JPH0445523A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents
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- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
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- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
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の製造方法に関し、特にゲート電極
配線と拡散層とのコンタクト(以下、ダイレクト・コン
タクトという。)の形成方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and particularly to a method of forming a contact between a gate electrode wiring and a diffusion layer (hereinafter referred to as a direct contact).
[従来の技術]
従来の半導体装置におけるダイレクト・コンタクトの形
成方法を第3図(a)〜(c)に示す。第3図(a)に
示すように、P形シリコン基板1上にフィールド酸化膜
2によって素子分離を行い、その上にゲート酸化膜3を
形成した後にフォトリソグラフィーにより、ダイレクト
・コンタクト孔を開ける部分以外にフォトレジスト6を
残すようにする。次に第3図(b)に示すようにダイレ
クト・コンタクトの部分の酸化膜3を除去した後に多結
晶シリコン層4を形成し、多結晶シリコン層4にリンを
拡散させる。このリン拡散の際にダイレクト・コンタク
トの部分には酸化膜3がないため、この部分にのみ基板
1中にリンが拡散し、N+拡散層9を形成することがで
きる。次に第3図(c)に示すようにゲート電極のパタ
ーニングをフォトリソグラフィーを用いて行った後にS
D影形成ためのイオン注入を行い、N1拡散層11を形
成する。以上の工程により、ゲート電極配線9と拡散層
11との間で直接電気的接続を得ることが可能になる。[Prior Art] A method of forming a direct contact in a conventional semiconductor device is shown in FIGS. 3(a) to 3(c). As shown in FIG. 3(a), after device isolation is performed on a P-type silicon substrate 1 by a field oxide film 2 and a gate oxide film 3 is formed thereon, a direct contact hole is formed by photolithography. The photoresist 6 is left in place other than the photoresist 6. Next, as shown in FIG. 3(b), after removing the oxide film 3 at the direct contact portion, a polycrystalline silicon layer 4 is formed, and phosphorus is diffused into the polycrystalline silicon layer 4. During this phosphorus diffusion, since there is no oxide film 3 in the direct contact area, phosphorus is diffused into the substrate 1 only in this area, and an N+ diffusion layer 9 can be formed. Next, as shown in FIG. 3(c), after patterning the gate electrode using photolithography,
Ion implantation for forming a D shadow is performed to form an N1 diffusion layer 11. Through the above steps, it becomes possible to obtain a direct electrical connection between the gate electrode wiring 9 and the diffusion layer 11.
10は酸化膜である。10 is an oxide film.
[発明が解決しようとする課題]
上述した従来のダイレクト・コンタクトの形成方法はゲ
ート酸化膜3上に直接フォトレジスト6を塗布するため
に、ゲート電極用の多結晶シリコン層を成長する前に洗
浄を行ってもゲート酸化膜とゲート電極の間に不純物が
残りやすくなり、LSIの高速化、集積化に伴ってゲー
ト酸化膜が200Å以下と薄くなってくると、ゲート酸
化膜とゲート電極との間の不純物の影響によってゲート
耐圧が悪くなり、さらにゲート酸化膜の長期信頼性が落
ちてくるという問題が生じてくる。[Problems to be Solved by the Invention] In the conventional direct contact forming method described above, in order to coat the photoresist 6 directly on the gate oxide film 3, cleaning is performed before growing the polycrystalline silicon layer for the gate electrode. Even if this is done, impurities tend to remain between the gate oxide film and the gate electrode, and as the gate oxide film becomes thinner to 200 Å or less as LSI speeds increase and integration increases, the relationship between the gate oxide film and the gate electrode increases. A problem arises in that the gate breakdown voltage deteriorates due to the influence of impurities between the gates and the long-term reliability of the gate oxide film deteriorates.
本発明の目的は、ゲート酸化膜に直接フォトレジストを
塗布せずにダイレクト・コンタクトを形成することによ
り、従来の問題を解決した半導体装置の製造方法を提供
することにある。An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device that solves the conventional problems by forming a direct contact without directly applying photoresist to a gate oxide film.
[課題を解決するための手段]
前記目的を達成するため、本発明に係る半導体装置の製
造方法においては、酸化膜形成工程と、酸化膜除去工程
と、成長工程と、リン拡散工程と、パターニング工程と
、拡散層形成工程とを有し、半導体装置のゲー ト電極
配線と拡散層との直接コンタクト構造を形成する半導体
装置の製造方法であって、
酸化膜形成工程は、基板上に素子分離を行−った後に該
基板上にゲート酸化膜を形成し、かつ該ゲート酸化膜上
に多結晶シリコン層を形成した後に該多結晶シリコン層
上にCVD酸化膜を形成するものであり、
酸化膜除去工程は、フォトリソグラフィーにより、ゲー
ト電極配線と拡散層との直接コンタクト構造を形成する
部分の前記CVD酸化膜及び多結晶シリコン層並びにゲ
ート酸化膜を除去するものであり、
成長工程は、前記ゲート電極配線と拡散層との直接コン
タクト構造を形成する部分に開口された孔内に、高融点
金属又はシリサイドを選択的に成長させるものであり、
リン拡散工程は、前記CVD酸化膜を除去した後にリン
拡散を行うものであり、
パターニング工程は、ゲート電極のパターニングを行う
ものであり、
拡散層形成工程は、イオン注入によりゲート電極にセル
ファラインに拡散層形成を行うものである。[Means for Solving the Problem] In order to achieve the above object, the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes an oxide film formation step, an oxide film removal step, a growth step, a phosphorus diffusion step, and a patterning step. A method for manufacturing a semiconductor device that includes a step of forming a diffusion layer and a step of forming a diffusion layer to form a direct contact structure between the gate electrode wiring of the semiconductor device and the diffusion layer, the oxide film forming step being a step of forming an element isolation layer on a substrate. After performing oxidation, a gate oxide film is formed on the substrate, and a polycrystalline silicon layer is formed on the gate oxide film, and then a CVD oxide film is formed on the polycrystalline silicon layer. The film removal step is to remove, by photolithography, the CVD oxide film, the polycrystalline silicon layer, and the gate oxide film in the portions that form a direct contact structure between the gate electrode wiring and the diffusion layer; A high-melting point metal or silicide is selectively grown in a hole opened in a part where a direct contact structure between the gate electrode wiring and the diffusion layer is formed, and the phosphorus diffusion process is performed by removing the CVD oxide film. Phosphorus diffusion is then carried out, the patterning process is to pattern the gate electrode, and the diffusion layer forming process is to form a diffusion layer in the self-alignment line on the gate electrode by ion implantation.
また、本発明においては、前記リン拡散後に高融点金属
シリサイドを形成することにより、ゲート電極を高融点
金属シリサイドと多結晶シリコン層との2層構造配線と
する工程を含むものである。Further, the present invention includes a step of forming a high melting point metal silicide after the phosphorus diffusion to form the gate electrode into a two-layer wiring structure of the high melting point metal silicide and the polycrystalline silicon layer.
[作用]
本発明によれば、ゲート酸化膜に直接フォトレジストを
塗布せずにダイレクト・コンタクトを形成する。このた
め、200Å以下の薄いゲート酸化膜を使用するような
高速あるいは高集積化が要求されるようなデバイスにお
いて、ゲート耐圧が高く、また長期信頼性の高いゲート
酸化膜が得られる。[Operation] According to the present invention, a direct contact is formed without applying photoresist directly to the gate oxide film. Therefore, in devices requiring high speed or high integration using a thin gate oxide film of 200 Å or less, a gate oxide film with high gate breakdown voltage and high long-term reliability can be obtained.
また、ダイレクト・コンタクト部分に高融点金属又はそ
のシリサイドを形成することにより、安定して低いコン
タクト抵抗を得るものである。Further, by forming a high melting point metal or its silicide in the direct contact portion, stable and low contact resistance can be obtained.
[実施例] 次に本発明の実施例について図面を参照して説明する。[Example] Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施例1)
第1図(a)〜(ロ)は本発明の実施例1を工程順に示
す断面図である。(Example 1) FIGS. 1A to 1B are cross-sectional views showing Example 1 of the present invention in the order of steps.
第1図(a)に示すように、まず、P形シリコン基板l
にフィールド酸化膜2を形成して素子分離を行った後に
ゲート酸化膜3を形成し、さらに多結晶シリコン層4を
形成し、その上にCVD酸化膜5を形成する。その後フ
ォトリソグラフィーによりダイレクト・コンタクトの部
分以外にフォト1ノジスト6を残すようにパターニング
を行う。As shown in FIG. 1(a), first, a P-type silicon substrate l
After a field oxide film 2 is formed to perform element isolation, a gate oxide film 3 is formed, a polycrystalline silicon layer 4 is further formed, and a CVD oxide film 5 is formed thereon. Thereafter, patterning is performed by photolithography so that the photo resist 6 is left in areas other than the direct contact areas.
次に第1図(b)に示すように、フォトレジスト6をマ
スクとして、CVD酸化膜5.多結晶シリコン層4.ゲ
ート酸化膜3をエツチングし、ダイレクト・コンタクト
孔7を開孔する。Next, as shown in FIG. 1(b), using the photoresist 6 as a mask, the CVD oxide film 5. Polycrystalline silicon layer 4. The gate oxide film 3 is etched to form a direct contact hole 7.
次に第1図(c)に示すように高融点金属又はそのシリ
サイド8例えばW、 WSi、 Mo、 MoSi、
Ti、 TiSiを選択的に成長させて、ダイレクト・
コンタクト孔7を埋め込む。ダイレクト・コンタクト孔
7以外の部分はCVD酸化膜5によって覆われているの
で、高融点金属又はそのシリサイドは成長しない。Next, as shown in FIG. 1(c), a high melting point metal or its silicide 8 such as W, WSi, Mo, MoSi,
Direct growth by selectively growing Ti and TiSi
Fill the contact hole 7. Since the portion other than the direct contact hole 7 is covered with the CVD oxide film 5, high melting point metal or its silicide does not grow.
次に第1図(d)に示すようにCVD酸化膜5を除去し
た後にリン拡散を行い、多結晶シリコン層4の層抵抗を
下げるとともにダイレクト・コンタクトの部分の基板上
にN“拡散層9を形成する。Next, as shown in FIG. 1(d), after removing the CVD oxide film 5, phosphorus diffusion is performed to lower the layer resistance of the polycrystalline silicon layer 4 and to form an N" diffusion layer 9 on the substrate in the direct contact area. form.
次に第1図(e)に示すようにゲート電極のパターニン
グを行う。Next, the gate electrode is patterned as shown in FIG. 1(e).
次に第1図(0に示すように基板表面にむき出しになっ
ているゲート酸化膜3を除去した後に、熱酸化により薄
い酸化膜10を形成し、イオン注入によりN+拡散層1
1を形成する。Next, as shown in FIG. 1 (0), after removing the gate oxide film 3 exposed on the substrate surface, a thin oxide film 10 is formed by thermal oxidation, and an N+ diffusion layer 1 is formed by ion implantation.
form 1.
次に第1図(2)に示すように層間絶縁膜12を形成し
、コンタクト孔13を開孔した後に、アルミ配線14を
形成し、アルミ配線のパターニングを行う。Next, as shown in FIG. 1(2), an interlayer insulating film 12 is formed, a contact hole 13 is formed, an aluminum wiring 14 is formed, and the aluminum wiring is patterned.
以上の工程により、ゲート酸化膜3に直接フォトレジス
トを塗布することなく、ダイレクト・コンタクトを形成
することができる。Through the above steps, a direct contact can be formed without directly applying photoresist to the gate oxide film 3.
(実施例2) 第2図は本発明の実施例2を示す断面図である。(Example 2) FIG. 2 is a sectional view showing a second embodiment of the present invention.
本実施例では゛ゲート電極として高融点金属シリサイド
15.多結晶シリコン層4の2層構造電極を用いている
。In this embodiment, ``high melting point metal silicide 15'' is used as the gate electrode. A two-layer structure electrode of polycrystalline silicon layer 4 is used.
[発明の効果]
以上説明したように本発明はゲート酸化膜に直接フォト
レジストを塗布せずにダイレクト・コンタクトが形成で
きるので、200Å以下の薄いゲート酸化膜を使用する
ような高速あるいは高集積化が要求されるようなデバイ
スにおいて、ゲート耐圧が高く、また長期信頼性の高い
ゲート酸化膜を得ることができる。また、ダイレクト・
コンタクト部分に高融点金属又はそのシリサイドを形成
しているので、安定して低いコンタクト抵抗が得られる
という効果がある。[Effects of the Invention] As explained above, the present invention allows direct contact to be formed without applying photoresist directly to the gate oxide film, so it is possible to achieve high speed or high integration using a gate oxide film as thin as 200 Å or less. In devices that require the following, it is possible to obtain a gate oxide film with high gate breakdown voltage and high long-term reliability. Also, direct
Since a high melting point metal or its silicide is formed in the contact portion, there is an effect that a stable and low contact resistance can be obtained.
第1図(a)〜(2)は本発明の実施例1を工程順に示
す断面図、第2図は本発明の実施例2を示す断面図、第
3図(a)〜(c)は従来例を工程順に示す断面図であ
る。
1・・・P形シリコン基板 2・・・フィールド酸化
膜3・・・ゲート酸化膜 4・・・多結晶シリコ
ン層5・・・CVD酸化膜 6・・・フォト
レジスト7・・・ダイレクト・コンタクト孔Figures 1 (a) to (2) are cross-sectional views showing the first embodiment of the present invention in the order of steps, Figure 2 is a cross-sectional view showing the second embodiment of the present invention, and Figures 3 (a) to (c) are FIG. 3 is a cross-sectional view showing a conventional example in the order of steps. 1... P-type silicon substrate 2... Field oxide film 3... Gate oxide film 4... Polycrystalline silicon layer 5... CVD oxide film 6... Photoresist 7... Direct contact hole
Claims (2)
と、リン拡散工程と、パターニング工程と、拡散層形成
工程とを有し、半導体装置のゲート電極配線と拡散層と
の直接コンタクト構造を形成する半導体装置の製造方法
であって、 酸化膜形成工程は、基板上に素子分離を行った後に該基
板上にゲート酸化膜を形成し、かつ該ゲート酸化膜上に
多結晶シリコン層を形成した後に該多結晶シリコン層上
にCVD酸化膜を形成するものであり、 酸化膜除去工程は、フォトリソグラフィーにより、ゲー
ト電極配線と拡散層との直接コンタクト構造を形成する
部分の前記CVD酸化膜及び多結晶シリコン層並びにゲ
ート酸化膜を除去するものであり、 成長工程は、前記ゲート電極配線と拡散層との直接コン
タクト構造を形成する部分に開口された孔内に、高融点
金属又はシリサイドを選択的に成長させるものであり、 リン拡散工程は、前記CVD酸化膜を除去した後にリン
拡散を行うものであり、 パターニング工程は、ゲート電極のパターニングを行う
ものであり、 拡散層形成工程は、イオン注入によりゲート電極にセル
フアラインに拡散層形成を行うものであることを特徴と
する半導体装置の製造方法。(1) Includes an oxide film formation process, an oxide film removal process, a growth process, a phosphorus diffusion process, a patterning process, and a diffusion layer formation process, and provides direct contact between the gate electrode wiring of the semiconductor device and the diffusion layer. A method of manufacturing a semiconductor device in which a structure is formed, the oxide film forming step includes forming a gate oxide film on the substrate after element isolation on the substrate, and forming a polycrystalline silicon layer on the gate oxide film. After forming the polycrystalline silicon layer, a CVD oxide film is formed on the polycrystalline silicon layer, and in the oxide film removal step, the CVD oxide film is removed by photolithography in the portion where a direct contact structure between the gate electrode wiring and the diffusion layer is to be formed. The film, polycrystalline silicon layer, and gate oxide film are removed, and the growth process involves injecting high-melting point metal or silicide into the hole opened in the part where the direct contact structure between the gate electrode wiring and the diffusion layer is formed. The phosphorus diffusion step is to perform phosphorus diffusion after removing the CVD oxide film, the patterning step is to pattern the gate electrode, and the diffusion layer formation step is to selectively grow the oxide film. A method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that a diffusion layer is formed in a self-aligned manner on a gate electrode by ion implantation.
ることにより、ゲート電極を高融点金属シリサイドと多
結晶シリコン層との2層構造配線とする工程を含むこと
を特徴とする請求項第(1)項記載の半導体装置の製造
方法。(2) Forming a high melting point metal silicide after the phosphorus diffusion to form the gate electrode into a two-layer wiring structure of a high melting point metal silicide and a polycrystalline silicon layer. ) The method for manufacturing a semiconductor device according to item 2.
Priority Applications (1)
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JP15469990A JPH0445523A (en) | 1990-06-13 | 1990-06-13 | Manufacture of semiconductor device |
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JPH0445523A true JPH0445523A (en) | 1992-02-14 |
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JP15469990A Pending JPH0445523A (en) | 1990-06-13 | 1990-06-13 | Manufacture of semiconductor device |
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1990
- 1990-06-13 JP JP15469990A patent/JPH0445523A/en active Pending
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