JPH02111031A - Manufacture of mos integrated circuit - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、ポリシリコン層と基板半導体上の拡散層との
ダイレクトコンタクトを有するMOS半導体集積回路の
製造方法に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a method of manufacturing a MOS semiconductor integrated circuit having direct contact between a polysilicon layer and a diffusion layer on a substrate semiconductor.
(従来の技術)
MOS集積回路の集積密度を向上させる技術として、ポ
リシリコン配線層とシリコン基板上の拡散層とのダイレ
クトコンタクト(buried contact)技術
は従来からよく用いられている。まず、従来のダイレク
トコンタクト形成工程の一例を、第2図を用いて説明す
る。同図において、基板22上のゲート酸化膜21の所
定の領域を選択的に除去してダイレクトコンタクト孔2
3を開孔し〔第2図(a〕〕、次いで、この上にポリシ
リコン層24を形成し、このポリシリコン層24にN型
の不純物(例えば燐)を拡散させる。このとき、先に形
成した開孔部よりシリコン基板にN型不純物が拡散され
、開孔部の下にN型拡散層25が形成される〔第2図(
b)〕。次いで、ポリシリコン層24を選択的に除去し
てゲート電極および配線を形成する〔第2図(C)〕。(Prior Art) As a technique for improving the integration density of MOS integrated circuits, a buried contact technique between a polysilicon wiring layer and a diffusion layer on a silicon substrate has been commonly used. First, an example of a conventional direct contact forming process will be described with reference to FIG. In the figure, a predetermined region of the gate oxide film 21 on the substrate 22 is selectively removed to form a direct contact hole 2.
A polysilicon layer 24 is then formed on this hole, and an N-type impurity (for example, phosphorus) is diffused into this polysilicon layer 24. N-type impurities are diffused into the silicon substrate through the formed opening, and an N-type diffusion layer 25 is formed under the opening (see FIG. 2).
b)]. Next, the polysilicon layer 24 is selectively removed to form a gate electrode and wiring [FIG. 2(C)].
このとき、露呈したコンタクト孔底部の表面は、ポリシ
リコン層24の選択除去のとき相当量削られる。At this time, a considerable amount of the surface of the exposed bottom of the contact hole is removed when the polysilicon layer 24 is selectively removed.
次に、先に形成したポリシリコンゲート電極をマスクに
して、N型不純物イオン26を注入してソース・ドレイ
ン拡散層27を形成する〔第2図(d))。Next, using the previously formed polysilicon gate electrode as a mask, N-type impurity ions 26 are implanted to form a source/drain diffusion layer 27 (FIG. 2(d)).
かくしてポリシリコン層は、ダイレクトコンタクト孔直
下のN型拡散層を介して、シリコン基板上のN型ソース
・ドレイン拡散層と電気的に接続する。The polysilicon layer is thus electrically connected to the N-type source/drain diffusion layer on the silicon substrate via the N-type diffusion layer directly below the direct contact hole.
(発明が解決しようとする課題)
近年、MOSトランジスタのゲート長が短くなるに従い
、ドレイン近傍における高電界により発生するホットエ
レクトロンによるトランジスタの劣化が大きな問題とな
り、この対策として、N型ソース・ドレインにゲート電
極をマスクとして行うイオン注入による濃度の薄いn−
層形成工程と、ゲート電極とゲート電極の両端に絶縁物
で形成された側壁とをマスクにして行うイオン注入によ
る濃度の濃い04層形成工程とによって作られるLD
D (Lightly −Doped −Drain)
構造が採用されるのが一般的になった(参考文献二「マ
イクロデバイセズ」日経マグロウヒル社刊、1983年
8月22日号)。このLDD構造のN型MOSトランジ
スタを有する集積回路に前節で述べたダイレクトコンタ
クト技術を用いると、以下に述べる問題が生じる。即ち
、第3図において、ダイレクトコンタクト孔23と重な
るポリシリコン層24の端面に形成される側壁28の下
はN型の濃度の薄い拡散層29となり、ポリシリコン層
直下のN型の濃い拡散層25とソース・ドレイン拡散層
27とは直接つながらない。(Problem to be solved by the invention) In recent years, as the gate length of MOS transistors has become shorter, deterioration of transistors due to hot electrons generated by a high electric field near the drain has become a major problem. Low concentration n- by ion implantation using the gate electrode as a mask
LD manufactured by a layer formation process and a highly concentrated 04 layer formation process by ion implantation using the gate electrode and sidewalls formed of an insulator at both ends of the gate electrode as a mask.
D (Lightly-Doped-Drain)
(Reference 2, "Micro Devices," published by Nikkei McGraw-Hill, August 22, 1983). When the direct contact technique described in the previous section is used for an integrated circuit having an N-type MOS transistor of this LDD structure, the following problems occur. That is, in FIG. 3, under the side wall 28 formed on the end surface of the polysilicon layer 24 overlapping with the direct contact hole 23 is a thin N-type diffusion layer 29, and a dense N-type diffusion layer immediately below the polysilicon layer. 25 and the source/drain diffusion layer 27 are not directly connected.
よって、ポリシリコン・シリコン基板・ダイレクトコン
タクトの抵抗値が高くなる。Therefore, the resistance value of polysilicon, silicon substrate, and direct contact increases.
本発明の目的は、前述のLDD構造採用時に生じるダイ
レクトコンタクト抵抗値劣化の問題を解決するために成
されたM O’ S集積回路の製造方法を提供すること
である。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for manufacturing an MO'S integrated circuit that solves the problem of direct contact resistance deterioration that occurs when the LDD structure is adopted.
(課題を解決するための手段)
本発明のMO3集積回路の製造方法は、P型の半導体基
板あるいはP型のウェル領域上の所定の領域にゲート絶
縁膜を形成する第1の工程と、前記ゲート絶縁膜の所定
の領域を選択的に除去し開孔する第2の工程と、前記ゲ
ート絶縁膜上にポリシリコン層を形成する第3の工程と
、前記ポリシリコン層にN型不純物をドーピングする第
4の工程と、前記ポリシリコン層を選択的に除去してゲ
ート電極を形成する第5の工程と、前記ゲート電極をマ
スクとしてN型不純物をイオン注入する第6の工程と、
前記ゲート電極の両端に絶縁材料よりなる側壁を形成す
る第7の工程と、第2の工程で形成した開孔領域内にお
いて前記第7の工程で形成した側壁を選択的に除去する
第8の工程と、前記ゲートff電極と前記側壁とをマス
クとしてN型不純物を高濃度にイオン注入する第9の工
程とを有するものである。(Means for Solving the Problems) A method for manufacturing an MO3 integrated circuit according to the present invention includes a first step of forming a gate insulating film in a predetermined region on a P-type semiconductor substrate or a P-type well region; a second step of selectively removing and opening a predetermined region of the gate insulating film; a third step of forming a polysilicon layer on the gate insulating film; and doping the polysilicon layer with an N-type impurity. a fourth step of selectively removing the polysilicon layer to form a gate electrode; and a sixth step of ion-implanting N-type impurities using the gate electrode as a mask.
a seventh step of forming sidewalls made of an insulating material at both ends of the gate electrode; and an eighth step of selectively removing the sidewalls formed in the seventh step within the opening region formed in the second step. and a ninth step of ion-implanting N-type impurities at a high concentration using the gate ff electrode and the sidewall as a mask.
(作 用)
本発明では、LDD構造を作るための絶縁物側壁をポリ
シリコンゲート電極の両端に形成した後。(Function) In the present invention, after the insulating side walls for forming the LDD structure are formed at both ends of the polysilicon gate electrode.
ダイレクトコンタクト孔内において前記の側壁を選択的
に除去する。このため、ダイレクトコンタクト孔内部に
おいては、ポリシリコン層の端部に濃度の薄いN型拡散
層は形成されず、ポリシリコン直下の濃いN型拡散層と
ソース・ドレイン拡散層は直接接続する。よって、ダイ
レクトコンタクト抵抗の増加は生じない。Selectively removing the sidewall within the direct contact hole. Therefore, inside the direct contact hole, a lightly doped N-type diffusion layer is not formed at the end of the polysilicon layer, and the heavily doped N-type diffused layer immediately below the polysilicon is directly connected to the source/drain diffusion layer. Therefore, no increase in direct contact resistance occurs.
(実施例)
本発明の実施例を第1図を用いて説明する。通常のMO
S集積回路の製造方法によってシリコン基板1上に素子
分離領域およびシリコン酸化膜2を形成した後【第1図
(a)〕、フォトマスク・エツチング法によって所定の
領域のシリコン酸化膜2を選択的に除去してダイレクト
コンタクト孔3を形成する〔第1図(b)〕。次に、減
圧CVD法によりポリシリコン層4を成長させ(本実施
例では膜厚400nm) 、ポリシリコン層4に気相拡
散法を用いて燐をドープする6本実施例では、PH,ガ
スを用いて1000℃、30分のドーピングを行った。(Example) An example of the present invention will be described with reference to FIG. normal MO
After forming an element isolation region and a silicon oxide film 2 on a silicon substrate 1 by the manufacturing method of an S integrated circuit [FIG. 1(a)], the silicon oxide film 2 in a predetermined area is selectively etched by a photomask etching method. to form a direct contact hole 3 [FIG. 1(b)]. Next, a polysilicon layer 4 is grown using a low pressure CVD method (in this example, the film thickness is 400 nm), and the polysilicon layer 4 is doped with phosphorus using a vapor phase diffusion method. Doping was carried out at 1000° C. for 30 minutes.
この結果、ダイレクトコンタクト孔内のシリコン基板に
はポリシリコン層4を介して燐がドープされ、N型の拡
散層5が形成される〔第1図(C)〕。次いで、フォト
マスク・ドライエツチング法によってポリシリコン層4
を選択的に除去してゲート電極および配線を形成する。As a result, the silicon substrate in the direct contact hole is doped with phosphorus through the polysilicon layer 4, and an N-type diffusion layer 5 is formed [FIG. 1(C)]. Next, the polysilicon layer 4 is etched using a photomask dry etching method.
is selectively removed to form a gate electrode and wiring.
次いで、このゲート電極をマスクとしてN型不純物イオ
ン6(本実施例では燐イオン)を注入し、濃度の薄いN
型拡散層7を形成する〔第1図(d)〕。次に、減圧C
VD法によってシリコン酸化膜2を全面に成長させた後
、ドライエツチング法によってシリコン酸化膜2をエッ
チバックしてポリシリコンの側面にシリコン酸化膜2の
側壁8,9を形成する〔第1図(e)〕。本実施例では
、シリコン酸化膜側壁の厚さは250nmである。次に
、フォトマスク・ウェットエツチング法によりダイレク
トコンタクト孔内部にあるシリコン酸化膜側壁9を選択
的に除去した後、ポリシリコン電極およびシリコン酸化
膜側壁をマスクとしてN型不純物イオン10(本実施例
では砒素イオン)を注入してN型ソース・ドレイン拡散
層11を形成する〔第1図(f)〕。以降の工程は、通
常のMOS型半導体集積回路の製造方法と同じである。Next, using this gate electrode as a mask, N-type impurity ions 6 (phosphorous ions in this example) are implanted to form a thin N-type impurity ion.
A type diffusion layer 7 is formed [FIG. 1(d)]. Next, the reduced pressure C
After growing the silicon oxide film 2 over the entire surface by the VD method, the silicon oxide film 2 is etched back by the dry etching method to form sidewalls 8 and 9 of the silicon oxide film 2 on the side surfaces of the polysilicon (see FIG. 1). e)]. In this example, the thickness of the silicon oxide film sidewall is 250 nm. Next, after selectively removing the silicon oxide film side wall 9 inside the direct contact hole using a photomask wet etching method, using the polysilicon electrode and the silicon oxide film side wall as a mask, N-type impurity ions 10 (in this example, Arsenic ions) are implanted to form an N-type source/drain diffusion layer 11 [FIG. 1(f)]. The subsequent steps are the same as those for manufacturing a normal MOS type semiconductor integrated circuit.
(発明の効果)
本発明によ−れば、LDD構造のN型MOsトランジス
タを有する集積回路において、ポリシリコン層とN型ソ
ース・ドレイン拡散層とのダイレクトコンタクト抵抗値
を低く保つことができ、その実用上の効果は大である。(Effects of the Invention) According to the present invention, in an integrated circuit having an N-type MOS transistor with an LDD structure, the direct contact resistance value between the polysilicon layer and the N-type source/drain diffusion layer can be kept low. Its practical effects are great.
第1図は本発明の詳細な説明する工程順序図、第2図お
よび第3図は従来のダイレクトコンタクト形成工程の一
例を示す図である。
1・・・シリコン基板、 2・・・シリコン酸化膜、
3・・・ダイレクトコンタクト孔、 4・・・ポリシ
リコン層、 5・・・ポリシリコン層がらのN型不純
物拡散によって生じたN型拡散層。
6.10・・・N型不純物イオン、 7・・・濃度の薄
いN型拡散層、 8,9・・・側壁、11・・・N型
ソース・ドレイン拡散層。
特許出願人 松下電子工業株式会社
第1図
、11コし絨イし倶2
第1図
3ダイ′しりh])夕’)VJL
第
図
刻FIG. 1 is a process sequence diagram explaining the present invention in detail, and FIGS. 2 and 3 are diagrams showing an example of a conventional direct contact forming process. 1... Silicon substrate, 2... Silicon oxide film,
3...Direct contact hole, 4...Polysilicon layer, 5...N-type diffusion layer generated by diffusion of N-type impurities through the polysilicon layer. 6.10... N-type impurity ion, 7... N-type diffusion layer with low concentration, 8, 9... Side wall, 11... N-type source/drain diffusion layer. Patent Applicant: Matsushita Electronics Co., Ltd. Figure 1, 11 pieces of carpet 2 Figure 1 3 die 'shirih]) evening') VJL number engraving
Claims (1)
領域にゲート絶縁膜を形成する第1の工程と、前記ゲー
ト絶縁膜の所定の領域を選択的に除去し開孔する第2の
工程と、前記ゲート絶縁膜上にポリシリコン層を形成す
る第3の工程と、前記ポリシリコン層にN型不純物をド
ーピングする第4の工程と、前記ポリシリコン層を選択
的に除去してゲート電極を形成する第5の工程と、前記
ゲート電極をマスクとしてN型不純物をイオン注入する
第6の工程と、前記ゲート電極の両端に絶縁材料よりな
る側壁を形成する第7の工程と、第2の工程で形成した
開孔領域内において前記第7の工程で形成した側壁を選
択的に除去する第8の工程と、前記ゲート電極と前記側
壁とをマスクとしてN型不純物を高濃度にイオン注入す
る第9の工程とを有することを特徴とするMOS集積回
路の製造方法。A first step of forming a gate insulating film in a predetermined region on a P-type semiconductor substrate or a P-type well region, and a second step of selectively removing and opening a predetermined region of the gate insulating film. a third step of forming a polysilicon layer on the gate insulating film; a fourth step of doping the polysilicon layer with an N-type impurity; and selectively removing the polysilicon layer to form a gate electrode. a sixth step of ion-implanting N-type impurities using the gate electrode as a mask; a seventh step of forming sidewalls made of an insulating material at both ends of the gate electrode; an eighth step of selectively removing the sidewalls formed in the seventh step in the opening region formed in the step of step 2; and ion implantation of N-type impurities at a high concentration using the gate electrode and the sidewalls as masks. A method for manufacturing a MOS integrated circuit, comprising a ninth step of:
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP63262952A JPH02111031A (en) | 1988-10-20 | 1988-10-20 | Manufacture of mos integrated circuit |
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JP63262952A JPH02111031A (en) | 1988-10-20 | 1988-10-20 | Manufacture of mos integrated circuit |
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JPH02111031A true JPH02111031A (en) | 1990-04-24 |
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JP (1) | JPH02111031A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5654236A (en) * | 1994-11-15 | 1997-08-05 | Nec Corporation | Method for manufacturing contact structure capable of avoiding short-circuit |
-
1988
- 1988-10-20 JP JP63262952A patent/JPH02111031A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5654236A (en) * | 1994-11-15 | 1997-08-05 | Nec Corporation | Method for manufacturing contact structure capable of avoiding short-circuit |
US5840621A (en) * | 1994-11-15 | 1998-11-24 | Nec Corporation | Method for manufacturing contact structure capable of avoiding short-circuit |
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