JPH0410218B2 - - Google Patents

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JPH0410218B2
JPH0410218B2 JP57082475A JP8247582A JPH0410218B2 JP H0410218 B2 JPH0410218 B2 JP H0410218B2 JP 57082475 A JP57082475 A JP 57082475A JP 8247582 A JP8247582 A JP 8247582A JP H0410218 B2 JPH0410218 B2 JP H0410218B2
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silicon
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    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、シリサイドを形成する金属材料を
用い、電極配線の接続を自己整合的に形成するよ
うにした半導体装置の製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device in which a metal material forming silicide is used and connections of electrode wiring are formed in a self-aligned manner.

従来の半導体装置において、シリコン基板また
はシリコン薄膜電極の電気配線接続の形成法の一
例を第1図a〜第1図eにて説明する。まず、第
1図aに示すように、P型シリコン基板11にリ
ンあるいはヒ素を選択的に注入してN+領域12
を形成し、PSG膜(リンガラス膜)13を被着
し、さらにホトレジストパターン14を形成す
る。
An example of a method for forming electrical wiring connections on a silicon substrate or a silicon thin film electrode in a conventional semiconductor device will be described with reference to FIGS. 1a to 1e. First, as shown in FIG.
, a PSG film (phosphorus glass film) 13 is deposited, and a photoresist pattern 14 is further formed.

次に、前記ホトレジスト14をマスクとしてた
とえばCF4(四フツ化メタン)とH2(水素)の混合
ガスを用いてプラズマエツチングを行い、コンタ
クトホール15を形成する(第1図b)。このホ
トレジストパターン14を除去した後、第1図c
に示すように、ポリシリコン膜16を被着する。
Next, using the photoresist 14 as a mask, plasma etching is performed using, for example, a mixed gas of CF 4 (tetrafluoromethane) and H 2 (hydrogen) to form a contact hole 15 (FIG. 1b). After removing this photoresist pattern 14, FIG.
A polysilicon film 16 is deposited as shown in FIG.

さらに、第1図dに示すように、ホトレジスト
パターン17を形成後、前記ホトレジストパター
ン17をマスクとして、ポリシリコン膜16を、
たとえばCF4とO2(酸素)の混合ガスを用いてプ
ラズマエツチングを行い、電極配線パターンを形
成する。(第1図e)。
Further, as shown in FIG. 1d, after forming the photoresist pattern 17, using the photoresist pattern 17 as a mask, the polysilicon film 16 is
For example, plasma etching is performed using a mixed gas of CF 4 and O 2 (oxygen) to form an electrode wiring pattern. (Figure 1e).

以上の電極配線接続の形成法では、前記ポリシ
リコン膜16上のホトレジストパターン17が、
コンタクトホール15を完全に被覆しない場合
(第2図a)、ポリシリコン膜16のエツチングの
際にコンタクトホール15の開孔底部が露出し、
N+領域12がエツチングされて素子の電気的特
性を悪くするなどの問題があるため(第2図b)、
電極配線パターンはコンタクトホールを完全に被
覆するように、位置合せのずれや電極配線のパタ
ーン変換差を考慮してコンタクトホールよりも約
1μm以上大きく設計する必要があり、高集積化
の妨げになつていた。
In the above method for forming electrode wiring connections, the photoresist pattern 17 on the polysilicon film 16 is
If the contact hole 15 is not completely covered (FIG. 2a), the bottom of the contact hole 15 will be exposed during etching of the polysilicon film 16.
There is a problem that the N + region 12 is etched and the electrical characteristics of the device are deteriorated (Fig. 2b).
In order to completely cover the contact hole, the electrode wiring pattern should be approximately smaller than the contact hole, taking into consideration misalignment and differences in electrode wiring pattern conversion.
It was necessary to design the device to be larger than 1 μm, which hindered high integration.

この発明は、上記従来の欠点を除去するために
なされたもので、コンタクトホールに対する、電
極配線の余裕を減少し、集積度の向上をはかるこ
とのできる半導体装置の製造方法を提供すること
を目的とする。
The present invention was made in order to eliminate the above-mentioned conventional drawbacks, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device that can reduce the allowance for electrode wiring with respect to a contact hole and improve the degree of integration. shall be.

以下、この発明の半導体装置の製造方法の実施
例について図面に基づき説明する。第3図a〜第
3図eはその実施例の工程説明図である。この第
3図a〜第3図eにおいて、第1図a〜第1図e
および第2図a、第2図bと同一部分には同一符
号を付して述べることにする。
Embodiments of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIGS. 3a to 3e are process explanatory diagrams of this embodiment. In this Fig. 3a to Fig. 3e, Fig. 1a to Fig. 1e
The same parts as in FIGS. 2a and 2b will be described with the same reference numerals.

まず、第3図aに示すように、P型シリコン基
板11上にN型不純物として、たとえばヒ素を注
入して電気接続をとるためのN+領域12を形成
し、その上にPSG膜(リンガラス膜)13を厚
さ0.6μm(ミクロン)被着し、さらにその上にホ
トレジストたとえばAZ1350を用いて、厚さ1μm
のコンタクトホール用のレジストマスクパターン
14を形成する。
First, as shown in FIG. 3a, an N + region 12 for electrical connection is formed by implanting an N-type impurity, such as arsenic, onto a P-type silicon substrate 11, and a PSG film (phosphorus A glass film) 13 is deposited to a thickness of 0.6 μm (microns), and then a photoresist such as AZ1350 is applied on top to a thickness of 1 μm.
A resist mask pattern 14 for contact holes is formed.

次に、このレジストマスクパターン14をエツ
チングマスクとして第3図bのようにPSG膜1
3をエツチングしコンタクトホール15を開孔
し、レジストマスクパターン14を除去する。
Next, using this resist mask pattern 14 as an etching mask, the PSG film 1 is etched as shown in FIG.
3 is etched to open a contact hole 15, and the resist mask pattern 14 is removed.

次に、電極配線材料として第3図cのように、
モリブデン膜19を厚さ0.6μm被着し、その上
に、厚さ0.2μmのシリコン窒化膜20を被着し、
さらにその上にホトレジストたとえばAZ1370を
用いて厚さ1μmの電極配線用のレジストマスク
パターン21を形成する。
Next, as the electrode wiring material, as shown in Figure 3c,
A molybdenum film 19 with a thickness of 0.6 μm is deposited, and a silicon nitride film 20 with a thickness of 0.2 μm is deposited thereon,
Furthermore, a resist mask pattern 21 for electrode wiring having a thickness of 1 μm is formed using a photoresist such as AZ1370.

次に、シリコン窒化膜20をエツチングし、さ
らにレジストマスクパターン21を除去する(第
3図d)。これを酸素5/min流した高温酸化
炉中でたとえば1000℃で約1時間熱処理を行う
と、第3図eのように、N+領域12と接触する
モリブデン膜19はシリコンと反応してモリブデ
ンシリサイド22を形成し、一方N+領域12と
接触せず、かつシリコン窒化膜20にも被覆され
ていないモリブデン膜19は熱酸化され、昇華す
る。
Next, the silicon nitride film 20 is etched and the resist mask pattern 21 is removed (FIG. 3d). When this is heat-treated at, for example, 1000°C for about 1 hour in a high-temperature oxidation furnace with oxygen flowing at 5/min, the molybdenum film 19 in contact with the N + region 12 reacts with silicon and becomes molybdenum. The molybdenum film 19 forming the silicide 22 but not in contact with the N + region 12 and not covered with the silicon nitride film 20 is thermally oxidized and sublimed.

以上の工程により、N+領域12と電気的に接
続したモリブデンシリサイド22およびモリブデ
ン膜19からなる電極配線パターンが形成され
る。
Through the above steps, an electrode wiring pattern consisting of molybdenum silicide 22 and molybdenum film 19 electrically connected to N + region 12 is formed.

以上説明したように、第1の実施例では、コン
タクトホール15を形成した後、モリブデン膜1
9を被着した。モリブデンは熱酸化すると酸化モ
リブデンとなるが、酸化モリブデンは約800℃で
昇華する。また、シリコン膜と接触したモリブデ
ンは約500℃以上の温度でシリコンと反応し、モ
リブデンシリサイド22を形成するが、モリブデ
ンシリサイド22は熱酸化を行なつても、表面に
酸化シリコン膜を形成し、モリブデシリサイドは
変化しない。
As explained above, in the first embodiment, after forming the contact hole 15, the molybdenum film 1
9 was applied. When molybdenum is thermally oxidized, it becomes molybdenum oxide, and molybdenum oxide sublimates at about 800°C. In addition, molybdenum that comes into contact with the silicon film reacts with silicon at a temperature of about 500°C or higher to form molybdenum silicide 22, but even if molybdenum silicide 22 is thermally oxidized, a silicon oxide film is formed on the surface. Molybdesilicide does not change.

このため、第3図dの構造体を酸素雰囲気中で
高温処理すると、コンタクトホール15の底部で
モリブデンとシリコンが反応し、モリブデンシリ
サイド22を形成する。シリコン窒化膜20に被
覆されるモリブデン膜19は酸化されないが、シ
リコン窒化膜20に被覆されないモリブデンは酸
化され、昇華する。
Therefore, when the structure shown in FIG. 3d is subjected to high temperature treatment in an oxygen atmosphere, molybdenum and silicon react at the bottom of the contact hole 15 to form molybdenum silicide 22. The molybdenum film 19 covered with the silicon nitride film 20 is not oxidized, but the molybdenum not covered with the silicon nitride film 20 is oxidized and sublimated.

この発明の製造方法によれば、たとえば、第4
図に示すごとく電極配線形成用のレジストマスク
パターン21がコンタクトホール15を完全に被
覆しない(第4図a)の場合でも、コンタクトホ
ール15の開孔底部はモリブデンシリサイド22
が形成され、さらに露出したモリブデンシリサイ
ド膜22の表面には、第4図bのように酸化シリ
コン膜23が形成されるので、N+領域12が露
出することがなく素子の電気的特性の劣化などが
ない。
According to the manufacturing method of the present invention, for example, the fourth
As shown in the figure, even if the resist mask pattern 21 for forming electrode wiring does not completely cover the contact hole 15 (FIG. 4a), the bottom of the contact hole 15 is covered with molybdenum silicide 22.
is formed, and then a silicon oxide film 23 is formed on the exposed surface of the molybdenum silicide film 22 as shown in FIG . There is no such thing.

したがつて、電極配線のコンタクトホールに対
する余裕を減少できるのでコンタクトホール上の
電極配線の線幅を従来より約1μm縮少可能とな
り、素子の高集積化がはかれる。
Therefore, since the allowance for the electrode wiring relative to the contact hole can be reduced, the line width of the electrode wiring above the contact hole can be reduced by about 1 μm compared to the conventional method, and higher integration of the device can be achieved.

また、モリブデンはポリシリコンに対し、抵抗
率が約10分の1以下であるため電極配線抵抗が小
さくなる利点もある。
Furthermore, since molybdenum has a resistivity that is approximately one-tenth or less of that of polysilicon, it also has the advantage of reducing electrode wiring resistance.

この発明の第2の実施例として、MOSトラン
ジスタの電極配線に応用した例を第5図に示す。
第5図aのように、P型シリコン基板11上に
0.05μmの厚さの熱酸化膜(酸化シリコン膜)2
3を形成し、ポリシリコンを用いて厚さ0.2μmの
ゲート電極24を形成し、ヒ素をP型シリコン基
板11上に注入してN+領域12を形成し、その
上に厚さ0.6μmのPSG膜13を被着してコンタク
トホール15を開孔する。
As a second embodiment of the invention, an example in which the invention is applied to electrode wiring of a MOS transistor is shown in FIG.
As shown in FIG. 5a, on the P-type silicon substrate 11
Thermal oxide film (silicon oxide film) 2 with a thickness of 0.05μm
3 is formed, a gate electrode 24 with a thickness of 0.2 μm is formed using polysilicon, arsenic is implanted onto the P-type silicon substrate 11 to form an N + region 12, and a gate electrode 24 with a thickness of 0.6 μm is formed on it. A PSG film 13 is deposited and a contact hole 15 is opened.

次に、厚さ0.6μmのモリブデン膜19を全面に
被着し、さらにモリブデン膜19上に厚さ0.2μm
のシリコン窒化膜20を形成し、シリコン窒化膜
20をパタニングする(第5図b)。
Next, a molybdenum film 19 with a thickness of 0.6 μm is deposited on the entire surface, and then a molybdenum film 19 with a thickness of 0.2 μm is deposited on the molybdenum film 19.
A silicon nitride film 20 is formed, and the silicon nitride film 20 is patterned (FIG. 5b).

次に、これを酸素雰囲気中で1000℃1時間の熱
所を行う。N+領域12およびポリシリコンゲー
ト電極24と接触するモリブデン膜19はシリコ
ン窒化膜20と反応し、モリブデンシリサイド2
2を形成し、同時にシリコン窒化膜20に被覆さ
れず表面に露出するモリブデン膜19が酸化さ
れ、昇華する。そして、シリコン窒化膜20を除
去して電極配線パターンが形成される(第5図
c)。
Next, this is heated at 1000° C. for 1 hour in an oxygen atmosphere. The molybdenum film 19 in contact with the N + region 12 and the polysilicon gate electrode 24 reacts with the silicon nitride film 20, and the molybdenum silicide 2
At the same time, the molybdenum film 19, which is not covered with the silicon nitride film 20 and is exposed on the surface, is oxidized and sublimated. Then, the silicon nitride film 20 is removed to form an electrode wiring pattern (FIG. 5c).

この第2の実施例においても、第1の実施例と
同様に電極配線形成用のレジストパターンはコン
タクトホール15を完全に被覆する必要がないの
で、電極配線パターンの線幅を縮少でき、素子の
高集積化がはかれる。
In this second embodiment, as in the first embodiment, the resist pattern for forming the electrode wiring does not need to completely cover the contact hole 15, so the line width of the electrode wiring pattern can be reduced and the element High integration is achieved.

以上のように、この発明の半導体装置の製造方
法によれば、シリコン層の表面に形成した絶縁層
に開孔して開孔部を形成し、この開孔部を含む上
面にシリコン元素と化合物を形成する金属層を形
成し、この金属層の表面に耐酸化層を選択的に形
成して熱処理を行うことにより開孔部内の金属層
をシリコン化合物に変換し、耐酸化層の被覆され
ない金属層を酸化して蒸発させることにより除去
するようにしたので、マスクずれが生じた場合で
も、開孔部(コンタクトホール)底部のシリコン
層が露出するのを防止でき、その結果として電極
配線パターンの線幅を縮少でき、素子の高集積化
が可能となる。
As described above, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, holes are formed in the insulating layer formed on the surface of the silicon layer to form the openings, and silicon elements and compounds are formed on the upper surface including the openings. A metal layer is formed that forms a silicon compound, and an oxidation-resistant layer is selectively formed on the surface of this metal layer, and heat treatment is performed to convert the metal layer inside the opening into a silicon compound. Since the layer is removed by oxidation and evaporation, even if a mask shift occurs, the silicon layer at the bottom of the contact hole can be prevented from being exposed, and as a result, the electrode wiring pattern can be removed. The line width can be reduced, allowing higher integration of devices.

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

第1図aないし第1図eはそれぞれ従来の半導
体装置の製造方法の工程説明図、第2図aおよび
第2図bはそれぞれ従来の半導体装置の製造方法
の問題点を示す半導体装置の断面図、第3図aな
いし第3図eおよび第4図a、第4図bはそれぞ
れこの発明の半導体装置の製造方法の一実施例の
工程説明図、第5図aないし第5図cはそれぞれ
この発明の半導体装置の製造方法の他の実施例の
工程説明図である。 11……P型シリコン基板、12……N+領域、
13……PSG膜、14……レジストマスクパタ
ーン、15……コンタクトホール、16……ポリ
シリコン膜、19……モリブデン膜、20……シ
リコン窒化膜、21……レジストマスクパター
ン、22……モリブデンシリサイド、23……酸
化シリコン膜、24……ポリシリコンゲート電
極。
1a to 1e are process explanatory diagrams of a conventional semiconductor device manufacturing method, and FIGS. 2a and 2b are cross sections of a semiconductor device showing problems in the conventional semiconductor device manufacturing method, respectively. 3a to 3e and 4a and 4b are process explanatory diagrams of an embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, and FIGS. 5a to 5c are process explanatory diagrams, respectively. FIGS. 3A and 3B are process explanatory diagrams of other embodiments of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention; FIGS. 11...P-type silicon substrate, 12...N + region,
13...PSG film, 14...Resist mask pattern, 15...Contact hole, 16...Polysilicon film, 19...Molybdenum film, 20...Silicon nitride film, 21...Resist mask pattern, 22...Molybdenum Silicide, 23... silicon oxide film, 24... polysilicon gate electrode.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 シリコン層表面に絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層に開孔部を形成して前記シリコン層の
表面を露出させる工程と、前記絶縁層の表面およ
び前記開孔部内の前記シリコン層の露出表面上に
シリコン元素と化合物を形成する金属層を形成す
る工程と、前記開孔部上を含む電極配線形成部分
の前記金属層表面に耐酸化層を選択的に形成する
工程と、前記工程で得られた構造体を酸素雰囲気
中で加熱することにより、前記開孔部内の前記金
属層をシリコン化合物に変換すると同時に、前記
耐酸化層に被覆されない前記金属層を酸化し昇華
させ除去する工程とを含む半導体装置の製造方
法。 2 金属層がモリブデンであり、かつ前記耐酸化
層が窒化シリコンであることを特徴とする特許請
求の範囲第1項記載の半導体装置の製造方法。
[Claims] 1. A step of forming an insulating layer on the surface of the silicon layer;
forming an opening in the insulating layer to expose the surface of the silicon layer; and a metal layer forming a compound with silicon element on the surface of the insulating layer and the exposed surface of the silicon layer in the opening. a step of selectively forming an oxidation-resistant layer on the surface of the metal layer in the electrode wiring forming portion including above the opening, and heating the structure obtained in the step in an oxygen atmosphere. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of: converting the metal layer in the opening into a silicon compound; and simultaneously oxidizing, sublimating, and removing the metal layer not covered by the oxidation-resistant layer. 2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the metal layer is made of molybdenum, and the oxidation-resistant layer is made of silicon nitride.
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