JPH0722423A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
- Publication number
- JPH0722423A JPH0722423A JP16675893A JP16675893A JPH0722423A JP H0722423 A JPH0722423 A JP H0722423A JP 16675893 A JP16675893 A JP 16675893A JP 16675893 A JP16675893 A JP 16675893A JP H0722423 A JPH0722423 A JP H0722423A
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- JP
- Japan
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- layer
- wiring
- polycrystalline silicon
- metal
- metal silicide
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- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 配線の低抵抗化を実現し、かつ製造工程の簡
略化された半導体装置を提供する。 【構成】 半導体装置は、半導体基板1上に設けられた
フィールド酸化膜2と、このフィールド酸化膜2上に形
成された金属シリサイド層4を含むAl配線層7とを有
する。ここで、配線層7同士を接続するコンタクトホー
ル8の下層配線の表面が多結晶シリコン層5で覆われて
いる。
略化された半導体装置を提供する。 【構成】 半導体装置は、半導体基板1上に設けられた
フィールド酸化膜2と、このフィールド酸化膜2上に形
成された金属シリサイド層4を含むAl配線層7とを有
する。ここで、配線層7同士を接続するコンタクトホー
ル8の下層配線の表面が多結晶シリコン層5で覆われて
いる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置に関し、より
詳細には、配線または電極等のコンタクト領域を改良し
た半導体装置に関するものである。
詳細には、配線または電極等のコンタクト領域を改良し
た半導体装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年の半導体装置のめざましい微細化に
より、半導体装置で用いられる配線は断面積が縮小し、
それに反比例して配線の抵抗値が高まってきている。こ
のため、例えば、シリコンゲートMOSトランジスタ技
術においては、シリコンゲートおよび配線の抵抗により
信号伝達が遅くなるという問題が生じていた。
より、半導体装置で用いられる配線は断面積が縮小し、
それに反比例して配線の抵抗値が高まってきている。こ
のため、例えば、シリコンゲートMOSトランジスタ技
術においては、シリコンゲートおよび配線の抵抗により
信号伝達が遅くなるという問題が生じていた。
【0003】このような問題を解決するために、高融点
金属を堆積させたり、あるいは多結晶シリコン層上に金
属シリサイドを堆積したりして、配線の低抵抗化を図っ
ていた。
金属を堆積させたり、あるいは多結晶シリコン層上に金
属シリサイドを堆積したりして、配線の低抵抗化を図っ
ていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、微細化
されたMOSアナログ回路を実現する場合、配線を低抵
抗化するために、上述した金属シリサイド等を配線やゲ
ート電極に用いると、上述のような製造方法では配線や
ゲート電極のコンタクトホールに金属シリサイド等が露
出することとなる。また、多層配線の場合には上層との
接続用のコンタクトホールを形成した場合にも、コンタ
クトホールの底部に金属シリサイドまたは高融点金属が
露出することとなる。
されたMOSアナログ回路を実現する場合、配線を低抵
抗化するために、上述した金属シリサイド等を配線やゲ
ート電極に用いると、上述のような製造方法では配線や
ゲート電極のコンタクトホールに金属シリサイド等が露
出することとなる。また、多層配線の場合には上層との
接続用のコンタクトホールを形成した場合にも、コンタ
クトホールの底部に金属シリサイドまたは高融点金属が
露出することとなる。
【0005】このように露出した金属シリサイドや高融
点金属の金属原子は、その後の工程での加工により飛散
し金属汚染を引き起こすことが知られている。そのた
め、このような工程では製造工程を分割し、専用の工程
や装置が必要となる。
点金属の金属原子は、その後の工程での加工により飛散
し金属汚染を引き起こすことが知られている。そのた
め、このような工程では製造工程を分割し、専用の工程
や装置が必要となる。
【0006】また、金属シリサイドや高融点金属は、イ
オン注入やドライエッチングにより損傷を受けて、抵抗
値の増大や膜はがれ等の不具合を起こすことも知られて
いる。そのため、保護膜を形成したり、頻繁にアニール
処理を行うなどして損傷の回復を図る必要があり、多結
晶シリコンのみの工程に比べ非常に多くの工程を必要と
する。
オン注入やドライエッチングにより損傷を受けて、抵抗
値の増大や膜はがれ等の不具合を起こすことも知られて
いる。そのため、保護膜を形成したり、頻繁にアニール
処理を行うなどして損傷の回復を図る必要があり、多結
晶シリコンのみの工程に比べ非常に多くの工程を必要と
する。
【0007】そこで、本発明の目的は、上述した問題点
を解消し、配線の低抵抗を実現し、かつ製造工程の簡略
化された半導体装置を提供することにある。
を解消し、配線の低抵抗を実現し、かつ製造工程の簡略
化された半導体装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明の半導体装置は、半導体基板上に設け
られた絶縁層と、該絶縁層上に形成され、金属シリサイ
ド層または高融点金属層を含む配線層を複数有する半導
体装置において、前記配線層同士を接続するコンタクト
領域の下層配線の表面が多結晶シリコン層で覆われてい
ることを特徴とする。
るために、本発明の半導体装置は、半導体基板上に設け
られた絶縁層と、該絶縁層上に形成され、金属シリサイ
ド層または高融点金属層を含む配線層を複数有する半導
体装置において、前記配線層同士を接続するコンタクト
領域の下層配線の表面が多結晶シリコン層で覆われてい
ることを特徴とする。
【0009】
【作用】本発明によれば、金属シリサイド層または高融
点金属層を含む配線層同士を接続するコンタクト領域の
下層配線の表面が多結晶シリコン膜に覆われているの
で、製造工程中金属が飛散することなく金属汚染を防止
することができ、そのため、金属汚染防止のプロセスが
なくなるので製造工程を簡素化することができる。
点金属層を含む配線層同士を接続するコンタクト領域の
下層配線の表面が多結晶シリコン膜に覆われているの
で、製造工程中金属が飛散することなく金属汚染を防止
することができ、そのため、金属汚染防止のプロセスが
なくなるので製造工程を簡素化することができる。
【0010】さらに本発明によれば、金属シリサイドま
たは、高融点金属を含む配線層のコンタクト領域の下層
配線の表面が高多晶シリコン層で覆われているので、イ
オン注入やドライエッチングしても配線層が損傷を受け
ることがなく、配線層の抵抗の増大や膜はがれ等の不都
合を受けることは解消される。
たは、高融点金属を含む配線層のコンタクト領域の下層
配線の表面が高多晶シリコン層で覆われているので、イ
オン注入やドライエッチングしても配線層が損傷を受け
ることがなく、配線層の抵抗の増大や膜はがれ等の不都
合を受けることは解消される。
【0011】
【実施例】以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を詳
細に説明する。
細に説明する。
【0012】図1は、本発明の半導体装置の模式的断面
図である。
図である。
【0013】図1において、1は半導体基板、2はフイ
ールド酸化膜、3,4,5は導電層であり、3は多結晶
シリコン層、4は金属シリサイド層、5は多結晶シリコ
ン層である。また、6は層間絶縁膜、7は上層を形成す
る配線層である。
ールド酸化膜、3,4,5は導電層であり、3は多結晶
シリコン層、4は金属シリサイド層、5は多結晶シリコ
ン層である。また、6は層間絶縁膜、7は上層を形成す
る配線層である。
【0014】ここで、半導体基板1は、例えば、n型
(100)シリコン単結晶基板を用いている。この半導
体基板1上に、例えば、熱酸化によりフィールド酸化膜
2を5000Åの厚みに形成し、このフィールド酸化膜
2上に多結晶シリコン層3,金属シリサイド層4,多結
晶シリコン層5からなる下層配線が形成されている。本
例においては、多結晶シリコン層3の膜厚は約1000
Å、高融点シリサイド層4の膜厚は約1500Å、多結
晶シリコン層5の膜厚は約1000Åとする。
(100)シリコン単結晶基板を用いている。この半導
体基板1上に、例えば、熱酸化によりフィールド酸化膜
2を5000Åの厚みに形成し、このフィールド酸化膜
2上に多結晶シリコン層3,金属シリサイド層4,多結
晶シリコン層5からなる下層配線が形成されている。本
例においては、多結晶シリコン層3の膜厚は約1000
Å、高融点シリサイド層4の膜厚は約1500Å、多結
晶シリコン層5の膜厚は約1000Åとする。
【0015】多結晶シリコン層3および5は、例えば低
圧CVD(Chemical Vapor Depos
ition)法により、モノシラン(SiH4 )を反応
ガスとして温度が630℃、圧力が50Paの雰囲気中
で形成される。
圧CVD(Chemical Vapor Depos
ition)法により、モノシラン(SiH4 )を反応
ガスとして温度が630℃、圧力が50Paの雰囲気中
で形成される。
【0016】ここで、モノシランを用いるエピタキシャ
ル成長には約1000℃の堆積速度が必要であるが、多
結晶シリコン層の場合は600から700℃の温度が用
いられる。従って、多結晶シリコン層の場合プロセスの
低温化が図れる。
ル成長には約1000℃の堆積速度が必要であるが、多
結晶シリコン層の場合は600から700℃の温度が用
いられる。従って、多結晶シリコン層の場合プロセスの
低温化が図れる。
【0017】この多結晶シリコン層3および5は、オキ
シ塩化リン(POCl3 )をSiH4 に添加して導電性
を持たせる。
シ塩化リン(POCl3 )をSiH4 に添加して導電性
を持たせる。
【0018】POCl3 は常温で液体であり、バブラー
によりN2 またはO2 をキャリアガスとして炉内に導入
する。多結晶シリコン中では燐の拡散係数は極めて大き
く、そのため深さ方向に均一で、しかも高濃度(1×1
021/cm3 )の燐ドープ多結晶シリコンが得られる。
燐濃度に対しては、制御性は乏しいものの、5×1020
/cm3 以上の濃度では飽和溶解度のためキャリア濃度
は増加せず、抵抗のばらつきは比較的少ない。また、こ
のように高濃度にドープされた多結晶シリコンは、MO
Sの安定性にとって好ましくない可動イオンにもゲッタ
リング効果を持つ。この可動イオンは、電極等の形成
時、フォトプロセスの工程時等において汚染元素、例え
ば、ナトリウムとしてMOSトランジスタに導入され
る。この可動イオンは高温、高電界のもとでイオン化し
てMOSトランジスタの閾値電圧を変動させるので好ま
しくない。さらに、ウェハ裏面に高濃度でドープされた
燐にも重金属のゲッタ効果がある。また、イオン注入に
より不純物をドーピングしても良い。この方法によれ
ば、低濃度でも制御性良くドープすることができる。
によりN2 またはO2 をキャリアガスとして炉内に導入
する。多結晶シリコン中では燐の拡散係数は極めて大き
く、そのため深さ方向に均一で、しかも高濃度(1×1
021/cm3 )の燐ドープ多結晶シリコンが得られる。
燐濃度に対しては、制御性は乏しいものの、5×1020
/cm3 以上の濃度では飽和溶解度のためキャリア濃度
は増加せず、抵抗のばらつきは比較的少ない。また、こ
のように高濃度にドープされた多結晶シリコンは、MO
Sの安定性にとって好ましくない可動イオンにもゲッタ
リング効果を持つ。この可動イオンは、電極等の形成
時、フォトプロセスの工程時等において汚染元素、例え
ば、ナトリウムとしてMOSトランジスタに導入され
る。この可動イオンは高温、高電界のもとでイオン化し
てMOSトランジスタの閾値電圧を変動させるので好ま
しくない。さらに、ウェハ裏面に高濃度でドープされた
燐にも重金属のゲッタ効果がある。また、イオン注入に
より不純物をドーピングしても良い。この方法によれ
ば、低濃度でも制御性良くドープすることができる。
【0019】金属シリサイド層は、次の方法により形成
することができる。
することができる。
【0020】1)シリコンあるいはポリシリコン上に直
接金属をスパッタ法あるいは蒸着法により堆積する。
接金属をスパッタ法あるいは蒸着法により堆積する。
【0021】2)独立したターゲットより、金属とシリ
コンを同時スパッタする。この同時スパッタによる金属
シリサイドの形成は、金属とシリコンとの組成が任意に
変えられ、高純度ターゲットを用いることができ、C,
O等の不純物の少ない膜が得られる。この方法は金属シ
リサイドの形成に特に有効である。
コンを同時スパッタする。この同時スパッタによる金属
シリサイドの形成は、金属とシリコンとの組成が任意に
変えられ、高純度ターゲットを用いることができ、C,
O等の不純物の少ない膜が得られる。この方法は金属シ
リサイドの形成に特に有効である。
【0022】3)各元素を電子ビーム、あるいは、抵抗
加熱により同時蒸着する。電子ビームによる同時蒸着法
は、さらに高純度ソースを用い、高真空で行うことから
汚染の少ない膜が得られる。
加熱により同時蒸着する。電子ビームによる同時蒸着法
は、さらに高純度ソースを用い、高真空で行うことから
汚染の少ない膜が得られる。
【0023】4)化学気相成長法(CVD)で、ポリシ
リコンまたはシリコン基板上に金属を成長させるか、あ
るいは、金属とシリコンとを同時に成長させる。
リコンまたはシリコン基板上に金属を成長させるか、あ
るいは、金属とシリコンとを同時に成長させる。
【0024】この他の金属シリサイドの形成方法には、
SiH4 /Ar雰囲気でMoターゲットを用い、リアク
ティブスパッタを行う方法、MoをSiH4 雰囲気下で
熱処理する方法等もある。
SiH4 /Ar雰囲気でMoターゲットを用い、リアク
ティブスパッタを行う方法、MoをSiH4 雰囲気下で
熱処理する方法等もある。
【0025】上記の方法により形成され、LSIにとっ
て興味のあるシリサイドは、周期表IV−A,V−A,VI
−A族すなわち高融点金属のシリサイドおよびVIII族の
シリサイドである。
て興味のあるシリサイドは、周期表IV−A,V−A,VI
−A族すなわち高融点金属のシリサイドおよびVIII族の
シリサイドである。
【0026】金属シリサイドであるTiSi2 ,VSi
2 ,CoSi2 ,NiSi,ZrSi,NbSi2 ,P
dSi2 ,HfSi2 ,TaSi2 ,WSi2 ,PtS
i2の抵抗率は、数10μΩ・cmである。
2 ,CoSi2 ,NiSi,ZrSi,NbSi2 ,P
dSi2 ,HfSi2 ,TaSi2 ,WSi2 ,PtS
i2の抵抗率は、数10μΩ・cmである。
【0027】金属シリサイド層4の代わりにTi,Z
r,Hf,V,Nb,Ta,Cr,MoまたはWの高融
点金属を用いてもよい。
r,Hf,V,Nb,Ta,Cr,MoまたはWの高融
点金属を用いてもよい。
【0028】高融点金属であるTi,Zr,Hf,V,
Nb,Taの抵抗率はバルク結晶の場合、数十μΩ・c
mであり、Cr,Mo,Wの場合の抵抗率は数μΩ・c
mである。
Nb,Taの抵抗率はバルク結晶の場合、数十μΩ・c
mであり、Cr,Mo,Wの場合の抵抗率は数μΩ・c
mである。
【0029】従来、長く用いられてきた多結晶シリコン
は、最大限不純物を添加しても比抵抗は10-3Ωcm程
度で、電極として用いやすい3000〜5000Åの膜
厚での層抵抗は、20〜30Ω/□で、デバイスの微細
化に伴い配線遅延の原因のひとつとなり始めた。
は、最大限不純物を添加しても比抵抗は10-3Ωcm程
度で、電極として用いやすい3000〜5000Åの膜
厚での層抵抗は、20〜30Ω/□で、デバイスの微細
化に伴い配線遅延の原因のひとつとなり始めた。
【0030】しかるに、多結晶シリコンの抵抗率と比較
すれば、金属シリサイドの場合は1/10ないし1/2
0であり、高融点金属の場合は約1/100で極めて抵
抗率が小さい。
すれば、金属シリサイドの場合は1/10ないし1/2
0であり、高融点金属の場合は約1/100で極めて抵
抗率が小さい。
【0031】層間絶縁膜6はこの下層配線上に形成され
ており、上層配線との絶縁を確保する。この、層間絶縁
膜6はシリコン酸化物を主成分とした物質が用いられ、
常圧CVD法,減圧CVD法,プラズマCVD法などに
より形成される。
ており、上層配線との絶縁を確保する。この、層間絶縁
膜6はシリコン酸化物を主成分とした物質が用いられ、
常圧CVD法,減圧CVD法,プラズマCVD法などに
より形成される。
【0032】上下の配線を接続するため、層間絶縁膜6
にコンタクトホール8を形成する。このとき、コンタク
トホール8を形成するために層間絶縁膜6をエッチング
しても、下層配線の最上層に多結晶シリコン層5が形成
されているため、開口部に金属シリサイド層4が露出す
ることなく、金属汚染を防止できる。この場合、エッチ
ングはプラズマエッチングまたはフッ酸などによるウエ
ットエッチング法が適用できるが、精度良い加工にはプ
ラズマエッチングが有利である。このとき、過度にエッ
チングを行うと、多結晶シリコン層5を突き抜け金属シ
リサイド層4に達しないよう適度な位置でエッチングを
停止する必要がある。
にコンタクトホール8を形成する。このとき、コンタク
トホール8を形成するために層間絶縁膜6をエッチング
しても、下層配線の最上層に多結晶シリコン層5が形成
されているため、開口部に金属シリサイド層4が露出す
ることなく、金属汚染を防止できる。この場合、エッチ
ングはプラズマエッチングまたはフッ酸などによるウエ
ットエッチング法が適用できるが、精度良い加工にはプ
ラズマエッチングが有利である。このとき、過度にエッ
チングを行うと、多結晶シリコン層5を突き抜け金属シ
リサイド層4に達しないよう適度な位置でエッチングを
停止する必要がある。
【0033】コンタクトホール8を形成したのち、スパ
ッタリング法等のより、配線層7を形成する。配線層7
は主成分がAlからなり、下層の多結晶シリコン層5と
良好なコンタクトをとることができる。
ッタリング法等のより、配線層7を形成する。配線層7
は主成分がAlからなり、下層の多結晶シリコン層5と
良好なコンタクトをとることができる。
【0034】従来の技術では、金属シリサイド層4が露
出するためエッチングの最終時期にイオンに晒され、ダ
メージを受けていた。そのため、良好なコンタクトを得
るには、専用の拡散炉などでアニールが必要であった。
本方法によれば、アニールは不要であり、よって専用の
拡散炉を持つ必要がない。
出するためエッチングの最終時期にイオンに晒され、ダ
メージを受けていた。そのため、良好なコンタクトを得
るには、専用の拡散炉などでアニールが必要であった。
本方法によれば、アニールは不要であり、よって専用の
拡散炉を持つ必要がない。
【0035】なお、本実施例では多結晶シリコン/金属
シリサイド層からなる下層配線と、上層配線の2層配線
の場合を示したが、多結晶シリコン/金属シリサイド層
からなる配線層を2層とした3層配線においても使用す
ることができる。
シリサイド層からなる下層配線と、上層配線の2層配線
の場合を示したが、多結晶シリコン/金属シリサイド層
からなる配線層を2層とした3層配線においても使用す
ることができる。
【0036】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
金属シリサイド層または高融点金属層を含む配線層同士
を接続するコンタクト領域の下層配線の表面が多結晶シ
リコン膜に覆われているので、製造工程中金属が飛散す
ることなく金属汚染を防止することができ、この金属汚
染の防止のプロセスがなくなるので製造工程を簡素化す
ることができる。
金属シリサイド層または高融点金属層を含む配線層同士
を接続するコンタクト領域の下層配線の表面が多結晶シ
リコン膜に覆われているので、製造工程中金属が飛散す
ることなく金属汚染を防止することができ、この金属汚
染の防止のプロセスがなくなるので製造工程を簡素化す
ることができる。
【0037】さらに本発明によれば、金属シリサイドま
たは、高融点金属を含む配線層のコンタクト領域の下層
配線の表面が高多晶シリコン層で覆われているので、イ
オン注入やドライエッチングしても配線層が損傷を受け
ることがなく、配線層の抵抗の増大や膜はがれ等の不都
合を受けることは解消される。
たは、高融点金属を含む配線層のコンタクト領域の下層
配線の表面が高多晶シリコン層で覆われているので、イ
オン注入やドライエッチングしても配線層が損傷を受け
ることがなく、配線層の抵抗の増大や膜はがれ等の不都
合を受けることは解消される。
【0038】したがって、金属シリサイド、高融点金属
の金属の飛散を防止するプロセスをなくすことができ、
製造工程を簡素化することができる。
の金属の飛散を防止するプロセスをなくすことができ、
製造工程を簡素化することができる。
【図1】本発明の半導体装置の模式的断面図である。
1 半導体基板 2 フィールド酸化膜 3,5 多結晶シリコン層 4 金属シリサイド層 6 層間絶縁膜 7 配線層 8 コンタクトホール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 8826−4M 21/90 B
Claims (1)
- 【請求項1】 半導体基板上に設けられた絶縁層と、 該絶縁層上に形成され、金属シリサイド層または高融点
金属層を含む配線層を複数有する半導体装置において、 前記配線層同士を接続するコンタクト領域の下層配線の
表面が多結晶シリコン層で覆われていることを特徴とす
る半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16675893A JPH0722423A (ja) | 1993-07-06 | 1993-07-06 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16675893A JPH0722423A (ja) | 1993-07-06 | 1993-07-06 | 半導体装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0722423A true JPH0722423A (ja) | 1995-01-24 |
Family
ID=15837181
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16675893A Pending JPH0722423A (ja) | 1993-07-06 | 1993-07-06 | 半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0722423A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018006551A (ja) * | 2016-06-30 | 2018-01-11 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置の製造方法 |
-
1993
- 1993-07-06 JP JP16675893A patent/JPH0722423A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018006551A (ja) * | 2016-06-30 | 2018-01-11 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置の製造方法 |
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Date | Code | Title | Description |
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20020802 |