a high melting point metal compound, it does not affect the lower active region and the field region. In addition, extra contacts can be sufficiently secured. Therefore, the alignment accuracy can be reduced, and the yield can be improved.

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

第1図(A)および(B)は、この発明の異極性導電層
の接続構造の一実施例の説明に供する、CMOS半導体装置
の要部平面図およびA−A線断面図、 第2図(A)および(B)は、従来の異極性導電層の接
続構造の説明に供する、CMOS半導体装置の要部平面図お
よびII−II線断面図、 第3図(A)および(B)は、この発明の異極性導電層
の接続構造の他の実施例の説明に供する、CMOS半導体装
置の要部断面図およびB−B線断面図である。 12p、12n……活性化領域、 20……N型基板、22……Pウエル 24……ゲート酸化膜、26……フィールド酸化膜 30p、30n……チャネルカット拡散層 32……酸化膜、34、40……PSG膜 36……アルミニウム電極 38、42、56、58……コンタクトホール 50p、70p……第1導電層(P型ポリシリコンゲート) 50n、70n……第2導電層(N型ポリシリコンゲート) 52、72……第1金属シリサイド領域 54、74……第2金属シリサイド領域 60、76……第3導電層。
FIGS. 1A and 1B are a plan view and a cross-sectional view taken along line AA of a main part of a CMOS semiconductor device for explaining one embodiment of a connection structure of different polarity conductive layers according to the present invention. FIGS. 3A and 3B are a plan view and a cross-sectional view taken along line II-II of a main part of a CMOS semiconductor device for explaining a conventional connection structure of different polarity conductive layers. FIGS. FIG. 9 is a cross-sectional view of a main part of a CMOS semiconductor device and a cross-sectional view taken along line BB of the CMOS semiconductor device according to another embodiment of the connection structure of the different polarity conductive layers of the present invention. 12p, 12n: activated region, 20: N-type substrate, 22: P well 24: gate oxide film, 26: field oxide film 30p, 30n: channel cut diffusion layer 32: oxide film, 34 , 40 PSG film 36 Aluminum electrode 38, 42, 56, 58 Contact hole 50p, 70p First conductive layer (P-type polysilicon gate) 50n, 70n Second conductive layer (N-type) .., First metal silicide regions 54, 74... Second metal silicide regions 60, 76... Third conductive layer.

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 21/8238 H01L 27/092 Continued on the front page (58) Fields investigated (Int.Cl. 6 , DB name) H01L 21/3205 H01L 21/768 H01L 21/8238 H01L 27/092

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】導電型の異なるポリシリコンの第1導電層
および第2導電層の接続構造において、 第1導電層の一部分に設けた第1金属シリサイド領域
と、 第2導電層の一部分に、前記第1金属シリサイド領域と
は非接触状態で設けられた第2金属シリサイド領域と、 前記第1および第2金属シリサイド領域を結合し、か
つ、前記第1または第2導電層の導電型を決定している
不純物に対する拡散係数の小さい第3導電層とを具える
ことを特徴とする異極性導電層の接続構造。
1. A connection structure of a first conductive layer and a second conductive layer made of polysilicon having different conductivity types, wherein: a first metal silicide region provided in a part of the first conductive layer; A second metal silicide region provided in a non-contact state with the first metal silicide region; and a coupling between the first and second metal silicide regions, and determining a conductivity type of the first or second conductive layer. And a third conductive layer having a small diffusion coefficient with respect to the impurity.
【請求項2】請求項1に記載の異極性導電層の接続構造
において、 前記第1および第2導電層を共通のポリシリコン層に、
前記導電型を決定する不純物をそれぞれ注入して、形成
した隣接領域としてなる ことを特徴とする異極性導電層の接続構造。
2. The connection structure of a different polarity conductive layer according to claim 1, wherein the first and second conductive layers are formed as a common polysilicon layer.
A connection structure for conductive layers having different polarities, which is formed as an adjacent region formed by injecting impurities for determining the conductivity type.
【請求項3】請求項1に記載の異極性導電層の接続構造
において、 前記第1および第2導電層は、互いに個別のポリシリコ
ン層の領域であって、これら領域は、導電型を決定する
イオンが注入されている領域としてそれぞれ形成されて
なる ことを特徴とする異極性導電層の接続構造。
3. The connection structure of different polarity conductive layers according to claim 1, wherein said first and second conductive layers are regions of a polysilicon layer which are separate from each other, and these regions determine a conductivity type. A connection structure for the different polarity conductive layers, each of which is formed as a region into which ions are implanted.
【請求項4】請求項2に記載の異極性導電層の接続構造
において、 前記1および第2金属シリサイド領域と第3導電層との
結合は、絶縁層に設けたコンタクトホールを介して行っ
ている ことを特徴とする異極性導電層の接続構造。
4. The connection structure of a different polarity conductive layer according to claim 2, wherein the bonding between the first and second metal silicide regions and the third conductive layer is performed via a contact hole provided in an insulating layer. A connection structure for a different polarity conductive layer.
【請求項5】請求項1に記載の異極性導電層の接続構造
において、 前記第3導電層は、TiN、ZrN、TiB2、ZrB2、TiCおよびZ
rCの高融点金属化合物の群から選ばれた1種または2種
以上の高融点金属化合物を含む ことを特徴とする異極性導電層の接続構造。
5. The connection structure of a different polarity conductive layer according to claim 1, wherein the third conductive layer is formed of TiN, ZrN, TiB 2 , ZrB 2 , TiC and Z.
A connection structure for a heteropolar conductive layer, comprising one or more kinds of high melting point metal compounds selected from the group of rC high melting point metal compounds.
【請求項6】請求項1に記載の異極性導電層の接続構造
において、 第1および第2金属シリサイド領域は、チタンシリサイ
ド、ジルコニウムシリサイドおよびハフニウムシリサイ
ドの金属シリサイドの群から選ばれた1種の金属シリサ
イドから成る領域とする ことを特徴とする異極性導電層の接続構造。
6. The connection structure for a heteropolar conductive layer according to claim 1, wherein the first and second metal silicide regions are one type selected from the group consisting of titanium silicide, zirconium silicide, and hafnium silicide. A connection structure of a different polarity conductive layer, which is a region made of a metal silicide.
【請求項7】請求項1に記載の異極性導電層の接続構造
において、 前記導電型を決定する不純物は、N型導電型の場合に
は、Asイオンとすることを特徴とする異極性導電層の接
続構造。
7. The heteropolar conductive layer connection structure according to claim 1, wherein the impurity determining the conductivity type is an As ion in the case of an N-type conductivity type. Layer connection structure.
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