JP3197159B2 - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
製造方法に係わり、特に低抵抗コンタクトの配線を有す
る半導体装置及びその製造方法に関する。
体装置の製造方法、即ちDRAM(Dynamic Random Acce
ss read write Memory) の製造方法を示す断面図であ
る。先ず、P型シリコン基板1の表面には素子分離酸化
膜2が設けられ、この素子分離酸化膜2によりP型シリ
コン基板1の表面はメモリセル領域1aと周辺回路領域
1bとに分離される。次に、前記P型シリコン基板1の
表面上にはゲ−ト絶縁膜3が設けられる。このゲ−ト絶
縁膜3の上におけるメモリセル領域1aにはデ−タ転送
用のトランジスタ6のゲ−ト電極4が設けられ、前記ゲ
−ト絶縁膜3の上における周辺回路領域1bには図示せ
ぬ駆動用のトランジスタのゲ−ト電極が設けられる。
タ転送用のトランジスタ6それぞれのゲ−ト電極4をマ
スクとしてイオン注入されることにより、P型シリコン
基板1には駆動用のトランジスタ及びデ−タ転送用のト
ランジスタ6それぞれのソ−ス・ドレイン領域の拡散層
15、5が形成される。すなわち、メモリセル領域1a
にはゲ−ト絶縁膜3、ゲ−ト電極4及びソ−ス・ドレイ
ン領域の拡散層5からなるデ−タ転送用のトランジスタ
6が形成され、周辺回路領域1bには駆動用のトランジ
スタが形成される。前記メモリセル領域1aには図示せ
ぬデ−タ蓄積用の容量が形成されており、前記デ−タ転
送用のトランジスタ6および前記デ−タ蓄積用の容量に
より一つのメモリセルが構成される。
面には絶縁膜7が形成されており、この絶縁膜7、P型
シリコン基板1及び素子分離酸化膜2の上には層間絶縁
膜8が設けられる。次に、1987 Symposium on VLSI Tec
hnology,Digest of Technical Papers,p93に記載されて
いるFOBIC(Fully Overlapping Bitline Contact)
技術を用いて、前記層間絶縁膜8におけるメモリセル領
域1aには、前記ゲ−ト電極4に対して自己整合的にビ
ット線の第1のコンタクトホ−ル8aが設けられる。こ
の後、前記層間絶縁膜8における周辺回路領域1bには
第2のコンタクトホ−ル8bが設けられる。
膜8の上及び第1、第2のコンタクトホ−ル8a、8b
の内にはCVD( Chemical Vapor Deposition)法により
厚さが1000オングストロ−ム程度のポリシリコン膜
9が堆積される。この後、前記層間絶縁膜8をマスクと
して、P型シリコン基板1にはリン又は砒素等のN型不
純物10が5×1015cm-2程度のド−ズ量でイオン注
入される。これにより、第1、第2のコンタクトホ−ル
8a、8bの下に位置するP型シリコン基板1の表面に
は高濃度のN型拡散層11、12が形成される。
リコン膜9の上にはスパッタ法により厚さが2000オ
ングストロ−ム程度のWSi2 膜13が形成される。次
に、このWSi2 膜13及びポリシリコン膜9はリソグ
ラフィ法及びRIE(Reactive Ion Etching)法によりパ
タ−ニングされる。これによって、メモリセル領域1a
にはWSi2 膜13とポリシリコン膜9との積層構造か
らなるポリサイド配線でビット線14が形成され、周辺
回路領域1bにはポリサイド配線16が形成される。こ
の後、拡散層の活性化とWSi2 膜13の安定化のた
め、このWSi2膜13は比較的高温、例えば800〜
950℃程度の温度でアニ−ルが行われる。
製造方法では、第1、第2のコンタクトホ−ル8a、8
bそれぞれにおいて、P型シリコン基板1とポリシリコ
ン膜9とが接触している。このため、PNジャンクショ
ン不良の発生を少なくすることはできるが、コンタクト
ホ−ル8a、8b内におけるコンタクト抵抗を低くする
ことができない。このコンタクト抵抗に関して、メモリ
セル領域1aのビット線コンタクトの場合は、転送用の
トランジスタ6のチャンネル抵抗に対して低ければ良
い。従って、ビット線コンタクトの抵抗は、それほど低
い値は要求されず、例えば1kΩ程度でもかまわない。
しかし、周辺回路領域1bの第2のコンタクトホ−ル8
bにおけるコンタクト抵抗は、駆動用のトランジスタの
チャネル抵抗に対して充分低くしなければならなず、例
えば数十Ω程度の低い値が要求される。したがって、上
記製造方法では、高集積化に伴い周辺回路領域1bにお
いて特にコンタクト抵抗を低くするという要求を満足す
ることができない。
装置の製造方法を示す断面図であり、第1の従来例と同
一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説
明する。
び第1、第2のコンタクトホ−ル8a、8bの内にはス
パッタ法により上層がTiN、下層がTiからなる積層
膜21が形成される。次に、比較的低温、例えば600
℃程度でアニ−ルされることにより、第1及び第2のコ
ンタクトホ−ル8a、8bそれぞれの底部において図示
せぬTiSi2 膜が形成される。
21の上にはCVD法によりW等の金属膜22が堆積さ
れる。次に、この金属膜22及び積層膜21はリソグラ
フィ法及びRIE法によりパタ−ニングされる。これに
より、メモリセル領域1aには積層膜21と金属膜22
とからなるビット線23が形成される。
製造方法では、第1、第2のコンタクトホ−ル8a、8
bそれぞれにおいて、P型シリコン基板1と積層膜21
の下層であるTiとが接触している。このため、コンタ
クトホ−ル8a、8b内におけるコンタクト抵抗を低く
することはできるが、P型シリコン基板1とTiとの接
触部でTiとSiとが反応してシリサイドを形成するた
め、PNジャンクション不良の発生率が高くなる。つま
り、前記接触部でTiとSiとが反応する際にN型拡散
層11、12中のシリコンがシリサイド化されることに
より、N型拡散層11、12においてPNジャンクショ
ン不良が発生する。
散層11、12を深く形成することが考えられる。しか
し、N型拡散層11、12を深くすると、PNジャンク
ション不良の発生は防止できるが、素子間耐圧が低下す
ることになる。即ち、素子の微細化に伴い、素子の相互
間隔も短くなるため、N型拡散層11、12を深くする
と、素子間耐圧が低下することになる。従って、素子が
微細化されるとN型拡散層11、12を浅く形成しなけ
ればならなくなり、上記の方法ではPNジャンクション
不良の発生を防止することができない。
ては、メモリセル領域1aのビット線コンタクトの数が
周辺回路領域1bのコンタクトの数より大変多いため、
メモリセル領域1aのビット線コンタクトに対して特に
問題となる。ちなみに、周辺回路領域1bのコンタクト
の個数が数万個程度である場合、メモリセル領域1aの
ビット線コンタクトの個数は数百万個である。したがっ
て、上記製造方法では、特にメモリセル領域1aにおい
てPNジャンクション不良の発生率を低くするという要
求を満足することができない。
CMOSのDRAMを示す断面図であり、第1の従来例
と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についての
み説明する。
域28及びNウェル領域29が形成される。次に、P型
シリコン基板1の表面には第1及び第2の素子分離酸化
膜2a、2bが設けられ、この第1の素子分離酸化膜2
aによりP型シリコン基板1の表面はメモリセル領域1
aと周辺回路領域1bとに分離される。
縁膜、ゲ−ト電極が順次形成される。次に、前記Pウェ
ル領域28にはトランジスタのソ−ス/ドレイン拡散層
となるN型拡散層5、15が形成され、前記Nウェル領
域29にはP型拡散層17が形成される。
酸化膜2a、2bの上には第1の層間絶縁膜8が設けら
れる。次に、第1の層間絶縁膜8におけるメモリセル領
域1aには、ゲ−ト電極4に対して自己整合的にビット
線の第1のコンタクトホ−ル8aが設けられる。次に、
このコンタクトホ−ル8a内及び第1の層間絶縁膜8の
上にはCVD法により厚さが1000オングストロ−ム
程度のポリシリコン膜9が堆積される。この後、イオン
注入により、第1のコンタクトホ−ル8aの下に位置す
るP型シリコン基板1の表面には高濃度のN型拡散層1
1が形成される。
i2 膜13が形成される。この後、このWSi2 膜13
及びポリシリコン膜9はリソグラフィ法及びRIE法に
よりパタ−ニングされる。これによって、メモリセル領
域1aにはWSi2 膜13とポリシリコン膜9との積層
構造からなるポリサイド配線でビット線14が形成さ
れ、周辺回路領域1bにはポリサイド配線16が形成さ
れる。次に、WSi2 膜13にはアニ−ルが行われる。
線14及びポリサイド配線16の上には第2の層間絶縁
膜18が堆積される。第1、第2の層間絶縁膜8、18
には第3、第4のコンタクトホ−ル18a、18bおよ
び図示せぬ第5のコンタクトホ−ルが設けられる。第2
の層間絶縁膜18には第6のコンタクトホ−ル18dが
設けられる。前記第3のコンタクトホ−ル18aはN型
拡散層15の上に位置しており、第4のコンタクトホ−
ル18bはP型拡散層17の上に位置している。第5の
コンタクトホ−ルは図示せぬゲ−ト電極の上に位置して
おり、第6のコンタクトホ−ル18dはビット線レベル
のポリサイド配線16の上に位置している。
8a、18b、18dの内および第2の層間絶縁膜18
の上には上層がTiN、下層がTiである図示せぬ積層
膜が堆積され、この積層膜の上にはAl合金膜が堆積さ
れる。この後、前記積層膜及びAl合金膜はパタ−ニン
グされ、第1のAl配線19が形成される。次に、第1
のAl配線19及び第2の層間絶縁膜18の上には第3
の層間絶縁膜20が堆積される。次に、この層間絶縁膜
20には第7のコンタクトホ−ル20aが設けられ、こ
のコンタクトホ−ル20aは第1のAl配線19の上に
位置している。この後、第7のコンタクトホ−ル20a
の内および第3の層間絶縁膜20の上には第2のAl配
線24が設けられる。
製造方法では、第1のコンタクトホ−ル8aにおいて、
P型シリコン基板1とポリシリコン膜9とが接触してい
るため、PNジャンクション不良の発生を少なくするこ
とができる。また、第3及び第4のコンタクトホ−ルに
おいて、拡散層15、17と金属配線19が接触してい
るため、コンタクト抵抗を低くすることができる。しか
し、第3及び第4のコンタクトホ−ル18a、18bの
深さが深いため、これらのコンタクトホ−ル18a、1
8b内で第1のAl配線19の断線が生じることがあ
る。
体装置の製造方法では、コンタクトホ−ルにおいてP型
シリコン基板1とポリシリコン膜9とが接触しているた
め、周辺回路領域1bのコンタクト抵抗を充分に低くす
ることができないという問題がある。また、上記第2の
従来の半導体装置の製造方法では、コンタクトホ−ルに
おいてP型シリコン基板1と積層膜21の下層であるT
iとが接触しているため、メモリセル領域1aにおける
PNジャンクション不良の発生率が高くなるという問題
がある。また、上記第3の従来の半導体装置の製造方法
では、周辺回路領域のコンタクトホ−ルにおいて、その
深さが深いため、Al配線の断線が生じるという問題が
ある。
されたものであり、その目的は、メモリセル領域におけ
るPNジャンクション不良の発生率を低くするととも
に、周辺回路領域におけるコンタクト抵抗を充分に低く
し、断線の生じない半導体装置及びその製造方法を提供
することにある。
解決するため、半導体基板のメモリセル領域内に形成さ
れた第1の拡散層と、前記半導体基板上に形成された絶
縁膜と、前記絶縁膜に形成され、前記第1の拡散層を露
出する第1のコンタクトホールと、少なくとも前記第1
のコンタクトホール内に形成された半導体膜と、前記半
導体基板の周辺回路領域内に形成された第2の拡散層
と、前記絶縁膜に形成され、前記第2の拡散層を露出す
る第2のコンタクトホールと、前記第2のコンタクトホ
−ル内と前記絶縁膜上および前記半導体膜上に設けら
れ、前記第2のコンタクトホール底部および前記半導体
膜上にチタンシリサイド膜が形成された、上層が窒化チ
タンで下層がチタンからなる積層膜とを具備することを
特徴としている。
の拡散層を形成し、周辺回路領域に第2の拡散層を形成
する工程と、前記半導体基板の上に絶縁膜を形成する工
程と、前記絶縁膜に、前記第1の拡散層を露出する第1
のコンタクトホ−ルを設ける工程と、少なくとも前記第
1のコンタクトホ−ル内に半導体膜を設ける工程と、前
記半導体膜および前記絶縁膜に、前記第2の拡散層を露
出する第2のコンタクトホ−ルを設ける工程と、前記第
2のコンタクトホ−ル内と前記絶縁膜上および前記半導
体膜上に前記第2のコンタクトホール底部および前記半
導体膜上にチタンシリサイド膜が形成された、上層が窒
化チタンで下層がチタンからなる積層膜を設ける工程と
を具備することを特徴としている。
有する半導体基板と、前記メモリセル領域における前記
半導体基板の表面に形成された第1のMOSFETの第
1導電型の拡散層と、前記周辺回路領域における前記半
導体基板の表面に形成された第2のMOSFETの第1
導電型の拡散層と、前記周辺回路領域における前記半導
体基板の表面に形成された第3のMOSFETの第2導
電型の拡散層と、前記半導体基板の表面上に設けられた
絶縁膜と、前記絶縁膜に設けられ、前記第1のMOSF
ETの第1導電型の拡散層を露出する第1のコンタクト
ホ−ルと、少なくとも前記第1のコンタクトホ−ル内に
設けられた半導体膜と、前記絶縁膜に設けられ、前記第
2のMOSFETの第1導電型の拡散層および前記第3
のMOSFETの第2導電型の拡散層をそれぞれ露出す
る第2および第3のコンタクトホ−ルと、前記第2およ
び第3のコンタクトホ−ルそれぞれの内部と前記絶縁膜
上および前記半導体膜上に設けられ、前記第2および第
3のコンタクトホール底部および前記半導体膜上にチタ
ンシリサイド膜が形成された、上層が窒化チタンで下層
がチタンからなる積層膜とを具備することを特徴として
いる。
それぞれにおける半導体基板の表面に第1および第2の
MOSFETの第1導電型の拡散層を形成する工程と、
前記周辺回路領域における前記半導体基板の表面に第3
のMOSFETの第2導電型の拡散層を形成する工程
と、前記半導体基板の表面上に絶縁膜を設ける工程と、
前記絶縁膜に、前記第1のMOSFETの第1導電型の
拡散層を露出する第1のコンタクトホ−ルを設ける工程
と、少なくとも前記第1のコンタクトホ−ル内に半導体
膜を設ける工程と、前記半導体膜および前記絶縁膜に、
前記第2のMOSFETの第1導電型の拡散層および前
記第3のMOSFETの第2導電型の拡散層それぞれを
露出する第2および第3のコンタクトホ−ルを設ける工
程と、前記第2および第3のコンタクトホ−ルそれぞれ
の内部、前記絶縁膜上および前記半導体膜上に前記第2
および第3のコンタクトホール底部および前記半導体膜
上にチタンシリサイド膜が形成された、上層が窒化チタ
ンで下層がチタンからなる積層膜とを具備することを特
徴としている。
は半導体基板と半導体膜とを接触させているため、第1
のコンタクトホ−ル内におけるPNジャンクション不良
の発生を抑えることができる。第2のコンタクトホ−ル
においては半導体基板と少なくとも金属を含む膜とを接
触させているため、第2のコンタクトホ−ル内において
コンタクト抵抗を充分低くすることができる。
り説明する。図1乃至図5は、この発明の第1の実施例
による半導体装置の製造方法、即ちDRAMの製造方法
を示す断面図である。先ず、P型シリコン基板31の表
面には素子分離酸化膜32が設けられ、この素子分離酸
化膜32によりP型シリコン基板31の表面はメモリセ
ル領域31aと周辺回路領域31bとに分離される。次
に、前記P型シリコン基板31の表面上にはゲ−ト絶縁
膜33が設けられる。このゲ−ト絶縁膜33の上におけ
るメモリセル領域31aにはデ−タ転送用のトランジス
タ36のゲ−ト電極34が設けられ、前記ゲ−ト絶縁膜
33の上における周辺回路領域31bには図示せぬ駆動
用のトランジスタのゲ−ト電極が設けられる。
−タ転送用のトランジスタ36それぞれのゲ−ト電極3
4をマスクとしてイオン注入されることにより、P型シ
リコン基板31には駆動用のトランジスタ及びデ−タ転
送用のトランジスタ36それぞれのソ−ス・ドレイン領
域の拡散層37、35が形成される。すなわち、メモリ
セル領域31aにはゲ−ト絶縁膜33、ゲ−ト電極34
及びソ−ス・ドレイン領域の拡散層35からなるデ−タ
転送用のトランジスタ36が形成され、周辺回路領域3
1bには駆動用のトランジスタが形成される。この際、
前記周辺回路領域31bにおける拡散層37は、その濃
度が前記メモリセル領域31aの拡散層35の濃度より
高く形成される。前記メモリセル領域31aにおいては
ポリシリコン膜と拡散層35とを接触させるためであ
り、前記周辺回路領域31bにおいてはメタルと拡散層
37とを接触させるためである。つまり、前記拡散層3
5とポリシリコン膜とを接触させる場合、拡散層35上
の自然酸化膜の成長を極めて抑えるため、拡散層35の
濃度は低くする必要があり、前記拡散層37とメタルと
を接触させる場合、オ−ミック接触させるため、逆に拡
散層37の濃度は高くする必要がある。前記メモリセル
領域31aには図示せぬデ−タ蓄積用の容量が形成され
ている。
面には絶縁膜38が設けられ、この絶縁膜38、P型シ
リコン基板31及び素子分離酸化膜32の上には層間絶
縁膜39が設けられる。この後、FOBIC技術を用い
て、前記層間絶縁膜39にはゲ−ト電極34に対して自
己整合的にビット線の第1のコンタクトホ−ル39aが
形成される。
ンタクトホ−ル39aの内及び層間絶縁膜39の上には
CVD法により厚さが1000オングストロ−ム程度の
半導体膜、例えばポリシリコン膜40が堆積される。次
に、前記層間絶縁膜39をマスクとして、P型シリコン
基板31の表面にはリン又は砒素等のN型不純物41が
5×1015cm-2程度のド−ズ量でイオン注入される。
この後、P型シリコン基板31は比較的高温、例えば8
00〜950℃程度の温度で活性化のためのアニ−ルが
行われる。これにより、ビット線の第1のコンタクトホ
−ル39aの下に位置するP型シリコン基板31には高
濃度且つ深さが深いN型拡散層42が形成される。
ン膜40の上にはレジスト43が塗布され、このレジス
ト43にはリソグラフィ技術によりマスクパタ−ン43
aが形成される。この後、このレジスト43をマスクと
して、前記ポリシリコン膜40には等方性のドライエッ
チングがなされる。次に、前記層間絶縁膜39はレジス
ト43をマスクとしてRIEによりエッチングされる。
これによって、周辺回路領域31bにおける層間絶縁膜
39には前記ソ−ス・ドレイン領域の拡散層37の上に
位置する第2のコンタクトホ−ル39bが設けられる。
この際、第2のコンタクトホ−ル39bは、前記ドライ
エッチングによりポリシリコン膜40に設けられたホ−
ルより小さく形成される。これにより、第2のコンタク
トホ−ル39bの近傍において、ポリシリコン膜40と
層間絶縁膜39とによる段差40aが設けられる。この
ように積極的に段差40aを設けているのは、第2のコ
ンタクトホ−ル39bの側壁にオ−バ−ハングが形成さ
れることを防ぐためである。
43は除去され、前記第2のコンタクトホ−ル39bの
内及びポリシリコン膜40の上又は少なくとも第2のコ
ンタクトホ−ル39b近傍のポリシリコン膜40の側壁
にはスパッタ法により上層がTiN、下層がTiからな
る積層膜44が形成される。次に、比較的低温、例えば
600℃程度でアニ−ルされることにより、第2のコン
タクトホ−ル39bの底部において図示せぬTiSi2
膜が形成される。
め、第2のコンタクトホ−ル39b内は、例えば高濃度
に不純物がド−プされたアモルファスシリコン膜又はW
膜等の埋込み材45によりエッチバック法を用いて埋め
込まれる。この後、前記積層膜44とポリシリコン膜4
0とはリソグラフィ法及びRIE法により同時にパタ−
ニングされる。これにより、メモリセル領域31aには
積層膜44とポリシリコン膜40とからなるビット線4
6が形成される。
域31aの第1のコンタクトホ−ル39aにおいてはP
型シリコン基板31とポリシリコン膜40とを接触さ
せ、周辺回路領域31bの第2のコンタクトホ−ル39
bにおいてはP型シリコン基板31と積層膜44の下層
であるTiとを接触させている。このため、ビット線コ
ンタクトの数の多いメモリセル領域31aにおいて、ビ
ット線コンタクトにおけるPNジャンクション不良の発
生を抑えることができる。これとともに、周辺回路領域
31bのコンタクトホ−ル39b内において、コンタク
ト抵抗を充分低くすること、つまり駆動用のトランジス
タのチャネル抵抗に対して充分低くすることができる。
したがって、メモリセル領域31aにおけるPNジャン
クション不良の発生率の低減および高集積化に伴う周辺
回路領域31bにおけるコンタクト抵抗の低抵抗化それ
ぞれの要求を同時に満足させることができるコンタクト
を形成することができる。
クトホ−ル39bの内及びポリシリコン膜40の上に上
層がTiN、下層がTiからなる積層膜44を形成して
いるが、第2のコンタクトホ−ル39bの内及びポリシ
リコン膜40の上に金属シリサイドを形成することも可
能である。すなわち、第2のコンタクトホ−ル39bの
内及びポリシリコン膜40の上には少なくとも金属を含
む膜であれば積層膜44以外のものを形成することも可
能である。
導体装置を示す断面図であり、図5と同一部分には同一
符号を付し、第1の実施例と異なる部分についてのみ説
明する。
の内及び層間絶縁膜39の上には厚さをビット線のコン
タクトの径の半分より厚くしたポリシリコン膜40が堆
積される。これにより、前記第1のコンタクトホ−ル3
9a内はポリシリコン膜40により埋め込まれる。
と同様の効果を得ることができる。さらに、アニ−ルに
より第2のコンタクトホ−ル39bの底部においてTi
Si2 膜を形成する際、ポリシリコン膜40と積層膜4
4の界面においても同様のシリサイド反応が生じるわけ
であるが、第1のコンタクトホ−ル39aはポリシリコ
ン膜40で完全に埋め込まれているため、シリサイド反
応は第1のコンタクトホ−ル39aの上部でのみ起こ
り、この結果、第1のコンタクトホ−ル39aの下部に
存在するPNジャンクションへの、前記シリサイド反応
によって生じる応力の影響を最小限に抑えることができ
る。従って、更に、PNジャンクション不良の発生率を
低減することができる。
導体装置を示す断面図であり、図5と同一部分には同一
符号を付し、第1の実施例と異なる部分についてのみ説
明する。
いてTiSi2 膜が形成された後、積層膜44の上には
W等の金属膜47が設けられる。この際、第2のコンタ
クトホ−ル39bは埋め込まれない。
ポリシリコン膜40はリソグラフィ法及びRIE法によ
り同時にパタ−ニングされる。これにより、メモリセル
領域31aには金属膜47、積層膜44及びポリシリコ
ン膜40からなるビット線46が形成される。
と同様の効果を得ることができる。また、W等の金属膜
47はCVD法で形成されるため、ステップカバレッジ
が良好である。従って、コンタクトホ−ル内で断線を生
じる心配が無いため、コンタクトホ−ルを埋め込む必要
が無い。このため、埋め込み工程が省略でき、工程数が
削減されるので製造歩留まりが向上する。
導体装置、即ちCMOSのDRAMを示す断面図であ
り、図5と同一部分には同一符号を付し、第1の実施例
と異なる部分についてのみ説明する。
領域52及びNウェル領域53が形成される。この後、
P型シリコン基板31の表面には第1及び第2の素子分
離酸化膜54、55が設けられる。これら素子分離酸化
膜54、55によりP型シリコン基板31の表面はメモ
リセル領域51aとN型チャネル周辺回路領域51bと
P型チャネル周辺回路領域51cとに分離される。次
に、ゲ−ト絶縁膜33の上におけるメモリセル領域51
aにはデ−タ転送用トランジスタのゲ−ト電極が設けら
れ、N型チャネル周辺回路領域51b、P型チャネル周
辺回路領域51cには図示せぬ駆動用のトランジスタの
ゲ−ト電極が設けられる。
型シリコン基板31にはデ−タ転送用のトランジスタ3
6のソ−ス・ドレイン領域のN- 型拡散層56が形成さ
れる。N型チャネル周辺回路領域51bにおけるP型シ
リコン基板31にはソ−ス・ドレイン領域のN+ 型拡散
層57が形成される。Pチャネル周辺回路領域51cに
おけるP型シリコン基板31にはソ−ス・ドレイン領域
のP+ 型拡散層58が形成される。
後、図示せぬレジストをマスクとしてポリシリコン膜4
0及び層間絶縁膜39がエッチングされる。これによ
り、N型チャネル周辺回路領域51b及びP型チャネル
周辺回路領域51cそれぞれにおける層間絶縁膜39に
は前記N+ 型拡散層57及びP+ 型拡散層58それぞれ
の上に位置する第2及び第3のコンタクトホ−ル39
b、39cが設けられる。
ル39b、39cの内及びポリシリコン膜40の上には
上層がTiN、下層がTiからなる積層膜44が形成さ
れる。次に、第2及び第3のコンタクトホ−ル39b、
39cそれぞれの底部において図示せぬTiSi2 膜が
形成される。
b、39c内は、埋込み材45により埋め込まれる。上
記第4の実施例によれば、第1の実施例と同様の効果を
得ることができる。
層57とソ−ス・ドレイン領域のP+ 型拡散層58とを
下層がTiからなる積層膜44を介して接続している。
このため、前記N+ 型拡散層57のN+ 型不純物とP+
型拡散層58のP+ 型不純物とが相互拡散されることが
ない。
置をCMOSのDRAMに応用した場合、つまり、ポリ
シリコン膜とWSi膜のポリサイド配線でN+ 拡散層5
7とP+ 拡散層58を繋げた場合、ポリサイド配線を介
して相互拡散が生じ、コンタクト抵抗が上昇するという
問題が生ずる。しかし、上記実施例では、このような問
題が生ずることがない。ここでいう相互拡散とは、後の
アニ−ル工程で、N+拡散層57中のN型不純物がポリ
サイド中を通りP+ 拡散層58まで拡散し、また、逆
に、P+ 拡散層58中のP型不純物がポリサイド中を通
りN+ 拡散層57まで拡散する現象のことである。ま
た、N+ 拡散層とP+ 拡散層の直接接続は微細化にとっ
て有効な手段であり、周辺回路領域においても、集積度
が高く素子が微細化されている部分、例えば図14に示
すようなCMOSセンスアンプに、この発明は特に有効
である。図14に示す参照符号62はワ−ド線を示して
おり、参照符号63、64はビット線を示しており、参
照符号65はメモリセルを示しており、参照符号66、
67はI/O線を示している。
膜40及び層間絶縁膜39に第2、第3のコンタクトホ
−ル39b、39cを設け、これらコンタクトホ−ル3
9b、39cの内及びポリシリコン膜40の上に積層膜
44を設けた後、前記第2、第3のコンタクトホ−ル3
9b、39cを埋込み材45により埋め込んでいるが、
ポリシリコン膜40の上に例えばWSi2 膜を設け、こ
のWSi2 膜、ポリシリコン膜40及び層間絶縁膜39
に第2、第3のコンタクトホ−ル39b、39cを設
け、これらコンタクトホ−ル39b、39cの内及び前
記WSi2 膜の上に積層膜44を設けた後、前記第2、
第3のコンタクトホ−ル39b、39cを埋込み材45
により埋込み、露出している積層膜44を除去すること
も可能である。
明の第5の実施例による半導体装置の製造方法を示す断
面図であり、第1の実施例と同一部分には同一符号を付
し、異なる部分について説明する。
上にはスパッタ法により厚さが2000オングストロ−
ム程度のWSi2 膜61が形成される。この後、このW
Si2 膜61は例えば800〜950℃程度の比較的高
温でアニ−ルが行われる。これにより、前記WSi2 膜
61は安定化され、拡散層35、37、42は活性化さ
れる。
膜61の上には図示せぬレジストが塗布され、このレジ
ストにはリソグラフィ技術によりコンタクトホ−ルのマ
スクパタ−ンが形成される。この後、前記レジストをマ
スクとしてWSi2 膜61、ポリシリコン膜40及び層
間絶縁膜39が順次エッチングされることにより、周辺
回路領域31bにおける層間絶縁膜39にはソ−ス・ド
レイン領域の拡散層37の上に位置する第2のコンタク
トホ−ル39bが設けられる。
トは除去され、前記第2のコンタクトホ−ル39bの内
及びWSi2 膜61の上にはスパッタ法により上層がT
iN、下層がTiからなる積層膜44が形成される。次
に、アニ−ルにより、第2のコンタクトホ−ル39bの
底部においてTiSi2 膜が形成される。この後、第2
のコンタクトホ−ル39b内は、埋込み材45によりエ
ッチバック法を用いて埋め込まれる。
積層膜44は除去され、前記WSi2 膜61とポリシリ
コン膜40とはリソグラフィ法及びRIE法により同時
にパタ−ニングされる。これにより、メモリセル領域3
1aにはWSi2 膜61とポリシリコン膜40とからな
るビット線46が形成される。
と同様の効果を得ることができる。尚、上記第5の実施
例では、露出している積層膜44を除去した後、WSi
2膜61とポリシリコン膜40とをパタ−ニングしてい
るが、露出している積層膜44を除去せず、積層膜4
4、WSi2 膜61、ポリシリコン膜40を同時にパタ
−ニングすることも可能である。
半導体装置を示す断面図であり、図7と同一部分には同
一符号を付し、第3の実施例と異なる部分についてのみ
説明する。
領域49及びNウェル領域50が形成される。次に、P
型シリコン基板31の表面には第1及び第2の素子分離
酸化膜32a、32bが設けられ、この第1の素子分離
酸化膜32aによりP型シリコン基板31の表面はメモ
リセル領域31aと周辺回路領域31bとに分離され
る。
散層35、37が形成され、前記Nウェル領域50には
P型拡散層58が形成される。次に、絶縁膜38、P型
シリコン基板31及び素子分離酸化膜32a、32bの
上には第1の層間絶縁膜39が設けられる。この後、こ
の層間絶縁膜39には第1のコンタクトホ−ル39aが
設けられる。次に、このコンタクトホ−ル39aの内及
び第1の層間絶縁膜39の上にはポリシリコン膜40が
堆積される。
せぬレジスト膜が設けられ、このレジスト膜をマスクと
して、前記ポリシリコン膜40はエッチングされる。次
に、前記レジスト膜をマスクとして、第1の層間絶縁膜
39はRIEによりエッチングされる。これによって、
周辺回路領域31bにおける第1の層間絶縁膜39には
第2、第3のコンタクトホ−ル39b、39cおよび図
示せぬ第4のコンタクトホ−ルが設けられる。第2のコ
ンタクトホ−ル39bはN型拡散層37の上に位置して
おり、第3のコンタクトホ−ル39cはP型拡散層58
の上に位置している。第4のコンタクトホ−ルは図示せ
ぬゲ−ト電極上に位置している。
後、第2、第3のコンタクトホ−ル39b、39cの内
およびポリシリコン膜40の上にはスパッタ法により上
層がTiN、下層がTiからなる積層膜44が形成され
る。次に、第2及び第3のコンタクトホ−ル39b、3
9cそれぞれの底部においてTiSi2 膜が形成された
後、積層膜44の上にはW等の金属膜47が設けられ
る。この後、金属膜47、積層膜44及びポリシリコン
膜40はパタ−ニングされる。これにより、メモリセル
領域31aには金属膜47、積層膜44及びポリシリコ
ン膜40からなるビット線46が形成され、周辺回路領
域31bには金属膜47、積層膜44及びポリシリコン
膜40からなるビット線レベルの配線層48が形成され
る。
縁膜39の上には第2の層間絶縁膜71が堆積される。
次に、この層間絶縁膜71には第5及び第6のコンタク
トホ−ル71a、71bが設けられ、これらコンタクト
ホ−ル71a、71bはビット線レベルの配線層48の
上に位置している。この後、第5、第6のコンタクトホ
−ル71a、71b内および第2の層間絶縁膜71の上
には上層がTiN、下層がTiからなる図示せぬ積層膜
が形成され、この積層膜の上にはAl合金膜が形成され
る。次に、このAl合金膜及び前記積層膜はパタ−ニン
グされ、第1のAl配線72が形成される。この後、第
1のAl配線72及び第2の層間絶縁膜71の上には第
3の層間絶縁膜73が堆積される。次に、この層間絶縁
膜73には第7のコンタクトホ−ル73aが設けられ、
このコンタクトホ−ル73aは第1のAl配線72の上
に位置している。この後、第7のコンタクトホ−ル73
aの内および第3の層間絶縁膜73の上には第2のAl
配線74が形成される。
と同様の効果を得ることができる。また、第1のAl配
線72をN型拡散層37及びP型拡散層58に電気的に
接続するには、第1及び第2の層間絶縁膜39、71に
コンタクトホ−ルを形成することによりN型拡散層37
及びP型拡散層58それぞれに第1のAl配線72を直
接接続することも考えられる。このように直接接続する
と、前記コンタクトホ−ルの深さが深くなるため、この
コンタクトホ−ル内で第1のAl配線72の断線が生じ
ることがある。しかし、この実施例では、このような深
いコンタクトホ−ルを形成することなく前記拡散層3
7、58に前記配線72を接続しているため、従来技術
のような深いコンタクトホ−ル内における配線に断線が
生じるという問題が発生することがない。
縁膜39に第2、第3のコンタクトホ−ル39b、39
cを設け、これらコンタクトホ−ル39b、39c内に
おいてN型拡散層37及びP型拡散層58それぞれにビ
ット線レベルの配線層48を接続し、この配線層48を
第1の層間絶縁膜39の上に引き出している。したがっ
て、第2の層間絶縁膜71に第6のコンタクトホ−ル7
1bを設け、このコンタクトホ−ル71b内において前
記配線層48に第1のAl配線72を接続する。これに
より、深さが深いコンタクトホ−ルを形成しなくても前
記拡散層37、58に前記配線72を接続することがで
きるため、従来技術のような深いコンタクトホ−ル内に
おける配線に断線が生じるという問題が発生することが
ない。
線が断線することを防止する別の手段としては、コンタ
クトホ−ル内を導電層によって埋め込み、この導電層の
上に第1のAl配線72を形成する方法が考えられる。
この場合の埋め込み方法としては、工程数の少ないWの
選択成長技術を適用することが考えられる。しかし、こ
の方法は、複数のコンタクトホ−ルがある場合、これら
コンタクトホ−ルそれぞれの深さが均一でなければ適用
できない。即ち、Wの選択成長技術では、深さが異なる
コンタクトホ−ル内を平坦且つ均一に埋め込むことがで
きない。したがって、従来技術のように、第1及び第2
の層間絶縁膜39、71に深いコンタクトホ−ルが形成
され、第2の層間絶縁膜71に浅いコンタクトホ−ル7
1aが形成されるような場合は、上記の方法を適用でき
ない。このため、このような深さが異なるコンタクトホ
−ル内を埋め込む場合にはエッチバック法を用いるしか
ないが、このエッチバック法はWの選択成長技術に比べ
て工程数が多いという問題がある。このエッチバック法
とは、コンタクトホ−ル内及び第2の層間絶縁膜71上
に埋込み材を堆積した後、この埋込み材をエッチバック
することにより平坦且つ均一にコンタクトホ−ル内を埋
め込むものである。
により深いコンタクトホ−ルを埋め込むことなく、コン
タクトホ−ル内における断線の発生を防止することがで
きる。さらに、コンタクトホ−ル71a、71b内を埋
め込む場合においても、工程数の少ないWの選択成長技
術を用いることが可能となる。これは、第2の層間絶縁
膜71において深さが同一のコンタクトホ−ル71a、
71bを形成しているためである。
第1のコンタクトホ−ルにおいては半導体基板と半導体
膜とを接触させ、第2のコンタクトホ−ルにおいては半
導体基板と少なくとも金属を含む膜とを接触させてい
る。したがって、メモリセル領域におけるPNジャンク
ション不良の発生率を低くできるとともに、周辺回路領
域におけるコンタクト抵抗を充分に低くすることができ
る。
装置の製造方法を示す断面図。
装置の製造方法を示すものであり、図1の次の工程を示
す断面図。
造方法を示すものであり、図2の次の工程を示す断面
図。
造方法を示すものであり、図3の次の工程を示す断面
図。
造方法を示すものであり、図4の次の工程を示す断面
図。
す断面図。
す断面図。
す断面図。
造方法を示すものであり、図2の次の工程を示す断面
図。
製造方法を示すものであり、図9の次の工程を示す断面
図。
製造方法を示すものであり、図10の次の工程を示す断
面図。
製造方法を示すものであり、図11の次の工程を示す断
面図。
示す断面図。
す回路図。
面図。
のであり、図15の次の工程を示す断面図。
のであり、図16の次の工程を示す断面図。
面図。
のであり、図18の次の工程を示す断面図。
周辺回路領域、32…素子分離酸化膜、33…ゲ−ト絶縁
膜、34…ゲ−ト電極、35…デ−タ転送用のトランジスタ
のソ−ス・ドレイン領域の拡散層(N型拡散層)、36…
デ−タ転送用のトランジスタ、37…駆動用のトランジス
タのソ−ス・ドレイン領域の拡散層(N型拡散層)、38
…絶縁膜、39…層間絶縁膜、39a …第1のコンタクトホ
−ル、39b…第2のコンタクトホ−ル、39c …第3のコ
ンタクトホ−ル、40…ポリシリコン膜、40a …段差、41
…N型不純物、42…N型拡散層、43…レジスト、43a …
マスクパタ−ン、44…積層膜、45…埋込み材、46…ビッ
ト線、47…金属膜、51a …メモリセル領域、51b …N型
チャネル周辺回路領域、51c …P型チャネル周辺回路領
域、52…Pウェル領域、53…Nウェル領域、54…第1の
素子分離酸化膜、55…第2の素子分離酸化膜、56…N-
型拡散層、57…ソ−ス・ドレイン領域のN+ 型拡散層、
58…ソ−ス・ドレイン領域のP+ 型拡散層(P型拡散
層)、61…WSi2 膜、62…ワ−ド線、63、64…ビット
線、65…メモリセル、66、67…I/O線。
Claims (14)
- 【請求項1】 半導体基板のメモリセル領域内に形成さ
れた第1の拡散層と、 前記半導体基板上に形成された絶縁膜と、 前記絶縁膜に形成され、前記第1の拡散層を露出する第
1のコンタクトホールと、 少なくとも前記第1のコンタクトホール内に形成された
半導体膜と、 前記半導体基板の周辺回路領域内に形成された第2の拡
散層と、 前記絶縁膜に形成され、前記第2の拡散層を露出する第
2のコンタクトホールと、 前記第2のコンタクトホ−ル内と前記絶縁膜上および前
記半導体膜上に設けられ、前記第2のコンタクトホール
底部および前記半導体膜上にチタンシリサイド膜が形成
された、上層が窒化チタンで下層がチタンからなる積層
膜とを具備することを特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】 前記第2の拡散層の不純物濃度は、前記
第1の拡散層のそれより高いことを特徴とする請求項1
記載の半導体装置。 - 【請求項3】 前記第1のコンタクトホ−ルは、前記半
導体膜によって埋め込まれていることを特徴とする請求
項1記載の半導体装置。 - 【請求項4】 前記第2のコンタクトホ−ルの近傍にお
いて、前記絶縁膜と前記半導体膜とによる段差が設けら
れていることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。 - 【請求項5】 前記第2のコンタクトホ−ルは、埋め込
まれていることを特徴とする請求項1記載の半導体装
置。 - 【請求項6】 半導体基板のメモリセル領域に第1の拡
散層を形成し、周辺回路領域に第2の拡散層を形成する
工程と、 前記半導体基板の上に絶縁膜を形成する工程と、 前記絶縁膜に、前記第1の拡散層を露出する第1のコン
タクトホ−ルを設ける工程と、 少なくとも前記第1のコンタクトホ−ル内に半導体膜を
設ける工程と、 前記半導体膜および前記絶縁膜に、前記第2の拡散層を
露出する第2のコンタクトホ−ルを設ける工程と、 前記第2のコンタクトホ−ル内と前記絶縁膜上および前
記半導体膜上に前記第2のコンタクトホール底部および
前記半導体膜上にチタンシリサイド膜が形成された、上
層が窒化チタンで下層がチタンからなる積層膜を設ける
工程とを具備することを特徴とする半導体装置の製造方
法。 - 【請求項7】 前記第1のコンタクトホ−ル内に半導体
膜を設ける工程においては、前記半導体膜を設けた後に
高温で熱処理する工程をさらに含むことを特徴とする請
求項6記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項8】 前記第2のコンタクトホ−ル内および前
記絶縁膜と前記半導体膜の上に前記積層膜を設ける工程
においては、前記積層膜を設けた後に低温で熱処理する
工程をさらに含むことを特徴とする請求項6記載の半導
体装置の製造方法。 - 【請求項9】 メモリセル領域と周辺回路領域とを有す
る半導体基板と、 前記メモリセル領域における前記半導体基板の表面に形
成された第1のMOSFETの第1導電型の拡散層と、 前記周辺回路領域における前記半導体基板の表面に形成
された第2のMOSFETの第1導電型の拡散層と、 前記周辺回路領域における前記半導体基板の表面に形成
された第3のMOSFETの第2導電型の拡散層と、 前記半導体基板の表面上に設けられた絶縁膜と、 前記絶縁膜に設けられ、前記第1のMOSFETの第1
導電型の拡散層を露出する第1のコンタクトホ−ルと、 少なくとも前記第1のコンタクトホ−ル内に設けられた
半導体膜と、 前記絶縁膜に設けられ、前記第2のMOSFETの第1
導電型の拡散層および前記第3のMOSFETの第2導
電型の拡散層をそれぞれ露出する第2および第3のコン
タクトホ−ルと、 前記第2および第3のコンタクトホ−ルそれぞれの内部
と前記絶縁膜上および前記半導体膜上に設けられ、前記
第2および第3のコンタクトホール底部および 前記半導
体膜上にチタンシリサイド膜が形成された、上層が窒化
チタンで下層がチタンからなる積層膜とを具備すること
を特徴とする半導体装置。 - 【請求項10】 前記第1のコンタクトホ−ルは、前記
第1のMOSFETのゲ−ト電極に対して自己整合的に
形成されていることを特徴とする請求項9記載の半導体
装置。 - 【請求項11】 前記第2のMOSFETの第1導電型
の拡散層は、前記積層膜を介して前記第3のMOSFE
Tの第2導電型の拡散層と接続されていることを特徴と
する請求項9記載の半導体装置。 - 【請求項12】 前記第2のMOSFETの第1導電型
の拡散層は、前記積層膜と前記半導体膜とを介して前記
第3のMOSFETの第2導電型の拡散層と接続されて
いることを特徴とする請求項9記載の半導体装置。 - 【請求項13】 メモリセル領域および周辺回路領域そ
れぞれにおける半導体基板の表面に第1および第2のM
OSFETの第1導電型の拡散層を形成する工程と、 前記周辺回路領域における前記半導体基板の表面に第3
のMOSFETの第2導電型の拡散層を形成する工程
と、 前記半導体基板の表面上に絶縁膜を設ける工程と、 前記絶縁膜に、前記第1のMOSFETの第1導電型の
拡散層を露出する第1のコンタクトホ−ルを設ける工程
と、 少なくとも前記第1のコンタクトホ−ル内に半導体膜を
設ける工程と、 前記半導体膜および前記絶縁膜に、前記第2のMOSF
ETの第1導電型の拡散層および前記第3のMOSFE
Tの第2導電型の拡散層それぞれを露出する第2および
第3のコンタクトホ−ルを設ける工程と、 前記第2および第3のコンタクトホ−ルそれぞれの内
部、前記絶縁膜上および前記半導体膜上に前記第2およ
び第3のコンタクトホール底部および前記半導体膜上に
チタンシリサイド膜が形成された、上層が窒化チタンで
下層がチタンからなる積層膜を設ける工程とを具備する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項14】 前記第1のMOSFETの第1導電型
の拡散層の深さは、前記第2のMOSFETの第1導電
型の拡散層の深さより深いことを特徴とする請求項9記
載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
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JP19252694A JP3197159B2 (ja) | 1993-10-12 | 1994-08-16 | 半導体装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25421793 | 1993-10-12 | ||
JP5-254217 | 1993-10-12 | ||
JP19252694A JP3197159B2 (ja) | 1993-10-12 | 1994-08-16 | 半導体装置及びその製造方法 |
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JPH07161837A JPH07161837A (ja) | 1995-06-23 |
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JP (1) | JP3197159B2 (ja) |
-
1994
- 1994-08-16 JP JP19252694A patent/JP3197159B2/ja not_active Expired - Fee Related
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