JPH0513436A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JPH0513436A
JPH0513436A JP16731991A JP16731991A JPH0513436A JP H0513436 A JPH0513436 A JP H0513436A JP 16731991 A JP16731991 A JP 16731991A JP 16731991 A JP16731991 A JP 16731991A JP H0513436 A JPH0513436 A JP H0513436A
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JP
Japan
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substrate
contact hole
contact
region
ohmic
Prior art date
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Withdrawn
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JP16731991A
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Japanese (ja)
Inventor
Masaaki Uno
昌明 宇野
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To make smaller natural oxide film to be formed on the bottom of a contact hole, thereby enabling a contact hole having smaller aperture area in lower contact resistance to be made in relation to the structure of the contact hole for making an ohmic connection. CONSTITUTION:The title semiconductor device containing a MOS field effect transistor composed of a gate region 2 provided on a substrate 1 (100), a source region 3 and a drain region 4 with an oblique surface 5 (111) formed on the surface at least in one region and a contact hole 7 made in the substrate 1 using at least a part of the oblique surface 5 as an ohmic connection surface 6 as well as formed in the substrate 1 in the surface direction obliquely intersecting with the oblique surface 5 (111) is characterized in that the oblique surface 5 (111) formed on the surface of the substrate 1 (100) is an ohmic connection surface.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の構造,特に
オーミック接続をとるためのコンタクトホールの構造に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a structure of a semiconductor device, and more particularly to a structure of a contact hole for making ohmic connection.

【0002】スケーリング則を指針として半導体素子を
縮小微細化する際,コンタクトホールをもスケーリング
則に従い微細化するためには,コンタクトホールの開口
面積当たりのコンタクト抵抗を低減することが必要であ
る。
When a semiconductor element is reduced and miniaturized by using the scaling rule as a guide, it is necessary to reduce the contact resistance per opening area of the contact hole in order to miniaturize the contact hole according to the scaling rule.

【0003】このため,コンタクト抵抗の低いオーミッ
ク接続を実現できるコンタクトホールが要求されてい
る。
Therefore, there is a demand for a contact hole which can realize ohmic connection with low contact resistance.

【0004】[0004]

【従来の技術】半導体素子の製造においてコンタクトホ
ールを開口した時,その底に露呈する不純物領域の表面
には自然酸化膜が形成され,コンタクト抵抗が増加する
ことが知られている。
2. Description of the Related Art It is known that when a contact hole is opened in the manufacture of a semiconductor device, a natural oxide film is formed on the surface of an impurity region exposed at the bottom of the contact hole to increase the contact resistance.

【0005】そこで,酸化膜を弗酸処理して除去した
後,温水に浸漬して不純物領域表面に酸化膜が形成され
ることを防止することにより,コンタクト抵抗を低減す
る方法が考案された。
Therefore, a method has been devised to reduce the contact resistance by removing the oxide film by hydrofluoric acid treatment and then immersing it in hot water to prevent the oxide film from being formed on the surface of the impurity region.

【0006】しかし,半導体装置は,素子特性又はプロ
セス上の観点から(111)面と異なる基板表面に形成
されることが多い。かかる場合,コンタクトをとるべき
不純物領域の表面は通常は基板表面と平行であるから,
その上に設けられたコンタクトホールのオーミック接続
面は必然的に基板表面と同じ結晶面となる。
However, a semiconductor device is often formed on a substrate surface different from the (111) plane from the viewpoint of element characteristics or process. In such a case, the surface of the impurity region to be contacted is usually parallel to the substrate surface,
The ohmic contact surface of the contact hole provided thereon is necessarily the same crystal plane as the substrate surface.

【0007】その結果,従来のコンタクトホールの構造
では,酸化し易い結晶面に半導体素子を形成する場合,
例えば(100)面に形成されたMOSFETの場合に
は,オーミック接続面の酸化防止は必ずしも十分な効果
を奏するものとはならなかった。
As a result, in the conventional contact hole structure, when a semiconductor element is formed on a crystal plane that is easily oxidized,
For example, in the case of a MOSFET formed on the (100) plane, the prevention of oxidation of the ohmic contact surface does not always have a sufficient effect.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上述のように,従来の
コンタクトホールではオーミック接続面に酸化膜が形成
され易く,その結果コンタクト抵抗が増加するという欠
点があった。
As described above, the conventional contact hole has a drawback that an oxide film is easily formed on the ohmic contact surface, resulting in an increase in contact resistance.

【0009】本発明は,開口されたコンタクトホールの
底面に形成される自然酸化膜を少なくすることにより,
開口面積が小さくかつコンタクト抵抗の低いコンタクト
ホールを提供することを目的とする。
The present invention reduces the natural oxide film formed on the bottom surface of the opened contact hole,
An object is to provide a contact hole having a small opening area and a low contact resistance.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は,面方位(100)の半導体基板1の表面上
に設けられたゲート2と,ソース領域3及びドレイン領
域4のうち少なくとも一方の領域の表面に面方位(11
1)の斜面5が設けられたソース及びドレインと,少な
くとも該斜面5の一部をオーミック接続面6とする該基
板1上に設けられたコンタクトホール7とを有するMO
S電界効果トランジスタを含むことを特徴として構成さ
れ,及び,(111)面と斜交する面方位の半導体基板
1上に形成された半導体装置において,該基板1の表面
に形成された面方位(111)の斜面5をオーミック接
続面6とすることを特徴として構成される。
In order to solve the above problems, the present invention provides at least a gate 2, a source region 3 and a drain region 4 provided on the surface of a semiconductor substrate 1 having a plane orientation (100). The surface orientation (11
MO having a source and a drain provided with the inclined surface 5 of 1) and a contact hole 7 provided on the substrate 1 in which at least a part of the inclined surface 5 is an ohmic connection surface 6.
In a semiconductor device formed on a semiconductor substrate 1 having an S field effect transistor and having a plane orientation oblique to the (111) plane, the plane orientation formed on the surface of the substrate 1 ( It is characterized in that the slope 5 of (111) is the ohmic connection surface 6.

【0011】[0011]

【作用】本発明の構成では,ソース領域3及びドレイン
領域4並びにそれらを含むオーミック接続がされるべき
半導体領域からなるオーミック接続領域12の表面に
は,半導体素子が形成される基板1の面方位とは無関係
に(111)面からなる斜面(以下(111)斜面とい
う。)が形成されており,コンタクトホールはこの(1
11)斜面をオーミック接続面として含むように形成さ
れる。
In the structure of the present invention, the surface orientation of the substrate 1 on which the semiconductor element is formed is on the surface of the ohmic connection region 12 which is formed of the source region 3 and the drain region 4 and the semiconductor region including them, which is to be ohmic-connected. Slopes composed of (111) planes (hereinafter referred to as (111) slopes) are formed irrespective of the
11) It is formed to include a slope as an ohmic contact surface.

【0012】従ってコンタクトホールを形成するときそ
の底には,オーミック接続領域12の表面に設けられた
(111)斜面が露出する。シリコン又は3族─5族化
合物半導体において,(111)面は最も酸化されにく
い結晶面である。このため,(111)面に形成される
自然酸化膜は,(111)面と異なる面方位をもち半導
体素子が形成される基板表面にできる自然酸化膜より薄
いのである。
Therefore, when the contact hole is formed, the (111) slope formed on the surface of the ohmic contact region 12 is exposed at the bottom of the contact hole. In a silicon or Group 3-5 compound semiconductor, the (111) plane is the crystal plane most resistant to oxidation. Therefore, the natural oxide film formed on the (111) plane has a plane orientation different from that of the (111) plane and is thinner than the natural oxide film formed on the surface of the substrate on which the semiconductor element is formed.

【0013】従って,本構成の(111)面をオーミッ
ク接続面とするコンタクトホールは,接続面に介在する
酸化膜が薄いので,低いコンタクト抵抗を実現できるの
である。
Therefore, in the contact hole having the (111) plane as the ohmic contact surface in this structure, the oxide film interposed in the contact surface is thin, so that low contact resistance can be realized.

【0014】また,本発明では半導体素子を形成する面
とオーミック接続面とは斜交している。このため,半導
体素子を形成する面に垂直に設けられたコンタクトホー
ルについては,オーミック接続面はコンタクトホールの
開口面積よりも大きくなるから,コンタクトホールの開
口面積が小さくても大きな接続面積とすることができ,
素子を微細化することができる。なお,コンタクトホー
ルは半導体素子を形成する面に垂直に設けることは本発
明の必須の要素ではない。
Further, in the present invention, the surface on which the semiconductor element is formed and the ohmic contact surface are obliquely intersected. For this reason, regarding the contact hole provided perpendicularly to the surface on which the semiconductor element is formed, the ohmic contact surface is larger than the opening area of the contact hole. Therefore, even if the opening area of the contact hole is small, the contact area should be large. Can
The element can be miniaturized. It should be noted that it is not an essential element of the present invention that the contact hole is provided perpendicularly to the surface on which the semiconductor element is formed.

【0015】[0015]

【実施例】本発明を実施例により詳細に説明する。図1
は,本発明の第一実施例構造図であり,図1(a)はS
OI(Silicon onInsulator)構造の基板上に形成された
MOSFETの平面図を,図1(b)はそのAB断面図
を表している。
EXAMPLES The present invention will be described in detail with reference to Examples. Figure 1
FIG. 1 is a structural diagram of the first embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 1B is a plan view of a MOSFET formed on a substrate having an OI (Silicon on Insulator) structure, and FIG.

【0016】本実施例のMOSFETは以下のように製
造される。図2は第一実施例工程図であり,図1に表さ
れたMOSFETの製造工程を断面図で表している。
The MOSFET of this embodiment is manufactured as follows. FIG. 2 is a process chart of the first embodiment, and shows a cross-sectional view of the manufacturing process of the MOSFET shown in FIG.

【0017】先ず図2(a)を参照して,シリコンウェ
ーハを支持基体10とし,その表面に形成された酸化膜
11上に面方位(100)シリコン基板1が設けられた
SOI構造の基板上に, ゲート幅より広い<-1,1,0>方
向に長い矩形の酸化膜からなるマスク13を形成する。
First, referring to FIG. 2A, on a substrate having an SOI structure in which a silicon wafer is used as a support substrate 10 and a plane orientation (100) silicon substrate 1 is provided on an oxide film 11 formed on the surface thereof. Then, a mask 13 made of a rectangular oxide film, which is wider than the gate width and is long in the <-1,1,0> direction, is formed.

【0018】次いで,図2(b)を参照して,マスク1
3を用いて,基板1のマスク13のない部分を選択的に
エッチングして除去し,基板1を上底がマスク13の幅
で下底が広い他の非平行な辺が(111)斜面5からな
るオベリスク状に成形する。
Next, referring to FIG. 2B, the mask 1
3, the portion of the substrate 1 without the mask 13 is selectively etched and removed, and the substrate 1 has a mask 13 having an upper base and a wide lower base. Is molded into an obelisk shape.

【0019】このエッチングは(111)面を表出させ
る異方性エッチャント,例えば水酸化カリウムとイソプ
ロピルアルコールの水溶液を用いて行うことができる。
ついで,マスク13を除去し,ゲート酸化膜の形成,チ
ャネル形成及びドレイン,ソース領域3,4形成のため
のイオン注入,ポリシリコンゲートの形成の後,絶縁膜
8を堆積し,コンタクトホール用の穴7aを(111)
斜面5上に設ける。なお,コンタクトホール7の一部が
(111)斜面5にかかるものであっても本発明の効果
を奏することができる。
This etching can be carried out using an anisotropic etchant which exposes the (111) plane, for example, an aqueous solution of potassium hydroxide and isopropyl alcohol.
Then, the mask 13 is removed, the gate oxide film is formed, the channels are formed and the drain and ions are implanted for forming the source regions 3 and 4, and the polysilicon gate is formed. Then, the insulating film 8 is deposited to form a contact hole. Hole 7a (111)
It is provided on the slope 5. The effect of the present invention can be obtained even if a part of the contact hole 7 extends over the (111) slope 5.

【0020】ついで,導電体を堆積しパターンニングし
て形成された配線金属9によりオーミック接続面6を上
記(111)斜面とするコンタクトホールを形成する。
本実施例では,基板1の下面は酸化膜11のためエッチ
ングされないから,オベリスク状のシリコン基板1を精
密な形状に形成することが容易である。
Then, a contact hole having the ohmic connection surface 6 as the (111) slope is formed by the wiring metal 9 formed by depositing and patterning a conductor.
In this embodiment, since the lower surface of the substrate 1 is not etched due to the oxide film 11, it is easy to form the obelisk-shaped silicon substrate 1 into a precise shape.

【0021】図3は本発明の第二実施例工程図であり,
シリコン基板1に形成されたMOSFETの断面を表し
ている。本実施例は上記第一実施例において,基板を通
常用いられるシリコンウェーハとしたものである。
FIG. 3 is a process chart of the second embodiment of the present invention.
1 shows a cross section of a MOSFET formed on a silicon substrate 1. In this embodiment, the substrate is a silicon wafer which is normally used in the first embodiment.

【0022】先ず,図3(a)を参照して,第一実施例
と同様の方法により,(100)シリコン基板1に酸化
膜からなるマスク13を形成し,異方性エッチングによ
り(100)斜面5を有するオベリスクを形成する。
First, referring to FIG. 3A, a mask 13 made of an oxide film is formed on a (100) silicon substrate 1 by the same method as in the first embodiment, and anisotropic etching is performed to form (100). Form an obelisk with a slope 5.

【0023】次いで,図3(b)を参照して,第一実施
例と同様にして(111)斜面にコンタクトホールを設
けられたMOSFETを製造する。本実施例は,シリコ
ンウェーハを用いた半導体集積回路に容易に適用するこ
とができる。
Next, referring to FIG. 3B, a MOSFET having contact holes on the (111) slope is manufactured in the same manner as in the first embodiment. This embodiment can be easily applied to a semiconductor integrated circuit using a silicon wafer.

【0024】図4は本発明の第三実施例工程図であり,
シリコン基板上に形成された他の構造のMOSFETの
断面を表している。先ず,図4(a)を参照して,面方
位(100)シリコン基板1表面に<-1,1,0>方向に長
い矩形の酸化膜からなるマスク13を形成する。
FIG. 4 is a process chart of the third embodiment of the present invention.
6 shows a cross section of a MOSFET having another structure formed on a silicon substrate. First, referring to FIG. 4A, a mask 13 made of a rectangular oxide film long in the <-1,1,0> direction is formed on the surface of the (100) plane-oriented silicon substrate 1.

【0025】次いで,異方性エッチャントをもちいて,
(111)斜面5を有し断面が底面で狭い台形となる窪
み14を形成する。次いで,上記窪み14の底面にチャ
ネルを有し,かつ上記(111)斜面にコンタクトホー
ルを有するMOSFETを第一実施例と同様の方法によ
り製造する。
Next, using an anisotropic etchant,
Form a trapezoidal recess 14 having a (111) slope 5 and a narrow cross section at the bottom. Then, a MOSFET having a channel on the bottom surface of the depression 14 and a contact hole on the (111) slope is manufactured by the same method as in the first embodiment.

【0026】本発明によれば,ドレイン領域とソース領
域とを離して設けることができるから,短チャネル効果
を低減することができる。図5は本発明の第四実施例工
程図であり,半導体へのオーミック接続をとるためのコ
ンタクトホールの断面を表している。
According to the present invention, since the drain region and the source region can be provided separately, the short channel effect can be reduced. FIG. 5 is a process chart of the fourth embodiment of the present invention, showing a cross section of a contact hole for making ohmic contact with a semiconductor.

【0027】本実施例はより一般的に低抵抗のオーミッ
クコンタクトをとるためのコンタクトホールの構造に関
する。図5(a)を参照して,半導体基板1の表面の一
部に,オーミック接続をとるべきオーミック接続領域1
2が形成されている。
This embodiment relates to the structure of a contact hole for making an ohmic contact having a low resistance, more generally. With reference to FIG. 5 (a), ohmic connection region 1 to be ohmic-connected to a part of the surface of semiconductor substrate 1
2 is formed.

【0028】基板1表面上に設けたマスク13を用いた
異方性エッチングにより,オーミック接続領域12に
(111)面からなるV溝または角錐状の窪み14を形
成する。
Anisotropic etching using a mask 13 provided on the surface of the substrate 1 forms V-grooves or pyramidal depressions 14 of (111) plane in the ohmic contact region 12.

【0029】次いで,図5(b)を参照して,基板1上
に絶縁膜8を堆積し,コンタクトホール7を窪み14の
上に形成する。本実施例によると,オーミックコンタク
トを必要とする半導体装置において,簡便に低抵抗のコ
ンタクトホールを設けることができる。
Next, referring to FIG. 5B, an insulating film 8 is deposited on the substrate 1 and contact holes 7 are formed on the depressions 14. According to this embodiment, a low resistance contact hole can be easily provided in a semiconductor device that requires ohmic contact.

【0030】[0030]

【発明の効果】本発明によれば,基板の面方位に制限さ
れることなく低抵抗のコンタクトホールを形成すること
ができるので,コンタクトホールの所要面積が少ない半
導体装置を提供することができ,半導体装置の性能向上
に寄与するところが大きい。
According to the present invention, since a low resistance contact hole can be formed without being restricted by the plane orientation of the substrate, it is possible to provide a semiconductor device having a small contact hole required area. It greatly contributes to the performance improvement of the semiconductor device.

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

【図1】 本発明の第一実施例構造図FIG. 1 is a structural diagram of a first embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の第一実施例工程図FIG. 2 is a process chart of the first embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の第二実施例工程図FIG. 3 is a process chart of the second embodiment of the present invention.

【図4】 本発明の第三実施例工程図FIG. 4 is a process chart of a third embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の第四実施例工程図FIG. 5 is a process chart of the fourth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2 ゲート 3 ソース領域 4 ドレイン領域 5 斜面 6 オーミック接続面 7 コンタクトホール 8 絶縁膜 9 金属配線 10 支持基板 11 酸化膜 12 オーミック接続領域 13 マスク 14 窪み 1 substrate 2 gates 3 Source area 4 drain region 5 slopes 6 Ohmic connection surface 7 contact holes 8 insulating film 9 metal wiring 10 Support substrate 11 Oxide film 12 Ohmic connection area 13 masks 14 hollow

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 面方位(100)の半導体基板(1)の
表面上に設けられたゲート(2)と,ソース領域(3)
及びドレイン領域(4)のうち少なくとも一方の領域の
表面に面方位(111)の斜面(5)が設けられたソー
ス及びドレインと,少なくとも該斜面(5)の一部をオ
ーミック接続面(6)とする該基板(1)上に設けられ
たコンタクトホール(7)とを有するMOS電界効果ト
ランジスタを含むことを特徴とする半導体装置。
1. A gate (2) provided on a surface of a semiconductor substrate (1) having a plane orientation (100), and a source region (3).
The source and drain in which at least one of the drain and drain regions (4) is provided with a slope (5) having a plane orientation (111), and at least a part of the slope (5) is provided with an ohmic contact surface (6). A semiconductor device comprising a MOS field effect transistor having a contact hole (7) provided on the substrate (1).
【請求項2】 (111)面と斜交する面方位の半導体
基板(1)上に形成された半導体装置において,該基板
(1)の表面に形成された面方位(111)の斜面
(5)をオーミック接続面(6)とすることを特徴とす
る半導体装置。
2. A semiconductor device formed on a semiconductor substrate (1) having a plane orientation oblique to a (111) plane, the slope (5) having a plane orientation (111) formed on the surface of the substrate (1). ) Is an ohmic contact surface (6).
JP16731991A 1991-07-09 1991-07-09 Semiconductor device Withdrawn JPH0513436A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006344804A (en) * 2005-06-09 2006-12-21 Seiko Epson Corp Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device
JP2013123044A (en) * 2011-11-09 2013-06-20 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Semiconductor device
KR20140085305A (en) * 2012-12-27 2014-07-07 엘지디스플레이 주식회사 Thin film transistor, method for manufacturing the same and display device comprising the same

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