JPH06177070A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacture thereof

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JPH06177070A
JPH06177070A JP33033392A JP33033392A JPH06177070A JP H06177070 A JPH06177070 A JP H06177070A JP 33033392 A JP33033392 A JP 33033392A JP 33033392 A JP33033392 A JP 33033392A JP H06177070 A JPH06177070 A JP H06177070A
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JP
Japan
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film
layer
semiconductor device
diffusion layer
electrode
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Pending
Application number
JP33033392A
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Japanese (ja)
Inventor
Koichiro Yamada
耕一郎 山田
Eiichi Yoshida
栄一 吉田
Toshiyuki Kikuchi
俊之 菊池
Takahide Ikeda
隆英 池田
Osamu Saito
修 斉藤
Hiromitsu Enami
弘充 榎並
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE:To achieve an electrode structure using high-melting-point metal such as tungsten, which can obtain excellent ohmic contact even if the silicide surface of a polycide film is oxidized and the boron concentration in the surface of a P-typed diffused layer is decreased. CONSTITUTION:A P-type diffused layer 13A, wherein boron is introduced as impurities, and a polycide film 17 are formed on the surface of a silicon substrate 11. A silicon oxide film 18 is formed thereon. Contact holes 15A and 15B are provided in the insulating film 18. The contact holes 15A and 15B expose the surface of the P-type diffused layer 13A and the silicide part of the polycide layer. Etching for removing the surface of the P-type diffused layer 13A by the specified depth and etching for removing the silicide part are performed by using the contact holes. Two contact holes are formed by the same step. The etching of the silicide part and the etching of the surface of the diffused layer are also performed at the same time.

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、半導体技術さらには、
半導体素子との電極構造に適用して特に有効な技術に関
し、例えばタングステン等の高融点金属を電極に用いた
半導体装置の電極構造に利用して有用な技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to semiconductor technology and further to
The present invention relates to a technique particularly effective when applied to an electrode structure with a semiconductor element, and relates to a technique useful when applied to an electrode structure of a semiconductor device using a refractory metal such as tungsten for an electrode.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年の半導体集積回路装置においては、
ポリシリコン層とシリサイド層とを重ね合わせたポリサ
イド膜からなる電極/配線が用いられ、この電極/配線
構造に他の引出し電極用の金属膜を接続させる構造が知
られている。又、シリコン基体に形成された不純物拡散
層と金属電極との良好なオーミック接触を達成するため
に、該拡散層のキャリヤ濃度を一定以上とすべく、リ
ン、砒素、ボロン等の不純物を高濃度に導入しておく技
術が知られている。
2. Description of the Related Art In recent semiconductor integrated circuit devices,
There is known a structure in which an electrode / wiring composed of a polycide film in which a polysilicon layer and a silicide layer are superposed is used, and a metal film for another lead electrode is connected to this electrode / wiring structure. Further, in order to achieve good ohmic contact between the impurity diffusion layer formed on the silicon substrate and the metal electrode, the concentration of impurities such as phosphorus, arsenic, and boron should be high in order to keep the carrier concentration of the diffusion layer above a certain level. The technology to be introduced in is known.

【0003】ところで、上述のようにポリサイド膜を電
極/配線構造に用いた場合には、引出し電極用の金属電
極が接触される表面部分が、コンタクトホールより露出
して、電極が形成される前に、該露出部分(シリサイド
部分)が酸化し、接触部分の抵抗が増加することが知ら
れている。一方、p形拡散層を形成するために、シリコ
ン基板にボロンを打ち込んだ場合には、該ボロンの偏析
係数が小さいことに起因して、その後行われるLSIの
製造工程での酸化工程、アニール等の高温熱処理(40
0℃以上)で、p形拡散層の表面付近のボロンが、その
上に形成された酸化シリコン膜等の他の層に移動して、
拡散層のp形不純物の濃度が低下し、このために電極接
触部分の抵抗が増加することが知られている。
By the way, when the polycide film is used in the electrode / wiring structure as described above, the surface portion of the lead electrode contacting the metal electrode is exposed from the contact hole before the electrode is formed. Moreover, it is known that the exposed portion (silicide portion) is oxidized and the resistance of the contact portion is increased. On the other hand, when boron is implanted in a silicon substrate to form a p-type diffusion layer, the segregation coefficient of the boron is small, which results in the oxidation step, annealing, etc. in the subsequent LSI manufacturing step. High temperature heat treatment (40
At 0 ° C. or higher), boron near the surface of the p-type diffusion layer moves to another layer such as a silicon oxide film formed on the p-type diffusion layer,
It is known that the concentration of p-type impurities in the diffusion layer decreases, which increases the resistance of the electrode contact portion.

【0004】ところで、アルミ合金を用いた従来の電極
構造では、高温熱処理によってシリサイドの表面が酸化
されたり、シリコン基体表面のボロン濃度が低下して
も、電極を形成するときに行われる400℃程度の比較
的低温の熱処理によって、半導体の接触される部分とア
ルミ合金とが反応し、電極面が、酸化された層、或は、
ボロン濃度が低下した層を取り込んで電極界面がシリコ
ン基板内に形成されるので、依然良好なオーミック接触
が達成されていた。
By the way, in the conventional electrode structure using the aluminum alloy, even if the surface of the silicide is oxidized by the high temperature heat treatment or the boron concentration on the surface of the silicon substrate is lowered, the temperature is about 400 ° C. when the electrode is formed. By the relatively low temperature heat treatment of, the contact area of the semiconductor reacts with the aluminum alloy, and the electrode surface is an oxidized layer, or
Since the electrode interface is formed in the silicon substrate by incorporating the layer in which the boron concentration is lowered, a good ohmic contact is still achieved.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、近年の半導体
技術にあっては、LSIが高集積化され、デバイスが微
細化されるに従って、細い電極で従来と同じ電流を流す
必要が生じ、電極材料を従来のアルミ合金に代えて、タ
ングステン等の高電流密度に耐える高融点金属を用いる
ようになった。このため上述の電極/配線構造におい
て、以下のような不具合が生じることが本願の発明者等
によってあきらかとなった。即ち、上記高融点金属は、
電極構造形成時に行われる400℃程度の熱処理では、
高融点金属電極が、アルミ合金のように酸化されたシリ
サイド表面や、ボロン濃度の低下したシリコン表面と反
応しないため、良好なオーミック接触が達成し難くな
る。
However, in the recent semiconductor technology, as the LSI is highly integrated and the device is miniaturized, it is necessary to flow the same current as before with a thin electrode, and the electrode material is used. In place of the conventional aluminum alloy, a refractory metal that withstands a high current density such as tungsten has come to be used. Therefore, it has been made clear by the inventors of the present application that the following problems occur in the electrode / wiring structure described above. That is, the refractory metal is
In the heat treatment at about 400 ° C. performed when forming the electrode structure,
Since the refractory metal electrode does not react with an oxidized silicide surface such as an aluminum alloy or a silicon surface with a reduced boron concentration, it becomes difficult to achieve good ohmic contact.

【0006】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
で、ポリサイド膜のシリサイド表面が酸化したり、p形
拡散層表面のボロン濃度が低下した場合であっても、タ
ングステン等の高融点金属を用いた電極構造において、
良好なオーミック接触が得られるようにした半導体装置
及びその製造方法を提供することを目的としている。こ
の発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴につ
いては、本明細書の記述および添附図面から明らかにな
るであろう。
The present invention has been made in view of the above circumstances. Even when the silicide surface of the polycide film is oxidized or the boron concentration on the surface of the p-type diffusion layer is decreased, a refractory metal such as tungsten is used. In the electrode structure used,
It is an object of the present invention to provide a semiconductor device and a method of manufacturing the same that can obtain good ohmic contact. The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を説明すれば、下記のと
おりである。即ち、シリコン基板表面に、ボロンが不純
物として導入された拡散領域、もしくはポリシリコン層
を形成し、その上に絶縁膜を形成し、この絶縁膜に、前
記拡散領域もしくはポリシリコン層の表面が露出するよ
うに開口部を設ける。そして上記露出した拡散領域の表
面もしくはポリシリコン層の表面を所定の深さだけ除去
し、除去した後の拡散領域表面もしくはポリシリコン層
表面に金属電極を導電接触させた。又、シリコン基板表
面にシリサイドとポリシリコンとからなるポリサイド膜
を形成し、その上に絶縁膜を形成すると共に、該絶縁膜
にポリサイド膜のシリサイド部分が露出するように開口
部を設ける。そして開口部より露出したポリサイド膜の
シリサイド部分を除去することによってポリシリコン部
分を露出させ、該露出したポリシリコン膜表面に金属膜
を導電接触させた。
The typical ones of the inventions disclosed in the present application will be outlined below. That is, a diffusion region in which boron is introduced as an impurity or a polysilicon layer is formed on the surface of a silicon substrate, and an insulating film is formed thereon, and the surface of the diffusion region or the polysilicon layer is exposed on this insulating film. The opening is provided so that Then, the exposed surface of the diffusion region or the surface of the polysilicon layer was removed by a predetermined depth, and a metal electrode was brought into conductive contact with the surface of the diffusion region or the surface of the polysilicon layer after the removal. Further, a polycide film made of silicide and polysilicon is formed on the surface of the silicon substrate, an insulating film is formed thereon, and an opening is provided in the insulating film so that the silicide part of the polycide film is exposed. Then, the silicide portion of the polycide film exposed through the opening is removed to expose the polysilicon portion, and the metal film is brought into conductive contact with the exposed surface of the polysilicon film.

【0008】[0008]

【作用】上述した手段によれば、上記拡散領域もしくは
ポリシリコン層の表面付近のボロン濃度が低下した場合
であっても、その濃度が低下した部分が除去されて、依
然ボロン濃度を高濃度に保った部分が、引出し用の金属
電極と導電接触されることとなり、接続部分の抵抗を小
さくすることができる。又、上記ポリサイド膜のシリサ
イド部分が、熱処理によって酸化してその抵抗値が大き
くなった場合であっても、金属膜形成前に、該シリサイ
ド部分が除去されるので、金属膜との接続部分の抵抗を
小さくすることができる。
According to the above-mentioned means, even when the boron concentration near the surface of the diffusion region or the polysilicon layer is lowered, the portion where the concentration is lowered is removed and the boron concentration is still increased. The retained portion comes into conductive contact with the metal electrode for extraction, and the resistance of the connection portion can be reduced. Further, even when the silicide portion of the polycide film is oxidized by heat treatment to increase its resistance value, the silicide portion is removed before the metal film is formed. The resistance can be reduced.

【0009】[0009]

【実施例】以下本発明の一実施例を添付図面を参照して
説明する。図1は、本発明の電極構造が適用された第1
実施例に係わる半導体装置のpMOSトランジスタ部分
を示す要部断面図である。図に示すようにシリコン基板
1には、nウェル拡散層2が設けられ、このnウェル拡
散層2にpMOSトランジスタのソース・ドレイン用の
p形拡散層3が形成されている。このp形拡散層3は、
基板1にボロンをイオン打込み等によって導入し、熱拡
散することにより形成される。このように形成されたp
形拡散層3の上には酸化シリコン膜4が形成され、この
酸化シリコン膜4にコンタクトホール5が形成され、こ
のコンタクトホール5を介して例えばタングステンのよ
うな高融点金属からなる引出し電極6が形成されてい
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows a first example to which the electrode structure of the present invention is applied.
FIG. 6 is a cross-sectional view of essential parts showing a pMOS transistor part of a semiconductor device according to an example. As shown in the figure, an n-well diffusion layer 2 is provided on a silicon substrate 1, and a p-type diffusion layer 3 for source / drain of a pMOS transistor is formed on the n-well diffusion layer 2. This p-type diffusion layer 3 is
It is formed by introducing boron into the substrate 1 by ion implantation or the like and thermally diffusing it. P formed in this way
A silicon oxide film 4 is formed on the diffusion layer 3, a contact hole 5 is formed in the silicon oxide film 4, and an extraction electrode 6 made of a refractory metal such as tungsten is formed through the contact hole 5. Has been formed.

【0010】ところで、上記p形拡散層3の表面にはボ
ロンの濃度の低下したキャリヤの少ない層3aが存在す
る。これは、ボロンの偏析係数に起因してLSIの製造
工程途中で、ボロンがその上の酸化シリコン膜4等の他
の層に移動してしまうことによる。このため、上記コン
タクトホール5は、酸化シリコン膜4のみならず、ボロ
ン濃度の低い層3aを貫通して、その下方にあるボロン
濃度の比較的高い層3bに達するように設けられてお
り、この結果、電極6がボロン濃度の高い層3bに直接
接し得るようになっている。
By the way, on the surface of the p-type diffusion layer 3, there is a layer 3a having a low boron concentration and a small amount of carriers. This is because the boron segregation coefficient causes boron to move to another layer such as the silicon oxide film 4 thereover during the LSI manufacturing process. Therefore, the contact hole 5 is provided so as to penetrate not only the silicon oxide film 4 but also the layer 3a having a low boron concentration to reach the layer 3b having a relatively high boron concentration therebelow. As a result, the electrode 6 can come into direct contact with the layer 3b having a high boron concentration.

【0011】図2は、nウェル拡散層に、BF2イオン
を加速エネルギー60KeVで2×1015cm-2打ち込
み、その後、950℃で20分間の熱処理を加えること
によって、上記pMOSトランジスタのソース・ドレイ
ン用のp形拡散層を形成した場合の、キャリヤ濃度の深
さ方向の分布を広がり抵抗法で測定したものである。こ
のグラフからも明らかなように、上述の手法によって形
成されたp形拡散層においては、その表面から10nm程
度の深さまでキャリヤの少ない層(図1の3a部分に相
当)が存在しており、従って、上記コンタクトホール
を、p形拡散層の表面から10nm程度の深さまで形成
し、この状態で電極6を形成することによって良好なオ
ーミック接触を得ることができることが分かる。
In FIG. 2, BF 2 ions are implanted into the n-well diffusion layer at an acceleration energy of 60 KeV at 2 × 10 15 cm -2 , and then a heat treatment is performed at 950 ° C. for 20 minutes to form the source / source of the pMOS transistor. The distribution of the carrier concentration in the depth direction when the p-type diffusion layer for the drain is formed is measured by the spread resistance method. As is clear from this graph, in the p-type diffusion layer formed by the above-mentioned method, there is a layer with a small amount of carriers (corresponding to 3a portion in FIG. 1) from the surface to a depth of about 10 nm, Therefore, it is understood that good ohmic contact can be obtained by forming the contact hole to a depth of about 10 nm from the surface of the p-type diffusion layer and forming the electrode 6 in this state.

【0012】図3は、シリコン基板にp形拡散層とポリ
サイド膜とが形成された半導体装置の電極構造に本発明
を適用した第2の実施例を示す縦断面図である。この図
に示すように、シリコン基板11の主面には、pMOS
トランジスタ10が形成されている。より具体的には、
ソース・ドレイン用のp形拡散層13A,13Bが、シ
リコン基板11にボロンを導入することによって形成さ
れている。そして、ゲート絶縁膜19上には、ポリサイ
ド膜17によってゲート電極12が形成され、当該ポリ
サイド膜17は、一方で、ソース・ドレイン用のp形拡
散層13Bと導電接触されている。そして、シリコン基
板11及びポリサイド膜17を全面から覆うように、そ
の上に酸化シリコンからなるパッシベーション膜(層間
絶縁膜)18が形成されている。そして、前記p形拡散
層13A上のパッシベーション膜18には、コンタクト
ホール15Aが形成され、又、ポリサイド膜17上のパ
ッシベーション膜18にはコンタクトホール15Bが形
成され、夫々のコンタクトホールに、例えばタングステ
ンからなる電極16A,16Bが、p形拡散層13A,
ポリサイド膜17と接するように形成されている。尚、
図中14は素子分離用の酸化シリコン膜である。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a second embodiment in which the present invention is applied to an electrode structure of a semiconductor device in which a p-type diffusion layer and a polycide film are formed on a silicon substrate. As shown in this figure, pMOS is formed on the main surface of the silicon substrate 11.
The transistor 10 is formed. More specifically,
The source / drain p-type diffusion layers 13A and 13B are formed by introducing boron into the silicon substrate 11. Then, the gate electrode 12 is formed of the polycide film 17 on the gate insulating film 19, and the polycide film 17 is in conductive contact with the p-type diffusion layer 13B for source / drain on the one hand. Then, a passivation film (interlayer insulating film) 18 made of silicon oxide is formed on the silicon substrate 11 and the polycide film 17 so as to cover the entire surface. Then, a contact hole 15A is formed in the passivation film 18 on the p-type diffusion layer 13A, and a contact hole 15B is formed in the passivation film 18 on the polycide film 17, and for example, tungsten is formed in each contact hole. Electrodes 16A, 16B made of p-type diffusion layers 13A,
It is formed so as to be in contact with the polycide film 17. still,
In the figure, 14 is a silicon oxide film for element isolation.

【0013】ところで上記コンタクトホール15A,1
5Bは、図4,図5に示す手順にて形成される。先ず、
パッシベーション膜18が形成された後の工程で、所定
のマスクパターンを用いてレジスト19を形成し、これ
をマスクにして、該パッシベーション膜18のエッチン
グを行って、パッシベーション膜18に開口部18A,
18Bを明ける(図4)。
By the way, the contact holes 15A, 1
5B is formed by the procedure shown in FIGS. First,
In a step after the passivation film 18 is formed, a resist 19 is formed using a predetermined mask pattern, and the passivation film 18 is etched using this as a mask to form openings 18A in the passivation film 18.
Open 18B (Fig. 4).

【0014】次いで、上記レジスト19を除去し、今度
は、上記開口部18A,18Bが形成されたパッシベー
ション膜18をマスクとして、ポリサイド膜17を構成
するシリサイド層17Aを選択的にエッチングする。こ
のようにシリサイド層17Aをエッチングするのは、L
SIの製造工程途中の加熱処理によってシリサイド層1
7Aの表面が酸化し、これに電極を直接接触させたので
は、接触部分の抵抗が大きくなることによる。
Next, the resist 19 is removed, and this time, the silicide layer 17A forming the polycide film 17 is selectively etched using the passivation film 18 having the openings 18A and 18B as a mask. The etching of the silicide layer 17A in this manner is performed by L
Silicide layer 1 by heat treatment during the manufacturing process of SI
The reason why the surface of 7A is oxidized and the electrode is brought into direct contact with this is that the resistance of the contact portion increases.

【0015】ところで、上記シリサイド層のエッチング
時には、パッシベーション膜18に形成された開口部1
8Aを介して該開口部18Aより露出しているp形拡散
層13Aの表層もエッチングされることとなる。このと
き除去される深度は、p形拡散層13Aの不純物濃度が
低下した上層部の厚さ(例えば10nm)と略等しくなっ
て、図5に示す深度のコンタクトホール15A,15B
が形成されることとなる(図5)。
By the way, at the time of etching the silicide layer, the opening 1 formed in the passivation film 18 is formed.
The surface layer of the p-type diffusion layer 13A exposed from the opening 18A through 8A is also etched. The depth removed at this time is substantially equal to the thickness (for example, 10 nm) of the upper layer portion in which the impurity concentration of the p-type diffusion layer 13A is reduced, and the depth of the contact holes 15A and 15B shown in FIG.
Will be formed (FIG. 5).

【0016】このように形成されたコンタクトホール1
5A,15Bに、引出し用の電極16A,16Bを形成
することにより、電極16Aはp形拡散層13Aの高濃
度部分と直接接触し、電極16Bはポリサイド膜17の
ポリシリコン層17Bと直接触することとなって、接触
部分の抵抗値が低い電極/配線構造が達成される。かか
る構造は、サブミクロン化が図られたLSIのように、
金属電極としてタングステン等の高融点金属を用いたデ
バイスに特に有用である。
Contact hole 1 formed in this way
By forming electrodes 16A and 16B for extraction on 5A and 15B, the electrode 16A is in direct contact with the high concentration portion of the p-type diffusion layer 13A, and the electrode 16B is in direct contact with the polysilicon layer 17B of the polycide film 17. As a result, an electrode / wiring structure having a low resistance value at the contact portion is achieved. Such a structure is similar to that of a submicron LSI,
It is particularly useful for a device using a refractory metal such as tungsten as a metal electrode.

【0017】次に上述の電極構造が適用された第3実施
例に係わる半導体装置及びその製造方法について図6〜
図10を参照して説明する。このうち図6は、電極構造
が形成された後の当該半導体装置の縦断面図である。こ
の図に示すように半導体基板21上に形成されたpウェ
ル拡散層25(25a)にバイポーラトランジスタ31
が形成され、nウェル拡散層25(25b)にpチャネ
ルMOSトランジスタ32が、pウェル拡散層26にn
チャネルMOSトランジスタ33が夫々形成されてい
る。これらトランジスタは酸化シリコンからなる絶縁膜
27にて互いに電気的に分離されている。更に、上記3
つのトランジスタは、例えば酸化シリコンからなるパッ
シベーション膜40,41によって覆われており、この
パッシベーション膜40,41に形成されたコンタクト
ホール42〜48に、タングステン等からなる電極52
〜58が形成されている。
Next, a semiconductor device according to a third embodiment to which the above electrode structure is applied and a method of manufacturing the same will be described with reference to FIGS.
This will be described with reference to FIG. Of these, FIG. 6 is a vertical cross-sectional view of the semiconductor device after the electrode structure is formed. As shown in this figure, the bipolar transistor 31 is formed in the p-well diffusion layer 25 (25a) formed on the semiconductor substrate 21.
Is formed, the p-channel MOS transistor 32 is formed in the n-well diffusion layer 25 (25b), and the p-channel diffusion layer 26 is formed in the n-well diffusion layer 26.
Channel MOS transistors 33 are formed respectively. These transistors are electrically isolated from each other by an insulating film 27 made of silicon oxide. Furthermore, the above 3
The two transistors are covered with passivation films 40 and 41 made of, for example, silicon oxide, and contact holes 42 to 48 formed in the passivation films 40 and 41 have electrodes 52 made of tungsten or the like.
~ 58 are formed.

【0018】以下、上記構成の半導体装置の製造プロセ
スについて説明する。図7に示すように、半導体基板2
1にはn形高濃度(n+)埋込層22、p形高濃度
(p+)埋込層23が設けられ、その上に例えばn形の
エピタキシャル層24が成長され、これにp形拡散層が
形成されて、当該エピタキシャル層24に選択的にn形
ウェル拡散層25、p形ウェル拡散層26が形成されて
いる。
The manufacturing process of the semiconductor device having the above structure will be described below. As shown in FIG. 7, the semiconductor substrate 2
1 is provided with an n-type high-concentration (n + ) buried layer 22 and a p-type high-concentration (p + ) buried layer 23, on which an n-type epitaxial layer 24, for example, is grown, and a p-type A diffusion layer is formed, and an n-type well diffusion layer 25 and a p-type well diffusion layer 26 are selectively formed in the epitaxial layer 24.

【0019】かかる構造の半導体装置に、選択酸化法に
よってアイソレーション用の酸化シリコン膜27が形成
され、更に公知の製造プロセスに従って、エピタキシャ
ル層4の主面にnpnバイポーラトランジスタ31,p
MOSトランジスタ32,nMOSトランジスタ33が
形成される。ここで図中32aはpMOSのソース・ド
レイン用のp形拡散層、33aはnMOSのソース・ド
レイン用のn形拡散層、32b,33bはゲート酸化
膜、332c,33cはポリサイド膜からなるゲート電
極、31aはnpnバイポーラトランジスタのコレクタ
拡散層、31bはベース拡散層、31cはエミッタ拡散
層、31dはベース引出し用のポリシリコン層、31e
はエミッタ用のポリシリコン層、40,41は酸化シリ
コンのパッシベーション膜である。尚、ここまでの工程
で得られた半導体装置においては、各トランジスタ素子
は、パッシベーション膜40,41によってその全面が
覆われている(図8)。
A silicon oxide film 27 for isolation is formed on the semiconductor device having such a structure by a selective oxidation method, and the npn bipolar transistors 31, p are formed on the main surface of the epitaxial layer 4 according to a known manufacturing process.
A MOS transistor 32 and an nMOS transistor 33 are formed. In the figure, 32a is a p-type diffusion layer for source / drain of pMOS, 33a is an n-type diffusion layer for source / drain of nMOS, 32b and 33b are gate oxide films, and gate electrodes 332c and 33c are polycide films. , 31a is a collector diffusion layer of an npn bipolar transistor, 31b is a base diffusion layer, 31c is an emitter diffusion layer, 31d is a polysilicon layer for extracting a base, 31e.
Is a polysilicon layer for emitter, and 40 and 41 are passivation films of silicon oxide. In the semiconductor device obtained by the steps up to this point, each transistor element is entirely covered with the passivation films 40 and 41 (FIG. 8).

【0020】次ぎに、所定のマスクパターンに従ってレ
ジスト(図示省略)を形成し、該レジストをマスクにし
て、上記パッシベーション40,41の所定の位置にコ
ンタクトホール42〜48を形成する(図9)。ここで
行われる酸化シリコンのエッチング(ドライエッチン
グ)では、シリコンとのエッチング速度比(選択比)を
極力大きくする。このような条件のエッチングを行なう
ことによって、膜厚が種々異なる酸化シリコン部分に所
定形状のコンタクトホールを均一に形成することができ
る。
Next, a resist (not shown) is formed according to a predetermined mask pattern, and contact holes 42 to 48 are formed at predetermined positions of the passivations 40 and 41 using the resist as a mask (FIG. 9). In the etching (dry etching) of silicon oxide performed here, the etching rate ratio (selection ratio) with silicon is maximized. By performing the etching under such conditions, it is possible to uniformly form contact holes having a predetermined shape in the silicon oxide portions having different film thicknesses.

【0021】次に、上記形成されたコンタクトホール4
2〜48を用いて、シリコン部分のエッチングを行な
う。このエッチングは、前述のように、熱処理によって
ボロン濃度の低下したp形拡散層の表面部分が除去され
るように、その深さが制御され、最終的なコンタクトホ
ールの形状を得る(図10)。そして、斯く形成された
コンタクトホール42〜48を介して、例えばタングス
テンからなる電極52〜58を、下地側の素子に導電接
触するように形成する。
Next, the contact hole 4 formed as described above.
Using 2-48, the silicon portion is etched. As described above, the depth of this etching is controlled so that the surface portion of the p-type diffusion layer in which the boron concentration is lowered by the heat treatment is removed, and the final contact hole shape is obtained (FIG. 10). . Then, through the contact holes 42 to 48 thus formed, electrodes 52 to 58 made of, for example, tungsten are formed so as to be in conductive contact with the underlying element.

【0022】尚、上記シリコン部分のエッチングを、上
記pMOS,nMOSのゲート電極32c,33cに金
属電極を導電接触させる工程でのシリサイド部分のエッ
チングと同時に行ってもよい。即ち、この第3の実施例
においても、第2実施例と同様にゲート電極を構成する
ポリサイド膜はシリサイド部分が酸化され易く、従っ
て、当該シリサイド部分の除去に用いられるエッチング
工程にて、上記シリコン部分のエッチングを同時に行な
うことによってその製造プロセスが簡略化される。
The etching of the silicon portion may be performed simultaneously with the etching of the silicide portion in the step of bringing the metal electrode into conductive contact with the gate electrodes 32c and 33c of the pMOS and nMOS. That is, also in the third embodiment, the silicide portion of the polycide film forming the gate electrode is easily oxidized in the same manner as in the second embodiment, so that the silicon portion is removed by the etching process used to remove the silicide portion. Simultaneous etching of the parts simplifies the manufacturing process.

【0023】以上説明したように、本実施例の半導体装
置の電極構造では、ボロンが導入されたp形拡散層のボ
ロン濃度が低下した部分が、2回目のエッチングによっ
て除去されるので、電極が不純物濃度の高い層と直接接
触することとなり、良好なオーミック接触が得られるよ
うになる。又、ポリサイド膜と電極を接触させるための
コンタクトホールを形成するに当たって、酸化されたシ
リサイド部分を除去して、ポリシリコン部分に電極を直
接接触させたので、接触部分で低抵抗化が図られる。
又、同一の半導体装置に、ボロンが導入されたp形拡散
層と、ポリサイド膜が形成されている場合には、当該シ
リサイド膜の除去に用いられるエッチングによって、p
形拡散層の表面部分のエッチングを同時に行なうように
しているため、1つのプロセスの追加によって、上記2
つの効果を同時に達成することができる。
As described above, in the electrode structure of the semiconductor device of this embodiment, the portion of the p-type diffusion layer in which boron is introduced, in which the boron concentration is lowered, is removed by the second etching, so that the electrode is It comes into direct contact with the layer having a high impurity concentration, and good ohmic contact can be obtained. Further, in forming the contact hole for contacting the polycide film and the electrode, the oxidized silicide portion is removed and the electrode is directly contacted with the polysilicon portion, so that the resistance can be reduced at the contact portion.
If a p-type diffusion layer into which boron is introduced and a polycide film are formed in the same semiconductor device, the p-type diffusion layer and the polycide film are removed by etching used to remove the silicide film.
Since the surface portion of the shape diffusion layer is etched at the same time, the addition of one process results in
One effect can be achieved at the same time.

【0024】以上本発明者によってなそれた発明を実施
例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、上
記実施例では、ボロンが導入されたp形拡散層と、金属
電極とを導電接触させる例を示したが、他の不純物が導
入された拡散層にも適用可能である。又、p形不純物が
導入された導電層としてp形拡散層を例示したが、これ
に限ることなく、例えばp形不純物が導入されたポリシ
リコン膜を導電層として用いた半導体装置の、該ポリシ
リコン膜と金属電極との接続部分に本発明を適用しても
よい。又、上記実施例では、金属電極としてタングステ
ンを用いた例を示したが、モリブデン等の他の金属を用
いた電極構造にも適用可能である。又、上記実施例で
は、シリサイド膜と高融点金属の電極とを導電接触させ
た例について説明したが、該シリサイド膜と他の導電層
とがスルーホールで導電接触されている構造に本発明を
適用してもよい。以上の説明では主として本発明者によ
ってなされた発明をその背景となった利用分野である半
導体技術に適用した場合について説明したが、この発明
はそれに限定されるものでなく、不純物が導入された半
導体素子と高融点金属とを接続させる技術一般に利用す
ることができる。
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say. For example, in the above-described embodiment, an example has been shown in which the p-type diffusion layer having boron introduced therein is brought into conductive contact with the metal electrode, but the present invention is also applicable to diffusion layers having other impurities introduced therein. Further, although the p-type diffusion layer is exemplified as the conductive layer into which the p-type impurity is introduced, the present invention is not limited to this, and the polysilicon layer of a semiconductor device using, for example, a polysilicon film into which the p-type impurity is introduced as a conductive layer is used. The present invention may be applied to the connecting portion between the silicon film and the metal electrode. Further, in the above-described embodiment, an example in which tungsten is used as the metal electrode is shown, but it is also applicable to an electrode structure using other metal such as molybdenum. Further, in the above embodiment, an example in which the silicide film and the electrode of the refractory metal are brought into conductive contact has been described. However, the present invention is applied to a structure in which the silicide film and other conductive layers are conductively contacted by through holes. You may apply. In the above description, the case where the invention made by the present inventor is mainly applied to the semiconductor technology which is the background field of application has been described, but the present invention is not limited thereto and a semiconductor into which impurities are introduced. It can be generally used for a technique for connecting an element and a refractory metal.

【0025】[0025]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記
のとおりである。即ち、半導体装置の製造工程の途中
で、ポリサイド膜のシリサイド表面が酸化したり、p形
拡散層表面のボロン濃度が低下した場合であっても、タ
ングステン等の高融点金属を用いた金属電極をこれに良
好にオーミック接触させることができる。
The effects obtained by the representative one of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. That is, even when the silicide surface of the polycide film is oxidized or the boron concentration on the surface of the p-type diffusion layer is lowered during the manufacturing process of the semiconductor device, a metal electrode using a refractory metal such as tungsten is used. It is possible to make good ohmic contact with this.

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

【図1】第1実施例に係わる半導体装置のpMOSトラ
ンジスタ部分を示す要部断面図である。
FIG. 1 is a fragmentary cross-sectional view showing a pMOS transistor portion of a semiconductor device according to a first embodiment.

【図2】シリコン基板に形成されたp形拡散層の不純物
濃度と、表面からの深さとの関係を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the impurity concentration of a p-type diffusion layer formed on a silicon substrate and the depth from the surface.

【図3】シリコン基板にp形拡散層とポリサイド膜とが
形成された半導体装置の電極構造を示す縦断面図であ
る。
FIG. 3 is a vertical cross-sectional view showing an electrode structure of a semiconductor device in which a p-type diffusion layer and a polycide film are formed on a silicon substrate.

【図4】図3に示す上記コンタクトホール15A,15
Bを形成する製造工程のうち酸化シリコン膜に開口部を
形成する工程を示す断面図である。
4 is the contact holes 15A and 15 shown in FIG.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a step of forming an opening in a silicon oxide film in the manufacturing step of forming B.

【図5】図4の開口部を用いてp形拡散層表面と、ポリ
サイド膜のシリサイド部分を除去した工程を示す断面図
である。
5 is a cross-sectional view showing a step of removing the surface of the p-type diffusion layer and the silicide portion of the polycide film by using the opening of FIG.

【図6】本発明が適用されたBiCMOS構造の半導体
装置の縦断面図である。
FIG. 6 is a vertical sectional view of a semiconductor device having a BiCMOS structure to which the present invention is applied.

【図7】半導体基板にn+埋込層、p+埋込層、n形ウェ
ル拡散層及びp形ウェル拡散層を具えたn形のエピタキ
シャル層26を形成するまでの工程を示す縦断面図であ
る。
FIG. 7 is a vertical cross-sectional view showing steps up to formation of an n-type epitaxial layer 26 including an n + buried layer, ap + buried layer, an n-type well diffusion layer and a p-type well diffusion layer on a semiconductor substrate. Is.

【図8】図7に示す半導体基体に各トランジスタ素子を
形成し、これをパッシベーション膜によって覆った状態
を示す縦断面図である。
8 is a longitudinal sectional view showing a state in which each transistor element is formed on the semiconductor substrate shown in FIG. 7 and is covered with a passivation film.

【図9】図8に示すパッシベーション膜にコンタクトホ
ールを形成した状態を示す縦断面図である。
9 is a vertical cross-sectional view showing a state in which a contact hole is formed in the passivation film shown in FIG.

【図10】図9に示すコンタクトホールを用いて、拡散
層の表面をエッチングした状態を示す縦断面図である。
10 is a vertical cross-sectional view showing a state in which the surface of the diffusion layer is etched using the contact hole shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,11 シリコン基板 3,13A p形拡散層 3a p形拡散層のボロン濃度の低い部分 3b p形拡散層のボロン濃度の高い部分 4 酸化シリコン膜 5 コンタクトホール 6,16A,16B 電極(高融点金属電極) 17 ポリサイド膜 17A シリサイド層 17B ポリシリコン層 18 パッシベーション膜(層間絶縁膜) 1, 11 Silicon substrate 3, 13A P-type diffusion layer 3a Part of p-type diffusion layer having low boron concentration 3b Part of p-type diffusion layer having high boron concentration 4 Silicon oxide film 5 Contact hole 6, 16A, 16B Electrode (high melting point Metal electrode) 17 Polycide film 17A Silicide layer 17B Polysilicon layer 18 Passivation film (interlayer insulating film)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 隆英 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日立 製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 斉藤 修 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日立 製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 榎並 弘充 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日立 製作所デバイス開発センタ内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Takahide Ikeda 2326 Imai, Ome City, Tokyo, Hitachi Device Development Center (72) Inventor Osamu Saito 2326 Imai, Ome City, Tokyo Hitachi, Ltd. Device Development Center (72) Inventor Hiromitsu Enomi 2326 Imai, Ome City, Tokyo Inside Hitachi Device Development Center

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シリコン基板表面にボロンが不純物とし
て導入された拡散領域もしくはポリシリコン層を有し、
その上に絶縁膜が形成され、該絶縁膜に設けられた開口
部を介して金属電極が、前記拡散領域もしくはポリシリ
コン層の表面に導電接触するように形成された半導体装
置において、前記開口部より露出した拡散領域の表面も
しくはポリシリコン層の表面が所定の深さだけ除去さ
れ、除去された拡散領域表面もしくはポリシリコン層表
面に金属電極が導電接触されていることを特徴とする半
導体装置。
1. A silicon substrate surface having a diffusion region or a polysilicon layer in which boron is introduced as an impurity,
In a semiconductor device in which an insulating film is formed thereon, and a metal electrode is formed in conductive contact with the surface of the diffusion region or the polysilicon layer through the opening provided in the insulating film, the opening A semiconductor device, wherein the surface of the more exposed diffusion region or the surface of the polysilicon layer is removed by a predetermined depth, and a metal electrode is conductively contacted with the removed diffusion region surface or the polysilicon layer surface.
【請求項2】 基板表面にシリサイドとポリシリコンと
からなるポリサイド膜を有し、その上に絶縁膜が形成さ
れ、該絶縁膜に設けられた開口部を介して金属膜が、前
記ポリサイド膜の表面に導電接触するように形成された
半導体装置において、前記開口部より露出したポリサイ
ド膜のシリサイド部分が除去されてポリシリコン部分が
露出され、該露出したポリシリコン膜表面に金属膜が導
電接触されていることを特徴とする半導体装置。
2. A polycide film made of silicide and polysilicon is formed on a substrate surface, an insulating film is formed on the polycide film, and a metal film is formed on the polycide film through an opening provided in the insulating film. In the semiconductor device formed so as to be in conductive contact with the surface, the silicide portion of the polycide film exposed through the opening is removed to expose the polysilicon portion, and the metal film is conductively contacted with the exposed surface of the polysilicon film. A semiconductor device characterized in that.
【請求項3】 請求項1に記載の構造と請求項2に記載
の構造とを有する半導体装置を製造するに当たり、前記
絶縁膜に、前記ポリサイド膜を露出させる開口部と、前
記拡散領域もしくはポリシリコン層を露出させる開口部
とを同一工程で形成し、これらの開口部を介して、前記
ポリサイド膜のシリサイド部分のエッチングと前記拡散
領域表面もしくはポリシリコン層表面のエッチングとを
同時に行うようにしたことを特徴とする半導体装置の製
造方法。
3. In manufacturing a semiconductor device having the structure according to claim 1 and the structure according to claim 2, an opening for exposing the polycide film and the diffusion region or the poly are provided in the insulating film. The openings for exposing the silicon layer were formed in the same step, and the silicide portion of the polycide film and the surface of the diffusion region or the surface of the polysilicon layer were simultaneously etched through these openings. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
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