JPH0239868B2 - - Google Patents

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JPH0239868B2
JPH0239868B2 JP58225814A JP22581483A JPH0239868B2 JP H0239868 B2 JPH0239868 B2 JP H0239868B2 JP 58225814 A JP58225814 A JP 58225814A JP 22581483 A JP22581483 A JP 22581483A JP H0239868 B2 JPH0239868 B2 JP H0239868B2
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polycrystalline silicon
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channel
gate
conductivity type
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Yoshuki Hirano
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Nippon Electric Co Ltd
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    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体装置にかかり、とくに金属シリ
サイド層と多結晶シリコンをゲート電極とする相
補型・絶縁ゲート型電界効果トランジスタ(以下
MOSと略称する)に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a semiconductor device, and in particular to a complementary insulated gate field effect transistor (hereinafter referred to as
(abbreviated as MOS).

従来より、MOSデバイスの縮小化、高集積化
によつてメモリーの大容量化、マイクロプロセツ
サの高機能化が進められている。これに伴い、拡
散層・ゲート電極層・金属配線層の幅及び間隔も
縮小化する必要がある。同一配線材料で比例縮小
則(縮小率をSとする、0<S<1)に従つて配
線層の長さ幅、厚さを縮小すると、その配線抵抗
は縮小前の1/S倍と大きくなる。また、縮小前
のチツプサイズとほぼ同じ大きさに、より高機能
なものを集積させようとするため、配線層の長さ
は縮小前と変わらず、幅や厚さのみが縮小化さ
れ、チツプ内での信号の伝達の遅れは、同一の電
極、配線材料−例えば、不純物を含んだ多結晶シ
リコン層など−を使用している限り大きくなる一
方である。この配線抵抗を低減する方法として、
比抵抗のより小さい配線材料すなわち高融点金属
や金属シリサイドが配線層やゲート電極材料とし
て導入されている。
BACKGROUND ART Conventionally, miniaturization and higher integration of MOS devices have led to larger memory capacities and higher functionality of microprocessors. Along with this, it is necessary to reduce the width and spacing of the diffusion layer, gate electrode layer, and metal wiring layer. If the length, width, and thickness of the wiring layer are reduced using the same wiring material according to the proportional reduction law (reduction rate is S, 0<S<1), the wiring resistance will be 1/S times as large as before reduction. Become. In addition, in order to integrate more sophisticated devices into a chip that is approximately the same size as the chip size before reduction, the length of the wiring layer remains the same as before reduction, only the width and thickness are reduced, and the inside of the chip is reduced. The delay in signal transmission between devices only increases as long as the same electrode and wiring materials, such as a layer of polycrystalline silicon containing impurities, are used. As a way to reduce this wiring resistance,
Wiring materials with lower specific resistance, such as high-melting point metals and metal silicides, have been introduced as wiring layer and gate electrode materials.

現在まで低抵抗配線材料として高融点金属や金
属シリサイドを導入したMOSデバイスの発表も
行なわれているが、現状で、信頼性の面において
VT(閾値電圧)の変動が小さいことや、シリコン
ゲートデバイスと仕事関数差も変化しないという
点で、ゲート絶縁膜と接するのがドープした多結
晶シリコン層で、その上部にMOSi2などの金層
シリサイド層をもつ二層構造すなわちポリサイド
構造が使われているものが多い。
Until now, MOS devices have been announced that incorporate high-melting point metals and metal silicides as low-resistance wiring materials, but at present,
A doped polycrystalline silicon layer is in contact with the gate insulating film, and a gold layer such as MOSi 2 is placed on top of the doped polycrystalline silicon layer, which has a small variation in V T (threshold voltage) and no change in work function difference from a silicon gate device. Many use a two-layer structure with a silicide layer, that is, a polycide structure.

ここでは、まず従来技術としてポリサイド(金
属シリサイドを被着するポリシリコン)構造のゲ
ート電極を有するNチヤンネルトランジスタの製
造方法に関する説明から始め、その製造方法を
CMOSデバイスへ適用して、その時に生じる不
都合な点について述べる。
Here, we will begin with an explanation of a conventional method for manufacturing an N-channel transistor having a gate electrode with a polycide (polysilicon coated with metal silicide) structure, and then explain the manufacturing method.
We will discuss the disadvantages that arise when applied to CMOS devices.

まず、第1図a〜eにポリサイドゲートを有す
るNチヤンネルトランジスタの製造工程の断面図
を示す。
First, FIGS. 1a to 1e show cross-sectional views of the manufacturing process of an N-channel transistor having a polycide gate.

P型基板1上に、チヤンネルストツパとなる
P+層2を作つてから選択酸化法によりフイール
ド酸化膜3を形成する。この後、トランジスタを
形成する領域にゲート酸化膜4を例えば300〜500
Å位の厚さでつけ、次にN型不純物を含有する多
結晶シリコン層5を5000Å程度の厚さで全面に成
長する。この多結晶シリコン層5をN型とするの
は、成長後にリン拡散などにより行なう方法でも
よい。更に、その多結晶シリコン層5の表面をう
すく500Å程度の酸化膜6で覆い、その上に窒化
膜7をCVD法により例えば500〜1000Åの厚さで
成長する。
A channel stopper is placed on the P-type substrate 1.
After forming the P + layer 2, a field oxide film 3 is formed by selective oxidation. After this, a gate oxide film 4 with a thickness of, for example, 300 to 500
Next, a polycrystalline silicon layer 5 containing N-type impurities is grown to a thickness of about 5000 Å over the entire surface. This polycrystalline silicon layer 5 may be made N-type by a method such as phosphorus diffusion after growth. Furthermore, the surface of the polycrystalline silicon layer 5 is covered with a thin oxide film 6 of about 500 Å, and a nitride film 7 is grown thereon to a thickness of, for example, 500 to 1000 Å by CVD.

次にゲート電極及び配線となるべき領域にフオ
トレジスト8を形成する。この状態断面図を第1
図aに示す。
Next, a photoresist 8 is formed in areas that are to become gate electrodes and wiring. This state cross-sectional diagram is the first
Shown in Figure a.

次に、フオトレジスト8をマスクとしレジスト
のない領域の窒化膜7、酸化膜6、多結晶シリコ
ン膜5を順に除去する。
Next, using the photoresist 8 as a mask, the nitride film 7, oxide film 6, and polycrystalline silicon film 5 in areas where no resist exists are sequentially removed.

そして、マスクとしていたフオトレジスト8を
除去し、その後、ヒ素などのイオン注入をたとえ
ば5×1015〜1×1016cm−2の注入量、50〜
150KeVのエネルギーで行なつてN+のソースド
レイン拡散層9,9′を形成する。この時の断面
図を第1図bに示す。
Then, the photoresist 8 used as a mask is removed, and then ions such as arsenic are implanted at a dose of, for example, 5×10 15 to 1×10 16 cm− 2 , and
This is carried out at an energy of 150 KeV to form N + source/drain diffusion layers 9, 9'. A cross-sectional view at this time is shown in FIG. 1b.

次に、ソースドレイン拡散層上にたとえば2000
Å程度の酸化膜10,10′がつくような酸化を
行なう。この時、多結晶シリコン5の上面は窒化
膜7でマスクされているため酸化膜は厚くならな
い。多結晶シリコンの側面はリン拡散した多結晶
シリコンを酸化するためヒ素が導入されているソ
ースドレイン上とほぼ同じ厚さの酸化膜11,1
1′が形成される。この時の断面図を第1図cに
示す。
Then, for example, 2000
Oxidation is performed to form oxide films 10, 10' of approximately Å thick. At this time, since the upper surface of polycrystalline silicon 5 is masked with nitride film 7, the oxide film does not become thick. On the sides of the polycrystalline silicon, there is an oxide film 11, 1 with approximately the same thickness as on the source and drain where arsenic is introduced to oxidize the polycrystalline silicon in which phosphorus has been diffused.
1' is formed. A cross-sectional view at this time is shown in FIG. 1c.

次に、多結晶シリコン5上に残されている窒化
膜7、及び酸化膜6をエツチング除去して、ゲー
ト多結晶シリコン層5の上面を露出させる。この
とき、ソースドレイン上は酸化膜10,10′が
一部だけエツチングされて1000Å程度の厚さにな
る。次に、金属シリサイドを形成するための金属
にたとえば、Ptなどの貴金属、もしくはMo、Ti
などの高融点金属をスパツタなどにより、表面に
被着させる。このとき、基板1の表面側でシリコ
ン層が金属と接触しているのは、ゲートの多結晶
シリコン5の上面だけである。この状態を示すの
が第1図dである。
Next, the nitride film 7 and oxide film 6 remaining on the polycrystalline silicon 5 are removed by etching to expose the upper surface of the gate polycrystalline silicon layer 5. At this time, the oxide films 10 and 10' on the source and drain are partially etched to a thickness of about 1000 Å. Next, the metal for forming the metal silicide is a noble metal such as Pt, or Mo, Ti.
A high-melting point metal such as is deposited on the surface by sputtering or the like. At this time, only the upper surface of the polycrystalline silicon 5 of the gate is in contact with the silicon layer on the surface side of the substrate 1 and the metal. This state is shown in FIG. 1d.

次に、金属12と多結晶シリコン5の接触して
いる領域をシリサイド化するための熱処理(シン
ター)を行なう。例えば白金(Pt)と多結晶シ
リコンであれば、450℃〜500℃の温度がシンタ処
理に用いられる。このようにして、金属シリサイ
ド層13が形成される。その後、シリサイド化さ
れなかつた金属12を除去する作業を行なう。例
えば、白金であれば、王水により除去作業を行な
う。次に、ウエハー表面に400℃程度の低温で
CVD法により5000〜10000Åの厚さの酸化膜14
を成長する。更に、所望の領域にコンタクト1
5,15′に開孔してアルミ配線層16を形成す
る。以後、チツプを保護するための膜を形成し、
パツド領域のみを露出させるための工程を通すこ
とにより、デバイスは完成する。
Next, heat treatment (sintering) is performed to silicide the region where the metal 12 and the polycrystalline silicon 5 are in contact. For example, for platinum (Pt) and polycrystalline silicon, temperatures of 450°C to 500°C are used for sintering. In this way, metal silicide layer 13 is formed. Thereafter, an operation is performed to remove the metal 12 that has not been silicided. For example, if it is platinum, removal work is performed using aqua regia. Next, the wafer surface is heated at a low temperature of about 400℃.
Oxide film 14 with a thickness of 5000 to 10000 Å by CVD method
grow. Furthermore, contact 1 is placed in the desired area.
Holes are opened at 5 and 15' to form an aluminum wiring layer 16. After that, a film is formed to protect the chip.
The device is completed by passing through a step to expose only the pad area.

以上、金属シリサイドと多結晶シリコンの二層
構造(ポリサイド)をゲート電極としたNチヤン
ネルトランジスタの製造方法について述べた。
The method for manufacturing an N-channel transistor using a two-layer structure (polycide) of metal silicide and polycrystalline silicon as a gate electrode has been described above.

このシリサイドを形成する工程をCMOSデバ
イスに導入して、デバイスの完成した後の断面図
が第2図である。この図ではPチヤンネルトラン
ジスタを左側にNチヤンネルトランジスタを右側
に示す。N型基体17上にPウエル18を設け
て、それぞれの領域にPチヤンネルトランジス
タ、Nチヤンネルトランジスタを形成する。この
とき、19はチヤンネルストツパP+層、20は
フイールド酸化膜、21,21′はゲート酸化膜、
22,22′はゲート多結晶シリコン、23,2
3′はPチヤンネルトランジスタのソースドレイ
ン拡散層、24,24′はNチヤンネルトランジ
スタのソースドレイン拡散層、25,26は金属
シリサイド層、27は層間絶縁膜28,28′,
29,29′はPチヤンネル、Nチヤンネルトラ
ンジスタのそれぞれのソース、ドレインに開孔さ
れたコンタクト窓、30はアルミ配線層を示して
いる。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the completed device after introducing this silicide forming process into a CMOS device. In this figure, a P-channel transistor is shown on the left, and an N-channel transistor is shown on the right. A P well 18 is provided on an N type substrate 17, and a P channel transistor and an N channel transistor are formed in each region. At this time, 19 is a channel stopper P + layer, 20 is a field oxide film, 21 and 21' are gate oxide films,
22, 22' are gate polycrystalline silicon, 23, 2
3' is a source/drain diffusion layer of a P-channel transistor, 24, 24' is a source/drain diffusion layer of an N-channel transistor, 25, 26 is a metal silicide layer, 27 is an interlayer insulating film 28, 28',
Reference numerals 29 and 29' indicate contact windows opened in the sources and drains of the P-channel and N-channel transistors, respectively, and 30 indicates an aluminum wiring layer.

ここで、この構造をつくり出す製造方法はPチ
ヤンネルトランジスタのゲート多結晶シリコンが
Nチヤンネルトランジスタのゲート多結晶シリコ
ンと同じN型とするものでゲートパターンニング
の前に全面の多結晶シリコン層にリンなどのN型
不純物を導入しておいて、第1図a,bで説明し
た方法をNチヤンネルトランジスタのみならずP
チヤンネルトランジスタに適用したものである。
更にCMOSとして必要なPウエル工程やPチヤ
ンネルにP型不純物、Nチヤンネルには型不純物
を選択的に導入する工程を追加すれば、ほぼ同様
の製造方法によつて第2図の状態へ至ることがで
きる。
Here, the manufacturing method for creating this structure is to make the gate polycrystalline silicon of the P-channel transistor the same N type as the gate polycrystalline silicon of the N-channel transistor, and before gate patterning, the entire polycrystalline silicon layer is coated with phosphorus. The method explained in Figure 1a and b can be applied not only to N-channel transistors but also to P-channel transistors.
This is applied to channel transistors.
Furthermore, by adding the P-well process necessary for CMOS and the process of selectively introducing P-type impurities into the P-channel and type impurities into the N-channel, the state shown in Figure 2 can be achieved using almost the same manufacturing method. Can be done.

しかし、以上に述べたプロセスをPチヤンネル
トランジスタのゲート多結晶シリコンをP型と
し、Nチヤンネルトランジスタのゲート多結晶シ
リコンをN型とするCMOSに適用すると、ゲー
ト多結晶シリコン上に形成された酸化膜及び窒化
膜の上から、多結晶シリコン層への不純物の導入
をソースドレインへの不純物の導入と同時に行な
う必要があるため、上記の二層膜で約2000Å程度
の酸化膜と同等のイオンに対する阻止能があり、
ASのような重い質量のイオンを多結晶シリコン
中に十分高い濃度で導入することがむずかしいと
いう不都合があつた。このため、先にゲート多結
晶シリコン層に不純物を導入しておく方法をとる
ことが望ましいが、ソースドレイ拡散層とほぼ同
じレベルの濃度の不純物の導入をPチヤンネルト
ランジスタのゲート多結晶シリコン及びNチヤン
ネルトランジスタのゲート多結晶シリコンに対し
て別別の工程で行なつておくことが必要となつて
製造方法が長くなるという欠点があつた。また、
窒化膜下の酸化膜を除去するときにソースドレイ
ンの表面が露出しないように、ソースドレイン拡
散層上に2000Å程度の酸化膜を成長させておく必
要があるが、リンもしくはヒ素が導入されたシリ
コン表面と、ボロンが導入されたシリコン表面で
は共に高ドーズ注入により増速酸化されるが、酸
化速度が異なるため、コンタクトエツチでNチヤ
ンネル側とPチヤンネル側で、エツチング時に差
があること、また、この酸化によつてP+拡散層
のボロンが喰われて、層抵抗が高くなるなどの欠
点があつた。
However, when the process described above is applied to a CMOS in which the gate polycrystalline silicon of a P-channel transistor is P-type and the gate polycrystalline silicon of an N-channel transistor is N-type, an oxide film formed on the gate polycrystalline silicon Since it is necessary to introduce impurities into the polycrystalline silicon layer from above the nitride film at the same time as the introduction of impurities into the source and drain, the above two-layer film has the same blocking effect on ions as an oxide film with a thickness of approximately 2000 Å. capable,
The disadvantage was that it was difficult to introduce heavy mass ions such as AS into polycrystalline silicon at a sufficiently high concentration. For this reason, it is desirable to first introduce impurities into the gate polycrystalline silicon layer. This method has the disadvantage that it requires a separate process for the gate polycrystalline silicon of the channel transistor, which lengthens the manufacturing process. Also,
When removing the oxide film under the nitride film, it is necessary to grow an oxide film of approximately 2000 Å on the source/drain diffusion layer so that the surface of the source/drain is not exposed. Both the surface and the silicon surface into which boron has been introduced undergo accelerated oxidation by high-dose implantation, but because the oxidation rates are different, there is a difference in etching between the N-channel side and the P-channel side during contact etching. Due to this oxidation, boron in the P + diffusion layer was eaten away, resulting in an increase in layer resistance.

本発明の構造は前に述べたような不都合をなく
す有効な半導体装置を提供するものである。
The structure of the present invention provides an effective semiconductor device that eliminates the above-mentioned disadvantages.

本発明の特徴は、半導体基体表面に第一導電型
領域および第二導電型領域を有し、該第一導電型
領域に第二導電型チヤンネルの第1の電界効果ト
ランジスタおよび該第二導電型領域に第一導電型
チヤンネルの第2の電界効果トランジスタを形成
し、該第1のトランジスタのゲート電極は第二導
電型の第1の多結晶シリコン層により形成され、
該第2のトランジスタのゲート電極は第一導電型
の第2の多結晶シリコン層により形成された相補
型絶縁ゲート電解効果トランジスタにおいて、前
記ゲート電極を含む前記第1および第2の多結晶
シリコン層のそれぞれは上面および両側面のうち
該両側面にのみ金属シリサイド層が被着形成さ
れ、該第1および第2の多結晶シリコン層は該側
面の金属シリサイド層によつて電気的に接続され
ている半導体装置にある。
The present invention is characterized in that the semiconductor substrate surface has a first conductivity type region and a second conductivity type region, and the first conductivity type region has a first field effect transistor of a second conductivity type channel and the second conductivity type region. forming a second field effect transistor of a first conductivity type channel in the region, a gate electrode of the first transistor being formed of a first polycrystalline silicon layer of a second conductivity type;
In a complementary insulated gate field effect transistor in which the gate electrode of the second transistor is formed of a second polycrystalline silicon layer of a first conductivity type, the first and second polycrystalline silicon layers including the gate electrode A metal silicide layer is deposited only on the top surface and both side surfaces of each of the two sides, and the first and second polycrystalline silicon layers are electrically connected by the metal silicide layer on the side surfaces. It is found in semiconductor devices.

第3図に本発明の実施例によるCMOSデバイ
スの構造を示す。第2図と異なる点は、ゲート多
結晶シリコン及び、多結晶シリコン層22,2
2′の上面でなく側面に金属シリサイド層25′,
25″,26′,26″が隣接していることにある。
このような構造をとると金属シリサイドによる配
線抵抗の低減という利点だけでなく、P型多結晶
シリコンとN型多結晶シリコンを電気的に接続す
るためのコンタクトが不要となる。たとえば、P
チヤンネルのゲート多結晶シリコン22とNチヤ
ンネルのゲート多結晶シリコン層22′はCMOS
インバータにおいて、入力として電気的に接続さ
れるが、P+多結晶シリコンとN+多結晶シリコン
の間には必ずコンタクト窓を設けて金属配線を介
する必要があつたが、本発明の構造では多結晶シ
リコン層の側面に必ず金属シリサイド層25′,
26′が形成されているため、金属配線による接
続部分がなくてもよい。これによつてCMOS特
有の素子間分離領域であるP+拡散層−N型基板
−Pウエル−N+拡散層の間隔が、従来はP−N
接続部多結晶シリコンのコンタクト領域で決まつ
ていたのを、この間隔の電気的特性の限界まで小
さくすることができる。またP+多結晶シリコン
とN+多結晶シリコンとの接続部のコンタクト窓
が不要となつたことで、このP+とN+の境界のレ
イアウトに自由度ができ、また、境界部のコンタ
クトがあるかどうかのチエツクの必要がなくな
り、設計の面からも利点が多い。
FIG. 3 shows the structure of a CMOS device according to an embodiment of the present invention. The difference from FIG. 2 is that the gate polycrystalline silicon and the polycrystalline silicon layers 22, 2
Metal silicide layer 25' on the side surface instead of the top surface of 2',
25'', 26', and 26'' are adjacent to each other.
Such a structure not only has the advantage of reducing wiring resistance due to metal silicide, but also eliminates the need for a contact for electrically connecting P-type polycrystalline silicon and N-type polycrystalline silicon. For example, P
The channel gate polycrystalline silicon layer 22 and the N-channel gate polycrystalline silicon layer 22' are CMOS.
In an inverter, it is electrically connected as an input, but it was always necessary to provide a contact window between P + polycrystalline silicon and N + polycrystalline silicon via metal wiring, but with the structure of the present invention, There is always a metal silicide layer 25' on the side surface of the crystalline silicon layer.
Since 26' is formed, there is no need for a connection portion using metal wiring. As a result, the distance between the P + diffusion layer - N type substrate - P well - N + diffusion layer, which is the isolation region unique to CMOS, has been changed from the conventional P - N
This distance, which was determined by the polycrystalline silicon contact area, can be reduced to the limit of the electrical characteristics. Also, since there is no longer a need for a contact window at the connection between P + polycrystalline silicon and N + polycrystalline silicon, there is more flexibility in the layout of the boundary between P + and N + , and the contact at the boundary can be made more flexible. It eliminates the need to check whether it is present or not, and has many advantages from a design standpoint.

また、P型多結晶シリコンゲートPチヤンネル
トランジスタの場合はN型多結晶シリコンゲート
をもつPチヤンネルトランジスタのように、仕事
関数のためチヤンネル部に対してP型不純物の打
返しを行なつて、表面濃度を下げてVTPを適当な
ものにする必要がなくチヤンネル領域のN型不純
物濃度をN+多結晶シリコンの場合よりも高い濃
度で設定できて、短チヤンネル化にも有利であ
る。
In addition, in the case of a P-type polycrystalline silicon gate P-channel transistor, like a P-channel transistor with an N-type polycrystalline silicon gate, P-type impurities are pumped back to the channel part due to the work function, and the surface There is no need to lower the concentration to make V TP appropriate, and the N-type impurity concentration in the channel region can be set at a higher concentration than in the case of N + polycrystalline silicon, which is also advantageous for shortening the channel.

また、金属シリサイドは多結晶シリコンの側面
にのみ存在するので、コンタクトを多結晶シリコ
ン部分に開孔するので、金属シリサイドは露出す
ることはなく、酸化性雰囲気の中で処理を行なう
ことも可能である。
In addition, since metal silicide exists only on the side surfaces of polycrystalline silicon, the contact is opened in the polycrystalline silicon area, so the metal silicide is not exposed and processing can be performed in an oxidizing atmosphere. be.

すなわち酸化性雰囲気中の開孔形式時に生成さ
れる開孔内の多結晶シリコンを酸化した酸化膜の
エツチング除去は簡単にできるが、金属シリサイ
ドを酸化した酸化膜のエツチング除去手段は複雑
となるためである。さらに多結晶シリコン層上に
金属シリサイドが形成してあると上層配線との接
続においてオーミツクコンタクト性が悪くなる。
この点からも金属シリサイドは多結晶シリコン層
の側面のみに被着させる必要がある。
In other words, it is easy to remove by etching the oxide film that oxidizes the polycrystalline silicon in the openings that is generated during the open-hole format in an oxidizing atmosphere, but the etching removal method for the oxide film that oxidizes the metal silicide is complicated. It is. Furthermore, if metal silicide is formed on the polycrystalline silicon layer, the ohmic contact property in connection with the upper layer wiring will be poor.
From this point of view as well, it is necessary to deposit metal silicide only on the side surfaces of the polycrystalline silicon layer.

次に本発明の構造を形成するための製造方法に
ついて示す。
Next, a manufacturing method for forming the structure of the present invention will be described.

第4図a〜jは本発明に基づくポリサイドゲー
トを有するCMOSの断面構造である。
4a to 4j are cross-sectional structures of a CMOS having a polycide gate according to the present invention.

第4図a:N型基板32上に、ボロンなどのP
型不純物を導入し、押込むことでP型ウエル領域
33を設けた後、基板32の表面を例えば500〜
1000Å程度の酸化膜34と1000〜1500Å程度の窒
化膜35を順に成長させる。その後フオトレジス
ト36を用いて、所望のトランジスタ等の領域に
レジストを残しておき、他の領域の窒化膜をプラ
ズマエツチなどにより除去する。次に、Nチヤン
ネル領域にのみチヤンネルストツパ38を入れる
ため、Pチヤンネル側をレジスト37でマスクす
る。ボロンイオン注入などでチヤンネルストツパ
38を導入する。
Figure 4a: On the N-type substrate 32, P such as boron is added.
After providing a P-type well region 33 by introducing type impurities and pushing them, the surface of the substrate 32 is heated to
An oxide film 34 of about 1000 Å and a nitride film 35 of about 1000 to 1500 Å are grown in sequence. Thereafter, using a photoresist 36, the resist is left in desired regions such as transistors, and the nitride film in other regions is removed by plasma etching or the like. Next, in order to insert a channel stopper 38 only in the N channel region, the P channel side is masked with a resist 37. Channel stopper 38 is introduced by boron ion implantation or the like.

第4図b:次にレジスト36,37を全面除去
し、フイールド領域に例えば、1μm程度の厚さ
の酸化膜39を形成する。そして、トランジスタ
領域に残した窒化膜35、酸化膜34をすべて除
去する。そして、ゲート酸化膜40を形成する。
次にPチヤンネルトランジスタのVTを適正化す
るためのイオン注入を行なうこともできる。
FIG. 4b: Next, the resists 36 and 37 are completely removed, and an oxide film 39 having a thickness of, for example, about 1 μm is formed in the field region. Then, all of the nitride film 35 and oxide film 34 left in the transistor region are removed. Then, a gate oxide film 40 is formed.
Next, ion implantation can be performed to optimize the V T of the P channel transistor.

第4図c:次に、多結晶シリコン層41を
CVD法で例えば5000Å程度成長させ、その表面
を薄い酸化膜42例えば500〜1000Å程度の厚さ
のもので覆う。次に、所望の領域に多結晶シリコ
ン層を残すためフオトレジスト43をパターニン
グする。
FIG. 4c: Next, the polycrystalline silicon layer 41 is
The layer is grown to a thickness of, for example, 5000 Å using the CVD method, and its surface is covered with a thin oxide film 42 having a thickness of, for example, 500 to 1000 Å. Next, the photoresist 43 is patterned to leave the polycrystalline silicon layer in desired areas.

第4図d:酸化膜を選択的にバツフア弗酸で除
去し、次に例えば平行平板型の異方性エツチによ
り、多結晶シリコン層を除去する。そして、多結
晶シリコン層・窒化膜上のレジスト43を除去す
る。このとき、ソースドレイン上にゲート酸化膜
40が、ゲート多結晶シリコン上に酸化膜42が
残つている。
FIG. 4d: The oxide film is selectively removed with buffered hydrofluoric acid, and then the polycrystalline silicon layer is removed, for example, by parallel plate anisotropic etching. Then, the resist 43 on the polycrystalline silicon layer/nitride film is removed. At this time, a gate oxide film 40 remains on the source/drain, and an oxide film 42 remains on the gate polycrystalline silicon.

第4図e:Pチヤンネルトランジスタのソース
ドレイン44,44′及び多結晶シリコン41′,
41のみにP型不純物を導入するため、Nチヤ
ンネル側をレジスト等の膜45で被覆する。次
に、P型不純物ボロンを1015cm-2〜1016cm-2程度
でイオン注入し、ソースドレイン拡散層44,4
4′及びP型多結晶シリコン層を形成する。
Figure 4e: P channel transistor source/drain 44, 44' and polycrystalline silicon 41',
In order to introduce P-type impurities only into 41, the N channel side is covered with a film 45 such as a resist. Next, P-type impurity boron is ion-implanted at about 10 15 cm -2 to 10 16 cm -2 to form the source and drain diffusion layers 44 and 4.
4' and a P-type polycrystalline silicon layer are formed.

第4図f:次にレジスト等の膜45を除去し、
新たにN+不純物を導入する時のマスク膜46を
Pチヤンネルトランジスタ領域に形成し、N+
純物例えばヒ素を1016cm-2程度イオン注入で導入
してソースドレイン47,47′及びN型不純物
シリコン層を形成する。ソースドレイン拡散層4
7,47′を押込んで、シリサイド層が形成され
た後も多結晶シリコン層領域下にN+層の端がく
るようにして仕事関数差の違う部分がチヤンネル
領域にならないようにする。
FIG. 4f: Next, remove the film 45 such as resist,
A mask film 46 for newly introducing N + impurities is formed in the P channel transistor region, and N + impurities, such as arsenic, are introduced by ion implantation of about 10 16 cm -2 to form source/drain 47, 47' and N type impurities. Form a silicon layer. Source drain diffusion layer 4
7 and 47' so that even after the silicide layer is formed, the edge of the N + layer is under the polycrystalline silicon layer region, so that the portion with a different work function difference does not become a channel region.

第4図g:次に金属シリサイドを形成するため
全面にスパツタなどで金属48を成長させる。そ
の金属としては白金、モリブデン、タングステン
などがある。この金属48が多結晶シリコン層4
1′,41″,41と接触しているのはシリコン
層の側面だけである。
FIG. 4g: Next, a metal 48 is grown on the entire surface by sputtering or the like to form metal silicide. Such metals include platinum, molybdenum, and tungsten. This metal 48 is the polycrystalline silicon layer 4
Only the sides of the silicon layer are in contact with 1', 41'', and 41.

第4図h:次に、金属48と多結晶シリコン4
1′,41″,41の接触している側面のみにシ
ンター処理により金属シリサイド層49が形成さ
れる。
Figure 4h: Next, metal 48 and polycrystalline silicon 4
A metal silicide layer 49 is formed by sintering only on the side surfaces 1', 41'', and 41 in contact with each other.

第4図i:全面に層間絶縁膜50をCVD法で
成長する。そして所望の拡散層及び、多結晶シリ
コン層上にコンタクト51,51′,52,5
2′,53を開孔する。この時開孔部のシリサイ
ド層49は露出していない。
FIG. 4i: An interlayer insulating film 50 is grown on the entire surface by CVD. Contacts 51, 51', 52, 5 are then placed on desired diffusion layers and polycrystalline silicon layers.
Holes 2' and 53 are drilled. At this time, the silicide layer 49 in the opening is not exposed.

第4図j:次に、金属配線層54を形成すれ
ば、CMOSデバイスは完成する以上、本発明に
関する製造方法を説明した。
FIG. 4j: Next, the CMOS device is completed by forming the metal wiring layer 54. The manufacturing method according to the present invention has been described above.

これまでに述べたほかに本発明のシリサイド層
を側面に形成する利点としては多結晶シリコン層
にコンタクトを開孔しても、シリサイド層が露出
しないため、酸化雰囲気中でもシリサイド層が酸
化されにくいことや、多結晶シリコンの二層配線
を用いる場合に、コンタクト部には第一の配線層
の多結晶シリコンが露出した形で第二の多結晶シ
リコン層とオーミツクコンタクトがとりやすくな
るなどの利点もある。
In addition to what has been mentioned above, an advantage of forming the silicide layer of the present invention on the side surface is that the silicide layer is not exposed even if a contact hole is made in the polycrystalline silicon layer, so the silicide layer is less likely to be oxidized even in an oxidizing atmosphere. Also, when using two-layer polycrystalline silicon wiring, the polycrystalline silicon of the first wiring layer is exposed in the contact area, making it easier to make ohmic contact with the second polycrystalline silicon layer. There is also.

すなわち、多結晶シリコン層の上面に金属シリ
サイドが形成され開孔内に露出しているとこの金
属シリサイドが酸化されこれによる酸化物を除去
するのが困難となる。又、金属シリサイドと上層
の第二の多結晶シリコンとは不所望にシヨツトキ
ーバリアを形成してしまうことも考えられる。さ
らに金属シリサイドの内部にまで進行する場合が
あり、これによりコンタクト部の抵抗が不所望に
増加する可能性がある。このような多結晶シリコ
ン層上の金属シリサイドの不都合は窒素(N2
中に含まれる酸素による自然酸化膜の場合も類似
のことが考えられる。
That is, if metal silicide is formed on the upper surface of the polycrystalline silicon layer and exposed in the opening, the metal silicide will be oxidized and it will be difficult to remove the resulting oxide. It is also conceivable that the metal silicide and the upper second polycrystalline silicon may undesirably form a Schottky barrier. Furthermore, it may progress to the inside of the metal silicide, which may undesirably increase the resistance of the contact portion. The disadvantage of metal silicide on such a polycrystalline silicon layer is that nitrogen (N 2 )
A similar situation can be considered in the case of a natural oxide film due to oxygen contained therein.

また本発明はN型基板上に、P型ウエルを形成
したCMOSデバイスについて説明したが、P型
基板上にN型ウエルを形成するCMOSまた絶縁
膜上に形成したCMOSについても、同様の構造
を適用できることは言うまでもない。
Furthermore, although the present invention has been described with respect to a CMOS device in which a P-type well is formed on an N-type substrate, a similar structure can also be applied to a CMOS device in which an N-type well is formed on a P-type substrate or a CMOS device formed on an insulating film. Needless to say, it can be applied.

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

第1図は従来のNチヤンネルシリコンゲートデ
バイスに金属シリサイドを導入した製造方法の断
面図、第2図は従来の方式を適用して形成した金
属シリサイドを有するCMOSデバイスの断面図、
第3図は本発明の実施例による金属シリサイドを
適用したCMOSデバイスの平面図及び断面図、
第4図は本発明の実施例の構造を形成するための
製造方法を示す断面図である。 尚、図において、1……P型基板、2,19,
38……チヤンネルストツパーP+層、3,20,
39……フイールド酸化膜、4,21,21′,
40,40′……ゲート酸化膜、5,22,41,
41′,41″,41……ゲート多結晶シリコン
層、6……酸化膜、7,35……窒化膜、8,3
6,43,45,46……フオトレジスト、9,
9′,24,24′,47,47′……N+拡散層、
23,23′,44,44′……P型拡散層、1
0,10′,11,11′……酸化膜、12,48
……シリサイド用金属、13,25,25′,2
6,26′,49……金属シリサイド、14,2
7,50……層間絶縁膜、15,15′,28,
28′,29,29′,51,51′,52,5
2′,53……コンタクト窓、16,30,54
……金属配線層である。
Figure 1 is a cross-sectional view of a manufacturing method in which metal silicide is introduced into a conventional N-channel silicon gate device, and Figure 2 is a cross-sectional view of a CMOS device with metal silicide formed by applying the conventional method.
FIG. 3 is a plan view and a cross-sectional view of a CMOS device using metal silicide according to an embodiment of the present invention;
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a manufacturing method for forming a structure according to an embodiment of the present invention. In the figure, 1...P-type substrate, 2, 19,
38... Channel stopper P + layer, 3, 20,
39...Field oxide film, 4, 21, 21',
40, 40'...gate oxide film, 5, 22, 41,
41', 41'', 41... Gate polycrystalline silicon layer, 6... Oxide film, 7, 35... Nitride film, 8, 3
6, 43, 45, 46...photoresist, 9,
9', 24, 24', 47, 47'...N + diffusion layer,
23, 23', 44, 44'...P type diffusion layer, 1
0,10',11,11'...Oxide film, 12,48
...Metal for silicide, 13, 25, 25', 2
6,26',49...metal silicide, 14,2
7, 50... interlayer insulating film, 15, 15', 28,
28', 29, 29', 51, 51', 52, 5
2', 53...Contact window, 16, 30, 54
...It is a metal wiring layer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 半導体基体表面に第一導電型領域および第二
導電型領域を有し、該第一導電型領域に第二導電
型チヤンネルの第1の電界効果トランジスタおよ
び該第二導電型領域に第一導電型チヤンネルの第
2の電界効果トランジスタを形成し、該第1のト
ランジスタのゲート電極は第二導電型の第1の多
結晶シリコン層により形成され、該第2のトラン
ジスタのゲート電極は第一導電型の第2の多結晶
シリコン層により形成された相補型絶縁ゲート電
解効果トランジスタにおいて、前記ゲート電極を
含む前記第1および第2の多結晶シリコン層のそ
れぞれは上面および両側面のうち該両側面にのみ
金属シリサイド層が被着形成され、該第1および
第2の多結晶シリコン層は該側面の金属シリサイ
ド層によつて電気的に接続されていることを特徴
とする半導体装置。
1 having a first conductivity type region and a second conductivity type region on the surface of the semiconductor substrate, a first field effect transistor of a second conductivity type channel in the first conductivity type region and a first conductivity type channel in the second conductivity type region; forming a second field effect transistor of type channel, the gate electrode of the first transistor being formed by a first polycrystalline silicon layer of a second conductivity type, and the gate electrode of the second transistor being of a first conductivity type. In a complementary insulated gate field effect transistor formed by a second polycrystalline silicon layer of the same type, each of the first and second polycrystalline silicon layers including the gate electrode has a top surface and both side surfaces. 1. A semiconductor device, wherein a metal silicide layer is deposited only on the side surface, and the first and second polycrystalline silicon layers are electrically connected by the metal silicide layer on the side surface.
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