JPH01313972A - ポリサイド電極の接触構造 - Google Patents

ポリサイド電極の接触構造

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JPH01313972A
JPH01313972A JP14655088A JP14655088A JPH01313972A JP H01313972 A JPH01313972 A JP H01313972A JP 14655088 A JP14655088 A JP 14655088A JP 14655088 A JP14655088 A JP 14655088A JP H01313972 A JPH01313972 A JP H01313972A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 ポリサイド電極と基板との接続構造に関し。
ポリサイド電極と基板との接触抵抗を低減可能とするこ
とを目的とし。
半導体基板に形成された不純物注入領域と。
該半導体基板上に形成された絶縁層と、該不純物注入領
域の所定領域に対向して該絶縁層に設けられ起開口と、
該絶縁層上に生成され、少なくとも該開口内において該
不純物注入領域に接触するエピタキシャル成長部分を有
するシリコン層と。
該シリコン層上に形成されたシリサイド層とを備えるこ
とにより構成される。
〔産業上の利用分野] 本発明は、半導体装置における電極と基板との接続に係
り、とくに、ポリサイド電極と基板との接触構造に関す
る。
〔従来の技術〕
半導体集積回路の高密度化にともなって配線パターンが
微細化し、その結果、配線の抵抗値を低減するqとが要
求されている。これに応じて、シリコンと1例えばタン
グステンやチタン等の高融点金属との金属間化合物であ
るシリサイドを用いて低抵抗の配線を構成することが行
われている。
このようなシリサイドを用いる配線は2通常。
多結晶シリコン層上に1例えばタングステンやチタン等
の高融点金属層を積層し、これを熱処理することによっ
て高融点金属層をタングステンシリサイドやチタンシリ
サイド等に転換するか、あるいは、前記多結晶シリコン
層上に高融点金属シリサイド層を堆積するかの方法によ
って形成される。
上記における多結晶シリコン層は、シリコン基板上に直
接に高融点金属またはこれらのシリサイド層を形成した
場合、後の工程における熱処理によって基板から高融点
金属層等へのシリコンの拡散が生じ、シリコン基板ある
いは基板に形成されている不純物拡散領域が変質してし
まうのを防止するために設けられる。
〔発明が解決しようとする課題〕
第3図はシリサイド層を用いた従来の配線とシリコン基
板との接続部分を中心として示した要部断面図である。
不純物拡散領域2と分離絶縁層3が形成されているシリ
コン基板1上には、眉間絶縁層4が形成されており1層
間絶縁層4に設けられている開口を通じて、多結晶シリ
コン層5と不純物拡散領域2が接触している。多結晶シ
リコン層5は分離絶縁層3上に延伸して形成されている
そして、多結晶シリコン層5上には、前記のようにして
堆積された。高融点金属のシリサイド層6が形成されて
いる。多結晶シリコン層5とシリサイド層6は所定の電
極および配線の形状にパターンニングされている。これ
らの層の上には1例えばSiO□から成る保護層7が形
成されている。多結晶シリコン層5とシリサイド層6と
を総称してポリサイドと呼ぶ。
図示のように、シリコン基板1と直接に接触しているの
は多結晶シリコン層5である。したがって、その抵抗値
を下げるために、一般に、多結晶シリコン層5には不純
物が注入されている。しかしながら、シリサイド層6が
形成されたのち、シリコン基板lは種々の熱処理工程を
経るために。
多結晶シリコン層5に注入されている不純物が多結晶シ
リコン層5の結晶粒界を移動してシリサイドN6中に拡
散してしまう。その結果、多結晶シリコン層5における
不純物濃度が低下し、シリコン基板1とポリサイド層と
の接触抵抗が増大する。
上記のようなシリサイド層6への不純物の拡散による損
失を補償するために、多結晶シリコン層5に1xlO”
”1xlO’フ/ruJ程度の高濃度の不純物を注入す
る方法も行われているが、高濃度の不純物の注入には、
■長時間を要し、製造工程のスループットを低下させる
原因となる。■シリサイド層中に拡散した不純物のクラ
スターあるいは不純物とシリサイド層との化合物が生成
し、シリサイド層に突起が発生したり高抵抗になるなど
膜質の劣化やシリサイドN6の剥離が生じる等の問題が
あった。
本発明は多結晶シリコン層5に高濃度の不純物を注入す
ることなく、基板との接触抵抗が低いポリサイド層電極
を提供可能とすることを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的は、半導体基板に形成された不純物注入領域と
、該半導体基板上に形成された絶縁層と。
該不純物注入領域の所定領域に対応して該絶縁層に設け
られた開口と、該絶縁層上に生成され少なくとも該開口
内において該不純物注入領域に接触するエピタキシャル
成長部分を有するシリコン層と、該シリコン層上に形成
されたシリサイド層とを備えたことを特徴とする本発明
に係るポリサイド電極の接触構造によって達成される。
〔作 用〕
ポリサイド配線を構成する多結晶シリコン層を。
少なくとも基板とのコンタクト領域においてエピタキシ
ャル成長させる。エピタキシャル成長層には、多結晶シ
リコン層におけるような結晶粒界が存在せず、また、結
晶欠陥も少ないため、注入された不純物のシリサイド層
への拡散が多結晶シリコン中に比較して遅い。このため
、高温の熱処理を経ても不純物濃度の低下が生じ難く、
従来より低濃度の不純物で基板とポリサイド層との接触
抵抗を低く維持することができる。その結果、高濃度不
純物の注入に起因する前記問題点を回避可能となる。
〔実施例〕
以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。
以下の図面において、既掲の図面におけるのと同じ部分
には同一符号を付しである。
第1図は本発明のポリサイド電極の構造を示す要部断面
図であって、第3図の従来のポリサイド配線と同様に、
不純物拡散領域2と分離絶縁層3が形成されているシリ
コン基板1上には、眉間絶縁層4が形成されており1層
間絶縁層4に設けられている開口を通じて、多結晶シリ
コン層5と不純物拡散領域2が接触している。多結晶シ
リコン層5は分離絶縁層3上に延伸して形成されている
そして、多結晶シリコン層5上には、前記のようにして
堆積された。高融点金属のシリサイド層6が形成されて
いる。多結晶シリコンN5とシリサイド層6は所定の電
極および配線の形状にパターンニングされている。これ
らの層の上には1例えばSiO□から成る保護層7が形
成されている。
第1図においては、多結晶シリコン層5の一部が単結晶
シリコン層51となっている点が、第3図の従来の構造
と異なる。すなわち、多結晶シリコン層5とシリサイド
層6から成るポリサイド配線は、この単結晶シリコンi
siを介してシリコン基板l、正確には、不純物拡散領
域2と接触している。多結晶シリコンM5および単結晶
シリコン層51には、8xlO”/cd程度の不純物が
注入され、注入後の熱処理において、多結晶シリコン層
5中の不純物はシリサイド層6に拡散して低濃度となる
が。
単結晶シリコン層51においては、この不純物濃度は注
入後の全工程を通じてほとんど変化しない。
その結果、シリコン基板1とポリサイド層との接触抵抗
は低く維持されている。上記構造における主たる電流径
路は、シリサイド層6−単結晶シリコン層51−不純物
拡散領域2である。
第2図は第1図に示す構造のポリサイド電極を形成する
ための工程の一実施例における要部断面図である。第2
図(a)を参照して2例えばp型のシリコン基板1には
分離絶縁層3を形成し9分離絶縁層3をマスクとして9
例えばAs (砒素)をイオン注入する。この注入量は
9例えば4xlO”1ons/dである。次いで2周知
のCVD (化学気相堆積)法を用いて、シリコン基板
l全面に1例えば2000人の厚さを有するSiO□を
堆積する。このようにして。
第2図(b)に示すように、不純物拡散領域2および層
間絶縁層4を形成する。不純物拡散端域2上の眉間絶縁
層4の一部を1周知のリソグラフ技術を用いて選択的に
除去し、第2図(C)に示すような開口(コンタクトホ
ール)41を形成する。
次いで、 CVD技術を用いて、シリコン基板1全面に
厚さ約1000人の多結晶シリコン層5を生成する。こ
の際の生成条件の一例は9反応ガスとして5iJi(ジ
シラン)、と水素の混合ガス、ガス圧50〜100To
rr、基板温度800〜900℃のように選ぶ。その結
果、第2図(d)に示すように1分離絶縁層3上および
層間絶縁層4上には多結晶シリコン層5が生成するが、
開口41内に露出するシリコン基板l上には単結晶シリ
コン層51がエピタキシャル成長する。
上記ののち、第2図(81に示すように、多結晶シリコ
ン層5および単結晶シリコン層51表面に、厚さ100
人程度の熱酸化膜8を生成したのち、シリコン基板1全
面に、 As”イオン9を注入する。熱酸化膜8はこの
際におけるスルー酸化膜として作用する。As’イオン
9の注入量は9例えば8xlO”1ons/cdとする
。こののち、シリコン基板lをH2雰囲気中950℃で
20分間程度熱処理し、注入不純物の活性化を行う。
次いで、 IP (弗酸)溶液を用いて熱酸化膜8を除
去したのち、シリコン基板1全面に9例えば約2000
人の厚さのTiSi、 (チタンシリサイド:XはTi
5i2の化学量論的組成からのずれによる不確定値を表
す)層6を形成する。Ti5iXの形成方法は。
例えば周知のスパッタリング法を用いればよい。
こののちr Ti5iX層6と多結晶シリコン層5を。
通常のりソゲラフ技術を用いて、第2図(f)に示すよ
うに、所定形状の電極にパターンニングする。
この場合のエツチングは1反応性イオンエツチング法を
用いて行えばよい。
以後、第2図(g)に示すように、シリコン基板1全面
に1例えば厚さ約2000人のSingがら成る保護層
7を形成し、さらに+ S、雰囲気巾約900 ’Cで
約20分間の熱処理を行う。この熱処理によりTi5i
zは結晶化するとともに低抵抗化する。
上記本発明のシリサイド電極の構造は、MOS)ランジ
スタのソース/ドレイン電極、バイポーラトランジスタ
のコレクタ電極およびベース電極等。
のちに比較的高温の工程を経る電極のすべてに通用でき
る。
上記実施例においては、不純物拡散領域2と接触してい
る部分のみを単結晶シリコン層51としているが1周知
の5ol(Silicon on In5ulator
)技術を用いて1分離絶縁層3上の多結晶シリコン層5
を単結晶化してもよい。また、多結晶シリコン層5およ
び単結晶シリコン7151上にTi5jXのようなシリ
サイド層6を堆積したが、シリサイド層6の代わりに1
例えば金属チタン(Ti)層を堆積し、これを熱処理し
て多結晶シリコン層5および単結晶シリコン層51と固
相反応させてシリサイド層に転換する方法を用いてもよ
い、。さらにシリサイド層6を構成する金属としては、
Tiの他にタングステン(誓)、モリブデン(Mo)等
の高融点金属を用いても同様の効果が得られる。
〔発明の効果〕
本発明のように、ポリサイド電極におけるシリコン層の
少なくともシリコン基板と接触する部分を単結晶化する
ことによって、シリコン層に注入する不純物が比較的低
温°度でも、また、高温の熱処理後においても、半導体
基板との接触抵抗を低く維持することができ、その結果
、低抵抗の微細配線を必要とする高性能・高密度半導体
集積回路の開発を促進する効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のポリサイド電極の構造を示す要部断面
図。 第2図は本発明のポリサイド電極の形成工程の一実施例
を示す要部断面図。 第3図は従来のポリサイド電極の構造を示す要部断面図 である。 図において。 1はシリコン基板。 2は不純物拡散領域。 3は分離絶縁層。 4は層間絶縁層。 5は多結晶シリコン層。 6はシリサイド層。 7は保護層。 8は熱酸化膜。 9はAs” イオン。 41は開口41゜ 51は単結晶シリコン層 本発明のポリサイド電格 第 1  図 従来のポリサイドを椹 第  ′3  図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】  半導体基板に形成された不純物注入領域と、該半導体
    基板上に形成された絶縁層と、 該不純物注入領域の所定領域に対向して該絶縁層に設け
    られた開口と、 該絶縁層上に生成され、少なくとも該開口内において該
    不純物注入領域に接触するエピタキシャル成長部分を有
    するシリコン層と、 該シリコン層上に形成されたシリサイド層 とを備えたことを特徴とするポリサイド電極の接触構造
JP63146550A 1988-06-14 1988-06-14 半導体装置およびその製造方法 Expired - Fee Related JP2875258B2 (ja)

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