JPH065603A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH065603A
JPH065603A JP4183068A JP18306892A JPH065603A JP H065603 A JPH065603 A JP H065603A JP 4183068 A JP4183068 A JP 4183068A JP 18306892 A JP18306892 A JP 18306892A JP H065603 A JPH065603 A JP H065603A
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JP
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metal
silicide
wiring
semiconductor device
layer
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JP4183068A
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Masayoshi Sasaki
正義 佐々木
Kazuyoshi Kobayashi
和好 小林
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Sony Corp
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Sony Corp
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 異なる導伝型を有する半導体材料層が接続し
て成る構造について不純物の相互拡散が起きるという問
題を解決し、しかも不必要なPN接合ができてしまうな
どの不都合の生じない半導体装置、及びその製造方法を
提供する。 【構成】 第1の導伝型の多結晶Siと金属あるいは金
属シリサイドの多層膜による第1の配線と、第2の導伝
型の多結晶Siと金属あるいは金属シリサイドの多層膜
による第2の配線とを有する半導体装置において、上記
2種の配線層は、異なる導伝型の多結晶Si同士の接合
部を除く一部のシリサイドが除去されている半導体装
置、及びその製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置及び半導体
装置の製造方法に関する。特に、ポリSiから成る半導
体材料層と、金属あるいは金属シリサイドから成る導電
材料層との多層膜から成る配線構造を備える半導体装
置、及びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】各種の半導体装置の分野において、半導
体材料層と導電材料層との多層膜から成る配線構造を備
える構成のものが使用されるようになっている。
【0003】例えば、MOS半導体集積回路のゲート配
線、電極材料としては、従来ポリSi(多結晶Si)膜
が用いられていたが、更なる低抵抗化により回路の高速
動作を行うために、いわゆるポリサイド、即ち半導体材
料層であるポリSi層と導電材料層である金属シリサイ
ド層の多層膜(金属シリサイドではなく、金属を用いる
構造もある)が用いられるようになってきた。このと
き、ポリSiには、一般に、N型不純物が多量にドープ
されていた。
【0004】一方、異なる導伝型の半導体材料層を接続
する構造が要せられる場合が出てきた。例えば、CMO
S集積回路の微細化に伴って、PMOSのゲート電極に
はP型ポリSiを、NMOSのゲート電極にはN型ポリ
Siを用いた方が、トランジスタのショートチャネル効
果を抑制できるなどの利点があるため、上記ポリサイド
をP型ドープとN型ドープの2種類作り分けることが行
われるようになってきた。(信学技報39−44頁、深
見他)「P型N型ポリサイド電極同時形成技術」参
照)。
【0005】ところがこの場合、上層のシリサイド膜を
通して不純物が相互拡散し、ゲート電極中のP,Nの不
純物濃度が設定値から大きくずれてしまうという問題が
あった。これについては、LEEE ELECTRON DEVICE LETTE
RS. VOL.12,NO.12,DECEMBER1991 "Technology Limitati
ons for N+ /P+ Polycide Gate CMOS due to Later
al Dopant Diffusion in Silicide/Polysilicon Layer
s"(Charles L.Chu,et.al.) を参照されたい。
【0006】図2は、上記のような問題を有する従来の
構造を模式的に示す断面図であり、11はSi基板、12は
素子分離用フィールド酸化膜、13はPウェル、14はNウ
ェル、15は一方の導伝型の半導体材料層であるP型ポリ
Si、16は導電材料層であるタングステンシリサイド、
17はゲート酸化膜、18は他方の導伝型の半導体材料層で
あるN型ポリSiを示している。先にも述べたように、
タングステンシリサイド16を通して、一方の導伝型の半
導体材料層15の例えばP型不純物、例えばボロンと、他
方の導伝型の半導体材料層18の例えばN型不純物が相互
拡散し、両層15,18における不純物濃度が変動してしま
う。従って、図2に示したように、NMOSとPMOS
トランジスタの間隔Sを10μm以上とるなどの対策が
必要であった。なお、直接ポリSi半導体材料層15,18
の界面を通しての拡散は、導電材料層16を通しての拡散
に比べると小さいことが知られている(前掲のC.L.
Chu,et.al.の論文参照)。
【0007】上記のような問題点は、異なる導伝型の半
導体材料層が接続し、かつ導電材料層を有する配線構造
においては共通して起こり得る問題である。
【0008】また、半導体材料層と導電材料との多層膜
から成る配線構造を備える構造のものにおいては、例え
ば上述したような問題が起こり得るものである。
【0009】上記のような、半導体材料層と導電材料層
とを備える配線構造を有する場合に生ずる、異なる導伝
型を有する半導体材料層が接続して成る構造について不
純物の相互拡散が起きるという問題を解決するため、本
出願人は、図3に示す構造の半導体装置を提案してい
る。
【0010】図3に示す改良例は、第1の導伝型の半導
体材料層18であるポリSi(例えばN型ポリSi)とシ
リサイド等の導電材料層との多層膜から成る配線層と、
第2の導伝型の半導体材料層15であるポリSi(例えば
P型ポリSi)とシリサイド等の導電材料層との多層膜
から成る配線層とを備える半導体装置において、タング
ステンシリサイド等の導電材料層が図の如く16a,16b
とに、この部分では分離されていることにより、上記2
種の配線層相互の接続が半導体材料18,15によってのみ
なされる部分を有する構成としたものである。
【0011】この構成であると、上記分離の結果、タン
グステンシリサイドを通した不純物の横方向拡散は抑え
られる。従って、NMOS,PMOS間の間隔S′を小
さくでき、LSIの集積密度を向上させることができ
る。
【0012】しかし図3に示したような改良構造では、
導伝型が異なる半導体材料層同士、例えばP型ポリシリ
コン15とN型ポリシリコン18との間にダイオードが形成
されてしまうという問題がある。本来、導電材で構成さ
れるべき配線層内にPN接合ができてしまうことは、L
SI等の半導体装置の回路特性上、著しい不都合を生じ
るおそれがある。
【0013】
【発明の目的】本発明は、異なる導伝型を有する半導体
材料層が接続して成る構造について不純物の相互拡散が
起きるという問題を解決できるとともに、上記したよう
に不必要なPN接合ができてしまうなどの不都合の生じ
ない半導体装置、及びその製造方法を構成することを目
的とする。
【0014】
【問題点を解決するための手段】本出願の請求項1の発
明は、第1の導伝型の多結晶Siと金属あるいは金属シ
リサイドの多層膜による第1の配線と、第2の導伝型の
多結晶Siと金属あるいは金属シリサイドの多層膜によ
る第2の配線とを有する半導体装置において、上記2種
の配線層は、異なる導伝型の多結晶Si同士の接合部を
除く一部のシリサイドが除去されていることを特徴とす
る半導体装置であって、これにより上記目的を達成する
ものである。
【0015】本出願の請求項2の発明は、第1の導伝型
の多結晶Siと金属あるいは金属シリサイドの多層膜に
よる第1の配線と、第2の導伝型の多結晶Siと金属あ
るいは金属シリサイドの多層膜による第2の配線とを有
する半導体装置において、上記第1,第2の2種の配線
層相互の接続部は多結晶Siと金属あるいはシリサイド
の積層膜で構成され、接続部に近接する配線領域あるい
はトランジスタのゲート部分の少なくとも一部で上記金
属あるいはシリサイド層が除去されていることを特徴と
する半導体装置であって、これにより上記目的を達成す
るものである。
【0016】本出願の請求項3の発明は、P型ポリSi
とN型ポリSi層とが接続して成る半導体材料層と、金
属あるいは金属シリサイドから成る多層配線構造を備え
る半導体装置の製造方法において、半導体基板上に第1
の導伝型のポリSiと第2の導伝型のポリSiから成る
半導体材料層を形成し、次いで、該半導体材料層上に金
属あるいは金属シリサイド層を形成し、前記第1の導伝
型のポリSiと第2の導伝型のポリSiとの接合部以外
の箇所において金属あるいは金属シリサイド層の一部を
除去する工程を備えることを特徴とする半導体装置の製
造方法であって、これにより上記目的を達成するもので
ある。
【0017】
【作用】本出願の発明によれば、異なる導伝型の多結晶
Si同士が接合している場合、例えば異なる導伝型を有
するN型ポリサイドと、P型ポリサイドとが接続して成
る構造のものである場合も、両者の間のシリサイド層を
除去する構成にすることができ、これにより不純物の相
互拡散を抑えることができて、NMOSとPMOSとの
間の距離を小さくして集積密度を上げることができる。
かつ、シリサイド除去は、異なる導伝型のポリSiの接
合部以外の部分においてなされるので、不必要なPN接
合の生成がない。また、このような半導体装置を容易に
得ることができる。
【0018】
【実施例】実施例1 以下本発明の実施例について、図面を参照して説明す
る。但し当然のことではあるが、本発明は図示の実施例
により限定を受けるものではない。
【0019】図1に、本実施例の半導体装置を断面で示
す。本実施例の半導体装置は、第1の導伝型の多結晶S
i18と金属あるいは金属シリサイド16a,16bの多層膜
による第1の配線と、第2の導伝型の多結晶Si15と金
属あるいは金属シリサイド16b,16cの多層膜による第
2の配線とを有する半導体装置であって、上記2種の配
線層は異なる導伝型の多結晶Si同士の接合部10を除く
一部のシリサイドが除去されている(除去部を16d,16
eで示す)ものである。
【0020】また、上記第1,第2の2種の配線層相互
の接続は、符号10で示す部分である接合部において、多
結晶Si18,15と金属あるいはシリサイド16bの両者の
積層膜で構成され、接続部(接合部)10に近接する配線
領域あるいはトランジスタのゲート部分の少なくとも一
部で上記金属あるいはシリサイド層が除去されている
(除去部を16d,16eで示す)ものである。
【0021】図4は本実施例のCMOS回路パターンの
平面図の模式図である。図4中、31,32はそれぞれNM
OSTrのソース・ドレイン、33,34はPMOSトラン
ジスタのソース・ドレイン、43はP型にドープされたタ
ングステンポリサイド、41はポリサイド膜において、上
層のタングステンシリサイドが除去された領域、46はN
型にドープされたポリサイドを示している。また47はコ
ンタクトホールである。図から明らかにわかるように、
N型ポリサイドとP型ポリサイドの境界部分(図4に符
号10で示す部分)でタングステンシリサイド膜16bが残
され(図1参照)、その部分のPN接合をショートさせ
ている。また、その近傍にシリサイドを除去した部分が
あるので、ここでの相互拡散は小さく抑えられている。
【0022】接合部での相互拡散は、シリサイドの幅が
小さいので、主にポリシリコン18,15の拡散に律速され
るので、シリサイドの影響は小さい。
【0023】図5ないし図8は、本実施例のプロセス工
程を示したものである。まず、ごく一般的に知られてい
る方法によって、素子分離フィールド領域12、ゲート酸
化膜17、ノンドープ多結晶Si104、タングステンポ
リサイド膜16を形成する(図5)。
【0024】次にフォトリソグラフィ、エッチング工程
によって、図6に示すように、タングステンシリサイド
膜16の所定の領域だけをエッチング除去する。これによ
り、分割されたタングステンシリサイド膜16a〜16cを
得る。図中の20はフォトレジストを示す。
【0025】更に、ポリサイド配線層を再びフォトリソ
グラフィ、エッチング工程により形成する。これによっ
て、MOSトランジスタのゲート電極及び配線層が形成
される(図7,図8)。
【0026】それ以後は、よく知られているように、ト
ランジスタのソース・ドレイン領域への不純物の拡散層
の形成、層間絶縁膜形成等の工程を行って、LSIが完
成される。
【0027】実施例2 次に、図9を参照して本発明の第2の実施例を説明す
る。これは、実施例1の変形例と言えるものである。
【0028】相互拡散は、前掲のC.L.Chuらの文
献にも示されているように、拡散源となる領域、例えば
N型にドープされたポリサイドの面積が大きい方が顕著
になる。従って、大面積のN領域(あるいはP領域)に
隣接したP,Nの境界では、特に本発明は有効である。
ところが、ポリサイドの面積が小さい場合には、相互拡
散がある程度でおさまるので、あえて本発明を適用せず
に済む場合もある。
【0029】このようなことを考慮してなされたのが、
本発明のこの第2の実施例である。本例の平面での構造
を図9に示す。
【0030】本実施例では、比較的ポリサイド面積が小
さい図9(a)の部分では、あえて、本発明によるタン
グステンシリサイドの除去は行っていない。一方、図9
(b)に示すように、広いポリサイド領域に継がるポリ
サイドのトランジスタゲートでは、P,N領域の境界に
おけるタングステンシリサイドの除去領域(41で示す領
域)だけでなく、広い領域と狭い領域の間の部分でも、
タングステンシリサイドの除去領域(41′で示す領域)
を設け、大量の不純物のゲート部への流入を防いでい
る。
【0031】このように、本発明は、ポリサイドゲート
のP,N領域の境界全てに適用されることは必ずしも必
要でなく、またPN境界以外でも、大面積部分と小面積
部分とのパターンの境界部に適用することが有効であ
る。
【0032】本発明は、タングステンシリサイドを用い
たポリサイドだけでなく、モリブデンシリサイド、コバ
ルトシリサイド等を用いた各種ポリサイド膜、更にポリ
シリコンと金属との積層配線にも適用することが可能で
あることは言うまでもない。
【0033】実施例3 ポリサイドゲート電極は配線抵抗を下げ回路動作の高速
化をねらったものであるが、例えば図4のようなレイア
ウトではポリサイド配線の長さが短く、また大電流は流
れないの場合がある。
【0034】従って、このような場合には、トランジス
タ部分も含めてシリサイド膜を除去してしまうことも可
能である。このようにしたのが本実施例である。この場
合のレイアウトを図10に示す。
【0035】実施例4 本実施例を図11に示す。図11(a)はトランジスタの幅
方向断面であり、図11(b)は同じ長手方向断面であ
る。
【0036】本実施例では、P+ 不純物とN+ 不純物が
シリサイドを通して相互拡散するのを防ぐため、シリサ
イド16の一部を除去し、シリサイド16a,16bの構造と
する。この除去する箇所16fは、P−N接合10を除くP
−N接合に近い箇所の一部とする。P−N接合を含んだ
場合、P−N接合の高い抵抗が入ってしまい、高速化が
損なわれるが本実施例ではそのおそれがない。
【0037】本実施例では、シリサイド16の除去方法
は、レジストまたは他のシリサイドと選択比の取れる物
質でマスクし、エッチングすることによって行った。除
去する箇所は、P側,N側どちらでもよい。
【0038】
【発明の効果】本発明によれば、異なる導伝型を有する
半導体材料層が接続して成る構造について不純物の相互
拡散が起きるという問題を解決できるとともに、不必要
なPN接合ができてしまうなどの不都合の生じない半導
体装置、及びその製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の半導体装置の構成を示す断面図であ
る。
【図2】従来技術を示す断面図である。
【図3】背景技術を示す図であり、改良した半導体装置
の構成例を示す断面図である。
【図4】実施例1の構成を示す平面図である。
【図5】実施例1の工程(1)を断面で示す図である。
【図6】実施例1の工程(2)を断面で示す図である。
【図7】実施例1の工程(3)を断面で示す図である。
【図8】実施例1の工程(4)を断面で示す図である。
【図9】実施例2の半導体装置の構成を示す平面図であ
る。
【図10】実施例3の半導体装置の構成を示す平面図であ
る。
【図11】実施例4の半導体装置の構成を示す断面図であ
る。
【符号の説明】
10 (異なる導伝型領域同士の)境界 11 基板 15,18 導伝型の異なる多結晶Si 16,16a,16b 金属あるいは金属シリサイド 16d,16e,16f 除去部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1の導伝型の多結晶Siと金属あるいは
    金属シリサイドの多層膜による第1の配線と、第2の導
    伝型の多結晶Siと金属あるいは金属シリサイドの多層
    膜による第2の配線とを有する半導体装置において、 上記2種の配線層は、異なる導伝型の多結晶Si同士の
    接合部を除く一部のシリサイドが除去されていることを
    特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】第1の導伝型の多結晶Siと金属あるいは
    金属シリサイドの多層膜による第1の配線と、第2の導
    伝型の多結晶Siと金属あるいは金属シリサイドの多層
    膜による第2の配線とを有する半導体装置において、 上記第1,第2の2種の配線層相互の接続部は多結晶S
    iと金属あるいはシリサイドの積層膜で構成され、接続
    部に近接する配線領域あるいはトランジスタのゲート部
    分の少なくとも一部で上記金属あるいはシリサイド層が
    除去されていることを特徴とする半導体装置。
  3. 【請求項3】P型ポリSiとN型ポリSi層とが接続し
    て成る半導体材料層と、金属あるいは金属シリサイドか
    ら成る多層配線構造を備える半導体装置の製造方法にお
    いて、 半導体基板上に第1の導伝型のポリSiと第2の導伝型
    のポリSiから成る半導体材料層を形成し、 次いで、該半導体材料層上に金属あるいは金属シリサイ
    ド層を形成し、 前記第1の導伝型のポリSiと第2の導伝型のポリSi
    との接合部以外の箇所において金属あるいは金属シリサ
    イド層の一部を除去する工程を備えることを特徴とする
    半導体装置の製造方法。
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