JPH0322435A - Semiconductor device - 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、半導体装置に関し、特にポリサイド膜を一方
の電極とするスタック容量を有する半導体装置に関する
。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device having a stack capacitor with a polycide film as one electrode.
従来、第4図に示すように、半導体装置の配線層間、特
にMOS}ランジスタのポリサイドゲート電極と同一工
程で成膜されるポリサイド膜4上にスタック容量膜(酸
化シリコン膜6と窒化シリコン膜7の2層膜)を形成し
上部電極材を形成する際には上部電極材は単層膜の多結
晶シリコン膜8を使用していた。Conventionally, as shown in FIG. 4, a stacked capacitor film (a silicon oxide film 6 and a silicon nitride film) is formed between wiring layers of a semiconductor device, particularly on a polycide film 4 that is formed in the same process as a polycide gate electrode of a MOS transistor. When forming the two-layer film 7) and forming the upper electrode material, a single-layer polycrystalline silicon film 8 was used as the upper electrode material.
上述した従来の半導体装置のスタック容量は、上部電極
材として特にシリサイド膜などを使用すると薄いスタッ
ク容量膜の耐圧が低下ずるなどの問題があるため、スタ
ック容量の上部電極材は多結品シリコンしか使用するこ
とができなかった。The stack capacitance of the conventional semiconductor device described above has problems such as the breakdown voltage of the thin stack capacitor film being lowered when a silicide film is used as the upper electrode material. Couldn't use it.
上部電極材をより薄膜で低抵抗のタングステンシリサイ
ドにすることができないため半導体装置の高速化を図る
上で障害となっている。Since the upper electrode material cannot be made of tungsten silicide, which is a thinner film and has lower resistance, this is an obstacle to increasing the speed of semiconductor devices.
本発明は、第1の配線層上に容量絶縁膜を介して設けら
れた第2の配線層が半導体基板の不純物拡散層とコンタ
クトしている半導体装置において、前記第2の配線層は
前記コンタクト部を除き?の下層に多結晶シリコン膜を
有する多層膜であるというものである。The present invention provides a semiconductor device in which a second wiring layer provided on a first wiring layer via a capacitive insulating film is in contact with an impurity diffusion layer of a semiconductor substrate, wherein the second wiring layer is in contact with an impurity diffusion layer of a semiconductor substrate. Except for the department? It is a multilayer film having a polycrystalline silicon film as the lower layer.
次に、本発明について図面を参照して説明する。 Next, the present invention will be explained with reference to the drawings.
第1図は、本発明の第1の実施例を示す半導体チップの
縦断面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a semiconductor chip showing a first embodiment of the present invention.
ポリザイド膜104はフィールド酸化膜103上に設け
られた第1の配線層でスタック容量の一方の電極を構成
している。酸化シリコン膜106と、窒化シリコン膜1
05はスタック容量絶縁膜である。W,Mo等の高融点
金属の■シリサイド層108の下層には、薄いスタック
容量絶縁膜との間に多結晶シリコン膜106があるが、
コンタクト孔109部では、シリサイド層108は多結
晶シリコン膜を介さずに直接、N型拡散層102と接続
されている。薄い酸化シリコン膜106の厚さは12O
A−窒化シリコン膜107の厚さは、酸化膜上に200
Aであるが、次に示す製造方法により作戒することがで
きる。第2図(a)〜(f)は第1の実施例の製造方法
を説明するための工程順に配置した半導体チップの断面
図である。まず第2図(a)に示すように、P型半導体
基板101(シリコン〉上に素子分離のためのフィール
ド酸化wA103を600OA形成し活性領域として、
イオン注入により、N型拡散層2を形成する。第1の配
線層およびトランジスタのゲートとしてリン拡散した多
結晶シリコンとその上に被着したタングステンシリサイ
ド層により、ポリサイド膜4を形戒する。次に、第2図
(b)に示すように、ポリサイド膜上にスタック容量を
形成するために、ポリサイド膜全体に厚さ12OA程度
の酸化シリコン膜107を形成し、さらに気相戒長法に
より厚さ20OAの窒化シリコン膜107を成長する。The polyzide film 104 is a first wiring layer provided on the field oxide film 103 and constitutes one electrode of the stack capacitor. Silicon oxide film 106 and silicon nitride film 1
05 is a stacked capacitor insulating film. There is a polycrystalline silicon film 106 between the thin stacked capacitor insulating film and the silicide layer 108 made of a high melting point metal such as W or Mo.
In the contact hole 109, the silicide layer 108 is directly connected to the N-type diffusion layer 102 without using the polycrystalline silicon film. The thickness of the thin silicon oxide film 106 is 12O
A-The thickness of the silicon nitride film 107 is 200 mm on the oxide film.
Although it is A, it can be controlled by the manufacturing method shown below. FIGS. 2(a) to 2(f) are cross-sectional views of semiconductor chips arranged in the order of steps for explaining the manufacturing method of the first embodiment. First, as shown in FIG. 2(a), 600 OA of field oxide wA 103 is formed on a P-type semiconductor substrate 101 (silicon) for element isolation as an active region.
An N-type diffusion layer 2 is formed by ion implantation. Polycrystalline silicon diffused with phosphorus and a tungsten silicide layer deposited thereon form the polycide film 4 as the first wiring layer and the gate of the transistor. Next, as shown in FIG. 2(b), in order to form a stack capacitance on the polycide film, a silicon oxide film 107 with a thickness of about 12 OA is formed on the entire polycide film, and then by a vapor phase method. A silicon nitride film 107 with a thickness of 20 OA is grown.
次に、第2図(c)に示すように、多結晶シリコン膜1
08を気相成長法により厚さ500A成長し、第2図(
d)に示すように、フォトレジスト加工によりN型拡散
層上にコンタクト孔109を開孔しCF4ガスのドライ
エッチングにより、多結晶シリコン膜、窒化シリコン膜
、そして酸化シリコン膜を選択的に除去する。第2図(
e)に示すように、プラズマエッチ時に使用したフォト
レジストを剥離する際に酸素プラズマ処理によりコンタ
クト孔部シリコン界面上に薄い酸化シリコン膜112が
形威されるが、第2図(f)に示すように、全面をバッ
ファードフッ酸によりエッチングすることによりコンタ
クト部の酸化シリコン膜のみ除去されスタック容量とし
ての部分は、500Aの・多結晶シリコン膜108によ
り保護されるため、スタック容量絶縁膜としての酸化シ
リコン膜、窒化シリコン膜は劣化することがない。次に
第1図に示すように、タングステン等のシリサイド膜1
10を被着、パタ一二ングし歩留りのよいスタック容量
を形成することができる。Next, as shown in FIG. 2(c), the polycrystalline silicon film 1
08 was grown to a thickness of 500A using the vapor phase growth method, as shown in Figure 2 (
As shown in d), a contact hole 109 is formed on the N-type diffusion layer by photoresist processing, and the polycrystalline silicon film, silicon nitride film, and silicon oxide film are selectively removed by dry etching with CF4 gas. . Figure 2 (
As shown in e), when the photoresist used during plasma etching is removed, a thin silicon oxide film 112 is formed on the silicon interface of the contact hole by oxygen plasma treatment, but as shown in Fig. 2(f). By etching the entire surface with buffered hydrofluoric acid, only the silicon oxide film in the contact area is removed, and the part serving as the stack capacitor is protected by the 500A polycrystalline silicon film 108. Silicon oxide films and silicon nitride films do not deteriorate. Next, as shown in FIG. 1, a silicide film 1 of tungsten, etc.
10 can be deposited and patterned to form a stacked capacitor with good yield.
本実施例では、スタック容量の他方の電極を半導体基板
拡散屑と接続したが、スタック容量部下地電極より下層
の配線層、あるいはスタック容量部下地電極層と同層で
、下地電極層以外の電極層とコンタクトをとる場合にも
、同様に有効であることは、あきらかである。In this example, the other electrode of the stack capacitor was connected to the semiconductor substrate diffusion waste, but the wiring layer below the stack capacitor base electrode, or the wiring layer in the same layer as the stack capacitor base electrode layer but other than the base electrode layer It is clear that it is equally effective when contacting layers.
スタック容量絶縁膜には多結晶シリコン膜が被着してい
るので従来例と同様にスタック容量絶縁膜の耐圧の低下
はなく、コンタクト部を除き薄い多結晶シリコン膜上に
タングステンシリサイド膜を重ねた2層膜とすることに
より上部電極材を薄膜で低抵抗化することができ、また
上部電極材を拡散層に・コンタクトをとる際には、コン
タクト部のみ.は、薄い多結晶シリコン膜がないタング
ステンシリサイド単層とすることによりタングステンシ
リサイドと拡散層が直接に接することができ、低抵抗コ
ンタクトを実現できる。Since the stack capacitor insulating film is covered with a polycrystalline silicon film, there is no drop in the withstand voltage of the stack capacitor insulating film as in the conventional example, and a tungsten silicide film is layered on the thin polycrystalline silicon film except for the contact area. By forming a two-layer film, the upper electrode material can be made into a thin film with low resistance, and when contacting the upper electrode material with the diffusion layer, only the contact portion is used. By using a single layer of tungsten silicide without a thin polycrystalline silicon film, the tungsten silicide and the diffusion layer can be in direct contact with each other, and a low resistance contact can be realized.
第3図は、本発明の第2の実施例を示す半導体チップの
縦断面図である。FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a semiconductor chip showing a second embodiment of the present invention.
ポリサイド膜204の直上部以外のところには厚い絶縁
膜214が設けられているので容量としては実際上多結
晶シリコン膜208とシリサイド膜210の2層膜とポ
リサイド膜204との間にしか存在しないので寄生容量
を少なくできる。この場合N型拡散N202は厚い絶縁
[214でお−5
=6一
おわれており、ウェットエッチによりコンタクトを開孔
すると、横方向へコンタクト孔が拡大するため、ドライ
エッチを採用しなければならないが、ドライエッチ後に
全面酸化シリコン膜エッチが可能である(スタック容量
絶縁膜は多結晶シリコン膜で被覆されている)ので問題
はない。単層膜の上部電極で直接コンタクトをとる従来
構造ではこのようなことは不可能である。Since a thick insulating film 214 is provided in areas other than directly above the polycide film 204, the capacitance actually exists only between the two-layer film of the polycrystalline silicon film 208 and the silicide film 210 and the polycide film 204. Therefore, parasitic capacitance can be reduced. In this case, the N-type diffusion N202 is covered with thick insulation [214], and if the contact hole is opened by wet etching, the contact hole will expand laterally, so dry etching must be used. However, since the entire silicon oxide film can be etched after dry etching (the stack capacitor insulating film is covered with a polycrystalline silicon film), there is no problem. This is not possible with the conventional structure in which direct contact is made with the upper electrode of a single layer film.
以上説明したように本発明は、スタック容量の上部電極
材を多結晶シリコン膜と高融点金属タングステンシリサ
イド膜のような適当な配線材の2層膜にし、かつ、下地
拡散層とのコンタクト部のみにおいては、多結晶シリコ
ン膜のない単層膜とすることにより、スタック上部電極
材を薄くて低抵抗化しかつ、コンタクト抵抗を小さくで
き、半導体メモリのようなスタック容量を有する半導体
装置の高速化を図ることができる効果がある。As explained above, the present invention makes the upper electrode material of the stack capacitor a two-layer film of a polycrystalline silicon film and a suitable wiring material such as a refractory metal tungsten silicide film, and only the contact portion with the base diffusion layer is formed. By using a single-layer film without a polycrystalline silicon film, the stack upper electrode material can be made thinner and have lower resistance, and the contact resistance can be reduced, making it possible to increase the speed of semiconductor devices with stack capacitance such as semiconductor memories. There are effects that can be achieved.
第1図は本発明の第1の実施例を示す半導体チップの断
面図、第2図(a)〜(f)は第1の実施例の製造方法
を説明するための工程順に配置した半導体チップの断面
図、第3図は第2の実施例を示す半導体チップの断面図
、第4図は従来例を示す半導体チップの断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor chip showing a first embodiment of the present invention, and FIGS. 2(a) to (f) are semiconductor chips arranged in the order of steps to explain the manufacturing method of the first embodiment. 3 is a sectional view of a semiconductor chip showing a second embodiment, and FIG. 4 is a sectional view of a semiconductor chip showing a conventional example.
1,101,201・・・P型半導体基板、2,102
,202・・・N型拡散層、3,103,203・・・
フィールド酸化膜、4.104 204・・・ポリサ
イド膜、5,105,205,6 106.206・
・・酸化シリコン膜、7,107,207・・・窒化シ
リコン膜、8,108,208・・・多結晶シリコン膜
、9,109,209・・・コンタク1・孔、110,
210・・・シリサイド膜、1 1 1 ・・・フォト
レジスト膜、112・・・酸化シリコン膜、214・・
絶縁膜。1,101,201...P-type semiconductor substrate, 2,102
, 202... N-type diffusion layer, 3, 103, 203...
Field oxide film, 4.104 204...Polycide film, 5,105,205,6 106.206.
...Silicon oxide film, 7,107,207...Silicon nitride film, 8,108,208...Polycrystalline silicon film, 9,109,209...Contact 1/hole, 110,
210... Silicide film, 1 1 1... Photoresist film, 112... Silicon oxide film, 214...
Insulating film.
Claims (1)
配線層が半導体基板の不純物拡散層とコンタクトしてい
る半導体装置において、前記第2の配線層は前記コンタ
クト部を除きその下層に多結晶シリコン膜を有する多層
膜であることを特徴とする半導体装置。In a semiconductor device in which a second wiring layer provided on the first wiring layer via a capacitive insulating film is in contact with an impurity diffusion layer of a semiconductor substrate, the second wiring layer is provided with the second wiring layer except for the contact portion. A semiconductor device characterized in that it is a multilayer film having a polycrystalline silicon film as a lower layer.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15766789A JPH0322435A (en) | 1989-06-19 | 1989-06-19 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
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JP15766789A JPH0322435A (en) | 1989-06-19 | 1989-06-19 | Semiconductor device |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0322435A true JPH0322435A (en) | 1991-01-30 |
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Family Applications (1)
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JP15766789A Pending JPH0322435A (en) | 1989-06-19 | 1989-06-19 | Semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPH0322435A (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6317544A (en) * | 1986-07-10 | 1988-01-25 | Seiko Instr & Electronics Ltd | Semiconductor device |
-
1989
- 1989-06-19 JP JP15766789A patent/JPH0322435A/en active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6317544A (en) * | 1986-07-10 | 1988-01-25 | Seiko Instr & Electronics Ltd | Semiconductor device |
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